江西省不同品种油菜籽中芥酸含量的调查研究
2022-11-21徐雄,陈芳,周训会等
油菜属十字花科植物,是我国种植面积最大的油料作物,主要产区在长江流域的川、湘、鄂、赣多省,可分为白菜型、芥菜型和甘蓝型[1]。油菜富含β-胡萝卜素、膳食纤维、维生素A、维生素C、钙、铁、镁等营养成分[2],可直接作为绿色蔬菜食用。此外,油菜籽制取的菜籽油是我国自产食用油的重要来源[3],占国产植物油比例的47%,其中低芥酸菜籽油因其芥酸含量较低,富有营养和健康价值而备受关注。油菜及附属产物菜籽油在观赏、饲料、食用、机械及化工等领域都有广泛的用途[4-7],具有重要的营养价值和经济价值。
芥酸是长链的单不饱和ω-9脂肪酸,结构式如图1所示。十字花科和金莲花科植物是芥酸的主要来源[8],芥酸主要以甘油三酯的形式存在于植物种子的脂肪中,如油菜籽,其中高芥酸油菜是植物芥酸的最重要来源。芥酸在菜籽油中含量为0%~60%,《菜籽油》(GB/T 1536—2021)中规定,芥酸含量低于3%为低芥酸菜籽油。菜籽油的芥酸含量高低对健康具有重要影响,有动物试验证明[8-10],大量摄入高芥酸的菜籽油,可致心肌纤维化引起心肌病变、血管壁增厚和心肌脂肪沉积、动物生长发育不良,且在芥酸含量高达一定程度时,会出现生殖力下降等影响。因此,对于食用菜籽油而言,降低菜籽油中芥酸含量,可提高菜籽油的营养品质和健康价值。然而,有研究报道[11-12],芥酸可调节记忆相关的信号分子,从而改善动物的认知功能,芥酸与油酸4∶1的混合物可用作肾上腺脑白质营养不良的饮食治疗,同时芥酸会抑制动物对营养物质的利用,被视为一种抗营养因子类物质[13-14]。此外,在工业应用上,芥酸及衍生物芥酸酰胺是重要的油脂化工产品,具有疏水性强和润滑性好等特点,被当作油漆和润滑剂等众多工业产品的原料[15-17]。
图1 芥酸结构式图
江西省气候条件较湿润,是油菜种植的主要产区之一,以冬油菜为主,种植品种多样,主要有赣油杂8号、中油杂11号、中油杂19号、华油杂62R、沣油737和赣油杂708号等,以及当地的苦油菜和胜利油菜品种。菜籽油是江西省内居民的主要食用植物油之一,因此,本文以江西省各区域的不同品种油菜籽为调查研究对象,对制取的菜籽油芥酸含量进行测定,旨在考察江西区域不同品种油菜籽的芥酸含量,为油菜籽的品种筛选提供一定依据,同时为菜籽油的食用安全和高芥酸油菜品种培育提供基础。
1 材料与方法
1.1 试剂材料
油菜籽样本来自于江西九江市、上饶市、南昌市、宜春市和萍乡市5个地区,共135个样品,选取其中27个品种。
1.2 仪器及试剂
仪器设备:Agilent 7890A气相色谱仪,HH-6数显电热恒温水浴锅,Al204电子天平,DVS612G电热干燥箱,CS-700高速多功能粉碎机。
试剂:芥酸甲酯标准样品(AccuStandard),菜籽油脂肪酸成分分析质控样品(国家粮食和物资储备局科学研究院),异辛烷(色谱纯),氢氧化钾(分析纯),甲醇(色谱纯),硫酸氢钠(分析纯),石油醚(30~60 ℃,分析纯)。
1.3 试验方法
1.3.1 菜籽油的提取
油菜籽油脂提取参照《植物油料 含油量测定》(GB/T 14488.1—2008),流程为将油菜籽样品预干燥至水分低于10%,选取有代表性的样品约100 g进行粉碎,称取粉碎后的样品10 g,精确至0.001 g,抽提,提取油脂,回收溶剂,恒重,备用。
1.3.2 芥酸含量测定
参照国标方法《食品安全国家标准 食品中脂肪酸的测定》(GB 5009.168—2016)第三法进行甲酯化,称取约60 mg上述提取的菜籽油于具塞离心管中,加入4 mL异辛烷溶解,加入200 μL氢氧化钾甲醇溶液,猛烈振摇30 s,加入约1 g硫酸氢钠,猛烈振摇,中和氢氧化钾,静置,上层滤液过滤膜,转移至进样瓶,待测。
芥酸含量测定采用气相色谱法,色谱条件:色谱柱为HP-88(100 m×0.25 mm,0.25 μm),检测器为FID(氢火焰检测器),检测器温度250 ℃,进样口温度250 ℃,载气流速0.75 mL·min-1,分流比50∶1,程序升温130 ℃(保留5 min),以4 ℃·min-1升温至200 ℃(保留2 min),再以1 ℃·min-1升温至220 ℃(保留10 min),再以4 ℃·min-1升温至230 ℃(保留5 min)。
1.4 数据处理
用SigmaPlot对数据进行处理并进行相关分析。
2 结果与分析
2.1 标准物质色谱图分析
采用上述色谱条件重复采集6次芥酸甲酯标准物质,保留时间有良好的重现性,其保留时间RSD为0.02%。采集菜籽油脂肪酸成分分析质控样品色谱图,将两者的色谱图比较分析,如图2所示,两种标准物质的芥酸甲酯峰保留时间基本一致,保留时间分别为43.321 min和43.334 min,因此确定该保留时间为芥酸甲酯(C22:1)的峰时间点。
图2 芥酸甲酯标准物质和菜籽油脂肪酸标准物质色谱图
2.2 不同品种油菜籽芥酸含量
从135个油菜籽样本中选取了27个品种作为调查研究对象,其品种和芥酸含量如表1所示,其中14个品种属于低芥酸油菜籽,12个品种属于高芥酸油菜籽,1个品种既有低芥酸也有高芥酸样本。14个低芥酸油菜籽品种中约50%的品种芥酸含量在1.0%及以下,是作为制取食用菜籽油的良好品种。12个高芥酸油菜籽品种中芥酸含量低于30%的有9个,占比75%,仅有3个品种芥酸含量高于30%。而胜利油菜品种芥酸含量变化较大,其芥酸含量值为0.5%~44.1%,从九江和上饶地区各选取的8个胜利油菜样本,其芥酸含量结果如图3所示,九江地区8个样本均为低芥酸胜利油菜;上饶地区胜利油菜品种8个样本仅1个为低芥酸胜利油菜,其余均为高芥酸胜利油菜,两地区的结果具有一定的聚集性,上饶地区高芥酸胜利油菜较为明显,可能与当地将上年的胜利油菜种子留存在来年种植的延续性有关,未做胜利油菜的优化和引进更新。
表1 江西省红壤土下不同品种油菜籽中芥酸的含量表
图3 九江和上饶地区胜利油菜芥酸含量图
2.3 不同区域同品种油菜籽芥酸含量
选取九江、上饶、南昌、宜春和萍乡5个区域赣油杂8号油菜籽品种为调查对象,如图4所示,通过抽提的菜籽油所测得的芥酸含量分别为0.3%、0.6%,1.0%、1.2%和1.3%,该品种属于低芥酸菜籽油。从区域上看,从北至南,随着地理纬度降低,其芥酸含量升高,九江区域芥酸含量最低,仅为0.3%,而萍乡在5个地区纬度最低,其芥酸含量最高,为1.3%。研究所选取的5个区域,纬度不同,各地光照、温度、湿度等气候条件存在部分差异[18],同时其地形、土壤成分等地理环境及播种时间、种植密度和施肥状况等[19-20]也有些许差异,因此,同一品种油菜籽的芥酸含量存在较小变化。
图4 不同区域同品种油菜籽芥酸含量图
3 结论与讨论
本文从江西区域的135个油菜籽样本中选取了27个品种作为调查研究对象,进行了芥酸含量的调查研究,其中低芥酸油菜籽占比51.85%,高芥酸油菜籽占比44.44%,胜利油菜籽芥酸含量呈现区域聚集性。调查研究结果显示油菜品种是影响其芥酸含量的决定因素。就同一品种而言,纬度变化与油菜籽芥酸含量呈现负相关性;从27个品种中筛选出的万油25号、庆油3号及赣油杂8号等14个低芥酸含量的油菜籽,是制取食用菜籽油的良好原料,而矮油、良油100号及苦油菜品种芥酸含量均高于30%,具有良好的潜在工业应用价值。本文调查研究旨在考察江西部分区域不同品种油菜籽的芥酸含量,以期为江西油菜籽的品种筛选和培育提供基础。