植物生长激素和营养元素对油茶籽油的影响

张念念,李羽翎,王 港,吴荣泽

(贵州省林业科学研究院,贵阳 550000)

油茶(CamelliaoleiferaAbel),属于山茶科(Theaceae)山茶属(Camellia)的灌木或小乔木植物,是我国特有的木本食用油料作物,也是世界四大木本食用油料作物之一[1],在山区助力“脱贫攻坚”中发挥了重要作用[2]。油茶最有经济价值的是油茶种子,油茶种子榨取的油茶籽油可以食用。油茶籽油是一种优质、健康食用油,营养丰富,易为人体消化吸收,脂肪酸组成多达10余种,不饱和脂肪酸含量高,还有多种活性营养成分,如角鲨烯、茶多酚、维生素E等。具有多种保健功能,如降低胆固醇、延缓动脉粥样硬化、抗氧化及调节免疫功能、抗肿瘤、护肝作用及预防心血管疾病等[3]。

贵州省是油茶主产区之一,在铜仁市、黔东南州、黔西南州等地广泛分布[4],油茶是贵州林业特色产业之一,具有重要的生态价值和经济价值。但因油茶经营管理粗放,茶林长势欠佳,单位面积油茶林产量、年均亩产茶油都非常低下,取得的经济效益也不佳[5]。有研究表明适当喷施植物生长激素和营养元素可以减少油茶落花落果问题,增加油茶座果率,解决油茶产量低的问题[6-9],但是喷施植物生长激素和营养元素后对油茶籽油的影响研究鲜有报道。基于此,探究喷施植物生长激素和营养元素后对油茶籽油主要营养成分及品质的影响,对油茶产业高质量发展具有重要意义。

本研究以贵州省黔东南州黎平县高屯镇绞便村花果山油茶基地的“长林4号”普通油茶为对象,研究喷施不同种类和剂量的植物生长激素和营养元素对“长林4号”油茶果实出油率、角鲨烯、脂肪酸等指标的影响,并筛选出能够提高油茶籽油品质的药剂,旨在提高油茶籽油的品质,为贵州油茶产业发展提供科学支撑。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地位于贵州省黔东南州黎平县高屯镇绞便村花果山油茶示范基地内,109°10′19″E、26°22′59″N,海拔426～433m,属中亚热带季风湿润气候,年平均气温16℃左右。1月为最冷月,平均4.5℃,极端最低气温-9.8℃。全县年平均降水量1325.9mm,最多年份1690.4mm,最少年份1093.1mm,年均蒸发量1255.9mm。土壤类型主要为黄壤,现有油茶林80hm2。

1.2 试验材料

1.2.1 供试植株 在黎平花果山油茶示范基地内,在同一片林区,选择树龄为8年生,生长发育正常,且生长势、冠幅、树形大体一致的“长林4号”普通油茶树为供体树。株行距为3m×4m,日常进行除草修剪等常规管理。

1.2.2 供试药剂 通过查阅资料和文献对比,初步确定了6种植物生长激素和营养元素为试验药剂。ABT活力素(氨基酸水溶肥,北京艾比蒂生物科技有限公司);双吉尔-GGR6 (氨基酸水溶肥,北京艾比蒂生物科技有限公司);高美施(腐殖酸有机水溶肥,北海高美施活性液肥有限公司);芸苔素(0.01%芸苔素内酯,广西安泰化工有限公司);爱多收(1.8%复硝酚钠,旭化学工业(漳州)有限公司);保果素(微量元素水溶肥,郑州中科化工产品有限公司);对照为附近河流的清水。不同的植物生长激素和营养元素分别设置了3种水平的浓度,清水作为对照。各药剂及浓度见表1。

表1 供试药剂及浓度

1.3 试验方法

1.3.1 试验设置 选择342株“长林4号”普通油茶植株,以6株为一小区,不同小区间至少间隔2株树。对不同处理进行随机区组排列,按照排列结果喷洒不同种类及不同浓度的植物生长激素及营养元素,以喷洒清水为对照组。试验设6个处理(每个处理3个浓度水平)、1个对照(表1),每个浓度水平进行3次重复。

喷施药剂前,对供试植株和标准枝进行编号、标记、挂牌。分别于2020年11月3日、2021年3月11日、2021年7月28日进行喷洒,一共喷洒3次。选择无风或微风的晴天或阴天,9:00～16:00进行喷施,采用背负式喷雾机喷洒,喷至叶片开始滴水为止,平均每株喷洒药剂3 L。

1.3.2 指标测定 于2021年10月收果期,采集整株油茶,每个处理随机取180个果实,剥籽去除虫籽及空籽,将完整的油茶籽进行45℃烘干,烘至恒重后用于出油率、角鲨烯含量及脂肪酸含量的测定。

油茶出油率的测定参照《植物油料含油量测定》(GB/T 14488.1-2008)[10]的方法进行;角鲨烯含量的测定参照《植物油料中角鲨烯含量的测定》(NY/T 3673-2020)[11]中的方法进行;脂肪酸组成测定参照《食品安全国家标准 食品中脂肪酸的测定》(GB5009.168-2016)[12]中的方法进行。

1.3.3 数据分析 通过SPSS26.0对数据进行正态性及方差齐性检验,将不符合参数检验的数据进行转换后再检验。不同浓度的植物生长激素和营养元素对油茶籽油各个指标之间作单因素方差分析(P<0.05),筛选出效果最佳的植物生长激素和营养元素浓度,再分析不同植物生长激素和营养元素对油茶籽油各指标的差异性(P<0.05)。采用Excel 2016进行作图。

2 结果与分析

2.1 油茶籽油中的主要成分组成特征

本研究测得的油茶主要成分有生物活性成分角鲨烯和12种脂肪酸,其中包括棕榈油酸、油酸、亚油酸、亚麻酸、花生烯酸、芥酸、二十四碳一烯酸等7种不饱和脂肪酸,豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸、花生酸、二十四碳酸等5种饱和脂肪酸。干籽含油率在15.86%～29.21%,角鲨烯含量在50.78%～103.74%,棕榈油酸的含量在0.09%～0.12%,油酸含量在72.92%～82.59%,亚油酸含量在4.49%～14.28%,亚麻酸含量在0.38%～0.56%,花生烯酸含量在0.52%～0.61%,芥酸含量在0.02%～0.04%,二十四碳酸一烯酸含量在0.06%～0.09%,豆蔻酸含量在0.05%～0.06%,棕榈酸含量8.7%～9.8%,硬脂酸含量1.59%～2.07%,花生酸含量在0.02%～0.03%,二十四碳酸含量在0.02%～0.04%(表2)。以上指标均符合国家标准[13]。

表2 油茶籽油相关指标国家标准技术要求

2.2 浓度不同的植物生长激素和营养元素对油茶籽油的影响

2.2.1 不同浓度的ABT活力素对油茶籽油的影响 由表3可知,施用ABT活力素增加了油茶籽油的干籽含油率,其中稀释浓度为200倍时的ABT活力素显著高于对照组;角鲨烯含量也受ABT活力素的影响,稀释浓度为200倍时显著高于对照组,稀释浓度为300倍、400倍时显著低于对照组。ABT活力素稀释浓度为300倍时棕榈油酸含量显著低于对照组;油酸含量随着ABT活力素稀释倍数的增大而显著增加,且显著高于对照组;亚麻酸则随着ABT活力素稀释倍数的增大而增加,且显著低于对照组;施用ABT活力素后油茶的花生烯酸、芥酸、二十四碳一烯酸均显著高于对照组,稀释浓度为200倍时花生烯酸、芥酸的含量最高,稀释浓度为300倍时二十四碳一烯酸的含量最高。不同稀释浓度的ABT活力素对豆蔻酸含量的影响不显著;棕榈酸含量随着ABT活力素稀释浓度的增加而增大,稀释浓度为400倍时显著高于对照组;稀释浓度为400倍时硬脂酸含量最高,显著高于其他稀释浓度,但与对照组相比不显著;ABT活力素稀释浓度为400倍时花生酸和二十四碳酸含量最高,且显著高于对照组及其他两个浓度。综上所述,当ABT活力素稀释浓度为200倍时,油茶的干籽含油率、角鲨烯及不饱和脂肪酸含量均有提高,饱和脂肪酸含量则减少。

表3 不同浓度的ABT活力素对油茶籽油的影响

2.2.2 不同浓度的GGR6对油茶籽油的影响 施用20mg/kg的GGR6药剂后油茶的干籽含油率显著高于10mg/kg、30mg/kg,但与对照组相比不显著;施用GGR6药剂后角鲨烯含量均显著低于对照组。棕榈油酸含量不受GGR6药剂的影响;施用GGR6药剂的油茶油酸含量、亚麻酸含量均低于对照组;GGR6的浓度为10mg/kg时的亚油酸含量、花生烯酸含量显著高于其他两个浓度及对照组;GGR6的浓度为20mg/kg时的芥酸含量和二十四碳一烯酸含量显著高于对照组。施用20mg/kg的GGR6药剂后,油茶的豆蔻酸含量、二十四碳酸含量显著高于对照组;棕榈酸不受GGR6药剂的影响,结果均不显著;施用GGR6药剂后油茶的硬脂酸含量、花生酸含量显著低于对照组(表4)。综上,施用GGR6药剂后对油茶的干籽含油率、角鲨烯、脂肪酸等含量的提高作用不明显。

表4 不同浓度的GGR6对油茶籽油的影响

2.2.3 施用不同浓度的高美施对油茶籽油的影响 施用稀释浓度为1200倍的高美施药剂后,油茶的干籽含油率显著高于对照组;角鲨烯则显著低于对照组。高美施药剂对油茶的棕榈油酸含量的影响不显著;施用稀释浓度为1000倍的高美施药剂后,油酸含量、花生烯酸含量及芥酸含量显著高于其他2个浓度及对照组,亚油酸含量则显著低于其他2个浓度及对照组;施用高美施药剂后,亚麻酸含量显著低于对照组,二十四碳一烯酸含量均显著高于对照组,稀释浓度为800倍时含量最高。豆蔻酸、棕榈酸、花生酸含量不受高美施药剂的影响,结果不显著;施用稀释浓度为1000倍的高美施药剂后,油茶的硬脂酸含量和二十四碳酸含量显著高于对照组(表5)。由此可得,当施用稀释浓度为1000倍的高美施药剂可以提高油茶的脂肪酸含量。

表5 不同浓度的高美施对油茶籽油的影响

2.2.4 施用不同浓度的芸苔素对油茶籽油的影响 由表6可得,施用稀释浓度为3500倍的芸苔素后,油茶的干籽含油率显著低于对照组,施用稀释浓度为2500倍、3000倍的芸苔素后,油茶的干籽含油率影响不显著;对照组的角鲨烯含量显著高于施用芸苔素后的含量。施用芸苔素后对油茶的棕榈油酸含量影响结果不显著;施用稀释浓度为3000倍的芸苔素后油酸含量和花生烯酸含量显著高于对照组;施用稀释浓度为2500倍的芸苔素后亚油酸含量和亚麻酸含量显著低于对照组,芥酸含量和二十四碳一烯酸含量显著高于对照组。施用芸苔素后豆蔻酸含量和花生酸含量均显著低于对照;棕榈酸含量、硬脂酸含量及二十四碳酸含量不受芸苔素的影响。说明施用芸苔素对油茶籽油的影响效果不明显。

表6 不同浓度的芸苔素对油茶籽油的影响

表7 不同浓度的爱多收对油茶籽油的影响

表8 不同浓度的保果素对油茶籽油的影响

2.2.5 施用不同浓度的爱多收对油茶籽油的影响 施用爱多收药剂对油茶的干籽含油率、亚油酸含量及花生酸含量的影响不显著;施用爱多收药剂后角鲨烯含量、棕榈油酸含量显著低于对照。施用稀释浓度为4000倍的爱多收药剂后油酸含量显著高于对照,亚麻酸含量则显著低于对照;施用稀释浓度

为5000倍、6000倍的爱多收药剂后芥酸含量、二十四碳一烯酸含量均显著高于对照。施用稀释浓度为4000倍的爱多收药剂后豆蔻酸含量显著高于对照,二十四碳酸含量则显著低于对照;施用爱多药剂后棕榈酸含量和硬脂酸含量与对照之间并无显著变化。只有油酸含量、芥酸含量、二十四碳一烯酸含量及豆蔻酸含量在施用爱多收药剂后有增加。

2.2.6 施用不同浓度的保果素对油茶籽油的影响 施用稀释浓度为1200倍的保果素后干籽含油率、棕榈油酸含量、亚油酸含量、亚麻酸含量、二十四碳一烯酸含量、棕榈酸含量、显著高于对照,硬脂酸含量、花生酸含量则显著低于对照;施用稀释浓度为1000倍的保果素后角鲨烯含量、油酸含量显著高于对照,棕榈油酸含量、花生烯酸含量则显著低于对照;施用稀释浓度为800倍的保果素药剂后芥酸含量显著高于对照;施用保果素药剂后豆蔻酸含量与对照并无显著变化;二十四碳酸含量不受保果素药剂的影响。综上,施用稀释浓度为1200倍的保果素可以提高油茶干籽含油率及部分脂肪酸含量。

2.3 不同植物生长激素和营养元素对油茶籽油的影响

根据方差分析的结果,选择的植物生长激素和营养元素的稀释浓度为200倍的ABT活力素、20mg/kg的GGR6、1000倍的高美施、3000倍的芸苔素、5000倍的爱多收、1200倍的保果素作为6个处理,清水作为对照处理,分析它们对油茶籽油主要成分的影响。

2.3.1 不同植物生长激素和营养元素对油茶出油率及角鲨烯含量的影响 7个处理对油茶干籽含油率的影响如图1,处理6>处理1>处理5>处理4>处理2>处理7>处理3,其中仅处理3显著低于对照,处理6显著高于对照。说明保果素可以有效提高油茶的干籽含油率,提高幅度为38.18%。施用这些植物生长激素和营养元素后,油茶角鲨烯含量由低到高为:处理1>处理7>处理6>处理4>处理3>处理2>处理5,除了处理1显著高于对照,高出24.97%,其余几个处理都显著低于对照。说明ABT活力素可以显著提高油茶的角鲨烯含量。

图1 不同植物生长激素和营养元素对油茶出油率及角鲨烯含量的影响

图2 不同植物生长激素和营养元素对油茶脂肪酸的影响

2.3.2 不同植物生长激素和营养元素对油茶脂肪酸的影响 植物生长激素和营养元素对油茶籽油不饱和脂肪酸的影响如下。几个处理的棕榈油酸含量均达到国家标准(≤0.2%),由高到低为:处理6>处理1>处理2>处理7>处理4>处理3,其中仅有处理6显著高于处理7,处理5显著低于处理7,降低16.29%,其余几个处理之间均无显著差异,表明在给油茶喷洒爱多收药剂后,油茶的棕榈油酸含量降低,油茶的质量更好。油酸含量由高到低为处理3>处理1>处理5>处理7>处理4>处理2>处理6,处理3与处理1显著高于处理7,分别提高了6.8%和1.1%,处理2与处理6显著低于处理7,说明施用高美施药剂和ABT活力素都可以显著提高油茶的油酸含量。亚油酸含量变化为:处理6>处理2>处理4>处理7>处理5>处理1>处理3,处理1与处理3显著低于处理7,处理6显著高于处理7,国家标准规定的油茶亚油酸含量为3.8%～14.0%,说明施用保果素虽能显著提高油茶亚油酸的含量,但含量高于国家标准。亚麻酸含量的变化为:处理6>处理5>处理7>处理4>处理3>处理2>处理1,

仅有处理6的亚麻酸含量显著高于处理7,处理1、处理2、处理3、处理4均显著低于处理7,其中处理1最低,说明施用ABT活力素能显著降低油茶的亚麻酸含量,使得油茶籽油达到更优品质。喷洒植物生长激素及清水的油茶花生烯酸含量均达到国家标准(≤0.7%),其含量由高到低为:处理1>处理3>处理5>处理7>处理2>处理6>处理4,处理1、处理3、处理5显著高于处理7,处理4显著低于处理7,芸苔素可以显著降低油茶内花生烯酸含量,降低了6.78%。芥酸(国家标准≤0.5)的含量由高到低为:处理1>处理3>处理5>处理2>处理4>处理7>处理6,其中处理1、处理2、处理3、处理5均显著高于处理7,处理4与处理6与处理7之间无显著差异,但喷洒保果素的油茶芥酸含量最低,因此保果素可以使油茶芥酸含量达到更优标准。二十四碳一烯酸的含量变化为:处理5>处理3>处理2>处理6>处理1>处理7>处理4,几个处理的二十四碳一烯酸含量均达到国家标准(≤0.5),除处理4与处理7之间没有显著差异,其余几个处理均显著高于处理7,喷洒芸苔素可以显著降低油茶的二十四碳一烯酸含量。

植物生长激素对油茶籽油饱和脂肪酸的影响如下。豆蔻酸含量变化为:处理3>处理2>处理6>处理4>处理7>处理1>处理5,施用植物生长激素的处理均与处理7之间无显著差异,但处理1与处理5低于处理7,说明ABT活力素与爱多收药剂可以降低油茶的豆蔻酸含量。棕榈酸含量由高到低为:处理6>处理3>处理1>处理4>处理2>处理5(>处理7,处理1、处理3、处理6均显著高于处理7。硬脂酸含量的变化为:处理3>处理5>处理7>处理2>处理4>处理1>处理6,处理1与处理6显著低于处理7,其余处理与处理7之间差异不显著。花生酸含量的变化为:处理5>处理7>处理1>处理3>处理2>处理4>处理6,除处理4,其余处理与处理7之间均存在显著差异,且含量显著高于处理7。二十四碳酸含量由高到低为:处理2>处理3>处理1>处理5>处理4与处理3显著高于处理7。

3 讨论

3.1 植物生长激素和营养元素对油茶出油率及角鲨烯含量的影响

马力等[14]研究表明,干籽含油率是选育油茶新品种的主要指标之一,也是评价油茶籽油品质的关键指标。本研究中测得的油茶干籽含油率在15.86%～29.21%之间,喷施保果素后油茶的干籽含油率最高,说明提高油茶干籽含油率的最佳药剂是保果素。角鲨烯作为油茶籽油的功能成分,具有抗氧化、改善心血管供血等功能,同样是油茶籽油营养评价的关键指标[15]。本研究得到喷洒清水的油茶角鲨烯含量为83.01mg/kg,达到优级油茶籽油营养声称指标(≥50mg/kg)[16],6种不同植物生长激素和营养元素中,仅有喷洒ABT活力素200倍后油茶角鲨烯的含量显著高于清水,为103.73mg/kg,达到特级油茶籽油营养声称指标(≥90mg/kg)[16],说明ABT活力素200倍可以显著提高油茶角鲨烯的含量。

3.2 植物生长激素和营养元素对油茶籽油脂肪酸的影响

3.2.1 植物生长激素和营养元素对油茶籽油脂肪酸含量变化的影响 油茶中共检出12种脂肪酸包括棕榈油酸、油酸、亚油酸、亚麻酸、花生烯酸、芥酸、二十四碳一烯酸7种不饱和脂肪酸,以及豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸、花生酸、二十四碳酸等5种饱和脂肪酸。有研究表明,油茶籽油中不饱和脂肪酸及油酸、亚油酸、角鲨烯含量、干籽含油率等指标含量,一定程度上数值越大,相应的油茶或油茶籽油的品质也就越高。油茶籽油中饱和脂肪酸含量及棕榈酸含量、硬脂酸含量,一定程度上测定数值越小,油茶籽油的品质越高[17]。

棕榈油酸(POA)是一种功能性脂肪酸[18]。棕榈油酸可以调节机体相关基因表达和胰岛素敏感性,加快体内脂肪的代谢消耗,并通过调控脂肪细胞的分化,抑制机体炎症反应,减少肝脏等组织器官的脂肪堆积,调节代谢酶的活性,从而有效控制肥胖[19]。但在油茶籽油中,棕榈油酸的含量较低,本研究中棕榈油酸含量变化在0.09%～0.12%之间,结果表明植物生长激素和营养元素可以调节油茶籽油中棕榈油酸的含量,其中爱多收药剂的效果最好。油酸为单不饱和脂肪酸,被营养界称为“安全脂肪酸”,而亚油酸和亚麻酸是多不饱和脂肪酸,是人体不能自身合成,需要靠外界摄取的脂肪酸[20]。亚油酸具有抗癌、抗氧化,抑制脂肪积累等功效,亚麻酸具有降血脂、降血压及抗癌等作用[21]。油酸含量的高低是评定食用油品质的重要标志。世界卫生组织仅对食用油的单不饱和脂肪酸没有规定最高限量,而对饱和脂肪酸和多不饱和脂肪酸都有推荐的安全限量[22]。此外,油脂的稳定性由油酸含量多少来决定,本研究测定的油酸含量变化在76%～83%之间,均符合标准[13],ABT活力素和高美施能显著提高油茶籽油中油酸的含量。通常植物油脂中油酸含量越高,亚油酸和亚麻酸含量就越低,其油脂氧化稳定性也越好[23]。油茶内的低亚麻酸含量能够提高其稳定性,使其更容易贮存[24]。本研究结果与这一致,喷洒ABT活力素和高美施的油茶籽油中油酸含量相对较高,分别为82.59%和78.21%,亚油酸和亚麻酸的含量就相对较低,分别为4.49%、9.33%和0.47%、0.39%。油茶籽油中含有少量的花生烯酸和二十四碳一烯酸,喷施芸苔素可以显著降低油茶籽油中花生烯酸和二十四碳一烯酸在油茶籽油中的含量,提高油茶的稳定性。芥酸是对人体有害的,芥酸含量越低,油茶籽油的品质越高。本研究中测得油茶籽油中的芥酸含量极低,平均含量为0.03%,与黄安香等[15]研究结果一致,但喷洒保果素后,油茶籽油的芥酸含量可降低至0.02%,说明保果素可以有效降低芥酸含量。有研究表明,人体不能摄入过多的饱和脂肪酸,否则会阻碍人体的消化吸收,引起肥胖和心血管疾病[25]。油茶中主要的饱和脂肪酸是棕榈酸和硬脂酸,喷洒保果素后油茶籽油的棕榈酸、硬脂酸、花生酸、二十四碳酸含量均有降低,表明保果素对油茶饱和脂肪酸含量的有明显的控制作用。

3.2.2 植物生长激素和营养元素对油茶籽油脂肪酸组成特征的影响 根据世界卫生组织、世界粮农组织和中国营养学会三大权威机构的研究成果,膳食结构中三种脂肪酸比例达到1:1:1时,能确保人体营养的最佳均衡状态[26]。本研究中喷施ABT活力素、GGR6、高美施、芸苔素、爱多收、保果素及清水后,油茶籽油中饱和脂肪酸:单不饱和脂肪酸:多不饱和脂肪酸的比例分别为1:8:1、1:7:1、1:7.5:0.4、1:7:0.9、1:7:0.9、1:6.6:1.2、1:7:0.9,由此可得,喷施保果素后的油茶籽油比例更接近1:1:1。表明喷施稀释浓度为1200倍的保果素后,油茶籽油的品质更好。