基于主成分分析和聚类分析对不同产地细茎石斛的氨基酸评价

李兆云 王昭 夏雪芬 杨琦

摘 要：为评价不同产地细茎石斛的蛋白质营养价值，采用主成分分析法和聚类分析对细茎石斛的品质进行评价。结果显示，细茎石斛中含有丰富的氨基酸，总氨基酸量为1.63%～2.87%。其中，谷氨酸、天冬氨酸和亮氨酸的量相对高于其他氨基酸，通过主成分分析，组氨酸、苏氨酸、异亮氨酸、甘氨酸、亮氨酸、谷氨酸为细茎石斛特征性氨基酸。通过综合得分，可发现云南省绿春县、广东省清远市、云南省普洱市思茅区三地的细茎石斛综合品质最佳。结果表明，不同产地的细茎石斛所含氨基酸存在地域性差异，但总体上氨基酸种类齐全、营养丰富，具有较高的开发价值。

关键词：细茎石斛;氨基酸;主成分分析;聚类分析

中图分类号：R284 文献标识码：A文章编号：1674-1064（2021）03-003-02

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.03.002

细茎石斛（Dendrobium moniliforme（L.）Sw），为兰科石斛属多年生草本植物，生于海拔590m～3000m的阔叶林中树干上或山谷岩壁上。其别名铜皮石斛、清水山石斛等[1]，具有益胃生津、滋阴清热等功能，常用于热病津伤、口干烦渴、胃阴不足等功效[2]，在民间常用于治疗消化不良、痈疮肿痛、眼疾、抗肿瘤药物的辅助用药和滋补等。该实验采用全自动氨基酸分析仪分析法对其进行氨基酸的定量分析，并采用SPSS20.0的主成分分析和聚类分析法对测定结果进行评价分析，探讨其氨基酸含量测定及评价方法，拟为完善细茎石斛的质量标准提供参考。

1 材料与方法

1.1 供试材料

收集云南省蒙自市、屏边县、宁洱县、普洱市思茅区、建水县、瑞丽市、绿春县和广西壮族自治区来宾市、广东省清远市、福建省南平市等地的细茎石斛，经德宏师范高等专科学校施洪教授鉴定为细茎石斛。

1.2 仪器和试剂

A300型全自动氨基酸分析仪（德国曼默博尔公司）;DHG-9140电热鼓风干燥箱（上海一恒科学仪器有限公司）;CP214分析天平（奥豪斯国际贸易上海有限公司）;EPED-E2-20TH型超纯水机（南京易普易达科技发展有限公司）;18种氨基酸标样2nmol/ml（德国曼默博尔公司）。

1.3 试验方法

1.3.1 样品处理

将石斛样品鲜条用超纯水洗净，切片晾干，55℃烘干至恒重，粉碎，过80目筛备用。

1.3.2 氨基酸测定

供试溶液制备。精密称取细茎石斛样品0.2g，分别置于10ml安瓿中，加6.00mol/L盐酸10ml，充氮气，密封安瓿瓶，置烘箱中于110℃水解22h，冷却后过滤定容至50mL。取1mL，于10ml烧杯中水浴挥干盐酸，用1mL样品稀释液（pH2.2）溶解，以0.22um微孔滤膜过滤后备用。采用《GB 5009.124-2016食品中氨基酸的测定》方法测定[3]。

2 结果与分析

2.1 氨基酸分析

该研究未检测出胱氨酸和蛋氨酸，10种样品的氨基酸组分总量介于1.63%～2.87%，平均值为2.45%。其中，云南绿春县产地所含氨基酸含量最高，福建南平市产地所含氨基酸含量最低。所含总氨基酸含量按质量分数由大到小排序为云南省绿春县、广东省清远市、云南省普洱市思茅区、云南省瑞丽市、云南省建水县、云南省宁洱县、云南省屏边县、广西壮族自治区来宾市、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、精氨酸含量较高，谷氨酸最高。

2.2 主成分分析

将各产品氨基酸含量数据导入软件SPSS 20.0中分析，对10个不同产地的石斛进行主成分分析，计算主成分特征值、方差贡献率和累积方差贡献率，结果如表1所示。结果表明，氨基酸第1、2主成分的累积方差贡献率为90.50%，且特征值λ1=12.43、λ2=1.14，说明前2个因子包含了所测氨基酸含量的大量信息，在含量测定评价中起主导作用。其中，第1组分贡献率最大为82.87%，而由旋转后的主成分因子的载荷矩阵可知，第1主成分中组氨酸、苏氨酸、异亮氨酸、甘氨酸、亮氨酸、谷氨酸的系数占较大的比重，涵盖了石斛样品氨基酸的大部分信息，是特征性氨基酸。

2.3 氨基酸综合得分及评价

由SPSS 20.0軟件对氨基酸计算综合得分，采用欧氏距离结果如表2所示。表2列出了10个细茎石斛样品的综合得分，得分前3名是云南绿春县、广东清远市、云南普洱市思茅区，故可认为三种石斛蛋白质综合品质较佳、性状优良。综合得分末尾3个样本为广西壮族自治区来宾市、云南省蒙自市、福建省南平市，可认为其蛋白质综合性状较次。

2.4 聚类分析

将各氨基酸含量和微量元素含量数据导入分析软件SPSS 20.0中进行聚类统计分析，结果如图1所示。基于氨基酸量可将10个不同产地的细茎石斛分为两大类，云南蒙自、广西来宾和福建南平聚为一类，其余剩下的7组聚为一类。

3 结论与展望

细茎石斛中含有丰富的人体必需氨基酸和其他基本氨基酸。谷氨酸和天门冬氨酸为主要氨基酸，在必需氨基酸中，谷氨酸比例最高。通过聚类分析，细茎石斛中的氨基酸含量很大程度上受药材品种影响，谷氨酸可以预防脱发和促进头发生长，能对毛乳头、毛母细胞提供营养，促进血管扩张，加强血液循环，具有生发、防脱发功效，同时具有保护皮肤湿润、防治干裂效果，对皮肤皱纹有疗效[4]。细茎石斛中含有丰富的谷氨酸，可以考虑在洗发水和面膜相关产品中增加其提取物来预防脱发、保护皮肤等，但其功效仍待进一步开发。

参考文献

[1] 中国科学院中国植物志编委会.中国植物志第19卷[M].北京：科学出版社，1999：114.

[2] 中国药典委员会.中华人民共和国药典（一部）[S].北京：中国医药科技出版社，2015.

[3] GB 5009.124-2016食品中氨基酸的测定[S].北京：国家卫生和计划生育委员会，国家食品药品监督管理总局，2017.

[4] 汪驰宇.谷氨酸的开发与应用进展[J].化工中间体，2004（1）：17-19.