尹亚军,张翔宇,张 喻,2,*

(1.湖南农业大学食品科技学院,湖南长沙 410128;2.食品科学与生物技术湖南省重点实验室,湖南长沙 410128)



油菜籽成熟过程中主要营养成分变化研究

尹亚军1,张翔宇1,张 喻1,2,*

(1.湖南农业大学食品科技学院,湖南长沙 410128;2.食品科学与生物技术湖南省重点实验室,湖南长沙 410128)

油菜籽品质的变化与其生育期密切相关。为获得优质油菜籽,以不同采收期的甘蓝型双低黄籽油菜籽为实验材料,对其含油量、蛋白质含量、以及多种脂肪酸含量等指标进行测定,及对各指标进行相关性分析。结果表明:供试的油菜籽在成熟过程中,含水量呈下降趋势,含油量在成熟中期上升较快，后期趋缓终花后32d达到35.33%;蛋白质含量变化较小,在成熟前期有一定上升,中后期变化平缓;总糖含量呈下降趋势,变化范围为13%～8%;油酸相对含量总体呈现缓慢上升趋势,最高值达56.99%;亚油酸和亚麻酸总体呈现缓慢下降趋势;棕榈酸和硬脂酸也有一定程度变化,但是变化幅度不大;油脂含量与蛋白质含量呈显著正相关,其与总糖含量呈极显著正相关;油酸的相对含量与亚麻酸的相对含量呈现显著负相关;亚油酸相对含量与亚麻酸相对含量呈现极显著的负相关;亚麻酸的相对含量与棕榈酸相对含量呈现显著正相关。综合考虑各物质的积累变化规律,在终花后的第29d至32d为最佳采收时间。

油菜籽,成熟,营养成分,变化趋势

我国是世界油料生产大国、食用植物油消费大国、也是油料和植物油进口大国[1]。为了保障我国食用植物油安全,需要提高国产植物油自给率,而油菜作为高产油脂的油料作物,受到了高度重视。油菜作为世界范围内重要的油料作物,是仅次于大豆、花生的植物油脂第三大来源,其种植面积和总产量在油料作物中占有相当大的比例[2]。油菜籽的主要成分是油脂、水分、蛋白质、糖类、维生素、矿物质、植物固醇、酶、磷脂和纤维素,这些成分能广泛应用于食品、医药及化工等领域[3]。

目前有关油菜籽的研究主要集中于遗传育种以及不同加工方式对其营养成分的影响,但是对于油菜籽成熟过程中其主要营养成分变化的动态研究很少。油菜籽结果时营养成分形成前期较少[4],自4月中旬起油菜籽逐步进入成熟期,其种子内部由液态慢慢转变成固态,逐步完成营养物质积累,4月底到5月初起进入脂肪转化形成和富集阶段,并持续增加到油籽完全成熟[5-6]。在油菜籽成熟过程中,除了油脂的大量累积之外,其它营养物质如蛋白质、总糖及各种脂肪酸也均处于形成、转化、累积的动态变化过程中[7]。如果油菜籽收获过早,有部分角果尚未成熟,就会降低产量和籽粒质量;反之如果收获过晚,早熟的角果容易开裂造成籽粒脱落,也影响到油菜籽的产量和品质,所以研究油菜籽在成熟过程中其主要成分变化规律,为适时收获油菜籽,得到产量和品质均较高的油菜籽具有重要意义。本文分析了油菜籽成熟过程中的油脂含量、蛋白质含量、总糖含量、油脂的脂肪酸组成等主要成分的变化规律,有助于拓展菜籽的应用范围、提升资源利用价值。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

油菜籽 采自湖南省浏阳市北盛油菜基地的甘蓝型黄籽油菜(从终花期后第20d到第33d每隔两天取样一次,共取样六次);石油醚 天津市化学试剂研究所;氢氧化钠 西陇化工股份有限公司;3,5-二硝基水杨酸 国药集团化学试剂有限公司;硫酸 衡阳市凯信化工试剂有限公司;甲醇 国药集团化学试剂有限公司。

KDN-103F型凯氏定氮仪 上海纤检仪器有限公司;722型可见光分光光度计 上海棱光技术有限公司;7890A-5975C型气相质谱联用仪 美国Agilent公司;YHG-X型远红外快速恒温干燥箱 上海跃进医疗器械厂。

1.2 实验方法

1.2.1 含水量的测定 按照《GB 5009.3-2010食品中水分的测定标准》测定水分含量。

1.2.2 含油量的测定 按照《GB/T14488.1-2008植物油料含油量测定标准》测定油脂含量。

1.2.3 蛋白质含量的测定 按照《GB/T14489.2-2008粮油检验植物油料的粗蛋白质的测定标准》测定蛋白质含量。

1.2.4 总糖含量的测定 采用3,5-二硝基水扬酸比色法[8],取除去油份后种子饼粕0.5g,加5mL 6mol/L HCL及15mL H20于三角瓶中混匀,100℃水浴45min,用碘一碘化钾溶液检测不显蓝色。溶液用炭黑去色,加1滴酚酞,用6mol/L NaOH滴至微红。稀释10倍,反应体系为:2mL溶液,加3,5-二硝基水扬酸1.5mL,沸水浴5min,再稀释10倍,540nm处测OD值以H2O作对照,以葡萄糖作标准曲线。

总糖(%)=(水解还原糖毫克数×500×0.9×100)/0.5g

1.2.5 脂肪酸组成的测定 采用气相质谱联用法[9]。

脂肪酸甲酯的制备参考 《GB/T17376-2008动植物油脂脂肪酸甲酯制备》

气相色谱条件:HP-88:1790.73615毛细管柱(100m×250μm×0.25μm),初始温度140℃,保持5min,以4℃/min升至220℃保持15min。载气为高纯氦气,流速1.0mL/min,进样量1μL,分流比10∶1。

质谱条件:离子源为EI,离子源温度230℃;电子能量70eV;接口温度280℃;MS四极杆温度150℃。

1.2.6 数据处理 脂肪酸的组成利用随即携带的数据库自动检索各组分质谱数据,并参考文献及标准图普对结果进行核对与确认;各脂肪酸的相对含量按照各组峰面积归一化法计算;差异性及相关性采用SPSS统计分析软件进行分析。

2 结果与分析

2.1 葡萄糖标准曲线方程

葡萄糖标准线性回归方程为A=3×10-3+4.0143C,r=0.9988。

2.2 油菜籽成熟过程中含水量的变化

测定油菜籽中的含水量,并进行差异显著性检验。油菜籽在成熟过程中含水量的变化见图1。

图1 油菜籽成熟过程中含水量的变化Fig.1 The change of water content during mature process of rapeseed

由图可知,油菜籽成熟过程中含水量变化总体呈下降趋势,油菜籽含水量在整个成熟期前期呈现平缓趋势,成熟期后期呈现急剧下降趋势,采收时间对油菜籽含水量影响极显著(p<0.01)。油菜籽在成熟前期,雨水比较多,阳光照射不足,导致含水量变化不大,油菜籽成熟缓慢,而后光照增强,含水量急剧下降,油菜籽成熟速度加快。由此说明在油菜籽灌浆过程中其含水量较多,干物质含量较少,而在成熟的过程中,籽粒的有机干物质逐渐增加,营养物质开始逐渐积累。

2.3 油菜籽成熟过程中含油量的变化

测定油菜籽中的含油量,并进行差异显著性检验。油菜籽在成熟过程中含油量的变化见图2。

图2 油菜籽成熟过程中含油量的变化Fig.2 The change of oil content during mature process of rapeseed

由图可知,油菜籽含油率与生育期长短密切相关,油菜籽的含油率在整个成熟期间随时间的延长而增加。在整个成熟过程的前期含油率上升较缓慢,在终花后第26d之后呈现急剧上升趋势,在终花后32d含油率达最高值35.33%,采收时间对油菜籽含油量的影响极显著(p<0.01),说明油菜籽成熟过程中含油量变化很大。由此可见,油菜采收时间是与油菜种子含油率最密切相关的指标,整个成熟期前期是营养物质和油脂合成前体物质的贮备过程,当达到一定量时,进入油脂转化期,此间油脂含量快速增加[11]。

2.4 油菜籽成熟过程中蛋白质含量变化

测定油菜籽中的蛋白质含量,并进行差异显著性检验。油菜籽成熟过程中蛋白质含量变化见图3。

图3 油菜籽成熟过程中蛋白质含量变化Fig.3 The change of protein content during mature process of rapeseed

由图可知,油菜籽成熟过程中蛋白质含量总体变化不大,在终花后的第20d到26d略有上升而后趋于稳定,采收时间对油菜籽蛋白质含量的影响不显著(p>0.05),有研究表明种子成熟时总蛋白含量变化可能与相关基因表达变化相关[12],取样时间已是油菜籽成熟期,所以蛋白质含量已趋于稳定变化不大。

2.5 油菜籽成熟过程中总糖含量变化

测定油菜籽中的总糖含量,并进行差异显著性检验。油菜籽成熟过程中总糖含量变化见图4。

图4 油菜籽成熟过程中总糖含量变化Fig.4 The change of soluble sugar content during mature process of rapeseed

由图可知终花后第20d到第26d,油菜籽中的总糖含量略有上升,而后呈现明显下降趋势,整个过程总糖含量由13%下降到8%,油菜籽采收时间对总糖含量影响极显著(p<0.01),说明油菜籽成熟过程中总糖含量变化很大。油菜籽在成熟过程中总糖含量总体处于下降趋势,在成熟后期总糖转化为其他物质,所以总糖含量呈现明显下降趋势,有研究表明[13]油菜籽在成熟前期总糖含量变化不大,在成熟后期到达总糖转化成脂肪的高峰期,碳氮代谢旺盛,所以总糖含量下降剧烈。

2.6 油菜籽成熟过程中主要脂肪酸含量的变化

测定油菜籽中的主要脂肪酸的相对含量,并进行差异显著性检验。油菜籽成熟过程中主要脂肪酸变化见图5。

图5 油菜籽成熟过程中主要脂肪酸相对含量变化Fig.5 The changes of important fatty acid content during mature process of rapeseed

由图5可知油酸的相对含量在整个成熟过程中总体呈现上升趋势,在32d达到最高值56.99%,采收时间对油菜籽中油酸含量影响极显著(p<0.01),表明油菜籽成熟过程中油酸含量变化较大;亚油酸和亚麻酸的相对含量有所下降,在终花后35d为低水平20.09%、10.37%,但是整个过程下降幅度不大,可能是在成熟过程中有部分亚油酸和亚麻酸转化成油酸,导致其含量下降[14],采收时间对亚油酸和亚麻酸含量影响显著(p<0.05),表明采收时间对亚油酸和亚麻酸相对含量均有一定程度影响;棕榈酸和硬脂酸的相对含量在整个成熟过程中均呈现先略有增加而后有所回落的趋势,但是变化幅度均不大,采收时间对油菜籽中棕榈酸和硬脂酸含量均无显著影响(p>0.05),表明油菜籽成熟过程中棕榈酸变化很小,采收时间的变化对棕榈酸和硬脂酸的含量影响不大。有研究[15]表明油菜籽种子的形成期是影响脂肪酸含量的关键时期,故在油菜种子成熟期脂肪酸含量变化不是很大。

2.7 油菜籽成熟过程中主要营养成分变化的相关性分析

采用Excel工具进行数据整理与分析,用SPSS统计软件分析油菜籽成熟过程中主要营养成分的相关性,结果见表1和表2。

表1 油菜籽中主要营养成分相关性Table 1 Correlation analysis of the main nutrients in Rapeseed

注:*为p=0.05水平上显著相关;**为p=0.01水平上极显著相关,表2同。

表2 油菜籽中重要脂肪酸相关性Table 2 Correlation analysis of the essential fatty acids in Rapeseed

对油菜籽成熟过程中主要成分的变化进行相关性分析,可以看出在整个成熟动态变化过程中主要成分是如何进行转化累积。如表1所示,对油菜籽中主要营养成分含量进行相关性分析,结果显示油菜籽成熟过程中含油量的变化与蛋白质含量变化呈显著正相关,与总糖含量变化呈极显著正相关;蛋白质含量变化与总糖含量变化相关性不明显。如表2所示,油菜籽成熟过程中油酸的相对含量的变化与亚麻酸含量变化呈现显著负相关;亚油酸相对含量的变化与亚麻酸呈现极显著的负相关;亚麻酸的相对含量变化与棕榈酸呈现显著正相关;其他指标间的相关性不明显。

3 结论

本文对不同时间采收的油菜籽中的主要营养成分进行了测定和分析。结果表明:油菜籽成熟前期,油菜籽含水率高,含油率低,蛋白质含量有上升趋势、总糖含量处于较高水平,油酸与亚油酸含量相对较低,亚麻酸含量处于较高水平。油菜成熟中期,油菜籽含水率下降,含油率上升,蛋白质含量趋于稳定、总糖含量有下降趋势,油酸含量逐渐增加,亚油酸和亚麻酸含量有下降趋势。油菜籽成熟后期水分含量低、含油率高,蛋白质含量较稳定,总糖含量有下降趋势,油酸含量逐渐达到最大值,而亚油酸和亚麻酸含量已趋于稳定。

根据分析结果,油菜籽的含油量随着成熟程度的推进而增加,如果单纯从油脂利用角度考虑,以终花后第32d以后采收为最佳。如果在此基础上综合考虑蛋白质、总糖以及主要脂肪酸的积累变化的规律来看,以终花后的第29d至32d采收为最佳,此时,含油量达到35.30%左右,蛋白质含量也趋于稳定,单不饱和脂肪酸油酸含量较高、多不饱和脂肪酸亚油酸和亚麻酸含量也处于较高时期。另可根据不同目的加以选择采收时间,达到优质的目的。

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Study of major nutrients changes of maturing rapeseed

YIN Ya-jun1,ZHANG Xiang-yu1,ZHANG Yu1,2,*

(1.Food Science and Technology College,Hunan Agricultural University,Changsha 410128,China;2.Key Laboratory for Food Science and Biotechnology of Hunan Province,Changsha 410128,China)

The quality of rapeseed is closely related to changes in rapeseed growing period. In order to obtain high-quality rapeseed,Brassica different harvest to double low rapeseed yellow seeds as test material,measured their oil content,protein content,total sugar content and a variety of fatty acids and other indicators,and correlation analysis for each index. The results showed that:the nutrients accumulated,the moisture content decreased on the rapeseed maturation process;the oil content increased more rapid at the middle maturation stage,then slowed down at the later stage and reached a maximum value 35.33% at 32d;small changes in protein content,there was a certain rise in pre-mature change in the late gentle;total sugar content decreased,ranging from 13% to 8%. The oleic acid relative content in rapeseed oil increased slowly,the maximum value of 56.99%;linoleic acid and linolenic acid generally showed a slow downward trend;palmitic acid and stearic acid also changed to some extent,but changed slightly;fat content and protein content was significantly positively correlated,it was significantly positively correlated with the total sugar content;the relative amounts of the relative content of oleic acid and linolenic acid showed a significant negative correlation;the relative content of linoleic acid and linolenic acid content showed a significant relative negative correlation;the relative content of the relative content of linolenic acid and palmitic acid showed a significant positive correlation. Considering the accumulated variation of each substance,it was the best harvest time during the 29d to 32d after flowering.

rapeseed;mature;nutrients;change trends

2014-06-12

尹亚军(1990-)，女，在读硕士，研究方向:农产品深加工。

*通讯作者:张喻(1972-)，女，博士，教授，主要从事农产品加工教学与科研工作。

湖南省省长基金，湘府阅[2012]45号。

TS202.1

A

1002-0306(2015)05-0339-04

10.13386/j.issn1002-0306.2015.05.063