澳洲堅果種質果仁主要營養成分分析與評價

譚秋錦 陳海生 韋媛榮 許 鵬 鄭樹芳 黃錫云 何銑揚 覃振師 王文林

(廣西南亞熱帶農業科學研究所，龍州 532415)

澳洲堅果(夏威夷果)(Macadamia integrifolia)為山龍眼科澳洲堅果屬，木本油料果樹。澳洲堅果經濟價值高，果仁營養豐富，具有調節血脂、提高記憶力等保健功能[1-2]。澳洲堅果種質營養成分包括礦物質、可溶性糖、蛋白質、脂肪、氨基酸等成分，其影響著鮮食質量及后期深加工產品。對不同種質的澳洲堅果營養成分分析，利用其變異情況來研究其群體的遺傳多樣性，對食、藥和綠化等方面都有深遠的意義。杜麗清等[3]測定并分析了5個品種澳洲堅果果仁的氨基酸種類和含量，得出人體的必需氨基酸有7種，占總氨基酸17種的27.86%。Maro等[4]對巴西22個不同品種的澳洲堅果果仁營養成分分析，指出脂質含量分數在33%～65%之間、蛋白質含量分數在8%～20%之間、粗纖維含量分數在6%～30%之間，脂質含量最高。曾輝等[5]對28份澳洲堅果種質資源13個營養性狀進行多樣性研究，結果表明：澳洲堅果果實品質的性狀變異豐富，變異存在多向性。耿樹香等[6]基于16種營養成分的品種相似性分析，將40個堅果品種分為4組，指出粗脂肪含量分數在52.11%～71.77%之間，蛋白質含量質量分數在4.66%～15.90%之間，微量元素之間差異顯著。正常堅果類蛋白質含量相對較穩定，變異系數小于30%，脂肪酸含量變異幅度大，大于50%[7]。梁燕理等[8]檢測出6個澳洲堅果果仁油的15種脂肪酸，不飽和脂肪酸總量占比77.27%～81.02%，其中單不飽和脂肪酸含量占比74.82%～79.44%，油樣品各項理化指標均符合植物油質量標準要求。對澳洲堅果種質營養成分的研究是澳洲堅果育種不可缺少的環節，目前，雖然對我國澳洲堅果種質開展的研究較多，但綜合評價種質營養成分的研究鮮有報道。本文將研究澳洲堅果種質的K、Ca、Mg、Fe、Zn、P、可溶性糖、蛋白質、脂肪、氨基酸等營養成分，明確不同種質之間的品質差異，為挖掘和選育澳洲堅果優良品種提供參考。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

2018—2019年的9～10月，連續兩年在廣西南亞熱帶農業科學研究所澳洲堅果種質資源圃內選取10年生的12個澳洲堅果優良種質(GR1、JW、B7、B4、B3、A4、HJ、344、788、A16、A38、SH)為試驗材料，每個種質隨機抽取5株。澳洲堅果果實鮮樣均采自該時期的成熟果，選取果樹東南西北4個方向高度一致，果實大小及成熟度相對均勻且無蟲害的果實，帶回實驗室脫皮后，將殼果放至60℃烘箱烘干，當果仁含水量降至(1.5±0.5)%時取出破殼待果實營養成分測定。

1.2 測定成分與試驗方法

測定的營養成分指標共有10個，包括K、Ca、Mg、Fe、Zn、P、可溶性糖、蛋白質、脂肪、氨基酸總量。測試方法按照食品中成分含量的國家標準規定方法進行測定，其中蛋白質含量測試依據GB/T 5009.5～2016；氨基酸含量測試依據GB/T 5009.124～2016；脂肪含量測試依據GB/T 5009.6～2016；可溶性糖含量測試依據GB/T 5009.8～2016(第二法)；P含量測試依據GB/T 5009.87～2016(第二法)；K、Ca、Mg、Fe、Zn含量測試依據GB/T5009.268～2016(第二法)。

1.3 數據分析

所有果實營養成分數據均采用Excel 2010和SPSS25.0軟件進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 澳洲堅果營養成分的變異分析

12份澳洲堅果種質果實營養成分分析結果見表1，從表中的不同種質間看出10個營養成分含量的變異幅度較大，遺傳變異多樣化、豐富。變異幅度最大為24.84%，是礦質元素Ca含量；最小為4.60%，是脂肪含量，其他營養成分的在4.60%～24.84%之間。各營養成分的變異系數大小順序為：Ca>Zn>P>Mg>可溶性糖>Fe>蛋白質>氨基酸>K>脂肪。

表1 澳洲堅果種質果實營養成分的變異分析

2.2 澳洲堅果營養成分間的相關分析

對10個營養成分進行相關性分析，結果見表2，Ca含量與K含量呈極顯著正相關；Zn含量與Mg含量呈極顯著正相關；P含量與Mg含量呈極顯著正相關，與Zn含量呈顯著正相關；脂肪含量與Zn含量呈顯著正相關；氨基酸含量與Mg含量、Zn含量、蛋白質含量和脂肪含量呈顯著正相關，與P含量呈極顯著正相關。這些結果說明通過測定部分指標就可以預測到與之相關指標的增減趨勢，相關性越強，趨勢越明顯。

表2 澳洲堅果種質10個品質性狀間相關系數

2.3 澳洲堅果各營養成分的主成分分析

以特征值大于1為標準，通過降維的方法對10個營養成分進行主成分分析，各主成分的特征值、貢獻率及累積貢獻率的分析結果見表3。由表3可知，前4個特征值的累計貢獻率達87.91%，包含了澳洲堅果果仁營養成分的絕大部分信息。其中，第1主成分的特征值為4.19，相應貢獻率為41.92%，在第1主成分中氨基酸總量的特征向量值最大，為0.879，說明在第1主成分中氨基酸總量的貢獻最大，其次是Zn含量與Mg含量，因此第1主成分代表氨基酸、Zn和Mg含量。第2主成分的特征值為2.32，相應貢獻率為23.17%。在第2主成分中Ca含量特征向量值最大，為0.861，說明在第2主成分中Ca含量的貢獻最大，其次是K含量，因此第2主成分代表Ca和K含量，但其他性狀特征值都是負值，呈負相關。第3主成分的特征值為1.25，相應貢獻率為為12.52%。在第3主成分中脂肪含量的特征向量值最大，為0.552，其次是Mg含量，說明在第3主成分中脂肪含量的貢獻大，因此第3主成分代表脂肪和Mg含量。第4主成分的特征值為1.03，相應貢獻率為10.31%。Fe含量特征向量為-0.691，蛋白質的特征向量為0.475，氨基酸特征向量值為0.303，因此第4主成分代表Fe、蛋白質和氨基酸含量，而K含量、Fe含量、Zn含量、脂肪含量均為負值，顯示與主成分呈負相關。

表3 澳洲堅果種質營養成分的主成分分析

2.4 聚類分析

聚類分析指將種質樣品集合分組為由類似的對象組成的多個最優相似類的分析過程。在類間距離為15時，將12個種質分為3類(圖1)，各品質性狀的平均數見表4。第1類聚集了9個種質，即A4、344、788、A16、SH、B3、A38、GR1、HJ，占總材料的75%，這一類群主要特點是果實品質適中。第2類聚集了2個種質：JW和B7；占總材料的16.7%，這類群的主要特點是Mg、Ca、Zn、P、蛋白質和氨基酸含量高。第3類為B4，這類型的K、Ca、可溶性糖和脂肪含量較高。

圖1 12個澳洲堅果種質系統聚類分析

表4 澳洲堅果種質3個類群的10個品質性狀平均數

3 討論

對種質的營養成分進行測定和評價，有利于現有種質資源的高效利用，這在杧果、桃、蘋果等多種果實品質上廣泛應用[9-10]。從澳洲堅果種質營養成分的變異程度可知，種質營養成分存在豐富的變異。Ca含量、Zn含量、P含量、Mg含量、Fe含量、可溶性糖、蛋白質、氨基酸總量等性狀變異比較大，變異系數均達到10%以上，說明這些營養變異較為豐富，類型廣泛，具有很好的利用前景[11]，且與曾輝等[5]的研究結果一致，澳洲堅果果仁營養成分的變異系數越大，在優異資源中的選擇空間就越大。K含量和脂肪含量的變異系數較小，未表現出種質間差異性，說明這兩種成分在遺傳過程中比較穩定。相關性分析表明果實中礦質營養含量以及果實品質指標間有較大的差異，相互影響。Zn含量與Mg含量呈極顯著正相關，兩者是腦垂體的重要組成部分，對神經衰弱，頭昏健忘等癥有輔助治療作用[12-13]。Ca、Fe、Zn、Mg是澳洲堅果果仁中較為主要的4種礦質元素，也是人體內不可或缺的微量元素[14]。氨基酸含量與蛋白質含量、脂肪含量的相關關系，與李會珍等[15]研究的結果一致，氨基酸、蛋白質和脂肪含量高是果實兼優的優良品種選擇[16]。

主成分分析是將較多的變量降維為少量因子，以提高評價度。宮麗丹等[17]將22個果實品質性狀綜合成3個主成分，累計貢獻率達到94.56%，從結果看出選育高品質品種考慮脂肪、總糖、蛋白質等成分。吳如健等[18]通過主成分分析將27個表型性狀簡化為8個主成分，可解析的總信息量為76.64%。本文研究的10個主要營養品質性狀，累計貢獻率達87.91%，在第1主成分中，除了可溶性糖的載荷為負外，其余各營養成分載荷都為正，四個主成分可歸類為氨基酸組分因子、礦物質因子、脂肪因子、蛋白質因子。這些營養成分是作為澳洲堅果種質鑒定評價果實品質的重要性狀。通過系統聚類，把12份種質分成了三大類，第一類占75%，果實適中。通過主成分與聚類的綜合評價篩選出“B7”和“JW”2個礦質元素、蛋白質和氨基酸含量均較高的種質，這可作為功能性產品原材料開發及優良植株選育的考慮因素[19]。可溶性糖和脂肪含量較高的“B4”種質無論是作為食品基料還是作為食品添加劑，都可以選擇性地進行精深加工方面研究[20]，而且根據不同種質的品質特性，可在資源選育種方面作為不同育種材料加以利用。

4 結論

12個澳洲堅果種質中，篩選出礦質元素、蛋白質和氨基酸較高的JW和B7，可溶性糖和脂肪含量較高的B4。在澳洲堅果種質營養成分中，礦物質、蛋白質、氨基酸和脂肪差異明顯，蘊藏著較豐富的遺傳變異：Ca、Zn和P可變異選種，氨基酸、K和脂肪可穩定遺傳。這些為澳洲堅果育種、品質改良和資源開發利用提供豐富的資源。