河北省核桃坚果蛋白质、脂肪及脂肪酸组成分析

张莹莹，毛向红，张建英

（河北省林业和草原科学研究院,河北省林木良种技术创新中心，河北石家庄 050061）

核桃（Juglans regiaL.）又称胡桃，羌桃，为胡桃科胡桃属植物。是与扁桃、腰果、榛子齐名的世界“四大干果”之一。核桃果实中脂肪、蛋白质，不饱和脂肪酸等含量丰富，具有抗氧化、降低胆固醇、预防心血管疾病等保健功能，被誉为“二十一世纪的超级食品”[1]。随着我国“加快发展木本粮油产业”政策的提出，核桃栽培面积和产量逐年上升，一跃成为举足轻重的木本粮油树种。

作物种质资源品质性状鉴定评价是作物种质资源研究的重要组成部分，也是优异资源挖掘和利用的基础[2]。近年来，有关核桃种质资源的研究多集中于表型性状[3−6]、分子标记和遗传多样性等方面[7−13]，国内外关于核桃蛋白质、脂肪、脂肪酸等营养成分的研究多见于育成品种的比较分析[14−21]，同时，部分学者对野生资源和优良单株也投入了一定的关注度[22−23]。另一方面，国内种质资源的来源地多以新疆、西藏、云南、四川和广西居多[24−28]，有关河北省核桃资源的研究较少。

河北省核桃栽培历史悠久，分布区域广泛。在长期的人工驯化和自然选择过程中，形成了丰富多样的遗传资源。为深入了解河北省核桃种质资源品质特征，发掘特色油脂资源，本研究以103 份核桃种质资源为试材，对其蛋白质、脂肪和脂肪酸组分进行测定和分析，以期为河北省核桃资源的保存、开发利用奠定基础，为核桃特色油脂品种的选育和种质创新提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

核桃 依托前期在河北省进行核桃资源调查的研究基础，综合考量核桃资源的坚果感官性状、丰产性、抗病性，在河北省内确定核桃优良单株和品种资源共计103 份，资源分布范围N36°35′～N41°10′，E113°50′～E119°35′，通过GPS轨迹记录仪标记资源坐标位置。2018 年8 月下旬至9 月中上旬果实成熟期，于树冠外围选取无病虫害果实30 粒，样品脱青皮自然干燥,于测定处理前烘干至含水量3%～4%。供试材料信息见表1；盐酸、无水乙醚 分析纯，国药集团化学试剂有限公司；95%乙醇、氢氧化钠、无水硫酸钠、氯化钠、硫酸、硫酸铜、硫酸钾、硼酸、甲基红指示剂、溴甲酚绿指示剂、亚甲基蓝指示剂 分析纯，北京化工厂；甲醇、正庚烷 色谱纯，赛默飞世尔科技（中国）有限公司；三氟化硼甲醇溶液 色谱纯，西格玛奥德里奇（上海）贸易有限公司。

表1 103 份核桃资源信息Table 1 Information of 103 walnut germplasm resources

GC-2010 气相色谱仪 日本岛津公司；Soxtec8000索氏提取仪、KJ2300 凯氏定氮仪 福斯分析仪器公司；N-1200 旋转蒸发仪 东京理化器械株式会社；DH-101-2BS电热鼓风干燥箱 天津市中环实验电炉有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 核桃蛋白质、脂肪含量测定 蛋白质含量按照GB5009.5-2016《食品中蛋白质的测定》[29]方法测定，脂肪含量按照GB5009.6-2016《食品中脂肪的测定》[30]方法提取与测定。

1.2.2 脂肪酸组分测定 按照GB5009.168-2016《食品中脂肪酸的测定》[31]，脂肪酸通过与脂肪酸甲酯标准品保留时间比较鉴定，采用面积归一化法计算各组分的相对含量。

色谱条件：毛细管色谱柱：SP-2560（100 m×0.25 mm，0.2 μm）；升温程序：100 ℃保持13 min，以10 ℃/min升至180 ℃，保持6 min，以1 ℃/min升至200 ℃，保持20 min，以4 ℃/min升至230 ℃，保持10.5 min；载气（N2）；进样量：1.0 μL；进样器温度：270 ℃；检测器温度：280 ℃；分流比：100:1。

1.2.3 遗传多样性指数的计算 遗传多样性指数的计算参照崔翠[32]等的方法。根据平均值（x¯）和标准差（S）进行分级，每个性状分为10 级，1 级<−2S，10 级≥+2S，每级间隔0.5S，每1 级的相对频率（Pi）用于计算遗传多样性指数。利用Shannonweaver遗传多样性指数来衡量群体遗传多样性的大小，计算公式为Hˊ=−∑Pi×lnPi。其中Pi为某一性状第i级别内材料份数占总份数的百分比，ln为自然对数。

1.2.4 相关性分析、聚类分析 采用Pearson相关系数分析各指标的相关性。聚类分析先将数据进行标准化转换后计算欧氏距离，并采用离差平方和的方法对103 份核桃资源进行系统聚类，并绘制树状图。

1.3 数据分析

数据的整理与统计分析采用Excel 2010、SPSS 19.0。

2 结果与分析

2.1 核桃资源蛋白质、脂肪、脂肪酸组分变异分析

103 份核桃资源坚果指标的变异情况如表2 所示，蛋白质含量的变异范围为11.3%～22.3%，平均含量为16.66%，变异系数14.72%。脂肪含量的变异范围为47.80%～72.90%，平均含量为62.15%，变异系数8.44%。核桃中的脂肪酸含量由高到低依次为亚油酸>油酸>α-亚麻酸>棕榈酸>硬脂酸>花生烯酸>花生酸。脂肪酸组分以油酸和亚油酸等不饱和脂肪酸为主，油酸含量的变异范围为8.08%～40.21%，平均含量17.31%，变异系数为31.41%；亚油酸含量的变异范围为44.39%～74.16%，平均含量64.56%，变异系数为7.40%；α-亚麻酸含量的变化范围为5.22%～13.51%，平均含量9.36%，变异系数为17.23%。棕榈酸、硬脂酸、花生酸等饱和脂肪酸的含量较低，平均含量分别为2.83%、5.46%和0.08%，变异系数为17.37%、10.35%和20.03%。

表2 103 份核桃资源蛋白质、脂肪、脂肪酸含量变异分析Table 2 Variation analysis of protein,fat and fatty acid content of 103 walnut germplasm resources

9 个指标的变异系数由高到低依次为油酸、花生酸、硬脂酸、α-亚麻酸、蛋白质、花生烯酸、棕榈酸、脂肪、亚油酸。脂肪和亚油酸含量的变异系数较小，在10%以下，其他变异系数均大于10%，说明脂肪和亚油酸含量在103 份河北省核桃资源样本间遗传稳定，油酸、花生酸等7 个指标变异较大。

对103 份河北省核桃资源蛋白质、脂肪、脂肪酸组分的频次分布及多样性指数的统计结果如表3 所示，各指标的频次分布多集中在均值左右，多呈单峰曲线，表现为连续型分布，是典型的数量性状的表现特点。9 个指标的多样性指数变化范围为1.89～2.10，平均多样性指数为1.99，其中油酸的多样性指数最低，蛋白质的多样性指数最高。对变异系数和多样性指数进行横向比较，发现它们对某些指标的表现存在不一致的情况。油酸的变异系数最大，为31.41%，而多样性指数最低，仅为1.89；脂肪的变异系数较小，为8.44%，而多样性指数较高，为2.01。这主要是因为二者反映的角度不同，变异系数体现了性状的变异范围，多样性指数则体现了性状的不同表现等级和数量分布情况，即多样性的丰度和均匀度。说明103 份核桃资源油酸的变异性广泛，但分布的均匀度较低，而脂肪含量虽然变异程度较低，但分布更为均匀。

表3 103 份核桃种质资源指标遗传多样性指数Table 3 Genetic diversity index of 103 walnut germplasm based on quality indexes

2.2 核桃资源蛋白质、脂肪、脂肪酸组分相关性分析

蛋白质、脂肪、脂肪酸组分的相关性分析如表4所示，脂肪与棕榈酸含量呈显著负相关（P<0.05）；油酸含量与亚油酸、α-亚麻酸含量呈极显著负相关（P<0.01），与花生烯酸含量呈极显著正相关（P<0.01）；亚油酸含量与α-亚麻酸含量呈极显著正相关（P<0.01），与花生烯酸呈极显著负相关（P<0.01）；α-亚麻酸含量与花生烯酸含量呈极显著负相关（P<0.01）；花生酸含量与花生烯酸、棕榈酸含量呈极显著正相关（P<0.01）。由相关性分析结果可知，103 份核桃资源的蛋白质、脂肪与脂肪酸组分的关联性不高，而脂肪酸组分中的不饱和脂肪酸关联程度较高，相互影响较大，在进行优良育种资源的搜集选育时，应着重考察油酸、亚油酸等不饱和脂肪酸含量。

表4 指标相关性分析Table 4 Correlation analysis of indexes

2.3 核桃资源蛋白质、脂肪、脂肪酸组分聚类分析

对103 份核桃资源的9 个指标数据进行标准化转换后，采用欧氏距离离差平方和方法进行系统聚类，聚类结果如图1 所示。在欧氏距离9.75 处可将103 份河北省核桃资源分为5 大群组。对各群组的9 个指标进行简单统计（表5），结果显示，群组Ⅰ包含38 份核桃资源，其蛋白质、脂肪和油酸含量分别为14.66%、60.55%和15.26%，均低于总体平均值，且蛋白质、油酸和硬脂酸的变异系数较大；群组Ⅱ包含4 份资源，均为卢龙县‘石门核桃’优株或品种，其蛋白质、脂肪和亚油酸含量分别为18.88%、66.83%和70.47%，均高于总体平均值和其他群组。同时，蛋白质、脂肪含量均高于《GB/T20398-2006 核桃坚果质量等级标准》中的一级标准（蛋白质≥14%、脂肪≥65%），可划分为高蛋白、高脂肪、高亚油酸类型，作为高蛋白和特色油脂资源进行开发和研究；群组Ⅲ包含24 份资源，其蛋白质、脂肪含量分别为18.18%、64.60%，显著高于群组Ⅰ、Ⅳ、Ⅴ（P<0.05），与群组Ⅱ的差异不显著。亚油酸含量为63.84%，低于总体平均值，显著低于群组Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ（P<0.05），可划分为高蛋白、高脂肪、低亚油酸类型；群组Ⅳ包含组16 份资源，其亚油酸含量为67.80%，显著高于Ⅰ、Ⅲ、Ⅴ三个群组（P<0.05），与群组Ⅱ的亚油酸含量差异不显著。其硬脂酸含量为3.56%，高于总体平均值，显著高于其他群组（P<0.05）；群组Ⅴ包含21 份资源，其蛋白质和脂肪含量分别为17.40%、63.22%，高于总体平均值，在各群组中处于居中水平。油酸含量为24.98%，高于总体平均值，显著高于其他群组（P<0.05），亚油酸含量为58.63%，低于总体平均值，显著低于其他群组（P<0.05），可划分为高油酸、低亚油酸类型。

表5 各群组数据统计Table 5 Data statistics in each group

图1 河北省核桃种质资源蛋白质、脂肪、脂肪酸含量的聚类分析Fig.1 Cluster of the content of protein,fat and fatty acid in walnut germplasm resources in Hebei

3 结论

本研究对河北省103 份核桃坚果的9 个指标进行了测定和分析，结果表明，103 份核桃资源脂肪、蛋白质的平均含量分别为62.15%、16.66%，脂肪酸组分中，以油酸、亚油酸为代表的不饱和脂肪酸含量较高，其中油酸的平均含量为17.31%，亚油酸的平均含量为64.56%。9 个指标中，油酸的变异系数最大，为31.41%；脂肪、亚油酸的变异系数较小，分别为8.44%、7.40%。

聚类分析将103 份核桃资源分为5 大群组，其中群组Ⅱ为高脂肪、高蛋白、高亚油酸资源，且均来自或选育自卢龙县‘石门核桃’产区，具有较高研究价值和开发潜力；群组Ⅴ平均油酸含量为24.98%，为典型的高油酸、低亚油酸资源。这些资源将为今后资源发掘、种质改良和特色油脂资源的选育提供研究基础和物质材料。坚果蛋白质、脂肪、脂肪酸含量可能会受环境因子和栽培管理水平影响，有关核桃资源坚果品质在不同栽培环境下的稳定性仍需进一步的的研究。