基于主成分分析和聚類分析對不同產地細莖石斛的氨基酸評價

李兆云 王昭 夏雪芬 楊琦

摘 要：為評價不同產地細莖石斛的蛋白質營養價值，采用主成分分析法和聚類分析對細莖石斛的品質進行評價。結果顯示，細莖石斛中含有豐富的氨基酸，總氨基酸量為1.63%～2.87%。其中，谷氨酸、天冬氨酸和亮氨酸的量相對高于其他氨基酸，通過主成分分析，組氨酸、蘇氨酸、異亮氨酸、甘氨酸、亮氨酸、谷氨酸為細莖石斛特征性氨基酸。通過綜合得分，可發現云南省綠春縣、廣東省清遠市、云南省普洱市思茅區三地的細莖石斛綜合品質最佳。結果表明，不同產地的細莖石斛所含氨基酸存在地域性差異，但總體上氨基酸種類齊全、營養豐富，具有較高的開發價值。

關鍵詞：細莖石斛;氨基酸;主成分分析;聚類分析

中圖分類號：R284 文獻標識碼：A文章編號：1674-1064（2021）03-003-02

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.03.002

細莖石斛（Dendrobium moniliforme（L.）Sw），為蘭科石斛屬多年生草本植物，生于海拔590m～3000m的闊葉林中樹干上或山谷巖壁上。其別名銅皮石斛、清水山石斛等[1]，具有益胃生津、滋陰清熱等功能，常用于熱病津傷、口干煩渴、胃陰不足等功效[2]，在民間常用于治療消化不良、癰瘡腫痛、眼疾、抗腫瘤藥物的輔助用藥和滋補等。該實驗采用全自動氨基酸分析儀分析法對其進行氨基酸的定量分析，并采用SPSS20.0的主成分分析和聚類分析法對測定結果進行評價分析，探討其氨基酸含量測定及評價方法，擬為完善細莖石斛的質量標準提供參考。

1 材料與方法

1.1 供試材料

收集云南省蒙自市、屏邊縣、寧洱縣、普洱市思茅區、建水縣、瑞麗市、綠春縣和廣西壯族自治區來賓市、廣東省清遠市、福建省南平市等地的細莖石斛，經德宏師范高等專科學校施洪教授鑒定為細莖石斛。

1.2 儀器和試劑

A300型全自動氨基酸分析儀（德國曼默博爾公司）;DHG-9140電熱鼓風干燥箱（上海一恒科學儀器有限公司）;CP214分析天平（奧豪斯國際貿易上海有限公司）;EPED-E2-20TH型超純水機（南京易普易達科技發展有限公司）;18種氨基酸標樣2nmol/ml（德國曼默博爾公司）。

1.3 試驗方法

1.3.1 樣品處理

將石斛樣品鮮條用超純水洗凈，切片晾干，55℃烘干至恒重，粉碎，過80目篩備用。

1.3.2 氨基酸測定

供試溶液制備。精密稱取細莖石斛樣品0.2g，分別置于10ml安瓿中，加6.00mol/L鹽酸10ml，充氮氣，密封安瓿瓶，置烘箱中于110℃水解22h，冷卻后過濾定容至50mL。取1mL，于10ml燒杯中水浴揮干鹽酸，用1mL樣品稀釋液（pH2.2）溶解，以0.22um微孔濾膜過濾后備用。采用《GB 5009.124-2016食品中氨基酸的測定》方法測定[3]。

2 結果與分析

2.1 氨基酸分析

該研究未檢測出胱氨酸和蛋氨酸，10種樣品的氨基酸組分總量介于1.63%～2.87%，平均值為2.45%。其中，云南綠春縣產地所含氨基酸含量最高，福建南平市產地所含氨基酸含量最低。所含總氨基酸含量按質量分數由大到小排序為云南省綠春縣、廣東省清遠市、云南省普洱市思茅區、云南省瑞麗市、云南省建水縣、云南省寧洱縣、云南省屏邊縣、廣西壯族自治區來賓市、云南省蒙自市、福建省南平市，氨基酸含量以谷氨酸、天冬氨酸、亮氨酸、精氨酸含量較高，谷氨酸最高。

2.2 主成分分析

將各產品氨基酸含量數據導入軟件SPSS 20.0中分析，對10個不同產地的石斛進行主成分分析，計算主成分特征值、方差貢獻率和累積方差貢獻率，結果如表1所示。結果表明，氨基酸第1、2主成分的累積方差貢獻率為90.50%，且特征值λ1=12.43、λ2=1.14，說明前2個因子包含了所測氨基酸含量的大量信息，在含量測定評價中起主導作用。其中，第1組分貢獻率最大為82.87%，而由旋轉后的主成分因子的載荷矩陣可知，第1主成分中組氨酸、蘇氨酸、異亮氨酸、甘氨酸、亮氨酸、谷氨酸的系數占較大的比重，涵蓋了石斛樣品氨基酸的大部分信息，是特征性氨基酸。

2.3 氨基酸綜合得分及評價

由SPSS 20.0軟件對氨基酸計算綜合得分，采用歐氏距離結果如表2所示。表2列出了10個細莖石斛樣品的綜合得分，得分前3名是云南綠春縣、廣東清遠市、云南普洱市思茅區，故可認為三種石斛蛋白質綜合品質較佳、性狀優良。綜合得分末尾3個樣本為廣西壯族自治區來賓市、云南省蒙自市、福建省南平市，可認為其蛋白質綜合性狀較次。

2.4 聚類分析

將各氨基酸含量和微量元素含量數據導入分析軟件SPSS 20.0中進行聚類統計分析，結果如圖1所示。基于氨基酸量可將10個不同產地的細莖石斛分為兩大類，云南蒙自、廣西來賓和福建南平聚為一類，其余剩下的7組聚為一類。

3 結論與展望

細莖石斛中含有豐富的人體必需氨基酸和其他基本氨基酸。谷氨酸和天門冬氨酸為主要氨基酸，在必需氨基酸中，谷氨酸比例最高。通過聚類分析，細莖石斛中的氨基酸含量很大程度上受藥材品種影響，谷氨酸可以預防脫發和促進頭發生長，能對毛乳頭、毛母細胞提供營養，促進血管擴張，加強血液循環，具有生發、防脫發功效，同時具有保護皮膚濕潤、防治干裂效果，對皮膚皺紋有療效[4]。細莖石斛中含有豐富的谷氨酸，可以考慮在洗發水和面膜相關產品中增加其提取物來預防脫發、保護皮膚等，但其功效仍待進一步開發。

參考文獻

[1] 中國科學院中國植物志編委會.中國植物志第19卷[M].北京：科學出版社，1999：114.

[2] 中國藥典委員會.中華人民共和國藥典（一部）[S].北京：中國醫藥科技出版社，2015.

[3] GB 5009.124-2016食品中氨基酸的測定[S].北京：國家衛生和計劃生育委員會，國家食品藥品監督管理總局，2017.

[4] 汪馳宇.谷氨酸的開發與應用進展[J].化工中間體，2004（1）：17-19.