趙夢幻, 許郡元, 劉亞麗, 李鵬程, 劉震, 李志, 耿曉東, 代莉, 劉一, 王艷梅

(1.河南農業(yè)大學林學院,河南 鄭州 450002; 2.河南省林業(yè)生態(tài)建設發(fā)展中心,河南 鄭州 450000;3.天潤物華(北京)生態(tài)科技有限公司,北京 100052)

山桐子(IdesiapolycarpaMaxim)是大風子科(Flacourtiaceae)山桐子屬(Idesia)的落葉喬木,其果實(漿果)含油率高且營養(yǎng)豐富,果實的含油率可達39.40%,不飽和脂肪酸含量可達88.67%,亞油酸含量在70%以上,可作為開發(fā)高檔食用植物油、醫(yī)藥和保健食品的優(yōu)質原料,可作為制備生物柴油的原料[1];山桐子油也可作工業(yè)潤滑油。榨油后的餅粕油渣可提取驅蟲劑,也可以加工做飼料及石墨化分級多孔生物炭材料[2]。山桐子樹干通直圓滿、樹冠分層,材質輕軟,干縮性小,可加工成上等板材供室內裝修和制作家具,或用于生產高檔紙漿;頂生圓錐花序,花色淡黃芳香,秋季果實成熟后呈鮮紅色,掛果期長,極具觀賞價值,也是重要的園林綠化樹種?？梢?山桐子不僅是優(yōu)質、高產的木本油料植物,同時還兼有較高的用材、觀賞價值,因此被譽為“美麗的樹上油庫”。

2008年出臺的《國家糧食安全中長期規(guī)劃綱要(2008—2020年)》,把山桐子作為一種重要的木本油料樹種,上升到國家糧油安全的戰(zhàn)略地位,之后又陸續(xù)出臺了《文冠果原料林可持續(xù)培育指南和山桐子原料林可持續(xù)培育指南》及《全國優(yōu)勢特色經濟林發(fā)展布局規(guī)劃(2013—2020年)》等一系列相關文件,將山桐子納入國家發(fā)展規(guī)劃。2020年國家衛(wèi)生健康委員會在《新食品原料終止審查目錄》中將山桐子油按普通食品管理。因此,山桐子作為木本油料樹種,具有“不與人爭糧、不與糧爭地”的優(yōu)勢,在食品、醫(yī)藥、化工及林業(yè)等多領域具有巨大的開發(fā)潛能及應用前景。

采收期與木本油料樹種果實品質有著直接密切的關系[3]。過早或過晚采收,都會對果實品質造成不利影響。過早采收的果實小、產量低,尚未形成品種固有的品質;過晚采收的果實容易被霉菌侵染,導致表皮發(fā)黑,影響品質[4],但采收時期的確定較為困難,不僅與果實品種有關,與栽植地的具體情況和當地當年的氣候也有一定的關系[5]。在實際生產推廣中,應根據用途確定采收期。郝金蓮等[6]研究不同品種核桃(JuglansregiaL.),將溫185、新新 2、新豐、新光和溫179的青果開裂率達75 %,扎343的青果開裂率達55 %作為適宜的采收期,以獲得果實大且營養(yǎng)物質含量高的核桃。苗森浩等[7]研究不同品種油茶(CamelliaoleiferaAbel)為獲得高的含油率和不飽和脂肪酸,將“華金”的最佳采收期定為10月11日左右,“華鑫”和“湘林210”在10月25日和11月1日左右,“華碩”在11月8日左右。馬婷等[8]研究不同品種油橄欖(OleaeuropaeaL.),以油橄欖果實質量為標準將云雜1號最佳采收期定為9月末,云雜2號、云雜3號采收期定為10月末。山桐子是重要的木本油料樹種,高的含油率和種子活力能提高其經濟效益。有研究發(fā)現,不同采收期‘香玲’核桃含油率及脂肪酸組分含量存在差異,且含油率隨著采收期的推遲呈先上升后下降趨勢[9]。賈然然等[10]研究毛葉山桐子得出不同采收期會極顯著影響種子發(fā)芽率。然而壯年期山桐子果實采收期對種子萌發(fā)及果實油品質影響的報道較為少見。因此,本研究以壯年期山桐子人工林果實為研究對象,對其品質進行分析評價,以確定其不同用途果實的最佳采收時期,以期為山桐子的質量評價、采摘、加工利用、苗木繁育及推廣栽植提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗材料為生長于濟源市蟒河林區(qū)的‘豫濟’山桐子(Idesiapolycarpa‘Yuji’),行間距為3 m×5 m,到2022年林齡已21 a。于2022年7—11月,每月8日從林區(qū)內3棵或3棵以上目標樹樹冠中上部外緣四周枝條中部隨機采摘果穗共24串,帶回實驗室測定相關指標,并將若干果實放入烘箱、超低溫冰箱以供后續(xù)試驗的測定。

1.2 試驗方法

1.2.1 果實表型性狀測定 不同月份采收的果實樣品中每棵單株選取3串果穗,使用直尺(精度0.01 cm)測定果穗長、果穗寬(將果穗垂直懸掛,果穗頂部到基部的直線距離為果穗長,其橫截面的最大直徑即為果穗寬),計算果穗長寬比,記錄單穗果實個數;用電子天平(精度0.01 g)測定單穗果柄鮮質量、單穗果實鮮質量、單果鮮質量,并計算單串果穗鮮質量(單穗果實鮮質量與單穗果柄鮮質量之和);每串果穗上隨機選取8粒鮮果,用數顯游標卡尺(精度0.01 mm)分別測量單果橫、縱徑。

1.2.2 果實含油率及油脂脂肪酸成分測定 每棵單株稱取烘干果實粉末3 g,參照GB 5009.6—2016《食品中脂肪的測定》[11]采用索氏提取法提取油脂,每個時期重復3次。提取的油脂需進行蒸餾分離,分離后的油脂存放于玻璃瓶中,并置于5 ℃低溫環(huán)境下密封保存。

利用氣相色譜技術對油樣進行脂肪酸成分及含量測定。對所提油脂先進行甲酯化處理,再經正己烷萃取后上機測定。氣相色譜儀的工作條件:FID氫火焰離子化檢測器,DB-FastFAME色譜柱,進樣口溫度250 ℃,分流比20∶1,檢測器溫度260 ℃,色譜柱初溫80 ℃,保持0.5 min,以40 ℃·min-1程序升溫至165 ℃,保持1 min,以4 ℃·min-1程序升溫至230 ℃,并在此溫度下維持6 min。

1.2.3 種子發(fā)芽率測定 種子發(fā)芽試驗參照李非[12]的方法。將處理好的種子每個培養(yǎng)皿上放100粒,在15/25 ℃ (15 ℃,12 h/25 ℃,12 h)的培養(yǎng)箱中培養(yǎng),每個時期3個重復。每5 d統計一次發(fā)芽數。

1.3 數據處理

利用Microsoft Excel 2021初步整理試驗數據,SPSS 26.0進行單因素分析,Origin 2021進行作圖。

2 結果與分析

2.1 不同采收期果實表型形狀變化規(guī)律

2022年山桐子落花期在5月20日左右,并于5月23日全部落完,之后子房不斷長大發(fā)育為果實。7—11月‘豫濟’山桐子果實表型性狀變化如表1。果穗長度隨著日期的變化而逐漸增長,可達24 cm;果穗寬度變化與長度不同,以8月為最大值,9.55 cm;不同時期單穗果實個數不等,約為51～79粒,其中8月和10月總粒數達到最多;單穗果柄鮮質量、單穗果實鮮質量、單串果穗鮮質量和單果鮮質量隨著日期的變化,表現為先增加后降低的趨勢,單穗果實鮮質量和單果鮮質量均在10月達到最大值,單穗果柄鮮質量、單穗果實鮮質量、單串果穗鮮質量和單果鮮質量的變化可能與果實含水率有關;果實的橫徑、縱徑在7—9月顯著增長,之后增長緩慢,橫徑在10月達到最大值8.38 mm,縱徑在9月達到最大值9.47 mm,10月之后橫、縱徑都有一定程度縮小。果形指數接近于1,表明‘豫濟’山桐子果實近球形;種子千粒質量隨成熟度的增加,在10月達到最大值2.26 g,在11月顯著降低。

表1 2022年7—11月‘豫濟’山桐子果實表型性狀變化Table 1 Table of fruit phenotypic traits changes of Idesia polycarpa ‘Yuji’ from July to November, 2022

表2 ‘豫濟’山桐子果實性狀的相關性分析Table 2 Correlation analysis among fruit traits of Idesia polycarpa ‘Yuji’

7—11月‘豫濟’山桐子果實外觀變化如圖1所示。7月漿果為青綠,8月為深綠,10月由黃綠變?yōu)槌燃t,11月變?yōu)樯罴t(部分果實變黑)。

圖1 2022年7—11月‘豫濟’山桐子果實變化Fig.1 Fruit changes of Idesia polycarpa ‘Yuji’ from July to November, 2022

2.2 不同采收期果實含油率變化規(guī)律

2022年7—11月‘豫濟’山桐子果實含油率和含水率如圖2所示。由圖2可知,2022年‘豫濟’山桐子果實含油率和含水率均隨著成熟度的增加呈先上升后下降。8月的果實含油率最高,約為24%,10月含油率為21.87%,與8月差異不顯著(p>0.05);果實含水率也在8月達到最高,為71.01%,從8月后,顯著降低(p<0.05),表明隨著果實的成熟,果實內的含水率也在逐漸下降。

圖2 2022年7—11月‘豫濟’山桐子果實含油率及含水率的變化Fig.2 Figure of fruit oil content and moisture content changes of Idesia polycarpa ‘Yuji’ from July to November, 2022

2.3 果實性狀相關性分析

山桐子果實性狀的相關性分析結果見表 2。單果鮮質量與果實橫徑、縱徑、果形指數、果大小指數及果柄長度均呈極顯著正相關關系(p<0.01),表明果實形狀越大、越趨于球形果實、質量越大。果實含水率與果穗長度和果柄長度呈極顯著負相關關系,表明果柄和果穗越長果實含水率越低。含油率作為評價果實質量最重要的指標與果穗寬、單串果穗鮮質量、單穗果實鮮質量、單果鮮質量、果實橫徑均呈極顯著正相關,其中與單串果穗鮮質量關系最為密切(r=0.728),與果實橫徑次之(r=0.725)。

2.4 不同采收期果實油脂肪酸組成及含量變化規(guī)律

2022年7—11月‘豫濟’山桐子果實油脂脂肪酸組成及含量見表3。由表3可知,不同月份‘豫濟’山桐子果實油脂脂肪酸含量前3的均為亞油酸、油酸和棕櫚酸。亞油酸和油酸含量均隨著果實成熟度的增加表現波動式變化趨勢,亞油酸平均含量為72.51 %,其中果實初期(7月)的亞油酸含量高達76.11 %;油酸平均含量為8.95 %,其中9月達最大值8.95 %;棕櫚酸含量隨著果實成熟度的增加表現為先增加后降低的趨勢,也在9月達到最大值17.14 %;硬脂酸含量隨著成熟度的增加表現為持續(xù)下降的趨勢;γ-亞麻酸和二十碳烯酸在7—9月含量極低,但在10月后含量逐漸增加,并都在11月達到最大,分別為0.71 %、0.78 %;飽和脂肪酸含量隨著成熟度的增加,表現為先上升后下降的趨勢,在9月達到最大值18.61 %;不飽和脂肪酸的變化與飽和脂肪酸正好相反,表現為先下降后上升的趨勢,在9月達到最小值81.39 %。由此可得,不同月份‘豫濟’山桐子果實油脂脂肪酸含量存在差異。

表3 2022年7—11月‘豫濟’山桐子果實油脂脂肪酸組成及含量Table 3 Fatty acid composition and content of in fruit oil of Idesia polycarpa ‘Yuji’ from July to November, 2022 %

2.5 不同采收期種子發(fā)芽情況變化規(guī)律

2022年7—11月‘豫濟’山桐子種子發(fā)芽情況如表4所示。由表4可知,不同月份的‘豫濟’山桐子種子發(fā)芽情況不同。發(fā)芽率、發(fā)芽勢隨著果實成熟度的增加呈逐漸上升趨勢,在10月達到最大值,而到11月顯著降低。7月山桐子種子不能發(fā)芽,10月發(fā)芽率、發(fā)芽勢分別為93.33%、35.33%,11月發(fā)芽率、發(fā)芽勢下降至43.33%和25.33%。平均發(fā)芽時間隨著成熟度的增加呈現先下降后上升趨勢,9月平均發(fā)芽時間最短為22 d左右,11月最長為28 d左右,9月和10月平均發(fā)芽時間差異不顯著,和11月差異顯著。由此可得,種子成熟度影響種子發(fā)芽,成熟度越高,山桐子種子活力越強。

表4 2022年7—11月‘豫濟’山桐子種子發(fā)芽率變化Table 4 Germination rate changes of Idesia polycarpa ‘Yuji’ seeds from July to November, 2022

3 結論與討論

‘豫濟’山桐子在果實發(fā)育過程中伴隨有形態(tài)和顏色的變化,果實生長類型為“S”曲線,經歷開始緩慢生長,快速生長、又緩慢生長直到果實成熟。6月是果實膨大期,果實內含水量較高,果實的顏色為綠色;7—9月為物質積累期,最后趨于穩(wěn)定.果實顏色由綠色變?yōu)榧t色;從10月之后橫、縱徑和單果鮮質量都有一定程度縮小,這與馬婷等[8]研究油橄欖得出的結果一致,果實大小和重量的降低可能與果實含水率降低有關。果實發(fā)育的整個階段,果實縱、橫徑變化較為同步,果實形狀為球形與蘇上等[13]研究采自廣東省乳源縣大橋鎮(zhèn)的山桐子果實呈非常規(guī)的圓柱狀不同,是由取樣地的環(huán)境和遺傳決定的。蔡齊飛等[14]研究373份山桐子種質表型性狀得出,表型性狀變異系數大于10.00%,存在較高的遺傳多樣性。

山桐子作為重要的木本油料樹種,采收期對其果實含油率有重要影響。本研究結果表明,果實含油率會隨著時間,即成熟度的增加先上升后下降,這與陳子茜等[15]、楊塘榆等[16]的研究結果一致。含油率達到最高時在8月8日左右,與前人研究的10月30日左右[17]、11月15日左右[18]達到最高存在差異。主要由于果實成熟期極易受氣候因素的影響,同時地區(qū)及年份差異也對其造成影響。如浙江金華地區(qū)種植的薄殼山核桃與山東濟寧種植的成熟期有明顯差異[19-20]。張正文等[21]連續(xù)3 a觀測重慶市綦江區(qū)山桐子物候期,也發(fā)現山桐子在不同年份果熟期存在較大差異。果實含油率最高為24%左右,相比前人研究的33.4%[22]、29.83%[23]、30%[24]稍低,主要可能受環(huán)境因素和自身遺傳因素的綜合影響。LI等[25]研究不同地區(qū)山桐子脂肪酸含量、油脂脂肪酸譜及形態(tài)特征發(fā)現,海拔、年平均氣溫和年降水量是影響含油量和脂肪酸組成的主要因素。王艷梅等[26]研究6個種源山桐子種子也發(fā)現,不同種源含油率相差較大,變幅為11.34%～26.54%。相關性分析表明,果實含油率與果穗寬、單串果穗鮮質量、單穗果實鮮質量、單果鮮質量、果實橫徑均呈極顯著正相關關系,這與劉英等[27]的研究結果一致。

果油的質量和效用主要取決于其脂肪酸組成。本次試驗檢測出‘豫濟’山桐子果實油中含有豐富的脂肪酸,以亞油酸、油酸、棕櫚酸、棕櫚油酸為主,其中亞油酸的攝入在降低健康人的心血管疾病風險方面起著積極作用[28],對生物體的代謝也有重要意義[29];油酸在抗炎和抗癌方面表現良好[30-31];棕櫚酸可以誘發(fā)胰島素抵抗[32-33]。山桐子果實中亞油酸、硬脂酸在果實初期(7月)達到最大值;油酸、棕櫚酸、棕櫚油酸在9月達到最大值,與賈然然等[10]的研究結果有一定出入,可能是由于山桐子研究地的選取以及氣候條件的不同導致的。

植物種子成熟的時間不同所經歷的環(huán)境條件就不同,直接影響種子休眠萌發(fā)特性[34]。本研究發(fā)現,山桐子種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢隨著果實成熟度的增加而上升,但到11月又顯著下降,這與賈然然等[10]的研究結果一致。山桐子種子具有冬休眠的特性,11月發(fā)芽率和發(fā)芽勢顯著降低可能與種子進入休眠期有關。種子活力直接影響種子萌發(fā)和產量,是衡量種子品質最重要的指標[35],本研究得出,10月左右采收果實的種子發(fā)芽率最高、活力最強,播種后的幼苗品質,仍需進一步研究。

在實際生產應用中,應根據目的來確定合理的采收期。研究結果表明,10月左右采收的山桐子果形較大、果實成熟度高,果實含油率較高、種子活力也最強,這一時期是用作油脂原料和播種育苗的最佳采收期,可為本地山桐子合理采收提供參考。