雜交榛果實(shí)發(fā)育過程中脂肪酸含量變化特性研究

馮亞莉

(太原市森林資源監(jiān)測中心，山西 太原 030012)

榛子是世界上四大油料樹種之一。榛子油中不飽和脂肪酸含量達(dá)90%以上，被譽(yù)為心臟保健食品。榛子的果實(shí)品質(zhì)主要集中在成熟榛子果實(shí)不飽和脂肪酸含量的積累上。目前，國內(nèi)對(duì)榛子果實(shí)發(fā)育過程中各營養(yǎng)物質(zhì)含量的變化研究較少。筆者通過對(duì)榛子果實(shí)發(fā)育過程中脂肪酸含量及種類變化進(jìn)行研究，以期進(jìn)一步了解榛子果實(shí)中脂代謝動(dòng)態(tài)，為今后榛子果實(shí)中脂肪酸含量及品質(zhì)研究提供依據(jù)。

1 材料及方法

1.1 材料

試材為栽植于北京鷲峰林場實(shí)驗(yàn)基地的6年生雜交榛品系：雜交榛84-545和雜交榛81-19，均為盛果初期。

1.2 方法

1.2.1 物候期觀測

參照郭永強(qiáng)對(duì)歐榛物候期的觀測方法并加以修改。從5月16日開始到8月下旬果實(shí)成熟，每隔15 d對(duì)其果實(shí)進(jìn)行1次觀測并記錄，了解其發(fā)育過程。

1.2.2 脂肪酸的測定

采用索式提取法提取粗脂肪。分別稱取干燥粉碎后的成熟雜交榛子種子混合樣品約5.0 g，放入脂肪提取器中。加入100 mL乙醚，回流提取4 h，冷卻。乙醚揮發(fā)干燥后，得到榛子油，用于計(jì)算粗脂肪含量。進(jìn)行3次重復(fù)。

采用氣相色譜法研究脂肪酸含量及種類變化情況，樣品預(yù)處理參考宋新芳快速測定榛子脂肪酸含量的方法。將1.0 g干燥粉碎后的成熟雜交榛子種子混合樣品放入10 mL插頭玻璃管中，添加2 mL混合提取劑，在沖擊器下充分搖晃。沉淀12 h～24 h后，將2 mL氫氧化鉀-甲醇酯化劑添加到試管中，振動(dòng)后靜止30 min，加入5 mL蒸餾水，略微翻轉(zhuǎn)液面數(shù)次。在微型離心管中放入0.5 mL該樣品，在8 000 r/min～10 000 r/min下離心4 min，然后將處理好的樣品注入氣相色譜儀進(jìn)行測定。以280 ℃的進(jìn)樣口溫度，180 ℃的柱箱溫度，280 ℃的氣化溫度，100 mL/min的載氣(N2)總流速，1 μL的進(jìn)樣量作為氣相色譜測定的條件。

2 結(jié)果與分析

2.1 雜交榛果實(shí)發(fā)育過程

通過對(duì)林場雜交榛果實(shí)生長發(fā)育過程的觀測，可將試材果實(shí)發(fā)育期分為4個(gè)時(shí)期。

1) 果實(shí)膨大期。子房明顯增大，從3月23日開花到5月23日(花后60 d)。

2) 果實(shí)迅速增長期。幼果體積迅速增大至堅(jiān)果硬化，5月23日(花后60 d)至7月13日(花后110 d)。

3) 種仁充實(shí)期。果仁內(nèi)含物開始充實(shí)，積累干物質(zhì)，直至成熟，7月13日(花后110 d)至7月22日(花后120 d)。

4) 果實(shí)成熟期。堅(jiān)果由白色變?yōu)榧t褐色，7月22日(花后120 d)至8月13日(花后140 d)。

2.2 雜交榛果實(shí)中脂肪酸含量

不同品系榛子果仁出油率測定結(jié)果，見表1.

表1 不同品系榛子果仁出油率 %

由表1可以看出，雜交榛84-545和81-19的出油率分別為55.37%和54.19%.其中，不飽和脂肪酸含量占總脂肪酸含量的比例分別為94.10%和93.30%.

不同品系榛子果實(shí)中各類脂肪酸含量變化規(guī)律，見圖1，圖2.

圖1 81-19榛果中各類脂肪酸含量的變化規(guī)律

圖2 84-545榛果中各類脂肪酸含量的變化規(guī)律

從圖1和圖2中可以看出，脂肪酸組成的相對(duì)含量依次為C18∶1(油酸)>C18∶2(亞油酸)>C16∶0(棕櫚酸)>C18∶0(硬脂酸)>C18∶3(亞麻酸)>C20∶1(二十碳烯酸)>C20∶0(花生酸)。榛子果實(shí)中飽和脂肪酸的含量先增后降，不飽和脂肪酸的含量不斷上漲。果仁成熟時(shí)，油酸和亞油酸含量最高。從圖2中可以看到，從6月26日(幼果迅速增大至堅(jiān)果硬化)開始，油酸、亞油酸處于上升趨勢；在整個(gè)生長過程中亞麻酸、二十碳烯酸一直呈增加趨勢，果實(shí)成熟前達(dá)到穩(wěn)定。硬脂酸含量在6月26日(幼果迅速增大至堅(jiān)果硬化)之前變化不明顯，之后開始增加。2個(gè)品系雜交榛果實(shí)中脂肪酸含量的變化規(guī)律相似，但也有差異，同一時(shí)期的增長速率不同。

果實(shí)內(nèi)油脂積累與果實(shí)發(fā)育時(shí)期密切相關(guān)。由測得數(shù)據(jù)中可發(fā)現(xiàn)，從6月26日開始，雜交榛果實(shí)中飽和脂肪酸和不飽和脂肪酸之間的轉(zhuǎn)化速度開始加快。參照對(duì)糖類的研究結(jié)果，蔗糖在6月17日開始迅速增加，而葡萄糖和果糖從6月17日開始迅速減少，6月26日達(dá)到較穩(wěn)定狀態(tài)。由此可推，這個(gè)時(shí)期前控制糖到脂代謝的關(guān)鍵酶作用明顯，是糖類向脂代謝轉(zhuǎn)變的一個(gè)關(guān)鍵時(shí)期。

同一品系榛子果實(shí)中各類脂肪酸含量的相關(guān)性分析見表2.

表2 同一品系榛子果實(shí)中各類脂肪酸含量的相關(guān)性分析

從表2中可以看出，油酸與亞油酸、花生酸、二十碳烯酸存在顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)均大于0.8；棕櫚酸與油酸、亞油酸存在極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)均為0.9；硬脂酸與花生酸、二十碳烯酸極顯著相關(guān)，相關(guān)系數(shù)均為-0.9.試驗(yàn)中觀察到的油酸和其它不飽和脂肪酸及飽和脂肪酸之間的相關(guān)性是否可以說明更多酸合成的問題，需要進(jìn)一步研究。

3 討論

3.1 榛子果實(shí)中脂代謝特點(diǎn)

2002年，Sebastien等人研究發(fā)現(xiàn)，種子成熟時(shí)含油量下降，由于種子成熟時(shí)含水量下降，植株不能運(yùn)送營養(yǎng)，蛋白質(zhì)和一些單糖合成需要油脂，導(dǎo)致種子含油量下降。另又對(duì)大豆、花生、芝麻、油菜4種油料作物脂肪酸總量的變化趨勢進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)在進(jìn)入成熟末期時(shí)，脂肪酸含量均有不同程度的回降，并在發(fā)育過程中出現(xiàn)高峰。本研究中，雜交榛油脂試驗(yàn)的最后一個(gè)時(shí)期，8月13日的脂肪酸含量為整個(gè)生長過程的最高值，由此可以推斷，8月13日之后果實(shí)可能會(huì)有一個(gè)后熟期。

有研究表明，大豆、花生、芝麻種子在發(fā)育過程中脂肪酸種類數(shù)量有所減少，而且種類有所變化。另外，目前對(duì)4種主要油料作物(油菜、大豆、花生、芝麻)脂肪酸組成的研究發(fā)現(xiàn)，在種子發(fā)育的不同時(shí)期脂肪酸的組分不盡相同。C16∶2是芝麻發(fā)育早期特有的，C18∶3【r】為油菜發(fā)育過程中特有的；此外，在成熟大豆和花生種子中均不含C16∶1，但在發(fā)育過程中均有此類組分存在。本研究中，雜交榛種仁中脂肪酸的種類有所增加，數(shù)量也有所增加。在種仁的發(fā)育過程中花生酸、二十碳烯酸從7月13日開始出現(xiàn)，含量不斷增加；棕櫚酸、硬脂酸、油酸、亞油酸、亞麻酸一直存在，且后期比初期在量上均有所增加。亞麻酸分子結(jié)構(gòu)較不穩(wěn)定，易氧化變劣。通過測定，在成熟果實(shí)中，81-19的亞麻酸含量低于84-545，故推斷81-19更易貯藏。對(duì)不同作物脂肪酸積累變化的研究表明，不同作物種子成熟過程中脂肪酸積累有所變化，但總的趨勢是相同的，即飽和脂肪酸的濃度逐漸下降，不飽和脂肪酸的濃度增加。本研究中，棕櫚酸和硬脂酸含量先增后減，而油酸、亞油酸和亞麻酸的含量均增加。

3.2 榛子果實(shí)中各類脂肪酸之間的轉(zhuǎn)化特點(diǎn)

馬淑英試驗(yàn)表明，大豆中油酸濃度與硝酸濃度之間沒有顯著的相關(guān)性。張思河研究表明，大豆未成熟果實(shí)中油酸與亞麻酸的關(guān)系不大，成熟果實(shí)中油酸和亞麻酸的濃度呈負(fù)相關(guān)。牛一川等人研究大豆和亞麻不同時(shí)期籽粒中的脂肪酸含量，發(fā)現(xiàn)棕櫚酸和亞油酸含量隨著籽粒發(fā)育下降，硬脂酸隨著籽粒發(fā)育也呈下降狀態(tài)，但幅度較??；而油酸和亞麻酸隨著籽粒發(fā)育含量呈上升趨勢。有研究表明，大豆、花生、芝麻、油菜種子發(fā)育過程中，脂肪酸各組分的變化趨勢是有共性的，C16∶0和C18∶0在其各自的走勢上十分接近；而C18∶2，C18∶1，C18∶3在4種油料作物中的變化趨勢有所區(qū)別。從本研究得出的結(jié)論為，油酸與亞油酸、花生酸、二十碳烯酸有很強(qiáng)的相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)都大于0.8；棕櫚酸與油酸、亞油

酸密切相關(guān)，相關(guān)系數(shù)均為0.9；硬脂酸與花生酸、二十碳烯酸極顯著相關(guān)，相關(guān)系數(shù)均為-0.9.因此，榛子成熟果實(shí)中油酸和亞油酸存在顯著正相關(guān)，且油酸和亞油酸的含量是含油量的主要決定因子；脂肪酸變化的總體趨勢是飽和脂肪酸含量先增加后減少，不飽和脂肪酸含量穩(wěn)步增加。