河北省核桃主栽品種堅果特征分析與評價

馮啟科，王芳，李津津，龐立欣，王紅霞

(1 河北農(nóng)業(yè)大學(xué) 山區(qū)研究所，河北省山區(qū)農(nóng)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新中心，河北 保定 071000；2 河北農(nóng)業(yè)大學(xué) 園藝學(xué)院,河北 保定 071000；3 河北農(nóng)業(yè)大學(xué) 科學(xué)技術(shù)研究院，河北 保定 071000)

核桃(Juglansregia)是世界著名的“四大堅果”之一，核桃種仁營養(yǎng)豐富，具有很高的營養(yǎng)保健和藥用價值[1]。我國作為核桃的起源地，擁有豐富種質(zhì)資源，栽培面積和產(chǎn)量均居世界第一[2]。但近些年，我國核桃在國際市場內(nèi)的平均占有率不高，在國際市場的競爭力不強，其中堅果品質(zhì)是核桃產(chǎn)業(yè)發(fā)展的制約因素[3]。河北省是我國核桃主產(chǎn)區(qū)之一，現(xiàn)有的主栽核桃品種豐產(chǎn)性、穩(wěn)產(chǎn)性及樹體適應(yīng)性等方面均具有較好表現(xiàn)。但堅果表型性狀及營養(yǎng)物質(zhì)含量等方面，各品種間存在一定差異。近年來，核桃品種和種質(zhì)評價多集中在表型性狀、抗逆特性等方面，而有關(guān)營養(yǎng)成分含量和營養(yǎng)評價指標(biāo)篩選較少。李林晴等通過對9個主栽品種的表型特征進(jìn)行綜合評價，篩選出5個適栽品種，并采用主成分分析法篩選出核仁飽滿度、縫合線緊密度、核殼厚度及單枝結(jié)果數(shù)作為評價指標(biāo)[4]。左繼林等人對美國薄殼山核桃實生優(yōu)株進(jìn)行綜合評價時，篩選出種仁含油率、油酸含量、單果重、出仁率、核仁質(zhì)量與果徑幾個指標(biāo)[5]。翟大才等人對華東野核桃果實和堅果性狀的評價中，將青皮果重、縱徑，堅果的縱徑、橫徑、單果重及核仁的脂肪、硬脂酸作為評價依據(jù)[6]。梁珊珊等人以16個美國山核桃(Caryaillinoensis)品種和1個湖南山核桃(Caryahunanensis)品種為試材，進(jìn)行主成分分析和聚類分析時，測定了各品種的硬殼厚度、出仁率、核果重、油酸、亞油酸和亞麻酸等14個堅果品質(zhì)指標(biāo)，結(jié)果顯示絕大多數(shù)堅果品質(zhì)指標(biāo)間相關(guān)性達(dá)到顯著水平或極顯著水平[7]。王容以不同品種核桃為試材，篩選出硬脂酸、果形指數(shù)、蛋白質(zhì)、水分含量指標(biāo)用于營養(yǎng)品質(zhì)評價[8]。目前果樹品質(zhì)綜合評價的常見方法包括主成分分析、聚類分析、模糊函數(shù)評價等多種方法，而主成分分析法是應(yīng)用廣泛，而且簡單有效的評價方法[9-10]。本研究通過對河北省主栽的9個核桃品種的堅果外觀品質(zhì)和營養(yǎng)成分研究，采用主成分分析法對其進(jìn)行綜合評價，篩選出適栽品種及適宜的評價指標(biāo)，明確河北省適栽品種，在為核桃良種區(qū)域化奠定基礎(chǔ)，也為核桃良種選育提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地點

試驗地點為河北省林業(yè)和草原科學(xué)研究院核桃資源圃，E 118°30′52″，N 39°55′36″。

1.2 試驗材料

以河北省9個主栽核桃品種“遼寧1號”“遼寧8號”“清香”“遼寧7號”“上宋6號”“西嶺”“香玲”“贊美”和“早碩”為試材。樹齡8年，長勢均一，核桃為本砧。

1.3 試驗方法

1.3.1 堅果表型指標(biāo)測定 每個品種選擇3株生長健壯、長勢相近的植株。在2020年9月10日前后，采收所選取植株東、南、西、北4個方向樹體中上部果實，每品種采集鮮果50個，去除青皮，堅果置于40 ℃下鼓風(fēng)烘干，待測。

用電子天平稱量單果重，并計算出仁率。用游標(biāo)卡尺測量堅果的核殼厚度、縱徑、橫徑、側(cè)徑?？p合線緊密度采用核桃縫合力測試系統(tǒng)測定[11-13]。

出仁率：出仁率(%)=總?cè)手?總堅果重×100%。

1.3.2 堅果營養(yǎng)成分測定 油脂含量測定采用索氏提取法[14]；蛋白質(zhì)測定根據(jù)GB/T5009.5-2003(《食品中蛋白質(zhì)的測定》)，采用凱氏定氮法進(jìn)行測定；黃酮含量測定采用三氯化鋁比色法[15]；多酚含量測定采用福林酚法[16]；可溶性糖含量測定采用蒽酮比色法[17]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

利用Excel 2019軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計和處理，用SPSS 20.0軟件進(jìn)行相關(guān)性分析、主成分分析及綜合評價。主成分分析法參照施麗麗及李曉鐘等人的試驗方法進(jìn)行分析[18-19]。根據(jù)公式：

2 結(jié)果與分析

2.1 9個主栽核桃品種的堅果表型特性

9個主栽核桃品種的堅果表觀性狀，見表1。

表1 9個主栽核桃品種的堅果表觀性狀

由表1可知，所調(diào)查的9個主栽核桃品種中，“早碩”的堅果單果重、堅果側(cè)徑顯著高于其他品種，“上宋6號”堅果縱徑顯著高于其他品種，為40.30 mm，“早碩”和 “上宋6號”的堅果橫徑顯著高于其他品種，“遼寧1號”的出仁率為57.30%，顯著高于其他品種，由于當(dāng)年管理措施不當(dāng)和病蟲害發(fā)生導(dǎo)致總體出仁率低于正常水平；“上宋6號”的出仁率最小，為45.54%。硬殼厚度以品種 “贊美”最大，為1.25 mm，顯著高于其他品種。縫合線緊密度以品種“西嶺”最大，為692.92 N，顯著高于其他品種。

2.2 堅果營養(yǎng)成分含量

堅果營養(yǎng)成分含量，見表2。

表2 9個主栽核桃品種的堅果營養(yǎng)成分含量

由表2可知，不同核桃品種，油脂含量61.13%～65.61%，“遼寧8號”的油脂含量最高，“上宋6號”油脂含量最低，顯著低于其他品種。蛋白質(zhì)含量為14.46%～18.35%，“清香”蛋白質(zhì)含量最高，“上宋6號”蛋白質(zhì)含量最低。黃酮含量為5.87～13.78 mg/g，其中“清香”含量最高，顯著高于其他品種。多酚含量為3.34～7.09 mg/g，“遼寧8號”多酚含量顯著高于其他品種，“遼寧7號”多酚含量最低，顯著低于其他品種?？扇苄蕴呛繛?.86%～2.09%，“上宋6號”可溶性糖含量最高，顯著高于其他品種，“香玲”可溶性糖含量顯著低于其他品種。

2.3 堅果表型特性與營養(yǎng)成分的相關(guān)性分析

堅果表型特性與營養(yǎng)成分的相關(guān)性分析，見表3。

表3 9個主栽核桃品種堅果各指標(biāo)相關(guān)性分析

由表3可知，單果重與縫合線緊密度呈顯著負(fù)相關(guān)(-0.697*)。在堅果營養(yǎng)成分中，黃酮與多酚呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.830；多酚含量與可溶性糖呈顯著正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為0.700。在堅果表型特性與營養(yǎng)成分指標(biāo)的相關(guān)性分析中，堅果縱徑與黃酮、多酚及可溶性糖呈顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.740、0.710和0.712。堅果出仁率與多酚呈顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為-0.705。

2.4 9個主栽核桃品種堅果綜合評價

9個主栽核桃品種堅果綜合評價，見表4、表5。

表4 主成分荷載矩陣

表5 綜合評價結(jié)果

將各性狀要素的測定值和標(biāo)準(zhǔn)值在SPSS中進(jìn)行因子分析，前4個主成分的特征值大于1，故提取出4個主成分。如表4所示，第1主成分的方差貢獻(xiàn)率為39.909%，第2主成分的方差貢獻(xiàn)率為20.801%，第3主成分的方差貢獻(xiàn)率為17.154%，第4主成分的方差貢獻(xiàn)率為11.906%。前4個成分的累計貢獻(xiàn)率達(dá)89.770%，表明前4個主成分已將9個核桃品種的堅果綜合性狀89.770%的信息反映出來，而其他主成分在優(yōu)良品種堅果綜合評價分析中所起作用僅為10.230%。因此，可以選取前4個成分作為核桃堅果綜合性狀評價的主成分。

第1主成分中，各成分絕對值以多酚含量、縱徑及橫徑較大，可作為評價堅果大小及營養(yǎng)的主要指標(biāo)；第2主成分中，單果重和縫合線緊密度具有較大的絕對值，可作為評價堅果可儲藏性的重要指標(biāo)；第3主成分中，蛋白質(zhì)和油脂含量具有較大絕對值；第4主成分中，出仁率、側(cè)徑和蛋白質(zhì)含量絕對值較大，是評價核桃堅果種仁營養(yǎng)成分的重要指標(biāo)。

通過主成分分析，表明前4個主成分已經(jīng)充分反映核桃堅果的表型特性和營養(yǎng)品質(zhì)，且將堅果縱徑、橫徑、單果重、縫合線緊密度、多酚、蛋白質(zhì)和油脂含量7個指標(biāo)作為評價核桃堅果表型特性及營養(yǎng)成分的重要指標(biāo)，是核桃優(yōu)良品種適栽性評價的重要依據(jù)。

由表5可知，經(jīng)主成分分析法對9個核桃主栽品種堅果進(jìn)行綜合評價，“早碩”排名最高，其次為“遼寧1號”和“清香”，這3個品種的綜合評價位居前3名，且均為正數(shù)，說明這3個品種堅果在表型特性及營養(yǎng)成分方面評價較優(yōu)，且評分越高，品種表現(xiàn)越好，可在氣候條件類似地區(qū)進(jìn)行栽種。

3 討論與結(jié)論

3.1 討論

常君等以美國山核桃(Caryaillinoensis)為試材，在其所調(diào)查的株系中，果長與果徑均達(dá)到極顯著正相關(guān)[20]。張海嘯等對核桃楸(Juglansmandshurica)的各形態(tài)性狀的相關(guān)分析中得出，果長、果寬、種皮厚等幾個指標(biāo)間大都呈現(xiàn)極顯著正相關(guān)關(guān)系或顯著正相關(guān)關(guān)系，與本研究結(jié)果相同[21]。在徐宏化等對美國山核桃(Caryaillinoensis)不同種質(zhì)中的多酚、黃酮及抗氧化活性分析的過程中發(fā)現(xiàn)，多酚與黃酮呈現(xiàn)極顯著正相關(guān)關(guān)系，這與本研究結(jié)果相同，且多酚、黃酮二者含量均與抗氧化活性呈極顯著正相關(guān)[22]。石雪萍等以食用辛香料為試材，對其中所含的黃酮、多酚及其抗氧化性進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)抗氧化性與黃酮和多酚均存在相關(guān)性，與上述結(jié)果一致[23]。核桃所含的大量多酚類和黃酮類物質(zhì)，具有很強的抗氧化活性，二者的含量直接影響種仁的抗氧化活性，因此，多酚和黃酮含量可作為評價種仁品質(zhì)的直接指標(biāo)。主成分分析法通過對原變量降維處理，以少量因素代替多種變量關(guān)系，在各領(lǐng)域已被廣泛應(yīng)用[24-25]。杜天宇等對初篩的核桃堅果進(jìn)行主成分分析時，將核桃堅果中的三徑均值、出仁率及含油量3個指標(biāo)作為可以綜合評價核桃堅果的指標(biāo)，其結(jié)論與本研究結(jié)果相近[26]。孫垟?shù)葘颂覇沃杲?jīng)濟(jì)性狀的主成分分析中，篩選出出仁率、三徑均值等反映優(yōu)良單株的取仁難易及果型大小等方面的性狀，與本研究結(jié)果相近[27]。牟東嶺等以地方核桃優(yōu)種堅果為試材，通過主成分分析，篩選出單果質(zhì)量、單果仁質(zhì)量、三徑均值、出仁率、粗脂肪含量及蛋白質(zhì)中氨基酸含量作為核桃堅果的大小和飽滿程度及營養(yǎng)成分的評價指標(biāo)，與本研究結(jié)果大致相同[28]。在胡安鴻等對新疆核桃優(yōu)樹堅果性狀評價的過程中，利用主成分分析，并結(jié)合核桃果實表觀性狀的評分，綜合篩選出綜合性狀優(yōu)良的品種[29]。本試驗采用主成分分析法，篩選獲得反映核桃堅果表型特性和營養(yǎng)品質(zhì)的4個主成分，將堅果縱徑、橫徑、單果重、縫合線緊密度、多酚、蛋白質(zhì)和油脂含量7個指標(biāo)作為評價核桃堅果表型特性及營養(yǎng)成分的重要指標(biāo)，結(jié)合這些指標(biāo)進(jìn)行綜合評價，篩選出“早碩”“遼寧1號”“清香”3個具有較高綜合評價的品種，與李林晴等評價的結(jié)果一致[4]。本研究中“香玲”評價結(jié)果與施麗麗結(jié)果存在差異，分析認(rèn)為，本研究中增加了與裂果露仁等相關(guān)的縫合力、厚度等評價指標(biāo)，故出現(xiàn)較大差別[18]。目前河北省主栽的品種包括 “遼寧1號”“清香”，而“早碩”是河北省享譽中外的石門核桃中的一個早實品種，本試驗結(jié)果與生產(chǎn)中的主栽品種不謀而合。

3.2 結(jié)論

本試驗通過對9個核桃品種的堅果表型特性和營養(yǎng)品質(zhì)的分析，采用主成分分析法，篩選出堅果縱徑、橫徑、單果重、縫合線緊密度、多酚、蛋白質(zhì)和油脂含量作為評價堅果性狀及營養(yǎng)品質(zhì)的關(guān)鍵指標(biāo)。其中，早碩的單果重和側(cè)徑顯著高于其他品種；“遼寧1號”的出仁率顯著高于其他品種；“清香”的蛋白質(zhì)、黃酮含量顯著高于其他品種；“遼寧1號” “遼寧8號” “遼寧7號” “清香” “贊美”和 “早碩”6個品種的油脂含量差異不顯著，但顯著高于其他3個品種；相關(guān)性分析顯示，各品種的橫徑與側(cè)徑的相關(guān)性極顯著，多酚與黃酮的相關(guān)性極顯著；主成分分析顯示，前4個主成分能主要反映9個核桃品種堅果的綜合性狀。綜上所述，采用所篩選的指標(biāo)進(jìn)行綜合評價，得出適宜在河北省地區(qū)栽植的 “早碩”“遼寧1號”和“清香”3個品種。