基于聚类分析的南疆核桃脂肪酸及维生素E含量的研究

张 锐 贾昌路, 高 山 徐崇志 刘华英 张锐利

(新疆生产建设兵团塔里木盆地生物资源保护利用重点实验室1，阿拉尔 843300)

基于聚类分析的南疆核桃脂肪酸及维生素E含量的研究

张 锐1贾昌路1,2高 山2徐崇志1刘华英3张锐利3

(新疆生产建设兵团塔里木盆地生物资源保护利用重点实验室1，阿拉尔 843300)

(塔里木大学植物科学学院2，阿拉尔 843300) (塔里木大学生命科学学院3，阿拉尔 843300)

为加强对新疆南疆地区核桃油脂利用，选定较优的核桃油脂品种，以新疆阿克苏地区种植的11个品种核桃为对象，利用色谱技术对核桃油脂中脂肪酸及VE进行测定，采用欧氏距离、类平均法进行聚类分析。结果表明：阿浑2号、纸皮核桃的出油率较高，新巨丰，扎343核桃的油脂中不饱和脂肪酸含量较高，新温81号、新萃丰核桃的油脂中VE含量较高，通过聚类可将二巨丰、阿浑2号、新巨丰、新萃丰、扎71号、新乌417号、纸皮等7个品种聚为一类，说明此7个品种的不饱和脂肪酸、VE含量差异不大。综合考虑各成分，新巨丰核桃出油率较高，不饱和脂肪酸、单不饱和脂肪酸含量较高，α-生育酚、γ-生育酚含量较高，营养价值较好，是值得发展的营养型核桃品种。

核桃 脂肪酸 VE 聚类分析

核桃(JuglansregiaL.)又名胡桃，属胡桃科(Juglandaceae)、核桃属(Juglans)，为多年生落叶乔木，是世界重要的坚果类果树和木本油料树种[1]。核桃坚果内富含脂肪酸，同时也是重要的维生素E来源，被认为是“21世纪的超级食品”[2]。

新疆作为我国核桃的4大产区之一，有着丰富的核桃资源，产品也以干果为主，但目前尚未选定出较优的核桃油脂品种，来解决我区核桃产业面临的困境与发展。因此，本研究拟采用高效液相、气相色谱技术，测定南疆地区种质资源圃中的11种核桃坚果仁中的脂肪酸和维生素E(生育酚)的含量，并利用聚类分析法进行聚类分析，为我区发展营养型核桃品种选育和进一步研究新疆核桃油脂资源提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料、试剂与仪器

选用2013年9月3日至20日期间采自新疆阿克苏地区温宿县木本粮油核桃林场的核桃，共11个品种，分别是温138号、新温81号、二巨丰、阿浑2号、新巨丰、新萃丰、扎71号、新乌417号、扎343、新179号和纸皮核桃。

氢氧化钾、甲醇(分析纯)：天津致远化学试剂有限公司；正已烷(色谱纯)：远化学试剂有限公司；异丙醇(色谱纯)：Sigma公司；乙酸(分析纯)：天津永盛精细化工有限公司；C8-C22脂肪酸甲酯混标(F.A.M.E，MIX C8-C22)Sigma；维生素E混标： Lot number 00020329-2980 ChromaDax 公司。

TDL-5-A低速离心机：上海安亭科学仪器厂；GC-2014C气相色谱仪、岛津LC-20A高效液相色谱仪：岛津公司。

1.2 试验方法

1.2.1 核桃油脂的提取

采用索氏提取法，参照韦芳三等[3]的方法。

1.2.2 脂肪酸组成及含量测定

脂肪酸甲酯化：称取100 mg油样到20 mL离心试管中，使样品溶于10 mL正已烷，加100 uL 2 mol/L氢氧化钠-甲醇溶液，盖上试管，旋转摇动30 s，4 000 r/min离心10 min，将清液转移到2 mL样品瓶中(转移时用0.45 μm滤膜过滤)进行分析。

色谱条件：FID检测器；安捷伦 HP-FFAP毛细管柱 30 m×0.25 mm, 0.25 μm；升温程序：140 ℃(保持5 min)，4 ℃/min升温至240 ℃，保持10 min；进样口温度、检测器温度为260 ℃；进样体积1 μL；进样方式：10∶1分流进样。

1.2.3 VE含量测定

样品处理：称取1.00 g油样到10 mL容量瓶中，正已烷定容；用0.45 μm滤膜过滤后转移到2 mL样品瓶中进行分析。

色谱条件：色谱柱(Phenomenex Kromasil 150 mm×4.6 mm, 3.5 μm)；SPD-M20A检测器，检测波长290 nm，柱温35 ℃；流动相：0.2%异丙醇，0.8%乙酸溶于正已烷(1∶4)；流速1.0 mL/min；进样体积10 μL。

样品中VE的含量=B/A×C×V/m

式中:A为标准样品的峰面积；B为待测样品的峰面积；C为标准样品的质量浓度/mg/L；V为测定容液的体积/L；m为待测样品的质量/g。

2 结果与分析

2.1 脂肪含量分析

据1.2.1方法测得各品种的脂肪含量如表1所示。

表1 各品种核桃脂肪含量

表1可知，核仁脂肪含量在35.26%～59.88%之间，平均含量为50.49%，阿浑2号含量最高为59.88%，纸皮次之为58.70%，新乌417号脂肪含量最低为35.26%。

2.2 脂肪酸组成及含量分析

按1.2.2中的色谱条件，经过气相色谱分析后，得到脂肪酸甲酯混标的色谱峰保留时间，如图1所示。根据各相关色谱峰的离子质量，确定各脂肪酸的种类。

通过气相色谱分析，与脂肪酸甲酯标准品进行比对，在核仁油脂中共检测到18种脂肪酸(将反式油酸与顺式油酸统称为油酸)，包括11种饱和脂肪酸和7种不饱和脂肪酸。18种脂肪酸并不是均存于核桃油脂中，如肉豆蔻烯酸不存在于扎343品种中；肉豆蔻烯酸和月桂酸不存在于新179号、新乌417号和阿浑2号中。为便于分析，本研究只列出含量大于0.5%的脂肪酸，结果如表2所示。

注：16.012-棕榈酸；20.925-硬脂酸；23.284-反油酸；23.776-油酸；24.827-亚油酸；26.294-花生酸。图1 脂肪酸甲酯标准品气相色谱图

表2 各品种核桃脂肪酸组成及质量分数/%

品种棕榈酸硬脂酸油酸亚油酸花生酸不饱和脂肪酸饱和脂肪酸温138号7.072.1315.7062.5311.8478.2321.04新温81号6.481.9724.9456.759.3281.6917.77二巨丰5.402.4323.1359.788.7782.9116.60阿浑2号6.002.1414.7865.5711.0880.3519.22新巨丰4.211.8332.3252.708.4685.0214.50新萃丰6.082.3422.0959.999.0382.0817.45扎71号5.702.0022.8258.6610.1781.4817.87新乌417号4.471.9027.5655.5510.1083.1116.47扎3430.071.8621.7562.039.7083.7811.63新179号5.4018.4815.2052.877.7068.0731.58纸皮5.471.9121.1058.2110.8579.3118.23平均值5.123.5421.9458.609.7380.5518.40

结果表明，11个品种油脂中含有丰富的不饱和脂肪酸-油酸、亚油酸，同时也具有少量的饱和脂肪酸棕榈酸、硬脂酸、花生酸。其中，棕榈酸质量分数最多的是温138号，为7.07%，其次是新温81号，为6.48%，扎343的最少，为0.07%；新179号硬脂酸质量分数最多，达到了18.48%，其次是二巨丰，为2.43%，新巨丰的质量分数最少，为1.83%；新巨丰油酸质量分数最多(32.32%)，其次是新乌471号(27.56%)，阿浑2号的最少(14.78%)；亚油酸质量分数最多的是阿浑2号，为65.57%，其次是温138号，为62.53%，新巨丰的最少，仅为52.70%；花生酸质量分数最高的是温138号，达到了11.84%，阿浑2号的其次，为11.08%，新巨丰的最低，仅为8.46%。

对于各品种而言，在18种脂肪酸中，不饱和脂肪酸质量分数在85.02%～68.07%之间，平均值80.55%，其中新巨丰、新萃丰、扎343等8个品种质量分数达到80%以上，而新179号中不饱和脂肪酸质量分数较低，仅为68.07%(表2)。

2.3 VE含量分析

经过液相色谱分析后，得到含有8种同分异构体的VE混合标品的色谱图，如图2所示。对所有类型的VE进行计算后，得到各样品的VE总量如表3所示。

注：1 α-生育酚，2 α-生育三烯酚，3β-生育酚，4 γ-生育酚，5 β-生育三烯酚，6 γ-生育三烯酚型，7 δ-生育酚，8 δ-生育三烯酚。图2 VE混标液相色谱图

表3 各品种核桃中VE组成及含量/mg

品种α-生育酚β-生育酚γ-生育酚δ-生育酚α-生育三烯酚β-生育三烯酚γ-生育三烯酚δ-生育三烯酚VE总量温138号0.780.010.010.010.060.030.010.000.91新温81号0.280.030.030.000.955.470.000.016.77二巨丰0.300.020.060.000.393.860.000.014.64阿浑2号0.240.022.720.000.600.010.000.003.59新巨丰0.360.013.620.000.510.020.000.014.53新萃丰0.290.033.900.000.540.030.000.004.79扎71号0.240.033.050.000.480.040.000.003.84新乌417号0.380.043.400.010.310.000.000.004.14扎3430.010.020.010.040.010.910.020.011.03新179号0.030.200.000.000.313.290.000.003.83纸皮0.290.023.630.000.550.020.000.004.51

由表3可以看出，在11个品种中，VE总含量变幅在1.03～6.77 mg/g，平均值为3.89 mg/g。各品种间VE总量不同，并且各类型VE含量在品种间也存在较大差异。新温81号中VE含量较高，达到了6.77 mg/g、新萃丰次之为4.79 mg/g，温138号中VE含量较低仅为0.91 mg/g。

在8种生育酚中，α-生育酚的生理活性最强，在抗氧化能力中起着主导作用[4]。由表3可以看出，温138号的α-生育酚含量最高，说明该品种的抗氧化能力较强，新乌417号次之，扎343品种的α-生育酚含量最低，抗氧化能力较其他品种低。γ-生育酚能够抑制乳腺癌和肺癌细胞的增值[5]，且在清除人体内 NO2自由基的能力、抗炎性等方面比α-生育酚强[6,7]，对人体有较大的作用。结果表明，在11个核桃品种中新萃丰核桃油脂中γ-生育酚含量最多，达到了3.90 mg/g，其次是纸皮核桃(3.63 mg/g)，说明这2个品种的营养价值较好，而温138号、新温81号、新179号、扎343这4个品种核桃油脂中γ-生育酚的含量接近0，甚至为0，说明这4个品种核桃的营养价值较其他品种差些。

2.4 聚类分析

将各品种中的不饱和脂肪酸、维生素E含量和样品名称建立矩阵，用DPS7.05 软件进行中心化变换，选择欧氏距离、类平均法进行聚类分析，获取聚类谱系图(如图3、图4)。由聚类分析图可以看出：在距离为2.80左右处，通过不饱和脂肪酸可以将11个品种分为3大类，第1类为新179号，是不饱和脂肪酸含量最少的一类；第2类为温138号，是不饱和脂肪酸含量处于中间状态的一类；其余的9个品种为第3类，是不饱和脂肪酸含量相对较高的一类，说明这9个品种的不饱和脂肪酸含量差异不大；在距离为0.90左右处，通过VE可以将11个品种分为3大类，第1类为新温81号，是VE含量较多的一类；第2类为扎343号、温138号，是VE含量相对较少的一类；其余的8个品种为第3类，说明这8个品种中VE的含量差异不大。

图3 11个核桃品种中脂肪酸的聚类分析图

图4 11个核桃品种中VE的聚类分析图

3 讨论与结论

以脂肪酸、VE的聚类分析为基础，在11个核桃品种中，二巨丰、阿浑2号、新巨丰、新萃丰、扎71号、新乌417号和纸皮7个核桃品种的脂肪酸、VE含量处于同一水平，彼此间的差异不大。在7个品种中，除新萃丰外，其他6个品种的脂肪含量不存在差异。

在5种脂肪酸中，油酸属于单不饱和脂肪酸，对人体具有重要的作用，可以降低血糖水平[8]、降低血脂水平、控制血压[9]。在7个品种中，新巨丰核桃的不饱和脂肪酸含量最高，油酸含量最高，营养价值较好。

对VE而言，在7个品种中，新萃丰核桃的VE总量最高，其次是二巨丰，新巨丰排在第三位，而在VE中，α-生育酚、γ-生育酚是最为主要的两种生育酚，虽然新巨丰核桃的VE总量低于新萃丰，但其中的α-生育酚、γ-生育酚的含量却相对较高，营养价值较好。

就当今社会的消费状况来看，人们越来越追求食物中的营养价值，因此，综合各指标来看，新巨丰核桃具有较高的出油率，不饱和脂肪酸、单不饱和脂肪酸含量较高，α-生育酚、γ-生育酚含量较高，抗氧化能力较强，营养价值较好，是值得发展的营养型核桃品种。

[1]李国和. 核桃种质资源研究[D]. 雅安：四川农业大学，2007 Li Guohe. Studies on germplasm resources of walnuts[D].Yaan: Sichuan Agricultural University, 2007

[2]李敏，刘媛，孙翠，等. 核桃营养价值研究进展[J]. 中国粮油学报，2009，24(6):167-170 Li Min, Liu Yuan, Sun Cui, et al. Research advance about nutrients and medicinal value of walnut[J]. Journal of the Chinese Cereals and Oils Association, 2009, 24(6):167-170

[3]韦芳三，李纯厚，戴明，等. 索氏提取法测定海洋微藻粗脂肪含量及其优化方法的研究[J]. 上海海洋大学学报，2011，20(4):619-623 Wei Fangsan, Li Chunhou, Dai Ming, et al. Improvement of soxhlet extraction used for determination of crude lipids content of marine microalgae[J]. Journal of Shanghai Ocean University, 2011, 20(4):619-623

[4]孙翠，李永涛，王明林，等. 核桃仁维生素E含量分析研宄[J]. 中国粮油学报，2011，26(6):45-51 Sun Cui, Li Yongtao, Wang Minglin, et al. The analysis for tocopherol content of kernel in juglans[J]. Journal of Shanghai Ocean University, 2011, 26(6):45-51

[5]Jiang Q，Wong J，Fyrst H，et al. γ- Tocopherol or combinations of vitamin E forms induce cell death in human prostate cancer cells by interrupting sphingolipid synthesis[J]. Proc. Natl. Acad. Sci. USA，2004，101(51):17825-17830[6]Cooney R V， Franke A A， Harwood P J， et al. Gamma-tocopherol detoxification of nitrogen dioxide: superiority to alpha-tocopherol[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences，1993，90:1771-1775

[7]Reiter E，Jiang Q，Christen S. Anti - inflammatory properties of α- and γ- tocopherol[J]. Molecular Aspects of Medicine，2007，28(5/6):668-691

[8]施万英，徐甲芬，蔺淑贤，等. 高单不饱和脂肪酸型肠内营养剂用于2型糖尿病[J]. 中国临床营养杂志，2004，12(1):39-42 Shi Wanying, Xu Jiafen, Lin Shuxian, et al. High-monounsaturated-fat formula for patients with type 2 diabetes receiving enteral nutrition support[J]. Chinese Journal of Clinical Nutrition, 2004, 12(1):39-42

[9]郭红卫，席静. 膳食脂肪对高血压人群血脂水平的影响[J]. 中华预防医学杂志，2002，36(4):250-253 Guo Hongwei, Xi Jing. Effects of dietary lipids on serum lipid levels of hypertensive patients[J]. Chinese Journal of Preventive Medicine, 2002, 36(4):250-253

[10]冯春艳，荣瑞芬，历重先. 不同核桃品种脂肪酸的气相色谱分析比较[J]. 食品科学，2009，30(24):262-265 Feng Chunyan, Rong Ruifen, Li Chongxian. Fatty acids composition of different walnuts by gas chromatography[J]. Food Science, 2009, 30(24):262-265

[11]陈树俊，田津瑞，康俊杰，等. 不同核桃贮藏前后油脂理化特性与脂肪酸气相色谱分析[J]. 食品工业科技，2015，8(36):324-327 Chen Shujun, Tian Jinrui, Kang Junjie, et al. Different walnut oil physical and chemical properties analysis and fatty acid gas chromatography analysis before and after storage[J]. Science and Technology of Food Industry, 2015, 8(36):324-327.

Tocopherol and Fatty Acids Contents of Walnut in South Xinjiang Based on Clustering Analysis

Zhang Rui1Jia Changlu1,2Gao Shan2Xu Chongzhi1Liu Huaying3Zhang Ruili3

(Xinjiang Production and Construction Corps Key Laboratory of Protection and Utilization of Biological Resources in Tarim Basin1,Alaer 843300) (College of Plant Science and Technology, Tarim University2,Alaer 843300) (College of Life Science, Tarim University3, Alaer 843300)

In order to strengthen application of walnut oil and select preferred oil variety, 11 walnuts varieties were collected from Aksu region in Xinjiang as study materials. The HPLC and GC technique were used to determine the contents of fatty acid and VE on walnut oil, and the Euclidean distance and group-average method were used for cluster analysis. The results showed that “A Hun 2”，“Zhi Pi” walnut on oil yielding were higher than those of others, the contents of VE in “Xin Wen 81” and “Xin Cuifeng” were higher than other cultivars, and “Er Jufeng”,“A Hun 2”,“Xin Jufeng”,“Xin Cuifeng”,“Zha 71”,“Xin Wu 417 ”,“Zhi Pi” walnut species cluster together, indicating that difference between this seven varieties of unsaturated fatty acids and VE contents was insignificant. The analysis result showed that the “Xin Jufeng” has high oil yielding, and higher unsaturated fatty acid and monounsaturated fatty acid, and α and γ totaxinis contents were higher, so it was worthy of expanding nutritional walnut resource.

walnuts, fatty acid, VE, clustering analysis

国家科技支撑计划(2014BAC14B05)，国家自然科学基金(31460503)，兵团工业攻关项目(2014BA014),兵团科技攻关计划(2011BA003)

2015-06-26

张锐，女，1979年出生，副教授，核桃高产栽培机理及分子育种

张锐利，男，1975年出生，副教授，食品化学

S664.1

A

1003-0174(2017)02-0125-05