陕北24个酸枣种仁品质分析及综合评价

石倩倩,琚思伟,李新岗*

(西北农林科技大学林学院,陕西杨凌 712100)

摘 要:【目的】 通过对陕北地区24 个酸枣种仁的核心品质指标进行分析,鉴定及筛选具有高价值的酸枣仁种质资源。【方法】以陕北黄河沿岸7个种源地24个酸枣种仁为研究对象,基于不同种源酸枣表观性状与酸枣仁功能成分,利用变异系数分析、相关性分析、聚类分析,以及概率分级、主成分分析等方法,对不同产地酸枣仁品质进行综合评价。【结果】陕北酸枣不同种源酸枣性状存在较大差异,其中,双仁率的变异系数最大(54.61%),果形指数的变异系数最小(10.16%)。通过主成分分析综合评价,山东、吴堡和延川的得分最高。山东种源的酸枣果实较大,吴堡种源功能成分含量较高,种仁较大。【结论】通过对陕北黄河沿岸7个酸枣种源的表型性状及酸枣仁功能成分分析,明确了陕北酸枣种源多为小果型、仁用型酸枣,研究结果为陕北酸枣优良种质资源的挖掘、酸枣仁质量评价及产品开发提供了数据支撑。

关键词:酸枣;种仁;种源;品质综合评价

酸枣(Ziziphus jujuba Mill.var.spinosa Hu)是鼠李科枣属的重要经济树种,是枣的野生类型[1]。酸枣为灌木或小乔木,广泛分布于河北、山东、陕西等地[2]。现代药理学研究表明,酸枣仁是治疗睡眠障碍的中药材,对心脾两虚型失眠、顽固性失眠有显著的治疗作用[3]。同时,酸枣仁对焦虑、抑郁症等情感障碍类精神疾病以及冠心病、高血压、心力衰竭等心血管疾病等有治疗作用[4-5]。此外酸枣仁还对镇静催眠、改善心脾、降血脂、改善心肌缺血、提高免疫力、改善学习记忆、延缓阿尔兹海默病有广泛的药理作用[6-9]。现阶段,因酸枣仁的药用价值和经济价值,市场对酸枣仁需求量呈增加趋势,价格不断攀升,市场价格1020元·kg-1,年用量超过3000 t。

酸枣仁的品质除了与遗传背景有关外,还受到产地和环境因素的影响,表现出不同的产地特征。酸枣果实品质、果核等表观性状以及酸枣仁功能成分存在地理差异。陕北作为我国酸枣的重要产区,是我国优质药用酸枣仁(陕北酸枣仁)基地,有着丰富的酸枣种质资源,然而目前对于该地区的酸枣品种缺乏综合分析和评价,限制了酸枣产业的发展。因此,笔者在本研究中以24个采样点的酸枣资源为试材,通过变异系数分析、相关性分析、聚类分析、概率分级、主成分分析等方法,对陕北酸枣品质进行综合评价,以期为陕北酸枣资源的开发和利用提供参考。

1 材料和方法

1.1 试验材料

选取陕北黄河沿岸甘泉、延长、延川、清涧、佳县、吴堡、绥德7个种源的24个采样点,生长条件(阳坡)基本一致的野生酸枣树采集酸枣果实2.5 kg(表1),将山东泰安的酸枣设为参比种源。

表1 种源地地理及植株信息
Table 1 Geographical of the provenance and plant information

种源Provenance甘泉Ganquan延长Yanchang延川Yanchuan绥德Suide清涧Qingjian佳县Jiaxian吴堡Wubu山东Shandong位置Location甘泉县道镇贺庄村Hezhuang village,Dao town,Ganquan county甘泉县石门镇油粉村Youfen village,Shimen town,Ganquan county甘泉县下寺湾镇胡皮头村Hupitou village,Xiasiwan town,Ganquan county延长县张家滩镇王家河村Wangjiahe village,Zhangjiatan town,Yanchang county延长县罗子山镇呼延村Huyan village,Luozishan town,Yanchang county延长县郑庄镇丁旗村Dingqi village,Zhengzhuang town,Yanchang county延川县延水关镇北村Bei village,Yanshuiguan town,Yanchuan county延川县延水关镇东村Dong village,Yanshuiguan town,Yanchuan county延川县关庄镇甄家湾村Zhenjiawan village,Guanzhuang town,Yanchuan county延川县永坪镇冯家坪村Fengjiaping village,Yongping town,Yanchuan county绥德县吉镇冯家沟村Fengjiagou village,Ji town,Suide county绥德县崔家湾镇林家寨村Linjiazhai village,Cuijiawan town,Suide county清涧县宽州镇陈家塔村Chenjiata village,Kuanzhou town,Qingjian county清涧县玉家河镇北山里村Beishanli village,Yujiahe town,Qingjian county清涧县玉家河镇吴家坬村Wujiawa village,Yujiahe town,Qingjian county清涧县石咀驿镇石场沟村Shichanggou village,Shi juyi town,Qingjian county清涧县高杰村镇麻家山村Majiashan village,Gaojie town,Qingjian county佳县王家砭镇则沟村Zegou village,Wangjiabian town,Jia county佳县佳芦镇大李村Dali village,Jialu town,Jia county佳县木头峪镇王宁山村Wangningshan village,Mutouyu town,Jia county佳县坑镇白家甲村Baijiajia village,Keng town,Jia county吴堡县张家山镇张家山村Zhangjiashan village,Zhangjiashan town,Wubu county吴堡县郭家沟镇下山畔村Xiashanpan village,Guojiagou town,Wubu county吴堡县郭家沟镇团枣坪村Tuanzaoping village,Guojiagou town,Wubu county山东省泰安市Tai’an city,Shandong province经度Longitude 109°24′09″109°16′52″109°01′45″110°11′48″110°26′11″109°52′54″110°23′51″110°22′54″110°02′47″109°53′16″110°12′34″110°38′46″110°11′50″110°24′30″110°25'36"110°09′23″110°30′30″110°22′53″110°26′22″110°37′05″110°37′25″110°42′49″110°39′07″110°42′33″117°05′50″纬度Latitude 36°14′05″36°20′44″36°26′18″36°30′45″36°31′10″30°35′38″36°51′55″36°51′48″36°54′43″36°59′42″37°25′10″37°15′50″37°08′22″37°04′19″37°03'42"37°24′02″37°08′50″37°59′57″38°02′26″37°51′11″37°51′07″37°30′10″37°35′28″37°38′56″36°16′47″海拔Altitude/m 1003 982 1029 697 965 822 513 696 829 882 900 587 856 1032 762 918 790 1039 954 695 689 951 1047 722 1026树高Tree height/m 1.39±0.64 1.34±0.70 1.79±0.56 1.31±0.49 1.40±0.58 1.36±0.57 1.38±0.45 1.26±0.34 1.50±0.25 1.24±0.55 1.97±0.25 2.51±0.84 1.88±0.46 1.20±0.17 0.74±0.29 0.73±0.23 0.99±0.39 1.53±0.33 1.05±0.30 1.52±0.21 2.01±0.39 2.02±0.44 1.64±0.62 1.73±0.63-地径Ground diameter/mm 11.65±6.79 13.23±5.47 9.73±2.68 11.69±3.97 14.68±4.31 10.91±3.04 13.41±4.92 8.71±2.36 13.12±2.18 10.63±1.62 14.18±3.70 21.18±7.03 24.27±9.20 19.06±9.24 7.77±1.67 7.65±1.66 9.78±2.76 16.64±4.09 16.09±8.05 18.92±7.15 19.02±6.15 19.58±5.41 19.43±4.49 13.84±4.90-

1.2 试验方法

1.2.1 酸枣表观性状的测定(1)酸枣果实表观性状的测定:在上述酸枣种源的采样点中,标记生长基本一致的野生本土酸枣树。在果实完熟期,选取各样株树冠外围东、南、西、北方位发育正常的全红果30个,记录果实颜色、形状。利用游标卡尺(精度0.01 mm)测定果实横径、果实纵径,采用电子天平(精度0.01 g)测量单果质量,计算可食率与果形指数。

可食率=果肉质量/果实质量;果形指数=果实纵径/果实横径。

(2)酸枣核与酸枣仁表观性状的测定:将上述样品洗净后脱去果肉得果核,记录核纹、果核形状,测量单核质量、10粒核质量、核纵径、核横径并计算核形指数。核形指数=果核纵径/果核横径。砸去果核后得酸枣仁,记录种仁颜色、种仁饱满度。利用游标卡尺测量仁纵径、仁横径、仁厚度,采用电子天平测量50粒仁质量,计算仁形指数、含仁率、双仁率、出仁率。仁形指数=仁纵径/仁横径;含仁率/%=含有种仁的果核数/总果核数×100;双仁率/%=双仁的果核数/总果核数×100;出仁率/%=种仁质量/果核质量×100。

1.2.2 酸枣仁功能成分测定(1)酸枣仁脂肪酸含量测定:将索氏提取器的提脂烧瓶和滤纸筒提前烘干至恒质量,并精确称量滤纸筒质量得M1。后将上述酸枣仁粉末置于40 ℃烘箱烘至恒质量,称取约5.0 g的酸枣仁粉末置于滤纸筒内并称得M2。再将纸筒放入索氏提取筒内,加15 倍量石油醚使纸筒完全浸没,用索氏提取器80 ℃回流提取2 次,每次3 h,至纸筒周围浸泡液呈无色,回收溶剂,待装有脱脂粉末的滤纸筒挥发至无醚味后,烘干至恒质量后称量得M3。将提取液减压抽滤后旋转蒸发,计算脂肪酸得率。设置3 次重复,取平均值。脂肪酸得率/%=(M2-M3)/(M2-M1)×100。

式中:M1 为空滤纸筒的质量(g);M2 为酸枣仁粉末和滤纸筒的质量(g);M3 为脱脂酸枣粉末和滤纸筒的质量(g)。

(2)酸枣仁总黄酮含量测定:精密称取酸枣仁0.50 g,加入70%乙醇20 mL,40 ℃超声提取60 min,离心10 min,重复提取2 次,合并上清液,用70%乙醇定容。精密称取10 mg 芦丁溶于70%乙醇并定容,制成芦丁标准液,分别吸取0.0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8 mL标准液,并使用70%乙醇定容至1 mL,加亚硝酸钠(0.5 mol·L-1)0.5 mL,三氯化铝溶液(0.3 mol·L-1)0.5 mL,再加入氢氧化钠(1 mol·L-1)1 mL,摇匀静置15 min。在波长510 nm处检测吸光度A,绘制标准曲线,得标准曲线为A=1.008 6C+0.014 5,R²=0.997 4,在0.1~0.8 mg·mL-1范围内有良好的线性关系。精确移取1 mL提取液,重复上述步骤,根据标准曲线计算总黄酮含量,设置3个生物学重复。

(3)酸枣仁总皂苷含量测定:精密称取酸枣仁样品(2.000±0.005 g)3份,加10倍量75%乙醇,超声提取50 min,离心10 min,重复提取2 次,将上清液100 ℃水浴蒸干至无醇味,对残渣用水饱和正丁醇萃取2次,合并正丁醇层。后水浴蒸干,用70%甲醇溶解残渣,用甲醇定容至刻度,待测。准确称取酸枣仁皂苷A 2.5 mg,用甲醇溶解定容。分别取上述标准液0.0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7 mL于10 mL离心管中,补充70%甲醇至1 mL,加5%香草醛冰醋酸溶液0.2 mL,高氯酸0.8 mL,60 ℃水浴加热,后冰水冷却,加冰醋酸5 mL。测定其吸光度A(λ=592 nm)。得标准曲线为A= 0.935C+0.002 4,R² = 0.999 4,在0.1~0.7 mg·mL-1范围内有良好的线性关系。精密吸取样品待测液1 mL于10 mL离心管中,重复上述步骤,根据标准曲线计算总皂苷的含量。所得值是3个生物学重复的平均值。

1.3 数据处理与分析

采用Microsoft Excel 2020 与IBM SPSS Statistics 20进行数据整理、单因素方差分析、差异显著性分析、相关性分析、聚类分析(欧式距离ward法)、主成分分析等。利用Origin与R语言作图与统计分析。

2 结果与分析

2.1 酸枣果实及种仁特征指数分布

成熟的酸枣果实形状多为椭圆形(49.61%)或卵圆形(26.19%),也有少量圆形、扁圆形(表2,图1);颜色多为深红色(72.47%)或橘红色(13.45%)。果核主要为纺锤形(40.30%),少数为长尖形(1.97%)。从果核的核纹来看,深短核纹居多(69.83%),无明显核纹占比少(2.65%),仅在甘泉种源有少量存在。酸枣仁颜色多为橘红色(38.83%)、紫红色(36.68%),棕红色占比最小,为5.27%。酸枣仁多饱满(81.33%)和较饱满(17.35%),干瘪极少(1.52%)。

图1 不同种源酸枣果实、果核及种仁形态表征
Fig.1 Morphological characterization of fruit,core and kernel of sour jujube from different provenances

A~B.果实形状与颜色;C~D.果核形状与核纹;E~F.种仁饱满度和颜色。
A-B.The shape and color of sour jujube fruits;C-D.Stone shape and wrinkle;E-F.The fullness and color of seeds.

表2 酸枣定性表述性状频率统计
Table 2 Frequency of qualitative characters for sour jujube

性状Character果实形状Fruit shape性状Character核纹Stone wrinkle果实颜色Fruit color 种仁颜色Seed color果核形状Stone shape性状描述Description圆形Globose扁圆形Oblate椭圆形Ellipse卵圆形Ovate橘红Orange-red红Red深红Deep-red棕红Brown-red圆形Globose椭圆形Ellipse圆锥形Conical纺锤形Spindle shaped长尖形Long pointed shaped分布频率Frequency/%7.86 16.34 49.61 26.19 13.45 10.44 72.47 3.64 24.64 28.56 4.53 40.30 1.97种仁饱满度Seed fullness性状描述Description无明显Obscure浅短Shallow and short深短Deep and short深长Deep and long浅长Shallow and long橘红Orange-red红Red紫红Purplish-red棕红Brown-red饱满Full较饱满Fuller干瘪Wizened分布频率Frequency/%2.65 8.54 69.83 11.10 7.88 38.83 19.22 36.68 5.27 81.33 17.35 1.52

对不同种源的21个酸枣性状指标进行分析,结果表明,21个酸枣性状指标的变异存在差异(表3),其中,含仁率的变异范围(40.06%~99.01%)最大,平均值为90.33%;双仁率的变异范围次之,最大值为28.71%,最小值为1.15%,平均值为11.28%;果形指数的变异范围最小,最大值为1.45%,最小值为0.78%,平均值为1.10%。21个酸枣性状的变异系数均大于10%,其中果形指数的变异系数最小,仅为10.16%;双仁率的变异系数最大,为54.61%,表明酸枣变异丰富,存在较大的筛选潜力。

表3 酸枣性状的种源间变异分析
Table 3 Analysis of interspecific variation of characters of sour jujube

性状Character单果质量Single fruit mass/g果实横径Fruit horizontal diameter/mm果实纵径Fruit vertical diameter/mm果形指数Fruit shape index单核质量Single stone mass/g核纵径Vertical length of stone/mm核横径Stone width/mm核形指数Stone shape index 10粒核质量10 stones mass/g仁纵径Seed longitudinal diameter/mm仁横径Seed transverse diameter/mm仁厚度Seed thickness/mm仁形指数Seed shape index 50粒仁质量50 seeds mass/g可食率Edibility rate/%出仁率Kernel rate/%含仁率Ratio of containing seeds/%双仁率Double kernels rate/%w(脂肪酸)Fatty acid content/%w(总皂苷)Total saponin content/(mg·g-1)w(总黄酮)Total flavonoid content/(mg·g-1)最小值MIN 0.28 7.60 7.70 0.78 0.02 5.59 3.53 0.80 1.26 3.96 3.02 1.04 0.78 1.08 66.29 7.24 40.06 1.15 17.86 3.45 4.69最大值MAX 2.11 15.62 18.97 1.45 0.61 17.72 10.05 3.22 9.95 10.26 7.33 3.31 1.89 3.95 89.01 21.54 99.01 28.71 29.68 10.56 10.72均值AVE 0.94 11.58 12.66 1.10 0.27 10.17 6.96 1.48 2.60 6.10 4.89 2.40 1.25 1.86 76.41 16.34 90.33 11.28 23.47 6.49 6.95标准差SD 0.34 1.44 1.80 0.11 0.08 1.87 0.83 0.32 0.71 0.98 0.58 0.32 0.15 0.55 11.56 3.04 12.22 6.16 3.01 2.01 1.50变异系数CV/%36.28 12.43 14.19 10.16 28.91 18.37 11.96 21.59 27.29 16.09 11.93 13.19 11.68 29.56 15.13 18.59 13.52 54.61 12.80 31.01 21.58

2.2 不同种源酸枣仁表观性状表现

不同种源酸枣仁表型特征分析显示,山东的50粒仁质量最大,显著高于吴堡之外的其他种源,甘泉的(1.49 g)最小。山东种源的种仁纵径(7.30 mm)和横径(5.36 mm)均最大,显著大于其他种源;佳县的种仁纵径(5.19 mm)和横径(4.44 mm)均最小,显著小于其他种源。在仁厚度方面,吴堡(2.56 mm)最大,甘泉最小。仁形指数表现为山东>清涧>甘泉>延川>吴堡>绥德>延长>佳县(1.19),其中,山东显著高于其余7 个种源,山东酸枣仁多为椭圆形而陕北酸枣仁呈近圆形(图2)。在8个种源中,山东的可食率最高,为79.48%,显著高于绥德和佳县的;延长的位居第2 位,为76.38%;佳县的可食率(50.79%)最低。不同种源酸枣出仁率、含仁率、双仁率差异均不显著(图3)。

图2 不同种源酸枣仁表型性状的比较
Fig.2 Comparison of phenotypic traits of sour jujube seed from different provenances

不同小写字母表示在0.05 水平差异显著。下同。
Different small letters represent significant differences at 0.05 level.The same below.

图3 不同种源产量性状比较
Fig.3 Comparison of yield traits from different provenances

2.3 不同种源酸枣仁主要品质代谢物差异分析

为了进一步评价不同种源的酸枣仁品质,对酸枣仁主要品质代谢物脂肪酸、总黄酮和总皂苷含量进行测定(图4)。其中,吴堡的酸枣仁脂肪酸含量(w,后同)最高,为24.54%,而绥德的(20.03%)最低,不同种源之间差异不显著。甘泉的总皂苷含量显著高于其余7个种源,为8.35 mg·g-1,延长(6.55 mg·g-1)次之;山东酸枣仁的总皂苷含量最低,显著低于其余7 个种源。陕北7 个种源的酸枣仁总黄酮含量为绥德的最高,为8.55 mg·g-1,显著高于除清涧外的其余5个种源;甘泉的含量最低,为5.12 mg·g-1,显著低于其他6个种源。

图4 不同种源酸枣仁功能成分含量
Fig.4 Content of functional components of jujube seed from different sources

2.4 酸枣种源聚类分析

基于18个酸枣表观性状及3个主要品质成分含量指标,对7个陕北酸枣种源及参比种源山东种源进行聚类分析,并计算各类群酸枣的表观性状与功能成分含量均值(图5)。结果表明,8个种源的酸枣被划分为三个类别:第一类别包含甘泉、延长、清涧和佳县,佳县与其他3个种源的特征相差较远。第二类别包括延川、吴堡和绥德。该类别中单果质量、果实横径、果实纵径、单核质量、核纵径、核横径、50粒仁质量、仁横径、仁纵径等均在3 类中最小;酸枣仁总黄酮、总皂苷和脂肪酸含量表现中等。第三类别仅有山东种源,该类表现为单果质量、果实横径、果实纵径、果形指数、单核质量、核纵径、核横径、核形指数、50粒仁质量、仁厚度均大于第一、二类别;在产量性状方面,出仁率、含仁率均低于第一、二类别;酸枣仁总皂苷含量高于其他类别,脂肪酸和总黄酮含量中等。

图5 基于酸枣表型性状和功能成分的8 个种源的聚类分析
Fig.5 Cluster analysis of 8 provenances based on the phenotypic and functional components of jujube

2.5 酸枣表观性状与功能成分相关性分析

探究不同产地酸枣仁主要品质指标与表观指标的相关性,有助于通过直观表型初步评价酸枣的综合品质。通过对7个产区的21个品质指标的组内相关性分析,结果(图6)表明,单果质量、果实横径、果实纵径、果形指数、单核质量、核纵径、核形指数、仁纵径、仁厚度、仁形指数指标呈显著正相关(p<0.01)。其中,出仁率与含仁率相关度高,可食率与单果质量、果实横径、纵径以及核形指数呈显著相关(p<0.01)。因此,在筛选含仁率高的酸枣种质资源时,可参考单果质量、果实横纵径以及核形指数等直观指标。此外,脂肪酸和总黄酮含量均与酸枣仁横径有较显著的相关性,而总皂苷含量则与单果质量、果实纵径、果形指数、核纵径、核形指数以及仁厚度呈显著相关(图6)。基于酸枣仁品质指标之间的相关性,可以为酸枣特定功能性代谢物的开发提供表观筛选的依据。

图6 不同产地酸枣仁主要品质指标与表观指标的相关性分析
Fig.6 Correlation analysis between main quality index and apparent index of sour jujube kernel from different producing areas

2.6 酸枣种源质量综合评价

对陕北地区7个种源及山东种源的野生酸枣的21个性状指标进行主成分分析,结果(表4)表明,以特征值大于1 提取主成分,可以得到4 个主成分,累积贡献率为93.503%,表明这4个主成分可以基本包含陕北以及山东种源酸枣21 个性状指标的大部分信息。其中,第1 主成分的贡献率为57.675%,果实纵径、单果质量、果实横径、核纵径、仁厚度、50粒仁质量、核形指数、单核质量、果形指数、10 粒核质量的特征向量的绝对值较大,在0.85以上,表明该主成分与酸枣果实、果核的大小和质量相关。第2 成分的贡献率为18.822%,仁形指数、酸枣仁总皂苷含量、仁纵径、仁横径、酸枣仁脂肪酸含量、酸枣仁总黄酮含量、双仁率、含仁率的特征向量绝对值较大,均大于0.5,表明第2主成分主要反映酸枣仁大小和功能成分的性状特征。第3 主成分的贡献率为10.653%,其中,核横径、双仁率、可食率的特征向量绝对值较大,均大于0.45,表明该主成分与酸枣的产量性状特征相关。第4 主成分的贡献率为6.353%,其中,酸枣仁总黄酮含量、双仁率、核横径的特征向量绝对值较大,均大于0.4,表明该主成分主要反映果核和酸枣仁的性状特征。

表4 酸枣表型性状和功能成分的主成分分析
Table 4 Principal component analysis of phenotypic traits and functional components of sour jujubes

性状指标Character index各主成分的载荷Load of each principal component 1 2 3 4果实纵径Fruit vertical diameter核纵径Vertical length of stone单果质量Single fruit mass仁厚度Seed thickness果实横径Fruit horizontal diameter 50粒仁质量50 seeds mass核形指数Stone shape index单核质量Single stone mass果形指数Fruit shape index 10粒核质量10 stones mass仁形指数Seed shape index酸枣仁总皂苷含量Total saponin content核横径Stone width仁纵径Seed longitudinal diameter可食率Edibility rate含仁率Ratio of containing seeds 0.985 0.976 0.969 0.963 0.948 0.927 0.897 0.888 0.871 0.861 0.784 0.783 0.766 0.721 0.654-0.597-0.009-0.092-0.062-0.066 0.157 0.293-0.101 0.211-0.373 0.333 0.505-0.575-0.048 0.548-0.240 0.581 0.109 0.001 0.095 0.008 0.209 0.153 0.267-0.328-0.104-0.342 0.123 0.130-0.426 0.269 0.589 0.330 0.112-0.060 0.176 0.136 0.064-0.096 0.094-0.187 0.164-0.133 0.192-0.161-0.431-0.282 0.362-0.205

表4 (续) Table 4 (Continued)

性状指标Character index各主成分的载荷Load of each principal component 1 2 3 4仁横径Seed transverse diameter酸枣仁脂肪酸含量Fatty acid content酸枣仁总黄酮含量Total flavonoid content双仁率Double kernels rate出仁率Kernel rate特征值Characteristic value贡献率Contribution rate/%累积贡献率Cumulative contribution rate/%0.218-0.191-0.035 0.029-0.518 12.112 57.675 57.675 0.906 0.723 0.657 0.643 0.217 3.953 18.822 76.498-0.170-0.370-0.243 0.468 0.810 2.237 10.653 87.150 0.200 0.299 0.426-0.578 0.148 1.334 6.353 93.503

基于主成分分析的特征向量值及标准化的数据,将标准化的21个酸枣指标数据代入提取出的4个主成分中,各主成分的贡献率得出各主成分的权重系数分别为3.480、1.988、1.496、1.155,带入各主成分得分计算公式得出酸枣种源的综合得分(表5)。由于第1主成分与酸枣果实、果核的大小和质量相关,且贡献率大,山东种源果实、果核大,所以综合得分最高。

表5 不同种源综合评价得分与排名
Table 5 Comprehensive evaluation scores and rankings of different provenances

种源Provenance甘泉Ganquan延长Yanchang延川Yanchuan绥德Suide清涧Qingjian佳县Jiaxian吴堡Wubu山东Shandong各主成分得分Score for each principal component 1 0.202-0.696-0.804-1.262-1.340-3.312-1.044 8.256 2 3 4排名Ranking-3.278-1.365 1.284 1.985-0.745-0.949 2.820 0.249-9.213-5.715 1.575-1.983-6.385-24.646 4.605 41.763-1.273 0.007-1.180-1.181 2.006 0.630 0.600 0.390综合得分Score-1.563-1.639-1.278-1.411-1.767-3.030-1.015 3.852 56347821

对各个主成分的得分进行排序。第1主成分前3 名分别为山东、甘泉、延长,其果实、果核性状优,酸枣大。第2主成分的前3名为吴堡、绥德、延川,主要特征为酸枣仁大、酸枣仁功能成分含量高。第3主成分的前3 名为山东、吴堡、延川,其产量性状表现优秀。第4主成分的前3名分别为清涧、佳县、吴堡。将酸枣种源综合得分与酸枣各性状进行相关性分析,结果表明(表6),综合得分与13个酸枣性状显著相关,其中与单果质量、10粒核质量、50粒仁质量等10 个性状呈极显著正相关(p<0.01),与果形指数、核横径、仁纵径3 个性状呈显著正相关(p<0.05)。以上结果表明综合得分能概括酸枣大部分性状的表现情况。

表6 综合得分与酸枣性状相关系数
Table 6 Correlation coefficient between comprehensive score and sour jujube characters

注:*表示显著相关(p<0.05),**表示极显著相关(p<0.01)。
Note:*indicates significant correlation(p<0.05),**indicates extremely significant correlation(p<0.01).

性状Character单果质量Single fruit mass果实横径Fruit horizontal diameter果实纵径Fruit vertical diameter果形指数Fruit shape index单核质量Single stone mass核纵径Vertical length of stone核横径Stone width核形指数Stone shape index 10粒核质量10 stones mass 50粒仁质量50 seeds mass仁纵径Seed longitudinal diameter相关系数Correlation coefficient 0.947**0.962**0.970**0.793*0.905**0.940**0.728*0.866**0.902**0.961**0.799*性状Character仁横径Seed transverse diameter仁厚度Seed thickness仁形指数Seed shape index出仁率Kernel rate含仁率Ratio of containing seeds双仁率Double kernels rate可食率Edibility rate脂肪酸含量Fatty acid content总皂苷含量Total saponin content总黄酮含量Total flavonoid content相关系数Correlation coefficient 0.387 0.939**0.870**-0.464-0.487 0.126 0.611-0.044 0.658 0.101

3 讨 论

3.1 酸枣表型性状的多样性研究

不同产地酸枣仁生长环境多样,酸枣受海拔、土壤类型、气候等因素影响,酸枣的植株类型、果实、果核、种仁等在表型性状上有较大差异。笔者主要通过陕北24 个酸枣的品质评价评估陕北作为新的酸枣产区的可行性和优势,为相关地区发展酸枣产业提供参考。李柯帆等[10]对山西省26 个不同产地酸枣进行遗传多样性分析,结果表明,山西不同产地酸枣具有丰富的多样性。酸枣的果实性状变异十分丰富,单果质量悬殊(2~15 g),果肉可食率变化范围为72%~92%[11]。研究结果表明,21个酸枣性状指标的变异系数均大于10%,证明酸枣变异丰富,存在较大的筛选潜力。李晓兰等[12]对山西8个地区酸枣表型性状进行多样性分析,结果表明,酸枣表型性状的变异系数为10.60%~37.71%,其中单果质量的变异系数最大,种仁宽最小。刘青柏等[13]于辽西朝阳地区收集51 份酸枣资源,发现酸枣果实变异系数在7.69%~84.36%之间,各主要性状均符合正态分布。高林森等[14]探究不同地区野生酸枣果实生物学性状与生态环境的关系,结果表明,酸枣各性状存在较大的地理差异,变异系数最大的性状是单果质量。张玉等[15]对黄骅18 份酸枣种质进行果实性状变异分析,结果表明,单果质量的变异系数最大,为30.12%。武延生等[16]对85 份酸枣种质的数量性状进行测量,发现核壳质量的变异范围在0.20~0.25 g之间,单核质量的变异系数为0.247%。郑强卿等[17]发现大部分核形指数在1.2~1.3之间,约占40%。辽西地区酸枣仁表观性状变异显著,其仁纵径在0.45~0.99 cm之间,仁横径的变异范围为0.42~0.75 cm,千仁质量变异系数最大,为34.27%,说明酸枣仁在表观性状上存在较大变异[13]

上述研究共同印证了酸枣性状变异的丰富性和普遍性,表明酸枣在不同地区的生长环境会显著影响其表型性状,且单果质量、种仁宽等性状的变异系数在不同研究中各有特点,其中单果质量的变异系数往往较大。造成不同地区酸枣性状差异的原因除了遗传背景外,还受到气候因子的影响。不同海拔的气候条件,可能影响酸枣的生长发育和性状表现。高海拔地区与低海拔地区的温度、光照、气压等差异可能导致酸枣植株的形态、果实大小等方面产生变化。另外,土壤的肥力、酸碱度、质地等会影响酸枣对养分的吸收和利用,从而影响其生长和果实品质。例如,肥沃的土壤可能使酸枣果实更大、更饱满,而贫瘠的土壤可能导致果实较小。因此,对陕北24个酸枣种仁的综合评价与分析为遗传育种及良种选育提供借鉴,同时也为酸枣适生区的筛选提供了数据支撑。

3.2 酸枣仁功能成分的多样性研究

笔者对不同种源酸枣仁主要品质代谢物脂肪酸、总黄酮和总皂苷含量进行了测定分析。结果表明,佳县的酸枣仁脂肪酸含量最高,为24.12%,而绥德(20.03%)最低。总皂苷含量范围为4.50~8.35 mg·g-1;绥德的酸枣仁总黄酮含量最高,为8.55 mg·g-1,绥德含量最低,为5.12 mg·g-1。不同产地的酸枣仁功能成分含量有显著差异,如酸枣仁中维生素C含量多分布在300~400 mg·100 g-1之间,而陕西酸枣样品却达到511.44 mg·100 g-1[18]。杜丽峰等[19]采用HPLC法发现不同产地酸枣仁皂苷含量有很大差异,陕西酸枣仁中皂苷含量高。薛晓芳等[4]研究表明,不同枣种质间黄酮含量的变异系数达到68.26%。武延生等[20]研究表明,不同产地酸枣仁中皂苷A的含量存在明显差异,其中河北邢台酸枣仁中皂苷A的含量最高。周赛男等[21]对7个种源酸枣仁总皂苷和总黄酮含量进行测定,结果表明,不同产区间的酸枣仁功能成分含量差异不明显,斯皮诺素含量差异较大,酸枣仁皂苷A含量高的种源多集中在山东、河北以及陕西。另外,李虹等[22]研究表明,不同种源酸枣仁脂肪酸含量不存在显著差异,陕西地区的野生酸枣仁的脂肪酸含量最高。

研究结果显示,不同产地的酸枣仁在脂肪酸、总黄酮和总皂苷等功能成分含量上有显著差异。例如,佳县酸枣仁脂肪酸含量最高,绥德酸枣仁总黄酮含量最高,而甘泉在这两项指标上含量较低。与其他研究对比,不同产地酸枣仁中维生素C 含量也有较大差异,陕西酸枣样品维生素C 含量表现优异。其他地区相关研究也都证实了不同产地酸枣仁中皂苷、黄酮等成分含量存在很大差异,表明产地是酸枣仁功能成分含量的主要影响因素之一。

3.3 酸枣多样性综合评价

酸枣的多样性综合评价多基于酸枣的表观形态特征和营养成分的综合评价体系,单从某一指标进行酸枣品质评价,很难准确客观地反映其真实情况,做出合理筛选。在酸枣的多样性综合评价中,学者多采用概率分级法、主成分分析法、灰色关联度分析法及隶属函数法等进行评价。

概率分级法是将植物的数量性状进行合理分级,对优良植物资源的科学筛选与评价具有指导价值。杨雷等[23]对酸枣9 个主要的数量性状进行概率分级,筛选出了大果型、高可食率、高可溶性糖含量、高可滴定酸含量、高维生素C含量、高多糖含量、高双仁率、高出仁率、高千仁质量等多种酸枣资源。刘青柏等[13]对51 个酸枣种质的12 个主要性状指标(变异系数>15%)按照概率分级法,利用各性状的均值与标准差,筛选出大果型、高双仁率、高维生素C含量、长核、高还原糖含量等多种酸枣种质。

主成分分析法采用了降维的思想,可以把多个指标转换成几个不相关的综合指标,这样简化后的指标可以最大程度地反映出原来指标的大部分信息,该方法既能够反映原来指标的信息,又能够简化筛选程序,多用于植物优良种质、种源的选择研究[24]。孙亚强等[25]利用主成分分析对60份酸枣样品的7个果实质量性状和13个数量性状进行分析,得到4 个主成分,可根据第1 主成分筛选大果型酸枣,第4主成分可用于选育优质的酸枣。

隶属函数值法是根据模糊数学的隶属函数公式将各指标的平均值换算成隶属函数值,从而进行综合评价。郑强卿等[17]对来自陕西、河北等种源的15种酸枣种子的双仁率、可溶性蛋白含量、核纵径等种子性状指标进行隶属函数法综合评价,结果表明,陕西种源的综合评分较高。灰色关联度分析法指的是将原始数据进行无量纲化处理,并找出各指标的关联度,以关联度的大小来对关联度进行排序,关联度越大,二者之间的关系就越紧密。路娟[26-27]利用灰色关联度法以酸枣仁皂苷、黄酮、脂肪酸、多糖等功能成分评价酸枣仁的质量,结果表明,河北省、辽宁省的酸枣仁质量较佳。

从某单一指标进行酸枣品质评价难以准确客观地反映其真实情况,做出合理筛选。因此,综合考虑酸枣的表观形态特征和营养成分等多个方面,采用多种评价方法进行综合评价,能够更全面、准确地评估酸枣的品质和价值。由于算法的差异,不同的评价方法存在一定的局限性,综合运用多种方法可以相互补充,保障评价的可靠性和准确性。同时,综合评价也为酸枣的品种选育、种植管理和产业发展提供了科学依据。综上所述,酸枣仁功能成分的多样性和酸枣的多样性综合评价是研究酸枣品质和价值的重要方面。未来的研究可以进一步深入探讨产地因素对酸枣仁功能成分的影响机制,优化综合评价方法,为酸枣产业的可持续发展提供有力的支持。

4 结 论

陕北是酸枣的主要产地,随着酸枣仁药用需求的增加,陕北酸枣产业不断发展。但酸枣资源变异丰富、植株类型多样,不同种源酸枣特性尚不明确,酸枣仁品质优劣也众说纷纭,这导致该地区仁用酸枣选育难度较大。笔者以种源为切入点,选取陕北黄河流域7 个酸枣种源为研究对象,以山东种源为参比种源,分析对比不同种源酸枣果实、果核、种仁表观性状和酸枣仁功能成分之间的差异,建立酸枣种仁评价体系。酸枣综合质量评价中山东、吴堡和延川得分最高。其中,山东种源果实、果核、种仁较大,吴堡种源功能成分含量较高、种仁较大,延川种源的仁用丰产潜力相对较高。可根据对酸枣的不同需求选择不同种源的酸枣材料,研究结果为陕北地区酸枣仁质量评价及产品开发提供数据支撑。

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Quality analysis and comprehensive evaluation of 24 jujube seed kernels in northern Shaanxi

SHIQianqian,JU Siwei,LIXingang*
(College of Forestry,Northwest A&F University,Yangling 712100,Shaanxi,China)

Abstract: 【Objective】Sour jujube is a wild type of cultivated sour jujube with a long history and has attracted much attention due to its high value of traditional Chinese medicine.As one of the main production areas of sour jujube,northern Shaanxi has rich sour jujube germplasm resources.The quality of sour jujube is not only related to genetic background, but also affected by the place of origin and environment, showing different characteristics of the place of origin. There are geographical differences in the quality of sour jujube fruit,the appearance of the core and the functional components of sour jujube kernel.The evaluation and screening of sour jujube genetic resources in northern Shaanxi have positive significance for promoting the sustainable development of the sour jujube industry.The study aimed to comprehensively analyze the quality of sour jujube kernels from different production areas in northern Shaanxi, so as to accurately screen out sour jujube genetic resources of different quality types, thereby providing a scientific basis for the development and utilization of sour jujube genetic resources.【Methods】In the study,24 types of wild sour jujube kernels were selected from seven production areas along the Yellow River in northern Shaanxi as the research objects.The apparent traits and functional components of wild sour jujube kernels were comprehensively evaluated by using diversity analysis methods,such as coefficient of variation analysis, correlation analysis and cluster analysis, combined with comprehensive evaluation methods, like probability classification and principal component analysis.【Results】Analysis of the phenotypic characteristics of Ziziphus jujuba var. spinosa kernels from different provenances showed that the wild jujube kernels from Hebei had the largest weight and were significantly higher than those from other provenances, and the kernels from Shandong provenance had the largest longitudinal diameter (7.30 mm) and transverse diameter (5.36 mm). The longitudinal diameter(5.24 mm) and transverse diameter (4.44 mm) of seed kernels in Jiaxian county were the smallest.The benevolence index was as follows:Shandong>Ganquan>Qingjian>Yanchuan>Wubu>Suide>Yanchang>Jiaxian.The sour jujube kernels in Shandong were mostly oval in shape, while the sour jujube kernels in northern Shaanxi were nearly round.Among the 24 samples,Shandong had the highest edible rate of 79.51%,which was significantly higher than that from other provenances.Yanchang ranked second with 76.26%,and Jiaxian county had the lowest edible rate(59.02%).The main metabolites in sour jujube kernels,including fatty acids,total flavonoids and total saponins,were determined and analyzed.The results showed that the fatty acid content of sour jujube kernels in Wubu was the highest at 24.54%,while the content in Suide was only 20.03%.All samples were clustered based on 17 sour jujube appearance traits and 3 main quality component content indicators.The 8 production areas were divided into 3 categories. The first category included Ganquan,Yanchang, Qingjian and Jiaxian. The second category included arid Yanchuan,Wubu and Suide.The third category only included Shandong production areas.The intragroup correlation analysis of 21 quality indicators in 7 production areas showed that single fruit weight,fruit horizontal diameter,fruit vertical diameter,fruit shape index,single core weight,core vertical diameter, nuclear type index, kernel vertical diameter, kernel thickness and kernel shape index showed a high positive correlation(p<0.01).Among them,kernel yield rate was highly correlated with kernel content rate, and edible rate was highly correlated with single fruit weight, fruit horizontal and vertical diameters, and nuclear shape index (p<0.01). Through comprehensive analysis of sour jujube kernels in different regions of northern Shaanxi,a comprehensive evaluation system for sour jujube kernel quality was established.The results showed that Shandong,Wubu and Yanchuan scored the highest in the comprehensive quality evaluation of sour jujube.In addition,the fruits,cores and kernels in Shandong production areas were larger,the functional component content of sour jujube kernels in Wubu area was higher and the kernels were larger,and the kernel yield potential of Yanchuan source was relatively high.【Conclusion】The results showed that the wild sour jujube germplasm resources in northern Shaanxi were rich and diverse,and there were certain differences in the quality of wild sour jujube kernels from different origins.Therefore,in the process of wild sour jujube product development and quality control, the appropriate wild sour jujube origin can be selected according to different needs to improve the quality and market competitiveness of the product.In summary,through a comprehensive analysis of the core quality indicators of wild sour jujube kernels in northern Shaanxi,this study established a wild sour jujube germplasm resource evaluation system,which can provide a scientific basis and data support for the quality evaluation and product development of wild sour jujube kernels in northern Shaanxi,and has certain theoretical and practical significance.

Key words: Ziziphus jujuba Mill. var. spinosa Hu; Seed kernel; Genetic resources; Comprehensive evaluation of quality

中图分类号:S665.1

文献标志码:A

文章编号:1009-9980(2024)12-2472-14

DOI: 10.13925/j.cnki.gsxb.20240260

收稿日期:2024-05-31

接受日期:2024-09-25

基金项目:国家重点研发计划课题(2022YFD2200400)

作者简介:石倩倩,女,副教授,研究方向为经济林品质形成与遗传育种。E-mail:shiqq@nwafu.edu.cn

*通信作者 Author for correspondence.E-mail:xingangle@nwsuaf.edu.cn.