广西地区美国山核桃果实品质观察及综合评价

黄锡云　贺鹏　张涛　宋海云　郑树芳　覃振师　王文林

摘   要   为了比较广西地区美国山核桃果实品质差异并进行综合评价，给山核桃育种提供理论依据，对广西扶绥县四个美国山核桃品种（系）（Cheyenne、Shoshoni、Desirable、Cherokee）的8项带壳果性状和果仁中脂肪酸类型、5种主要脂肪酸相对含量的差异，以及各指标的相关性进行了观察分析。通过主成分分析，综合评价供试品种（系）山核桃的带壳果品质。结果表明，山核桃带壳果横径变异系数最小，亚油酸含量变异系数最大，3大类型脂肪酸相对含量间相关性显著;带壳果农艺性状3个主成分的累计贡献率（横径>出仁率>壳厚）达100%;果仁中脂肪酸含量2个主成分的累计贡献率（亚油酸>亚麻酸）为92.73%;带壳果农艺性状及果仁中脂肪酸含量综合3个主成分的累计贡献率（饱和脂肪酸>纵径>含油率）达100%。果仁主要脂肪酸组分及类型贡献率大于农艺性状，结合相关性分析可见，果仁中脂肪酸组成与含量应作为必要项纳入品质评价指标。Desirable的带壳果农艺性状得分最高，Cherokee的果仁中脂肪酸得分最高;Desirable的带壳果农艺性状和果仁中脂肪酸综合得分最高。可结合选育目的和研究需求，将Desirable、Cherokee用作育种材料。

关键词   美国山核桃;品质差异;综合评价;农艺性状;脂肪酸含量;广西

中图分类号：S664.9;TS262.7    文献标志码：A    DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2020.22.001

山核桃为胡桃科（Juglandaceae）山核桃属（Carya Nutt.）植物，全世界有18个种、3个亚种，我国有6个种，分别是浙江山核桃、湖南山核桃、大别山山核桃、云南山核桃、贵州山核桃及美国山核桃，其中美国山核桃是引进栽培种[1]。美国山核桃[Carya illinoensis （Wangenh.） K. Koch]原产于北美洲，又名长山核桃、薄壳山核桃、碧根果，是世界著名的干果类经济树种，具有坚果壳薄、含油量高、风味佳的特点，果实可用于鲜食、榨油、制作面包和冰淇淋等。从20世纪初至今，我国已引进栽培100多个美国山核桃品种，主要分布在江苏、安徽、浙江和云南等地，由于以实生引种为主，存在结果迟、品质差、产量低、表现不稳定等问题，一直未形成规模化的高产园，其产业发展缓慢[2]。张日清等对广西地区进行摸底调查发现，由于优良品种匮乏，在南宁、桂林、柳州、百色、河池等地美国山核桃种植适应性不佳，很多植株生长不良至死亡[3]。

美国山核桃果仁油脂含量高达70%，单不饱和脂肪酸相关含量高达97%，高于油茶油（91%）、核桃油（89%）、豆油和玉米油（86%）、花生油（82%）[4]，具有显著的降血脂和预防心脏病等功效[5]。罗会婷等对江苏南京76株美国山核桃实生优良单株单项性状进行了综合评价，建议在薄壳山核桃不同育种目标的优良品种选育工作中，将主成分分析法作为单项性状筛选法的有效补充方法[5];何小艳等对安徽合肥农业示范园区内安农1～5号美国山核桃优良品种农艺性状进行了测定，发现5个品种出仁率均在 40%以上，单果重量平均达7.61 g，果仁油酸相对含量均超过70%，果仁含油率均在40%以上[6-7]。李健等对引进种植在浙江的28个美国山核桃优良单株进行了果实形态指标与品质分析发现，油脂脂肪酸各组分变异度为6.12%～26.20%，氨基酸各组分变异度为16.51%～28.13%[8]。张金丽等对云南禄劝12个美国山核桃品种果实形态和粗纤维成分进行测定表明，果实含有丰富的粗纤维，不同品种间的果实形态存在显著差异，其长度为2.50～4.80 cm，宽度为1.60～2.10 cm，重量为4.00～9.50 g[9]。据研究报道，美国山核桃果实品质受品种（系）[10]、立地条件[11]、采收时间[2]等影响较大。

作为果仁消费型木本油料林木，美国山核桃带壳果农艺性状、果仁脂肪酸性状是其果实品质评价的重要指标。鉴于广西地区种植的美国山核桃果实品质至今未见报道，本文对扶绥县昌平乡一美国山核桃种质基地内四个不同品种（系）带壳果农艺性状和果仁脂肪酸性状进行了检测，比较分析其特性、变异度、指标间相关性，此外，采用主成分分析法确定带壳果性状和果仁中脂肪酸相对含量的决定因素，以期为广西地区美国山核桃的育种材料选择奠定基础。

1 材料与方法

1.1 材料

供试材料来自于扶绥县昌平乡四合村美国山核桃种质基地，该村地处广西西南部，北纬22°44′24″，东经107°52′12″，海拔80～100 m，属亚热带大陆性季风气候，年平均气温21.7 ℃，年平均降雨量1 300 mm，无霜期340 d以上。土壤为红壤，缓坡地。树龄4年，株行距5 m×6 m，每 667 m2种植 22株，田間管理按照常规进行。供试材料为Cheyenne、Shoshoni、Desirable、Cherokee这四个美国山核桃品种（系）的青皮果样品。

1.2 方法

1.2.1 带壳果性状的测量

使用数显游标卡尺（精度0.01 mm）测量坚果的纵径、横径及壳厚度，使用电子天平（精度0.001 g）称量坚果重、果仁鲜重。

1.2.2 脂肪酸组成分析

人工剥壳取果仁，采用浓硫酸水浴法，称取适量果仁样本，加入内标70 μL，再加入2 mL 5%浓硫酸/甲醇溶液（v/v），300 μL甲苯，0.2%BHT（m/v） 25 μL。用压盖器将顶空瓶用带聚四氟乙烯垫的铝盖封好，将上述混合物轻微晃动混匀，然后于恒温水浴锅中90～95 ℃水浴1.5 h提取;提取结束后取出冷却至室温，加入2 mL 0.9%NaCl，稍微振荡，用1 mL正己烷萃取，离心分层取上清液于上样瓶中，用于气相色谱联用分析。脂肪酸的定性采用标准品定性，定量采用峰面积归一化法。

气相色谱仪的工作条件：FID氢火焰离子化检测器，HP-FFAP色谱柱，进样口温度260 ℃，分流比10∶1，检测器温度280 ℃，色谱柱初温210 ℃，保持8 min，程序升温20 ℃/min，升至230 ℃，并在此温度维持6 min;总程序时间为18 min。

1.2.3 数据统计与相关性分析

本研究应用Excel 2007进行试验数据的汇总分析，再应用SPSS 20.0分析各指标之间的相关性、进行主成分分析。

2 结果与分析

2.1 带壳果农艺性状和果仁中脂肪酸相对含量的变异

分析

四个美国山核桃品种（系）带壳果农艺性状中，Desirable纵横径最大，单果重、果仁重最大，出仁率最高，果仁共检测出9种脂肪酸，其中油酸（18∶1 9）相对含量最高，其次为亚油酸（18∶2 6）、棕榈酸（16∶0）、硬脂酸（18∶0）、亚麻酸（18∶3 3），这与美国山核桃相关报道[5，8，12-13]相符;其余二十烷酸（20∶0）、二十碳烯酸（20∶1 9）、山嵛酸（22∶0）、二十二碳稀酸（22∶1 9）4种脂肪酸相对含量总和未超3%，二十烷酸（20∶0）更是只在Cherokee中检出。由表1可知，四个美国山核桃品种（系）的8 项带壳果农艺性状和果仁中5种主要脂肪酸含量、饱和脂肪酸含量、单不饱和脂肪酸含量、多不饱和脂肪酸含量的变异系数为2.32%～25.00%，差异较大。其中，横径的变异系数最小，仅为2.32%，出仁率和含油率的变异系数也较小，分别为3.56%和4.64%，说明坚果横径、出仁率、含油率的遗传变异相对较小，这与罗会婷等[5]研究结果相符;变异系数最大的是5种脂肪酸中相对含量较高的亚油酸（25.00%），其次是多不饱和脂肪酸（23.56%）;8项带壳果农艺性状按变异系数大小排序为壳厚>果仁重>单果重>纵径>果形指数>含油率>出仁率>橫径;5种脂肪酸相对含量按变异系数大小排序为亚油酸>亚麻酸>棕榈酸>硬脂酸>油酸;3个大类脂肪酸按变异系数大小排序为多不饱和脂肪酸>饱和脂肪酸>单不饱和脂肪酸。

2.2 带壳果农艺性状和果仁中脂肪酸相对含量的相关

性分析

对四个美国山核桃品种（系）8项带壳果农艺性状和果仁中5种主要脂肪酸相对含量、饱和脂肪酸相对含量（Total SFA）、单不饱和脂肪酸相对含量（Total MUFA）、多不饱和脂肪酸相对含量（Total PUFA）进行了相关性分析，结果见表2。可以看出，横径与含油率呈极显著负相关（P<0.01），单果重与果仁重呈显著正相关（P<0.05），壳厚与亚麻酸呈显著负相关（P<0.05），棕榈酸与油酸呈显著正相关（P<0.05），硬脂酸与油酸呈极显著负相关（P<0.01），饱和脂肪酸相对含量与单不饱和脂肪酸相对含量呈极显著负相关（P<0.01），饱和脂肪酸相对含量与多不饱和脂肪酸相对含量呈显著正相关（P<0.05），单不饱和脂肪酸相对含量与多不饱和脂肪酸相对含量呈极显著负相关（P<0.01）。除壳厚与亚麻酸呈显著负相关外，5种主要脂肪酸相对含量、饱和脂肪酸相对含量、单不饱和脂肪酸相对含量、多不饱和脂肪酸相对含量与 8 项带壳果农艺性状间的相关性均不显著。美国山核桃带壳果农艺性状与果仁中脂肪酸相对含量及其三大类型间的相关性较小，说明对美国山核桃带壳果农艺性状变异的评价不能代替对果仁中脂肪酸相对含量变异的评价，这与罗会婷等[5]研究结果相符。在综合评价美国山核桃带壳果品质时，果仁中脂肪酸相对含量应作为必要项纳入评价指标。

2.3 带壳果农艺性状和果仁中脂肪酸相对含量的主成分分析

2.3.1 带壳果农艺性状的主成分分析

由于四个美国山核桃品种（系）8项带壳果农艺性状量纲不同，需要对数据进行标准化处理。其中，纵径、横径、单果重、果仁重、果形指数、出仁率、含油率是正相指标，壳厚是负相指标，各项指标数据参考郑莎等[14] Min-Max标准化方法进行归一化数据处理，转化为0～1间的标准化数据。然后，对四个美国山核桃品种（系）8项带壳果农艺性状进行主成分分析，结果见表3。

由表可知，前3个主成分累计贡献率达100%，说明前3个主成分已可代表全部信息，满足主成分分析的要求。由特征向量可以看出，决定第1主成分的带壳果性状为横径（NW1），说明美国山核桃的坚果大小在品质评价中最重要，第1主成分可以称为大小因子;决定第2主成分的带壳果性状为出仁率（KR），第2主成分可以称为出仁率因子;决定第3主成分的带壳果性状为壳厚（NT），第3主成分可以称为壳厚因子。

2.3.2 果仁中脂肪酸相对含量的主成分分析

由于四个美国山核桃品种（系）果仁中5种主要脂肪酸相对含量、3种类型脂肪酸相对含量量纲不同，需要对数据进行标准化处理。对四个美国山核桃品种（系）果仁中5种主要脂肪酸相对含量和3种类型脂肪酸相对含量进行主成分分析，结果见表4。

由表可知，前2个主成分累计贡献率达92.73%，说明前2个主成分已经基本能代表数据信息，满足主成分分析的要求。由特征向量可以看出，决定第1主成分的指标为亚油酸（LA）、单不饱和脂肪酸（MUFA），说明在评价薄壳山核桃单株种仁中脂肪酸组成时，亚油酸相对含量和单不饱和脂肪酸相对含量最重要;决定第2主成分的指标为亚麻酸（LIA）。

2.3.3 带壳果农艺性状及果仁中脂肪酸含量的主成分分析

对四个美国山核桃品种（系）8项带壳果农艺性状和果仁中5种主要脂肪酸相对含量、3种类型脂肪酸相对含量同上进行标准化处理。其后，对四个美国山核桃品种（系）8项带壳果农艺性状和果仁中5种主要脂肪酸相对含量、3种类型脂肪酸相对含量进行主成分分析，结果见表5。

由表可知，前3个主成分累计贡献率达100%，说明前3个主成分已可代表全部信息，满足主成分分析的要求。由特征向量可以看出，第1主成分的贡献率为43.91%，决定指标包括饱和脂肪酸（SFA）、多不饱和脂肪酸（PUFA）和油酸（OA）;第2主成分的贡献率为36.08%，决定指标包括纵径（NL）、单果重（NW）、果仁重（FWK）、果形指数（NSI）;第3主成分的贡献率为20.01%，决定指标为含油率（OC）。说明在美国山核桃的带壳果品质评价中，首要指标为果仁脂肪酸，其次为带壳果大小、重量等。

2.3.4 主成分分析得分排名

根据主成分分析后综合评价得分，对供试的四个美国山核桃品种（系）得分进行排名，结果显示：按照带壳果农艺性状的主成分分析结果排序为Desirable>Cheyenne>Cherokee>Shoshonil，其中Desirable的带壳果果形大、果重大、出仁率高;按照果仁中脂肪酸的主成分分析结果排序为Cherokee>Cheyenne>Desirable>Shoshonil，其中Cherokee果仁中单不饱和脂肪酸相对含量最高;按照带壳果农艺性状和果仁中脂肪酸的主成分分析结果综合排序为Desirable>Shoshonil>Cheyenne>Cherokee，其中Desirable的帶壳果果形大、果重大、出仁率高、油酸相对含量高。

对带壳果农艺性状及果仁中脂肪酸含量进行综合评价认为，Desirable的果形、果重、出仁率、油酸相对含量表现均优，综合排名第一，推荐作为育种材料。

3 讨论与结论

由于优良品种匮乏，广西地区美国山核桃种植规模一直难以扩大。本研究基于此，在对广西地区摸底基础上，挑选成一定规模、有一定年限、效益较好的美国山核桃果园内种植的抗逆性表现较好的四个品种（系），对其果实开展品质差异及综合评价研究，以期为日后育种工作提供参考。从单项性状对比上看，供试的四个美国山核桃品种（系）中Desirable纵横径最大，单果重、果仁重最大，出仁率最高，Cheyenne壳最薄、含油率最高，Cherokee棕榈酸、硬脂酸、亚油酸、单不饱和脂肪酸含量最高，Shoshoni亚麻酸、饱和脂肪酸、多不饱和脂肪酸含量最高;其中Cheyenne出仁率（59.32%）甚至高于美国本土表现（58%），同时，Shoshoni出仁率（55.24%）也高于美国本土表现（53%）[11]，美国山核桃作为食用果仁型经济林木，出仁率是带壳果品质评价的一个重要指标，可见美国山核桃Cheyenne、Shoshoni在广西地区种植表现较佳。

从带壳果农艺性状的主成分分析结果来看，Desirable综合得分最高;从果仁中脂肪酸的主成分分析结果来看，Cherokee得分最高;从带壳果农艺性状和果仁中脂肪酸的主成分分析结果来看，Desirable得分最高。对比主成分分析的得分排名与单项性状结果认为，主成分分析法可以考虑多指标的综合影响，在运用多指标综合评价美国山核桃带壳果品质时具有优势。四个美国山核桃品种（系）中，Desirable的带壳果农艺性状最佳，Cherokee含油率高，可结合选育目的和研究需求，将两者用作育种材料。

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（责任编辑：丁志祥）