澳洲坚果种质果仁主要营养成分分析与评价

谭秋锦 陈海生 韦媛荣 许 鹏 郑树芳 黄锡云 何铣扬 覃振师 王文林

(广西南亚热带农业科学研究所，龙州 532415)

澳洲坚果(夏威夷果)(Macadamia integrifolia)为山龙眼科澳洲坚果属，木本油料果树。澳洲坚果经济价值高，果仁营养丰富，具有调节血脂、提高记忆力等保健功能[1-2]。澳洲坚果种质营养成分包括矿物质、可溶性糖、蛋白质、脂肪、氨基酸等成分，其影响着鲜食质量及后期深加工产品。对不同种质的澳洲坚果营养成分分析，利用其变异情况来研究其群体的遗传多样性，对食、药和绿化等方面都有深远的意义。杜丽清等[3]测定并分析了5个品种澳洲坚果果仁的氨基酸种类和含量，得出人体的必需氨基酸有7种，占总氨基酸17种的27.86%。Maro等[4]对巴西22个不同品种的澳洲坚果果仁营养成分分析，指出脂质含量分数在33%～65%之间、蛋白质含量分数在8%～20%之间、粗纤维含量分数在6%～30%之间，脂质含量最高。曾辉等[5]对28份澳洲坚果种质资源13个营养性状进行多样性研究，结果表明：澳洲坚果果实品质的性状变异丰富，变异存在多向性。耿树香等[6]基于16种营养成分的品种相似性分析，将40个坚果品种分为4组，指出粗脂肪含量分数在52.11%～71.77%之间，蛋白质含量质量分数在4.66%～15.90%之间，微量元素之间差异显著。正常坚果类蛋白质含量相对较稳定，变异系数小于30%，脂肪酸含量变异幅度大，大于50%[7]。梁燕理等[8]检测出6个澳洲坚果果仁油的15种脂肪酸，不饱和脂肪酸总量占比77.27%～81.02%，其中单不饱和脂肪酸含量占比74.82%～79.44%，油样品各项理化指标均符合植物油质量标准要求。对澳洲坚果种质营养成分的研究是澳洲坚果育种不可缺少的环节，目前，虽然对我国澳洲坚果种质开展的研究较多，但综合评价种质营养成分的研究鲜有报道。本文将研究澳洲坚果种质的K、Ca、Mg、Fe、Zn、P、可溶性糖、蛋白质、脂肪、氨基酸等营养成分，明确不同种质之间的品质差异，为挖掘和选育澳洲坚果优良品种提供参考。

1 材料和方法

1.1 试验材料

2018—2019年的9～10月，连续两年在广西南亚热带农业科学研究所澳洲坚果种质资源圃内选取10年生的12个澳洲坚果优良种质(GR1、JW、B7、B4、B3、A4、HJ、344、788、A16、A38、SH)为试验材料，每个种质随机抽取5株。澳洲坚果果实鲜样均采自该时期的成熟果，选取果树东南西北4个方向高度一致，果实大小及成熟度相对均匀且无虫害的果实，带回实验室脱皮后，将壳果放至60℃烘箱烘干，当果仁含水量降至(1.5±0.5)%时取出破壳待果实营养成分测定。

1.2 测定成分与试验方法

测定的营养成分指标共有10个，包括K、Ca、Mg、Fe、Zn、P、可溶性糖、蛋白质、脂肪、氨基酸总量。测试方法按照食品中成分含量的国家标准规定方法进行测定，其中蛋白质含量测试依据GB/T 5009.5～2016；氨基酸含量测试依据GB/T 5009.124～2016；脂肪含量测试依据GB/T 5009.6～2016；可溶性糖含量测试依据GB/T 5009.8～2016(第二法)；P含量测试依据GB/T 5009.87～2016(第二法)；K、Ca、Mg、Fe、Zn含量测试依据GB/T5009.268～2016(第二法)。

1.3 数据分析

所有果实营养成分数据均采用Excel 2010和SPSS25.0软件进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 澳洲坚果营养成分的变异分析

12份澳洲坚果种质果实营养成分分析结果见表1，从表中的不同种质间看出10个营养成分含量的变异幅度较大，遗传变异多样化、丰富。变异幅度最大为24.84%，是矿质元素Ca含量；最小为4.60%，是脂肪含量，其他营养成分的在4.60%～24.84%之间。各营养成分的变异系数大小顺序为：Ca>Zn>P>Mg>可溶性糖>Fe>蛋白质>氨基酸>K>脂肪。

表1 澳洲坚果种质果实营养成分的变异分析

2.2 澳洲坚果营养成分间的相关分析

对10个营养成分进行相关性分析，结果见表2，Ca含量与K含量呈极显著正相关；Zn含量与Mg含量呈极显著正相关；P含量与Mg含量呈极显著正相关，与Zn含量呈显著正相关；脂肪含量与Zn含量呈显著正相关；氨基酸含量与Mg含量、Zn含量、蛋白质含量和脂肪含量呈显著正相关，与P含量呈极显著正相关。这些结果说明通过测定部分指标就可以预测到与之相关指标的增减趋势，相关性越强，趋势越明显。

表2 澳洲坚果种质10个品质性状间相关系数

2.3 澳洲坚果各营养成分的主成分分析

以特征值大于1为标准，通过降维的方法对10个营养成分进行主成分分析，各主成分的特征值、贡献率及累积贡献率的分析结果见表3。由表3可知，前4个特征值的累计贡献率达87.91%，包含了澳洲坚果果仁营养成分的绝大部分信息。其中，第1主成分的特征值为4.19，相应贡献率为41.92%，在第1主成分中氨基酸总量的特征向量值最大，为0.879，说明在第1主成分中氨基酸总量的贡献最大，其次是Zn含量与Mg含量，因此第1主成分代表氨基酸、Zn和Mg含量。第2主成分的特征值为2.32，相应贡献率为23.17%。在第2主成分中Ca含量特征向量值最大，为0.861，说明在第2主成分中Ca含量的贡献最大，其次是K含量，因此第2主成分代表Ca和K含量，但其他性状特征值都是负值，呈负相关。第3主成分的特征值为1.25，相应贡献率为为12.52%。在第3主成分中脂肪含量的特征向量值最大，为0.552，其次是Mg含量，说明在第3主成分中脂肪含量的贡献大，因此第3主成分代表脂肪和Mg含量。第4主成分的特征值为1.03，相应贡献率为10.31%。Fe含量特征向量为-0.691，蛋白质的特征向量为0.475，氨基酸特征向量值为0.303，因此第4主成分代表Fe、蛋白质和氨基酸含量，而K含量、Fe含量、Zn含量、脂肪含量均为负值，显示与主成分呈负相关。

表3 澳洲坚果种质营养成分的主成分分析

2.4 聚类分析

聚类分析指将种质样品集合分组为由类似的对象组成的多个最优相似类的分析过程。在类间距离为15时，将12个种质分为3类(图1)，各品质性状的平均数见表4。第1类聚集了9个种质，即A4、344、788、A16、SH、B3、A38、GR1、HJ，占总材料的75%，这一类群主要特点是果实品质适中。第2类聚集了2个种质：JW和B7；占总材料的16.7%，这类群的主要特点是Mg、Ca、Zn、P、蛋白质和氨基酸含量高。第3类为B4，这类型的K、Ca、可溶性糖和脂肪含量较高。

图1 12个澳洲坚果种质系统聚类分析

表4 澳洲坚果种质3个类群的10个品质性状平均数

3 讨论

对种质的营养成分进行测定和评价，有利于现有种质资源的高效利用，这在杧果、桃、苹果等多种果实品质上广泛应用[9-10]。从澳洲坚果种质营养成分的变异程度可知，种质营养成分存在丰富的变异。Ca含量、Zn含量、P含量、Mg含量、Fe含量、可溶性糖、蛋白质、氨基酸总量等性状变异比较大，变异系数均达到10%以上，说明这些营养变异较为丰富，类型广泛，具有很好的利用前景[11]，且与曾辉等[5]的研究结果一致，澳洲坚果果仁营养成分的变异系数越大，在优异资源中的选择空间就越大。K含量和脂肪含量的变异系数较小，未表现出种质间差异性，说明这两种成分在遗传过程中比较稳定。相关性分析表明果实中矿质营养含量以及果实品质指标间有较大的差异，相互影响。Zn含量与Mg含量呈极显著正相关，两者是脑垂体的重要组成部分，对神经衰弱，头昏健忘等症有辅助治疗作用[12-13]。Ca、Fe、Zn、Mg是澳洲坚果果仁中较为主要的4种矿质元素，也是人体内不可或缺的微量元素[14]。氨基酸含量与蛋白质含量、脂肪含量的相关关系，与李会珍等[15]研究的结果一致，氨基酸、蛋白质和脂肪含量高是果实兼优的优良品种选择[16]。

主成分分析是将较多的变量降维为少量因子，以提高评价度。宫丽丹等[17]将22个果实品质性状综合成3个主成分，累计贡献率达到94.56%，从结果看出选育高品质品种考虑脂肪、总糖、蛋白质等成分。吴如健等[18]通过主成分分析将27个表型性状简化为8个主成分，可解析的总信息量为76.64%。本文研究的10个主要营养品质性状，累计贡献率达87.91%，在第1主成分中，除了可溶性糖的载荷为负外，其余各营养成分载荷都为正，四个主成分可归类为氨基酸组分因子、矿物质因子、脂肪因子、蛋白质因子。这些营养成分是作为澳洲坚果种质鉴定评价果实品质的重要性状。通过系统聚类，把12份种质分成了三大类，第一类占75%，果实适中。通过主成分与聚类的综合评价筛选出“B7”和“JW”2个矿质元素、蛋白质和氨基酸含量均较高的种质，这可作为功能性产品原材料开发及优良植株选育的考虑因素[19]。可溶性糖和脂肪含量较高的“B4”种质无论是作为食品基料还是作为食品添加剂，都可以选择性地进行精深加工方面研究[20]，而且根据不同种质的品质特性，可在资源选育种方面作为不同育种材料加以利用。

4 结论

12个澳洲坚果种质中，筛选出矿质元素、蛋白质和氨基酸较高的JW和B7，可溶性糖和脂肪含量较高的B4。在澳洲坚果种质营养成分中，矿物质、蛋白质、氨基酸和脂肪差异明显，蕴藏着较丰富的遗传变异：Ca、Zn和P可变异选种，氨基酸、K和脂肪可稳定遗传。这些为澳洲坚果育种、品质改良和资源开发利用提供丰富的资源。