油茶無性系裂果特性分析及粒徑分級(jí)

夏玉潔，姚小華

（1.中國林業(yè)科學(xué)研究院 亞熱帶林業(yè)研究所，浙江 富陽 311400；2.安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)，安徽 合肥 230036）

油茶Camellia oleifera為山茶科Theaceae 山茶屬Camellia常綠小喬木[1]，為我國特有，我國也是世界上油茶籽產(chǎn)量最高，分布最廣且品種最多的國家[2]。油茶主要分布于長江流域及以南的18個(gè)省，集中栽培于湖南、江西和廣西等省[3]，其中以湖南、江西兩省的產(chǎn)量最高，占全國產(chǎn)量的60%以上[4]。

茶油營養(yǎng)豐富、不飽和脂肪酸含量高，是一種優(yōu)質(zhì)、保健、適宜人體吸收的高級(jí)植物食用油[5-8]，同時(shí)它還是化工、醫(yī)藥、化妝等行業(yè)的重要原材料[9-13]。油茶耐干旱瘠薄能力很強(qiáng)，是我國南方丘陵、低山紅壤地區(qū)的先鋒闊葉樹種[14-15]。油茶種仁中含有13%～18%的茶皂素，具有抗?jié)B、消炎、鎮(zhèn)痛、滅菌殺蟲等生理作用，廣泛應(yīng)用于乳化劑、防腐劑、殺蟲劑和其它醫(yī)藥產(chǎn)品的生產(chǎn)[16-17]。脫毒后的油茶籽粕是優(yōu)質(zhì)的飼料蛋白源，籽殼含有豐富的多縮戊糖、纖維素和木質(zhì)素，是制取木糖、糠醛的理想原料[18]，因此油茶籽具有很高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

油茶果由果皮、種殼、種仁組成。種仁主要成分為脂肪、淀粉、蛋白質(zhì)、皂素等，用來提煉茶油；果皮和種殼的主要成分為粗纖維，不含油脂，占整個(gè)鮮果的45%～65%，需在油茶果采摘后1～2周內(nèi)作脫殼清選處理[19]。由于帶殼壓榨會(huì)帶走油分，影響出油率，對(duì)加工油脂不利，因此油茶果加工利用前需作脫殼去皮處理[20]。在實(shí)際生產(chǎn)中，油茶果采收后都采用傳統(tǒng)的堆漚法[21-22]，即將采后的鮮果堆漚幾天促進(jìn)果實(shí)開裂、脫籽，也有油茶果采后隨即在室外攤曬，促進(jìn)果實(shí)開裂的建議[23]。

近年來油茶產(chǎn)量逐年大幅增加，但是油茶鮮果脫殼技術(shù)和設(shè)備研究才剛起步，脫殼技術(shù)逐漸成為油茶原料處理的瓶頸。無論是堆漚還是直接日曬都需要較長時(shí)間才能完成果實(shí)開裂脫籽，顯然不適合規(guī)?；a(chǎn)的需要。本研究通過對(duì)油茶果實(shí)性狀及開裂特性等方面進(jìn)行研究，首先分析了不同無性系果實(shí)開裂時(shí)間及開裂高峰期的差異性，然后通過對(duì)開裂速度和剩余籽粒率進(jìn)行聚類處理，篩選出了一類開裂快且剩余籽粒率低的最優(yōu)無性系，最后對(duì)這類無性系的果高和果徑進(jìn)行粒徑分級(jí)，以期為未來制造專用工業(yè)化油茶籽脫殼設(shè)備提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

供試驗(yàn)的材料來自于浙江省金華市東方紅林場(chǎng)種質(zhì)園內(nèi)，屬亞熱帶季風(fēng)氣候，四季分明，氣溫適中，熱量豐富，雨量充沛。年平均氣溫17.3 ℃，年平均降水量1 406 mm，相對(duì)濕度為77%。地形為山地丘陵，紅黃壤，pH 值5.5 左右。分批于2008年及2009年種植，之后每年進(jìn)行常規(guī)的人工管理。隨著林木的生長，原有的栽植密度已不能滿足現(xiàn)有林分的要求，兩排林木之間交叉重疊現(xiàn)象嚴(yán)重，造成光能利用率不足，生長受阻，并導(dǎo)致嚴(yán)重的病害。因此，在2017年將油茶林每隔行移除。

1.2 測(cè)定內(nèi)容及方法

試驗(yàn)于2016—2017年果實(shí)成熟期采摘，選用成熟度較一致的92 個(gè)無性系油茶鮮果，2016年共調(diào)查了92 個(gè)無性系，2017年調(diào)查了75 個(gè)普通油茶及45 個(gè)小果油茶無性系（第二年試驗(yàn)林中大部分無性系因隔行移除，果實(shí)產(chǎn)量減少，無法達(dá)到取樣標(biāo)準(zhǔn)。因此2 a 中只有35 個(gè)重復(fù)無性系，即下表中1～35 號(hào)）。統(tǒng)計(jì)其開裂時(shí)間、剩余籽粒率等，測(cè)量其果實(shí)性狀、籽?？倐€(gè)數(shù)及單個(gè)籽粒質(zhì)量；每個(gè)無性系測(cè)量30 個(gè)果實(shí)的果高、果徑，以果徑與果高的比值計(jì)算果型指數(shù)（果實(shí)性狀均及籽粒性狀為3 次重復(fù)試驗(yàn)，每個(gè)重復(fù)30 個(gè)果實(shí)、100 個(gè)籽粒）。

用0.01 g 電子分析天平稱量果質(zhì)量和籽粒質(zhì)量，用游標(biāo)卡尺測(cè)量果高、果徑、種高、種徑，以果實(shí)橫徑與果實(shí)高的比值計(jì)算果型指數(shù)。

1.3 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算采用Excel 2007 和SPSS 22.0 對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理及方差分析，用Duncan 法進(jìn)行多重比較，使用R 進(jìn)行了聚類分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 油茶不同無性系的果實(shí)開裂時(shí)間及開裂高峰期差異

由 表1可 知，2016年 前5 d 果 實(shí) 開 裂 率平均值為4.48%，高于均值的無性系占總量的45.65%，如3、24、27、53 號(hào)等；前15 d 果實(shí)開裂率平均值為54.59%，高于均值的無性系占總量的50.00%，如49、51、52、14、43 號(hào)等；前25 d果實(shí)開裂率平均值為92.80%，高于均值的無性系占總量的58.70%，如6、7、10、14 號(hào)等剩余籽粒率均為0。

綜合2016年油茶果實(shí)開裂時(shí)間、開裂率及剩余籽粒率，2、13、14、44、50、53、78 號(hào)的性狀優(yōu)于其它無性系。

由表2可知，2017年普通油茶中前5 d 全部開裂的無性系為8、10、117、130 號(hào)，前5 d 的平均開裂率為39.94%，15、100、110、130 號(hào)等無性系開裂率高于開裂均值，占無性系總量的37.84%；前10 d 的平均開裂率為84.07%，開裂率超過均值的無性系占總量的67.57%，如8、10、11、13、17 號(hào)等；前15 d 的平均開裂率為92.75%，31 個(gè)無性系全部開裂，開裂率超過均值的無性系占總量的71.62%；無性系16、19、97、123 號(hào)開裂慢，剩余籽粒率也較高。綜合2017年油茶果實(shí)開裂時(shí)間及開裂率，8、10、110、117、125、130 號(hào)的性狀優(yōu)于其它無性系。

表1 2016年油茶無性系之間果實(shí)開裂時(shí)間的差異Table1 Differences in fruit cracking time among 92 Camellia oleifera clones in 2016 %

表2 2017年普通油茶無性系間果實(shí)開裂時(shí)間的差異 Table2 Differences in fruit cracking time between Camellia oleifera clones in 2017 %

由表3可知，小果油茶中136、143、176 號(hào)在前3 d 全部開裂，17 個(gè)無性系在前5 d 全部開裂，前5 d 的平均開裂率為73.76%，全部開裂的無性系占37.78%；前10 d 的平均開裂率為93.81%，全部開裂的無性系占73.33%；前15 d 的平均開裂率為97.84%，全部開裂的占82.22%，開裂率未達(dá)到90%的僅占4.44%。

表3 2017年小果油茶無性系間果實(shí)開裂時(shí)間的差異Table3 Differences in fruit cracking time between camellia meiocarpa clones in 2017 %

2.2 不同無性系的籽粒的差異

2017年普通油茶無性系間籽粒質(zhì)量的變化范圍是0.63～4.96 g， 變異系數(shù)為21.30%～51.47%；重復(fù)間籽粒數(shù)量的變異系數(shù)范圍是2.67%～33.01%，籽粒質(zhì)量的變異系數(shù)范圍是0.12%～15.77%（表4）。

重復(fù)試驗(yàn)間籽粒數(shù)較穩(wěn)定的無性系為14、19、30 號(hào)，變異系數(shù)均低于2.98%；籽粒質(zhì)量在重復(fù)間變化小的無性系為4、13、107、131 號(hào)，變異系數(shù)均低于1.14%；無性系內(nèi)籽粒質(zhì)量變化較小的無性系為12、13、29、129、145、157 號(hào)，變異系數(shù)均低于24.62%。綜合考慮，4、12、13、25、28、29、126、129 號(hào)的籽粒質(zhì)量較大、穩(wěn)定性強(qiáng)，籽粒性狀較優(yōu)良。

小果油茶無性系間籽粒質(zhì)量的變化范圍是0.59～1.45 g，變異系數(shù)為21.69%～45.62%；重復(fù)間籽粒數(shù)量的變異系數(shù)范圍是0.90%～48.38%，籽粒質(zhì)量的變異系數(shù)范圍是0.35%～47.32% （表5）。

重復(fù)試驗(yàn)間籽粒數(shù)較穩(wěn)定的無性系為133、151、154、158、162 號(hào)，變異系數(shù)均低于2.98%；籽粒質(zhì)量在重復(fù)間變化小的無性系為137、139、142、146、171 號(hào)，變異系數(shù)均低于1.07%；無性系內(nèi)籽粒質(zhì)量變化較小的無性系為162、145、149、171 號(hào)，變異系數(shù)均低于24.00%。綜合考慮，146、157、162、171、172 號(hào)的籽粒籽粒質(zhì)量較大，且穩(wěn)定性強(qiáng)。

2.3 油茶開裂速度和剩余籽粒率的聚類分析

由圖1可知，對(duì)普通油茶無性系開裂速度（前15 d 開裂率）和剩余籽粒率2 個(gè)指標(biāo)，對(duì)其進(jìn)行聚類分析，性狀指標(biāo)優(yōu)良程度由高到低可分為4類：第1 類的前15 d 開裂率和剩余籽粒率均值分別為33.10%和6.18%，第2 類分別為38.46%和22.45%，第3 類分別為77.18%和3.48%，第4 類分別為52.70%和1.92%。根據(jù)表6可知，第3 類油茶無性系的前15 d 開裂率最高，且剩余籽粒率最低，變異系數(shù)也較小，因此開裂指標(biāo)最好。

表4 重復(fù)試驗(yàn)間普通油茶籽粒的差異性?Table4 The difference of Camellia oleifera grains between repeated tests

2.4 油茶果高與果徑的聚類分析

油茶果實(shí)在剛采摘下來時(shí)含水率高、果殼堅(jiān)硬未開裂，由于油茶果的直徑差別較大，采用揉搓型脫殼機(jī)在相同力度下脫殼效果可能不佳，可按直徑大小分3 類來脫殼。通過對(duì)油茶開裂速度和剩余籽粒率的聚類分析可知，性狀最優(yōu)良的第3 類共33 個(gè)無性系，根據(jù)其果高和果徑兩個(gè)指標(biāo)，再次對(duì)第3 類油茶無性系進(jìn)行了聚類分析（表7），可將油茶鮮果分成3 個(gè)直徑等級(jí)：第一類的果高和果徑均值分別為24.98 mm 和25.02 mm，第二類分別為28.84 mm 和27.27 mm，第三類分別為 31.38 mm 和30.67 mm。第一類的果高和果徑范圍分別為22.48～27.29 mm 和22.84～26.71 mm，第二類為26.72～31.44 mm 和25.64～28.82 mm，第三類為30.06～33.73 mm 和29.19～32.40 mm。根據(jù)上述均值和范圍，未來油茶專用工業(yè)脫殼設(shè)備的孔隙可大致設(shè)置成半徑分別為26、30、34 mm（圖2）。

表5 重復(fù)試驗(yàn)間小果油茶籽粒的差異性?Table5 The difference of camellia meiocarpa grains between repeated tests

圖1 果實(shí)前15 d 開裂率和剩余籽粒率的聚類結(jié)果Fig.1 Clustering of cracking rate in the first 15 days and residual grain rate of fruit

2.5 果實(shí)最終開裂率和果型指數(shù)的相關(guān)分析

在實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)，果實(shí)采收25 d 以后開裂情況基本停止，因此將第25 天的果實(shí)開裂率作為果實(shí)最終開裂率。首先，對(duì)果實(shí)最終開裂率（前25 d）和果型指數(shù)的相關(guān)分析結(jié)果表明，相關(guān)性僅為0.059，基本無相關(guān)關(guān)系（表8）。其次由圖3可知，采用線性回歸分析油茶果實(shí)最終開裂率（第25 d）和果型指數(shù)二者關(guān)系，數(shù)據(jù)出現(xiàn)較大的偏離，即不存在顯著線性相關(guān)關(guān)系。

表6 果實(shí)的前15 d 開裂率和剩余籽粒率Table6 The cracking rate in the first 15 days and residual grain rate of fruit

表7 油茶果實(shí)果高與果徑的聚類Table7 The clustering of fruit height and fruit diameter in Camellia oleifera

圖2 油茶果實(shí)果高與果徑的聚類結(jié)果Fig.2 Clustering of cracking rate in the first 15 days and residual grain rate of Camellia oleifera fruit

表8 果實(shí)最終開裂率（前25 d）和果型指數(shù)的相關(guān)分析Table8 Correlation analysis of fruit final cracking rate (25 d) and fruit type index

通過統(tǒng)計(jì)92 個(gè)油茶無性系的最終開裂率和果型指數(shù)分布（圖4）可知，當(dāng)果型指數(shù)在0.95～1.05范圍內(nèi)時(shí)，果實(shí)最終開裂率較高，基本均高于90%；當(dāng)果型指數(shù)低于0.95 或高于1.06 時(shí)，油茶無性系分布較少且開裂率相對(duì)較低。

3 討 論

試驗(yàn)調(diào)查過程中發(fā)現(xiàn)，9、19 號(hào)開裂速度慢、剩余籽粒率高，但是與其果皮厚度相似的14、23、26 號(hào)開裂速度快、剩余籽粒率低，這說明果皮厚度與開裂速度可能沒有極顯著相關(guān)關(guān)系。2017年對(duì)其中的35 個(gè)無性系再次調(diào)查了開裂率與剩余籽粒率（表7），2016年前5 d 和前15 d 的開裂率僅為4.76%、56.77%，2017年則為36.5%和92.99%（表9），2017年的開裂速度顯著高于2016年，在調(diào)查中發(fā)現(xiàn)2016年試驗(yàn)期間試驗(yàn)地多為陰雨天，濕度高，2017年多為晴天，濕度較低，由此可推測(cè)濕度可能會(huì)影響油茶開裂速度。

圖3 果實(shí)最終開裂率（前25 d）和果型指數(shù)的回歸分析Fig.3 The regression analysis of fruit final cracking rate (25 d) and fruit type index

圖4 果實(shí)最終開裂率與果型指數(shù)的分布點(diǎn)Fig.4 Distribution of fruit’s final cracking rate and fruit shape index

表9 油茶無性系在2016―2017年間的果實(shí)開裂速率Table9 The fruit cracking rate of Camellia oleifera clones from 2016 to 2017 %

根據(jù)Considine 等[25]的理論模型，球形果實(shí)的半徑越大，或其形狀越偏離規(guī)則的球體而趨向扁圓或扁長時(shí)，其外層包裹的膜所受的壓力越大，因而理論上來說大果型或者果型指數(shù)越不接近于1 的果實(shí)更易裂果。本研究發(fā)現(xiàn)果實(shí)最終開裂率和果型指數(shù)相關(guān)分析的結(jié)論與上述不符，反而是當(dāng)果型指數(shù)在0.95～1.05 范圍內(nèi)時(shí)，果實(shí)最終開裂率較高。由于目前對(duì)于果實(shí)開裂的研究大多集中在漿果，關(guān)于油茶等核果開裂的研究幾乎沒有，未來可研究分析更多油茶無性系或類似蒴果驗(yàn)證此結(jié)論。

油茶果殼含水率高，果殼脆性差、不利于完整脫殼，含水率過低，果殼硬度偏大，破殼后易對(duì)果仁造成破損。根據(jù)唐湘等[26]不同油茶果含水率對(duì)脫殼指標(biāo)的影響，含水率對(duì)破殼力的影響極為顯著，不同含水率油茶果的破殼力不相等；當(dāng)茶果含水率高于37.4%時(shí)，脫殼率隨含水率減少而升高，茶果含水率減少至37.4%后，脫殼率隨含水率減少而降低。試驗(yàn)同樣也表明油茶果的直徑對(duì)破殼為的影響也極為顯著，由于較小的茶果飽滿度不高，果殼薄、殼仁間隙大，破殼力較?。浑S著茶果直徑的増加，果殼間隙減少，所需破殼力越來越大。未來可從不同無性系果皮含水率、果實(shí)直徑（體積）與開裂速度方面進(jìn)行試驗(yàn)，探究3 者關(guān)系，作為篩選油茶開裂特性良好的無性系的標(biāo)準(zhǔn)。

在今后的研究中可從油茶果皮含水率、果實(shí)直徑、殼仁間隙、果皮成分、采摘期溫濕度等因素來調(diào)查分析影響油茶果實(shí)開裂速度的因素。

4 結(jié) 論

1）綜合普通油茶果實(shí)開裂時(shí)間、開裂率及剩余籽粒率，無性系2、8、10、13、14、44、50、53、78、110、117、125、130 號(hào)的性狀優(yōu)良；小果油茶中136、143、176 號(hào)性狀優(yōu)良；籽粒方面，普通油茶4、12、13、25、28、29、126、129、小果油茶146、157、162、171、172 號(hào)的籽粒籽粒質(zhì)量較大，且穩(wěn)定性強(qiáng)。

2）2016年油茶無性系果實(shí)最集中的開裂時(shí)間為第5～15 天，其次為第15～25 天；2017年為第5～15 天，其次為第1～5 天；2017年小果油茶無性系果實(shí)最集中的開裂時(shí)間為第1～5天，其次為第5～15 天。普通油茶方面，2016年前5、15、25 d 果實(shí)開裂率平均值分別為4.48%、54.59%、92.80%，2017年果實(shí)平均開裂率在前5、10、15 d 分 別 為39.94%、84.07%、92.75%。 前5、10、15 d 的果實(shí)平均開裂率分別為73.76%、93.81%、97.84%。

3）根據(jù)開裂速度（前15 d 開裂率）和剩余籽粒率可將油茶無性系可分為4 類，其中最優(yōu)良的第三類共有33 個(gè)無性系，開裂率和剩余籽粒率均值分別為77.18%和3.48%，且其變異情況穩(wěn)定；為將來制造、推廣適應(yīng)性強(qiáng)、脫殼效率高、果仁損失小的油茶籽脫殼專用設(shè)備，將最優(yōu)良的33 個(gè)無性系根據(jù)果高和果徑兩個(gè)指標(biāo)聚類分析，由高到低再細(xì)分為3 類：第1 類的果高和果徑均值分別為24.98 mm 和25.02 mm，第2 類分別為 28.84 mm 和27.27 mm，第3 類分別為31.38 mm和30.67 mm，未來油茶專用工業(yè)脫殼設(shè)備的孔隙可大致設(shè)置成半徑分別為26、30、34 mm。

4）果實(shí)最終開裂率和果型指數(shù)不存在顯著線性相關(guān)，當(dāng)果型指數(shù)在0.95～1.05 范圍內(nèi)時(shí)，果實(shí)最終開裂率較高，基本均高于90%，當(dāng)果型指數(shù)低于0.95 或高于1.06 時(shí)，油茶無性系分布較少且開裂率相對(duì)較低。