努爾買買提·阿布地熱木 龍建春 阿力木·阿木提 郭眾仲 迪麗努爾·艾麥提 焦灰敏 王新建,2

(塔里木大學植物科學學院/南疆特色果樹高效優(yōu)質(zhì)栽培與深加工技術(shù)國家地方聯(lián)合工程實驗室1,阿拉爾 843300)(新疆生產(chǎn)建設兵團塔里木盆地生物資源保護利用兵團重點實驗室2,阿拉爾 843300)(新疆大學科學技術(shù)學院阿克蘇校區(qū)3,阿克蘇 843100)

核桃(JuglansregiaL.)屬于核桃科(Juglandaceae)、核桃屬(Juglans)多年生落葉果樹,又名胡桃、羌桃,是世界四大干果之一[1],同時也是重要的堅果和木本油料物種,具有較高的經(jīng)濟價值。我國是世界栽培核桃起源地之一,核桃栽培歷史悠久,并且種質(zhì)資源非常豐富,栽培面積位處于世界第一位。核桃含油量高,富含多不飽和脂肪酸,主要是亞油酸、亞麻酸等人體必需脂肪酸[2-6],核桃以其豐富的營養(yǎng)和獨特的風味被廣大人民群眾喜愛,核桃富含人體必需的各種蛋白質(zhì)及氨基酸、維生素、礦物質(zhì)、脂肪及脂肪酸、礦物質(zhì)等多種營養(yǎng)成分[7-8]。新疆是我國核桃的原產(chǎn)地和主產(chǎn)區(qū)之一,擁有豐富的核桃資源[9-11]。通過對新疆薄皮核桃果仁中的脂肪酸組成、各組分相對含量進行比較分析,可為新疆薄皮核桃資源評價及新品種選育提供依據(jù)。新疆于20世紀90年代初,已選育出26個核桃優(yōu)良品種[12],為滿足生產(chǎn)發(fā)展需要奠定了良好基礎。針對核桃品種選育、引種以及核桃外觀、營養(yǎng)品質(zhì)等方面的研究已有大量文獻報道。王根憲等[13]對在陜西洛南縣種植出的10余種早實核桃品種與當?shù)仄胀ㄍ韺嵑颂覍Ρ缺砻?引進的早實新品種質(zhì)量相對較高;通過對新疆6個核桃品種種仁主要營養(yǎng)成分比較分析表明,新豐品種含油率最高,可做為油用核桃良種開發(fā)[14]; 張琦等[15]針對山西不同品種核桃外觀品質(zhì)、礦物質(zhì)養(yǎng)分含量的測定分析表明,核桃不同品種間的粗脂肪含量的差異較大,核桃不同品種之間存在顯著性差異。蘇彥蘋等[16]對8個新疆早實核桃優(yōu)株堅果品質(zhì)變異做了分析及綜合評價。古麗米熱·卡克什等[17]對新疆不同核桃品種堅果品質(zhì)特性的比較,結(jié)果表明不同品種間的粗脂肪差異較大,胡安鴻[18]對新疆烏什縣核桃優(yōu)樹堅果性狀做了評價。王曉芹等[19]對新疆核桃實生后代堅果外觀品質(zhì)差異分析表明,溫 185 的仁重最重,出仁率最高,果形指數(shù)最小,縫合線高度最小,殼最薄,溫185實生后代核桃的綜合品質(zhì)較好,是值得大力推廣的品種。隨著新疆環(huán)塔里木盆地特色林果產(chǎn)業(yè)的大力發(fā)展,核桃栽種面積迅速擴大,追求高品質(zhì)和更高的營養(yǎng)價值是核桃深層次開發(fā)利用中的關(guān)鍵科學問題。目前針對新疆核桃單一品質(zhì)的研究較多,但基于堅果脂肪酸含量的研究及綜合評價鮮有報道。選取新疆主要栽培的新新 2 號、溫 185 與其實生后代等40個品系作為測試材料,在田間采樣、室內(nèi)化學分析測定的基礎上,計算各優(yōu)株堅果脂肪酸的最大值、最小值、平均值、標準差及變異系數(shù),采用主成分分析法對堅果品質(zhì)進行分析,以期為核桃品質(zhì)化育種和核桃加工品種化提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

供實驗的材料來自新疆阿拉爾市塔里木大學園藝試驗站核桃園,分別于2014年9月和2015年9月果實成熟期采摘,新新 2 號、溫185兩個核桃品種和它們的38個實生后代(編號依次為北1-10、北3-10、北6-10、北7-15、中1-12、中5-9、中6-10等),每株3個重復,每個重復采摘30個果實,樣品取好后帶回實驗室，將40個核桃樣品烘干至恒重,去殼然后將粉碎過后,裝瓶保存用于脂肪酸測定。14%三氟化硼-甲醇溶液(Sigma-Aldrich)：分析純;石油醚:分析純。

1.2 儀器

JOYN-SXT-02脂肪測定儀；HH-2數(shù)顯恒溫水浴鍋；HGC-12A氮吹儀；Agilent 7890-5975氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀；水解與甲酯化：按GB/T 222 23—2008操作進行。

1.3 方法

1.3.1 核桃油脂的提取

脂肪含量測定采用索氏抽提法[20]，按GB/T 5512—2008糧油檢驗糧食中粗脂肪含量測定方法。

1.3.2 脂肪酸測定方法

脂肪酸組成測定采用氣相色譜法[21]進行,脂肪酸的GC/MS分析。

色譜條件：色譜柱HP-5MS(60 m×0.25 mm,0.25 μm)；進樣口溫度：280 ℃；進樣量1.0 μL，分流比20∶1；載氣：氦氣；恒線速度流速1.5 mL/min；升溫程序(初始柱溫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。)

質(zhì)譜條件：離子源溫度200 ℃；四級桿150 ℃；連接線溫度260 ℃；電子轟擊能量70 ev；質(zhì)量掃描范圍m/z40-550,溶劑切除時間為4.4 min。

脂肪酸的定性和定量分析:1)定性：利用計算機NIST 11譜庫數(shù)據(jù)庫檢索、參考脂肪酸標準譜圖和各脂肪酸的保留時間,定性出所有的脂肪酸。2)定量：將脂肪酸甲酯封面乘以相應校正系數(shù)f,再按面積歸一化法進行計算,求得各脂肪酸百分含量。

含量=FAME峰面積×f/校正后總峰面積×100%

1.4 數(shù)據(jù)處理方法

采用 Excel 2010進行數(shù)據(jù)的整理和簡單計算,再用 DPS 7.05 軟件進行相關(guān)性分析與主成分分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 新疆核桃實生后代飽和脂肪酸、不飽和脂肪酸組成分析

2.1.1 “溫 185”與實生后代飽和脂肪酸、不飽和脂肪酸比較

溫185與實生后代飽和脂肪酸、不飽和脂肪酸組成見表1。

表1 新疆核桃“溫 185”與實生后代飽和脂肪酸、不飽和脂肪酸組成/%

表1可知,溫185核仁脂肪質(zhì)量分數(shù)68.11%,達到堅果質(zhì)量特級標準(≥65%)[22],其實生后代中干仁含油率超過親本(68.11%)的占25.00%,介于65.00%～68.11%之間的占35.00%,低于65%的占40.00%。溫185實生后代飽和脂肪酸含量均值高于親本,后代僅有20%低于親本;單不飽和脂肪酸含量均值低于親本,后代僅有15.00%高于親本;多不飽和脂肪酸含量均值高于親本,后代有80.00%高于親本。

因此,以高油(含油率)、高品質(zhì)(不飽和脂肪酸)為指標可以看出,溫185的實生后代中,北6-16、北4-16、北1-14、北1-9可以認為是較優(yōu)品系。單從核仁(干核仁)脂肪含量可以看出,溫185的實生后代中,北6-10北4-16、北6-16、北1-14,北1-9較優(yōu)。

2.1.2 “新新 2號”與實生后代飽和脂肪酸、不飽和脂肪酸比較

新新2號與實生后代飽和脂肪酸、不飽和脂肪酸組成見表2,由新疆核桃實生后代堅果核仁脂肪(酸)含量變異情況可知,新新2號核仁脂肪質(zhì)量分數(shù)為66.55%,達到堅果質(zhì)量特級標準(≥65%)[22],它的實生后代中干仁含油率超過親本(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號實生后代飽和脂肪酸含量均值低于親本,后代僅有22.22%高于親本;單不飽和脂肪酸含量均值高于親本,后代有72.22%高于親本;多不飽和脂肪酸含量均值低于親本,后代有50%高于親本。

表2 “新新 2號”與實生后代飽和脂肪酸、不飽和脂肪酸組成/%

因此,以高油(含油率),高品質(zhì)(不飽和脂肪酸)為指標可以看出,新新2號的實生后代中,中1-12、中2-12、中3-12、中4-12、中6-8、中6-9、中6-11、中6-12可以認為是較優(yōu)品系。單從核仁(干核仁)脂肪含量可以看出,新新2號的實生后代中,中6-8、中6-11、中6-9、中1-10、中6-12較優(yōu)。

2.2 核桃堅果各類脂肪酸比較

2.2.1 “溫 185”親本與實生后代脂肪酸比較

溫 185與實生后代10種脂肪酸組成差異見表3，從表3得知,各類脂肪酸組成中含量從高到低順序：亞油酸>油酸>亞麻酸>棕櫚酸>硬脂酸>反油酸>順-11-二十碳烯酸>棕櫚油酸>十七烷酸、花生酸。溫185實生后代棕櫚酸含量均值高于親本,后代僅有10%低于親本;溫185實生后代硬脂酸含量均值低于親本,后代僅有25%高于親本;花生酸、十七烷酸含量很低,差異很小。溫185實生后代亞油酸含量均值高于親本,后代有80.00%高于親本;亞麻酸含量均值高于親本,后代有65.00%高于親本;反油酸含量很低,差異很??；油酸含量均值低于親本,后代僅有15.00%高于親本，順-11-二十碳烯酸、棕櫚油酸含量很低,差異很小。

2.2.2 “新新 2號”親本與實生后代脂肪酸比較

新新 2號與實生后代10種脂肪酸組成差異見表4,從表4得知,各類脂肪酸組成中含量從高到低順序：亞油酸>油酸>亞麻酸>棕櫚酸>硬脂酸>反油酸>順-11-二十碳烯酸>花生酸>棕櫚油酸、十七烷酸。新新2號實生后代棕櫚酸含量均值低于親本,后代有44.44%低于親本;新新2號實生后代硬脂酸含量均值低于親本,后代僅有22.22%高于親本;花生酸、十七烷酸含量很低,差異很小。新新2號實生后代亞油酸含量均值高于親本,后代有44.44%高于親本;亞麻酸含量均值低于親本,后代有38.89%高于親本;反油酸含量很低,差異很小；油酸含量均值高于親本,后代有72.22%高于親本，順-11-二十碳烯酸、棕櫚油酸含量很低,差異很小。

表3 “溫 185”與實生后代10種脂肪酸組成差異/%

表4 “新新 2號”與實生后代10種脂肪酸組成差異/%

2.2.3 核桃品種親本的脂肪酸含量與氣相色譜圖比較

溫185核桃脂肪酸GC-MS色譜圖如圖1所示,新新2號脂肪酸GC-MS色譜圖如圖2所示,通過圖1,圖2可以看出,兩種核桃油均由大量的不飽和脂肪酸及少量的飽和脂肪酸構(gòu)成。兩種核桃所含脂肪酸種類方面類似,但脂肪酸比例有所不同。

注：1棕櫚油酸甲酯；2棕櫚酸甲酯；3十七烷酸甲酯；4亞油酸甲酯；5油酸甲酯；6亞麻酸甲酯；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。圖2同。圖1 “溫 185”核桃脂肪酸GC-MS色譜圖

圖2 “新新 2號”脂肪酸GC-MS色譜圖

新疆核桃和內(nèi)地核桃堅果脂肪酸含量進行對比,山西省中林1號脂肪質(zhì)量分數(shù)68.30%,棕櫚酸6.60%,硬脂酸3.60%,油酸21.70%,亞油酸57.20%,亞麻酸10.90%;飽和脂肪酸質(zhì)量分數(shù)10.20%,單不飽和脂肪酸質(zhì)量分數(shù)21.70%,多不飽和脂肪酸質(zhì)量分數(shù)68.10%。云南省泡核桃脂肪質(zhì)量分數(shù)68.70%,棕櫚酸7.70%,硬脂酸2.20%,油酸21.70%,亞油酸57.80%,亞麻酸10.60%;飽和脂肪酸質(zhì)量分數(shù)9.90%,單不飽和脂肪酸質(zhì)量分數(shù)21.70%,多不飽和脂肪酸質(zhì)量分數(shù)68.40%[23]。通過各個品種間的主要指標進行對比發(fā)現(xiàn),在亞油酸、亞麻酸等指標方面,新疆核桃比其他地區(qū)的核桃具有一定的優(yōu)勢。營養(yǎng)成分的這種差異為今后研究開發(fā)優(yōu)系核桃提供了重要的基礎條件。

2.3 核桃實生后代堅果品質(zhì)脂肪酸組成成分的相關(guān)性分析

2.3.1 “溫 185”的實生后代脂肪酸組成成分的相關(guān)性分析

為了對核桃堅果品質(zhì)進行綜合評價,先將取仁10種脂肪酸進行正向化處理,然后對溫185和他實生后代堅果內(nèi)在品質(zhì)指標進行標準化轉(zhuǎn)換,進而采用相關(guān)性分析法對其進分析。溫185與它實生后代脂肪酸組成成分的相關(guān)性分析見表5。由表5可知,脂肪酸的10種組成成分之間僅棕櫚油酸與反油酸,順-11-二十碳烯酸與花生酸、十七烷酸,花生酸與十七烷酸呈極顯著正相關(guān),相關(guān)系數(shù)分別為0.80、0.79,0.74和0.74。油酸與亞油酸、亞麻酸,硬脂酸與反油酸呈極顯著負相關(guān),相關(guān)系數(shù)分別為-0.82、-0.69和-0.72,其他成分之間的相關(guān)系數(shù)都比較小。

表5 “溫 185”與它實生后代脂肪酸組成成分的相關(guān)性分析

注：* 和** 分別表示0.05和0.01水平(雙向)上顯著相關(guān)。下同。

表6 “新新 2號”與實生后代脂肪酸組成成分的相關(guān)性分析

2.3.2 “新新 2號”的實生后代脂肪酸組成成分的相關(guān)性分析

為了對核桃堅果品質(zhì)進行綜合評價,先將取仁10種脂肪酸進行正向化處理,然后對新新2號及其實生后代堅果品質(zhì)指標進行標準化轉(zhuǎn)換,進而采用相關(guān)性分析法對其進分析。新新2號與實生后代脂肪酸組成成分的相關(guān)性分析見表6。由表6可知,脂肪酸的10種組成成分之間僅棕櫚油酸與棕櫚酸、硬脂酸與順-11-二十碳烯酸呈極顯著正相關(guān),相關(guān)系數(shù)分別為0.65、0.58。油酸與亞油酸、亞麻酸,花生酸與反油酸呈極顯著負相關(guān),相關(guān)系數(shù)分別為-0.73,-0.70和-0.64,其他成分之間的相關(guān)系數(shù)都比較小。

2.4 核桃實生后代堅果品質(zhì)脂肪酸組成成分的主成分分析

2.4.1 “溫 185”的實生后代脂肪酸組成成分的主成分分析

溫185與實生后代脂肪酸組成成分的主成分分析見表7,主成分的貢獻率是選擇主成分的依據(jù)。表7結(jié)果表明,第1主成分的貢獻率最大,為34.53%,是最重要的主成分,其中順-11-二十碳烯酸、花生酸、十七烷酸具有較大的正向荷載,分別達到0.462、0.427、0.401,表明第1主成分反映了順-11-二十碳烯酸、花生酸、十七烷酸均較高的特征;第2主成分的貢獻率為28.18%,僅次于第一主成分,其中棕櫚油酸、反油酸、棕櫚酸具有較大的正向荷載,分別達到0.547、0.485、0.393,表明第2主成分反映了棕櫚油酸、反油酸、棕櫚酸均較高的特征;其他主成分的貢獻率分別為16.04% 、9.67%,依次明顯減少;第3主成分反映了花生酸、亞麻酸有較高的正載荷;第4主成分反映了棕櫚酸、亞油酸均較高的特征。前4個主成分的累計貢獻率達到88.43%,可以基本解釋核桃各脂肪酸營養(yǎng)指標中所含信息,因此可以選取前4個主成分作為核桃脂肪酸營養(yǎng)成分選擇的的綜合指標。

表7 “溫185”與實生后代脂肪酸組成成分的主成分分析

2.4.2 “新新 2號”的實生后代肪酸組成成分的主成分分析

新新2號與實生后代脂肪酸組成成分的主成分分析見表8,主成分的貢獻率是選擇主成分的依據(jù)。表8結(jié)果表明,第1主成分的貢獻率最大,為35.65%,是最重要的主成分,其中硬脂酸、花生酸、順-11-二十碳烯酸具有較大的正向荷載,分別達到0.406、0.384、0.342,表明第1主成分反映了硬脂酸、花生酸、順-11-二十碳烯酸均較高的特征;第2主成分的貢獻率為20.48%,僅次于第一主成分,其中油酸、棕櫚油酸、棕櫚酸具有較大的正向荷載,分別達到0.512、0.416、0.327,表明第2主成分反映了油酸、棕櫚油酸、棕櫚酸均較高的特征;其他主成分的貢獻率分別為11.70% 、9.93%,依次明顯減少;第3主成分反映了順-11-二十碳烯酸、亞麻酸、十七烷酸有較高的正載荷;第4主成分反映了十七烷酸、棕櫚酸、棕櫚油酸、花生酸均較高的特征。前4個主成分的累計貢獻率達到 77.76%,可以基本解釋核桃各脂肪酸營養(yǎng)指標中所含信息,因此可以選取前4個主成分作為核桃脂肪酸營養(yǎng)成分差異選擇的綜合指標。

表8 “新新 2號”與實生后代脂肪酸組成成分的主成分分析

3 討論與結(jié)論

脂肪是重要的營養(yǎng)成分,不飽和脂肪酸是人體不可缺少的,具有抗衰老、防動脈硬化和心血管疾病等功效。提高脂肪酸中油酸及亞油酸等不飽和脂肪酸含量,降低棕櫚酸等飽和脂肪酸含量,是油料作物品質(zhì)改良的重點[24],本研究對新疆阿克蘇核桃實生后代堅果脂肪酸相關(guān)指標的變異情況進行了分析,研究了兩個核桃品種(溫185和新新2號)與它們的實生后代內(nèi)在品質(zhì)中10種脂肪(酸)組成成分及含量,結(jié)果表明,溫185堅果內(nèi)在品質(zhì)的脂肪質(zhì)量分數(shù)為68.11%,它的實生后代的脂肪質(zhì)量分數(shù)均值為64.62%,實生后代堅果脂肪變異系數(shù)為8.61%,親本堅果仁的單不飽和脂肪酸(MUFA)、多不飽和脂肪酸(PUFA)、飽和脂肪酸(SFA)含量占總脂肪酸總量的均值分別為19.00%、 69.70%、11.30%,其實生后代的單不飽和脂肪酸,多不飽和脂肪酸、飽和脂肪酸的均值分別為15.54%、72.39%、12.07%,溫185核桃親本與后代之間差異大。新新2號堅果內(nèi)在品質(zhì)的脂肪質(zhì)量分數(shù)為66.55%,它的實生后代的脂肪質(zhì)量分數(shù)均值為66.48% ,堅果脂肪變異系數(shù)為3.83%,新新2號堅果仁的單不飽脂肪酸、多不飽和脂肪酸、飽和脂肪酸含量占總脂肪酸總量的均值分別為17.03%、71.01%、11.96%,其實生后代的單不飽和脂肪酸、多不飽和脂肪酸、飽和脂肪酸的均值分別為17.42%、70.95%、11.63%。

兩個新疆阿克蘇核桃品種實生后代堅果脂肪酸含量進行對比,溫185堅果脂肪含量比新新2號多1.56%,溫185堅果單不飽和脂肪酸質(zhì)量分數(shù)比新新2號多1.97%,多不飽和脂肪酸質(zhì)量分數(shù)比新新2號低1.31%。溫185實生后代堅果平均脂肪質(zhì)量分數(shù)比新新2號后代低1.86%,單不飽和脂肪酸質(zhì)量分數(shù)比新新2號后代低1.88%,多不飽和脂肪酸質(zhì)量分數(shù)比新新2號后代高1.44%。

研究表明溫185實生后代10種脂肪酸變異系數(shù)最大是棕櫚油酸,為41.33%;最小是亞油酸,為3.48%。新新2號實生后代10種脂肪酸變異系數(shù)最大是棕櫚油酸,為25.09%;最小是亞油酸,為3.31%。溫185實生后代中,北6-16的亞油酸質(zhì)量分數(shù)最大為63.70%;新新2號實生后代中,中4-8的亞油酸質(zhì)量分數(shù)最大為63.00%。其中以高油(含油率)、高品質(zhì)(不飽和脂肪酸)為指標可以看出“溫 185”實生后代中,北6-16、北4-16、北1-14、北1-9；“新新2”實生后代中,中1-12、中2-12、中3-12、中4-12、中6-8、中6-9、中6-10,可以認為是較優(yōu)品系。

用主成分分析法將兩個新疆阿克蘇核桃品種與它實生后代的堅果品質(zhì)指標簡化為4個相對獨立的主成分,這4個主成分的累計方差貢獻率達到88.43%與77.76%,表明選取主成分能很好地代表測定核桃堅果品質(zhì)的差異性指標。新疆溫185、新新2號兩個核桃品種實生后代脂肪酸含量指標相對豐富,這為品種改良尤其是高含量的多不飽和脂肪酸的選擇性育種提供了良好的種質(zhì)資源。新疆阿克蘇核桃品種的實生后代可以作為天然選育核桃優(yōu)良品種的潛力材料，有利于獲取更高的經(jīng)濟價值的類型。