費(fèi)昭雪 彭少兵

(西北農(nóng)林科技大學(xué)林學(xué)院，陜西 楊凌 712100)

核桃 (Juglansregia) 為胡桃科胡桃屬落葉喬木，核桃仁中含油率可達(dá) 60%～70%，富含蛋白質(zhì)、磷脂、維生素、礦物質(zhì)及人體必需的脂肪酸等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。不飽和脂肪酸高達(dá)90%，被認(rèn)為是一種優(yōu)質(zhì)的健腦食品[1-2]，在預(yù)防和緩解心腦血管疾病、糖尿病和肥胖癥方面有重要藥用價(jià)值和保健功能[3]。

我國(guó)核桃資源分布廣泛，山東、遼寧、 四川、重慶、 河南、 湖北、 陜西、 西藏等地均有分布，不同產(chǎn)地的核桃外觀質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)性狀和營(yíng)養(yǎng)成分等指標(biāo)差異甚大[4-5]。氣候、土壤等環(huán)境因素會(huì)對(duì)堅(jiān)果及其油脂的理化性質(zhì)、脂肪酸組成和活性成分含量等影響顯著[6-7]。 陜西省是我國(guó)核桃大省，核桃是山區(qū)發(fā)展經(jīng)濟(jì)和增加農(nóng)民收入的重要支柱產(chǎn)業(yè)，在陜西省內(nèi)分布廣泛[8]?，F(xiàn)有研究多集中于不同品種核桃品質(zhì)差異[9-10]，而對(duì)不同產(chǎn)地的核桃品質(zhì)的系統(tǒng)評(píng)價(jià)方面的研究較少。為了充分挖掘陜西核桃的優(yōu)質(zhì)資源，本研究以陜西南部地區(qū)為主要研究區(qū)域，在該地區(qū)內(nèi)山陽(yáng)、柞水、商州、鎮(zhèn)安等地采集核桃樣品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，對(duì)核桃外觀品質(zhì)及營(yíng)養(yǎng)成分進(jìn)行測(cè)定，采用采用氣相質(zhì)譜法分析脂肪酸組成，并結(jié)合主成分分析和聚類分析評(píng)價(jià)不同產(chǎn)地核桃油脂綜合性狀，為進(jìn)一步研究、 開發(fā)和利用當(dāng)?shù)刎S富的核桃油脂資源提供參考。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

實(shí)驗(yàn)材料采自陜西南部地區(qū)的商州 (109°52′E，34°03′N)、商南 (110°31′E，33°27′N)、山陽(yáng) (109°49′E，33°26′N)、鎮(zhèn)安 (109°31′E，33°19′N)、柞水 (109°18′E，33°43′N) (表1)。在果實(shí)成熟期，從東、南、西、北4個(gè)方向隨機(jī)采集核桃優(yōu)良單株發(fā)育正常的果實(shí)30個(gè)，堆放于陰涼處3～5 d后，將青皮撥落，清水洗凈，放置于通風(fēng)干燥處晾曬后置于陰涼干燥處進(jìn)行保存，待測(cè)。

1.2 核桃果仁品質(zhì)質(zhì)量的測(cè)定

分別采用索氏提取法[2]和凱氏定氮法[11]測(cè)定不同產(chǎn)地核桃果仁的粗脂肪含量和粗蛋白質(zhì)含量，每組實(shí)驗(yàn)進(jìn)行3次重復(fù)。

1.3 脂肪的皂化和甲酯化

參照 GB/T 17376—2008動(dòng)植物油脂-脂肪酸甲酯制備[12]測(cè)定樣品脂肪的皂化和甲酯化。

1.4 脂肪酸組分測(cè)定

采用Thermo Scientific Trace 1310氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀 (Thermo Fisher Scientific Inc., Massachusetts, USA)，TG-WAXMS毛細(xì)管色譜柱 (30 m × 0.25 mm，0.25 μm)，進(jìn)樣口溫度250 ℃，柱溫采用程序升溫：初溫80 ℃，保持2.5 min后以15 ℃/min速度升至175 ℃，保持1 min，再以5 ℃/min速度升至210 ℃，保持2 min，最后以2 ℃/min升溫至230 ℃，保持2 min。載氣為高純氦氣 (99.999%)。采用分流進(jìn)樣，分流比10∶1，進(jìn)樣量2 μL，離子源EI，電子能量70 eV，離子源溫度230 ℃，傳輸線溫度230 ℃，溶劑延遲2 min。定性分析：采集到的質(zhì)譜圖用NIST檢索；定量分析：根據(jù)總離子流圖色譜峰面積歸一化法計(jì)算各組分的相對(duì)含量。

1.5 數(shù)據(jù)處理

應(yīng)用SPSS 19.0采用方差分析，Duncan新復(fù)極差法多重比較對(duì)單個(gè)指標(biāo)進(jìn)行分析，應(yīng)用Origin pro 2017對(duì)各脂肪酸指標(biāo)進(jìn)行主成分分析 (PCA) 和聚類分析 (HCA)。

2 結(jié)果與分析

2.1 核桃生長(zhǎng)性狀分析

不同采樣點(diǎn)核桃表型性狀結(jié)果如表2、圖1所示。核桃的縱徑、橫徑、側(cè)徑、單果質(zhì)量和核仁質(zhì)量指標(biāo)的差異均達(dá)到顯著水平 (P< 0.05)。

表2 核桃單果質(zhì)量和核仁質(zhì)量Table 2 The mass of J.regia fruit and kernel

注：不同小寫字母表示差異顯著。

圖1核桃果實(shí)大小指標(biāo)
Fig.1 The size ofJ.regiafruit

核桃果實(shí)縱徑為32.14～39.33 mm，T9的果實(shí)縱徑最大，T11的最小，其中T4、T5、T6、T7的果實(shí)縱徑差異不顯著?？梢酝茢噙@幾個(gè)產(chǎn)區(qū)的核桃在品種方面比較相似，而且地理及自然氣候比較相近。果實(shí)橫徑在29.26～38.36 mm之間，T10的果實(shí)橫徑最大，T11的最小。果實(shí)側(cè)徑在30.46～39.66 mm之間，T10的核桃果實(shí)縱徑最大，T2的最小，其中T4、T5、T6的果實(shí)側(cè)徑差異不顯著。單果質(zhì)量為10.43～19.66 g，變異系數(shù)為11.25%～25.54%，T10的核桃單果質(zhì)量最大，T2的最小。核仁質(zhì)量為4.37～10.50 g，變異系數(shù)為9.53%～26.04%，T10的核仁質(zhì)量最大，T8的最小。這些形狀綜合分析來看，T10的各項(xiàng)指標(biāo)顯著高于其他地區(qū) (P< 0.05)。

鎮(zhèn)安地區(qū)的核桃果實(shí) (T10) 在橫徑、縱徑和側(cè)徑上都顯著高于其他地區(qū)，最終就表現(xiàn)在了果實(shí)重量上面，鎮(zhèn)安地區(qū)的核桃果實(shí)質(zhì)量也顯著高于其他地區(qū) (P< 0.05)。這在一定程度上說明鎮(zhèn)安地區(qū)有利于核桃果實(shí)的有機(jī)成分的積累。

核桃的主要經(jīng)濟(jì)部分就是核桃仁，因此對(duì)于這項(xiàng)指標(biāo)的分析和比較是十分必要的。從表2可知，核桃的單果質(zhì)量和核仁質(zhì)量之間存在相關(guān)性，即單果質(zhì)量與核仁質(zhì)量呈現(xiàn)正相關(guān)性。T10表現(xiàn)出最大的單果質(zhì)量和核仁質(zhì)量，說明了相對(duì)于其他核桃資源在當(dāng)?shù)氐谋憩F(xiàn)，T10更適宜鎮(zhèn)安地區(qū)的栽植條件。

2.2 核桃仁營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量

由圖2可知，核桃仁中粗蛋白含量為11.91～18.06 g/100 g，平均值為16.35 g/100 g，T10的粗蛋白含量最低，僅為11.91 g/100 g，T6(18.06 g/100 g) 的粗蛋白含量最高。粗脂肪含量為61.50～70.72 g/100 g，平均值為65.71 g/100 g，達(dá)到了國(guó)家核桃堅(jiān)果質(zhì)量規(guī)定的特級(jí)標(biāo)準(zhǔn)[13](脂肪 ≥ 65%)，最高值為T10，最低的為T3。不同產(chǎn)地之間的核桃的粗蛋白和粗脂肪的含量不盡相同。粗蛋白和粗脂肪都是植物合成的功能性的物質(zhì)，在T10中表現(xiàn)出最高的粗脂肪，然而粗蛋白的含量卻是最低的，因此可以推斷，核桃在合成一系列功能性物質(zhì)的是有一定差異的。

圖2核仁粗蛋白和脂肪含量
Fig.2 The rude protein and fat ofJ.regiakernel

2.3 核桃仁脂肪酸組成分析

由表3可知，脂肪酸作為核桃仁營(yíng)養(yǎng)成分的重要組成部分，是衡量核桃品質(zhì)的重要指標(biāo)，核仁中主要脂肪酸有5種，各品種平均亞油酸含量 (61.88%) 最高，其次是油酸 (19.35%)、亞麻酸 (9.26%) 和棕櫚酸 (5.70%)，硬脂酸 (2.96%) 含量較低。核仁脂肪酸占有很大比例的亞油酸在T1中所占的比例最大，T10中較小。核仁中油酸含量的變化幅度較大，為14.71%～27.34%，含量最高的T11幾乎是最低T8的2倍。

食用油脂的質(zhì)量和消化率是由油脂的不飽和脂肪酸的含量和組成決定的[14]。各品種平均不飽和脂肪酸含量 (90.49%) 遠(yuǎn)高于飽和脂肪酸 (8.66%)，其中又以多不飽和脂肪酸 (71.13%) 居多。在所有核桃油脂肪酸組成中，T1的不飽和脂肪酸含量最高，最低，可以說明核桃油是一種優(yōu)質(zhì)的油脂，具有一定的保健效果，可以開發(fā)為保健用油以提高其市場(chǎng)價(jià)值。

表3 核仁中脂肪酸組成及含量Table 3 The composition and content of fatty acid in J.regia kernel

2.4 核桃仁脂肪酸營(yíng)養(yǎng)價(jià)值評(píng)價(jià)

2.4.1主成分分析

根據(jù)GC-MS鑒定出5種脂肪酸物質(zhì)，對(duì)11 種不同核桃進(jìn)行主成分分析。PCA圖可以對(duì)不同樣品間脂肪酸物質(zhì)實(shí)現(xiàn)多維比較，通過得分圖中不同樣品之間的距離判斷其差異程度，根據(jù)載荷圖中不同脂肪酸與原點(diǎn)之間距離和方向確定其與各個(gè)主成分之間的相關(guān)性以及不同樣品間該物質(zhì)相對(duì)含量的差異程度[15]。

由表4、圖3可知，PC1解釋所有變量方差的47%，是方差貢獻(xiàn)率最大的主成分；PC2解釋所有變量方差的23%，PC1和PC2累計(jì)解釋所有變量的70%，可以表示所有樣品的大部分信息。亞麻酸、亞油酸和棕櫚酸均在PC1呈正相關(guān)，而硬酯酸和油酸在PC1呈負(fù)相關(guān)；油酸無論在PC1還是在PC2中都呈負(fù)相關(guān)，而亞麻酸在PC1和PC2中都呈正相關(guān)。

11種核桃樣品依據(jù)主成分得分被分在不同區(qū)域，T7、T10、T11為一類，與油酸含量有較好的相關(guān)性；T1單獨(dú)為一類，與脂肪酸含量與組成相關(guān)性不高；剩余樣品分為一類，脂肪酸組成與含量基本相似 (圖3)。

表4 主成分載荷矩陣Table 4 Principal component load matrix

2.4.2聚類分析

由圖4可知，在歐氏距離為5時(shí)，將不同樣品核桃分為3類，T7、T10、T11聚為一類，為低亞油酸類；T1、T8、T9為一類，高亞油酸類；其余樣品聚為一類，亞油酸含量中等。聚類分析結(jié)果與主成分得分分類結(jié)果基本一致，但是在T1的歸屬上存在少許差異。

圖3PCA分析主成分得分和載荷圖
Fig.3 Score and loading plot of principal components analysis

圖4不同產(chǎn)地核桃的聚類分析樹狀圖
Fig.4 Cluster analysis tree diagram ofJ.regiafrom different producing areas

3 結(jié)論與討論

由于山區(qū)氣候多變，加上地形、坡度、光照等因素的影響，同一地區(qū)核桃生長(zhǎng)環(huán)境發(fā)生變化，同一品種的核桃品質(zhì)也可能發(fā)生變化，所調(diào)查樣品在球果性狀表現(xiàn)出顯著差異性，有可能引起油脂質(zhì)量的差異[16-17]。鎮(zhèn)安地區(qū)的核桃果實(shí)在橫徑、縱徑、側(cè)徑、單果質(zhì)量、核仁質(zhì)量等指標(biāo)上都顯著高于其他地區(qū)，這在一定程度上說明鎮(zhèn)安地區(qū)有利于核桃果實(shí)的有機(jī)成分的積累，適宜發(fā)展核桃產(chǎn)業(yè)。鎮(zhèn)安位于陜西省商洛市，陜西省東南部，秦嶺南麓，商洛市西南，漢江支流乾佑河與旬河中游，地勢(shì)是西北高，東南低，山大溝多，耕地少，亞熱帶大陸性季風(fēng)型氣候。適合核桃、板栗等經(jīng)濟(jì)樹種的生長(zhǎng)，因此可以生長(zhǎng)出高質(zhì)量的核桃。核桃仁中粗蛋白含量為11.91～18.06 g/100 g，平均值為16.35 g/100 g，T10的粗蛋白含量最低，僅為11.91 g/100 g，T6(18.06 g/100 g) 的粗蛋白含量最高。粗脂肪含量為61.50～70.72 g/100 g，平均值為65.71 g/100 g，達(dá)到了國(guó)家核桃堅(jiān)果質(zhì)量規(guī)定的特級(jí)標(biāo)準(zhǔn) (脂肪 ≥ 65%) (GB/T 20398—2006)，最高值為T10，最低的為T3。脂肪酸作為核桃仁營(yíng)養(yǎng)成分的重要組成部分，是衡量核桃品質(zhì)的重要指標(biāo)，核仁中主要脂肪酸有5種，各品種平均亞油酸含量 (61.88%) 最高，其次是油酸 (19.35%)、亞麻酸 (9.26%) 和棕櫚酸 (5.70%)，硬脂酸 (2.96%) 含量較低。李小琴等[18]對(duì)滇東北地區(qū)的134株初選核桃優(yōu)樹堅(jiān)果的主要性狀離散程度進(jìn)行分析，結(jié)果表明，各優(yōu)樹間差異較大；對(duì)其中30株較優(yōu)樹的7個(gè)主要指標(biāo)，即粗蛋白含量、粗脂肪含量、三徑均值、單果質(zhì)量、仁質(zhì)量、殼厚及出仁率進(jìn)行主成分分析，發(fā)現(xiàn)堅(jiān)果質(zhì)量、仁質(zhì)量、蛋白含量及堅(jiān)果大小4個(gè)綜合指標(biāo)的方差累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)89.315%。不同核桃樣品的脂肪酸組成和含量存在差異，亞油酸是一種重要的脂肪酸，亞油酸比油酸的含量越高，對(duì)阻止油脂形成低密度脂蛋白的效果越好[19]。油脂的提取率同樣也會(huì)受到溫度、時(shí)間等方面的影響[20]，在本研究中核仁脂肪酸占有很大比例的亞油酸在T1(68.13%) 中所占的比例最大，T10(54.33%) 中較小。核桃油是一種優(yōu)質(zhì)的油脂，具有一定的保健效果，可以開發(fā)為保健用油以提高其市場(chǎng)價(jià)值。

核桃油脂中主體脂肪酸亞油酸可能是決定不同核桃油脂品質(zhì)的實(shí)質(zhì)；而那些含較低的成分可能是決定同一地區(qū)不同樣品不同的關(guān)鍵。依據(jù)脂肪酸組成與含量對(duì)核桃樣品進(jìn)行主成分分析和聚類分析，將核桃分為3類，T7、T10、T11聚為一類，為低亞油酸類；T1、T8、T9為一類，高亞油酸類；其余樣品聚為一類，亞油酸含量中等。聚類分析結(jié)果與主成分得分分類結(jié)果基本一致，但是在T1的歸屬上存在少許差異。

核桃油脂是一種優(yōu)質(zhì)的油脂，具有一定的保健效果，可以開發(fā)為保健用油以提高其市場(chǎng)價(jià)值。不同樣品核桃品質(zhì)存在差異，在核桃油脂利用上不止要考慮核桃單果質(zhì)量、出油率等表型指標(biāo)，更需要深入研究其內(nèi)在品質(zhì)，提高核桃的利用價(jià)值。