不同大別山山核桃優(yōu)樹含油率與脂肪酸組分含量分析

杜洋文 鄧先珍 周席華 姚小華 晏紹良

( 1. 湖北省林業(yè)科學(xué)研究院經(jīng)濟(jì)林木種質(zhì)資源綜合開發(fā)利用湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 武漢 430075；2. 湖北省野生動(dòng)物救護(hù)研究開發(fā)中心，湖北 武漢 430075；3. 中國林業(yè)科學(xué)研究院

亞熱帶林業(yè)研究所，浙江 杭州 311400；4. 羅田縣林業(yè)局，湖北 黃岡 438600)

山核桃（Carya cathayensis）隸屬胡桃科(Juglandaceae)山核桃屬(Carya)，全世界約18個(gè)種，3個(gè)亞種，主要分布于北美東部和亞洲東南部，我國分布有5種，分別是云南山核桃、貴州山核桃、湖南山核桃、浙江山核桃、大別山山核桃[1]。大別山山核桃主要分布于我國安徽、湖北和河南省交界的大別山區(qū)（北緯29°～31°，東經(jīng)115°～116°）的金寨縣、霍山縣、羅田縣和商城縣。目前，大部分處于野生散生狀態(tài)，人工栽培很少，而且大都采用實(shí)生苗栽植。相比其他山核桃，大別山山核桃具有果大、殼薄、出仁率和出油率高的特點(diǎn)[2]。各類脂肪酸在人體代謝中具有十分重要的生理作用，不飽和脂肪酸以油酸和亞油酸為主，可以血液中膽固醇和甘油三酯，降低血液粘稠度，增強(qiáng)記憶力和思維能力等[3]，其中單不飽和脂肪酸對(duì)心腦血管疾病具有預(yù)防作用，多不飽和脂肪酸能維持和促進(jìn)機(jī)體正常生長(zhǎng)發(fā)育[4-5]。近年來，對(duì)木本油料作物品質(zhì)改良研究主要集中在如何提高不飽和脂肪酸中油酸和亞油酸含量和降低飽和脂肪酸棕櫚酸含量，這也是良種選育的關(guān)鍵指標(biāo)。朱萬澤等[6]對(duì)四川省油橄欖(Olea europaea)引進(jìn)品種果實(shí)含油率及脂肪酸組分進(jìn)行了分析評(píng)價(jià)，篩選出了適宜各地種植的優(yōu)質(zhì)品種；谷衛(wèi)彬等[7]對(duì)引種的2048份世界紅花（Carthamus tinctorius）種質(zhì)的籽油脂肪酸組分進(jìn)行評(píng)價(jià)，篩選出了10個(gè)高亞油酸和10個(gè)高油酸的品種；費(fèi)昭雪等[8]通過對(duì)對(duì)11個(gè)核桃(Juglans regia)樣品脂肪酸組分進(jìn)行主成分分析和聚類分析，并將其分為3類。目前，對(duì)大別山山核桃研究主要集中在資源調(diào)查分布、生長(zhǎng)特性、遺傳結(jié)構(gòu)等方面[9-10]，對(duì)其出油率和脂肪酸組分差異分析較少。本研究通過對(duì)大別山山核桃優(yōu)樹含油率及脂肪酸組分分析，比較不同優(yōu)樹間的差異，為下一步優(yōu)樹決選提供依據(jù)。

1 研究地概況

湖北省羅田縣九資河鎮(zhèn)地處東經(jīng)115°38′28″～115°40′19″，北緯 31°09′22″～31°10′33″，位于海拔1 729 m的大別山主峰天堂寨腳下，為羅田東北部高山村，西北及北與安徽省金寨縣交界。九資河是鄂東暴雨中心，雨量充沛，年均降水量達(dá)1 599.6 mm，年平均氣溫為12.6 ℃。最冷月均溫為0 ℃，最熱月均溫為25 ℃，極端最高氣溫為41.6 ℃，極端最低氣溫為-14.6 ℃。全鎮(zhèn)版圖面積 281 km2，耕地面積 16.6 km2，林地面積200 km2，森林覆蓋率達(dá)85%。

2 材料與方法

2.1 研究材料

2017年8月初選優(yōu)樹18株，9月果實(shí)成熟期時(shí)，每株優(yōu)樹隨機(jī)采取自然脫落鮮果樣品5 kg，裝保鮮袋，0～5 ℃貯藏。

2.2 研究方法

從每株優(yōu)樹樣品中隨機(jī)選取50個(gè)果實(shí)，剝殼，取仁，將種仁混合裝。按GB 5009.6—2016[11]測(cè)定種仁出油率，按GB 5009.168—2016[12]測(cè)定脂肪酸組分及含量，每個(gè)樣品重復(fù)測(cè)定3次，取3次重復(fù)測(cè)定的均值均用于數(shù)據(jù)分析。由國家林業(yè)局經(jīng)濟(jì)林產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)檢測(cè)中心（杭州）測(cè)定。

2.3 分析方法

種仁含油率及脂肪酸組分含量變異分析、方差分析、多重比較及相關(guān)分析運(yùn)用SPSS19.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

3 結(jié)果分析

3.1 不同優(yōu)樹種仁含油率及脂肪酸組分含量變異分析

3.1.1 不同優(yōu)樹種仁含油率變異分析

由表1可知，18株優(yōu)樹種仁含油率為48.6%～70.3%，變異系數(shù)為7.83%。其中優(yōu)樹ZZ2和JZH種仁含油率低于60%，XZ4、GJC3、ZW2和ZW4含油率為60%～65%，其余優(yōu)樹種仁含油率均高于65%。

3.1.2 不同優(yōu)樹脂肪酸組分含量變異分析

由表1可知，大別山山核桃脂肪酸組分為油酸、亞油酸、棕櫚酸、棕櫚烯酸、硬脂酸、亞麻酸、花生酸和順-11-二十碳烯酸。從變異系數(shù)看，以上脂肪酸組分以亞油酸最大為21.23%，其次棕櫚烯酸14.36%、亞麻酸12.93%、硬脂酸10.05%，順-11-二十碳烯酸、油酸和棕櫚酸變異系數(shù)較小，分別為4.14%、4.43%和4.82%。大別山山核桃脂肪酸組分以油酸和亞油酸為主，含量一般為90%。18株優(yōu)樹油酸含量為71.7%～81.8%，亞油酸為9.6%～17.8%，棕櫚酸為5.42%～6.48%，棕櫚烯酸為0.17%～0.27%，硬脂酸為1.61%～2.30%，亞麻酸為0.95%～1.43%，花生酸為0.16%～0.19%，順-11-二十碳烯酸為0.21%～0.25%。

表 1 不同優(yōu)樹種仁含油率及脂肪酸組分含量變異分析Table 1 Variance of oil content and fatty acid of different superior trees %

3.1.3 不同優(yōu)樹飽和脂肪酸和不飽和脂肪酸含量變異分析

由表1可知，脂肪酸組分由單不飽和脂肪酸、多不飽和脂肪酸及飽和脂肪酸組成。其中單不飽和脂肪酸由油酸和棕櫚烯酸組成，多不飽和脂肪酸由亞油酸、亞麻酸和順-11-二十碳烯酸組成，飽和脂肪酸由棕櫚酸、硬脂酸和花生酸組成。單不飽和脂肪酸變異系數(shù)為4.40%，含量為71.97%～81.98%；多不飽和脂肪酸變異系數(shù)為20.07%，含量為10.78%～19.14%，個(gè)體間差異較大；飽和脂肪酸變異系數(shù)為5.79%，含量為7.24%～8.97%。

3.2 不同優(yōu)樹種仁含油率及脂肪酸組分含量差異分析

3.2.1 不同優(yōu)樹種仁含油率差異分析

由表2可知，各優(yōu)樹間種仁含油率差異極顯著（P＜0.01）。經(jīng)多重比較（表3），含油率以XZ5最高為70.3%，與其他優(yōu)樹存在極顯著差異（P＜0.01）。優(yōu)樹XZ2、ZW1、ZW3和DZY含油率均高于67%。優(yōu)樹JZH和ZZ2含油率最低，僅只有55.9%和48.6%。18株優(yōu)樹含油率高于65%的占66.67%，介于60%～65%的占22.22%，低于60%的僅占11.11%?？芍?，大部分山核桃優(yōu)樹種仁含油率較高，達(dá)到65%以上。

表 2 不同優(yōu)樹種仁含油率及脂肪酸組分含量方差分析Table 2 ANOVA of oil content and fatty acid of different superior trees

續(xù)表 2

表 3 不同優(yōu)樹種仁含油率及脂肪酸組分含量多重比較Table 3 Multiple comparisons of oil content and fatty acid composition of different superior trees

3.2.2 不同優(yōu)樹脂肪酸組分含量差異分析

由表2可知，脂肪酸組分油酸、亞油酸、棕櫚酸、硬脂酸、亞麻酸含量差異極顯著（P＜0.01），棕櫚烯酸、花生酸和順-11-二十碳烯酸含量差異不顯著。經(jīng)多重比較（表3），油酸以XZ5最高為81.8%，與XZ1（81.3%）和XZ2（81.0%）差異不顯著，與其他優(yōu)樹差異顯著（P＜0.05），大部分優(yōu)樹為73.0%～82.0%，以ZZ2最低為71.7%；亞油酸以ZZ2最高為17.8%，與GJC4（17.5%）和ZW1（17.2%）差異不顯著，與其他優(yōu)樹差異顯著（P＜0.05），大部分優(yōu)樹為10.00%～18.00%，以XZ5最低，僅為9.6%；棕櫚酸以ZZ2最高為6.48%，與其他優(yōu)樹差異極顯著（P＜0.01），與優(yōu)樹ZW2、JZH、GJC4和ZW4間差異不顯著，分別為6.03%、5.98%、5.97%和5.95%，大部分為5.40%～6.50%，以XZ1、XZ4和XZ3最低，分別為5.47%、5.50%和5.51%；硬脂酸以ZZ2最高為2.30%，其次ZW2為2.12%，二者差異極顯著（P＜0.01），大部分優(yōu)樹含量為1.65%～2.00%，以XZ6和XZ1最低，分別為1.66%和1.69%；亞麻酸以ZW4最高為1.43%，其次ZW1為1.35%，二者差異極顯著（P＜0.01），大部分優(yōu)樹為1.00%～1.30%，XZ1和XZ2最低，分別為0.961%和0.971%。棕櫚烯酸以ZZ2最高為0.269%，其次JZH為0.254%，含量為0.16%～0.27%；花生酸以ZZ2最高位0.193%，其次ZW2為0.181%，含量為0.15%～2.00%；順-11-二十碳烯酸以JZH最高位0.248%，其次DZY位0.246%，含量為0.21%～0.25%。

3.2.3 不同優(yōu)樹飽和脂肪酸和不飽和脂肪酸含量差異分析

由表2可知，單不飽和脂肪酸、多不飽和脂肪酸和飽和脂肪酸含量差異極顯著（P＜0.01）。經(jīng)多重比較（表3）可知，單不飽和脂肪酸以XZ5最高為81.976%，與XZ1和XZ2差異不顯著，與其他優(yōu)樹差異顯著（P＜0.05），優(yōu)樹含量為71.00%～82.00%，ZZ2含量最低為71.969%；多不飽和脂肪酸以ZZ2最高為19.143%，與GJC3和ZW1差異不顯著，與其他優(yōu)樹差異顯著（P＜0.05），優(yōu)樹含量為10.00%～20.00%，XZ5含量最低為10.780%；飽和脂肪酸以ZZ2最高為8.973%，與其他優(yōu)樹差異顯著（P＜0.05），優(yōu)樹含量為7.20%～8.00%，優(yōu)樹XZ6、XZ2和XZ5間差異不顯著，含量最低。

3.3 不同優(yōu)樹種仁含油率及脂肪酸組分相關(guān)分析

由表4可知，不同優(yōu)樹種仁含油率及脂肪酸組分間存在一定的相關(guān)關(guān)系。其中，種仁含油率與棕櫚酸、棕櫚烯酸、硬脂酸、花生酸、飽和脂肪酸存在極顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系（P＜0.01），與油酸、順-11-二十碳烯酸、單不飽和脂肪酸存在不顯著的正相關(guān)關(guān)系；油酸與棕櫚酸、棕櫚烯酸、硬脂酸、亞油酸、亞麻酸、多不飽和脂肪酸、飽和脂肪酸存在顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系（P＜0.05），與順-11-二十碳烯酸、單不飽和脂肪酸存在顯著的正相關(guān)關(guān)系（P＜0.05）；亞油酸與棕櫚酸、硬脂酸、亞麻酸、多不飽和脂肪酸、飽和脂肪酸存在顯著的正相關(guān)關(guān)系（P＜0.05），單不飽和脂肪酸與油酸、順-11-二十碳烯酸存在顯著的正相關(guān)關(guān)系（P＜0.05），與棕櫚酸、棕櫚烯酸、硬脂酸、亞油酸、亞麻酸、花生酸存在顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系（P＜0.05）；多不飽和脂肪酸與棕櫚酸、硬脂酸、亞油酸、亞麻酸存在顯

著的正相關(guān)關(guān)系（P＜0.05），與油酸、順-11-二十碳烯酸存在顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系（P＜0.05），飽和脂肪酸與含油率、油酸、順-11-二十碳烯酸、單不飽和脂肪酸存在顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系（P＜0.05），與棕櫚酸、棕櫚烯酸、硬脂酸、亞油酸、亞麻酸、花生酸和多不飽和脂肪酸存在顯著的正相關(guān)關(guān)系（P＜0.05）。

表 4 不同優(yōu)樹種仁含油率及脂肪酸組分相關(guān)分析Table 4 Correlation analysis of oil content and fatty acid of different superior trees

4 結(jié)論與討論

物種種內(nèi)遺傳多樣性或變異越豐富，其適應(yīng)能力也就越強(qiáng)，進(jìn)化潛力也就越大[13]。居群遺傳結(jié)構(gòu)不僅受突變、基因流、選擇及遺傳漂變的共同作用，還與物種的進(jìn)化歷史和生物學(xué)特性有關(guān)[14]。在長(zhǎng)期的進(jìn)化過程中，大別山山核桃形成了較為豐富的遺傳多樣性和進(jìn)化潛力。郭傳友等[15]研究表明，西園、平田和仙桃3個(gè)居群的遺傳變異參數(shù)分別為54.5%、60.3%和58.4%。大別山山核桃天然分布呈“島嶼狀”，存在空間異質(zhì)性，種內(nèi)變異大部分存在于居群內(nèi)。本研究18株優(yōu)樹種仁含油率為48.6%～70.3%，變異系數(shù)為7.83%，個(gè)體間變異較大，大部分個(gè)體種仁含油率高于65%。脂肪酸組分以亞油酸變異最為為21.23%，其次棕櫚烯酸14.36%、亞麻酸12.93%、硬脂酸10.05%，順-11-二十碳烯酸、油酸和棕櫚酸變異系數(shù)較小。不飽和脂肪酸變異高于飽和脂肪酸，多不飽和脂肪酸高于單不飽和脂肪酸。

大別山山核桃為天然分布，大都處于野生散生狀態(tài)，群體分化表現(xiàn)為果實(shí)表型性狀和脂肪酸組分含量變異[16-18]。脂肪酸相對(duì)含量可能受環(huán)境、基因等因素影響[19]，且優(yōu)株間單不飽和與多不飽和脂肪酸相對(duì)含量差異較大。飽和脂肪酸含量隨著緯度增加而減少，單不飽和脂肪酸含量和多不飽和脂肪酸含量隨著緯度增加而增加，隨著經(jīng)度增加而減少[20]。提高脂肪酸中油酸及亞油酸等不飽和脂肪酸含量，降低棕櫚酸等飽和脂肪酸含量，是木本油料作物良種選育和品質(zhì)改良的重點(diǎn)[21]。大別山山核桃優(yōu)樹間種仁含油率差異極顯著，優(yōu)樹XZ5最高為70.3%，大部分優(yōu)樹種仁含油率達(dá)65%以上。不同優(yōu)樹間脂肪酸組分油酸、亞油酸、棕櫚酸、硬脂酸、亞麻酸差異極顯著，棕櫚烯酸、花生酸和順-11-二十碳烯酸含量差異不顯著，其中油酸以XZ5最高為81.8%，亞油酸以ZZ2最高為17.8%。單不飽和脂肪酸、多不飽和脂肪酸和飽和脂肪酸含量差異極顯著，單不飽和脂肪酸以XZ5最高為81.976%，多不飽和脂肪酸以ZZ2最高為19.143%，飽和脂肪酸以ZZ2最高為8.973%。

不飽和脂肪酸以油酸和亞油酸為主，油酸含量隨著山核桃果實(shí)不斷成熟，其含量保持穩(wěn)定上升；亞油酸含量隨著山核桃果實(shí)成熟持續(xù)升高，而成熟之后卻下降。飽和脂肪酸含量隨著果實(shí)成熟逐漸減少，而不飽和脂肪酸含量卻逐漸增加[22]。本文相關(guān)分析表明，大別山山核桃優(yōu)樹脂肪酸組分間存在一定的相關(guān)關(guān)系，其中油酸和亞油酸呈極顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系，單不飽和脂肪酸含量與多不飽和脂肪酸和飽和脂肪酸呈極顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系，與上述結(jié)論基本相符。由于山核桃脂肪酸組分含量隨著樣品采集時(shí)期不用而有所變化，以及優(yōu)樹數(shù)量偏少，各組分間相關(guān)性分析可能存在差異，有待進(jìn)一步驗(yàn)證。