温185、新新2号核桃及后代坚果脂肪酸含量比较

努尔买买提·阿布地热木 龙建春 阿力木·阿木提 郭众仲 迪丽努尔·艾麦提 焦灰敏 王新建,2

(塔里木大学植物科学学院/南疆特色果树高效优质栽培与深加工技术国家地方联合工程实验室1,阿拉尔 843300)(新疆生产建设兵团塔里木盆地生物资源保护利用兵团重点实验室2,阿拉尔 843300)(新疆大学科学技术学院阿克苏校区3,阿克苏 843100)

核桃(JuglansregiaL.)属于核桃科(Juglandaceae)、核桃属(Juglans)多年生落叶果树,又名胡桃、羌桃,是世界四大干果之一[1],同时也是重要的坚果和木本油料物种,具有较高的经济价值。我国是世界栽培核桃起源地之一,核桃栽培历史悠久,并且种质资源非常丰富,栽培面积位处于世界第一位。核桃含油量高,富含多不饱和脂肪酸,主要是亚油酸、亚麻酸等人体必需脂肪酸[2-6],核桃以其丰富的营养和独特的风味被广大人民群众喜爱,核桃富含人体必需的各种蛋白质及氨基酸、维生素、矿物质、脂肪及脂肪酸、矿物质等多种营养成分[7-8]。新疆是我国核桃的原产地和主产区之一,拥有丰富的核桃资源[9-11]。通过对新疆薄皮核桃果仁中的脂肪酸组成、各组分相对含量进行比较分析,可为新疆薄皮核桃资源评价及新品种选育提供依据。新疆于20世纪90年代初,已选育出26个核桃优良品种[12],为满足生产发展需要奠定了良好基础。针对核桃品种选育、引种以及核桃外观、营养品质等方面的研究已有大量文献报道。王根宪等[13]对在陕西洛南县种植出的10余种早实核桃品种与当地普通晚实核桃对比表明:引进的早实新品种质量相对较高;通过对新疆6个核桃品种种仁主要营养成分比较分析表明,新丰品种含油率最高,可做为油用核桃良种开发[14]; 张琦等[15]针对山西不同品种核桃外观品质、矿物质养分含量的测定分析表明,核桃不同品种间的粗脂肪含量的差异较大,核桃不同品种之间存在显著性差异。苏彦苹等[16]对8个新疆早实核桃优株坚果品质变异做了分析及综合评价。古丽米热·卡克什等[17]对新疆不同核桃品种坚果品质特性的比较,结果表明不同品种间的粗脂肪差异较大,胡安鸿[18]对新疆乌什县核桃优树坚果性状做了评价。王晓芹等[19]对新疆核桃实生后代坚果外观品质差异分析表明,温 185 的仁重最重,出仁率最高,果形指数最小,缝合线高度最小,壳最薄,温185实生后代核桃的综合品质较好,是值得大力推广的品种。随着新疆环塔里木盆地特色林果产业的大力发展,核桃栽种面积迅速扩大,追求高品质和更高的营养价值是核桃深层次开发利用中的关键科学问题。目前针对新疆核桃单一品质的研究较多,但基于坚果脂肪酸含量的研究及综合评价鲜有报道。选取新疆主要栽培的新新 2 号、温 185 与其实生后代等40个品系作为测试材料,在田间采样、室内化学分析测定的基础上,计算各优株坚果脂肪酸的最大值、最小值、平均值、标准差及变异系数,采用主成分分析法对坚果品质进行分析,以期为核桃品质化育种和核桃加工品种化提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

供实验的材料来自新疆阿拉尔市塔里木大学园艺试验站核桃园,分别于2014年9月和2015年9月果实成熟期采摘,新新 2 号、温185两个核桃品种和它们的38个实生后代(编号依次为北1-10、北3-10、北6-10、北7-15、中1-12、中5-9、中6-10等),每株3个重复,每个重复采摘30个果实,样品取好后带回实验室，将40个核桃样品烘干至恒重,去壳然后将粉碎过后,装瓶保存用于脂肪酸测定。14%三氟化硼-甲醇溶液(Sigma-Aldrich)：分析纯;石油醚:分析纯。

1.2 仪器

JOYN-SXT-02脂肪测定仪；HH-2数显恒温水浴锅；HGC-12A氮吹仪；Agilent 7890-5975气相色谱质谱联用仪；水解与甲酯化：按GB/T 222 23—2008操作进行。

1.3 方法

1.3.1 核桃油脂的提取

脂肪含量测定采用索氏抽提法[20]，按GB/T 5512—2008粮油检验粮食中粗脂肪含量测定方法。

1.3.2 脂肪酸测定方法

脂肪酸组成测定采用气相色谱法[21]进行,脂肪酸的GC/MS分析。

色谱条件：色谱柱HP-5MS(60 m×0.25 mm,0.25 μm)；进样口温度：280 ℃；进样量1.0 μL，分流比20∶1；载气：氦气；恒线速度流速1.5 mL/min；升温程序(初始柱温120 ℃,保持1 min；以6 ℃/min速率升到17 ℃，保持0 min；再以2.5 ℃/min速率升到215 ℃，保持12 min；以4 ℃/min速率升到230 ℃,保持10 min；以10 ℃/min速率升到280 ℃,保持15 min。)

质谱条件：离子源温度200 ℃；四级杆150 ℃；连接线温度260 ℃；电子轰击能量70 ev；质量扫描范围m/z40-550,溶剂切除时间为4.4 min。

脂肪酸的定性和定量分析:1)定性：利用计算机NIST 11谱库数据库检索、参考脂肪酸标准谱图和各脂肪酸的保留时间,定性出所有的脂肪酸。2)定量：将脂肪酸甲酯封面乘以相应校正系数f,再按面积归一化法进行计算,求得各脂肪酸百分含量。

含量=FAME峰面积×f/校正后总峰面积×100%

1.4 数据处理方法

采用 Excel 2010进行数据的整理和简单计算,再用 DPS 7.05 软件进行相关性分析与主成分分析。

2 结果与分析

2.1 新疆核桃实生后代饱和脂肪酸、不饱和脂肪酸组成分析

2.1.1 “温 185”与实生后代饱和脂肪酸、不饱和脂肪酸比较

温185与实生后代饱和脂肪酸、不饱和脂肪酸组成见表1。

表1 新疆核桃“温 185”与实生后代饱和脂肪酸、不饱和脂肪酸组成/%

表1可知,温185核仁脂肪质量分数68.11%,达到坚果质量特级标准(≥65%)[22],其实生后代中干仁含油率超过亲本(68.11%)的占25.00%,介于65.00%～68.11%之间的占35.00%,低于65%的占40.00%。温185实生后代饱和脂肪酸含量均值高于亲本,后代仅有20%低于亲本;单不饱和脂肪酸含量均值低于亲本,后代仅有15.00%高于亲本;多不饱和脂肪酸含量均值高于亲本,后代有80.00%高于亲本。

因此,以高油(含油率)、高品质(不饱和脂肪酸)为指标可以看出,温185的实生后代中,北6-16、北4-16、北1-14、北1-9可以认为是较优品系。单从核仁(干核仁)脂肪含量可以看出,温185的实生后代中,北6-10北4-16、北6-16、北1-14,北1-9较优。

2.1.2 “新新 2号”与实生后代饱和脂肪酸、不饱和脂肪酸比较

新新2号与实生后代饱和脂肪酸、不饱和脂肪酸组成见表2,由新疆核桃实生后代坚果核仁脂肪(酸)含量变异情况可知,新新2号核仁脂肪质量分数为66.55%,达到坚果质量特级标准(≥65%)[22],它的实生后代中干仁含油率超过亲本(66.55%)的占44.45%,介于65.00%～66.55%的占33.33%,低于65%的占22.22%。新新2号实生后代饱和脂肪酸含量均值低于亲本,后代仅有22.22%高于亲本;单不饱和脂肪酸含量均值高于亲本,后代有72.22%高于亲本;多不饱和脂肪酸含量均值低于亲本,后代有50%高于亲本。

表2 “新新 2号”与实生后代饱和脂肪酸、不饱和脂肪酸组成/%

因此,以高油(含油率),高品质(不饱和脂肪酸)为指标可以看出,新新2号的实生后代中,中1-12、中2-12、中3-12、中4-12、中6-8、中6-9、中6-11、中6-12可以认为是较优品系。单从核仁(干核仁)脂肪含量可以看出,新新2号的实生后代中,中6-8、中6-11、中6-9、中1-10、中6-12较优。

2.2 核桃坚果各类脂肪酸比较

2.2.1 “温 185”亲本与实生后代脂肪酸比较

温 185与实生后代10种脂肪酸组成差异见表3，从表3得知,各类脂肪酸组成中含量从高到低顺序：亚油酸>油酸>亚麻酸>棕榈酸>硬脂酸>反油酸>顺-11-二十碳烯酸>棕榈油酸>十七烷酸、花生酸。温185实生后代棕榈酸含量均值高于亲本,后代仅有10%低于亲本;温185实生后代硬脂酸含量均值低于亲本,后代仅有25%高于亲本;花生酸、十七烷酸含量很低,差异很小。温185实生后代亚油酸含量均值高于亲本,后代有80.00%高于亲本;亚麻酸含量均值高于亲本,后代有65.00%高于亲本;反油酸含量很低,差异很小；油酸含量均值低于亲本,后代仅有15.00%高于亲本，顺-11-二十碳烯酸、棕榈油酸含量很低,差异很小。

2.2.2 “新新 2号”亲本与实生后代脂肪酸比较

新新 2号与实生后代10种脂肪酸组成差异见表4,从表4得知,各类脂肪酸组成中含量从高到低顺序：亚油酸>油酸>亚麻酸>棕榈酸>硬脂酸>反油酸>顺-11-二十碳烯酸>花生酸>棕榈油酸、十七烷酸。新新2号实生后代棕榈酸含量均值低于亲本,后代有44.44%低于亲本;新新2号实生后代硬脂酸含量均值低于亲本,后代仅有22.22%高于亲本;花生酸、十七烷酸含量很低,差异很小。新新2号实生后代亚油酸含量均值高于亲本,后代有44.44%高于亲本;亚麻酸含量均值低于亲本,后代有38.89%高于亲本;反油酸含量很低,差异很小；油酸含量均值高于亲本,后代有72.22%高于亲本，顺-11-二十碳烯酸、棕榈油酸含量很低,差异很小。

表3 “温 185”与实生后代10种脂肪酸组成差异/%

表4 “新新 2号”与实生后代10种脂肪酸组成差异/%

2.2.3 核桃品种亲本的脂肪酸含量与气相色谱图比较

温185核桃脂肪酸GC-MS色谱图如图1所示,新新2号脂肪酸GC-MS色谱图如图2所示,通过图1,图2可以看出,两种核桃油均由大量的不饱和脂肪酸及少量的饱和脂肪酸构成。两种核桃所含脂肪酸种类方面类似,但脂肪酸比例有所不同。

注：1棕榈油酸甲酯；2棕榈酸甲酯；3十七烷酸甲酯；4亚油酸甲酯；5油酸甲酯；6亚麻酸甲酯；7反油酸甲酯；8硬脂酸甲酯；9二十碳烯酸甲酯；10花生酸甲酯。图2同。图1 “温 185”核桃脂肪酸GC-MS色谱图

图2 “新新 2号”脂肪酸GC-MS色谱图

新疆核桃和内地核桃坚果脂肪酸含量进行对比,山西省中林1号脂肪质量分数68.30%,棕榈酸6.60%,硬脂酸3.60%,油酸21.70%,亚油酸57.20%,亚麻酸10.90%;饱和脂肪酸质量分数10.20%,单不饱和脂肪酸质量分数21.70%,多不饱和脂肪酸质量分数68.10%。云南省泡核桃脂肪质量分数68.70%,棕榈酸7.70%,硬脂酸2.20%,油酸21.70%,亚油酸57.80%,亚麻酸10.60%;饱和脂肪酸质量分数9.90%,单不饱和脂肪酸质量分数21.70%,多不饱和脂肪酸质量分数68.40%[23]。通过各个品种间的主要指标进行对比发现,在亚油酸、亚麻酸等指标方面,新疆核桃比其他地区的核桃具有一定的优势。营养成分的这种差异为今后研究开发优系核桃提供了重要的基础条件。

2.3 核桃实生后代坚果品质脂肪酸组成成分的相关性分析

2.3.1 “温 185”的实生后代脂肪酸组成成分的相关性分析

为了对核桃坚果品质进行综合评价,先将取仁10种脂肪酸进行正向化处理,然后对温185和他实生后代坚果内在品质指标进行标准化转换,进而采用相关性分析法对其进分析。温185与它实生后代脂肪酸组成成分的相关性分析见表5。由表5可知,脂肪酸的10种组成成分之间仅棕榈油酸与反油酸,顺-11-二十碳烯酸与花生酸、十七烷酸,花生酸与十七烷酸呈极显著正相关,相关系数分别为0.80、0.79,0.74和0.74。油酸与亚油酸、亚麻酸,硬脂酸与反油酸呈极显著负相关,相关系数分别为-0.82、-0.69和-0.72,其他成分之间的相关系数都比较小。

表5 “温 185”与它实生后代脂肪酸组成成分的相关性分析

注：* 和** 分别表示0.05和0.01水平(双向)上显著相关。下同。

表6 “新新 2号”与实生后代脂肪酸组成成分的相关性分析

2.3.2 “新新 2号”的实生后代脂肪酸组成成分的相关性分析

为了对核桃坚果品质进行综合评价,先将取仁10种脂肪酸进行正向化处理,然后对新新2号及其实生后代坚果品质指标进行标准化转换,进而采用相关性分析法对其进分析。新新2号与实生后代脂肪酸组成成分的相关性分析见表6。由表6可知,脂肪酸的10种组成成分之间仅棕榈油酸与棕榈酸、硬脂酸与顺-11-二十碳烯酸呈极显著正相关,相关系数分别为0.65、0.58。油酸与亚油酸、亚麻酸,花生酸与反油酸呈极显著负相关,相关系数分别为-0.73,-0.70和-0.64,其他成分之间的相关系数都比较小。

2.4 核桃实生后代坚果品质脂肪酸组成成分的主成分分析

2.4.1 “温 185”的实生后代脂肪酸组成成分的主成分分析

温185与实生后代脂肪酸组成成分的主成分分析见表7,主成分的贡献率是选择主成分的依据。表7结果表明,第1主成分的贡献率最大,为34.53%,是最重要的主成分,其中顺-11-二十碳烯酸、花生酸、十七烷酸具有较大的正向荷载,分别达到0.462、0.427、0.401,表明第1主成分反映了顺-11-二十碳烯酸、花生酸、十七烷酸均较高的特征;第2主成分的贡献率为28.18%,仅次于第一主成分,其中棕榈油酸、反油酸、棕榈酸具有较大的正向荷载,分别达到0.547、0.485、0.393,表明第2主成分反映了棕榈油酸、反油酸、棕榈酸均较高的特征;其他主成分的贡献率分别为16.04% 、9.67%,依次明显减少;第3主成分反映了花生酸、亚麻酸有较高的正载荷;第4主成分反映了棕榈酸、亚油酸均较高的特征。前4个主成分的累计贡献率达到88.43%,可以基本解释核桃各脂肪酸营养指标中所含信息,因此可以选取前4个主成分作为核桃脂肪酸营养成分选择的的综合指标。

表7 “温185”与实生后代脂肪酸组成成分的主成分分析

2.4.2 “新新 2号”的实生后代肪酸组成成分的主成分分析

新新2号与实生后代脂肪酸组成成分的主成分分析见表8,主成分的贡献率是选择主成分的依据。表8结果表明,第1主成分的贡献率最大,为35.65%,是最重要的主成分,其中硬脂酸、花生酸、顺-11-二十碳烯酸具有较大的正向荷载,分别达到0.406、0.384、0.342,表明第1主成分反映了硬脂酸、花生酸、顺-11-二十碳烯酸均较高的特征;第2主成分的贡献率为20.48%,仅次于第一主成分,其中油酸、棕榈油酸、棕榈酸具有较大的正向荷载,分别达到0.512、0.416、0.327,表明第2主成分反映了油酸、棕榈油酸、棕榈酸均较高的特征;其他主成分的贡献率分别为11.70% 、9.93%,依次明显减少;第3主成分反映了顺-11-二十碳烯酸、亚麻酸、十七烷酸有较高的正载荷;第4主成分反映了十七烷酸、棕榈酸、棕榈油酸、花生酸均较高的特征。前4个主成分的累计贡献率达到 77.76%,可以基本解释核桃各脂肪酸营养指标中所含信息,因此可以选取前4个主成分作为核桃脂肪酸营养成分差异选择的综合指标。

表8 “新新 2号”与实生后代脂肪酸组成成分的主成分分析

3 讨论与结论

脂肪是重要的营养成分,不饱和脂肪酸是人体不可缺少的,具有抗衰老、防动脉硬化和心血管疾病等功效。提高脂肪酸中油酸及亚油酸等不饱和脂肪酸含量,降低棕榈酸等饱和脂肪酸含量,是油料作物品质改良的重点[24],本研究对新疆阿克苏核桃实生后代坚果脂肪酸相关指标的变异情况进行了分析,研究了两个核桃品种(温185和新新2号)与它们的实生后代内在品质中10种脂肪(酸)组成成分及含量,结果表明,温185坚果内在品质的脂肪质量分数为68.11%,它的实生后代的脂肪质量分数均值为64.62%,实生后代坚果脂肪变异系数为8.61%,亲本坚果仁的单不饱和脂肪酸(MUFA)、多不饱和脂肪酸(PUFA)、饱和脂肪酸(SFA)含量占总脂肪酸总量的均值分别为19.00%、 69.70%、11.30%,其实生后代的单不饱和脂肪酸,多不饱和脂肪酸、饱和脂肪酸的均值分别为15.54%、72.39%、12.07%,温185核桃亲本与后代之间差异大。新新2号坚果内在品质的脂肪质量分数为66.55%,它的实生后代的脂肪质量分数均值为66.48% ,坚果脂肪变异系数为3.83%,新新2号坚果仁的单不饱脂肪酸、多不饱和脂肪酸、饱和脂肪酸含量占总脂肪酸总量的均值分别为17.03%、71.01%、11.96%,其实生后代的单不饱和脂肪酸、多不饱和脂肪酸、饱和脂肪酸的均值分别为17.42%、70.95%、11.63%。

两个新疆阿克苏核桃品种实生后代坚果脂肪酸含量进行对比,温185坚果脂肪含量比新新2号多1.56%,温185坚果单不饱和脂肪酸质量分数比新新2号多1.97%,多不饱和脂肪酸质量分数比新新2号低1.31%。温185实生后代坚果平均脂肪质量分数比新新2号后代低1.86%,单不饱和脂肪酸质量分数比新新2号后代低1.88%,多不饱和脂肪酸质量分数比新新2号后代高1.44%。

研究表明温185实生后代10种脂肪酸变异系数最大是棕榈油酸,为41.33%;最小是亚油酸,为3.48%。新新2号实生后代10种脂肪酸变异系数最大是棕榈油酸,为25.09%;最小是亚油酸,为3.31%。温185实生后代中,北6-16的亚油酸质量分数最大为63.70%;新新2号实生后代中,中4-8的亚油酸质量分数最大为63.00%。其中以高油(含油率)、高品质(不饱和脂肪酸)为指标可以看出“温 185”实生后代中,北6-16、北4-16、北1-14、北1-9；“新新2”实生后代中,中1-12、中2-12、中3-12、中4-12、中6-8、中6-9、中6-10,可以认为是较优品系。

用主成分分析法将两个新疆阿克苏核桃品种与它实生后代的坚果品质指标简化为4个相对独立的主成分,这4个主成分的累计方差贡献率达到88.43%与77.76%,表明选取主成分能很好地代表测定核桃坚果品质的差异性指标。新疆温185、新新2号两个核桃品种实生后代脂肪酸含量指标相对丰富,这为品种改良尤其是高含量的多不饱和脂肪酸的选择性育种提供了良好的种质资源。新疆阿克苏核桃品种的实生后代可以作为天然选育核桃优良品种的潜力材料，有利于获取更高的经济价值的类型。