花生荚果不同成熟度对籽仁品质性状的影响

吴 琪，宁维光，曹广英，胡晓辉，王秀贞， 王志伟，孙全喜，唐月异，石程仁，王传堂

(1.山东省花生研究所，山东 青岛 266100； 2.青岛市农业科技服务中心，山东 青岛 266071；3.吉林农业大学生命科学学院，吉林 长春 130118)

花生栽培种(ArachishypogaeaL.)又名落花生，是我国主要的油料作物，也是我国食用植物油的重要来源。花生种子脂肪酸主要包括八种成分：棕榈酸、硬脂酸、油酸、亚油酸、花生酸、花生烯酸、山嵛酸和二十四碳烷酸。其中油酸和亚油酸是花生脂肪酸的主要组成成分，总含量可达80%以上，是花生油品质的重要决定因素，也是当今花生品质遗传改良的重要目标性状之一。

花生具有无限开花习性，Nigam等[1]进行分期收获研究发现，不同时期收获的花生产量和品质有很大差异，收获过早，则籽仁不饱满，并且风味差，收获太晚，则容易落果而导致减产[2-3]。李宝龙等[4]研究了花生籽仁不同发育阶段脂肪酸成分及含量积累规律。李晓丹等[5]对花生种子不同发育阶段中各脂肪酸成分变化规律以及成分之间的相关关系进行分析，揭示花生籽仁重要营养品质特征的形成过程。

而关于同时收获但不同成熟度花生双仁果籽仁基豆、先豆以及单仁果脂肪酸、含油量、蛋白质以及有害脂肪酸含量分析鲜见报道。本研究利用经典的气相色谱分析方法，研究不同成熟度与籽仁8种主要脂肪酸含量的关联，利用本课题组构建的花生自然风干单粒种子近红外模型[6-10]预测花生籽仁含油量、蛋白质含量以及四种有害脂肪酸(棕榈酸、花生酸、山嵛酸、二十四碳烷酸)含量，并分析了不同成熟度对以上三种品质特性的影响。以上文献中不同时期收获的花生种子都是不同成熟度花生荚果的混合样本，而本研究是对收获的荚果按照成熟度精细分类，而后再对其品质性状进行研究。旨在为花生脂肪酸遗传育种和花生适宜的收获期确定提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 供试材料

花生材料：高油酸花生品种“花育963”(HY963)，全部为自然风干的花生种子。

1.2 花生荚果成熟度测定

采用中果皮比色法对花生荚果成熟度进行测定[11]。用小刀轻轻刮掉荚果马鞍部外果皮，露出中果皮并记录中果皮颜色。未熟荚果中果皮颜色为白色至淡黄色，成熟荚果颜色为深黄色至褐色，而过熟时颜色则为黑色。气相色谱实验按照中果皮颜色将荚果分为白色和黑色两类，其中中果皮白色(未熟荚果)双仁果7个、黑色(过熟荚果)双仁果5个，白色单仁果5个，黑色单仁果5个。近红外光谱实验按照中果皮颜色将荚果分为三大类：白色(未熟荚果)双仁果9个，单仁果13个；褐色(成熟荚果)双仁果41个，单仁果20个；黑色(过熟荚果)双仁果21个，单仁果10个。

1.3 花生种子脂肪酸含量测定

采用气相色谱仪(Agilent7890A型)进行检测，每粒花生种子设两次重复。进样口温度250℃，加热器(FID) 300℃，载气为高纯度N2(纯度99.999%)，流速1.3mL/min，H2流量，40mL/min，空气流量400mL/min，自动进样，样品进样量为2μL，分流比5∶1，柱子规格型：DB-WAX石英毛细管柱(30m×0.250mm×0.25μm 美国 Agilent Technologies)。气相色谱升温程序为：210℃，9 min；20℃/min 升至 230℃，保持 8 min。

1.4 含油量、蛋白质含量的测定

使用Matrix-I型傅立叶变换近红外光谱仪(Bruck Optics，Germany)进行光谱采集，光谱仪扫描谱范围为4000～12000 cm-1(厘米波数)，扫描次数为64次，分辨率为8 cm-1(厘米波数)。开机预热后，采用单粒扫描光谱模式对近红外光谱实验用185粒花生种子进行检测，每份样品重复扫描两次。采集的光谱使用OPUS 5.5软件和本实验室构建的单粒近红外模型进行分析[6-8]。

1.5 统计分析

t检验、方差分析、标准差及广义线型模型分析均采用DPS软件进行。

2 结果与分析

2.1 相同成熟度荚果脂肪酸成分差异分析

表1所示，① 未成熟荚果基豆油酸含量高于先豆3.9%，差异达显著水平；其棕榈酸、亚油酸、花生烯酸、山嵛酸和二十四碳烷酸含量分别低于先豆13.4%、23.4%、17.6%、14.3%、16.6%，均达显著水平；基豆和先豆硬脂酸、花生酸含量差异不显著。② 成熟荚果(黑色中果皮)，只有基豆二十四碳烷酸含量显著低于先豆14.5%，其余7种脂肪酸含量在基豆、先豆和单仁果中无明显差异。③ 未成熟荚果同一双仁果的基豆油酸含量显著高于其先豆；基豆棕榈酸、亚油酸、花生烯酸、山嵛酸含量显著低于先豆。④ 成熟荚果基豆硬脂酸含量显著高于先豆，而二十四碳烷酸含量则显著低于先豆。

2.2 不同成熟度荚果籽仁间脂肪酸成分差异

结果显示，①成熟荚果基豆油酸含量高出未成熟荚果基豆2.0%，差异达显著水平；亚油酸和山嵛酸含量则显著低于未成熟荚果基豆。②成熟荚果先豆油酸含量显著高于未成熟荚果先豆5.8%；棕榈酸、亚油酸、花生酸、花生烯酸、山嵛酸含量则显著低于未成熟荚果先豆。③成熟荚果单仁果油酸含量显著高于未成熟荚果单仁果4.0%；亚油酸、花生酸、花生烯酸、山嵛酸、二十四碳烷酸含量则显著低于未成熟荚果单仁果(表1)。

2.3 相同成熟度籽仁含油量、蛋白质含量以及有害脂肪酸含量分析

表2显示：① 成熟荚果籽仁基豆含油量显著高于先豆(5%显著水平)，未成熟和过熟荚果籽仁基豆、先豆以及单仁果含油量差别不大。② 未成熟荚果籽仁基豆、先豆及单仁果籽仁蛋白质含量差异不显著；成熟荚果和过熟荚果籽仁先豆蛋白质含量都极显著高于基豆(1%显著水平)，而单仁果与基豆、先豆蛋白质含量都差别不显著。③ 未成熟荚果籽仁基豆有害脂肪酸含量显著低于先豆(5%显著水平)；成熟荚果籽仁基豆有害脂肪酸含量极显著低于先豆(1%显著水平)(表2)。

2.4 相同成熟度同一双仁果基豆和先豆含油量、蛋白质含量及有害脂肪酸含量分析

结果显示： ①成熟双仁果籽仁基豆含油量极显著高于先豆(1%显著水平)。②成熟和过熟双仁果籽仁先豆蛋白质含量极显著高于基豆 (1%显著水平)。③未成熟和过熟双仁果籽仁基豆有害脂肪酸含量显著低于先豆(5%显著水平)；成熟双仁果籽仁基豆极显著低于先豆(1%显著水平)(表2)。

2.5 不同成熟度籽仁含油量、蛋白质含量及有害脂肪酸含量分析

结果显示：① 过熟荚果籽仁基豆含油量比未成熟/成熟荚果籽仁基豆含油量显著升高(5%显著水平)；过熟荚果籽仁先豆比成熟荚果籽仁先豆含油量极显著上升(1%显著水平)。② 蛋白质含量在不同成熟度双仁果基豆、先豆以及单仁果中差异不显著。③ 过熟荚果籽仁先豆有害脂肪酸含量比未成熟荚果籽仁先豆显著降低(5%显著水平)；过熟/成熟荚果籽仁单仁果比未成熟荚果单仁果极显著下降(1%显著水平)(表2)。

3 讨 论

花生荚果成熟是一个复杂、连续的过程。花生具有无限开花习性，花期很长，从始花到终花需50～90 d或更长，单株花量40～200朵/株[12]，而且分布在植株的不同部位，与地面距离各不相同，所以同一植株，无论何时收获，得到的荚果的成熟度是不一样的[13]。研究表明，花生地下结果特性以及荚果成熟的不一致性，导致花生收获期不易确定，收获过早、过晚都直接影响花生的产量和品质[2-3,14]，而且分期收获的花生，其产量和品质亦有差异[1-3,15]。高油酸花生中检出普通油酸含量的花生已有几例报道[16-18]。除了机械混杂、生物学混杂外，籽仁成熟度也可能有一定影响。一般认为成熟荚果率达到70%～80%时即可收获[12]。

花生脂肪酸成分及组成直接影响着植物油脂的品质和经济价值。研究表明，种子成熟度于2～6级，随籽仁发育不断成熟，油亚比呈递增趋势，籽仁基本成熟时，油亚比基本稳定[4,19-21]。李晓丹等[5]对花生种子发育过程中脂肪酸积累模式及8种脂肪酸积累的相关性进行研究，发现花生种子不同脂肪酸成分在下针1个月左右变化很大，而后几乎所有脂肪酸相对含量都达到稳定状态，之后虽然脂肪酸总量在上升，但各种脂肪酸相对含量变化很小。

油酸和亚油酸含量是评价花生油品质及储藏性的重要指标。实验结果显示，成熟荚果籽仁油酸含量比未成熟荚果籽仁含量显著提高，尤其是在先豆和单仁果中达到极显著水平；未成熟荚果基豆中的油酸含量极显著高于先豆和单仁果籽仁，未成熟荚果先豆亚油酸含量极显著高于基豆，但荚果成熟后基豆、先豆以及单仁果中亚油酸含量趋于稳定，没有明显差异；并且油酸和亚油酸总含量也比未成熟荚果籽仁含量有提高。此结论与文献一致。棕榈酸是饱和脂肪酸，营养品质差，被认为可以使血液中胆固醇含量升高，食用过多的棕榈酸，增加罹患心血管疾病的风险[22-23]，低棕榈酸亦是花生品种改良的目标。花生酸和山嵛酸则是动脉粥样硬化和心脏病的疑凶[24]。实验结果显示棕榈酸、山嵛酸在未成熟荚果籽仁基豆中的含量显著低于先豆，并且在未成熟荚果先豆中含量极显著高于成熟荚果中先豆含量；山嵛酸含量在未成熟单仁果籽仁中极显著高于成熟单仁果中的含量；花生酸含量在未成熟荚果先豆和单仁果籽仁中显著高于成熟荚果先豆和单仁果中的含量；成熟荚果中棕榈酸、花生酸、山嵛酸在基豆、先豆和单仁果中都没有明显差异。四种有害脂肪酸含量随着荚果成熟，总体呈下降趋势，尤其是过熟荚果籽仁比未成熟荚果籽仁显著降低。相同成熟度荚果籽仁基豆有害脂肪酸成分显著低于先豆，这也与不同成熟度荚果之间比较得到的结论一致，因为基豆发育较先豆早，成熟度高。8种脂肪酸含量在未成熟荚果中基豆、先豆和单仁果中存在差异，这与种子发育的顺序有关，先豆发育较基豆晚一些，而单仁果是先豆败育造成的结果，结果显示单仁果脂肪酸积累情况介于基豆和先豆之间，而随着荚果成熟，脂肪酸含量在基豆、先豆和单仁果中都趋于稳定，差异减小。棕榈酸、花生酸、山嵛酸、二十四碳烷酸等四种饱和脂肪酸含量也比未成熟荚果中有显著下降，与近红外光谱检测结果一致。

成熟荚果籽仁基豆含油量显著高于先豆。成熟荚果和过熟荚果籽仁先豆蛋白质含量都极显著高于基豆。未成熟荚果籽仁先豆有害脂肪酸含量中显著高于基豆；成熟荚果籽仁先豆有害脂肪酸含量极显著高于基豆。不同成熟度比较发现，过熟荚果籽仁基豆含油量比未成熟/成熟荚果籽仁基豆显著上升；过熟荚果籽仁先豆比成熟荚果籽仁先豆含油量极显著升高。过熟荚果籽仁先豆有害脂肪酸含量比未成熟荚果籽仁先豆显著下降，过熟/成熟单仁果有害脂肪酸含量比未成熟单仁果极显著下降。李宝龙等[4]研究发现随着花生籽仁发育成熟，脂肪酸含量随籽仁饱满度增加而上升，不饱和脂肪酸含量呈上升趋势，而饱和脂肪酸呈下降趋势，棕榈酸和山嵛酸含量都呈下降趋势。Rowland等[15]研究发现收获过早的花生脂肪酸含量较低，而且风味品质较差。这与本研究结论一致。

HY963为山东省花生研究所生物技术研究室选育的高油酸、高产大花生品种，其生育期长于小粒花生。试验结果显示花生高油酸品种“花育963”不同成熟度基豆、先豆的油酸含量都大于75%，说明其高油酸表型在不同成熟度荚果中可以稳定表达。这样的品种为后续花生加工提供良好的材料，从而可以避免不同成熟度籽仁油酸含量差异过大对产业造成的负面影响。

花生脂肪酸遗传中，经常以单粒种子作为研究单位，对其在荚果中的着生位置不予考虑。本研究排除环境差异，针对籽仁在荚果中着生的位置对8种脂肪酸含量、含油量、蛋白质含量以及四种有害脂肪酸含量的影响进行分析，为确定适宜的花生收获期和花生育种工作提供实验数据和理论支持，为花生脂肪酸含量遗传育种研究提供参考。