不同澳洲堅果品種果實(shí)礦質(zhì)營養(yǎng)特性的綜合評價

關(guān)鍵詞：澳洲堅果；果實(shí)；礦質(zhì)元素；主成分分析

中圖分類號：S664.9 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1003—8981（2024）03—0086—09

澳洲堅果Macadamia spp. 為山龍眼科的熱帶亞熱帶常綠喬木，原產(chǎn)于澳大利亞昆士蘭州東南部和新南威爾士州東北部[1-2]。澳洲堅果是一種含油量及營養(yǎng)價值高的木本油料堅果，尤其是其油脂富含不飽和脂肪酸及多種礦質(zhì)營養(yǎng)元素，澳洲堅果享有“堅果之王”的美譽(yù)[3]。20世紀(jì)70年代澳洲堅果被從澳大利亞引入我國，截至2020 年底，我國已成為世界上澳洲堅果種植面積最大的國家[4]。澳洲堅果主要分布在云南、廣西、廣東、貴州的山地[5-6]，貴州自1993 年開始引種澳洲堅果。這些種植區(qū)域土壤地力條件差異大，季節(jié)性干旱明顯，對澳洲堅果的養(yǎng)分管理提出了極大的挑戰(zhàn)。

澳洲堅果果實(shí)由果皮、果殼和果仁3 部分組成，其初加工的主要副產(chǎn)物是果皮與果殼，其中果皮約占果實(shí)鮮質(zhì)量的50%，果殼約占帶殼果干質(zhì)量的65%[7]。近年來，國內(nèi)外對澳洲堅果果仁的營養(yǎng)成分[8-11] 及其保健價值[5，12]、適應(yīng)性栽培[13-14]、品質(zhì)評價[6] 等方面的研究報道較多，礦質(zhì)營養(yǎng)對果實(shí)的發(fā)育和營養(yǎng)品質(zhì)起著非常重要的作用，但是針對其果實(shí)礦質(zhì)營養(yǎng)特性及副產(chǎn)物開發(fā)利用等方面的研究報道較為鮮見。對不同澳洲堅果品種的果實(shí)礦質(zhì)營養(yǎng)特性進(jìn)行綜合分析有助于充分了解果實(shí)的營養(yǎng)豐缺狀況，了解其對生境的適應(yīng)性，并對果園施肥管理具有重要的指導(dǎo)意義。本研究中采用單因素方差分析、主成分分析、隸屬函數(shù)分析、逐步回歸分析等方法對種植于貴州的13個澳洲堅果品種果實(shí)的礦質(zhì)營養(yǎng)元素進(jìn)行了綜合分析和評價，旨在了解不同品種在該區(qū)域的礦質(zhì)營養(yǎng)特性及適應(yīng)性，為果園管理、品種推廣及副產(chǎn)物綜合利用提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于貴州省亞熱帶作物研究所澳洲堅果試驗基地（104°59′23.6″E，24°52′46.2″N）， 海拔785 m。土壤類型為黃壤，土壤pH 值5.05，土壤中有機(jī)質(zhì)含量3.01%，全氮含量1.21 g/kg，堿解氮含量65.3 mg/kg，有效磷含量18.82 mg/kg，速效鉀含量22.01 mg/kg，交換性鈣含量1 153.5 mg/kg，交換性鎂含量121.1 mg/kg，有效鐵含量6.85 mg/kg，有效錳含量8.43 mg/kg，有效銅含量1.23 mg/kg，有效鋅含量4.05 mg/kg。種植密度為495 株/hm²。

1.2 供試材料

以試驗基地13個澳洲堅果品種（表1）為研究對象，參試品種均為嫁接苗種植后的6 年生結(jié)果樹。2021 年9 月21 日，在每個品種中隨機(jī)選取5 株生長較為一致的植株作為樣樹，在樹冠中上部外圍的東、西、南、北方向分別采摘5 個果柄完整的成熟帶皮果，每個品種共采摘100 個成熟帶皮果，重復(fù)3 次。將所采集樣品分別進(jìn)行標(biāo)記，帶回實(shí)驗室備用。

1.3 測定方法

將澳洲堅果果實(shí)清洗后，脫去青皮，將青皮在105 ℃條件下殺青30 min，然后在65 ℃條件下恒溫烘干，粉碎過篩（孔徑1 mm），保存?zhèn)溆?。將帶殼果分別在38、48、60 ℃條件下干燥48 h，破殼，分別將果殼和果仁粉碎過篩（孔徑1 mm），保存?zhèn)溆谩?/p>

2 結(jié)果與分析

2.1 不同澳洲堅果品種果皮的礦質(zhì)營養(yǎng)特性

從表2可以看出，果皮中礦質(zhì)元素含量最高的是K，其次是N，含量最低的是微量元素B。不同品種間，果皮中各礦質(zhì)元素含量差異明顯。NY12 和344 的N 含量顯著高于其他品種，N 含量最低的是A4，為5.62 g/kg。P 含量最高的是344，最低的是A4，分別為1.34、0.37 g/kg。O.C果皮中K 含量高達(dá)67.11 g/kg，顯著高于其他品種；K 含量最低的是NY1，為18.52 g/kg，顯著低于其他品種。Ca 在果皮中含量最高的是GR1，為2.46 g/kg，顯著高于其他品種；Ca 含量最低的是O.C，為1.98 g/kg，顯著低于除788、H2 之外的其他品種。Mg 含量最高的是NY2，為1.67 g/kg；Mg 含量最低的是NY116，為1.05 g/kg。果皮中微量元素含量最高的是Mn，然后依次是Fe、Cu、Zn、B，各微量元素含量最高的品種分別是O.C、NY12、NY116、NY12 和344。

2.2 不同澳洲堅果品種果殼的礦質(zhì)營養(yǎng)特性

從表3可以看出，果殼中礦質(zhì)元素含量最高的是N，其次是Ca 和K，含量最低的是微量元素B。不同品種間各礦質(zhì)元素含量存在明顯的差別。H2 的N 含量最高，為3.22 g/kg。大、中量元素中P 的含量相對較低，其中含量最高的是H2 和NY116， 均為0.14 g/kg。K 含量最高的是NY116，為2.25 g/kg，顯著高于其他品種；K 含量最低的是A16，僅0.60 g/kg，顯著低于其他品種。GR1 的Ca 含量最高，為2.64 g/kg；最低的是O.C，含量為2.31g/kg。Mg 含量最高的是NY12，最低的是NY1。果殼中微量元素含量最高的是Mn，其次是Fe、Cu、Zn、B，各元素含量最高的品種分別是NY116、344、NY12、O.C 和NY2。

2.3 不同澳洲堅果品種果仁的礦質(zhì)營養(yǎng)特性

果仁是澳洲堅果可食用部位，其礦質(zhì)元素的含量與其營養(yǎng)價值息息相關(guān)。從表4 中可以看出，果仁的大、中量礦質(zhì)元素含量最高的是N，其次是K、P、Ca、Mg。其中N 含量最高的是NY2，為20.39 g/kg；最低的是A4，為11.65 g/kg。P 含量最高的是NY3，為2.87 g/kg；最低的是A4，為1.49 g/kg。K 含量最高的是O.C 和344，均為4.21 g/kg；最低的是GR1，為2.78 g/kg。Ca 含量最高的是344，為1.86 g/kg；最低的是O.C，為1.43 g/kg。NY3 的Mg 含量最高， 為1.66 g/kg；GR1 的Mg 含量最低，為1.13 g/kg。果仁中的微量元素含量最高的是Mn，其次是Fe、Zn、Cu、B，其中Mn 含量最高的是NY3，F(xiàn)e、Zn、Cu 含量最高的均是344，B 含量最高的是NY12。

2.4 不同澳洲堅果部位的礦質(zhì)營養(yǎng)特性

為了進(jìn)一步了解果實(shí)中不同部位礦質(zhì)元素含量的差異，將13個品種的果皮、果殼、果仁的大、中量礦質(zhì)元素含量的平均值進(jìn)行比較。從表5 可以看出：果仁中富含礦質(zhì)元素N，平均含量為16.75 g/kg，其次是果皮，為9.08 g/kg；果仁中P 含量顯著高于果皮和果殼；K 含量最高的是果皮，其次是果仁；Ca 含量最高的是果殼，其次是果皮，而果仁中的Ca 含量顯著低于果皮和果殼；果皮和果仁中的Mg 含量顯著高于果殼。

2.5 不同澳洲堅果品種果仁礦質(zhì)元素含量的綜合評價

2.5.1 主成分分析

對13 個澳洲堅果品種果仁中的10 種礦質(zhì)元素含量進(jìn)行主成分分析，結(jié)果見表6。前4 個主成分的累計貢獻(xiàn)率為83.672%，按照累計貢獻(xiàn)率大于80% 的原則[18]，可以利用前4 個主成分對13 個澳洲堅果品種果仁的礦質(zhì)營養(yǎng)狀況進(jìn)行綜合評價。10 個礦質(zhì)元素指標(biāo)被簡化為4 個主成分，分別為PC1、PC2、PC3、PC4，其貢獻(xiàn)率分別為37.368%、25.254%、12.633% 和8.417%， 特征根分別為3.737、2.525、1.263 和0.842。從PC1 的載荷值可以看出，N、P、K、Mg、Zn 具有較高的正載荷值，B 具有較高的負(fù)載荷值；在PC2 上表現(xiàn)為，Ca、Fe、Cu、Zn 具有較高的正載荷值；在PC3 上，Ca、Mn 具有較高的正載荷值，Cu 具有較高的負(fù)載荷值；在PC4 上，N 具有較高的正載荷值，K、Fe 具有較高的負(fù)載荷值。

2.5.2 隸屬函數(shù)分析

根據(jù)主成分分析結(jié)果，得到的因子得分（表7）。在PC1 中，NY3 的隸屬函數(shù)值最高，為1.000，而A4 的隸屬函數(shù)值最低，為0；在PC2 中，344 的最高，O.C 的最低；在PC3 中，NY3 的隸屬函數(shù)值最高，而H2 的最低；在PC4 中，A16 的隸屬函數(shù)值最高，344 的最低。PC1、PC2、PC3、PC4 的權(quán)重分別為0.374、0.253、0.126、0.084，其歸一化后的權(quán)重分別為0.447、0.302、0.151、0.101。

D 值是反映澳洲堅果果仁中礦質(zhì)元素含量的指標(biāo)。D 值越高，表明果仁中礦質(zhì)元素含量越豐富。由表7 可知，344 的D 值最高， 其次是NY3、A16、GR1、NY2、NY1、H2、NY116、O.C、788、695、A4， 而NY12 的D 值最低。這表明344 果仁中礦質(zhì)元素含量較高，NY12 的含量則相對較低。

2.5.3 聚類分析

根據(jù)各品種果仁中礦質(zhì)元素含量的標(biāo)準(zhǔn)化值進(jìn)行聚類，結(jié)果如圖1 所示。在平方歐式距離15 處，可以將13 個品種果仁的礦質(zhì)元素含量分為3 類：第1 類為344；第2 類為NY3，第3 類包括O.C、H2、NY2、788、695、NY1、NY12、NY116、A4、GR1 和A16。

根據(jù)綜合評價值D 對13 個品種果仁礦質(zhì)元素含量進(jìn)行聚類分析，結(jié)果如圖2 所示。在平方歐式距離10 處，可以將其分為3 類，第1 類是344； 第2 類包括NY1、NY2、GR1、NY3、A16； 第3 類包括695、A4、788、O.C、H2、NY116、NY12。

2.5.4 逐步回歸分析

為了準(zhǔn)確篩選澳洲堅果果仁礦質(zhì)元素豐缺評價指標(biāo)，根據(jù)最大決定系數(shù)R² 和P＜0.05的原則，以綜合評價值D為因變量，以各礦質(zhì)元素含量為自變量，進(jìn)行逐步回歸分析，建立了澳洲堅果果仁中礦質(zhì)元素含量的評價模型：

該回歸方程R²=0.9989，P=0.0001。根據(jù)這個方程可知，N、Ca 是對澳洲堅果果仁礦質(zhì)營養(yǎng)品質(zhì)起著關(guān)鍵性作用的大量元素，Mn、Cu、Zn、B 則是很重要的微量元素。

3 討論與結(jié)論

本研究中對13 個澳洲堅果果實(shí)不同部位的礦質(zhì)元素含量進(jìn)行了比較分析和綜合評價。結(jié)果表明，果皮、果殼、果仁中含有豐富的大、中量元素及微量元素，且不同品種和果實(shí)不同部位的礦質(zhì)元素存在較大差異。礦質(zhì)元素含量綜合評價值最高的是344，最低的是NY12。根據(jù)果仁礦質(zhì)元素含量進(jìn)行聚類，可將13 個品種分為3 類。N、Ca 對果實(shí)礦質(zhì)營養(yǎng)品質(zhì)的影響較大，Mn、Cu、Zn、B 是重要的微量元素。

從澳洲堅果果實(shí)果皮、果殼、果仁3 個部位礦質(zhì)元素的平均含量來看，果皮中N、K、Ca、Mg的含量豐富，尤其是K 和Ca，平均含量分別為41.33、2.21 g/kg，這與張漢周等[19] 的研究結(jié)果相似。果殼中主要富含Ca，平均含量為2.49 g/kg，這也可能是果殼較硬的原因，這與楊為海等[20] 的研究結(jié)果一致。從本研究結(jié)果可以看出澳洲堅果果仁含有豐富的大、中量元素和微量元素，這是澳洲堅果營養(yǎng)價值高的原因之一。果仁中含量最高的是N 元素，這表明果仁中含有豐富的蛋白質(zhì)，其次含量相對較高的是K、P、Mg，這與楊為海等[21]的研究結(jié)果相似，與Moodley 等[22] 對南非澳洲堅果果da6d219d07acb5e3b222fe8f50fb707d仁礦質(zhì)營養(yǎng)的研究結(jié)果基本一致，也與杏仁、核桃等果仁的部分礦質(zhì)元素含量順序（由高到低依次為Mg、Ca、Fe、Cu）基本吻合[23]。本研究中在果皮、果殼、果仁中均檢測到Fe、Mn、Cu、Zn、B 等微量元素，這與前人[19-21] 的研究結(jié)果相似。

礦質(zhì)元素的含量與組成特征是用來評價澳洲堅果果仁品質(zhì)的重要指標(biāo)。本研究中對13 個澳洲堅果品種果仁礦質(zhì)元素含量進(jìn)行分析，結(jié)果表明澳洲堅果果仁的10 種礦質(zhì)元素含量在不同品種間差異均較大，5 種大、中量元素含量最高的品種為最低品種的1.30 ～ 1.75 倍，而5 種微量元素含量最高的品種為最低品種的2.00 ～ 42.25 倍。表明微量元素含量的變化比大、中量元素含量的變化更大，尤其是微量元素Fe 的含量變化最大。

主成分分析法是利用降維的思想，將多個彼此關(guān)聯(lián)的指標(biāo)轉(zhuǎn)化為少數(shù)相關(guān)或獨(dú)立的指標(biāo)[24-25]，該方法在澳洲堅果品質(zhì)評價[26]、杧果品質(zhì)評價[27]、石榴籽礦質(zhì)元素含量分析[28]、柑橘耐旱性評價[29]等方面被廣泛應(yīng)用。主成分分析結(jié)果表明，10 個礦質(zhì)營養(yǎng)元素含量指標(biāo)可被簡化為4 個相對較獨(dú)立的主成分，累計貢獻(xiàn)率為83.672%。不同的礦質(zhì)元素在不同主成分上的載荷值不一樣：在PC1 上，N、P、K、Mg、Zn 具有較高的正載荷，B 具有較高的負(fù)載荷；在PC2 上，Ca、Fe、Cu、Zn 具有較高的正載荷；在PC3 上，Ca、Mn 均具有較高的正載荷值，Cu 具有較高的負(fù)載荷值；在PC4 上，N具有較高的正載荷值，K、Fe 具有較高的負(fù)載荷值。通過聚類分析，將13 個品種果仁礦質(zhì)元素的含量狀況分為3 類，第1 類是344，第2 類包括NY1、NY2、GR1、NY3、A16，第3 類包括695、A4、788、O.C、H2、NY116、NY12。以綜合評價值D為因變量，以各礦質(zhì)元素含量為自變量，進(jìn)行逐步回歸分析，得到回歸方程D=-0.715 4+0.018 4X+0.307 5X+0.001 5X+0.008 0X+0.014 3X-0.032 4X。根據(jù)這個方程可知，N、Ca 是對澳洲堅果果仁礦質(zhì)營養(yǎng)品質(zhì)起著關(guān)鍵性作用的大量元素，Mn、Cu、Zn、B 則是重要的微量元素。

隨著我國澳洲堅果產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，提高果實(shí)的營養(yǎng)品質(zhì)及加強(qiáng)副產(chǎn)物的綜合利用顯得越來越重要。從本研究中可以看出，澳洲堅果不僅含有豐富的N、P、K、Ca、Mg，還含有豐富的微量元素，但是不同品種間存在較大的差異。因此，在確保早結(jié)、豐產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)的條件下，篩選礦質(zhì)營養(yǎng)品質(zhì)較高的品種是下一步的重要研究方向。從本研究結(jié)果來看，澳洲堅果果皮和果殼中含有豐富的大、中量元素及微量元素，開展果皮和果殼副產(chǎn)物的綜合利用研究具有重要的意義，尤其是我國作為澳洲堅果種植面積最大的國家，果皮、果殼的年產(chǎn)量可達(dá)60 萬t，對果皮、果殼等副產(chǎn)物的高效利用也是后續(xù)研究的重點(diǎn)。