我國9省大豆主要礦物質元素含量的特征分析

文瑞芝，曾 棟，袁利萍，趙 瑩

(1.中南林業科技大學理學院，中國 長沙 410004；2.湖南省疾病預防控制中心，中國 長沙 410005；3.中南林業科技大學材料學院，中國 長沙 41004)

大豆是重要的糧食和經濟作物，含有豐富的蛋白質、脂肪和微量元素等營養成分[1-2]．過去對大豆的研究多注重大豆中有機營養成分，對大豆中礦物質營養成分的報道不多．各種礦物質元素參與人體正常的新陳代謝、健康發育，是生命活動的物質基礎[3-4]．研究表明大豆中的各種功能因子生理活性的高低與其所含微量元素的種類和含量密切相關[5-6]，但由于大豆的種植地域跨度大，不同種屬、種植條件、地域、土壤和水質的不同，大豆中所含的微量元素的種類和含量可能會存在一定差異[7-11]．

主成分分析法是一種多元統計方法[12-13]．在以礦物質元素為變量的大豆樣本中，使用主成分分析法對變量進行壓縮，用少量幾個主成分代替原變量，計算出主成分值并繪制主成分圖，據此按礦物質元素含量特點對大豆產地進行了分類分析，從而從大量龐雜無序的原始測量數據中揭示出不同產地礦物質元素含量的差異性．

本文采用火焰原子吸收法系統研究了黑龍江、湖南等9省大豆中所含7種礦物質元素K、Mg、Ca、Fe、Cu、Mn、Na的含量，并用主成分分析法對這7種元素含量進行了計算分析，明確地揭示了各省大豆礦物質元素特性，為各地大豆資源的開發和利用提供基礎數據．用主成分分析法分析大豆礦物質元素含量在國內文獻鮮有報道．

1 材料與方法

1.1 實驗材料與儀器

大豆樣品：精選黑龍江、湖南、海南、甘肅等9省的大豆，用水沖洗干凈后，用去離子水沖洗數次，放入烘箱中干燥至恒重，粉碎后過100目篩，備用．

儀器：GBC Avanta原子吸收/火焰分光光度計(澳大利亞GBC公司)，測試條件見表1.

表1 儀器測試條件

1.2 實驗方法

準確稱取一定量樣品0.7～1.0 g(精確至0.000 1 g)，加入10 mL HNO3，在120 ℃溫控電熱板上低溫消解2 h，加入10 mL H2O2，繼續在190 ℃條件下消解完全，待消解液澄清至淡黃色或無色，加10 mL 純水，繼續加熱趕酸至體積約2 mL，取下冷卻后，以純水定容至10 mL，待分析．移取一定量的試樣溶液進行各元素含量測定．

2 結果與討論

2.1 礦物質元素含量

通過火焰原子吸收法檢測我國9省大豆樣本中的主要礦物質元素的含量，結果如表2所示．

表2 9省大豆中主要礦物質元素含量

2.2 礦物質元素標準化含量

表3 9省大豆中主要礦物質元素標準化含量

2.3 主成分運算結果

兩個主成分Y1和Y2，方差累計貢獻為75%．其主成分方程如下：

Y1= 0.833xK+ 0.663xMg-0.846xCa+ 0.916xFe-0.586xCu+ 0.401xMn+ 0.154xNa，

Y2= 0.032xK+ 0.646xMg+ 0.398xCa-0.027xFe+ 0.495xCu+ 0.137xMn+ 0.921xNa.

按主成分方程計算出各省大豆主成分含量值見表4．

由主成分Y1和Y2繪制成主成分關系圖如圖1所示．

表4 主成分含量

圖1 主成分關系圖

分析主成分方程并結合圖1和表4，可總結出以下礦物質元素含量特征：

(1) 大豆中Fe、K、Mg、Mn相對于Cu、Ca含量的關系可用第一主成分Y1表示．由于Y1方程中Fe、K、Mg、Mn的所有權系數為正且較大，對Y1正向影響較大，Cu、Ca的權系數為負，對Y1負向影響較大．大豆中Fe、K、Mg、Mn含量較大而Cu、Ca較小者Y1較大，反之較小．Y1值變化較大(-54)，這與Fe、Mn含量均為9省大豆之冠、 K、Mg含量也較高、而Ca含量又是9省最低相吻合；Y1>2的有山東大豆、河北大豆和內蒙古大豆，這三省Fe、K、Mg、Mn含量相對較高，而Cu、Ca含量較低；黑龍江、四川、海南和湖南的Y1<0，其中以湖南大豆的Y1最小(Y1<-4)，與其Fe含量最低、而Ca含量為9省最高和Cu含量較高結果一致．

(2) 大豆中Na含量高低可用第二主成分Y2表示．由于Y2方程中Na的權系數為正且遠大于其他，故Y2對Na含量非常敏感，山東大豆中Na含量最高，遠高于其他省份大豆，故其Y2值最大(Y2=3.942)，遠大于其他Y2值．由于Y2方程中只有Fe的權系數為負，Y2值較小且為負值的省份，大豆中Fe含量一般較高．

3 結論

本文采用火焰原子吸收法同時測定了黑龍江、湖南等9個省份大豆中K、Mg、Ca、Fe、Cu、Mn、Na共7種礦物質元素的含量，并用主成分分析法對其進行了分析．同一品種不同產地的大豆中的主要礦物質K、Mg、Ca排序不因產地的變化而改變，含量隨產地的變化也不大，這表現出同一種大豆自身生長對主要礦物質的需求是相對穩定的．其他4中礦物質Fe、Cu、Mn、Na的含量和排序都受產地的影響．由第一主成分Y1得到了Fe、K、Mg、Mn相對于Cu、Ca含量關系，第二主成分Y2揭示了各省大豆中Na含量高低．浙江大豆Y1最大(Y1>4)，Fe、Mn含量最高，Ca含量又是9省最低；湖南大豆Y1最小(Y1<-4)， Fe含量最低，而Ca含量為9省最高．山東大豆中Y2值最大，Na含量最高．主成分分析法簡單明了地揭示了7種礦物質元素的含量隨產地不同有顯著差異，是一種分析大豆多種礦物質元素含量的有效方法．

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