云南省不同产地核桃品质分析与综合评价

杨旭昆 刘振环 米艳华 杨彦雄 陈 璐 王文治 张 鹏王建雄 苏 雯

（1.云南省农业科学院质量标准与检测技术研究所， 昆明 650205； 2.洱源县农业技术推广中心，云南洱源 671200； 3.云南农业大学机电工程学院， 昆明 650205）

核桃是世界范围内重要的果树和木本粮油树种， 无论面积还是产量在各类干果中均居首位[1]。近年来， 全球核桃产量迅速增长， 其中亚洲的产量增幅最大， 我国核桃产量稳居世界第一[2～3]。 2022年， 云南省核桃种植面积达82.4 万hm2， 产量超过30 万t， 综合产值超过66 亿元， 面积、 产量、 产值均居全国第一。 核桃果实中富含脂肪、 蛋白质、矿物质、 微量营养素， 有益于健康， 在消费者中广受欢迎[4]。 核桃适应性强， 在我国分布范围广、 栽培历史悠久， 果实具有独特的营养价值、 药用价值及工业应用价值[5]。

核桃仁含有丰富的蛋白质、 脂肪和碳水化合物， 每100 g 核桃仁含蛋白质15～20 g， 是一种公认的高蛋白食品， 有“长寿果”“养生之宝”的美誉[6]。核桃蛋白能增强脑功能， 经常食用有利于补充脑部营养， 可健脑益智[7]。 核桃蛋白也具有抗癌作用[8]，同时， 核桃仁含有大量的矿质元素， 包括磷 （P）、钾 （K）、 钙 （Ca）、 镁 （Mg）、 铁 （Fe）、 铜（Cu）、 锌 （Zn）、 锰 （Mn） 等， 以及棕榈酸、 硬脂酸、 亚油酸、α－亚麻酸和油酸等多种脂肪酸，对人体有益[6，9～11]。 亚油酸、α－亚麻酸是含有2 个以上双键的不饱和脂肪酸， 在人体内不能直接合成，必须从食物中摄入才能成为人体必需的脂肪酸[12]。研究发现，α－亚麻酸的摄入量每增加1 g/d 与心血管疾病和全因死亡风险降低5%有关[13]。 吕泓霖等[14]研究发现， 核桃油、 核桃粕中含有的脂肪酸、磷脂、 褪黑素、 多酚、 精氨酸、 蛋白肽等物质能通过不同作用机制达到健脑的目的。 在饮食中加入核桃， 有助于降低人体内的甘油三酯、 低密度脂蛋白胆固醇和总胆固醇， 改善血脂异常患者的血脂状况[15]。

不同产地的核桃由于自然环境差异和栽培管理方式的不同， 其营养成分和油用性状存在差异[5，10，16]，导致核桃品质参差不齐。 已有研究发现， 经度分布与核桃坚果表型相关性最大， 其次气候是影响核桃坚果表型多样性的主要因子[17]。 核桃脂肪酸的组成和各组分含量受核桃品种、 施肥条件、 生长地域、气候和土壤等因素影响[10，18]。 广西壮族自治区不同产地的核桃仁中棕榈酸、 硬脂酸、 亚油酸、 亚麻酸和油酸等5 种脂肪酸组分的含量存在差异[6]。

云南省气候类型丰富多样， 各核桃主栽地区的生态环境差异较大， 导致不同产区的核桃品质存在差异[19～20]。 随着人民生活水平的提高， 对核桃营养保健价值和医疗功效认识的加深， 对核桃的需求量将不断上升， 对核桃的品质也提出了更高的要求。核桃仁营养品质是核桃最重要的经济性状， 是核桃选育、 品种推广和产品市场推广的重要指标。 本研究对云南省不同产地的核桃仁中的矿质元素、 蛋白质、 粗脂肪含量和脂肪酸组成进行分析， 对5 个产地的核桃品质进行综合评价， 以期为云南省核桃产业的发展提供数据支撑。

一、 材料与方法

（一） 试验材料试验材料采自云南省昌宁、 大姚、 景东、 石屏、 永平等5 个县， 品种有昌宁细香、大姚三台、 华宁大砂壳、 漾濞泡， 均为当地代表性主栽品种。 新鲜核桃采摘后， 将新鲜青果皮取下，剥离出核桃仁， 60℃下烘8 h 至干， 粉碎后备用。

（二） 试验方法按照GB 5009.268－2016 《食品安全国家标准 食品中多元素的测定》 方法测定核桃仁中P、 K、 Ca、 Mg、 Fe、 Zn、 Cu、 Mn 等矿质元素的含量； 按照GB 5009.5－2016 《食品安全国家标准 食品中蛋白质的测定》 方法测定蛋白质含量； 按照GB 5009.6－2016 《食品安全国家标准食品中脂肪的测定》 方法测定粗脂肪的含量； 按照GB 5009.168－2016 《食品安全国家标准 食品中脂肪酸的测定》 方法测定脂肪酸的含量。

（三） 数据处理采用Excel 2016 进行数据整理， 在分析之前计算各核桃品质特性的平均值、 标准差和变异系数。 所有试验至少进行3 次， 采用SPSS 21.0 软件分析核桃品质特性的差异情况， 其中应用Duncan's multiple range test 方法 （p<0.05）估计统计差异， 应用Pearson 方法分析核桃品质特性指标的相关性， 以及应用主成分分析法对核桃油用性状进行降维分析。

二、 结果与分析

（一） 不同产地核桃仁中矿质元素含量差异分析对云南省昌宁、 大姚、 景东、 石屏、 永平等5个产地的核桃仁矿质元素含量进行测定， 结果见图1A。 由图1A 可知， 5 个产地核桃仁中P、 K、 Mg元素的含量均高于1 000 mg/kg， 分别介于2 230（大姚）～6 780 （昌宁）、 4 400 （永平）～5 800 （大姚）、 1 560 （石屏）～1 960 mg/kg （昌宁） 之间。Ca 元素含量波动范围为601～986 mg/kg， 含量最高为永平核桃。 Fe、 Zn、 Cu、 Mn 元素含量分别为21.13～42.2、 20.28～44.38、 14.26～22.6、 45.76～94.8 mg/kg。 Fe、 Cu、 Mn 含量最高均为昌宁核桃，Zn 元素含量最高为石屏核桃。 5 个产地核桃仁中8种矿质元素含量的变异系数为9%～34%， 其中P和Zn 元素含量的变异系数均大于30%。

图1 不同产地核桃仁营养成分含量分析

（二） 不同产地核桃仁中蛋白质和粗脂肪含量差异分析5 个产地核桃仁中蛋白质和粗脂肪含量质量分数分别介于13%～19.87%和66.97%～72.44% （见图1B）。 由图1B 可见， 5 个产地间蛋白质含量质量分数波动相对较大， 变异系数为15%， 粗脂肪含量质量分数相差很小， 变异系数仅为3%。 永平核桃的蛋白质含量最高， 景东核桃的粗脂肪含量最高。

（三） 不同产地核桃仁中脂肪酸组成分析不同产地核桃仁中脂肪酸含量情况见表1。 如表1 所示， 5 个产地核桃仁中饱和脂肪酸的含量为7.47%～11.35%， 变异系数为15%。 其中， 棕榈酸含量在4.92%～7.09%， 变异系数为12%， 含量最高的为景东核桃； 硬脂酸含量介于1.87%～6.43%， 变异系数最高， 达62%， 含量最高为石屏核桃， 最低为大姚核桃。 不饱和脂肪酸含量介于83.92%～92.53%， 变异系数为3%。 其中， 油酸含量的变异系数为47%， 波动范围在21.18%～59.15%， 含量最高为石屏核桃； 亚油酸含量的变异程度相对较小， 为28%， 含量介于23.13%～63.08%， 含量最高为昌宁核桃；α－亚麻酸含量在1.32%～9.74%，变异系数比油酸低， 为42%， 含量最高为大姚核桃； 二十碳烯酸含量介于未检出～2.02%， 昌宁核桃中未检出该脂肪酸， 景东核桃的含量最高。 未知脂肪酸在昌宁核桃中也未检出， 其余4 个产地的含量为0.27%～4.32%， 石屏核桃最高。

表1 5 个产地核桃仁脂肪酸含量变异分析 （%）

（四） 不同产地核桃仁营养成分正态性检验和相关性分析对5 个产地的核桃仁中的17 种营养成分进行正态性检验， 结果见表2。 Jarque-Bera 检验结果显示，p值介于0.392～0.892 之间 （p＞0.05）， 说明17 种营养成分符合正态分布， 表明核桃品质的差异是由多种独立随机的因素影响而产生的， 环境、 基因均影响其品质的形成。

表2 5 个产地核桃仁中17 种营养成分正态性检验和偏相关性分析

偏相关性分析结果显示， 17 种营养成分与产地无显著相关性 （见表2）。 8 种矿质元素中仅Zn与产地存在正相关， 其余均为负相关。 蛋白质和粗脂肪含量与产地呈负相关， 饱和脂肪酸与产地呈正相关， 不饱和脂肪酸中仅油酸和二十碳烯酸与产地呈正相关， 未知脂肪酸与产地也呈正相关。

相关性分析结果显示， 核桃仁中17 种营养成分之间均存在相关性（见图2）。 其中， 矿质元素P与Mg 含量呈显著正相关， 与其他营养成分相关性不显著； Ca 元素与蛋白质含量呈极显著正相关，与亚油酸含量呈显著正相关； Mg 元素与Cu 元素、蛋白质含量呈显著正相关； Zn 元素与棕榈酸含量呈显著负相关， 与其他营养成分无显著相关； Mn元素与棕榈酸、 二十碳烯酸含量呈显著负相关； 硬脂酸与油酸含量呈极显著正相关， 与亚油酸、α－亚麻酸含量呈极显著负相关； 油酸与亚油酸含量呈极显著负相关， 与α－亚麻酸含量呈显著负相关；亚油酸与α－亚麻酸含量呈显著正相关， 与未知脂肪酸含量呈显著负相关。 K 元素、 Fe 元素、 粗脂肪均与其他营养成分无显著相关性。

图2 5 个产地核桃仁中营养成分的相关性分析

（五） 不同产地核桃品质综合评价对云南省5 个产地核桃仁中17 种营养成分进行因子分析，提取到3 个公因子（F1、F2、F3）， 旋转后的方差累积贡献率高达97.42%， 基本解释了全部营养成分的信息。 旋转后各公因子中17 种营养成分的载荷值见表3。 由表3 可知，F1的特征值 （7.417） 最大， 方差贡献率也最大， 为43.63%， 载荷值较大的成分有Ca （0.802）、 Fe （0.903）、 Zn （－0.759）、蛋白质（0.671）、 硬脂酸（－0.946）、 油酸（－0.947）、亚油酸（0.944）、α－亚麻酸（0.994）、 未知脂肪酸（－0.691）， 正向载荷值（>0.7） 反映了核桃中微量元素和不饱和脂肪酸的组成。F2的方差贡献率为29.55%， 特征值为5.024， 载荷值较大的成分为Zn （0.633）、 Cu （0.648）、 Mn （0.99）、 粗脂肪（－0.829）、棕榈酸（－0.853）、二十碳烯酸（－0.966），正向载荷值 （>0.7） 解释为Mn 因子。F3的方差贡献率为24.24%， 特征值为4.12， 其中P （0.855）、K （－0.864）、 Mg （0.783）、 蛋白质 （0.703）、 未知脂肪酸 （－0.63） 含量的载荷值较大， 正向载荷值（>0.7） 反映了核桃中矿质元素的组成和蛋白质品质。

表3 各因子载荷值和方差贡献率

根据各因子方差贡献率， 建立综合评价模型Y＝0.448F1＋0.303F2＋0.249F3， 分别计算出5 个产地样品综合评价得分 （Y）， 结果见表4。 结果表明，云南省5 个产地的核桃仁综合品质排名依次为石屏、 景东、 大姚、 永平、 昌宁。

表4 5 个产地核桃仁品质综合得分及排序

三、 结论与讨论

本研究对云南省5 个产地的核桃仁中蛋白质、粗脂肪、 8 种矿质元素、 7 种脂肪酸含量进行分析，发现17 种营养成分均存在差异。 导致品质差异的因素较多， 如土壤、 海拔、 气候、 栽培措施等， 通常土壤pH 和土壤中矿质元素含量与施肥带入矿质元素直接决定生产出的核桃仁矿质元素含量， 核桃仁的含油量及成分则更多与品种特性有关。 矿质元素中P 元素含量的变异系数较大， 含量最高的为昌宁核桃， 最低为大姚核桃； 其次为Zn 元素， 含量最高的为石屏核桃， 最低为景东核桃； 其余6 种元素中， Mg、 Fe、 Cu、 Mn 含量最高的均为昌宁核桃， K 含量最高的为大姚核桃， Ca 含量最高的为永平核桃（接近1 000 mg/kg）。 不同产地核桃间蛋白质和粗脂肪含量的变异系数较小， 含量最高的分别为永平和景东核桃。 饱和脂肪酸的含量为7.47%～11.35%， 含量最高的为石屏核桃， 不饱和脂肪酸含量为83.92%～92.53%， 含量最高的为昌宁核桃， 最低为石屏核桃， 昌宁核桃中均未检出二十烯碳酸和未知脂肪酸。 17 种营养成分之间均存在相关性， Ca 元素与蛋白质含量呈极显著正相关， 硬脂酸与油酸、 亚油酸、α－亚麻酸呈极显著相关，其中与油酸为正相关， 与亚油酸、α－亚麻酸为负相关， 3 种不饱和脂肪酸 （油酸、 亚油酸、α－亚麻酸） 之间均存在显著相关性。 通过因子分析对5个产地的核桃进行综合评价， 石屏核桃营养品质最佳， 之后依次为景东、 大姚、 永平、 昌宁核桃。

本研究所测定的核桃仁中营养成分及脂肪酸的组成与前人研究结果基本相同， 含量存在较大差异。 耿鹏飞等[21]研究结果表明， 云南省核桃中Fe、Cu、 Ca、 Mg、 Zn、 Mn、 K 共计7 种元素的含量分别为22.5、 18.47、 65.00、 45.71、 23.36、 61.90、77.80 mg/kg， 蛋白质和粗脂肪的含量分别为18.36%和66.55%， 饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸的含量分别为8.94%和90.98%， 与本研究结果相比，本研究中测定的Ca、 Mg、 K 元素的含量较高。 本研究测定的云南省5 个产地核桃仁中的脂肪酸含量与四川省凉山地区核桃中5 种脂肪酸的含量基本一致[22]； 而与广西地区的核桃相比， 脂肪酸含量水平偏低， 广西核桃棕榈酸含量为4.09%～8.36%、 硬脂酸含量为10.57%～45.09%、 亚油酸含量为45.88%～77.26%、α－亚麻酸含量为3.16%～10.28%[6]， 值得注意的是， 云南核桃的油酸含量相较于广西核桃偏高， 均值达到了30.69%。 综上表明， 核桃营养品质的形成可能受到核桃品种、 环境条件、 施肥情况等因素的影响[10，17，23]。

一直以来， 减少饱和脂肪 （动物脂肪） 的摄入， 增加富含不饱和脂肪酸食物的摄入量是全球各国膳食指南的基石[24～25]。α－亚麻酸和亚油酸是植物来源中最常见的人体必需多不饱和脂肪酸[12]。 核桃是人体摄入α－亚麻酸和亚油酸的食物来源， 本研究中5 个产地的核桃仁中的α－亚麻酸含量为1.32%～9.74%， 亚油酸的含量为23.13%～63.08%。因此， 可以考虑在饮食中适量加入这些产地核桃，将有助于减少炎症和改善动脉功能， 有益于心脏健康， 并降低心血管疾病的发病率[13，26～27]。