陜南不同產(chǎn)地核桃綜合性狀評價*

費昭雪 彭少兵

(西北農(nóng)林科技大學(xué)林學(xué)院，陜西 楊凌 712100)

核桃 (Juglansregia) 為胡桃科胡桃屬落葉喬木，核桃仁中含油率可達(dá) 60%～70%，富含蛋白質(zhì)、磷脂、維生素、礦物質(zhì)及人體必需的脂肪酸等營養(yǎng)物質(zhì)。不飽和脂肪酸高達(dá)90%，被認(rèn)為是一種優(yōu)質(zhì)的健腦食品[1-2]，在預(yù)防和緩解心腦血管疾病、糖尿病和肥胖癥方面有重要藥用價值和保健功能[3]。

我國核桃資源分布廣泛，山東、遼寧、 四川、重慶、 河南、 湖北、 陜西、 西藏等地均有分布，不同產(chǎn)地的核桃外觀質(zhì)量、經(jīng)濟性狀和營養(yǎng)成分等指標(biāo)差異甚大[4-5]。氣候、土壤等環(huán)境因素會對堅果及其油脂的理化性質(zhì)、脂肪酸組成和活性成分含量等影響顯著[6-7]。 陜西省是我國核桃大省，核桃是山區(qū)發(fā)展經(jīng)濟和增加農(nóng)民收入的重要支柱產(chǎn)業(yè)，在陜西省內(nèi)分布廣泛[8]?，F(xiàn)有研究多集中于不同品種核桃品質(zhì)差異[9-10]，而對不同產(chǎn)地的核桃品質(zhì)的系統(tǒng)評價方面的研究較少。為了充分挖掘陜西核桃的優(yōu)質(zhì)資源，本研究以陜西南部地區(qū)為主要研究區(qū)域，在該地區(qū)內(nèi)山陽、柞水、商州、鎮(zhèn)安等地采集核桃樣品進(jìn)行實驗，對核桃外觀品質(zhì)及營養(yǎng)成分進(jìn)行測定，采用采用氣相質(zhì)譜法分析脂肪酸組成，并結(jié)合主成分分析和聚類分析評價不同產(chǎn)地核桃油脂綜合性狀，為進(jìn)一步研究、 開發(fā)和利用當(dāng)?shù)刎S富的核桃油脂資源提供參考。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

實驗材料采自陜西南部地區(qū)的商州 (109°52′E，34°03′N)、商南 (110°31′E，33°27′N)、山陽 (109°49′E，33°26′N)、鎮(zhèn)安 (109°31′E，33°19′N)、柞水 (109°18′E，33°43′N) (表1)。在果實成熟期，從東、南、西、北4個方向隨機采集核桃優(yōu)良單株發(fā)育正常的果實30個，堆放于陰涼處3～5 d后，將青皮撥落，清水洗凈，放置于通風(fēng)干燥處晾曬后置于陰涼干燥處進(jìn)行保存，待測。

1.2 核桃果仁品質(zhì)質(zhì)量的測定

分別采用索氏提取法[2]和凱氏定氮法[11]測定不同產(chǎn)地核桃果仁的粗脂肪含量和粗蛋白質(zhì)含量，每組實驗進(jìn)行3次重復(fù)。

1.3 脂肪的皂化和甲酯化

參照 GB/T 17376—2008動植物油脂-脂肪酸甲酯制備[12]測定樣品脂肪的皂化和甲酯化。

1.4 脂肪酸組分測定

采用Thermo Scientific Trace 1310氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀 (Thermo Fisher Scientific Inc., Massachusetts, USA)，TG-WAXMS毛細(xì)管色譜柱 (30 m × 0.25 mm，0.25 μm)，進(jìn)樣口溫度250 ℃，柱溫采用程序升溫：初溫80 ℃，保持2.5 min后以15 ℃/min速度升至175 ℃，保持1 min，再以5 ℃/min速度升至210 ℃，保持2 min，最后以2 ℃/min升溫至230 ℃，保持2 min。載氣為高純氦氣 (99.999%)。采用分流進(jìn)樣，分流比10∶1，進(jìn)樣量2 μL，離子源EI，電子能量70 eV，離子源溫度230 ℃，傳輸線溫度230 ℃，溶劑延遲2 min。定性分析：采集到的質(zhì)譜圖用NIST檢索；定量分析：根據(jù)總離子流圖色譜峰面積歸一化法計算各組分的相對含量。

1.5 數(shù)據(jù)處理

應(yīng)用SPSS 19.0采用方差分析，Duncan新復(fù)極差法多重比較對單個指標(biāo)進(jìn)行分析，應(yīng)用Origin pro 2017對各脂肪酸指標(biāo)進(jìn)行主成分分析 (PCA) 和聚類分析 (HCA)。

2 結(jié)果與分析

2.1 核桃生長性狀分析

不同采樣點核桃表型性狀結(jié)果如表2、圖1所示。核桃的縱徑、橫徑、側(cè)徑、單果質(zhì)量和核仁質(zhì)量指標(biāo)的差異均達(dá)到顯著水平 (P< 0.05)。

表2 核桃單果質(zhì)量和核仁質(zhì)量Table 2 The mass of J.regia fruit and kernel

注：不同小寫字母表示差異顯著。

圖1核桃果實大小指標(biāo)
Fig.1 The size ofJ.regiafruit

核桃果實縱徑為32.14～39.33 mm，T9的果實縱徑最大，T11的最小，其中T4、T5、T6、T7的果實縱徑差異不顯著。可以推斷這幾個產(chǎn)區(qū)的核桃在品種方面比較相似，而且地理及自然氣候比較相近。果實橫徑在29.26～38.36 mm之間，T10的果實橫徑最大，T11的最小。果實側(cè)徑在30.46～39.66 mm之間，T10的核桃果實縱徑最大，T2的最小，其中T4、T5、T6的果實側(cè)徑差異不顯著。單果質(zhì)量為10.43～19.66 g，變異系數(shù)為11.25%～25.54%，T10的核桃單果質(zhì)量最大，T2的最小。核仁質(zhì)量為4.37～10.50 g，變異系數(shù)為9.53%～26.04%，T10的核仁質(zhì)量最大，T8的最小。這些形狀綜合分析來看，T10的各項指標(biāo)顯著高于其他地區(qū) (P< 0.05)。

鎮(zhèn)安地區(qū)的核桃果實 (T10) 在橫徑、縱徑和側(cè)徑上都顯著高于其他地區(qū)，最終就表現(xiàn)在了果實重量上面，鎮(zhèn)安地區(qū)的核桃果實質(zhì)量也顯著高于其他地區(qū) (P< 0.05)。這在一定程度上說明鎮(zhèn)安地區(qū)有利于核桃果實的有機成分的積累。

核桃的主要經(jīng)濟部分就是核桃仁，因此對于這項指標(biāo)的分析和比較是十分必要的。從表2可知，核桃的單果質(zhì)量和核仁質(zhì)量之間存在相關(guān)性，即單果質(zhì)量與核仁質(zhì)量呈現(xiàn)正相關(guān)性。T10表現(xiàn)出最大的單果質(zhì)量和核仁質(zhì)量，說明了相對于其他核桃資源在當(dāng)?shù)氐谋憩F(xiàn)，T10更適宜鎮(zhèn)安地區(qū)的栽植條件。

2.2 核桃仁營養(yǎng)物質(zhì)含量

由圖2可知，核桃仁中粗蛋白含量為11.91～18.06 g/100 g，平均值為16.35 g/100 g，T10的粗蛋白含量最低，僅為11.91 g/100 g，T6(18.06 g/100 g) 的粗蛋白含量最高。粗脂肪含量為61.50～70.72 g/100 g，平均值為65.71 g/100 g，達(dá)到了國家核桃堅果質(zhì)量規(guī)定的特級標(biāo)準(zhǔn)[13](脂肪 ≥ 65%)，最高值為T10，最低的為T3。不同產(chǎn)地之間的核桃的粗蛋白和粗脂肪的含量不盡相同。粗蛋白和粗脂肪都是植物合成的功能性的物質(zhì)，在T10中表現(xiàn)出最高的粗脂肪，然而粗蛋白的含量卻是最低的，因此可以推斷，核桃在合成一系列功能性物質(zhì)的是有一定差異的。

圖2核仁粗蛋白和脂肪含量
Fig.2 The rude protein and fat ofJ.regiakernel

2.3 核桃仁脂肪酸組成分析

由表3可知，脂肪酸作為核桃仁營養(yǎng)成分的重要組成部分，是衡量核桃品質(zhì)的重要指標(biāo)，核仁中主要脂肪酸有5種，各品種平均亞油酸含量 (61.88%) 最高，其次是油酸 (19.35%)、亞麻酸 (9.26%) 和棕櫚酸 (5.70%)，硬脂酸 (2.96%) 含量較低。核仁脂肪酸占有很大比例的亞油酸在T1中所占的比例最大，T10中較小。核仁中油酸含量的變化幅度較大，為14.71%～27.34%，含量最高的T11幾乎是最低T8的2倍。

食用油脂的質(zhì)量和消化率是由油脂的不飽和脂肪酸的含量和組成決定的[14]。各品種平均不飽和脂肪酸含量 (90.49%) 遠(yuǎn)高于飽和脂肪酸 (8.66%)，其中又以多不飽和脂肪酸 (71.13%) 居多。在所有核桃油脂肪酸組成中，T1的不飽和脂肪酸含量最高，最低，可以說明核桃油是一種優(yōu)質(zhì)的油脂，具有一定的保健效果，可以開發(fā)為保健用油以提高其市場價值。

表3 核仁中脂肪酸組成及含量Table 3 The composition and content of fatty acid in J.regia kernel

2.4 核桃仁脂肪酸營養(yǎng)價值評價

2.4.1主成分分析

根據(jù)GC-MS鑒定出5種脂肪酸物質(zhì)，對11 種不同核桃進(jìn)行主成分分析。PCA圖可以對不同樣品間脂肪酸物質(zhì)實現(xiàn)多維比較，通過得分圖中不同樣品之間的距離判斷其差異程度，根據(jù)載荷圖中不同脂肪酸與原點之間距離和方向確定其與各個主成分之間的相關(guān)性以及不同樣品間該物質(zhì)相對含量的差異程度[15]。

由表4、圖3可知，PC1解釋所有變量方差的47%，是方差貢獻(xiàn)率最大的主成分；PC2解釋所有變量方差的23%，PC1和PC2累計解釋所有變量的70%，可以表示所有樣品的大部分信息。亞麻酸、亞油酸和棕櫚酸均在PC1呈正相關(guān)，而硬酯酸和油酸在PC1呈負(fù)相關(guān)；油酸無論在PC1還是在PC2中都呈負(fù)相關(guān)，而亞麻酸在PC1和PC2中都呈正相關(guān)。

11種核桃樣品依據(jù)主成分得分被分在不同區(qū)域，T7、T10、T11為一類，與油酸含量有較好的相關(guān)性；T1單獨為一類，與脂肪酸含量與組成相關(guān)性不高；剩余樣品分為一類，脂肪酸組成與含量基本相似 (圖3)。

表4 主成分載荷矩陣Table 4 Principal component load matrix

2.4.2聚類分析

由圖4可知，在歐氏距離為5時，將不同樣品核桃分為3類，T7、T10、T11聚為一類，為低亞油酸類；T1、T8、T9為一類，高亞油酸類；其余樣品聚為一類，亞油酸含量中等。聚類分析結(jié)果與主成分得分分類結(jié)果基本一致，但是在T1的歸屬上存在少許差異。

圖3PCA分析主成分得分和載荷圖
Fig.3 Score and loading plot of principal components analysis

圖4不同產(chǎn)地核桃的聚類分析樹狀圖
Fig.4 Cluster analysis tree diagram ofJ.regiafrom different producing areas

3 結(jié)論與討論

由于山區(qū)氣候多變，加上地形、坡度、光照等因素的影響，同一地區(qū)核桃生長環(huán)境發(fā)生變化，同一品種的核桃品質(zhì)也可能發(fā)生變化，所調(diào)查樣品在球果性狀表現(xiàn)出顯著差異性，有可能引起油脂質(zhì)量的差異[16-17]。鎮(zhèn)安地區(qū)的核桃果實在橫徑、縱徑、側(cè)徑、單果質(zhì)量、核仁質(zhì)量等指標(biāo)上都顯著高于其他地區(qū)，這在一定程度上說明鎮(zhèn)安地區(qū)有利于核桃果實的有機成分的積累，適宜發(fā)展核桃產(chǎn)業(yè)。鎮(zhèn)安位于陜西省商洛市，陜西省東南部，秦嶺南麓，商洛市西南，漢江支流乾佑河與旬河中游，地勢是西北高，東南低，山大溝多，耕地少，亞熱帶大陸性季風(fēng)型氣候。適合核桃、板栗等經(jīng)濟樹種的生長，因此可以生長出高質(zhì)量的核桃。核桃仁中粗蛋白含量為11.91～18.06 g/100 g，平均值為16.35 g/100 g，T10的粗蛋白含量最低，僅為11.91 g/100 g，T6(18.06 g/100 g) 的粗蛋白含量最高。粗脂肪含量為61.50～70.72 g/100 g，平均值為65.71 g/100 g，達(dá)到了國家核桃堅果質(zhì)量規(guī)定的特級標(biāo)準(zhǔn) (脂肪 ≥ 65%) (GB/T 20398—2006)，最高值為T10，最低的為T3。脂肪酸作為核桃仁營養(yǎng)成分的重要組成部分，是衡量核桃品質(zhì)的重要指標(biāo)，核仁中主要脂肪酸有5種，各品種平均亞油酸含量 (61.88%) 最高，其次是油酸 (19.35%)、亞麻酸 (9.26%) 和棕櫚酸 (5.70%)，硬脂酸 (2.96%) 含量較低。李小琴等[18]對滇東北地區(qū)的134株初選核桃優(yōu)樹堅果的主要性狀離散程度進(jìn)行分析，結(jié)果表明，各優(yōu)樹間差異較大；對其中30株較優(yōu)樹的7個主要指標(biāo)，即粗蛋白含量、粗脂肪含量、三徑均值、單果質(zhì)量、仁質(zhì)量、殼厚及出仁率進(jìn)行主成分分析，發(fā)現(xiàn)堅果質(zhì)量、仁質(zhì)量、蛋白含量及堅果大小4個綜合指標(biāo)的方差累計貢獻(xiàn)率達(dá)89.315%。不同核桃樣品的脂肪酸組成和含量存在差異，亞油酸是一種重要的脂肪酸，亞油酸比油酸的含量越高，對阻止油脂形成低密度脂蛋白的效果越好[19]。油脂的提取率同樣也會受到溫度、時間等方面的影響[20]，在本研究中核仁脂肪酸占有很大比例的亞油酸在T1(68.13%) 中所占的比例最大，T10(54.33%) 中較小。核桃油是一種優(yōu)質(zhì)的油脂，具有一定的保健效果，可以開發(fā)為保健用油以提高其市場價值。

核桃油脂中主體脂肪酸亞油酸可能是決定不同核桃油脂品質(zhì)的實質(zhì)；而那些含較低的成分可能是決定同一地區(qū)不同樣品不同的關(guān)鍵。依據(jù)脂肪酸組成與含量對核桃樣品進(jìn)行主成分分析和聚類分析，將核桃分為3類，T7、T10、T11聚為一類，為低亞油酸類；T1、T8、T9為一類，高亞油酸類；其余樣品聚為一類，亞油酸含量中等。聚類分析結(jié)果與主成分得分分類結(jié)果基本一致，但是在T1的歸屬上存在少許差異。

核桃油脂是一種優(yōu)質(zhì)的油脂，具有一定的保健效果，可以開發(fā)為保健用油以提高其市場價值。不同樣品核桃品質(zhì)存在差異，在核桃油脂利用上不止要考慮核桃單果質(zhì)量、出油率等表型指標(biāo)，更需要深入研究其內(nèi)在品質(zhì)，提高核桃的利用價值。