陜西主要核桃品種(優(yōu)系)堅果品質綜合分析

郝苑汝　申建國　王相媛　白茹雪　趙寶偉　翟梅枝

摘要：為探究陜西省不同產地核桃的品質差異，進一步發(fā)掘陜西核桃特異種質資源，為良種選擇和育種提供理論基礎，對陜西省山陽縣、商州區(qū)及宜君縣三地的65個核桃品種（優(yōu)系）的經濟性狀、外觀品質、風味等指標及堅果綜合品質進行研究。結果表明，不同核桃品種（優(yōu)系）的各品質指標數據之間不盡相同，堅果果形以長圓形為主；75%樣品的單果質量都達到Ⅰ級標準（≥12 g）以上；有30個樣品的出仁率達到特級標準（≥53%）；超過25%的樣品殼厚達國家優(yōu)級標準（≤1.1 mm）。堅果各經濟性狀的變異程度差異較大，變異系數范圍在5.38%～22.93%之間，變異系數排序為殼厚＞仁質量＞單果質量＞出仁率＞縱徑＞果形指數＞橫徑＞縫合線徑＞三徑均值。采用主成分分析、綜合指數法將不同品種（優(yōu)系）核桃堅果的13個主要表型性狀轉化為6個主成分，再利用6個主成分建立綜合評價模型，通過估算各品種的綜合指數，選出果用型綜合指數較高的品種（優(yōu)系），分別為西林2、西林3、D15B8、D7B6、X2N5，選出食品加工型綜合指數較高的品種（優(yōu)系），分別為KT-J15、KT-J05、D7B6、強特勒、D14B3。各品種（優(yōu)系）堅果的品質特征有所不同，今后可以考慮在區(qū)域試驗中進行深入研究，為核桃堅果產品的開發(fā)利用提供理論參考。

關鍵詞：核桃；堅果品質；變異分析；相關性分析；主成分分析

中圖分類號：S664.102.4 文獻標志碼：A

文章編號：1002-1302（2023）05-0162-10

核桃（Juglans regia L.），別稱胡桃，是胡桃科植物，與扁桃、腰果、榛子并稱為世界“四大干果”［1］。核桃樹具有較強的攔截煙塵、吸收二氧化碳、凈化空氣和水土保持的能力［2］。核桃仁中含有大量蛋白質、脂肪、碳水化合物等營養(yǎng)物質，并且含有人體必需的微量元素、礦物質及胡蘿卜素等多種維生素，營養(yǎng)價值較高［3］。研究發(fā)現，核桃對溫肺潤腸、保健益智、預防和緩解心腦血管疾病、糖尿病和肥胖癥等均有重要的藥用和保健功能［4］，對人體非常有益。

我國是世界核桃起源中心之一，核桃也是我國重要的經濟林樹種之一，其分布廣泛，品種多樣，資源豐富［5］。對核桃果實的經濟性狀進行綜合分析是核桃良種選育工作的基礎［6］。目前，國內外對核桃果實性狀進行綜合分析的研究較多。李平等對湘西地區(qū)的核桃進行了調查和普選，同時對其果實的經濟性狀進行測定，并運用模糊數學方法對其進行綜合評判，最終選出鳳凰5號、3號和1號品種作為適合在我國南方低海拔地區(qū)推廣的核桃良種［7］；周米生等在全面調查滁州市核桃大樹資源的基礎上，收集了13株優(yōu)良單株核桃果實，并對其堅果性狀進行相關性分析、主成分分析等，共篩選出3號、8號作為適宜在江淮地區(qū)發(fā)展的優(yōu)良無性系［8］；蘇彥蘋等研究了8個新疆核桃優(yōu)株堅果的共53個品質指標，并分析了堅果綜合品質，通過主成分分析揭示各優(yōu)株堅果品質的綜合評價指數，今后可根據各優(yōu)株的不同堅果品質特征開發(fā)不同的核桃堅果產品［9］；于秋香等以99份來自石門、新疆、遼寧產區(qū)的核桃資源為試驗材料，測評了果實的13個質量性狀和11個數量性狀，并結合相關性分析和聚類分析等方法綜合測評了基于果實表型的核桃種質資源的遺傳多樣性［10］；陳芮蝶等以26個不同基因型的核桃為研究對象，對其7個感官指標和9個品質指標進行測定，并采用主成分分析法和聚類分析法等對主要性狀進行鑒定，在一定程度上為不同基因型核桃品質的鑒定、合理利用及品種選擇提供了理論依據［2］；Mirmahdi等對伊朗等6個地區(qū)的362株核桃幼苗進行了形態(tài)學、果樹學的多樣性評估，根據育種者選擇理想核桃樹時需要考慮的重要商業(yè)性狀，篩選出了15個優(yōu)良基因型，推薦將其用于果園栽培［11］；唐敏等以河北臨城核桃示范基地的15個核桃品種為試驗材料，通過調查和測定各品種的果實特性及種仁營養(yǎng)成分，采用主成分分析法進行綜合評價，得出綠嶺、遼寧1號和綠波品種的表現較好，推薦在類似地區(qū)進行引種栽培［12］。

陜西是我國的核桃主產區(qū)，核桃種質資源豐富。為深入挖掘和推廣應用優(yōu)質核桃資源，本研究以陜西省山陽縣、商州區(qū)及宜君縣三地篩選出的65個核桃品種（優(yōu)系）為試驗材料，對其堅果性狀（單果質量、仁質量、三徑、殼厚、果形、果面特點、仁色、飽滿度）和出仁率、取仁難易度、含油量等指標進行測定和分析評價，并采用相關性分析、主成分分析等統(tǒng)計學方法對堅果品質性狀進行綜合評價和排序，篩選出性狀優(yōu)異的品種（優(yōu)系），以期為充分開發(fā)利用陜西省核桃資源、選育優(yōu)良核桃品種奠定基礎，從而為陜西省核桃品種優(yōu)化升級及精深加工等提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

1.1.1 試驗地概況 本試驗所用材料采自陜西省山陽縣、商州區(qū)及宜君縣的核桃示范基地。其立地和氣候條件如下：山陽縣位于陜西省商洛市，位于陜西東南部，地處秦嶺南坡、商洛市南部；山陽縣平均海拔1 100 m，屬于北亞熱帶向暖溫帶過渡的季風性半濕潤山地氣候；氣候溫和，四季分明，平均氣溫為13.1 ℃，年均日照時數為2 134 h，年均降水量為709 mm，無霜期為207 d。

商州區(qū)位于陜西省東南部，地處秦嶺東段南麓、丹江上游，西鄰西安，東通鄂豫。商州區(qū)海拔800～1 200 m，屬暖溫帶南緣過渡帶季風性、半溫潤山地氣候，年降水量為740 mm，年均氣溫為 12.8 ℃，年均日照時數為2 123 h，無霜期為206 d。

宜君縣位于陜西省中部銅川市北部的關中平原與陜北黃土高原結合部。宜君縣平均海拔 1 395 m，屬溫帶大陸性季風氣候區(qū)，年降水量達 709 mm，氣候冬暖夏涼，晝夜溫差大，夏季平均氣溫為19 ℃，年均日照時數為2 134 h，無霜期為207 d。

1.1.2 供試材料 供試堅果樣品采集于2021年9月，每個品種（優(yōu)系）選取生長勢一致、無病蟲害的單株，在每株樹冠的上、中、下及里外層隨機抽取50個樣果，去青皮、自然風干后備用。

供試的65個核桃品種（優(yōu)系）名稱（代號）及樣品編號見表1。

1.2 試驗方法

1.2.1 堅果經濟性狀的測定 依據GB/T 20398—2006《核桃堅果質量等級》，每個樣品（優(yōu)系）隨機選取10個樣果，用千分之一電子天平測量單果質量、仁質量；用數顯卡尺測量堅果三徑（縱徑、橫徑、縫合線徑）和殼厚；對隔膜質地、種仁飽滿度、取仁難易度及風味等感官指標進行評價賦值，描述型性狀及賦值標準［13］見表2。

根據下述公式分別計算堅果的三徑均值、出仁率及果形指數［14］：

三徑均值=（縱徑+橫徑+縫合線徑）/3；

出仁率=去殼仁質量/單果質量×100%；

果形指數=縱徑/［（橫徑+縫合線徑）×2］。

1.2.2 粗脂肪含量的測定 核仁粗脂肪含量的測定采用索氏抽提法［15］，參照GB/T 5009.6—2016《食品安全國家標準 食品中脂肪的測定》。

1.3 數據處理

對所有核桃堅果的經濟性狀進行描述性統(tǒng)計分析，計算變異系數（CV），綜合評價堅果的變異程度；采用SPSS 18.0對試驗數據進行標準差分析和主成分分析，綜合評價核桃不同品種（優(yōu)系）堅果的品質。

2 結果與分析

2.1 堅果的主要經濟性狀及相關性分析

由表3可以看出，不同核桃栽培品種（優(yōu)系）的9項經濟性狀指標（三徑、單果質量、仁質量、出仁率、殼厚及果形指數等）不盡相同。三徑均值大于40 mm的有2株，分別是西林2、D7B6，兩者三徑均值分別為40.90、40.82 mm；X9N5的三徑均值最小，僅為32.87 mm。果形是果實外觀品質的重要指標之一。根據果形指數可以將供試堅果分為3個等級：近圓形，果形指數為0.90～1.10；長圓形，果形指數為1.11～1.19；圓柱形，果形指數≥1.20。從表3還可以看出，65個核桃品種（優(yōu)系）的堅果果形以長圓形為主，共有36個；其次是近圓形，共有21個；屬于圓柱形果形的最少，僅有8個。

從單果質量看，65個核桃品種（優(yōu)系）中有75%的品種（優(yōu)系）均達到國家Ⅰ級標準（≥12 g）以上。屬于大果型（＞15 g）的核桃品種（優(yōu)系）有9個，其中最大的是D15B2核桃優(yōu)系，單果質量達到19.07 g；中果型（10～15 g）核桃品種（優(yōu)系）偏多，有51個，數量占比為78.46%；小果型（＜10 g）核桃相對較少，僅5個核桃品種（優(yōu)系）的單果質量低于10 g。從仁質量看，65個核桃品種（優(yōu)系）的核仁質量在4～10 g之間，仁質量在9 g以上的品種（優(yōu)系）有3個，其中西林3核桃的果仁質量最大，為10.04 g，仁質量最小的為強特勒核桃品種，僅為4.32 g。從出仁率看，符合Ⅰ級標準（≥48%）的核桃品種（優(yōu)系）有50個，其中達到特級標準（≥53%）的有30個。出仁率在60%以上的有6個，分別為西林3、X17B1、XJ02、D18B7、D16B3和北7；D15B2、串核桃的出仁率較低，不到42%。從殼厚度看，變化范圍為0.61～2.50 mm，平均值為 1.25 mm，且以殼厚1.25 mm多見。堅果殼厚達到國家優(yōu)級標準（≤1.1 mm）的核桃品種（優(yōu)系）有17個，數量占比超過25%；殼厚大于1.2 mm的核桃超過半數，有37個；殼厚小于1.0 mm的核桃品種（優(yōu)系）有11個，其中最薄的品種（優(yōu)系）為D16B3，該核桃優(yōu)系的殼厚雖然達到優(yōu)級標準，但厚度太薄，在運輸過程中可能破碎，從而造成果仁不完整，因此在核桃品種選優(yōu)中要綜合考慮。

65個核桃品種（優(yōu)系）堅果的主要經濟性狀變異系數在5.38%～22.93%之間。變異系數＞10%的堅果指標為單果質量（16.04%）、仁質量（16.89%）、出仁率（10.68%）及殼厚（22.93%），說明這幾項遺傳變異相對較大。三徑均值的變異系數相對較小，為5.38%，說明其遺傳變異較小，相對穩(wěn)定。堅果的主要經濟性狀變異系數排序為殼厚＞仁質量＞單果質量＞出仁率＞縱徑＞果形指數＞橫徑＞縫合線徑＞三徑均值。從核桃不同品種（優(yōu)系）的變異程度可以看出，核桃各品種（優(yōu)系）主要經濟性狀間存在不同程度的差異，遺傳變異較為豐富，具有較大的可選擇性。

對65個核桃品種（優(yōu)系）的縱徑、橫徑、縫合線徑、三徑均值、單果質量、仁質量、出仁率、殼厚等8項堅果主要經濟性狀進行相關性分析。由表4可知，堅果橫徑和縫合線徑、三徑均值之間，縫合線徑和三徑均值之間均呈高度正相關；仁質量與橫徑、縫合線徑、三徑均值、單果質量之間，單果質量與橫徑、縫合線徑、三徑均值之間，三徑均值與縱徑之間均呈中度正相關，而殼厚與出仁率之間呈中度負相關；堅果縱徑與橫徑、縫合線徑、單果質量、仁質量之間，單果質量與殼厚之間，以及仁質量與出仁率之間呈低度正相關；其余經濟性狀之間的相關性較弱，基本可視為不相關。

2.2 堅果主要描述型性狀的數量化分析

依據堅果的描述型性狀賦值標準對65個陜西核桃優(yōu)株堅果的主要描述型性狀進行觀測，其果面特點、隔膜質地、取任難易及飽滿度、仁色、風味等描述型指標的數量化結果見表5?？梢钥闯觯诠嫣攸c方面，表面不光滑的品種占多數，占比為72.3%，其中有15個品種（優(yōu)系）表現為“粗糙”；在堅果內的隔膜質地方面，以紙質居多，D16B6、D8B1、北7和KT-J05為膜質，X2N5、D15B2、F1、D16B8、KT-J08、D15B4、D14B8、D10B7品種（優(yōu)系）的隔膜質地較硬，為革質；在取仁難易方面，除D15B2、X2N2、F1、D16B8、D10B7、串核桃難取仁外，其余堅果基本均易取半仁或整仁；在飽滿度方面，大部分品種（優(yōu)系）都能達到飽滿狀態(tài)，只有KT-J15、KT-J13、X3N3和強特勒品種（優(yōu)系）的飽滿度不高；在全部樣品中，果仁仁色多為黃色、深黃及褐色，而D8B2、X2N1、D19B11、D10B7較為特殊，為紫仁；在堅果風味方面，大多品種（優(yōu)系）均口感油香潤滑，無澀味，以D15B8、D17B2為最佳。

2.3 不同品種（優(yōu)系）核桃堅果品質的綜合評價

2.3.1 堅果性狀的主成分分析 主成分分析可以利用原變量間具有較強相關性的特點，對原變量進行降維分析，用少量因素即可描述多種指標或因素之間的關系［16］。在主成分分析中，主成分的特征值、百分率是選擇主成分的依據。將不同品種（優(yōu)系）核桃堅果的縱徑、橫徑、縫合線徑、三徑均值、單果質量、仁質量、出仁率、殼厚、隔膜質地、取仁難易、飽滿度、仁色、風味等13個主要表型性狀指標轉化成為6個主成分進行主成分分析。由表6可以看出，前6個主成分的累積方差貢獻率為84.57%，表明前6個主成分基本可以代表堅果品質的綜合信息，可以較全面地反映各指標的信息量。因此，選取前6個主成分作為核桃綜合性狀的重要主成分，其中第1主成分的貢獻率最高，為34.834%，權重為0.41，所體現的變量信息最多。

如表7所示，在選取的6個主成分中，第1主成分在橫徑、縫合線徑、三徑均值和單果質量上有較大正載荷量，說明三徑大小、單果質量對核桃果實性狀有重要作用。第2主成分在出仁率上有最大正載荷量，說明出仁率高是核桃優(yōu)良性狀的重要表現。第3主成分在取仁難易上有最大正載荷量，在飽滿度上有最大負載荷量，表明取仁難易對核桃果實表型性狀有正向促進作用，飽滿度則對核桃果實表型性狀有負向作用。在第4主成分中，風味的正載荷量最大。在第5主成分中，仁色表現出最大的正載荷量，說明仁色對核桃果實性狀的影響較大。在第6主成分中，縱徑有最大負載荷量。

由于主成分比較多，單一的主成分難以對優(yōu)系多種性狀作出綜合評價。因此，根據當前核桃市場的消費趨勢，將不同利用方向的主成分結合起來，采用各個主成分得分與對應特征值百分率累加的方法構建各個優(yōu)系的綜合評價指數，用以評價不同利用方向核桃優(yōu)系的綜合性狀優(yōu)劣，可以為核桃優(yōu)系選育及開發(fā)利用提供理論依據［17］。由表7可以看出，在第1、第2主成分中，三徑均值（0.431）、出仁率（0.610）具有較大的正系數，表明第1、第2主成分主要反映果形、飽滿度均有較高的特征，因此第1、第2主成分可作果用指標。在第3、第4、第5、第6主成分中，取仁難易（0.441）、風味（0.555）、仁色（0.874）、飽滿度（0.407）具有較大正系數，表明第3、第4、第5、第6主成分可以作為食品加工用指標。

2.3.2 綜合評價指數函數的建立及分析 本試驗采用綜合指數法建立選擇指標體系。根據主成分分析結果，將不同品種（優(yōu)系）核桃堅果的13個主要表型性狀轉化為6個主成分。分別用Y1、Y2、Y3、Y4、Y5和Y6代表6個主成分，分別用Z1、Z2、Z3、…、Z11、Z12、Z13代表13個性狀指標，列出各主成分的線性函數表達式如下：

Y1=0.258Z1+0.417Z2+0.413Z3+0.431Z4+0.422Z5+0.384Z6-0.019Z7+0.094Z8-0.171Z9-0.113Z10+0.076Z11+0.018Z12+0.146Z13；

Y2=0.110Z1+0.044Z2+0.066Z3+0.095Z4-0.134Z5+0.253Z6+0.610Z7-0.543Z8+0.366Z9+0.289Z10+0.075Z11-0.024Z12-0.022Z13；

Y3=0.376Z1+0.137Z2+0.067Z3+0.264Z4-0.145Z5-0.217Z6-0.181Z7+0.194Z8+0.210Z9+0.441Z10-0.530Z11-0.111Z12-0.308Z13；

Y4=0.232Z1-0.051Z2-0.169Z3+0.040Z4+0.003Z5-0.071Z6-0.131Z7+0.292Z8+0.436Z9+0.191Z10+0.407Z11-0.324Z12+0.555Z13；

Y5=0.179Z1-0.096Z2-0.071Z3+0.028Z4-0.041Z5-0.020Z6+0.005Z7+0.066Z8+0.140Z9+0.032Z10-0.165Z11+0.874Z12+0.368Z13；

Y6=-0.657Z1+0.275Z2+0.186Z3-0.160Z4+0.107Z5+0.067Z6-0.048Z7+0.086Z8-0.011Z9+0.551Z10-0.169Z11+0.020Z12+0.273Z13。

陜西主要核桃品種（優(yōu)系）堅果品質綜合評價指數函數表達式如下：

果用型綜合指數（d1）=0.348Y1+0.161Y2；

加工型綜合指數（d3）=0.111Y3+0.089Y4+0.079Y5+0.058Y6。

通過綜合評價指數函數的建立，本研究主要選出大果個的果用型品種（優(yōu)系）和風味口感佳的食品加工型品種（優(yōu)系）。通過估算其綜合指數（表8），選出果用型綜合指數較高的品種（優(yōu)系），其中排名前15株的分別是西林2（2.281 7）、西林3（1.748 9）、D15B8（1.471 7）、D7B6（1.364 5）、X2N5（1.313 8）、X2N1（1.276 8）、D14B3（1.062 3）、D8B2（0.984 7）、D4B2（0.954 0）、D15B2（0.928 5）、D17B2（0.775 1）、D7B4（0.720 8）、D10B3（0.664 5）、西洛2（0.604 6）、 D9B1（0.604 6）。在食品加工型綜合指數較高的品種（優(yōu)系）中，排名前15的品種（優(yōu)系）分別是KT-J15（0.481 2）、KT-J05（0.470 2）、D7B6（0.363 7）、強特勒（0.339 9）、D14B3（0.339 6）、D8B1（0.335 6）、KT-J11（0.333 9）、KJ-J13（0.209 7）、D16B6（0.208 0）、D4B2（0.200 4）、D17B2（0.185 4）、串核桃（0.173 0）、D19B11（0.157 7）、D6B1（0.120 3）、D1B1（0.112 6）。

選擇綜合評價指數高的前5名作為本次篩選的結果，即果用型品種（優(yōu)系）中的西林2、西林3、D15B8、D7B6、X2N5，食品加工型品種（優(yōu)系）中的KT-J15、KT-J05、D7B6、強特勒、D14B3。

3 結論與討論

3.1 結論

本研究對65個陜西核桃品種（優(yōu)系）的9項堅果經濟性狀進行測定，并分析其變異程度，結果表明，陜西主要核桃品種（優(yōu)系）的各品質指標數據不盡相同，堅果各經濟性狀的變異程度差異較大，變異系數范圍在5.38%～22.93%之間，將變異系數進行排序，得到殼厚＞仁質量＞單果質量＞出仁率＞縱徑＞果形指數＞橫徑＞縫合線徑＞三徑均值。同時，依據堅果描述型性狀賦值標準對全部樣品的主要描述型性狀進行觀測和賦值分析。

采用主成分分析和綜合指數法將不同品種（優(yōu)系）核桃堅果的13個主要表型性狀轉化為6個主成分。利用6個主成分建立綜合評價模型，通過估算各品種的綜合指數，選出果用型綜合指數較高的品種（優(yōu)系），分別為西林2、西林3、D15B8、D7B6、X2N5；選出食品加工型綜合指數較高的品種（優(yōu)系），分別為KT-J15、KT-J05、D7B6、強特勒、D14B3。各品種（優(yōu)系）堅果的品質有所不同，可用于開發(fā)不同的核桃堅果產品。

3.2 討論

目前，經濟林中的良種選育和優(yōu)株評價主要通過測定對比其性狀指標結合綜合打分評價進行。主成分分析可將多個指標轉化為綜合指數進行評估，能夠簡化程序，避免性狀相關性的影響及出現大量信息重疊，因此選擇主成分分值為選優(yōu)和評價指標，能夠較準確地了解各品種的綜合表現［18-19］。所以在經濟林樹種選育工作中，常將選育目的和研究需求結合起來，應用主成分分析法綜合評價篩選，即可獲得綜合性狀優(yōu)良的育種資源［20］。在本研究中，將13個堅果品質指標轉化為6個主成分，較好地測評了陜西核桃不同品種（優(yōu)系）的綜合性狀，并篩選出了不同用途的核桃栽植品種。王一峰等對在甘肅成縣新品種選育中獲得的13棵優(yōu)樹的5組主要經濟性狀（三徑均值、單果質量、仁質量、殼厚及出仁率）進行主成分分析，轉化為了2個反映核桃主要經濟性狀的主成分，并計算得出了主成分函數式，且綜合評價結果篩選出2號優(yōu)樹堅果綜合指數最優(yōu)，可進入品種區(qū)試［21］。黃曉露等對廣西河池、百色地區(qū)的81株核桃單株的果實性狀和種仁營養(yǎng)成分等8個品質性狀進行主成分分析和綜合評價，發(fā)現不飽和脂肪酸含量、飽和脂肪酸含量、三徑和單果質量是評價核桃品質最主要的性狀，且脂肪酸含量的貢獻率高于果實性狀，并由此篩選出綜合性狀較好的10株單株作為良種進行擴繁和應用［22］。韋藝等對廣西河池市的108株核桃優(yōu)良單株的三徑均值、單果質量、殼厚、仁質量和出仁率5個主要性狀進行主成分分析，將5個性狀指標轉化為3個主成分，并建立了核桃優(yōu)良單株果實性狀綜合評價數學模型，根據綜合得分，篩選出了符合特級標準的5個優(yōu)良單株［23］。耿樹香等對10個有代表性的云南核桃品質及12個其他產區(qū)普通核桃樣品青皮、種仁、分心木的相關經濟性狀進行主成分分析，將13個性狀指標轉化為3個主成分，綜合模型分析結果表明，云南主栽的10個品種的核桃青皮、種仁和分心木中主要營養(yǎng)成分總體優(yōu)于普通核桃［24］。以上這些研究結果均表明，主成分分析結合綜合指數評價的方法在篩選核桃優(yōu)株中有重要應用價值，并且該方法在一定程度上可為核桃資源的品質鑒定、品種改良、優(yōu)株選育及生產推廣等提供理論依據。

參考文獻：

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收稿日期：2022-05-10

基金項目：陜西省重點研發(fā)計劃（編號：2020NY-039）。

作者簡介：郝苑汝（1995—），女，山西孝義人，博士研究生，研究方向為經濟林。E-mail：547491699@qq.com。

通信作者：翟梅枝，教授，博士，博士生導師，研究方向為植物資源利用。E-mail：plum-zhai@163.com。