不同品种核桃果实形态特征及脂肪酸组分分析

全 新， 郭志民， 王少明， 李海涛， 高朝霞， 王跃辉， 陈景震

(1.沅陵县林业局， 湖南 沅陵 419600； 2.国有洛宁县吕村林场， 河南 洛宁 471700； 3.桃江县桃花江国有林场，湖南 桃江 413400； 4.湖南省林业科学院省部共建木本油料资源利用国家重点实验室, 湖南 长沙 410004)

核桃JuglansregiaL.属胡桃科Juglandaceae胡桃属Juglans多年生落叶乔木，又称胡桃、羌桃。原产于东亚、欧洲东南部及北美地区，是世界著名的干果油料树种[1]，具有重要的经济价值，有“万岁子”“长寿果”“养生之宝”的美誉。核桃在我国分布广泛，栽培历史悠久，在四川、新疆、云南等 20 多个省区均有分布和栽培[2]。作为世界四大干果之一，核桃果实因其含有丰富的脂肪酸、蛋白质、微量元素等人体所需的各种营养元素，有健脑益智、护肝、降糖、降血脂、抗氧化和预防心血管疾病等作用而被广泛关注和研究[3-5]。

植物中的脂肪酸含量尤其是不饱和脂肪酸的含量，已成为衡量其果实品质的重要指标[6]。龚榜初等[7]测定了不同种源山桐子果实的脂肪酸组分，并分析了其变异情况。何国庆等[8]研究了山核桃果实成熟过程中矿质元素及脂肪酸组分变化，并探讨了各组分间的相关性。杨颖等[9]测定了不同产区高州油茶果实出仁率、含油率以及脂肪酸组分和含量，为高州油茶良种选育和栽培利用提供了依据。核桃中86%的脂肪酸是不饱和脂肪酸，食用核桃果实可直接补充人体所需的脂肪酸，可促进人体生理机能的代谢[10]。作者通过对不同品种核桃果实表型性状和含油率及其脂肪酸组分进行测定，并对几个指标之间的相关性进行分析，可为核桃的种质资源收集、品质改良提供参考。

1 材料与方法

1.1 实验材料

将从河南省洛宁县采集的不同品种(1号皮纳、2号比尔、3号拉兹、4号惊奇、5号中宁魁)核桃果实样品自然风干后，包装贮藏，编号备用。

1.2 实验方法

1.2.1 果实形态指标测定 果实横径、果实纵径、外果皮厚和坚果壳厚等用游标卡尺(精度0.01mm)测定；果实质量和核仁质量用万分之一的天平测定。

1.2.2 果实出仁率测定 以10个果实为一组，用电子天平测定果实质量和种子(核仁)质量，取平均值。

1.2.3 核仁含油率及核仁油脂肪酸组分测定

(1)参照GB/T14488.1-2008《植物油料含油量测定》测定核仁含油率；采用气象色谱/质谱联用仪(GC-MS)测定核仁油的脂肪酸组分。

(2)样品预处理。参照国标GB 5009.168—2016对样品进行甲酯化预处理。

(3)核仁油GC-MS检测。检测条件参考毛细管色谱柱(30m×0.25mm×0.25μm)。柱温采用程序升温：初始温度为80℃，保持2.5min；以15℃·min-1的速度升至175℃；保持1min；再以5℃·min-1的速度升至210℃，保持2min；最后以2℃·min-1的速度升至230℃，保持2min。载气为高纯氦气(99.999%)。采用分流进样，分流比10∶1，进样量2μL，离子源EI，电子能量70eV，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用面积归一化法计算各组分的相对含量[11]。

1.3 数据分析

数据采用SPSS 2017中文版软件进行分析。

2 结果与分析

2.1 不同品种核桃果实形态性状差异

由表1可知：5个品种核桃的果实横径变化范围在32.30～56.28mm，平均值为47.49mm；纵径变化范围在34.52～73.18mm，平均值为55.44mm。纵径较横径稍大，果实呈近圆形。外果皮厚度变化范围为4.78～9.46mm、平均值为7.69mm，其中：5号品种的果实横纵径最小，外果皮最薄；1号品种的果实横径最大，外果皮最厚。从鲜果质量上来看，5个品种果实质量变化范围在18.75～94.43g，品种间差异较大，平均值为62.85g；5号品种核桃果实质量最小，3号和4号的较小，1号和2号的较大。5个品种坚果壳厚的平均值为3.21mm， 2号品种的坚果壳最薄，仅为2.68mm；1号品种的坚果壳最厚，为3.61mm。4号品种核仁质量最大，平均值为5.43g；3号品种的核仁质量最小，平均值为3.24g。5个品种核桃出仁率的变化范围为3.84%～12.64%，平均出仁率为7.48%；5号品种的出仁率最高，平均值为12.64%。

方差分析结果(表2)显示，不同品种核桃的果实横径、果实纵径、外果皮厚、坚果壳厚、果实质量、核仁质量、出仁率等均有极显著差异(P<0.01)。

综上，以果大(横纵径大、果实质量大)、皮薄(外果皮薄、坚果壳薄)、丰产(核仁质量大、出仁率高)为指标进行评价，5个核桃品种中，2号品种和4号品种较优。

表1 不同品种核桃果实形态性状差异Tab.1 Differences of appearance indexes of different Juglans regia varieties品种编号果实横径/mm果实纵径/mm外果皮厚/mm坚果壳厚/mm果实质量/g核仁质量/g出仁率/%1号56.28±0.95 a63.30±1.96 b9.46±1.05 a3.61±0.66 a87.99±4.86 a3.35±0.26 b3.84±0.26 d2号53.36±1.94 ab73.18±2.53 a8.76±0.58 ab2.68±0.24 b94.43±4.62 a5.16±0.18 a5.62±0.01 c3号44.18±1.98 c53.68±3.61 c7.38±0.29 c3.40±0.13 a47.12±7.49 c3.24±0.36 b7.15±0.02 bc4号 3.61±0.66 a52.52±4.00 c8.06±1.09 bc2.87±0.37 b66.04±14.13 b5.43±1.47 a8.19±0.01 b5号32.3±4.05 d34.52±6.02 d4.78±1.15 d3.47±0.36 a18.75±18.13 d3.47±0.73 b12.64±0.01 a平均值47.4955.447.693.2162.853.917.48 注: 同列不同字母表示在0.05水平差异显著。

表2 不同品种核桃形态性状方差分析Tab.2 ANOVA of appearance indexes of differents Juglans regia varieties性状平方和Df均方FP组间1 840.4104460.10350.6730.000果实横径组内181.596209.080总数2 022.00624组间4 128.788 841 032.19759.1530.000果实纵径组内348.9922017.450总数4 477.78024组间64.894416.22417.0850.000外果皮厚组内18.992200.950总数83.88624组间2.62140.6556.8080.001坚果壳厚组内1.925200.096总数4.54524组间19 178.26244 794.56631.4680.000鲜果质量组内3 047.28120152.364总数22 225.54324组间35.08248.77112.0270.000核仁质量组内14.585200.729总数49.66724组间0.02240.00531.9690.000出仁率组内0.003200.000总数0.02524 注: P<0.01表示差异极显著。

2.2 不同品种核桃种仁油脂含量及脂肪酸组分

2.2.1 不同品种核桃种仁含油率差异 由表3可知：5个品种核桃种仁的含油率均高于60%，其中2号品种和5号品种的种仁含油率均高于65%；不同品种核桃种仁含油率的变异系数为3.14%；各品种种仁含油率按从大到小的顺序排序为2号(65.86%)>5号(65.68%)>1号(63.31%)>3号(62.52%)>4号(61.27%)。

2.2.2 不同品种核桃种仁油脂中脂肪酸组分差异 5个品种GC-MS图谱如图1～5所示，其相应的脂肪酸组成及含量见表3。表3显示：1号品种中共检测出6种脂肪酸。2～5号品种中均检测出5种脂肪酸，其中饱和脂肪酸2种，包括棕榈酸和硬脂酸；不饱和脂肪酸3种，包括油酸、亚油酸、亚麻酸。1号品种的种仁中除含有以上3种不饱和脂肪酸外，还含有顺-11-二十碳烯酸。

表3 不同品种核桃种仁含油率及脂肪酸组分Tab.3 Variance of oil content and fatty acid of different Juglans regia varieties%品种编号含油率脂肪酸组成棕榈酸硬脂酸油酸亚油酸亚麻酸顺-11-二十碳烯酸饱和脂肪酸不饱和脂肪酸1号63.31 3.39 2.8743.8946.58 2.120.56 6.2693.152号65.86 2.68 2.1544.7048.64 1.82— 4.8395.163号62.52 2.07 2.4046.2647.23 2.04— 4.4795.534号61.27 2.84 2.8348.4344.26 1.65— 5.6794.345号65.68 3.93 3.3326.5962.56 3.59— 7.2692.74平均值63.73 2.98 2.7141.9749.85 2.24— 5.6994.18变异幅度61.27～65.862.07～3.932.15～3.3326.59～48.4344.26～62.561.65～3.59—4.47～7.2692.74～95.53变异系数 3.1423.7616.8120.9014.6034.53—19.64 1.29

由表3还可看出，各脂肪酸组分变异系数由大到小的顺序为亚麻酸>棕榈酸>油酸>硬脂酸>亚油酸。5个品种的饱和脂肪酸平均含量为5.69%，变异系数为19.64%。棕榈酸平均含量为2.98%，其中5号品种的含量最高，为3.93%；3号品种的含量最低，为2.07%，变异系数为23.76%。硬脂酸的平均含量为2.71%，其中5号品种的含量最高，为3.33%； 2号品种的含量最低，为2.15%，变异系数为16.81%。5个品种的不饱和脂肪酸平均含量为94.18%，变异系数为1.29%。不饱和脂肪酸组分中，亚油酸含量最高，其次是油酸和亚麻酸。亚油酸平均含量为49.85%，其中5号品种的含量最高，为62.56%； 4号品种的含量最低，为44.26%，变异系数为14.60%。油酸平均含量为41.97%，其中4号品种的含量最高，为48.43%； 5号品种的含量最低，为26.59%，变异系数为20.90%。亚麻酸的平均含量为2.24%，其中5号品种的含量最高，为3.59%； 4号品种的含量最低，为1.65%，变异系数为34.53%。从不饱和脂肪酸的含量来看，5个核桃品种的排序为3号(95.53%)>2号(95.16%)>4号(94.34%)>1号(93.15%)>5号(92.74%)。

综上，以高含油、高品质为指标进行评价，5个核桃品种中，2号品种是最优品种，3号和4号品种较优。

2.3 不同品种核桃果实形态指标与核仁油脂含量及脂肪酸组分相关性

5个品种核桃果实形态指标与核仁油脂含量及脂肪酸组分含量存在一定的相关性，其相关系数见表4。由表4可知：核仁含油率与果实横径和外果皮厚、核仁质量均存在负相关关系，与出仁率存在正相关关系，但均未达到显著水平。核仁中饱和脂肪酸含量与果实纵径、外果皮厚和核仁质量等均存在较明显的负相关关系，相关系数分别为0.643、0.509和0.510；与出仁率存在较大的正相关关系，相关系数为0.540。果实纵径与棕榈酸含量和硬脂酸含量均存在较明显的负相关关系，相关系数分别为0.490和0.817，但均未达到显著水平。与不饱和脂肪酸含量相关关系较大的形态指标为果实纵径、核仁质量和坚果壳厚，相关系数分别为0.522、0.520和-0.563。果实横径、外果皮厚与油酸、亚油酸和亚麻酸的含量相关系数均达到0.8以上，与油酸含量有较大的正相关关性，与亚油酸和亚麻酸有较大的负相关关系。亚麻酸含量与核仁质量的相关系数达到了-0.805，这两个指标有较大的负相关关系，但未达到显著相关水平。

综上，不同品种核桃果实形态指标与核仁含油率有一定的相关性，但相关不显著；与核仁脂肪酸组分也有一定的相关性，但也均未达到显著水平。饱和脂肪酸含量和不饱和脂肪酸含量均与果实纵径有较大的相关性，油酸、亚油酸和亚麻酸含量与果实横径、外果皮厚有较大的相关性，此外亚麻酸含量与核仁质量也有较大的相关性。

表4 5个品种核桃果实形态指标与核仁油脂含量及脂肪酸组分的相关性Tab.4 Correlation analysis of appearance indexes,oil content and fatty acid of differents Juglans regia varieties 果实性状含油率棕榈酸硬脂酸油酸亚油酸亚麻酸顺-11-二十碳烯酸饱和脂肪酸不饱和脂肪酸果实横径-0.341-0.372-0.5600.823-0.865-0.8620.512-0.4640.315果实纵径0.026-0.490-0.8170.712-0.699-0.7760.306-0.6430.522果实质量-0.072-0.309-0.6310.704-0.729-0.7770.454-0.4530.316外果皮厚-0.324-0.417-0.6020.825-0.864-0.8500.550-0.5090.348坚果壳厚-0.0500.3930.573-0.4310.3470.5520.5570.482-0.563核仁质量-0.286-0.4450.5600.710-0.675-0.805-0.234-0.5100.520出仁率0.2370.4440.635-0.7590.7940.762-0.6160.540-0.361

3 结论与讨论

5个品种(1号皮纳、2号比尔、3号拉兹、4号惊奇、5号中宁魁)核桃果实的形态差异较大，1号品种果大皮厚，出仁率低；2号和4号品种果大皮厚，核仁质量大，出仁率较高；3号品种果的大小中等，出仁率较高；5号品种果小皮薄，核仁质量小，出仁率最高。5个品种核桃核仁的含油率均大于60%，其中2号和5号均高于65%，油脂含量较高。植物的种内遗传多样性或变异决定了其适应能力和进化潜力[12]。本研究中5个品种核桃的形态性状在个体间的变化幅度较大，存在极显著的差异性。5个品种种仁的含油率在61.27%～65.86%之间，变异系数为3.14%。

从5个品种核桃核仁油脂中检测出了棕榈酸、硬脂酸、油酸、亚油酸、亚麻酸、顺-11-二十碳烯酸等6种脂肪酸，这与耿树香[13]、杜洋文[14]等的研究结果一致，说明核桃核仁中脂肪酸组分简单且高度集中，有利于其加工利用。5个品种核桃核仁油脂中不饱和脂肪酸含量均较高，均大于90%，其中2号品种和3号品种不饱和脂肪酸含量均高于95%，主要为油酸和亚油酸，亚麻酸含量最低。5个品种核桃核仁油脂中饱和脂肪酸含量均较低；1号品种中检测出少量的顺-11-二十碳烯酸，其他品种中均未检测出该种脂肪酸。脂肪酸组分变异以亚麻酸的最大，变异系数为34.53%；其次是棕榈酸的，为23.76%；油酸的为20.90%；硬脂酸的为16.81%；亚油酸的为14.60%。饱和脂肪酸的变异大于不饱和脂肪酸的。植物果实中的单不饱和脂肪酸中的油酸可维持和促进人体的正常生长发育，而亚油酸在人体的生理代谢过程中可转化为花生四烯酸，通过生化作用合成人体所需的磷脂和重要的细胞界膜膜脂，具有润肺、滋补功效，可降低血脂，预防冠心病等高危疾病等功能[15-16]，所以在选育油料核桃品种时，要以高油酸、高亚油酸、低亚麻酸、低棕榈酸的品种为最佳试材。本研究的5个核桃品种中，2号品种和3号品种的不饱和脂肪酸含量较高，主要成分为油酸和亚油酸，是比较理想的油用品种，可为核桃的种质资源评价提供依据。

核桃的果实纵径与核仁中饱和脂肪酸含量存在负相关关系，这与翟大才等[17]的研究结果不一致。这可能与产地不同等环境因素有关。果实纵径与不饱和脂肪酸含量呈正相关关系，果实横径、外果皮厚与油酸含量呈正相关关系，与亚油酸和亚麻酸含量呈负相关关系。由此可推测，核桃果实纵径越大，不饱和脂肪酸含量越高，饱和脂肪酸含量越低，即棕榈酸含量与硬脂酸含量越低。果实横径越大，果皮越厚，油酸含量越高，亚麻酸与亚油酸含量则越低。