澳洲堅果種質(zhì)果仁主要營養(yǎng)成分分析與評價

譚秋錦 陳海生 韋媛榮 許 鵬 鄭樹芳 黃錫云 何銑揚 覃振師 王文林

(廣西南亞熱帶農(nóng)業(yè)科學研究所，龍州 532415)

澳洲堅果(夏威夷果)(Macadamia integrifolia)為山龍眼科澳洲堅果屬，木本油料果樹。澳洲堅果經(jīng)濟價值高，果仁營養(yǎng)豐富，具有調(diào)節(jié)血脂、提高記憶力等保健功能[1-2]。澳洲堅果種質(zhì)營養(yǎng)成分包括礦物質(zhì)、可溶性糖、蛋白質(zhì)、脂肪、氨基酸等成分，其影響著鮮食質(zhì)量及后期深加工產(chǎn)品。對不同種質(zhì)的澳洲堅果營養(yǎng)成分分析，利用其變異情況來研究其群體的遺傳多樣性，對食、藥和綠化等方面都有深遠的意義。杜麗清等[3]測定并分析了5個品種澳洲堅果果仁的氨基酸種類和含量，得出人體的必需氨基酸有7種，占總氨基酸17種的27.86%。Maro等[4]對巴西22個不同品種的澳洲堅果果仁營養(yǎng)成分分析，指出脂質(zhì)含量分數(shù)在33%～65%之間、蛋白質(zhì)含量分數(shù)在8%～20%之間、粗纖維含量分數(shù)在6%～30%之間，脂質(zhì)含量最高。曾輝等[5]對28份澳洲堅果種質(zhì)資源13個營養(yǎng)性狀進行多樣性研究，結(jié)果表明：澳洲堅果果實品質(zhì)的性狀變異豐富，變異存在多向性。耿樹香等[6]基于16種營養(yǎng)成分的品種相似性分析，將40個堅果品種分為4組，指出粗脂肪含量分數(shù)在52.11%～71.77%之間，蛋白質(zhì)含量質(zhì)量分數(shù)在4.66%～15.90%之間，微量元素之間差異顯著。正常堅果類蛋白質(zhì)含量相對較穩(wěn)定，變異系數(shù)小于30%，脂肪酸含量變異幅度大，大于50%[7]。梁燕理等[8]檢測出6個澳洲堅果果仁油的15種脂肪酸，不飽和脂肪酸總量占比77.27%～81.02%，其中單不飽和脂肪酸含量占比74.82%～79.44%，油樣品各項理化指標均符合植物油質(zhì)量標準要求。對澳洲堅果種質(zhì)營養(yǎng)成分的研究是澳洲堅果育種不可缺少的環(huán)節(jié)，目前，雖然對我國澳洲堅果種質(zhì)開展的研究較多，但綜合評價種質(zhì)營養(yǎng)成分的研究鮮有報道。本文將研究澳洲堅果種質(zhì)的K、Ca、Mg、Fe、Zn、P、可溶性糖、蛋白質(zhì)、脂肪、氨基酸等營養(yǎng)成分，明確不同種質(zhì)之間的品質(zhì)差異，為挖掘和選育澳洲堅果優(yōu)良品種提供參考。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

2018—2019年的9～10月，連續(xù)兩年在廣西南亞熱帶農(nóng)業(yè)科學研究所澳洲堅果種質(zhì)資源圃內(nèi)選取10年生的12個澳洲堅果優(yōu)良種質(zhì)(GR1、JW、B7、B4、B3、A4、HJ、344、788、A16、A38、SH)為試驗材料，每個種質(zhì)隨機抽取5株。澳洲堅果果實鮮樣均采自該時期的成熟果，選取果樹東南西北4個方向高度一致，果實大小及成熟度相對均勻且無蟲害的果實，帶回實驗室脫皮后，將殼果放至60℃烘箱烘干，當果仁含水量降至(1.5±0.5)%時取出破殼待果實營養(yǎng)成分測定。

1.2 測定成分與試驗方法

測定的營養(yǎng)成分指標共有10個，包括K、Ca、Mg、Fe、Zn、P、可溶性糖、蛋白質(zhì)、脂肪、氨基酸總量。測試方法按照食品中成分含量的國家標準規(guī)定方法進行測定，其中蛋白質(zhì)含量測試依據(jù)GB/T 5009.5～2016；氨基酸含量測試依據(jù)GB/T 5009.124～2016；脂肪含量測試依據(jù)GB/T 5009.6～2016；可溶性糖含量測試依據(jù)GB/T 5009.8～2016(第二法)；P含量測試依據(jù)GB/T 5009.87～2016(第二法)；K、Ca、Mg、Fe、Zn含量測試依據(jù)GB/T5009.268～2016(第二法)。

1.3 數(shù)據(jù)分析

所有果實營養(yǎng)成分數(shù)據(jù)均采用Excel 2010和SPSS25.0軟件進行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 澳洲堅果營養(yǎng)成分的變異分析

12份澳洲堅果種質(zhì)果實營養(yǎng)成分分析結(jié)果見表1，從表中的不同種質(zhì)間看出10個營養(yǎng)成分含量的變異幅度較大，遺傳變異多樣化、豐富。變異幅度最大為24.84%，是礦質(zhì)元素Ca含量；最小為4.60%，是脂肪含量，其他營養(yǎng)成分的在4.60%～24.84%之間。各營養(yǎng)成分的變異系數(shù)大小順序為：Ca>Zn>P>Mg>可溶性糖>Fe>蛋白質(zhì)>氨基酸>K>脂肪。

表1 澳洲堅果種質(zhì)果實營養(yǎng)成分的變異分析

2.2 澳洲堅果營養(yǎng)成分間的相關分析

對10個營養(yǎng)成分進行相關性分析，結(jié)果見表2，Ca含量與K含量呈極顯著正相關；Zn含量與Mg含量呈極顯著正相關；P含量與Mg含量呈極顯著正相關，與Zn含量呈顯著正相關；脂肪含量與Zn含量呈顯著正相關；氨基酸含量與Mg含量、Zn含量、蛋白質(zhì)含量和脂肪含量呈顯著正相關，與P含量呈極顯著正相關。這些結(jié)果說明通過測定部分指標就可以預測到與之相關指標的增減趨勢，相關性越強，趨勢越明顯。

表2 澳洲堅果種質(zhì)10個品質(zhì)性狀間相關系數(shù)

2.3 澳洲堅果各營養(yǎng)成分的主成分分析

以特征值大于1為標準，通過降維的方法對10個營養(yǎng)成分進行主成分分析，各主成分的特征值、貢獻率及累積貢獻率的分析結(jié)果見表3。由表3可知，前4個特征值的累計貢獻率達87.91%，包含了澳洲堅果果仁營養(yǎng)成分的絕大部分信息。其中，第1主成分的特征值為4.19，相應貢獻率為41.92%，在第1主成分中氨基酸總量的特征向量值最大，為0.879，說明在第1主成分中氨基酸總量的貢獻最大，其次是Zn含量與Mg含量，因此第1主成分代表氨基酸、Zn和Mg含量。第2主成分的特征值為2.32，相應貢獻率為23.17%。在第2主成分中Ca含量特征向量值最大，為0.861，說明在第2主成分中Ca含量的貢獻最大，其次是K含量，因此第2主成分代表Ca和K含量，但其他性狀特征值都是負值，呈負相關。第3主成分的特征值為1.25，相應貢獻率為為12.52%。在第3主成分中脂肪含量的特征向量值最大，為0.552，其次是Mg含量，說明在第3主成分中脂肪含量的貢獻大，因此第3主成分代表脂肪和Mg含量。第4主成分的特征值為1.03，相應貢獻率為10.31%。Fe含量特征向量為-0.691，蛋白質(zhì)的特征向量為0.475，氨基酸特征向量值為0.303，因此第4主成分代表Fe、蛋白質(zhì)和氨基酸含量，而K含量、Fe含量、Zn含量、脂肪含量均為負值，顯示與主成分呈負相關。

表3 澳洲堅果種質(zhì)營養(yǎng)成分的主成分分析

2.4 聚類分析

聚類分析指將種質(zhì)樣品集合分組為由類似的對象組成的多個最優(yōu)相似類的分析過程。在類間距離為15時，將12個種質(zhì)分為3類(圖1)，各品質(zhì)性狀的平均數(shù)見表4。第1類聚集了9個種質(zhì)，即A4、344、788、A16、SH、B3、A38、GR1、HJ，占總材料的75%，這一類群主要特點是果實品質(zhì)適中。第2類聚集了2個種質(zhì)：JW和B7；占總材料的16.7%，這類群的主要特點是Mg、Ca、Zn、P、蛋白質(zhì)和氨基酸含量高。第3類為B4，這類型的K、Ca、可溶性糖和脂肪含量較高。

圖1 12個澳洲堅果種質(zhì)系統(tǒng)聚類分析

表4 澳洲堅果種質(zhì)3個類群的10個品質(zhì)性狀平均數(shù)

3 討論

對種質(zhì)的營養(yǎng)成分進行測定和評價，有利于現(xiàn)有種質(zhì)資源的高效利用，這在杧果、桃、蘋果等多種果實品質(zhì)上廣泛應用[9-10]。從澳洲堅果種質(zhì)營養(yǎng)成分的變異程度可知，種質(zhì)營養(yǎng)成分存在豐富的變異。Ca含量、Zn含量、P含量、Mg含量、Fe含量、可溶性糖、蛋白質(zhì)、氨基酸總量等性狀變異比較大，變異系數(shù)均達到10%以上，說明這些營養(yǎng)變異較為豐富，類型廣泛，具有很好的利用前景[11]，且與曾輝等[5]的研究結(jié)果一致，澳洲堅果果仁營養(yǎng)成分的變異系數(shù)越大，在優(yōu)異資源中的選擇空間就越大。K含量和脂肪含量的變異系數(shù)較小，未表現(xiàn)出種質(zhì)間差異性，說明這兩種成分在遺傳過程中比較穩(wěn)定。相關性分析表明果實中礦質(zhì)營養(yǎng)含量以及果實品質(zhì)指標間有較大的差異，相互影響。Zn含量與Mg含量呈極顯著正相關，兩者是腦垂體的重要組成部分，對神經(jīng)衰弱，頭昏健忘等癥有輔助治療作用[12-13]。Ca、Fe、Zn、Mg是澳洲堅果果仁中較為主要的4種礦質(zhì)元素，也是人體內(nèi)不可或缺的微量元素[14]。氨基酸含量與蛋白質(zhì)含量、脂肪含量的相關關系，與李會珍等[15]研究的結(jié)果一致，氨基酸、蛋白質(zhì)和脂肪含量高是果實兼優(yōu)的優(yōu)良品種選擇[16]。

主成分分析是將較多的變量降維為少量因子，以提高評價度。宮麗丹等[17]將22個果實品質(zhì)性狀綜合成3個主成分，累計貢獻率達到94.56%，從結(jié)果看出選育高品質(zhì)品種考慮脂肪、總糖、蛋白質(zhì)等成分。吳如健等[18]通過主成分分析將27個表型性狀簡化為8個主成分，可解析的總信息量為76.64%。本文研究的10個主要營養(yǎng)品質(zhì)性狀，累計貢獻率達87.91%，在第1主成分中，除了可溶性糖的載荷為負外，其余各營養(yǎng)成分載荷都為正，四個主成分可歸類為氨基酸組分因子、礦物質(zhì)因子、脂肪因子、蛋白質(zhì)因子。這些營養(yǎng)成分是作為澳洲堅果種質(zhì)鑒定評價果實品質(zhì)的重要性狀。通過系統(tǒng)聚類，把12份種質(zhì)分成了三大類，第一類占75%，果實適中。通過主成分與聚類的綜合評價篩選出“B7”和“JW”2個礦質(zhì)元素、蛋白質(zhì)和氨基酸含量均較高的種質(zhì)，這可作為功能性產(chǎn)品原材料開發(fā)及優(yōu)良植株選育的考慮因素[19]。可溶性糖和脂肪含量較高的“B4”種質(zhì)無論是作為食品基料還是作為食品添加劑，都可以選擇性地進行精深加工方面研究[20]，而且根據(jù)不同種質(zhì)的品質(zhì)特性，可在資源選育種方面作為不同育種材料加以利用。

4 結(jié)論

12個澳洲堅果種質(zhì)中，篩選出礦質(zhì)元素、蛋白質(zhì)和氨基酸較高的JW和B7，可溶性糖和脂肪含量較高的B4。在澳洲堅果種質(zhì)營養(yǎng)成分中，礦物質(zhì)、蛋白質(zhì)、氨基酸和脂肪差異明顯，蘊藏著較豐富的遺傳變異：Ca、Zn和P可變異選種，氨基酸、K和脂肪可穩(wěn)定遺傳。這些為澳洲堅果育種、品質(zhì)改良和資源開發(fā)利用提供豐富的資源。