Nut Fruit Characteristics and Nutrients of Carya cathayensis Clones

试验材料取自浙江省金华市东方红林场8年生山核桃无性系试验林, 试验地为丘陵缓坡地, 普通红壤, 立地条件较一致, 土地肥力一般。试验采用随机区组设计, 5株小区3次重复, 参试无性系共11个, 分别为大源2号、大源4号、大源5号、高岭1号、高岭3号、高岭5号、高岭7号、高岭8号、徐坑24号、徐坑40号和徐坑89号。

在山核桃果实成熟期, 每小区取果实30个, 采用游标卡尺(电子数显卡尺0~150 mm, 上海量刃工具有限公司)分别测定青果、坚果长度与宽度, 采用螺旋测微仪(尖头千分尺0~25 mm, 上海量刃工具有限公司)测定坚果壳厚度, 采用精确度为0.01的电子天平称量青果单果质量、坚果单果质量、果仁质量, 并计算出籽率与出仁率。出籽率=坚果单果质量/青果单果质量×100%, 出仁率=果仁质量/坚果单果质量×100%。

采用山核桃鲜仁为测定材料, 按照以下方法进行相关指标的测定: 粗脂肪含量按照GB/T14772-2008《食品中粗脂肪的测定》方法测定, 蛋白质含量按照GB 5009.5-2010《食品中蛋白质的测定》方法测定, 可溶性糖含量按照NY/T 1278-2007《蔬菜及其制品中可溶性糖的测定铜还原碘量法》方法测定, 单宁含量按照NY/T 1600-2008《水果、蔬菜及其制品中单宁含量的测定分光光度法》方法测定, 铬含量按照GB 5009.123-2014《食品安全国家标准食品中铬的测定》方法测定, 钙含量按照GB/T 5009.92-2003《食品中钙的测定》方法测定, 铜含量按照GB/T 5009.13-2003《食品中铜的测定》方法测定, 锌含量按照GB/T 5009.14-2003《食品中锌的测定》方法测定, 钾、钠含量按照GB/T 5009.91-2003《食品中钾、钠的测定》方法测定, 镁、锰、铁含量按照GB/T 5009.90-2003《食品中铁、镁、锰的测定》方法测定, 参照GB/T 5009.124-2003《食品中氨基酸的测定》方法测定氨基酸含量。

所有数据采用Excel 2007、DPS 14.5数据处理软件进行统计分析。

表 1为11个山核桃参试无性系果实形态特征性状的变异分析结果。从分析结果可以看出, 山核桃果实在青果单果质量、青果果长、青果果宽、坚果单果质量、出籽率、坚果果长、坚果果宽、坚果壳厚、果仁质量及出仁率10个测定性状上无性系间均存在一定程度的变异, 但多数性状变异幅度不大, 变异幅度最大的性状是坚果壳厚(变异系数为7.15%), 坚果果宽变异幅度最小(变异系数为0.83%)。方差分析结果表明, 除青果果长与坚果果长无性系间表现出显著差异外, 其它8个指标无性系间差异均未达到显著水平, 表明山核桃果实形态无性系间总体上比较一致, 但山核桃青(坚)果果长性状在参试无性系间确实存在本质上的差异, 差异具有一定的遗传稳定性, 说明在无性系水平上进行山核桃果长特征的选择改良是可能的, 有可能取得良好的效果。进一步对参试无性系的SSR多重比较表明: 高岭7号、高岭8号及高岭3号3个无性系的青果果长显著高于其它无性系, 其中高岭7号无性系青果果长最长(为35.95 mm), 高出最短青果果长大源4号无性系(为32.84 mm)9.47%。坚果果长SSR多重比较结果表明: 高岭8号、高岭7号2个无性系坚果果长显著高于其它无性系, 其中高岭8号无性系坚果果长最长(为26.67 mm), 较最短坚果果长大源4号无性系(为24.98 mm)高出6.77%。

粗脂肪、蛋白质、可溶性糖和单宁是影响山核桃种仁品质的重要质量指标。对11个山核桃参试无性系种仁粗脂肪、蛋白质、可溶性糖和单宁含量的测定分析结果表明(表 2): 种仁粗脂肪、蛋白质、可溶性糖和单宁含量在参试无性系间均存在一定的变异, 变异程度差异较大, 种仁可溶性糖含量变异程度最大, 无性系间变异系数高达39.67%, 粗脂肪含量无性系间变异较小, 变异系数仅为2.76%。进一步的方差分析结果表明, 可溶性糖含量参试无性系间的差异达极显著差异水平, 说明山核桃无性系在种仁可溶性糖含量上存在显著的遗传变异。经SSR多重比较结果表明: 高岭7号、徐坑40号与高岭8号3个无性系种仁可溶性糖含量极显著高于其它无性系, 种仁可溶性糖含量最高的无性系是高岭7号, 含量达0.68%, 高出参试无性系总体均值74.00%, 是含量最低无性系高岭1号(含量0.29%)的2.34倍。种仁中的单宁是导致种仁涩口的主要物质, 其含量高低直接影响山核桃仁的风味, 种仁单宁含量在参试无性系中也表现出较大的差异, 无性系间的变异系数达13.7%, 其含量最高的是徐坑40号(单宁含量12.43 mg·g^-1), 其含量高出所有参试无性系总体均值(9.87 mg·g^-1)25.9%, 是含量最低无性系大源4号(单宁含量8.11 mg·g^-1)的1.53倍。

植物籽粒微量元素质量分数常受土壤母质性质的巨大影响, 并可能由此影响农产品品质^[23], 矿质元素含量的高低是评鉴山核桃种仁品质的主要指标。山核桃种仁中富含钾、钙、钠、镁、锌等人体必需矿质营养物质, 与郑春霞等^[24]测定的新疆9种干果微量元素比较可以发现, 山核桃种仁中的锰、铜、锌含量明显大于新疆地区9种干果的含量, 这也与钱新标等^[23]研究结果一致。表 3为11个山核桃参试无性系种仁中9种矿质元素含量变异分析结果, 从中可以看出: 山核桃种仁矿质元素总量及各元素含量在无性系间均存在一定程度的差异, 种仁中矿质元素总量参试无性系总体均值为4 530.49 ug·g^-1, 变异系数6.51%, 总量最高的是徐坑24号(5 073.78 ug·g^-1), 最低的是高岭7号(3 906.71 ug·g^-1), 两者相差1 167.07 ug·g^-1; 山核桃种仁中含量最高的矿质元素是钾(K)(平均含量为3 087.66 ug·g^-1), 其次为镁(Mg)(平均含量为818.98 ug·g^-1)。9种矿质元素中, 无性系间变异最大的是钠(Na)和铬(Cr), 变异系数分别高达46.15%和24.00%, 说明铬(Cr)和钠(Na)在参试无性系间存在较大的差异。对参试无性系种仁矿质元素总量及各元素含量的方差分析结果表明, 山核桃种仁中钠(Na)含量参试无性系间差异达极显著水平, 钙(Ca)含量参试无性系间差异达显著水平。经SSR多重比较, 大源4号无性系钠(Na)含量高达11.53 ug·g^-1, 极显著高于其它无性系, 是所有参试无性系总体均值(5.36 ug·g^-1)的2.15倍; 徐坑24号和徐坑89号钙(Ca)含量显著高于其它无性系, 其中徐坑24号无性系钙(Ca)含量最高, 其含量(507.93 ug·g^-1)高出所有参试无性系总体均值(424.89 ug·g^-1)19.54%, 是含量最低无性系高岭7号(322.53 ug·g^-1)的1.57倍。

氨基酸是蛋白质的组成成分, 在人体营养和生理上占有重要地位, 为满足人体新陈代谢的需要, 人们必须从食物中摄取人体所需的氨基酸^[25]。山核桃种仁中富含17种氨基酸, 包含人体所必需8种氨基酸中的7种。表 4为11个山核桃参试无性系种仁氨基酸含量的分析测定结果, 从中可以看出: 参试无性系种仁中氨基酸总量总体均值为53.99 mg·g^-1, 7种人体必需氨基酸总量总体均值为18.39 mg·g^-1, 占氨基酸总量的34.06%。山核桃种仁所含的17种氨基酸中, 大源2号谷氨酸和精氨酸含量最高, 分别为12.02 mg·g^-1和7.51 mg·g^-1。在山核桃种仁所含人体所必需的7种氨基酸中, 大源2号亮氨酸含量最高, 含量为4.59 mg·g^-1, 占7种人体必需氨基酸总量的24.96%。

Table 4.  Variance analysis, multiple comparison and variation analysis of hydrolysis amino acid contents of C. cathayensis clones  mg·g^-1

对种仁氨基酸总量及各组分含量无性系间变异分析结果显示: 氨基酸总量、人体必需氨基酸总量及各氨基酸含量在无性系间均存在较大程度的变异, 无性系间变异系数在7.88%~22.95%之间, 变异系数最大的是蛋氨酸, 变异系数为22.95%, 说明蛋氨酸在参试无性系间存在较大的差异。进一步的方差分析表明, 氨基酸总量、人体必需氨基酸含量及各氨基酸组分含量无性系间差异均达极显著水平。经SSR多重比较结果表明: 大源2号、大源4号和高岭7号3个无性系的氨基酸总量和必需氨基酸总量也极显著高于其它无性系, 其中大源2号含量最高, 分别为65.23 mg·g^-1和21.55 mg·g^-1, 分别高出氨基酸总量和必需氨基酸总量均值20.82%和17.18%, 分别是含量最低无性系徐坑24号的1.40倍和1.32倍。大源2号、大源4号和高岭7号3个无性系的天冬氨酸、丝氨酸、谷氨酸、甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、赖氨酸和精氨酸10种氨基酸含量极显著高于其它无性系; 大源2号无性系苏氨酸、胱氨酸和组氨酸3种氨基酸含量极显著高于其它无性系; 徐坑40号无性系蛋氨酸含量极显著高于其它无性系; 大源4号无性系酪氨酸含量极显著高于其它无性系; 大源2号和大源4号2个无性系的苯丙氨酸和脯氨酸含量极显著高于其它无性系。

对11个山核桃参试无性系果实形态10个指标的测定分析结果表明: 参试无性系平均青果单果质量为17.99 g, 平均坚果单果质量为5.57 g, 较解红恩等^[26]对山核桃实生起源林分测定的平均鲜果单果质量13.58 g和贾晓东等^[27]平均坚果单果质量3.81 g高出32.47%和46.19%, 平均坚果果长和坚果果宽分别为26.05 mm和21.46 mm, 较贾晓东等^[27]平均坚果果长21.85 mm和坚果果宽19.82 mm分别高出19.22%和8.27%, 主要原因可能是山核桃无性系化种植果实大小较实生种植更为均一, 品质更好。在10个果实形态测定指标中, 仅青果果长和坚果果长在无性系间存在显著水平的差异, 在11个山核桃参试无性系中, 高岭8号、高岭7号2个无性系坚果果长显著高于其它无性系。

对参试山核桃无性系果实种仁内含物的测定分析表明: 山核桃种仁内含物质主要为脂肪、蛋白质、可溶性糖及单宁, 其含量分别占种仁的56.11%、6.19%、0.45%、9.87%。在种仁中共检测出钾、钙、钠、镁、锌、锰、铁、铜、铬9种人体所需矿质元素, 内含矿质元素中含量最高的元素是钾(K), 参试无性系平均含量高达3 087.66 ug·g^-1, 测定分析结果与李新委等^[17]研究结果基本一致。对11个山核桃无性系种仁内含物含量的方差分析结果表明, 可溶性糖、矿质元素钠和钙含量在无性系间表现出显著或极显著差异。参试无性系中, 高岭7号、徐坑40号与高岭8号3个无性系可溶性糖含量极显著高于其它无性系, 大源4号无性系钠(Na)含量高达11.53 ug·g^-1, 极显著高于其它无性系, 徐坑24号和徐坑89号钙(Ca)含量显著高于其它无性系。有研究认为, 成年人对微量元素日需求量铁为10~18 mg, 铜为2 mg, 锰为3~9 mg, 锌为10~15 mg ^[28], 依据山核桃种仁矿质元素含量水平, 成年人每天食用5~6颗山核桃(约30 g), 即可满足铁日需求量的3.78%~6.96%, 铜日需求量的16.25%, 锰日需求量的34.11%~102.33%, 锌日需求量的11.33%~17.00%, 可见山核桃是优良的人体必需矿质元素来源食品。

对11个山核桃无性系果实种仁蛋白内含氨基酸组分及含量测定分析结果表明: 山核桃种仁含有17种氨基酸, 包含人体所必需8种氨基酸中的7种, 这与王冀平等^[13]、刘力等^[15]、李新委等^[17]和章亭洲等^[29]研究结果一致。参试无性系种仁氨基酸总量均值为53.99 mg·g^-1, 必需氨基酸总量均值为18.39 mg·g^-1, 占总氨基酸含量的34.06%, 与WHO/FAO规定的标准(40%)^[30]差距较小, 在所检测出的氨基酸中, 谷氨酸和精氨酸含量显著高于其它氨基酸含量, 精氨酸含量次之。谷氨酸和天冬氨酸是鲜味氨基酸, 其中谷氨酸还参与脑组织代谢, 具有健脑作用, 能促进脑细胞进行呼吸, 有利于脑组织中的氨排除, 天冬氨酸还具有降血压、抗疲劳等多种生理功能^{[29, 33]}, 精氨酸可促进生长发育、创伤愈合和增强细胞免疫功能等效用^{[13, 34]}, 因此山核桃可作为优质的蛋白质资源。对11个山核桃无性系种仁氨基酸含量的方差分析结果表明, 氨基酸总量、人体必需氨基酸总量及各氨基酸含量在参试无性系间均表现出极显著差异。在参试无性系中, 大源2号、大源4号和高岭7号3个无性系的氨基酸总量和人体必需氨基酸总量极显著高于其它无性系; 大源2号、大源4号和高岭7号3个无性系的天冬氨酸、丝氨酸、谷氨酸、甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、赖氨酸和精氨酸10种氨基酸含量极显著高于其它无性系; 大源2号无性系的苏氨酸、胱氨酸和组氨酸含量极显著高于其它无性系; 徐坑40号无性系蛋氨酸含量极显著高于其它无性系; 大源4号无性系酪氨酸含量极显著高于其它无性系; 大源2号和大源4号2个无性系的苯丙氨酸和脯氨酸含量极显著高于其它无性系。

同核桃种仁^[31]、薄壳山核桃种仁^[32]一样, 山核桃种仁也富含蛋白质、可溶性糖、矿质元素和各种氨基酸, 具有较高的营养和保健价值。山核桃作为浙皖天目山区最重要的特色干果和木本油料树种, 对山核桃无性系的筛选评价, 在优先考虑丰产性的同时, 应对果实形态结构及种仁内含物营养指标进行综合分析与评价。本文对11个山核桃参试无性系果实性状及营养成分研究结果表明: 大源4号、高岭8号和高岭4号3个无性系的坚果大小、出籽率、出仁率、果仁质量等均高于其它几个无性系, 具有优良的干果利用性状特点, 可以作为山核桃干果利用无性系予以重点关注, 徐坑89号无性系粗脂肪含量明显高于其它参试无性系, 可作为山核桃高档食用油定向开发的重要资源。大源2号和大源4号无性系谷氨酸、精氨酸和天冬氨酸含量相对最高, 可以作为氨基酸类产品开发的无性系进行进一步的评价。