適于開口加工澳洲堅果HAES695最佳采收期的確定

賀 鵬，張 濤，宋海云，鄭樹芳，覃振師，譚秋錦，黃錫云，湯秀華，許 鵬，陳海生，王文林

(廣西南亞熱帶農(nóng)業(yè)科學研究所，廣西 龍州 532415)

澳洲堅果(Macadamiaintegrifolia)又稱夏威夷果，山龍眼科澳洲堅果屬常綠喬木果樹，因果仁營養(yǎng)價值而受廣泛關注[1]，近年來被我國廣東、云南、廣西、貴州等省(區(qū))引種栽培，其中來自美國夏威夷大學的農(nóng)業(yè)試驗站(HAES) 品種695在廣西推廣較快，在廣西種植總面積僅次于桂熱1號。

國外澳洲堅果種植區(qū)域主要為平地或緩坡地，通常采用機械收取自然落果的方式，而我國平地資源少，澳洲堅果種植區(qū)域主要集中在丘陵和山地，目前采用集中人工采收。澳洲堅果的產(chǎn)品種類主要有帶殼果、開口帶殼果、果仁等，其中開口帶殼果以其獨特的趣味性深受消費者歡迎。采收期能影響番茄[2]、香蕉[3]、桃金娘科植物[4]、番木瓜[5]、桑葚[6]、胡桃及榛子[7]等果實品質(zhì)，影響獼猴桃等耐貯性[8]，本課題組前期研究[9-11]發(fā)現(xiàn)，采收期還能影響澳洲堅果帶殼果開口效果、果仁水解氨基酸含量等。因此，適時采收是保證澳洲堅果果實品質(zhì)和開口品質(zhì)的重要技術措施，果實適時采收的關鍵是確定適宜的采收成熟期。本文通過對澳洲堅果品種695不同采收期的果實開口合格率、離殼率、果仁飽滿度，果仁中的脂肪、總糖、蛋白質(zhì)、氨基酸比值系數(shù)分等進行測定，通過變異性分析、相關性分析、因子分析和綜合評價，探明不同采收時期澳洲堅果品質(zhì)變化規(guī)律，以期為澳洲堅果開口帶殼果產(chǎn)業(yè)化開發(fā)提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

供試澳洲堅果材料所在地位于廣西區(qū)龍州縣彬橋鄉(xiāng)，地處廣西西南部，東經(jīng)22°21′，北緯160°46′，海拔120～130 m。屬于亞熱帶大陸性季風氣候，年平均氣溫22 ℃，極端最高溫39.6 ℃，極端最低溫度1 ℃，相對濕度85%，年平均降雨量1 281.6 mm，無霜期360 d，全年日照1 251 h。主栽品種為695，樹形以開心形為主，樹齡15 a，株行距6 m×8 m，每 667 m2種植 14 株，田間管理按照常規(guī)管理進行。土壤為紅壤，耕作層35～40 cm，有機質(zhì)2%～3%，全氮含量0.012 8%，全磷含量0.003 1%，全鉀含量0.017 4%，pH值5.0～6.0。

1.2 材料

供試材料來自廣西南亞熱帶農(nóng)業(yè)科學研究所澳洲堅果種質(zhì)資源圃。2017年和2019年8月10日進入成熟期，8月20日—9月19日每隔10 d采果1次，將Ⅰ(8月20日)、Ⅱ(8月30日)、Ⅲ(9月9日)、Ⅳ(9月19日)4個采收期(正負誤差1 d)的堅果樣品脫青皮，置于通風處自然晾干至果殼水分降到15%以下。

試驗用儀器有：澳洲堅果青皮脫皮機(TPJ2200X950X1300 型)、澳洲堅果開口機(鶴山市合眾力量機械廠KGJ1.1.16-07 型)、高速萬能粉碎機(溫嶺市百樂粉碎設備廠)、AR224NC型萬分之一電子分析天平(奧豪斯儀器有限公司)、鼓風干燥箱(GZX-9246MBE)、全自動氨基酸分析儀(日本日立公司)、7890氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(美國安捷倫公司)。

1.3 方法

1.3.1 果仁營養(yǎng)品質(zhì)測定方法

氨基酸測定和氨基酸比值系數(shù)分(score of ratio coefficient of amino acid，SRCAA)計算參照文獻[12]。蛋白質(zhì)含量按照GB 5009.5—2016中規(guī)定的方法進行測定，總糖含量按照GB 5009.8—2016中規(guī)定的方法進行測定，粗脂肪含量按照GB 5009.6—2016 中規(guī)定的方法進行測定。

1.3.2 開口效果評價方法

每個采收期樣品，經(jīng)過篩選分級，選取橫徑為23.5～26.0 mm殼果，清洗后依次置于38、45、60 ℃干燥48 h、開口、清洗去雜，依次置于50、60、70、80 ℃干燥2 h，冷卻，按照每袋30個進行包裝，置于室溫避光儲藏。對供試樣品測定開口合格率(開口合格果個數(shù)和調(diào)查總個數(shù)之比)、離殼率(離殼果個數(shù)和調(diào)查總個數(shù)之比)、果仁飽滿度(整仁、半仁質(zhì)量與果仁總質(zhì)量之比)，其中合格標準是間距合適，果殼不裂；果仁飽滿度反映出取食的難易程度，是開口帶殼果的重要商品屬性；本文開口效果用開口合格率、離殼率、果仁飽滿度來進行評價。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2007軟件進行試驗數(shù)據(jù)的匯總分析和變異性分析，采用SPSS20.0軟件進行各指標之間的相關性分析、因子分析、多元線性回歸分析。其中，各項指標數(shù)據(jù)按照Z-score標準化方法進行去量綱化處理，多元線性回歸使用Cook距離標準化的逐步線性回歸。

2 結(jié)果與分析

2.1 氨基酸組分與營養(yǎng)評價變異性分析

通過比對1973年聯(lián)合國及糧食農(nóng)業(yè)組織/世界衛(wèi)生組織(Food and Agriculture Organization/World Health Organization，F(xiàn)AO/WHO)提出的人體必需氨基酸模式后，根據(jù)氨基酸比值系數(shù)法[12]，計算氨基酸比值系數(shù)分；2017年和2019年2年不同采收期澳洲堅果果仁中氨基酸組分及氨基酸比值系數(shù)分見表1。

由表1可知，天冬氨酸含量4個采收期內(nèi)相對標準偏差(RSD)超過10%，蛋氨酸含量的部分采收期內(nèi)RSD超過20%，由此可見，天冬氨酸、蛋氨酸含量在不同年份受氣候影響比較大，不能依據(jù)天冬氨酸、蛋氨酸含量進行后面采收期的確定，后文不對其進行討論。4個采收期內(nèi)谷氨酸、甘氨酸、纈氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸、組氨酸、精氨酸、必需氨基酸總量、氨基酸總量、氨基酸比值系數(shù)分12個指標無顯著性差異(P>0.05)，蘇氨酸、絲氨酸、谷氨酸、丙氨酸、脯氨酸、賴氨酸6個指標在采收期Ⅱ及其以后采收期出現(xiàn)類似“退糖”的營養(yǎng)下降現(xiàn)象(P<0.05)。必需氨基酸含量與氨基酸總量極顯著相關(0.966**)，這與課題組前期研究相符[10]。營養(yǎng)學上認為，所含的EAA組成比例越接近人體需要，則品質(zhì)越優(yōu)，用氨基酸比值系數(shù)分可以準確對不同物料進行營養(yǎng)評價[13]，澳洲堅果695果仁4個采收期氨基酸比值系數(shù)分均在76以上，由此可見，澳洲堅果695果仁是一種優(yōu)質(zhì)蛋白源，這與前期研究結(jié)果相符[10]，本文以氨基酸比值系數(shù)分代表氨基酸組分營養(yǎng)品質(zhì)進行后續(xù)討論。

表1 不同采收期澳洲堅果中氨基酸組分與氨基酸比值系數(shù)分Table 1 Contents of amino acids of Macadamia integrifolia in different harvest periods g·kg-1

2.2 開口效果評價、果仁組分變異性分析

前期研究發(fā)現(xiàn)，澳洲堅果695果仁主要成分是脂肪，開口效果能用開口合格率、離殼率、果仁飽滿度這3個指標來進行評價[9]。不同采收期澳洲堅果開口效果指標、果仁營養(yǎng)成分(蛋白質(zhì)、總糖、脂肪)含量結(jié)果見表2。

由表2可知，總糖含量4個采收期在不同年份受氣候影響比較大，RSD均超高10%，由此可見，不能依據(jù)總糖進行后面采收期的確定，后文不對總糖進行討論。開口合格率、離殼率、果仁飽滿度受采收期影響較大，開口合格率在采收期Ⅱ時效果最好，離殼率在采收期Ⅰ、Ⅱ時效果優(yōu)于其他2個采收期，果仁飽滿度在采收期Ⅲ效果最差。不同采收期澳洲堅果中蛋白質(zhì)含量在74.57 g·kg-1以上，脂肪含量在753 g·kg-1以上，4個采收期內(nèi)蛋白質(zhì)含量無顯著性差異(P>0.05)，脂肪含量在采收期Ⅱ顯著低于采收期Ⅳ(P<0.05)。

表2 不同采收期澳洲堅果開口效果及果實品質(zhì)Table 2 Fruit quality and slotted effect of Macadamia integrifolia in different harvest periods

2.3 果仁營養(yǎng)成分、開口效果指標相關性分析

為揭示各指標間關聯(lián)程度，對不同采收期澳洲堅果開口效果指標、果仁營養(yǎng)成分含量進行相關性分析，結(jié)果見表3。如表3所示，蛋白質(zhì)含量與氨基酸比值系數(shù)分呈顯著負相關(P<0.05)，脂肪含量與開口合格率呈顯著負相關(P<0.05)，脂肪與氨基酸比值系數(shù)分呈顯著正相關(P<0.05)，開口合格率與離殼率呈顯著正相關(P<0.05)，離殼率與果仁飽滿度呈極顯著正相關(P<0.01)，可見不同采收期澳洲堅果果實品質(zhì)指標存在相關性。

表3 不同采收期澳洲堅果果實品質(zhì)指標相關性分析Table 3 Correlation analysis between fruit quality of Macadamia interifolia in different harvest periods

2.4 基于因子分析、逐步回歸分析驗證的不同采收期澳洲堅果果實品質(zhì)綜合評價結(jié)果

將蛋白質(zhì)、脂肪、氨基酸比值系數(shù)分、開口合格率、離殼率、果仁飽滿度6個指標數(shù)據(jù)標準化后，進行因子分析，得到2個公因子，因子特征值見表4。各因子選取因子載荷值絕對值較大的指標為解釋性指標。因子載荷值1解釋指標為開口合格率、離殼率、果仁飽滿度、脂肪，稱為開口效果因子；因子載荷值2解釋指標為蛋白質(zhì)含量、氨基酸比值系數(shù)分，稱為蛋白質(zhì)因子；因子1-2方差累積貢獻率97.44%，可以反映各個指標足夠的信息。用2個因子變量F1、F2代替原來的6個指標，對果實品質(zhì)、開口效果指標進行綜合評價。

表4 因子特征值和方差貢獻率Table 4 Eigenvalues and cumulative contribution for principal components

各個指標間按照旋轉(zhuǎn)成分矩陣表得出不同變量相應的因子特征向量，計算出變量的因子負荷量F1、F2。以各個處理的第一、第二因子的對應貢獻率占累計貢獻率的比例Z1、Z2作為權重，以變量F1、F2作為特征向量因子，構(gòu)建綜合評價模型F=F1×Z1+F2×Z2，計算不同品種果實品質(zhì)綜合評價得分，然后根據(jù)評分大小對樣品果實品質(zhì)進行評定，計算得到各個采收期綜合得分Y，綜合評價得分見表5。

以各采收期的Y為因變量，2個公因子所包含的6個指標為自變量，運用逐步回歸分析，得到2個有效預測模型(R2>0.9)，依據(jù)指標簡便易用的原則，選擇模型Y′=84.26X開口合格率-83.2，計算Y′。相關性分析表明，Y′和Y極顯著相關(0.995**)，說明綜合評價模型具有較高的預測準確性，可以用來對澳洲堅果695不同采收期果實品質(zhì)、開口效果進行評價。由表5可知，在采收期Ⅱ樣品綜合得分值最高，說明澳洲堅果695在8月30日采收其果實最適于開口帶殼果加工。

表5 果實品質(zhì)綜合評價Table 5 Comprehensive evaluation of fruit quality

3 討論

本研究綜合評價的6個指標中盡管果實品質(zhì)指標脂肪含量在采收期Ⅱ相對采收期Ⅳ較低，然而蛋白質(zhì)含量、氨基酸比值系數(shù)分4個采收期無顯著性差異(P>0.05)，開口合格率、離殼率、果仁飽滿度不同采收期呈顯著性差異(P<0.05)，可以看出，綜合評價是受到開口效果的影響較大。前人研究發(fā)現(xiàn)，采收期對紫菜品質(zhì)[13]、果實營養(yǎng)品質(zhì)和貯藏性[14]、果實酚類物質(zhì)及其抗氧化性能[15]均有影響，林河通等[16]根據(jù)龍眼不同用途選擇不同采收期，可見最適宜的采收期根據(jù)不同需求會不一樣，但是均未考慮到不同年份不同氣候所帶來的采收期內(nèi)果實品質(zhì)等的變化。適宜的采收期是保證澳洲堅果果實品質(zhì)和開口品質(zhì)的重要技術措施[9-10]，由于不同年份的物候期有所不同，不同年度同一日期的果實成熟度不一致，為方便其他研究者參考和比較，很多學者采用盛花后天數(shù)來確定適宜的采收期[14]。

由于我國澳洲堅果種植區(qū)域集中在丘陵和山地等山區(qū)，加之澳洲堅果青皮果價格在12～14 元·kg-1，價格高帶來的防盜成本居高不下，使得大部分果農(nóng)不能像其他果樹那樣“成熟一批，采摘一批”，而是集中采收。劉慧等[17]研究表明，2018年華碩蘋果盛花期在4月4—5日，其采用7月18日(采收期Ⅰ)、7月24日(采收期Ⅱ)、7月30日(采收期Ⅲ)采摘的蘋果進行低溫與貨架期貯藏試驗，發(fā)現(xiàn)采收期Ⅱ果實硬度、可溶性糖含量、可滴定酸含量等均高于其他2個采收期，確定采收期Ⅱ是華碩蘋果適宜的采收期。因此，本文參照其方法采用具體日期來確定澳洲堅果695采收期。

本研究綜合了2017年、2019年的數(shù)據(jù)進行分析，發(fā)現(xiàn)天冬氨酸、蛋氨酸、總糖3個果實品質(zhì)指標RSD較高，由此可見，不能依據(jù)天冬氨酸、蛋氨酸、總糖含量進行果實品質(zhì)的評價，本文因而在確定最佳采收期時，將這3個因素排除在參考范圍以外。谷氨酸、甘氨酸、纈氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸、組氨酸、精氨酸含量、必需氨基酸含量、總氨基酸含量、氨基酸比值系數(shù)分12個指標無顯著性差異(P>0.05)，蘇氨酸、絲氨酸、谷氨酸、丙氨酸、賴氨酸、脯氨酸含量6個指標在采收期Ⅱ及其以后采收期出現(xiàn)類似“退糖”的營養(yǎng)下降現(xiàn)象(P<0.05)。

澳洲堅果果仁市場價位高昂的價格，200～300元·kg-1，使得消費者望而卻步，開口帶殼果比帶殼果價格貴65～80元·kg-1，相對果仁更能得到消費者、澳洲堅果加工廠的青睞。本文進一步證實采收期對澳洲堅果帶殼果開口效果具有顯著影響(P<0.05)[9]，由于不同種質(zhì)間澳洲堅果存在差異[18]，本文只對695進行了討論，并未涉及其他品種。今后需要繼續(xù)開展相關研究，探明各個品種如桂熱1號、A16等適用于開口帶殼果加工的最佳采收期。

本文采用氨基酸比值系數(shù)法對695不同采收期堅果樣品進行計算得到氨基酸比值系數(shù)分，首次以計算得出的氨基酸比值系數(shù)分作為1個營養(yǎng)成分指標，同開口合格率、離殼率、果仁飽滿度、脂肪含量、蛋白質(zhì)含量共6個品質(zhì)指標進行變異性分析、相關性分析、因子分析、逐步回歸分析。因子分析是基于原始變量內(nèi)部依賴，在盡可能減少信息丟失的前提下，把具有錯綜復雜關系的變量歸結(jié)為少數(shù)幾個綜合因子的一種多變量統(tǒng)計分析方法[19-20]，通過綜合評價法計算綜合得分值；在2個因子的累積貢獻率達97.44%即可以反映各個指標足夠的信息的基礎上，進行綜合評價。澳洲堅果695在8月30日采收堅果樣品相對其他采收期的堅果樣品綜合得分值最高，說明在開口效果、營養(yǎng)成分2個方面澳洲堅果695在8月30日采收其果實綜合品質(zhì)較高，最適于制作開口帶殼果。

4 結(jié)論

綜上，盡管采收時期Ⅱ脂肪含量相對采收期Ⅳ較低，但是蛋白質(zhì)、氨基酸比值系數(shù)分跟其他采收期沒有顯著差異，開口合格率、離殼率、果仁飽滿度均較優(yōu)，綜合評價得分最高，因而可以認為在采收時期Ⅱ采收澳洲堅果695果實最適于開口帶殼果加工。建議8月30日采收的果實用于加工開口帶殼果。本研究探明不同采收時期澳洲堅果品質(zhì)變化規(guī)律，為確立澳洲堅果695果實的適宜于開口帶殼果加工的采收期提供了理論依據(jù)。