河北省核桃堅果蛋白質、脂肪及脂肪酸組成分析

張瑩瑩，毛向紅，張建英

（河北省林業和草原科學研究院,河北省林木良種技術創新中心，河北石家莊 050061）

核桃（Juglans regiaL.）又稱胡桃，羌桃，為胡桃科胡桃屬植物。是與扁桃、腰果、榛子齊名的世界“四大干果”之一。核桃果實中脂肪、蛋白質，不飽和脂肪酸等含量豐富，具有抗氧化、降低膽固醇、預防心血管疾病等保健功能，被譽為“二十一世紀的超級食品”[1]。隨著我國“加快發展木本糧油產業”政策的提出，核桃栽培面積和產量逐年上升，一躍成為舉足輕重的木本糧油樹種。

作物種質資源品質性狀鑒定評價是作物種質資源研究的重要組成部分，也是優異資源挖掘和利用的基礎[2]。近年來，有關核桃種質資源的研究多集中于表型性狀[3?6]、分子標記和遺傳多樣性等方面[7?13]，國內外關于核桃蛋白質、脂肪、脂肪酸等營養成分的研究多見于育成品種的比較分析[14?21]，同時，部分學者對野生資源和優良單株也投入了一定的關注度[22?23]。另一方面，國內種質資源的來源地多以新疆、西藏、云南、四川和廣西居多[24?28]，有關河北省核桃資源的研究較少。

河北省核桃栽培歷史悠久，分布區域廣泛。在長期的人工馴化和自然選擇過程中，形成了豐富多樣的遺傳資源。為深入了解河北省核桃種質資源品質特征，發掘特色油脂資源，本研究以103 份核桃種質資源為試材，對其蛋白質、脂肪和脂肪酸組分進行測定和分析，以期為河北省核桃資源的保存、開發利用奠定基礎，為核桃特色油脂品種的選育和種質創新提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

核桃 依托前期在河北省進行核桃資源調查的研究基礎，綜合考量核桃資源的堅果感官性狀、豐產性、抗病性，在河北省內確定核桃優良單株和品種資源共計103 份，資源分布范圍N36°35′～N41°10′，E113°50′～E119°35′，通過GPS軌跡記錄儀標記資源坐標位置。2018 年8 月下旬至9 月中上旬果實成熟期，于樹冠外圍選取無病蟲害果實30 粒，樣品脫青皮自然干燥,于測定處理前烘干至含水量3%～4%。供試材料信息見表1；鹽酸、無水乙醚 分析純，國藥集團化學試劑有限公司；95%乙醇、氫氧化鈉、無水硫酸鈉、氯化鈉、硫酸、硫酸銅、硫酸鉀、硼酸、甲基紅指示劑、溴甲酚綠指示劑、亞甲基藍指示劑 分析純，北京化工廠；甲醇、正庚烷 色譜純，賽默飛世爾科技（中國）有限公司；三氟化硼甲醇溶液 色譜純，西格瑪奧德里奇（上海）貿易有限公司。

表1 103 份核桃資源信息Table 1 Information of 103 walnut germplasm resources

GC-2010 氣相色譜儀 日本島津公司；Soxtec8000索氏提取儀、KJ2300 凱氏定氮儀 福斯分析儀器公司；N-1200 旋轉蒸發儀 東京理化器械株式會社；DH-101-2BS電熱鼓風干燥箱 天津市中環實驗電爐有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 核桃蛋白質、脂肪含量測定 蛋白質含量按照GB5009.5-2016《食品中蛋白質的測定》[29]方法測定，脂肪含量按照GB5009.6-2016《食品中脂肪的測定》[30]方法提取與測定。

1.2.2 脂肪酸組分測定 按照GB5009.168-2016《食品中脂肪酸的測定》[31]，脂肪酸通過與脂肪酸甲酯標準品保留時間比較鑒定，采用面積歸一化法計算各組分的相對含量。

色譜條件：毛細管色譜柱：SP-2560（100 m×0.25 mm，0.2 μm）；升溫程序：100 ℃保持13 min，以10 ℃/min升至180 ℃，保持6 min，以1 ℃/min升至200 ℃，保持20 min，以4 ℃/min升至230 ℃，保持10.5 min；載氣（N2）；進樣量：1.0 μL；進樣器溫度：270 ℃；檢測器溫度：280 ℃；分流比：100:1。

1.2.3 遺傳多樣性指數的計算 遺傳多樣性指數的計算參照崔翠[32]等的方法。根據平均值（xˉ）和標準差（S）進行分級，每個性狀分為10 級，1 級

1.2.4 相關性分析、聚類分析 采用Pearson相關系數分析各指標的相關性。聚類分析先將數據進行標準化轉換后計算歐氏距離，并采用離差平方和的方法對103 份核桃資源進行系統聚類，并繪制樹狀圖。

1.3 數據分析

數據的整理與統計分析采用Excel 2010、SPSS 19.0。

2 結果與分析

2.1 核桃資源蛋白質、脂肪、脂肪酸組分變異分析

103 份核桃資源堅果指標的變異情況如表2 所示，蛋白質含量的變異范圍為11.3%～22.3%，平均含量為16.66%，變異系數14.72%。脂肪含量的變異范圍為47.80%～72.90%，平均含量為62.15%，變異系數8.44%。核桃中的脂肪酸含量由高到低依次為亞油酸>油酸>α-亞麻酸>棕櫚酸>硬脂酸>花生烯酸>花生酸。脂肪酸組分以油酸和亞油酸等不飽和脂肪酸為主，油酸含量的變異范圍為8.08%～40.21%，平均含量17.31%，變異系數為31.41%；亞油酸含量的變異范圍為44.39%～74.16%，平均含量64.56%，變異系數為7.40%；α-亞麻酸含量的變化范圍為5.22%～13.51%，平均含量9.36%，變異系數為17.23%。棕櫚酸、硬脂酸、花生酸等飽和脂肪酸的含量較低，平均含量分別為2.83%、5.46%和0.08%，變異系數為17.37%、10.35%和20.03%。

表2 103 份核桃資源蛋白質、脂肪、脂肪酸含量變異分析Table 2 Variation analysis of protein,fat and fatty acid content of 103 walnut germplasm resources

9 個指標的變異系數由高到低依次為油酸、花生酸、硬脂酸、α-亞麻酸、蛋白質、花生烯酸、棕櫚酸、脂肪、亞油酸。脂肪和亞油酸含量的變異系數較小，在10%以下，其他變異系數均大于10%，說明脂肪和亞油酸含量在103 份河北省核桃資源樣本間遺傳穩定，油酸、花生酸等7 個指標變異較大。

對103 份河北省核桃資源蛋白質、脂肪、脂肪酸組分的頻次分布及多樣性指數的統計結果如表3 所示，各指標的頻次分布多集中在均值左右，多呈單峰曲線，表現為連續型分布，是典型的數量性狀的表現特點。9 個指標的多樣性指數變化范圍為1.89～2.10，平均多樣性指數為1.99，其中油酸的多樣性指數最低，蛋白質的多樣性指數最高。對變異系數和多樣性指數進行橫向比較，發現它們對某些指標的表現存在不一致的情況。油酸的變異系數最大，為31.41%，而多樣性指數最低，僅為1.89；脂肪的變異系數較小，為8.44%，而多樣性指數較高，為2.01。這主要是因為二者反映的角度不同，變異系數體現了性狀的變異范圍，多樣性指數則體現了性狀的不同表現等級和數量分布情況，即多樣性的豐度和均勻度。說明103 份核桃資源油酸的變異性廣泛，但分布的均勻度較低，而脂肪含量雖然變異程度較低，但分布更為均勻。

表3 103 份核桃種質資源指標遺傳多樣性指數Table 3 Genetic diversity index of 103 walnut germplasm based on quality indexes

2.2 核桃資源蛋白質、脂肪、脂肪酸組分相關性分析

蛋白質、脂肪、脂肪酸組分的相關性分析如表4所示，脂肪與棕櫚酸含量呈顯著負相關（P<0.05）；油酸含量與亞油酸、α-亞麻酸含量呈極顯著負相關（P<0.01），與花生烯酸含量呈極顯著正相關（P<0.01）；亞油酸含量與α-亞麻酸含量呈極顯著正相關（P<0.01），與花生烯酸呈極顯著負相關（P<0.01）；α-亞麻酸含量與花生烯酸含量呈極顯著負相關（P<0.01）；花生酸含量與花生烯酸、棕櫚酸含量呈極顯著正相關（P<0.01）。由相關性分析結果可知，103 份核桃資源的蛋白質、脂肪與脂肪酸組分的關聯性不高，而脂肪酸組分中的不飽和脂肪酸關聯程度較高，相互影響較大，在進行優良育種資源的搜集選育時，應著重考察油酸、亞油酸等不飽和脂肪酸含量。

表4 指標相關性分析Table 4 Correlation analysis of indexes

2.3 核桃資源蛋白質、脂肪、脂肪酸組分聚類分析

對103 份核桃資源的9 個指標數據進行標準化轉換后，采用歐氏距離離差平方和方法進行系統聚類，聚類結果如圖1 所示。在歐氏距離9.75 處可將103 份河北省核桃資源分為5 大群組。對各群組的9 個指標進行簡單統計（表5），結果顯示，群組Ⅰ包含38 份核桃資源，其蛋白質、脂肪和油酸含量分別為14.66%、60.55%和15.26%，均低于總體平均值，且蛋白質、油酸和硬脂酸的變異系數較大；群組Ⅱ包含4 份資源，均為盧龍縣‘石門核桃’優株或品種，其蛋白質、脂肪和亞油酸含量分別為18.88%、66.83%和70.47%，均高于總體平均值和其他群組。同時，蛋白質、脂肪含量均高于《GB/T20398-2006 核桃堅果質量等級標準》中的一級標準（蛋白質≥14%、脂肪≥65%），可劃分為高蛋白、高脂肪、高亞油酸類型，作為高蛋白和特色油脂資源進行開發和研究；群組Ⅲ包含24 份資源，其蛋白質、脂肪含量分別為18.18%、64.60%，顯著高于群組Ⅰ、Ⅳ、Ⅴ（P<0.05），與群組Ⅱ的差異不顯著。亞油酸含量為63.84%，低于總體平均值，顯著低于群組Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ（P<0.05），可劃分為高蛋白、高脂肪、低亞油酸類型；群組Ⅳ包含組16 份資源，其亞油酸含量為67.80%，顯著高于Ⅰ、Ⅲ、Ⅴ三個群組（P<0.05），與群組Ⅱ的亞油酸含量差異不顯著。其硬脂酸含量為3.56%，高于總體平均值，顯著高于其他群組（P<0.05）；群組Ⅴ包含21 份資源，其蛋白質和脂肪含量分別為17.40%、63.22%，高于總體平均值，在各群組中處于居中水平。油酸含量為24.98%，高于總體平均值，顯著高于其他群組（P<0.05），亞油酸含量為58.63%，低于總體平均值，顯著低于其他群組（P<0.05），可劃分為高油酸、低亞油酸類型。

表5 各群組數據統計Table 5 Data statistics in each group

圖1 河北省核桃種質資源蛋白質、脂肪、脂肪酸含量的聚類分析Fig.1 Cluster of the content of protein,fat and fatty acid in walnut germplasm resources in Hebei

3 結論

本研究對河北省103 份核桃堅果的9 個指標進行了測定和分析，結果表明，103 份核桃資源脂肪、蛋白質的平均含量分別為62.15%、16.66%，脂肪酸組分中，以油酸、亞油酸為代表的不飽和脂肪酸含量較高，其中油酸的平均含量為17.31%，亞油酸的平均含量為64.56%。9 個指標中，油酸的變異系數最大，為31.41%；脂肪、亞油酸的變異系數較小，分別為8.44%、7.40%。

聚類分析將103 份核桃資源分為5 大群組，其中群組Ⅱ為高脂肪、高蛋白、高亞油酸資源，且均來自或選育自盧龍縣‘石門核桃’產區，具有較高研究價值和開發潛力；群組Ⅴ平均油酸含量為24.98%，為典型的高油酸、低亞油酸資源。這些資源將為今后資源發掘、種質改良和特色油脂資源的選育提供研究基礎和物質材料。堅果蛋白質、脂肪、脂肪酸含量可能會受環境因子和栽培管理水平影響，有關核桃資源堅果品質在不同栽培環境下的穩定性仍需進一步的的研究。