河北省核桃主栽品种坚果特征分析与评价

冯启科，王芳，李津津，庞立欣，王红霞

(1 河北农业大学 山区研究所，河北省山区农业技术创新中心，河北 保定 071000；2 河北农业大学 园艺学院,河北 保定 071000；3 河北农业大学 科学技术研究院，河北 保定 071000)

核桃(Juglansregia)是世界著名的“四大坚果”之一，核桃种仁营养丰富，具有很高的营养保健和药用价值[1]。我国作为核桃的起源地，拥有丰富种质资源，栽培面积和产量均居世界第一[2]。但近些年，我国核桃在国际市场内的平均占有率不高，在国际市场的竞争力不强，其中坚果品质是核桃产业发展的制约因素[3]。河北省是我国核桃主产区之一，现有的主栽核桃品种丰产性、稳产性及树体适应性等方面均具有较好表现。但坚果表型性状及营养物质含量等方面，各品种间存在一定差异。近年来，核桃品种和种质评价多集中在表型性状、抗逆特性等方面，而有关营养成分含量和营养评价指标筛选较少。李林晴等通过对9个主栽品种的表型特征进行综合评价，筛选出5个适栽品种，并采用主成分分析法筛选出核仁饱满度、缝合线紧密度、核壳厚度及单枝结果数作为评价指标[4]。左继林等人对美国薄壳山核桃实生优株进行综合评价时，筛选出种仁含油率、油酸含量、单果重、出仁率、核仁质量与果径几个指标[5]。翟大才等人对华东野核桃果实和坚果性状的评价中，将青皮果重、纵径，坚果的纵径、横径、单果重及核仁的脂肪、硬脂酸作为评价依据[6]。梁珊珊等人以16个美国山核桃(Caryaillinoensis)品种和1个湖南山核桃(Caryahunanensis)品种为试材，进行主成分分析和聚类分析时，测定了各品种的硬壳厚度、出仁率、核果重、油酸、亚油酸和亚麻酸等14个坚果品质指标，结果显示绝大多数坚果品质指标间相关性达到显著水平或极显著水平[7]。王容以不同品种核桃为试材，筛选出硬脂酸、果形指数、蛋白质、水分含量指标用于营养品质评价[8]。目前果树品质综合评价的常见方法包括主成分分析、聚类分析、模糊函数评价等多种方法，而主成分分析法是应用广泛，而且简单有效的评价方法[9-10]。本研究通过对河北省主栽的9个核桃品种的坚果外观品质和营养成分研究，采用主成分分析法对其进行综合评价，筛选出适栽品种及适宜的评价指标，明确河北省适栽品种，在为核桃良种区域化奠定基础，也为核桃良种选育提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验地点

试验地点为河北省林业和草原科学研究院核桃资源圃，E 118°30′52″，N 39°55′36″。

1.2 试验材料

以河北省9个主栽核桃品种“辽宁1号”“辽宁8号”“清香”“辽宁7号”“上宋6号”“西岭”“香玲”“赞美”和“早硕”为试材。树龄8年，长势均一，核桃为本砧。

1.3 试验方法

1.3.1 坚果表型指标测定 每个品种选择3株生长健壮、长势相近的植株。在2020年9月10日前后，采收所选取植株东、南、西、北4个方向树体中上部果实，每品种采集鲜果50个，去除青皮，坚果置于40 ℃下鼓风烘干，待测。

用电子天平称量单果重，并计算出仁率。用游标卡尺测量坚果的核壳厚度、纵径、横径、侧径。缝合线紧密度采用核桃缝合力测试系统测定[11-13]。

出仁率：出仁率(%)=总仁重/总坚果重×100%。

1.3.2 坚果营养成分测定 油脂含量测定采用索氏提取法[14]；蛋白质测定根据GB/T5009.5-2003(《食品中蛋白质的测定》)，采用凯氏定氮法进行测定；黄酮含量测定采用三氯化铝比色法[15]；多酚含量测定采用福林酚法[16]；可溶性糖含量测定采用蒽酮比色法[17]。

1.4 数据处理

利用Excel 2019软件进行数据统计和处理，用SPSS 20.0软件进行相关性分析、主成分分析及综合评价。主成分分析法参照施丽丽及李晓钟等人的试验方法进行分析[18-19]。根据公式：

2 结果与分析

2.1 9个主栽核桃品种的坚果表型特性

9个主栽核桃品种的坚果表观性状，见表1。

表1 9个主栽核桃品种的坚果表观性状

由表1可知，所调查的9个主栽核桃品种中，“早硕”的坚果单果重、坚果侧径显著高于其他品种，“上宋6号”坚果纵径显著高于其他品种，为40.30 mm，“早硕”和 “上宋6号”的坚果横径显著高于其他品种，“辽宁1号”的出仁率为57.30%，显著高于其他品种，由于当年管理措施不当和病虫害发生导致总体出仁率低于正常水平；“上宋6号”的出仁率最小，为45.54%。硬壳厚度以品种 “赞美”最大，为1.25 mm，显著高于其他品种。缝合线紧密度以品种“西岭”最大，为692.92 N，显著高于其他品种。

2.2 坚果营养成分含量

坚果营养成分含量，见表2。

表2 9个主栽核桃品种的坚果营养成分含量

由表2可知，不同核桃品种，油脂含量61.13%～65.61%，“辽宁8号”的油脂含量最高，“上宋6号”油脂含量最低，显著低于其他品种。蛋白质含量为14.46%～18.35%，“清香”蛋白质含量最高，“上宋6号”蛋白质含量最低。黄酮含量为5.87～13.78 mg/g，其中“清香”含量最高，显著高于其他品种。多酚含量为3.34～7.09 mg/g，“辽宁8号”多酚含量显著高于其他品种，“辽宁7号”多酚含量最低，显著低于其他品种。可溶性糖含量为0.86%～2.09%，“上宋6号”可溶性糖含量最高，显著高于其他品种，“香玲”可溶性糖含量显著低于其他品种。

2.3 坚果表型特性与营养成分的相关性分析

坚果表型特性与营养成分的相关性分析，见表3。

表3 9个主栽核桃品种坚果各指标相关性分析

由表3可知，单果重与缝合线紧密度呈显著负相关(-0.697*)。在坚果营养成分中，黄酮与多酚呈极显著正相关，相关系数为0.830；多酚含量与可溶性糖呈显著正相关关系，相关系数为0.700。在坚果表型特性与营养成分指标的相关性分析中，坚果纵径与黄酮、多酚及可溶性糖呈显著正相关，相关系数分别为0.740、0.710和0.712。坚果出仁率与多酚呈显著负相关，相关系数为-0.705。

2.4 9个主栽核桃品种坚果综合评价

9个主栽核桃品种坚果综合评价，见表4、表5。

表4 主成分荷载矩阵

表5 综合评价结果

将各性状要素的测定值和标准值在SPSS中进行因子分析，前4个主成分的特征值大于1，故提取出4个主成分。如表4所示，第1主成分的方差贡献率为39.909%，第2主成分的方差贡献率为20.801%，第3主成分的方差贡献率为17.154%，第4主成分的方差贡献率为11.906%。前4个成分的累计贡献率达89.770%，表明前4个主成分已将9个核桃品种的坚果综合性状89.770%的信息反映出来，而其他主成分在优良品种坚果综合评价分析中所起作用仅为10.230%。因此，可以选取前4个成分作为核桃坚果综合性状评价的主成分。

第1主成分中，各成分绝对值以多酚含量、纵径及横径较大，可作为评价坚果大小及营养的主要指标；第2主成分中，单果重和缝合线紧密度具有较大的绝对值，可作为评价坚果可储藏性的重要指标；第3主成分中，蛋白质和油脂含量具有较大绝对值；第4主成分中，出仁率、侧径和蛋白质含量绝对值较大，是评价核桃坚果种仁营养成分的重要指标。

通过主成分分析，表明前4个主成分已经充分反映核桃坚果的表型特性和营养品质，且将坚果纵径、横径、单果重、缝合线紧密度、多酚、蛋白质和油脂含量7个指标作为评价核桃坚果表型特性及营养成分的重要指标，是核桃优良品种适栽性评价的重要依据。

由表5可知，经主成分分析法对9个核桃主栽品种坚果进行综合评价，“早硕”排名最高，其次为“辽宁1号”和“清香”，这3个品种的综合评价位居前3名，且均为正数，说明这3个品种坚果在表型特性及营养成分方面评价较优，且评分越高，品种表现越好，可在气候条件类似地区进行栽种。

3 讨论与结论

3.1 讨论

常君等以美国山核桃(Caryaillinoensis)为试材，在其所调查的株系中，果长与果径均达到极显著正相关[20]。张海啸等对核桃楸(Juglansmandshurica)的各形态性状的相关分析中得出，果长、果宽、种皮厚等几个指标间大都呈现极显著正相关关系或显著正相关关系，与本研究结果相同[21]。在徐宏化等对美国山核桃(Caryaillinoensis)不同种质中的多酚、黄酮及抗氧化活性分析的过程中发现，多酚与黄酮呈现极显著正相关关系，这与本研究结果相同，且多酚、黄酮二者含量均与抗氧化活性呈极显著正相关[22]。石雪萍等以食用辛香料为试材，对其中所含的黄酮、多酚及其抗氧化性进行研究，发现抗氧化性与黄酮和多酚均存在相关性，与上述结果一致[23]。核桃所含的大量多酚类和黄酮类物质，具有很强的抗氧化活性，二者的含量直接影响种仁的抗氧化活性，因此，多酚和黄酮含量可作为评价种仁品质的直接指标。主成分分析法通过对原变量降维处理，以少量因素代替多种变量关系，在各领域已被广泛应用[24-25]。杜天宇等对初筛的核桃坚果进行主成分分析时，将核桃坚果中的三径均值、出仁率及含油量3个指标作为可以综合评价核桃坚果的指标，其结论与本研究结果相近[26]。孙垟等对核桃单株经济性状的主成分分析中，筛选出出仁率、三径均值等反映优良单株的取仁难易及果型大小等方面的性状，与本研究结果相近[27]。牟东岭等以地方核桃优种坚果为试材，通过主成分分析，筛选出单果质量、单果仁质量、三径均值、出仁率、粗脂肪含量及蛋白质中氨基酸含量作为核桃坚果的大小和饱满程度及营养成分的评价指标，与本研究结果大致相同[28]。在胡安鸿等对新疆核桃优树坚果性状评价的过程中，利用主成分分析，并结合核桃果实表观性状的评分，综合筛选出综合性状优良的品种[29]。本试验采用主成分分析法，筛选获得反映核桃坚果表型特性和营养品质的4个主成分，将坚果纵径、横径、单果重、缝合线紧密度、多酚、蛋白质和油脂含量7个指标作为评价核桃坚果表型特性及营养成分的重要指标，结合这些指标进行综合评价，筛选出“早硕”“辽宁1号”“清香”3个具有较高综合评价的品种，与李林晴等评价的结果一致[4]。本研究中“香玲”评价结果与施丽丽结果存在差异，分析认为，本研究中增加了与裂果露仁等相关的缝合力、厚度等评价指标，故出现较大差别[18]。目前河北省主栽的品种包括 “辽宁1号”“清香”，而“早硕”是河北省享誉中外的石门核桃中的一个早实品种，本试验结果与生产中的主栽品种不谋而合。

3.2 结论

本试验通过对9个核桃品种的坚果表型特性和营养品质的分析，采用主成分分析法，筛选出坚果纵径、横径、单果重、缝合线紧密度、多酚、蛋白质和油脂含量作为评价坚果性状及营养品质的关键指标。其中，早硕的单果重和侧径显著高于其他品种；“辽宁1号”的出仁率显著高于其他品种；“清香”的蛋白质、黄酮含量显著高于其他品种；“辽宁1号” “辽宁8号” “辽宁7号” “清香” “赞美”和 “早硕”6个品种的油脂含量差异不显著，但显著高于其他3个品种；相关性分析显示，各品种的横径与侧径的相关性极显著，多酚与黄酮的相关性极显著；主成分分析显示，前4个主成分能主要反映9个核桃品种坚果的综合性状。综上所述，采用所筛选的指标进行综合评价，得出适宜在河北省地区栽植的 “早硕”“辽宁1号”和“清香”3个品种。