不同内果皮厚度核桃的坚果品质及组织结构差异分析

摘要  ［目的］研究不同内果皮厚度核桃的坚果品质、内果皮组分和组织结构的差异及相关性，为内果皮相关的核桃品种改良提供理论基础。［方法］以新疆主栽的5个不同内果皮厚度的核桃品种为材料，采用标准化描述及分光光度计法等生理方法，测定坚果的表型性状、核仁和内果皮的主要成分，同时利用扫描电子显微镜观测内果皮纵切面的细胞组织结构特征。［结果］内果皮的厚度不同，坚果的光洁程度、核仁饱满度、出仁率、缝合线紧密度以及核仁脂肪、蛋白质和单宁的含量也不同，其中，内果皮厚度与核仁脂肪、蛋白质含量均呈负相关，而与缝合线紧密度呈极显著正相关；内果皮的主要组分为木质素、纤维素及半纤维素，其中木质素含量最高，与核仁的主要营养成分脂肪、蛋白质及种仁单宁含量均呈负相关；内果皮纵切面可分为疏松区、致密区和过渡区3部分，5个核桃品种各分区的细胞组织形态相似，但所占内果皮总厚度的比例有差异。［结论］核桃内果皮的厚度越大，缝合线越紧密，木质素和纤维素含量也越高，其组织结构中的疏松层占内果皮的总厚度比例也较大，但核仁的主要营养成分含量会降低。

关键词  核桃；坚果品质；内果皮组分；内果皮结构

中图分类号  TS255  文献标识码  A  文章编号  0517-6611（2024）21-0097-05

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.21.020

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Variance in the Nut Quality and Organizational Structure of Juglans regia L. with Different Husk Thickness

ZHANG Jie1， HAN Li-qun2

（1.Xinjiang Forestry School， Urumqi， Xinjiang 830026;2.Horticultural Crop Research Institute of Xinjiang Academy of Agricultural Sciences/Xinjiang Fruit Tree Science Observation and Test Station of the Ministry of Agriculture， Urumqi， Xinjiang 830091）

Abstract  ［Objective］Study the difference and correlation of nut quality， the components and tissue structure of husk to provide a theoretical basis for the improvement of Juglans regia L. varieties related to husk. ［Method］Five main Juglans regia L. varieties in Xinjiang with different husk thickness were selected as the research objects.The phenotypic characters， the components of kernel and husk were determined by the standardized description and spectrophotometer method. At the same time， the cell tissue structure of the husk longitudinal section were observed by scanning electron microscope. ［Result］ The nut smoothness， fullness of kernel， kernel ratio， suture line tightness and the contents of kernel fat， protein and tannin are different when the husk thickness of Juglans regia L. are different. Among which， the thickness of husk were negatively correlated with the contents of kernel fat， protein and tannin， but positively correlated with the suture line tightness. The main components of husk are lignin， cellulose and hemicellulose， among which the content of lignin is the highest， and negatively correlated with the contents of kernel fat， protein and tannin. The longitudinal section of Juglans regia L. husk can be divided into loose area， dense area and transition area. The cell tissue morphology of each area of the five Juglans regia L. are similar， but the proportion in the total thickness of husk are different. ［Conclusion］The thicker husk and tighter suture line tightness structure produced higher lignin and cellulose as well as thicker loose area， but the main nutrient contents of kernel will decrease.

Key words  Juglans regia L.;Nut quality;Husk components;Husk morphology

基金项目  新疆维吾尔自治区创新环境（人才、基地）建设专项 － 资源共享平台建设项目（PT2027）；新疆维吾尔自治区核桃产业专家团队 － 高效栽培岗（HTCYZJTD2020-02）。

作者简介  张捷（1987—），女，甘肃平凉人，讲师，硕士，从事林木遗传育种研究。

*通信作者，副研究员，硕士，从事核桃资源与育种研究。

收稿日期  2023-12-24

核桃（Juglans regia L.）属胡桃科核桃属落叶乔木，是世界四大坚果树种之一。内果皮（核壳）作为核桃坚果的重要组成部分，在其生长、发育、漂洗、运输及贮藏过程中起着重要的保护作用［1］。核桃的内果皮由子房壁发育而成，在果实发育的硬核期，薄壁组织木质化形成坚硬的果壳［2-4］，其主要组成成分是木质素、纤维素和半纤维素［5］。内果皮特征是鉴定评价核桃种质资源的重要经济指标［6-7］，与核仁品质密切相关。内果皮越厚，缝合线越紧密，漂洗污染率和贮藏期间虫果率、霉变率越低［8］。新疆一些主栽核桃品种内果皮薄甚至露仁，成熟期遇阴雨天气及采后加工过程中，核仁极易霉变，贮藏期也易受虫害侵袭，内果皮的结构和组成成分对维持内果皮的硬度及支撑强度、保护核仁不受污染至关重要。赵书岗等［1］研究了核桃坚果硬壳结构指标（缝合线紧密度、机械强度、密度），认为品种、光照等是影响坚果硬壳结构的重要因素。郑志锋等［5］研究认为，核桃内果皮的主要组分是木质素、纤维素和半纤维。李夕勃等［9］研究比较了核桃坚果内果皮的结构与内果皮中的木质素、纤维素含量，认为内果皮木质素含量与缝合线紧密度、机械强度及内果皮厚度呈正相关。肖玲等［2-3］研究认为，核桃果皮结构可分为外、中、内果皮3层，内果皮主要由坚硬的木质化石细胞组成。鱼尚奇等［10-12］研究发现，内果皮硬化过程中主要涉及苯丙烷类代谢、氨基糖与核酸糖代谢等生物过程，生长素IAA、4-香豆酸辅酶A连接酶、苯丙氨酸解氨酶（PAL）等基因在内果皮硬化过程中发挥着重要的调控作用。张宏等［13］研究了“温185”核桃的断口细胞形貌，将内果皮的断口分为疏松区、致密区和过渡区3个区域，认为“温185”内果皮在宏观上呈现脆性特征。关于不同内果皮厚度核桃的坚果品质、内果皮的主要组分和组织特征结构的差异及相关性的研究报道较少。笔者以新疆主栽的不同内果皮厚度的核桃品种为材料，测定坚果的表型性状、核仁主要营养成分含量、内果皮组分和组织结构，并分析它们的相关性，旨在为内果皮相关的核桃品种改良等提供理论参考。

1  材料与方法

1.1  材料

试验材料来源于新疆农业科学院园艺作物研究所叶城县核桃种质资源圃，资源圃位于新疆喀什地区叶城县，塔克拉玛干沙漠南缘的绿洲平原（77.56°E，37.84°N），属于温带大陆性气候，年平均气温为12 ℃，年降水量为50 mm，年无霜期为225 d。试验材料为不同内果皮厚度的核桃，包括“扎200”“温185”“新新2号”“新丰”和“新巨丰”5个品种，树龄均为9年。核桃种质资源圃以“新新2号”和“温185”为主栽品种，汇集新疆主要的核桃栽培品种，株行距为4 m×6 m，树形为疏散分层形或开心形，土壤为砂壤土，灌溉方式为滴灌，行间生草覆盖，栽培管理水平较高。于果实成熟期分别采取5个核桃品种相同部位的果实50个，脱青皮，自然晾晒后，置于4 ℃冰箱中保存备用。

1.2  方法

1.2.1  坚果表型性状测定及描述。

每个核桃品种随机选取10个果实，参照《核桃种质资源性状描述规范和数据标准》［14］中的方法对坚果的形状、大小、单果重、核壳（内果皮）厚度、出仁率、核仁颜色、缝合线紧密度等性状进行测定和描述。

1.2.2  核仁主要品质含量测定。

采用索氏抽提法测定脂肪含量［15］，采用凯氏定氮法测定蛋白质含量［16］，采用分光光度法测定种皮和种仁的单宁含量［17］。

1.2.3  内果皮主要组分含量测定。

采用分光光度法测定内果皮中木质素、纤维素和半纤维含量，均参照苏州科铭生物技术有限公司试剂盒中的方法。

1.2.4  内果皮纵切面结构形态观察。

参照张宏等［13］的方法，分别采取不同核桃品种内果皮的轴部组织，大小为0.2 cm×0.5 cm，将样品用双面胶粘于样品台上，喷金后置于扫描电子显微镜SEM（JEM-1200EX）工作台进行观测。

1.3  数据处理

使用Excel 2019和SPSS 21.0软件进行数据统计分析，用GraphPad Prism软件进行图形绘制。

2  结果与分析

2.1  不同核桃品种坚果表型性状差异

5个核桃品种的坚果在表型性状方面均存在差异（表1）。由表1可知，“新丰”和“新巨丰”坚果表型性状的一致性较多，均为长椭圆形，果面粗糙，不露仁等；“扎200”“温185”和“新新2号”的坚果表面较光洁，核仁饱满，均匀度好。“新巨丰”在坚果大小、单果重、核壳厚度、核仁平均重及缝合线紧密度等方面均明显大于其余4个核桃品种，属于中厚壳类型核桃。“扎200”的坚果纵径和横径最小，单果重最低，核壳厚度最小，和“新丰”“新新2号”“温185”均属于薄壳核桃类型。

2.2  不同核桃品种坚果主要营养品质比较

5个核桃品种核仁的主要组分含量比较表明（图1），核仁中脂肪含量最高，除“新巨丰”外，含量均达到了60%以上，“新丰”脂肪含量最高，达68.46%。5个核桃品种的蛋白质含量均在16%以上，“新丰”蛋白质含量最高，达18.62%。单宁是核仁涩味的主要来源，主要分布在种皮上，5个核桃品种的种皮单宁含量均在20%以上，其中，“扎200”种皮中单宁含量最高，“新丰”最低；而5个核桃品种种仁中单宁含量均较低。