重慶鄉土核桃無性系堅果品質分析

唐佳佳， 李秀珍， 彭秀， 周小舟， 馮大蘭

重慶市林業科學研究院，重慶 400036

核桃(JuglansregiaL.)屬于胡桃科(Juglandaceae)胡桃屬(Juglans)植物, 它與泡核桃(J.sigillataDode)、 核桃楸(J.mandshuricaMax.)、 河北核桃(J.hopeiensisHu)以及野核桃(J.cathayensisDode)同為我國原產的胡桃屬植物[1]． 我國是核桃的起源中心, 已有2 000多年的栽培歷史． 核桃在我國分布甚廣, 主要分布在云南、 陜西、 河北、 山西、 新疆等地區[2-3]．

重慶市核桃的栽培面積也較大, 截至2021年底, 總面積已達到7.53萬hm2, 核桃產業的發展情況極大地影響著重慶經濟林產業的發展． 目前, 在重慶核桃產業發展中還存在很多問題, 其中產量和品質問題較為突出． 多年來, 重慶核桃產業發展主要依靠外引品種, 而外引品種在本地多表現為產量不高、 品質參差不齊、 病蟲害嚴重等, 因此從重慶鄉土核桃資源中選育良種進行推廣更具現實意義． 核桃也是重慶的鄉土樹種, 在渝東北、 渝東南等高海拔地區存在較多的野生群體, 早在 2001年, 重慶城口縣就被國家林業局命名為中國“核桃之鄉”, 因此從重慶本地核桃資源中選育(培育)核桃新品種或核桃良種是可行的[4-5]．

核桃是一種集脂肪、 蛋白質、 糖類、 纖維素、 維生素5大營養要素于一體的優良干果類食物, 具有很高的營養價值[6], 其中脂肪和蛋白質是核桃仁的主要營養成分． 核桃蛋白質質量分數約為15.00%, 最高可達29.70%, 其消化率達到87.20%, 被譽為優質蛋白[7]． 核桃仁脂肪質量分數約為63.00%, 最高可達76.34%． 脂肪酸主要由棕櫚酸、 硬脂酸、 油酸、 亞油酸和α-亞麻酸組成, 其中不飽和脂肪酸質量分數可達90.00%; 必需脂肪酸(亞油酸和亞麻酸)的質量分數達72.00%, 其對維持身體健康、 調節身體機能有著重要的作用, 是大腦組織細胞的主要結構脂肪, 能軟化血管、 預防高血壓和心臟病, 具有“動脈清道夫”的美譽[8-9]． 核桃的主要經濟收入是堅果, 堅果的品質和產量直接影響該品種的成效, 而堅果品質受核桃品種、 立地環境和栽培管理等多重因素的影響, 其中核桃品種是影響核桃品質的最重要因素之一[10]．

重慶市林業科學研究院長期致力于重慶鄉土核桃實生選種工作, 經過10多年的選育, 獲得了6個適應重慶獨特氣候的鄉土核桃無性系． 本文對該6個鄉土核桃無性系的16個堅果品質指標進行測試分析, 旨在探明重慶鄉土核桃無性系堅果的形態特征、 內含物營養成分組成及質量分數, 為這些無性系成為良種及其應用提供科學依據．

1 材料與方法

1.1 實驗材料

YC-2, YC-3, YC-6, YC-8, YC-10, YC-12均為重慶市林業科學研究院核桃課題組前期依據生長勢、 病害情況、 產量等, 在重慶市范圍內進行綜合評價以后, 通過單株繁育而成的無性系． 所有材料定植于該研究院核桃實驗基地——巫溪縣菱角鎮店子核桃基地, 為高接換種6年生樹, 于2020年9月果實成熟期采摘, 每個無性系設置3個重復, 每個重復采摘果實30個． 樣品取好后帶回實驗室, 進行去青皮和烘干備用．

1.2 實驗儀器

電子數顯游標卡尺(0～150 mm), 螺旋測微儀(尖頭千分尺0～25 mm), 寧波得力工具有限公司; 電子天平, 昆山優科維特電子科技有限公司; 電熱恒溫鼓風干燥箱(DHG-9146A), 上海一恒科學儀器有限公司; 定氮儀(FOSS 2300), 丹麥福斯; 可見分光光度計(723N), 上海精科儀器有限公司; 氣相色譜儀(Agilent 7890), 美國安捷倫．

1.3 方法

烘干堅果后用游標卡尺測定堅果三徑值(縱徑、 橫徑、 側徑), 堅果殼厚; 用電子天平直接稱質量法測定堅果單果質量、 果仁質量, 計算出仁率(KR):

式中, MK為果仁質量, MN為堅果單果質量．

脂肪質量分數測定參照《食品安全國家標準 食品中脂肪的測定》(GB 5009.6-2016), 蛋白質質量分數測定參照《食品安全國家標準 食品中蛋白質的測定》(GB 5009.5-2016), 可溶性糖質量分數測定參照《蔬菜及其制品中可溶性糖的測定 銅還原碘量法》(NY/T 1278-2007), 單寧質量分數測定參照《水果、蔬菜及其制品中單寧含量的測定 分光光度法》(NY/T 1600-2008), 脂肪酸質量分數測定參照《食品安全國家標準 食品中脂肪酸的測定》(GB 5009.168-2016)．

1.4 數據處理

實驗數據采用EXCEL 2017進行處理, 用SPSS 24.0對實驗數據進行多重比較、 主成分分析． 在主成分分析中, 根據主成分函數模型計算單項主成分得分[11]:

Fi=A1ZX1+A2ZX2+A3ZX3+…+AnZXn

式中,Fi代表第i個主成分表達式,A1, …,An代表特征向量矩陣,ZX1, …,ZXn為標準化后的數據, 最后以每個主成分所對應的特征值占所提取主成分總的特征值之和的比例作為權重計算綜合主成分(F)[12]:

F=(λ1F1+λ2F2+…+λnFn)/(λ1+λ2+…+λn)

式中,F1, …,Fn為提取的單一主成分,λ1, …,λn為主成分對應的特征值．

2 結果與分析

2.1 堅果外觀品質分析

各參試無性系堅果的三徑均值、 單果質量、 殼厚、 出仁率存在一定的差異(表1)． YC-8和YC-3的三徑均值高于其他無性系, 其中YC-8的三徑均值最大, 為35.16 mm; YC-6的三徑均值最小, 為28.45 mm． YC-8的單果質量最大, 為15.18 g, 高于其他無性系且差異有統計學意義(p<0.05); YC-6的單果質量最小, 僅為6.85 g． YC-8的殼最厚, 為1.32 mm, 高于其他無性系且差異有統計學意義(p<0.05); YC-2的殼最薄, 僅為0.96 mm． YC-3的出仁率最高, 為60.25%; 其次是YC-12, 為55.75%, 二者均高于其他無性系; YC-6的出仁率最低, 僅為50.00%．

參照《核桃 第2部分: 核桃良種選育標準》所載[13], 從單果質量來看, 除YC-6外, 其余5個無性系均達到鮮食和干食良種標準(≥10 g)． 從殼厚看, YC-8符合干食良種標準(0.80～1.50 mm), 但不符合鮮食良種標準(0.80～1.20 mm), 其余5個無性系均符合鮮食和干食良種標準． 從出仁率來看, 6個無性系均達到鮮食和干食良種標準(≥50%)． 結果表明, 6個無性系除YC-6外, 其余無性系的堅果外觀品質均較高．

2.2 堅果種仁內含物分析

各無性系堅果種仁的脂肪、 蛋白質、 可溶性糖和單寧質量分數均存在一定的差異(表2)． YC-10, YC-2和YC-8的蛋白質質量分數高于其他無性系, 且差異有統計學意義(p<0.05), 其中YC-10最高(為24.23%), 較最低的YC-6(為17.07%)高出41.94%． YC-6, YC-3和YC-8的脂肪質量分數高于其他無性系, 其中YC-6最高(為67.63%), 較最低的YC-10(為54.40%)高出24.32%． YC-3的單寧質量分數最低, 為10.50 mg/g． YC-2, YC-10和YC-3的可溶性糖質量分數高于其他無性系, 其中YC-2可溶性糖質量分數最高(為7.95%), 較最低的YC-6(為4.47%)高出77.85%．

表2 堅果種仁內含物分析

參照《核桃 第2部分: 核桃良種選育標準》所載[13], 6個參試無性系的蛋白質質量分數和脂肪質量分數均達到良種標準; YC-2和YC-10因其脂肪質量分數僅符合鮮食良種標準(≥50%)而未達到干食良種標準(≥60%), YC-3和YC-12符合干食和鮮食良種標準．

2.3 堅果種仁脂肪酸組成分析

各無性系堅果種仁脂肪酸組成成分的質量分數存在一定的差異(表3)．

表3 堅果種仁脂肪酸組成分析 /%

棕櫚酸質量分數介于5.24%～6.16%之間, 其中YC-2, YC-6, YC-8和YC-12之間差異無統計學意義, 它們均高于YC-3和YC-10且差異有統計學意義(p<0.05), 最高的YC-8較最低的YC-10 高出17.56%． 硬脂酸質量分數介于2.20%～4.41%之間, 其中YC-3最高, 高于其他無性系且差異有統計學意義(p<0.05), 較最低的YC-10高出100.45%． 花生酸質量分數介于0.07%～0.10%之間, 其中YC-3和 YC-6高于其他無性系, 且差異有統計學意義(p<0.05)． 油酸質量分數介于17.13%～30.33%之間, 其中YC-2和YC-8高于其他無性系且差異有統計學意義(p<0.05), 油酸質量分數最高的YC-2較最低的YC-12高出77.06%． 亞油酸質量分數介于54.30%～65.20%之間, 其中YC-12最高, 高于YC-2, YC-3, YC-6和YC-8, 且差異有統計學意義(p<0.05), 較最低的YC-2高出20.07%． α-亞麻酸質量分數介于6.68%～9.07%之間, 其中YC-3, YC-6, YC-10, YC-12之間差異無統計學意義, 它們高于YC-2 和YC-8, 最高的YC-3較最低的YC-8高出35.78%． YC-8和YC-12的棕櫚烯酸質量分數高于其他無性系且差異有統計學意義(p<0.05)． YC-2, YC-6, YC-8和YC-10的順-11-二十碳烯酸質量分數高于YC-3和YC-12且差異有統計學意義(p<0.05), 其中最高的YC-2較最低的YC-3高出40.00%．

2.4 堅果品質主成分分析及綜合評價

主成分的特征值和方差貢獻率是選擇主成分的依據, 由表4可以看出, 總方差94.94%的貢獻來自前4個主成分, 因此可以用這4個主成分代替16個指標來評價參試核桃無性系堅果的綜合性狀． 第1主成分(F1)與α-亞麻酸、 亞油酸、 棕櫚酸高度正相關, 與單寧、 油酸和順-11-二十碳烯酸高度負相關; 第2主成分(F2)與蛋白質、 單果質量高度正相關, 與花生酸、 硬脂酸高度負相關; 第3主成分(F3)與出仁率、 三徑均值高度正相關; 第4主成分(F4)與棕櫚烯酸、 脂肪、 殼厚高度正相關．

表4 堅果品質主成分分析

根據前4個主成分的貢獻率和主成分得分可建立重慶鄉土核桃無性系堅果性狀綜合評價的數學模型:F=(0.417×F1+ 0.279×F2+ 0.159×F3+ 0.094×F4)/0.949 4, 綜合主成分F值越高, 綜合品質表現越好． 各主成分得分及優良度排序見表5, 各無性系堅果性狀綜合得分由高到低依次為YC-8, YC-3, YC-10, YC-6, YC-12, YC-2． 結果顯示, YC-8的三徑均值最大, 單果最重, 殼最厚, 棕櫚酸質量分數最高, 可作為選育綜合品質優良的干食核桃無性系; YC-3的出仁率最高, 單寧質量分數最低, 硬脂酸質量分數和α-亞麻酸質量分數最高, 可作為選育高出仁率的干鮮兩用核桃無性系; YC-10的蛋白質質量分數最高, 可作為選育專門加工核桃蛋白用途的高蛋白核桃無性系．

表5 無性系主成分得分及優良度排名

3 討論與結論

核桃的單果質量與產量有較大關系, 且是核桃堅果外觀品質的主要指標． 本研究中6個核桃無性系中除YC-6的單果質量較小外, 其余較為適中, YC-8單果質量達到15.18 g, 超過其他大多數品種[14-15], 為大果型核桃． 核桃堅果的出仁率、 種仁脂肪質量分數、 蛋白質質量分數等是核桃選育種的重要指標[16], 6個參試核桃無性系堅果的出仁率、 蛋白質質量分數和脂肪質量分數均達到國家良種標準[13]． 出仁率最高的YC-3達到了60.25%, 高于大多數核桃品種[17-20]; 3個無性系(YC-2, YC-8和YC-10)的蛋白質質量分數高于20.00%, 與其他品種相比也較高[21-22]． 在核桃的不同資源類型中, 大多蛋白質質量分數在15.00%～23.00%之間[1], 本研究中YC-10蛋白質質量分數高達24.23%, 已超過大多核桃資源類型． 對照《核桃 第2部分: 核桃良種選育標準》[13], YC-3和YC-12均滿足鮮食和干食良種標準, YC-2和YC-10滿足鮮食良種標準, YC-8滿足干食良種標準, YC-6因單果質量小不滿足良種標準． 除YC-6外, 其余5個可作為進一步選育不同用途品種的優良無性系． 核桃堅果品質性狀評價的指標較多, 依據某個或少數幾個指標進行評價所得的結果并不可靠, 因此需利用多指標進行綜合評價, 主成分分析法是目前核桃品質綜合評價的一種有效方法[23-26]． 依據主成分分析結果, YC-8可作為選育綜合品質優良的干食核桃無性系, YC-3可作為選育高出仁率的干鮮兩用核桃無性系, YC-10可作為選育專門加工核桃蛋白用途的高蛋白核桃無性系．

綜上所述, 本研究對重慶市6個鄉土核桃無性系的堅果品質進行了分析, 為重慶優良核桃品種選育提供了重要參考, 后續將繼續對其抗性、 早實性、 豐產穩產性等方面進行評價, 以期早日獲得重慶鄉土核桃優質品種．