41個薄殼山核桃品種果實營養成分與脂肪酸組成的比較分析

常 君，任華東，姚小華，楊水平，張瀟丹，張成才，王開良

1. 國家林業和草原局亞熱帶林木培育重點實驗室/中國林業科學研究院亞熱帶林業研究所，浙江 富陽 311400； 2. 西南大學 資源環境學院，重慶 400716

薄殼山核桃(Caryaillinoensis)又名美國山核桃，為胡桃科(Julandaceae)山核桃屬(Carya)的一種落葉喬木[1-4]，全世界20多個國家都有引種或種植[5]，其堅果含豐富的粗脂肪和蛋白質，種仁蛋白含17種氨基酸，其中7種為人體必需的氨基酸，種仁含油率介于51%～69%之間，其油脂組成以油酸、亞油酸等不飽和脂肪酸為主，不飽和脂肪酸總量在90%以上，是世界著名的干果油料樹種之一．薄殼山核桃樹體高大，樹干通直，樹姿優美，也是良好的材用和庭院綠化樹種．薄殼山核桃已在我國14個省(直轄市)人工栽培，備受各級政府部門、林農的重視和喜愛，近年來隨著薄殼山核桃在我國的快速發展，有關薄殼山核桃不同功能良種篩選與評價成為相關學者關注的重點研究方向．

目前全國審(認)定的薄殼山核桃品種共37個[6]，主要圍繞果實品質、單果質量及產量展開．李川等[7]對12個薄殼山核桃無性系果實性狀指標的相關分析表明，薄殼山核桃果實的外形及大小可以初步判斷核果的性狀和大小，為野外優樹單株選擇提供了一定的理論基礎； 陳芬等[8]對33個薄殼山核桃無性系果實性狀指標相關分析也得出相似的結論，在對薄殼山核桃果實營養成分和脂肪酸組成方面，前人[9-11]以“波尼” “馬罕”等已審(認)定品種為主要研究對象，比較了不同品種間營養成分及脂肪酸組成間的差異； 常君等[12]對浙江省余杭區、建德市和安吉縣3地50多個無性系果實含油率及脂肪酸組成進行了測定分析，并在此基礎上篩選出6個較優無性系； 陳芬等[13]對27個薄殼山核桃無性系果實經濟和品質性狀進行了比較分析，并初步篩選出7個品質性狀優良的主栽品種．罕有薄殼山核桃品種營養成分與脂肪酸組成的比較研究報道，對薄殼山核桃果實營養成分分析中，未見有對種仁單寧質量分數的比較分析，而果實營養成分和脂肪酸組成與薄殼山核桃果實品質及選育利用方向密切相關，因此本文以浙江省金華市東方紅林場內種植的41個薄殼山核桃品種為研究對象，測定分析其果實營養成分與脂肪酸組成，以期能為薄殼山核桃優良種質的篩選與利用提供理論依據．

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗材料取自浙江省金華市東方紅林場8年生薄殼山核桃品種試驗林，試驗區屬亞熱帶季風氣候，四季分明，氣溫適中，雨量充沛．年平均氣溫17.3 ℃，最熱月(7月)平均氣溫為29.4 ℃，極端最高氣溫為41.2 ℃； 最冷月(1月)平均氣溫為5 ℃，極端最低氣溫為-9.6 ℃．無霜期257 d，年平均降水量1 406 mm，相對濕度為77%，年平均蒸發量981.6 mm．試驗地為丘陵緩坡地，普通紅壤，立地條件較一致，土地肥力一般．試驗于2007年12月種植，每年進行常規人工管理，試驗采用隨機區組設計，5株小區3次重復，本文參試品種共41個，于2015年10月薄殼山核桃果實成熟期，每小區取果實30個，帶回實驗室將青皮剝去，取出堅果用于測定粗脂肪、蛋白質、可溶性糖、單寧質量分數和脂肪酸組成．

1.2 測定方法

粗脂肪質量分數測定參照GB/T14772-2008《食品中粗脂肪的測定》，蛋白質質量分數測定參照GB 5009.5-2010《食品中蛋白質的測定》，可溶性糖質量分數測定參照NY/T 1278-2007《蔬菜及其制品中可溶性糖的測定 銅還原碘量法》，單寧質量分數測定參照NY/T 1600-2008《水果、蔬菜及其制品中單寧質量分數的測定 分光光度法》，脂肪酸甲酯測定參照GB/T 17376-2008《動植物油脂脂肪酸甲酯制備》和GB/T17377-2008《動植物油脂脂肪酸甲酯的氣相色譜分析》 方法進行．

1.3 數據處理

所有數據采用Excel，DPS 14.5數據處理軟件進行統計分析．

2 結果與分析

2.1 薄殼山核桃不同品種種仁營養成分比較分析

粗脂肪、蛋白質、可溶性糖和單寧是影響薄殼山核桃種仁品質的重要質量指標．對41個參試品種種仁粗脂肪、蛋白質、可溶性糖和單寧質量分數的測定結果分析表明(表1)： 種仁粗脂肪、蛋白質、可溶性糖和單寧質量分數在參試品種間均存在一定的變異，種仁單寧質量分數品種間變異程度最大，變異系數(CV)為20.33%，超過20%，屬高度變異．可溶性糖和蛋白質質量分數變異程度較大，變異系數分別為18.28%和12.19%，均小于20%，屬于中度變異．粗脂肪質量分數品種間變異較小，變異系數僅為7.22%，小于10%，屬低度變異．進一步方差分析結果表明： 粗脂肪、蛋白質、可溶性糖和單寧質量分數參試品種間的差異達統計學意義．此次測定的41個薄殼山核桃品種種仁粗脂肪質量分數介于51.57%～69.47%之間，均值為62.24%； 蛋白質質量分數介于(49.77～105.23) mg/g之間，均值為76.63 mg/g； 可溶性糖質量分數介于2.44%～5.06%之間，均值為3.76%； 種仁單寧質量分數介于(4.20～11.90) mg/g之間，均值為6.75 mg/g．馬罕是我國當前的主栽品種之一，以馬罕品種為對照，結合參試品種平均值，80號、51號、34號、26號、威士頓、28號、黃山1號等20個品種粗脂肪質量分數高于馬罕且高于參試品種平均值； 14號、64號、45號、16號、23號、51號、31號等19個品種蛋白質質量分數高于馬罕且高于參試品種均值； 31號、7號、8號、5號、22號、64號、11號等24個品種可溶性糖質量分數高于馬罕且高于參試品種均值； 1號、51號、3號、12號、30號、22號、45號等18個品種單寧質量分數小于馬罕且小于所有參試品種平均值．

表1 薄殼山核桃不同品種種仁主要內含物變異分析

續表1

2.2 薄殼山核桃不同品種脂肪酸組成比較分析

由表2可知，薄殼山核桃種仁油脂主要由棕櫚酸(C16∶0)、硬脂酸(C18∶0)、油酸(C18∶1)、亞油酸(C18∶2)、亞麻酸(C18∶3)、花生酸(C20∶0)和順-11-二十碳烯酸(C20∶1)組成，個別品種花生酸未檢測出．棕櫚酸、硬脂酸、油酸、亞油酸、亞麻酸、花生酸和順-11-二十碳烯酸在參試品種間均存在一定的變異，其中花生酸變異系數(CV)超過20%，為30.31%，屬于高度變異； 亞麻酸、亞油酸和硬脂酸變異系數分別為18.95%，16.59%和13.12%，小于20%，屬中度變異； 油酸、棕櫚酸和順-11-二十碳烯酸變異系數分別為5.68%，6.76%和9.15%，小于10%，屬低度變異．方差分析結果表明，不同脂肪酸質量分數在品種間差異有統計學意義．此次測定的41個薄殼山核桃品種油脂組成中以油酸質量分數最高，亞油酸次之．油酸質量分數介于61.37%～76.30%之間，均值為68.60%； 亞油酸質量分數介于14.75%～28.43%之間，均值為21.81%； 棕櫚酸和硬脂酸質量分數相對較高，棕櫚酸質量分數介于4.73%～6.20%之間，均值為5.56%； 硬脂酸質量分數介于1.93%～3.50%之間，均值為2.46%．亞麻酸、花生酸和順-11-二十碳烯酸質量分數相對較低，亞麻酸質量分數介于0.85%～1.70%之間，均值為1.19%； 花生酸質量分數介于0.00%～0.13%之間，均值為0.09%； 順-11-二十碳烯酸質量分數介于0.20%～0.30%之間，均值為0.28%．

薄殼山核桃種仁中不飽和脂肪酸主要由單不飽和脂肪酸(油酸和順-11-二十碳烯酸)與多不飽和脂肪酸(亞油酸和亞麻酸)組成，飽和脂肪酸主要由棕櫚酸、硬脂酸和花生酸組成．由表3可知，單不飽和脂肪酸、多不飽和脂肪酸、不飽和脂肪酸總量和飽和脂肪酸總量在參試品種間均存在一定程度的變異，整體變異幅度不是很大．不飽和脂肪酸總質量分數介于90.10%～92.63%之間，均值為91.88%； 飽和脂肪酸總質量分數介于7.33%～9.80%之間，均值為8.11%．進一步方差分析結果表明，單不飽和脂肪酸、多不飽和脂肪酸、不飽和脂肪酸總量和飽和脂肪酸總量在參試品種間差異有統計學意義，不飽和脂肪酸中主要以油酸為主．綜合表2和表3測定結果，以當前主要栽培品種馬罕及所有參試品種均值為對照，12號、14號、45號、66號、51號、黃山1號和16號等15個品種不飽和脂肪酸總質量分數和油酸質量分數均高于對照且高于參試品種平均值．

表2 薄殼山核桃不同品種種仁油脂脂肪酸相對質量分數變異分析

表3 薄殼山核桃不同品種種仁油脂不飽和脂肪酸和飽和脂肪酸相對質量分數變異分析

續表3

2.3 薄殼山核桃果實營養成分之間的相關分析

薄殼山核桃不同品種果實營養成分之間相關分析見表4．

表4 薄殼山核桃果實營養成分相關分析

由表4可知，油酸相對質量分數與棕櫚酸存在極顯著負相關關系，相關系數為-0.513(p<0.01)，與硬脂酸存在顯著正相關關系，相關系數為0.360(p<0.05)； 亞油酸相對質量分數與棕櫚酸存在極顯著正相關關系，相關系數為0.464(p<0.01)，與硬脂酸和油酸存在極顯著負相關關系，相關系數分別為-0.424(p<0.01)和-0.994(p<0.01)； 亞麻酸相對質量分數與棕櫚酸和亞油酸存在極顯著正相關關系，相關系數分別為0.445(p<0.01)和0.875(p<0.01)，與粗脂肪、硬脂酸和油酸存在極顯著負相關關系，相關系數分別為-0.406(p<0.01)，-0.480(p<0.01)和-0.880(p<0.01)； 花生酸相對質量分數與硬脂酸存在顯著正相關關系，相關系數為0.320(p<0.05)； 順-11-二十碳烯酸相對質量分數與油酸存在極顯著正相關關系，相關系數為0.545(p<0.01)，分別與棕櫚酸、亞油酸和亞麻酸存在極顯著負相關關系，相關系數分別為-0.455(p<0.01)，-0.521(p<0.01)和-0.611(p<0.01)； 飽和脂肪酸相對質量分數與棕櫚酸和硬脂酸存在極顯著正相關關系，相關系數分別為0.786(p<0.01)和0.494(p<0.01)； 單不飽和脂肪酸總量與油酸、順-11-二十碳烯酸存在極顯著正相關關系，相關系數分別為1.000(p<0.01)和0.549(p<0.01)，與硬脂酸存在顯著正相關關系，相關系數為0.361(p<0.05)，與亞油酸、棕櫚酸存在極顯著負相關關系，相關系數分別為-0.994(p<0.01)和-0.514(p<0.01)； 多不飽和脂肪酸總量與亞油酸、亞麻酸和棕櫚酸存在極顯著正相關關系，相關系數分別為1.000(p<0.01)，0.889(p<0.01)和0.466(p<0.01)，與單不飽和脂肪酸、油酸、順-11-二十碳烯酸和硬脂酸存在極顯著負相關關系，相關系數分別為-0.994(p<0.01)，-0.994(p<0.01)，-0.530(p<0.01)和-0.430(p<0.01)； 不飽和脂肪酸總量與飽和脂肪酸總量、棕櫚酸和硬脂酸存在極顯著負相關關系，相關系數分別為-0.813(p<0.01)，-0.535(p<0.01)和-0.550(p<0.01)．

3 討 論

通過對41個薄殼山核桃品種種仁內含物測定分析結果顯示： 薄殼山核桃種仁富含粗脂肪、蛋白質、可溶性糖和單寧等營養成分．果實或種仁中營養成分質量分數是影響食用品質的關鍵指標，經方差分析結果表明： 薄殼山核桃種仁中，粗脂肪、蛋白質、可溶性糖和單寧質量分數等在參試品種間均表現出差異有統計學意義．以當前主要栽培品種馬罕為對照，80號、51號、34號、26號、威士頓、28號、黃山1號、8號和36號等9個品種粗脂肪質量分數與馬罕表現出差異有統計學意義，粗脂肪質量分數也遠高于馬罕(61.19%)，可初步考慮作為油用型品種進行進一步選育，并逐步加以開發利用； 蛋白具有一定的抗氧化性，并能有效防御心血管疾病、肥胖癥、糖尿病等多種疾病[14-15]，以當前主要栽培品種馬罕為對照，14號品種蛋白質質量分數與馬罕表現出差異有統計學意義，較馬罕蛋白質質量分數(75.23 mg/g)高出39.88%，64號和45號品種蛋白質質量分數雖與馬罕無統計學意義，但其蛋白質質量分數仍遠高于馬罕，分別較馬罕蛋白質質量分數高出24.86%和21.58%，因此可考慮將14號、64號和45號品種初選為高蛋白薄殼山核桃品種，并在此基礎上繼續加強薄殼山核桃高蛋白品種的選育和蛋白組成分析與綜合評價，以期為蛋白類產品開發利用研究提供支撐； 果實的澀味主要來自于單寧類物質和其他多酚類化合物[16]，對竹筍苦澀味研究發現麻竹筍的苦澀味主要是高質量分數單寧和草酸相互作用的結果，綠竹筍因單寧等呈味物質質量分數低而口感滋味佳，毛竹筍辛辣味主要是單寧、氰化物、氰苷三者相互作用的結果[17]，澀柿和甜柿根本差異在于澀柿中可溶性單寧質量分數顯著高于甜柿[18]，此外可溶性糖質量分數和糖酸比也會影響果實或種仁風味[19-21]，以當前主要栽培品種馬罕為對照，1號、51號、12號、30號、22號、45號、7號、5號、20號、23號、19號和64號等12個薄殼山核桃品種可溶性糖質量分數高于對照及均值、種仁單寧質量分數低于對照及均值，可初選為鮮食型品種，后期在對種仁呈味氨基酸、礦質元素、果實性狀和感官等進行綜合評價的基礎上，進一步復選并加以開發利用．

薄殼山核桃油脂主要由棕櫚酸、硬脂酸、油酸、亞油酸、亞麻酸、花生酸組成[22-23]，與本研究結果基本一致，參試品種各脂肪酸除花生酸表現出顯著性差異外，其他脂肪酸均表現出極顯著性差異，顯示有統計學意義．就油脂組成對人體健康而言，不飽和脂肪酸質量分數高的油脂被認為對人體有益，世界公認的優質植物油多是不飽和脂肪酸(尤其是油酸)質量分數高的油，如橄欖油和油茶籽油．薄殼山核桃油脂組成中主要以不飽和脂肪酸為主，不飽和脂肪酸總質量分數介于90.10%～92.63%之間，均值為91.88%，不飽和脂肪酸由單不飽和脂肪酸和多不飽和脂肪酸組成，單不飽和脂肪酸對心腦血管疾病有很強的預防作用，多不飽和脂肪酸維持和促進機體正常生長發育、在防治冠心病、糖尿病等疾病中起著重要作用[9]，41個薄殼山核桃參試品種中，除3號品種不飽和脂肪酸總質量分數小于當前主要栽培品種馬罕外，其他品種不飽和脂肪酸總質量分數均高于馬罕，其中12號、14號、45號、17號、66號、51號、黃山1號、16號、32號、8號和65號等11個品種不飽和脂肪酸總質量分數與馬罕表現出極顯著性差異．

對核桃油脂[24]研究結果表明，核桃油脂品質受油脂中脂肪酸相對質量分數高低和種類影響，其中油酸質量分數越高，油脂碘價越低，越不易氧化變質； 亞油酸、亞麻酸質量分數越高，碘價越高，油脂越不穩定，越易氧化變質．參試的41個品種脂肪酸組成中，51號、14號、66號、8號、27號、35號、16號、9號、3號、80號、32號、1號、黃山1號、45號和12號等15個品種油酸相對質量分數超過70%，其中51號、14號、66號、8號、27號、35號、16號、9號和3號等9個品種油酸相對質量分數與當前主要栽培品種馬罕油酸相對質量分數表現出極顯著差異，介于72.60%～76.30%之間，與茶油(74%～87%)接近，比部分橄欖油(65%～85%)[25]要高．薄殼山核桃油脂脂肪酸組成成分及質量分數與當前國際公認的高檔植物油相當，也屬健康高級食用油脂，因而，薄殼山核桃可作為優質食用植物油資源予以開發．以馬罕為對照，根據對參試的41個薄殼山核桃油脂脂肪酸組成比例進行分析，我們初步認為51號、66號、8號和16號等4個品種油酸和總不飽和脂肪酸相對質量分數較高，這些品種在油用資源開發上有極高的利用前景，是進一步進行高檔食用油品種改良的好資源．

薄殼山核桃不同品種果實營養成分之間相關分析結果表明： 飽和脂肪酸總量與棕櫚酸和硬脂酸存在極顯著正相關關系； 不飽和脂肪酸總量與飽和脂肪酸總量、棕櫚酸和硬脂酸存在極顯著負相關關系．單不飽和脂肪酸主要由油酸組成，其相對質量分數與油酸、順-11-二十碳烯酸存在極顯著正相關關系； 多不飽和脂肪酸主要以亞油酸為主，多不飽和脂肪酸相對質量分數與亞油酸、亞麻酸和棕櫚酸存在極顯著正相關關系，與單不飽和脂肪酸、油酸、順-11-二十碳烯酸和硬脂酸存在極顯著負相關關系．油酸相對質量分數與棕櫚酸存在極顯著負相關關系，這也與常君等[26]對薄殼山核桃油脂積累過程中，棕櫚酸逐漸轉化為油酸的研究結果一致．

4 結 論

以當前主要栽培品種馬罕為對照，通過對41個薄殼山核桃品種果實營養成分與脂肪酸組成的對比分析，初選出80號、51號、34號、26號、威士頓、28號、黃山1號、8號和36號等9個品種作為油用型品種，在進一步復選的基礎上逐步加以開發利用； 將14號、64號和45號品種初選為高蛋白薄殼山核桃品種，在進一步綜合評價的基礎上，為蛋白類產品開發利用研究提供支撐； 1號、51號、12號、30號、22號、45號、7號、5號、20號、23號、19號和64號等12個品種初選為鮮食型品種，后期在對種仁氨基酸組成、礦質元素、果實性狀和感官等綜合評價的基礎上，進一步復選并加以開發利用； 51號、66號、8號和16號等4個品種在油用資源開發上有極高的利用前景，是進一步進行高檔食用油品種改良的好資源．