不同澳洲坚果品种果实矿质营养特性的综合评价

关键词：澳洲坚果；果实；矿质元素；主成分分析

中图分类号：S664.9 文献标志码：A 文章编号：1003—8981（2024）03—0086—09

澳洲坚果Macadamia spp. 为山龙眼科的热带亚热带常绿乔木，原产于澳大利亚昆士兰州东南部和新南威尔士州东北部[1-2]。澳洲坚果是一种含油量及营养价值高的木本油料坚果，尤其是其油脂富含不饱和脂肪酸及多种矿质营养元素，澳洲坚果享有“坚果之王”的美誉[3]。20世纪70年代澳洲坚果被从澳大利亚引入我国，截至2020 年底，我国已成为世界上澳洲坚果种植面积最大的国家[4]。澳洲坚果主要分布在云南、广西、广东、贵州的山地[5-6]，贵州自1993 年开始引种澳洲坚果。这些种植区域土壤地力条件差异大，季节性干旱明显，对澳洲坚果的养分管理提出了极大的挑战。

澳洲坚果果实由果皮、果壳和果仁3 部分组成，其初加工的主要副产物是果皮与果壳，其中果皮约占果实鲜质量的50%，果壳约占带壳果干质量的65%[7]。近年来，国内外对澳洲坚果果仁的营养成分[8-11] 及其保健价值[5，12]、适应性栽培[13-14]、品质评价[6] 等方面的研究报道较多，矿质营养对果实的发育和营养品质起着非常重要的作用，但是针对其果实矿质营养特性及副产物开发利用等方面的研究报道较为鲜见。对不同澳洲坚果品种的果实矿质营养特性进行综合分析有助于充分了解果实的营养丰缺状况，了解其对生境的适应性，并对果园施肥管理具有重要的指导意义。本研究中采用单因素方差分析、主成分分析、隶属函数分析、逐步回归分析等方法对种植于贵州的13个澳洲坚果品种果实的矿质营养元素进行了综合分析和评价，旨在了解不同品种在该区域的矿质营养特性及适应性，为果园管理、品种推广及副产物综合利用提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地位于贵州省亚热带作物研究所澳洲坚果试验基地（104°59′23.6″E，24°52′46.2″N）， 海拔785 m。土壤类型为黄壤，土壤pH 值5.05，土壤中有机质含量3.01%，全氮含量1.21 g/kg，碱解氮含量65.3 mg/kg，有效磷含量18.82 mg/kg，速效钾含量22.01 mg/kg，交换性钙含量1 153.5 mg/kg，交换性镁含量121.1 mg/kg，有效铁含量6.85 mg/kg，有效锰含量8.43 mg/kg，有效铜含量1.23 mg/kg，有效锌含量4.05 mg/kg。种植密度为495 株/hm²。

1.2 供试材料

以试验基地13个澳洲坚果品种（表1）为研究对象，参试品种均为嫁接苗种植后的6 年生结果树。2021 年9 月21 日，在每个品种中随机选取5 株生长较为一致的植株作为样树，在树冠中上部外围的东、西、南、北方向分别采摘5 个果柄完整的成熟带皮果，每个品种共采摘100 个成熟带皮果，重复3 次。将所采集样品分别进行标记，带回实验室备用。

1.3 测定方法

将澳洲坚果果实清洗后，脱去青皮，将青皮在105 ℃条件下杀青30 min，然后在65 ℃条件下恒温烘干，粉碎过筛（孔径1 mm），保存备用。将带壳果分别在38、48、60 ℃条件下干燥48 h，破壳，分别将果壳和果仁粉碎过筛（孔径1 mm），保存备用。

2 结果与分析

2.1 不同澳洲坚果品种果皮的矿质营养特性

从表2可以看出，果皮中矿质元素含量最高的是K，其次是N，含量最低的是微量元素B。不同品种间，果皮中各矿质元素含量差异明显。NY12 和344 的N 含量显著高于其他品种，N 含量最低的是A4，为5.62 g/kg。P 含量最高的是344，最低的是A4，分别为1.34、0.37 g/kg。O.C果皮中K 含量高达67.11 g/kg，显著高于其他品种；K 含量最低的是NY1，为18.52 g/kg，显著低于其他品种。Ca 在果皮中含量最高的是GR1，为2.46 g/kg，显著高于其他品种；Ca 含量最低的是O.C，为1.98 g/kg，显著低于除788、H2 之外的其他品种。Mg 含量最高的是NY2，为1.67 g/kg；Mg 含量最低的是NY116，为1.05 g/kg。果皮中微量元素含量最高的是Mn，然后依次是Fe、Cu、Zn、B，各微量元素含量最高的品种分别是O.C、NY12、NY116、NY12 和344。

2.2 不同澳洲坚果品种果壳的矿质营养特性

从表3可以看出，果壳中矿质元素含量最高的是N，其次是Ca 和K，含量最低的是微量元素B。不同品种间各矿质元素含量存在明显的差别。H2 的N 含量最高，为3.22 g/kg。大、中量元素中P 的含量相对较低，其中含量最高的是H2 和NY116， 均为0.14 g/kg。K 含量最高的是NY116，为2.25 g/kg，显著高于其他品种；K 含量最低的是A16，仅0.60 g/kg，显著低于其他品种。GR1 的Ca 含量最高，为2.64 g/kg；最低的是O.C，含量为2.31g/kg。Mg 含量最高的是NY12，最低的是NY1。果壳中微量元素含量最高的是Mn，其次是Fe、Cu、Zn、B，各元素含量最高的品种分别是NY116、344、NY12、O.C 和NY2。

2.3 不同澳洲坚果品种果仁的矿质营养特性

果仁是澳洲坚果可食用部位，其矿质元素的含量与其营养价值息息相关。从表4 中可以看出，果仁的大、中量矿质元素含量最高的是N，其次是K、P、Ca、Mg。其中N 含量最高的是NY2，为20.39 g/kg；最低的是A4，为11.65 g/kg。P 含量最高的是NY3，为2.87 g/kg；最低的是A4，为1.49 g/kg。K 含量最高的是O.C 和344，均为4.21 g/kg；最低的是GR1，为2.78 g/kg。Ca 含量最高的是344，为1.86 g/kg；最低的是O.C，为1.43 g/kg。NY3 的Mg 含量最高， 为1.66 g/kg；GR1 的Mg 含量最低，为1.13 g/kg。果仁中的微量元素含量最高的是Mn，其次是Fe、Zn、Cu、B，其中Mn 含量最高的是NY3，Fe、Zn、Cu 含量最高的均是344，B 含量最高的是NY12。

2.4 不同澳洲坚果部位的矿质营养特性

为了进一步了解果实中不同部位矿质元素含量的差异，将13个品种的果皮、果壳、果仁的大、中量矿质元素含量的平均值进行比较。从表5 可以看出：果仁中富含矿质元素N，平均含量为16.75 g/kg，其次是果皮，为9.08 g/kg；果仁中P 含量显著高于果皮和果壳；K 含量最高的是果皮，其次是果仁；Ca 含量最高的是果壳，其次是果皮，而果仁中的Ca 含量显著低于果皮和果壳；果皮和果仁中的Mg 含量显著高于果壳。

2.5 不同澳洲坚果品种果仁矿质元素含量的综合评价

2.5.1 主成分分析

对13 个澳洲坚果品种果仁中的10 种矿质元素含量进行主成分分析，结果见表6。前4 个主成分的累计贡献率为83.672%，按照累计贡献率大于80% 的原则[18]，可以利用前4 个主成分对13 个澳洲坚果品种果仁的矿质营养状况进行综合评价。10 个矿质元素指标被简化为4 个主成分，分别为PC1、PC2、PC3、PC4，其贡献率分别为37.368%、25.254%、12.633% 和8.417%， 特征根分别为3.737、2.525、1.263 和0.842。从PC1 的载荷值可以看出，N、P、K、Mg、Zn 具有较高的正载荷值，B 具有较高的负载荷值；在PC2 上表现为，Ca、Fe、Cu、Zn 具有较高的正载荷值；在PC3 上，Ca、Mn 具有较高的正载荷值，Cu 具有较高的负载荷值；在PC4 上，N 具有较高的正载荷值，K、Fe 具有较高的负载荷值。

2.5.2 隶属函数分析

根据主成分分析结果，得到的因子得分（表7）。在PC1 中，NY3 的隶属函数值最高，为1.000，而A4 的隶属函数值最低，为0；在PC2 中，344 的最高，O.C 的最低；在PC3 中，NY3 的隶属函数值最高，而H2 的最低；在PC4 中，A16 的隶属函数值最高，344 的最低。PC1、PC2、PC3、PC4 的权重分别为0.374、0.253、0.126、0.084，其归一化后的权重分别为0.447、0.302、0.151、0.101。

D 值是反映澳洲坚果果仁中矿质元素含量的指标。D 值越高，表明果仁中矿质元素含量越丰富。由表7 可知，344 的D 值最高， 其次是NY3、A16、GR1、NY2、NY1、H2、NY116、O.C、788、695、A4， 而NY12 的D 值最低。这表明344 果仁中矿质元素含量较高，NY12 的含量则相对较低。

2.5.3 聚类分析

根据各品种果仁中矿质元素含量的标准化值进行聚类，结果如图1 所示。在平方欧式距离15 处，可以将13 个品种果仁的矿质元素含量分为3 类：第1 类为344；第2 类为NY3，第3 类包括O.C、H2、NY2、788、695、NY1、NY12、NY116、A4、GR1 和A16。

根据综合评价值D 对13 个品种果仁矿质元素含量进行聚类分析，结果如图2 所示。在平方欧式距离10 处，可以将其分为3 类，第1 类是344； 第2 类包括NY1、NY2、GR1、NY3、A16； 第3 类包括695、A4、788、O.C、H2、NY116、NY12。

2.5.4 逐步回归分析

为了准确筛选澳洲坚果果仁矿质元素丰缺评价指标，根据最大决定系数R² 和P＜0.05的原则，以综合评价值D为因变量，以各矿质元素含量为自变量，进行逐步回归分析，建立了澳洲坚果果仁中矿质元素含量的评价模型：

该回归方程R²=0.9989，P=0.0001。根据这个方程可知，N、Ca 是对澳洲坚果果仁矿质营养品质起着关键性作用的大量元素，Mn、Cu、Zn、B 则是很重要的微量元素。

3 讨论与结论

本研究中对13 个澳洲坚果果实不同部位的矿质元素含量进行了比较分析和综合评价。结果表明，果皮、果壳、果仁中含有丰富的大、中量元素及微量元素，且不同品种和果实不同部位的矿质元素存在较大差异。矿质元素含量综合评价值最高的是344，最低的是NY12。根据果仁矿质元素含量进行聚类，可将13 个品种分为3 类。N、Ca 对果实矿质营养品质的影响较大，Mn、Cu、Zn、B 是重要的微量元素。

从澳洲坚果果实果皮、果壳、果仁3 个部位矿质元素的平均含量来看，果皮中N、K、Ca、Mg的含量丰富，尤其是K 和Ca，平均含量分别为41.33、2.21 g/kg，这与张汉周等[19] 的研究结果相似。果壳中主要富含Ca，平均含量为2.49 g/kg，这也可能是果壳较硬的原因，这与杨为海等[20] 的研究结果一致。从本研究结果可以看出澳洲坚果果仁含有丰富的大、中量元素和微量元素，这是澳洲坚果营养价值高的原因之一。果仁中含量最高的是N 元素，这表明果仁中含有丰富的蛋白质，其次含量相对较高的是K、P、Mg，这与杨为海等[21]的研究结果相似，与Moodley 等[22] 对南非澳洲坚果果da6d219d07acb5e3b222fe8f50fb707d仁矿质营养的研究结果基本一致，也与杏仁、核桃等果仁的部分矿质元素含量顺序（由高到低依次为Mg、Ca、Fe、Cu）基本吻合[23]。本研究中在果皮、果壳、果仁中均检测到Fe、Mn、Cu、Zn、B 等微量元素，这与前人[19-21] 的研究结果相似。

矿质元素的含量与组成特征是用来评价澳洲坚果果仁品质的重要指标。本研究中对13 个澳洲坚果品种果仁矿质元素含量进行分析，结果表明澳洲坚果果仁的10 种矿质元素含量在不同品种间差异均较大，5 种大、中量元素含量最高的品种为最低品种的1.30 ～ 1.75 倍，而5 种微量元素含量最高的品种为最低品种的2.00 ～ 42.25 倍。表明微量元素含量的变化比大、中量元素含量的变化更大，尤其是微量元素Fe 的含量变化最大。

主成分分析法是利用降维的思想，将多个彼此关联的指标转化为少数相关或独立的指标[24-25]，该方法在澳洲坚果品质评价[26]、杧果品质评价[27]、石榴籽矿质元素含量分析[28]、柑橘耐旱性评价[29]等方面被广泛应用。主成分分析结果表明，10 个矿质营养元素含量指标可被简化为4 个相对较独立的主成分，累计贡献率为83.672%。不同的矿质元素在不同主成分上的载荷值不一样：在PC1 上，N、P、K、Mg、Zn 具有较高的正载荷，B 具有较高的负载荷；在PC2 上，Ca、Fe、Cu、Zn 具有较高的正载荷；在PC3 上，Ca、Mn 均具有较高的正载荷值，Cu 具有较高的负载荷值；在PC4 上，N具有较高的正载荷值，K、Fe 具有较高的负载荷值。通过聚类分析，将13 个品种果仁矿质元素的含量状况分为3 类，第1 类是344，第2 类包括NY1、NY2、GR1、NY3、A16，第3 类包括695、A4、788、O.C、H2、NY116、NY12。以综合评价值D为因变量，以各矿质元素含量为自变量，进行逐步回归分析，得到回归方程D=-0.715 4+0.018 4X+0.307 5X+0.001 5X+0.008 0X+0.014 3X-0.032 4X。根据这个方程可知，N、Ca 是对澳洲坚果果仁矿质营养品质起着关键性作用的大量元素，Mn、Cu、Zn、B 则是重要的微量元素。

随着我国澳洲坚果产业的发展，提高果实的营养品质及加强副产物的综合利用显得越来越重要。从本研究中可以看出，澳洲坚果不仅含有丰富的N、P、K、Ca、Mg，还含有丰富的微量元素，但是不同品种间存在较大的差异。因此，在确保早结、丰产、稳产的条件下，筛选矿质营养品质较高的品种是下一步的重要研究方向。从本研究结果来看，澳洲坚果果皮和果壳中含有丰富的大、中量元素及微量元素，开展果皮和果壳副产物的综合利用研究具有重要的意义，尤其是我国作为澳洲坚果种植面积最大的国家，果皮、果壳的年产量可达60 万t，对果皮、果壳等副产物的高效利用也是后续研究的重点。