第七章 油菜品质及检验

一、油菜品质形成的遗传基础
植物脂肪酸主要以两种形态存在：一是用于构成生物膜的甘油酯和磷脂；二是以甘油三脂(TAG)的形式贮藏在种子中，即贮藏态脂。贮藏态脂是一种封闭的相对惰性的光合产物，其主要成分的改变不影响植物总的分解功能，因此植物脂肪酸的生物合成途径特别适合遗传操作。一般意义上的品质改良主要是针对贮藏态脂肪酸而言的。
优质油菜通常指的是双低油菜（低芥酸低硫苷），农业部颁布的低芥酸低硫苷油菜籽标准(NY415-2000)中，规定油菜籽中油的芥酸含量小于等于5%，硫苷含量小于等于45．OOt_emol/g饼。2006年颁布的国家标准(GB/T 11762-2006)中，规定双低油菜籽中油的芥酸含量小于等于3%，硫苷含量小于等于35．OOpmol／g饼。中国大多单位对优质油菜的品质主要提出了4个方面的指标：①低芥酸（1%以下）、低硫代葡萄糖苷（每克菜籽饼含30ymol以下，不包括吲哚硫苷）、低亚麻酸（3%以下）；②高油分(45%以上)；③高蛋白（占种子重的28%以上，或饼粕重的48%以上）；④油酸含量达60%以上。我国所说的优质油菜主要指单低（低芥酸）和双低（低芥酸、低硫代葡萄糖甙）油菜。目前食用菜油要求在低芥酸的基础上降低亚麻酸含量（由10%降至3%～4%），提高油酸含量（由60%升至75%～80%）和亚油酸含量（由20%升至40%）。在菜籽油国家标准(GB 1536-2004)中，详细规定了一般菜籽油和低芥酸菜籽油的品质特征（表7 1）。
菜籽中的主要有害成分是硫代葡萄糖甙（硫甙），硫甙是一类葡萄糖衍生物的总称，其分子由硫苷键联结非糖部分（苷元）和葡萄糖部分组成，以钾盐或钠盐的颗粒存在于胚的细胞质中。目前发现油菜籽中有90多种硫甙。硫甙本身并无毒，但榨过油的菜籽饼粕吸水后，可在菜籽所含芥子酶的作用下水解产生异硫氰酸盐、硫氰酸盐、恶唑烷硫酮、腈等有害产物。用这种粕饼做饲料会引起牲畜甲状腺肿大和代谢紊乱，严重时会导致家畜死亡。加热可使饼粕中芥子酶失去活性，但禽畜肠道细菌的葡萄糖硫甙水解酶仍可将硫甙水解成有害物质。此外菜籽中的有害成分还有植酸、酚酸芥子碱）和单宁。
菜籽油中含有大量的芥酸，芥酸及其衍生物广泛应用于化学工业。除用作溶剂和润滑剂外，芥酸还是香料、橡胶添加剂、十三烷二酸、高级工程塑料等化学用品的原料。目前芥酸主要从石油中分离，从普通菜籽油中纯化需要较高的成本，如果将油菜种子中的芥酸含量由目前的50%左右提高到90%以上，则纯化成本将大大降低，可完全取代石油化工方法。
中国在生产上常将油菜分为常规油菜、优质油菜和杂交油菜。常规油菜是指按常规方法育成的高产油菜，如中油821、湘油10号等。优质油菜指按常规方法育成的具有优良品质特性的油菜，包括单低油菜，如中油低芥2号，淮油】2号等；双低油菜，如华双3号、中双4号等。杂交油菜指利用两个遗传基础不同的油菜品种或品系，采取一定的生产杂种的技术措施，如三系育种、两系育种、化学杀雄、自交不亲和等得到第一代杂交种，如秦油2号。
二、油菜品质的评价
油菜品质主要是指菜油本身及其加工延伸所表现出的品质。一般主要指菜油的营养品质，如蛋白质、脂肪、淀粉以及各种维生素、矿质元素、微量元素等。进一步说就是蛋白质中所含的人畜必需氨基酸，如赖氨酸、色氨酸；脂肪中所含的不饱和脂肪酸和亚油酸；淀粉中所含的支链淀粉与直链淀粉之比值等。其次是指加工品质，也可称为食用品质或适口性，它是在产品深加工后所表现出的品质。最后是商品品质，指的是菜油产品的形态、色泽、整齐度、溶重及表观性状，也包括是否有化学物质的污染。如有吸引人的、令人满意的香气和颜色以及较好的营养特性。煎、烤食品行业要求经过强烈的处理后（包括高温处理和在油煎锅中长时间的烹调后）油能保持良好的气味和稳定性。
普通菜油同其他几种作物油脂相比较，营养品质及加工品质有一定差距，主要原因是脂肪酸组成不够理想。普通油菜油中芥酸含量达20%-55%，而油酸和亚油酸含量则为14%和is%左右，亚麻酸含量8%左右，棕榈酸含量仅3%左右。除亚麻油以外，菜籽油和大豆油是仅有的两个含亚麻酸的主要食用油，由于亚麻酸含量高的菜籽油有较强的辛辣味，而且它与空气、光ห้องสมุดไป่ตู้热接触后容易氧化变质，使菜籽油不耐贮藏。
菜籽的毛油通过精制加工和精炼过程在剩下5%～9%的油脚中，含有磷脂、脂溶性维生素等对人体有益的营养物质，可以进一步加工提炼，形成有用的产品。
油菜种子中的蛋白质，一般为种子质量的20%—30%，粗纤维含量一般为11%～12%。种子中的蛋白质除少数为结合蛋白外，绝大多数为贮藏蛋白，以蛋白体的形式存在于细胞质中。其中以球蛋白最为丰富，其次为清蛋白。油菜饼粕中的氮约80%以蛋白质形式存在，菜籽蛋白质的氨基酸组成比较平衡，其中必需氨基酸的数量与大豆相似。
植物脂肪酸合成是通过复杂得多酶复合体系在基质中催化完成的，合成所需的碳源来自乙酰辅酶A，由乙酰辅酶A经一系列反应生成不同链长(C8～C18)的脂肪酸，并与酰基载体蛋白(ACP)结合成脂肪酸合成酶复合体。cl8 0-ACP在△9硬脂酰ACP去饱和酶作用下形成C18：1-ACP，在特异性硫酯酶作用下，c18：]从ACP复合物中释放出来并经酰基CoA脂化后穿过质体进入细胞质，在多种酶作用下进一步代谢和修饰，包括脂肪酸的脱饱和及链的延长等。目前对脂肪酸生物合成的主要代谢反应及其相关酶系已有较完整的了解，包括多不饱和脂肪酸的合成。多不饱和脂肪酸的生物合成是在饱和脂肪酸合成途径上的扩展。但是在高等植物中因为缺少相关的酶，很少有合成18C以上的多不饱和脂肪酸。
油菜品质主要指脂肪酸的组成及其含量，在白菜型、芥菜型和甘蓝型三大主要栽培油菜种中，脂肪酸组成及其相对含量非常接近。对油菜脂肪酸的遗传研究主要集中在芥酸、油酸、亚油酸、亚麻酸以及廿碳烯酸等脂肪酸含量的遗传分析上。已有的研究结果表明：①芥酸含量是由胚基因型控制的，基因的作用方式为加性和少数显性。戚存扣等应用数量性状主基因十多基因混合遗传模型对甘蓝型油菜多世代联合分析，认为甘蓝型油菜芥酸含量受2对加性主基因和多个显性微效基因共同控制。黄永菊等对新疆野生油菜的芥酸含量进行遗传分析，认为新疆野油菜的芥酸含量受两对加性基因控制，每个芥酸基因控制的芥酸为5%左右。②廿碳烯酸含量可能受到两对与控制芥酸含量相同的独立遗传的基因控制，具有超显性效应。这两对基因对两种脂肪酸的作用效应不同，对芥酸表现为加性效应，对廿碳烯酸则表现为显性效应。③油酸含量受两对基因控制。油酸与芥酸、油酸与廿碳烯酸含量变化具极显著的负相关，说明三种脂肪酸含量可能受共同的基因系统控制。④亚油酸含量的变化受油酸、芥酸和廿碳烯酸含量的变化影响很大，说明亚油酸含量的遗传与控制芥酸、油酸和廿碳烯酸的基因系统密切相关。⑤亚麻酸含量的变化受芥酸变化的影响较小，具有相对独立的稳定性。
第二节油菜品质的形成与调控
油菜以农艺性状为基础，可分为白菜型、芥菜型和甘蓝型三大类。向菜型油菜俗称小油菜，染色体数20，包括芸薹（北方型小油菜）、南方油白菜和北方油白菜。芥菜型油菜俗称大油菜、高油菜、苦油菜、辣油菜等，是芥菜的油用变种。染色体数有36、34和16之分。甘蓝型油菜又称洋油菜、番油菜等。染色体数38 (aacc)，包括欧洲油菜B．napus L、日本油菜B．napella Chaix和B．Nupus var．napella (Chaix)Olsson。目前中国已成为世界上甘蓝型油菜的三大产区之一。甘蓝型黄籽油菜含油量35%～45%，而且黄籽还有种皮薄、‘皮壳率低、纤维素含量低、蛋白质含量高，榨出的油清澈透明等特点。因此甘蓝型黄籽油菜备受油菜育种家、油脂加工业、食品工业、饲料业、养殖业的关注。
油菜籽榨油后，约有60%的菜饼，菜饼含有约40%的蛋白质（相当于水稻、小麦的3-4倍），是优质的饲料蛋白源。然而传统油菜品种含有120～150μg分子／g（饼）的硫苷·恶化了饲用品质。因此推广普及双低油菜，不但从根本上改良了油菜油的品质，而且改良了菜饼的饲料品质。
油菜籽还可用来加工生物柴油，目前德国生产的60%油菜籽用于加工生物柴油，欧盟生产的生物柴油80%是用油菜籽生产的。用油菜籽加工生物柴油比用别的油料植物生产生物柴油有更多优势：①能机械化生产，保证原料集中、大量供应；②18碳脂肪酸占80%以上，有利于加工生物柴油；③南方利用冬闲田种植与粮食争地矛盾少。中国南方有0. 13亿hm2冬闲田可扩种油菜；④可通过菜籽饼精深加工增值，降低生物柴油成本。
第一节油菜品质及其评价
一、菜籽的化学组成
油菜种子主要含有水分、脂肪、蛋白质、糖类、维生素、矿物质、植物固醇、酶、磷脂和色素等。油菜种子含油量（脂肪）最高，占种子质量的35%～45%。当油菜种子含油量为40%～41%时，种皮含油量为16%，胚的含油量为45%—46%。油菜种子中的脂肪就是甘油和脂肪酸组成的甘油三酯。甘油三酯是菜油油脂中的主要成分，而脂肪酸又是甘油三酯中的主要成分(90%)。芸薹属植物油脂中的脂肪酸大约有50种。油菜中含量在0.5%以上的脂肪酸有】5种以上。油菜所含脂肪酸与其他植物油相比，最大特点之一是含有较多的芥酸，较多的亚麻酸，较少的亚油酸。长链的二十烯酸和芥酸，被看作为十字花科的典型脂肪酸，由于不易消化而成为影响油菜品质的不良脂肪酸，且易导致人体冠心病和脂肪肝的发生。菜油的脂肪酸主要有棕榈酸(C16：o)、棕榈油酸(C16：1)、硬脂酸(c18：o)、油酸(C18：1)、亚油酸(C18：2)、α-亚麻酸(Cis：3)、花生酸(C20：。)、二十碳烯酸(C20：1)、正二十二烷酸(C22：o)和芥酸(C22 1)。亚油酸易被人体消化吸收，热能高，为必需脂肪酸；油酸易氧化成饱和脂肪酸，变得难以吸收，亚油酸和油酸有降低人体内血清胆固醇和甘油三酯及软化血管和阻止血栓形成等作用；亚麻酸易为人体吸收，含有较高的能量，为必需脂肪酸以及不饱和脂肪酸的前体，但有3个双键，极易氧化产生异味；芥酸对人体有不良影响，在人体中吸收慢，利用率低。
油菜种子含油量占自身干重的35%～50%，菜油含有十多种脂肪酸和多种维生素，特别是维生素E的含量较高，自古以来中国人民就长期食用菜油。普通菜油结过脱色、脱臭、脱脂或氢化等精炼加工可用于制造色拉油、人造奶油、酥油等产品。普通菜油芥酸含量在45%以上，可直接用于加工高温绝缘油和选矿工业的矿物浮选剂等。低芥酸菜油则是良好的食用油，色泽清淡，味香无臭，不浑浊。高芥酸菜油（芥酸含量55%以上）是理想的冷轧钢脱模剂及喷气发动机的润滑剂，还是金属I业的高级淬火油。菜油还可以将其硫化、氢化及硫酸化的产物用于橡胶、油漆、皮革生产。