陕南不同产地核桃综合性状评价*

费昭雪 彭少兵

(西北农林科技大学林学院，陕西 杨凌 712100)

核桃 (Juglansregia) 为胡桃科胡桃属落叶乔木，核桃仁中含油率可达 60%～70%，富含蛋白质、磷脂、维生素、矿物质及人体必需的脂肪酸等营养物质。不饱和脂肪酸高达90%，被认为是一种优质的健脑食品[1-2]，在预防和缓解心脑血管疾病、糖尿病和肥胖症方面有重要药用价值和保健功能[3]。

我国核桃资源分布广泛，山东、辽宁、 四川、重庆、 河南、 湖北、 陕西、 西藏等地均有分布，不同产地的核桃外观质量、经济性状和营养成分等指标差异甚大[4-5]。气候、土壤等环境因素会对坚果及其油脂的理化性质、脂肪酸组成和活性成分含量等影响显著[6-7]。 陕西省是我国核桃大省，核桃是山区发展经济和增加农民收入的重要支柱产业，在陕西省内分布广泛[8]。现有研究多集中于不同品种核桃品质差异[9-10]，而对不同产地的核桃品质的系统评价方面的研究较少。为了充分挖掘陕西核桃的优质资源，本研究以陕西南部地区为主要研究区域，在该地区内山阳、柞水、商州、镇安等地采集核桃样品进行实验，对核桃外观品质及营养成分进行测定，采用采用气相质谱法分析脂肪酸组成，并结合主成分分析和聚类分析评价不同产地核桃油脂综合性状，为进一步研究、 开发和利用当地丰富的核桃油脂资源提供参考。

1 材料与方法

1.1 实验材料

实验材料采自陕西南部地区的商州 (109°52′E，34°03′N)、商南 (110°31′E，33°27′N)、山阳 (109°49′E，33°26′N)、镇安 (109°31′E，33°19′N)、柞水 (109°18′E，33°43′N) (表1)。在果实成熟期，从东、南、西、北4个方向随机采集核桃优良单株发育正常的果实30个，堆放于阴凉处3～5 d后，将青皮拨落，清水洗净，放置于通风干燥处晾晒后置于阴凉干燥处进行保存，待测。

1.2 核桃果仁品质质量的测定

分别采用索氏提取法[2]和凯氏定氮法[11]测定不同产地核桃果仁的粗脂肪含量和粗蛋白质含量，每组实验进行3次重复。

1.3 脂肪的皂化和甲酯化

参照 GB/T 17376—2008动植物油脂-脂肪酸甲酯制备[12]测定样品脂肪的皂化和甲酯化。

1.4 脂肪酸组分测定

采用Thermo Scientific Trace 1310气相色谱质谱联用仪 (Thermo Fisher Scientific Inc., Massachusetts, USA)，TG-WAXMS毛细管色谱柱 (30 m × 0.25 mm，0.25 μm)，进样口温度250 ℃，柱温采用程序升温：初温80 ℃，保持2.5 min后以15 ℃/min速度升至175 ℃，保持1 min，再以5 ℃/min速度升至210 ℃，保持2 min，最后以2 ℃/min升温至230 ℃，保持2 min。载气为高纯氦气 (99.999%)。采用分流进样，分流比10∶1，进样量2 μL，离子源EI，电子能量70 eV，离子源温度230 ℃，传输线温度230 ℃，溶剂延迟2 min。定性分析：采集到的质谱图用NIST检索；定量分析：根据总离子流图色谱峰面积归一化法计算各组分的相对含量。

1.5 数据处理

应用SPSS 19.0采用方差分析，Duncan新复极差法多重比较对单个指标进行分析，应用Origin pro 2017对各脂肪酸指标进行主成分分析 (PCA) 和聚类分析 (HCA)。

2 结果与分析

2.1 核桃生长性状分析

不同采样点核桃表型性状结果如表2、图1所示。核桃的纵径、横径、侧径、单果质量和核仁质量指标的差异均达到显著水平 (P< 0.05)。

表2 核桃单果质量和核仁质量Table 2 The mass of J.regia fruit and kernel

注：不同小写字母表示差异显著。

图1核桃果实大小指标
Fig.1 The size ofJ.regiafruit

核桃果实纵径为32.14～39.33 mm，T9的果实纵径最大，T11的最小，其中T4、T5、T6、T7的果实纵径差异不显著。可以推断这几个产区的核桃在品种方面比较相似，而且地理及自然气候比较相近。果实横径在29.26～38.36 mm之间，T10的果实横径最大，T11的最小。果实侧径在30.46～39.66 mm之间，T10的核桃果实纵径最大，T2的最小，其中T4、T5、T6的果实侧径差异不显著。单果质量为10.43～19.66 g，变异系数为11.25%～25.54%，T10的核桃单果质量最大，T2的最小。核仁质量为4.37～10.50 g，变异系数为9.53%～26.04%，T10的核仁质量最大，T8的最小。这些形状综合分析来看，T10的各项指标显著高于其他地区 (P< 0.05)。

镇安地区的核桃果实 (T10) 在横径、纵径和侧径上都显著高于其他地区，最终就表现在了果实重量上面，镇安地区的核桃果实质量也显著高于其他地区 (P< 0.05)。这在一定程度上说明镇安地区有利于核桃果实的有机成分的积累。

核桃的主要经济部分就是核桃仁，因此对于这项指标的分析和比较是十分必要的。从表2可知，核桃的单果质量和核仁质量之间存在相关性，即单果质量与核仁质量呈现正相关性。T10表现出最大的单果质量和核仁质量，说明了相对于其他核桃资源在当地的表现，T10更适宜镇安地区的栽植条件。

2.2 核桃仁营养物质含量

由图2可知，核桃仁中粗蛋白含量为11.91～18.06 g/100 g，平均值为16.35 g/100 g，T10的粗蛋白含量最低，仅为11.91 g/100 g，T6(18.06 g/100 g) 的粗蛋白含量最高。粗脂肪含量为61.50～70.72 g/100 g，平均值为65.71 g/100 g，达到了国家核桃坚果质量规定的特级标准[13](脂肪 ≥ 65%)，最高值为T10，最低的为T3。不同产地之间的核桃的粗蛋白和粗脂肪的含量不尽相同。粗蛋白和粗脂肪都是植物合成的功能性的物质，在T10中表现出最高的粗脂肪，然而粗蛋白的含量却是最低的，因此可以推断，核桃在合成一系列功能性物质的是有一定差异的。

图2核仁粗蛋白和脂肪含量
Fig.2 The rude protein and fat ofJ.regiakernel

2.3 核桃仁脂肪酸组成分析

由表3可知，脂肪酸作为核桃仁营养成分的重要组成部分，是衡量核桃品质的重要指标，核仁中主要脂肪酸有5种，各品种平均亚油酸含量 (61.88%) 最高，其次是油酸 (19.35%)、亚麻酸 (9.26%) 和棕榈酸 (5.70%)，硬脂酸 (2.96%) 含量较低。核仁脂肪酸占有很大比例的亚油酸在T1中所占的比例最大，T10中较小。核仁中油酸含量的变化幅度较大，为14.71%～27.34%，含量最高的T11几乎是最低T8的2倍。

食用油脂的质量和消化率是由油脂的不饱和脂肪酸的含量和组成决定的[14]。各品种平均不饱和脂肪酸含量 (90.49%) 远高于饱和脂肪酸 (8.66%)，其中又以多不饱和脂肪酸 (71.13%) 居多。在所有核桃油脂肪酸组成中，T1的不饱和脂肪酸含量最高，最低，可以说明核桃油是一种优质的油脂，具有一定的保健效果，可以开发为保健用油以提高其市场价值。

表3 核仁中脂肪酸组成及含量Table 3 The composition and content of fatty acid in J.regia kernel

2.4 核桃仁脂肪酸营养价值评价

2.4.1主成分分析

根据GC-MS鉴定出5种脂肪酸物质，对11 种不同核桃进行主成分分析。PCA图可以对不同样品间脂肪酸物质实现多维比较，通过得分图中不同样品之间的距离判断其差异程度，根据载荷图中不同脂肪酸与原点之间距离和方向确定其与各个主成分之间的相关性以及不同样品间该物质相对含量的差异程度[15]。

由表4、图3可知，PC1解释所有变量方差的47%，是方差贡献率最大的主成分；PC2解释所有变量方差的23%，PC1和PC2累计解释所有变量的70%，可以表示所有样品的大部分信息。亚麻酸、亚油酸和棕榈酸均在PC1呈正相关，而硬酯酸和油酸在PC1呈负相关；油酸无论在PC1还是在PC2中都呈负相关，而亚麻酸在PC1和PC2中都呈正相关。

11种核桃样品依据主成分得分被分在不同区域，T7、T10、T11为一类，与油酸含量有较好的相关性；T1单独为一类，与脂肪酸含量与组成相关性不高；剩余样品分为一类，脂肪酸组成与含量基本相似 (图3)。

表4 主成分载荷矩阵Table 4 Principal component load matrix

2.4.2聚类分析

由图4可知，在欧氏距离为5时，将不同样品核桃分为3类，T7、T10、T11聚为一类，为低亚油酸类；T1、T8、T9为一类，高亚油酸类；其余样品聚为一类，亚油酸含量中等。聚类分析结果与主成分得分分类结果基本一致，但是在T1的归属上存在少许差异。

图3PCA分析主成分得分和载荷图
Fig.3 Score and loading plot of principal components analysis

图4不同产地核桃的聚类分析树状图
Fig.4 Cluster analysis tree diagram ofJ.regiafrom different producing areas

3 结论与讨论

由于山区气候多变，加上地形、坡度、光照等因素的影响，同一地区核桃生长环境发生变化，同一品种的核桃品质也可能发生变化，所调查样品在球果性状表现出显著差异性，有可能引起油脂质量的差异[16-17]。镇安地区的核桃果实在横径、纵径、侧径、单果质量、核仁质量等指标上都显著高于其他地区，这在一定程度上说明镇安地区有利于核桃果实的有机成分的积累，适宜发展核桃产业。镇安位于陕西省商洛市，陕西省东南部，秦岭南麓，商洛市西南，汉江支流乾佑河与旬河中游，地势是西北高，东南低，山大沟多，耕地少，亚热带大陆性季风型气候。适合核桃、板栗等经济树种的生长，因此可以生长出高质量的核桃。核桃仁中粗蛋白含量为11.91～18.06 g/100 g，平均值为16.35 g/100 g，T10的粗蛋白含量最低，仅为11.91 g/100 g，T6(18.06 g/100 g) 的粗蛋白含量最高。粗脂肪含量为61.50～70.72 g/100 g，平均值为65.71 g/100 g，达到了国家核桃坚果质量规定的特级标准 (脂肪 ≥ 65%) (GB/T 20398—2006)，最高值为T10，最低的为T3。脂肪酸作为核桃仁营养成分的重要组成部分，是衡量核桃品质的重要指标，核仁中主要脂肪酸有5种，各品种平均亚油酸含量 (61.88%) 最高，其次是油酸 (19.35%)、亚麻酸 (9.26%) 和棕榈酸 (5.70%)，硬脂酸 (2.96%) 含量较低。李小琴等[18]对滇东北地区的134株初选核桃优树坚果的主要性状离散程度进行分析，结果表明，各优树间差异较大；对其中30株较优树的7个主要指标，即粗蛋白含量、粗脂肪含量、三径均值、单果质量、仁质量、壳厚及出仁率进行主成分分析，发现坚果质量、仁质量、蛋白含量及坚果大小4个综合指标的方差累计贡献率达89.315%。不同核桃样品的脂肪酸组成和含量存在差异，亚油酸是一种重要的脂肪酸，亚油酸比油酸的含量越高，对阻止油脂形成低密度脂蛋白的效果越好[19]。油脂的提取率同样也会受到温度、时间等方面的影响[20]，在本研究中核仁脂肪酸占有很大比例的亚油酸在T1(68.13%) 中所占的比例最大，T10(54.33%) 中较小。核桃油是一种优质的油脂，具有一定的保健效果，可以开发为保健用油以提高其市场价值。

核桃油脂中主体脂肪酸亚油酸可能是决定不同核桃油脂品质的实质；而那些含较低的成分可能是决定同一地区不同样品不同的关键。依据脂肪酸组成与含量对核桃样品进行主成分分析和聚类分析，将核桃分为3类，T7、T10、T11聚为一类，为低亚油酸类；T1、T8、T9为一类，高亚油酸类；其余样品聚为一类，亚油酸含量中等。聚类分析结果与主成分得分分类结果基本一致，但是在T1的归属上存在少许差异。

核桃油脂是一种优质的油脂，具有一定的保健效果，可以开发为保健用油以提高其市场价值。不同样品核桃品质存在差异，在核桃油脂利用上不止要考虑核桃单果质量、出油率等表型指标，更需要深入研究其内在品质，提高核桃的利用价值。