不同澳洲堅果品種果實礦質營養特性的綜合評價

關鍵詞：澳洲堅果；果實；礦質元素；主成分分析

中圖分類號：S664.9 文獻標志碼：A 文章編號：1003—8981（2024）03—0086—09

澳洲堅果Macadamia spp. 為山龍眼科的熱帶亞熱帶常綠喬木，原產于澳大利亞昆士蘭州東南部和新南威爾士州東北部[1-2]。澳洲堅果是一種含油量及營養價值高的木本油料堅果，尤其是其油脂富含不飽和脂肪酸及多種礦質營養元素，澳洲堅果享有“堅果之王”的美譽[3]。20世紀70年代澳洲堅果被從澳大利亞引入我國，截至2020 年底，我國已成為世界上澳洲堅果種植面積最大的國家[4]。澳洲堅果主要分布在云南、廣西、廣東、貴州的山地[5-6]，貴州自1993 年開始引種澳洲堅果。這些種植區域土壤地力條件差異大，季節性干旱明顯，對澳洲堅果的養分管理提出了極大的挑戰。

澳洲堅果果實由果皮、果殼和果仁3 部分組成，其初加工的主要副產物是果皮與果殼，其中果皮約占果實鮮質量的50%，果殼約占帶殼果干質量的65%[7]。近年來，國內外對澳洲堅果果仁的營養成分[8-11] 及其保健價值[5，12]、適應性栽培[13-14]、品質評價[6] 等方面的研究報道較多，礦質營養對果實的發育和營養品質起著非常重要的作用，但是針對其果實礦質營養特性及副產物開發利用等方面的研究報道較為鮮見。對不同澳洲堅果品種的果實礦質營養特性進行綜合分析有助于充分了解果實的營養豐缺狀況，了解其對生境的適應性，并對果園施肥管理具有重要的指導意義。本研究中采用單因素方差分析、主成分分析、隸屬函數分析、逐步回歸分析等方法對種植于貴州的13個澳洲堅果品種果實的礦質營養元素進行了綜合分析和評價，旨在了解不同品種在該區域的礦質營養特性及適應性，為果園管理、品種推廣及副產物綜合利用提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于貴州省亞熱帶作物研究所澳洲堅果試驗基地（104°59′23.6″E，24°52′46.2″N）， 海拔785 m。土壤類型為黃壤，土壤pH 值5.05，土壤中有機質含量3.01%，全氮含量1.21 g/kg，堿解氮含量65.3 mg/kg，有效磷含量18.82 mg/kg，速效鉀含量22.01 mg/kg，交換性鈣含量1 153.5 mg/kg，交換性鎂含量121.1 mg/kg，有效鐵含量6.85 mg/kg，有效錳含量8.43 mg/kg，有效銅含量1.23 mg/kg，有效鋅含量4.05 mg/kg。種植密度為495 株/hm²。

1.2 供試材料

以試驗基地13個澳洲堅果品種（表1）為研究對象，參試品種均為嫁接苗種植后的6 年生結果樹。2021 年9 月21 日，在每個品種中隨機選取5 株生長較為一致的植株作為樣樹，在樹冠中上部外圍的東、西、南、北方向分別采摘5 個果柄完整的成熟帶皮果，每個品種共采摘100 個成熟帶皮果，重復3 次。將所采集樣品分別進行標記，帶回實驗室備用。

1.3 測定方法

將澳洲堅果果實清洗后，脫去青皮，將青皮在105 ℃條件下殺青30 min，然后在65 ℃條件下恒溫烘干，粉碎過篩（孔徑1 mm），保存備用。將帶殼果分別在38、48、60 ℃條件下干燥48 h，破殼，分別將果殼和果仁粉碎過篩（孔徑1 mm），保存備用。

2 結果與分析

2.1 不同澳洲堅果品種果皮的礦質營養特性

從表2可以看出，果皮中礦質元素含量最高的是K，其次是N，含量最低的是微量元素B。不同品種間，果皮中各礦質元素含量差異明顯。NY12 和344 的N 含量顯著高于其他品種，N 含量最低的是A4，為5.62 g/kg。P 含量最高的是344，最低的是A4，分別為1.34、0.37 g/kg。O.C果皮中K 含量高達67.11 g/kg，顯著高于其他品種；K 含量最低的是NY1，為18.52 g/kg，顯著低于其他品種。Ca 在果皮中含量最高的是GR1，為2.46 g/kg，顯著高于其他品種；Ca 含量最低的是O.C，為1.98 g/kg，顯著低于除788、H2 之外的其他品種。Mg 含量最高的是NY2，為1.67 g/kg；Mg 含量最低的是NY116，為1.05 g/kg。果皮中微量元素含量最高的是Mn，然后依次是Fe、Cu、Zn、B，各微量元素含量最高的品種分別是O.C、NY12、NY116、NY12 和344。

2.2 不同澳洲堅果品種果殼的礦質營養特性

從表3可以看出，果殼中礦質元素含量最高的是N，其次是Ca 和K，含量最低的是微量元素B。不同品種間各礦質元素含量存在明顯的差別。H2 的N 含量最高，為3.22 g/kg。大、中量元素中P 的含量相對較低，其中含量最高的是H2 和NY116， 均為0.14 g/kg。K 含量最高的是NY116，為2.25 g/kg，顯著高于其他品種；K 含量最低的是A16，僅0.60 g/kg，顯著低于其他品種。GR1 的Ca 含量最高，為2.64 g/kg；最低的是O.C，含量為2.31g/kg。Mg 含量最高的是NY12，最低的是NY1。果殼中微量元素含量最高的是Mn，其次是Fe、Cu、Zn、B，各元素含量最高的品種分別是NY116、344、NY12、O.C 和NY2。

2.3 不同澳洲堅果品種果仁的礦質營養特性

果仁是澳洲堅果可食用部位，其礦質元素的含量與其營養價值息息相關。從表4 中可以看出，果仁的大、中量礦質元素含量最高的是N，其次是K、P、Ca、Mg。其中N 含量最高的是NY2，為20.39 g/kg；最低的是A4，為11.65 g/kg。P 含量最高的是NY3，為2.87 g/kg；最低的是A4，為1.49 g/kg。K 含量最高的是O.C 和344，均為4.21 g/kg；最低的是GR1，為2.78 g/kg。Ca 含量最高的是344，為1.86 g/kg；最低的是O.C，為1.43 g/kg。NY3 的Mg 含量最高， 為1.66 g/kg；GR1 的Mg 含量最低，為1.13 g/kg。果仁中的微量元素含量最高的是Mn，其次是Fe、Zn、Cu、B，其中Mn 含量最高的是NY3，Fe、Zn、Cu 含量最高的均是344，B 含量最高的是NY12。

2.4 不同澳洲堅果部位的礦質營養特性

為了進一步了解果實中不同部位礦質元素含量的差異，將13個品種的果皮、果殼、果仁的大、中量礦質元素含量的平均值進行比較。從表5 可以看出：果仁中富含礦質元素N，平均含量為16.75 g/kg，其次是果皮，為9.08 g/kg；果仁中P 含量顯著高于果皮和果殼；K 含量最高的是果皮，其次是果仁；Ca 含量最高的是果殼，其次是果皮，而果仁中的Ca 含量顯著低于果皮和果殼；果皮和果仁中的Mg 含量顯著高于果殼。

2.5 不同澳洲堅果品種果仁礦質元素含量的綜合評價

2.5.1 主成分分析

對13 個澳洲堅果品種果仁中的10 種礦質元素含量進行主成分分析，結果見表6。前4 個主成分的累計貢獻率為83.672%，按照累計貢獻率大于80% 的原則[18]，可以利用前4 個主成分對13 個澳洲堅果品種果仁的礦質營養狀況進行綜合評價。10 個礦質元素指標被簡化為4 個主成分，分別為PC1、PC2、PC3、PC4，其貢獻率分別為37.368%、25.254%、12.633% 和8.417%， 特征根分別為3.737、2.525、1.263 和0.842。從PC1 的載荷值可以看出，N、P、K、Mg、Zn 具有較高的正載荷值，B 具有較高的負載荷值；在PC2 上表現為，Ca、Fe、Cu、Zn 具有較高的正載荷值；在PC3 上，Ca、Mn 具有較高的正載荷值，Cu 具有較高的負載荷值；在PC4 上，N 具有較高的正載荷值，K、Fe 具有較高的負載荷值。

2.5.2 隸屬函數分析

根據主成分分析結果，得到的因子得分（表7）。在PC1 中，NY3 的隸屬函數值最高，為1.000，而A4 的隸屬函數值最低，為0；在PC2 中，344 的最高，O.C 的最低；在PC3 中，NY3 的隸屬函數值最高，而H2 的最低；在PC4 中，A16 的隸屬函數值最高，344 的最低。PC1、PC2、PC3、PC4 的權重分別為0.374、0.253、0.126、0.084，其歸一化后的權重分別為0.447、0.302、0.151、0.101。

D 值是反映澳洲堅果果仁中礦質元素含量的指標。D 值越高，表明果仁中礦質元素含量越豐富。由表7 可知，344 的D 值最高， 其次是NY3、A16、GR1、NY2、NY1、H2、NY116、O.C、788、695、A4， 而NY12 的D 值最低。這表明344 果仁中礦質元素含量較高，NY12 的含量則相對較低。

2.5.3 聚類分析

根據各品種果仁中礦質元素含量的標準化值進行聚類，結果如圖1 所示。在平方歐式距離15 處，可以將13 個品種果仁的礦質元素含量分為3 類：第1 類為344；第2 類為NY3，第3 類包括O.C、H2、NY2、788、695、NY1、NY12、NY116、A4、GR1 和A16。

根據綜合評價值D 對13 個品種果仁礦質元素含量進行聚類分析，結果如圖2 所示。在平方歐式距離10 處，可以將其分為3 類，第1 類是344； 第2 類包括NY1、NY2、GR1、NY3、A16； 第3 類包括695、A4、788、O.C、H2、NY116、NY12。

2.5.4 逐步回歸分析

為了準確篩選澳洲堅果果仁礦質元素豐缺評價指標，根據最大決定系數R² 和P＜0.05的原則，以綜合評價值D為因變量，以各礦質元素含量為自變量，進行逐步回歸分析，建立了澳洲堅果果仁中礦質元素含量的評價模型：

該回歸方程R²=0.9989，P=0.0001。根據這個方程可知，N、Ca 是對澳洲堅果果仁礦質營養品質起著關鍵性作用的大量元素，Mn、Cu、Zn、B 則是很重要的微量元素。

3 討論與結論

本研究中對13 個澳洲堅果果實不同部位的礦質元素含量進行了比較分析和綜合評價。結果表明，果皮、果殼、果仁中含有豐富的大、中量元素及微量元素，且不同品種和果實不同部位的礦質元素存在較大差異。礦質元素含量綜合評價值最高的是344，最低的是NY12。根據果仁礦質元素含量進行聚類，可將13 個品種分為3 類。N、Ca 對果實礦質營養品質的影響較大，Mn、Cu、Zn、B 是重要的微量元素。

從澳洲堅果果實果皮、果殼、果仁3 個部位礦質元素的平均含量來看，果皮中N、K、Ca、Mg的含量豐富，尤其是K 和Ca，平均含量分別為41.33、2.21 g/kg，這與張漢周等[19] 的研究結果相似。果殼中主要富含Ca，平均含量為2.49 g/kg，這也可能是果殼較硬的原因，這與楊為海等[20] 的研究結果一致。從本研究結果可以看出澳洲堅果果仁含有豐富的大、中量元素和微量元素，這是澳洲堅果營養價值高的原因之一。果仁中含量最高的是N 元素，這表明果仁中含有豐富的蛋白質，其次含量相對較高的是K、P、Mg，這與楊為海等[21]的研究結果相似，與Moodley 等[22] 對南非澳洲堅果果da6d219d07acb5e3b222fe8f50fb707d仁礦質營養的研究結果基本一致，也與杏仁、核桃等果仁的部分礦質元素含量順序（由高到低依次為Mg、Ca、Fe、Cu）基本吻合[23]。本研究中在果皮、果殼、果仁中均檢測到Fe、Mn、Cu、Zn、B 等微量元素，這與前人[19-21] 的研究結果相似。

礦質元素的含量與組成特征是用來評價澳洲堅果果仁品質的重要指標。本研究中對13 個澳洲堅果品種果仁礦質元素含量進行分析，結果表明澳洲堅果果仁的10 種礦質元素含量在不同品種間差異均較大，5 種大、中量元素含量最高的品種為最低品種的1.30 ～ 1.75 倍，而5 種微量元素含量最高的品種為最低品種的2.00 ～ 42.25 倍。表明微量元素含量的變化比大、中量元素含量的變化更大，尤其是微量元素Fe 的含量變化最大。

主成分分析法是利用降維的思想，將多個彼此關聯的指標轉化為少數相關或獨立的指標[24-25]，該方法在澳洲堅果品質評價[26]、杧果品質評價[27]、石榴籽礦質元素含量分析[28]、柑橘耐旱性評價[29]等方面被廣泛應用。主成分分析結果表明，10 個礦質營養元素含量指標可被簡化為4 個相對較獨立的主成分，累計貢獻率為83.672%。不同的礦質元素在不同主成分上的載荷值不一樣：在PC1 上，N、P、K、Mg、Zn 具有較高的正載荷，B 具有較高的負載荷；在PC2 上，Ca、Fe、Cu、Zn 具有較高的正載荷；在PC3 上，Ca、Mn 均具有較高的正載荷值，Cu 具有較高的負載荷值；在PC4 上，N具有較高的正載荷值，K、Fe 具有較高的負載荷值。通過聚類分析，將13 個品種果仁礦質元素的含量狀況分為3 類，第1 類是344，第2 類包括NY1、NY2、GR1、NY3、A16，第3 類包括695、A4、788、O.C、H2、NY116、NY12。以綜合評價值D為因變量，以各礦質元素含量為自變量，進行逐步回歸分析，得到回歸方程D=-0.715 4+0.018 4X+0.307 5X+0.001 5X+0.008 0X+0.014 3X-0.032 4X。根據這個方程可知，N、Ca 是對澳洲堅果果仁礦質營養品質起著關鍵性作用的大量元素，Mn、Cu、Zn、B 則是重要的微量元素。

隨著我國澳洲堅果產業的發展，提高果實的營養品質及加強副產物的綜合利用顯得越來越重要。從本研究中可以看出，澳洲堅果不僅含有豐富的N、P、K、Ca、Mg，還含有豐富的微量元素，但是不同品種間存在較大的差異。因此，在確保早結、豐產、穩產的條件下，篩選礦質營養品質較高的品種是下一步的重要研究方向。從本研究結果來看，澳洲堅果果皮和果殼中含有豐富的大、中量元素及微量元素，開展果皮和果殼副產物的綜合利用研究具有重要的意義，尤其是我國作為澳洲堅果種植面積最大的國家，果皮、果殼的年產量可達60 萬t，對果皮、果殼等副產物的高效利用也是后續研究的重點。