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红凉伞和朱砂根不同部位金属元素的主成分分析



全 文 :2011 年 5 月
第 30 卷 第 5 期
绵阳师范学院学报
Journal of Mianyang Normal University
May.,2011
Vol. 30 No. 5
收稿日期:2010-11-20 回修日期:2010-12-09
基金项目:绵阳市科技局项目(10Y003 - 8)
作者简介:杜军良(1979 -) ,男,助教,硕士,主要研究方向:结构与性质的理论。
* 通讯作者:何志坚(1957 -) ,男,副教授,主要研究方向:物质的分离和检测。E - mail:HZJ@ 163. com
红凉伞和朱砂根不同部位金属元素的主成分分析
杜军良1,赵红军2,何志坚1* ,罗娅君1,胡晓黎1
(1. 绵阳师范学院化学与化学工程学院,四川绵阳 621000 2. 绵阳职业技术学院,四川绵阳 621000)
摘 要:用主成分分析法对重庆市红凉伞和朱砂根的金属元素特征进行了研究,以 Fe、Zn、Mg、Cu 为评价指
标,对其金属含量进行了综合评价。结果表明,对于红凉伞其金属含量顺序为:叶 >籽 >根 >茎。而朱砂根金属含
量顺序为:茎 >籽 >叶 >根,因此,要使用红凉伞时,采摘其叶比较好,而对于朱砂根使用其茎要好于其他部位。
关键词:红凉伞;朱砂根;金属元素;主成分分析;综合评价
中图分类号:O6 - 051 文献标识码:A 文章编号:1672-612x(2011)05-0055-03
红凉伞和朱砂根同属紫金牛属植物,朱砂根广泛分布于全世界,在我国的四川、云南等地发现了朱砂
根的变种 -红凉伞。两者具有抗 HIV病毒、抗肿瘤、止咳平喘、治疗跌打损伤等功效,且具有观赏价值[1]。
国内外对它们的化学成分及微量元素进行了研究[2 - 6],1989 年韩力等[3]从朱砂根中首次分离出了 11 - o -
丁香酰矮地茶素、去甲矮地茶素、蔗糖等化合物。2007 年陈尚开等人[4]分析了朱砂根的化学成分,得出朱
砂根中含有叶绿素、挥发油、三萜类、酚类、醌类等多种物质。2009 年邹萍等[5]首次从红凉伞根茎中分离出
了 5 个皂苷:朱砂根皂苷,百两金皂苷 B等。随后何志坚等[6]用原子吸收法测定了红凉伞和朱砂根不同部
位铜、铁、锌、锰的含量,所测定结果令人满意。但对红凉伞和朱砂根的不同部位金属元素含量的主成分分
析方面未见相关报道。笔者用主成分分析方法,以重庆市红凉伞和朱砂根的微量元素为指标,对不同部位
的红凉伞和朱砂根质量进行分析、综合评价。这对红凉伞和朱砂根的利用和开发以及他们的微量元素营
养学、工效学的研究具有重要意义。
1 主成分分析的原理与步骤
1. 1 原理
主成分分析将原来众多具有一定相关性指标(比如 P 个指标) ,通过数学上的处理将原来 P 个指标作
线性组合,重新组合成一组新的相互无关的综合指标来代替原来的指标。这些综合指标间互不相关,又能
反映原来多指标的信息,从而达到了简化的目的[7]。
1. 2 步骤
①将原始数据标准化;②建立变量的相关系数阵;③计算特征值及相应特征向量;④由累积方差贡献
率确定主成分的个数;⑤计算综合得分[8,9]。
2 红凉伞和朱砂根中金属元素含量的主成分分析
2. 1 不同部位红凉伞和朱砂根中金属元素的原始数据见表 1 [3]
2. 2 原始数据的标准化处理
基于统计理论的偏差标准化,也叫标准差标准化,经过处理的数据符合标准正态分布。
标准化数据见表 2。
DOI:10.16276/j.cnki.cn51-1670/g.2011.05.015
表 1 样品的测定结果
Tab. 1 Determination results of samples
红凉伞 朱砂根
Cu Fe Zn Mn Cu Fe Zn Mn
根 3. 5039 157. 6734 6. 3069 45. 5501 3. 1546 231. 3354 5. 2576 49. 0712
茎 2. 1049 45. 6060 8. 7704 59. 6387 4. 2068 73. 6196 34. 0053 178. 7905
叶 2. 8050 143. 7588 17. 5316 178. 8218 4. 2098 171. 8997 23. 8555 203. 4731
籽 6. 6667 164. 9122 20. 3509 73. 6842 5. 2572 161. 2197 26. 2858 52. 5716
表 2 标准化结果
Tab. 2 Standardization results
红凉伞 朱砂根
Cu Fe Zn Mn Cu Fe Zn Mn
根 - 0. 1322 0. 5337 - 1. 0258 - 0. 7229 - 1. 2261 1. 1041 - 1. 4023 - 0. 8807
茎 - 0. 8269 - 1. 4812 - 0. 6613 - 0. 4907 - 0. 0004 - 1. 3206 0. 9561 0. 7081
叶 - 0. 4793 0. 2836 0. 6350 1. 4729 0. 0032 0. 1904 0. 1234 1. 0104
籽 1. 4384 0. 6639 1. 0522 - 0. 2593 1. 2233 0. 0262 0. 3228 - 0. 8378
2. 3 计算相关系数矩阵
通过运行 SPSS软件可以得到红凉伞和朱砂根变量的相关系数矩阵,见表 3。
表 3 相关系数矩阵
Tab. 3 Coherent correlation matrix
红凉伞 朱砂根
Cu Fe Zn Mn Cu Fe Zn Mn
Cu 1 1
Fe 0. 6578 1 - 0. 4403 1
Zn 0. 6305 0. 4369 1 0. 70479 - 0. 9263 1
Mn - 0. 1925 0. 1955 0. 5762 1 0. 01928 - 0. 5790 0. 5888 1
2. 4 主成分的确定
计算的相关系数的特征值和方差贡献率见表 4。从表 4 中可以看出:对于红凉伞,第 1、2 主成分的累
计方差贡献率为 87. 4265% >85%。对于朱砂根,第 1、2 主成分的累计方差贡献率为 92. 9042% > 85%。
所以对于这两种物质都选取 2 个主成分进行评价就够了,它分别代表了红凉伞合朱砂根中的金属含量的
87. 4265%和 92. 9042%的信息量。
表 4 特征值和方差贡献率
Tab. 4 Eigen values and variance contribution
红凉伞 朱砂根
成分 特征根 贡献率 累计贡献率 特征根 贡献率 累计贡献率
1 2. 2430 56. 0759 56. 0759 2. 7173 67. 9315 67. 9315
2 1. 2540 31. 3506 87. 4265 0. 9990 24. 9726 92. 9042
3 0. 5029 12. 5735 100 0. 2838 7. 09583 100
4 2. 07E - 16 5. 18E - 15 100 - 7. 9E - 17 - 2E - 15 100
2. 5 计算初始因子载荷矩阵
计算这两种物质的初始因子载荷矩阵见表 5,然后从初始因子载荷矩阵得到两个主向量矩阵见表 6。
表 5 初始因子载荷矩阵
Tab. 5 Matrix of initial factor
红凉伞 朱砂根
成分 Cu Fe Zn Mn Cu Fe Zn Mn
1 0. 8084 0. 8022 0. 8820 0. 4098 0. 6539 - 0. 9278 0. 9956 0. 6615
2 - 0. 5498 - 0. 2276 0. 2915 0. 9028 0. 7160 0. 1108 0. 0868 - 0. 6830
·65· 绵阳师范学院学报(自然科学版) 第 30 卷
表 6 主成分向量
Tab. 6 Vector of principal components
红凉伞 朱砂根
成分 Cu Fe Zn Mn Cu Fe Zn Mn
1 0. 5398 0. 5357 0. 5889 0. 2736 0. 3967 - 0. 5628 0. 6040 0. 4013
2 - 0. 491 - 0. 2032 0. 2603 0. 8062 0. 7164 0. 1108 0. 0868 - 0. 6833
从表 6 可以看出可以得出红凉伞和朱砂根的两个主成分与各个变量的线性组合分别为:
对于红凉伞:
F1 = 0. 5398 Cu + 0. 5357 Fe + 0. 5889Zn + 0. 2736 Mn
F2 = - 0. 491 Cu - 0. 2032 Fe + 0. 2603 Zn + 0. 8062 Mn
对于朱砂根:
F1 = 0. 3967 Cu - 0. 5628 Fe + 0. 6040 Zn + 0. 4013 Mn
F2 = 0. 7164 Cu + 0. 1108 + 0. 0868 Zn - 0. 6833 Mn
2. 6 计算主成分得分及综合得分
将处理后各变量的标准化数据代入上述 F1 和 F2 中计算出红凉伞和朱砂根的这 2 个主成分得分。
计算综合得分:对于红凉伞:F = 0. 5608F1 + 0. 3135F2 对于朱砂根:F = 0. 6793F1 + 0. 2497F2
排序见表 7。
表 7 主成分得分、综合得分排序
Tab. 7 Scores of Principal components and comprehension
红凉伞 朱砂根
F1 F1 F 序 F1 F1 F 序
根 - 0. 5873 - 0. 8932 - 0. 6094 3 - 2. 3082 - 0. 2760 - 1. 6369 4
茎 - 1. 7636 0. 1399 - 0. 9452 4 1. 6047 - 0. 5474 0. 9534 1
叶 0. 6701 1. 5308 0. 8557 1 0. 3742 - 0. 6564 0. 0903 3
籽 1. 6808 - 0. 7775 0. 6988 2 0. 3293 1. 4798 0. 5932 2
3 结论
3. 1 由表 3 可知,红凉伞中 Cu与 Fe、Zn相关显著,Mn和 Zn也有显著的相关性。朱砂根中 Cu与 Zn、
Mn相关显著,Fe与 Zn显著负相关,因此适宜用主成分分析法来研究变量之间的关系。
3. 2 由表 6 可知,红凉伞中 Cu与 Fe、Zn的第一主成分分值最大,说明红凉伞中微量元素 Cu与 Fe、Zn
的影响最大。朱砂根中 Fe、Zn的第一主成分分值最大,说明朱砂根中的金属元素含量 Fe、Zn的影响。
3. 3 红凉伞不同部位中微量元素高低顺序为:叶 >籽 >根 >茎。而朱砂根金属含量顺序为:茎 >籽
>叶 >根。因此,要使用红凉伞时,采摘其叶比较好,而对于朱砂根使用其茎要好于其他部位。
参考文献:
[1]邓素芳,黄烯,赖钟雄. 朱砂根的药用价值与观赏价值[J].亚热带农业研究,2006,3 :176 - 178.
[2]倪慕云,韩力. 中药朱砂根化学成分的研究[J].中药通报,1988,12(13) :33 - 34.
[3]韩力,倪幕云. 中药朱砂根化学成分的研究[J].中国中药杂志,1989,14(12) :33 - 35.
[4]陈尚开,胡文杰,黄艳丽,等. 朱砂根化学成分的分析[J].安徽农学通报,2007,13(18) :152 - 153.
[5]邹萍,黄静,郭弘川,等. 红凉伞根茎皂苷化学成分研究[J].天然产物研究与开发,2009,2(21) :249 - 251.
[6]何志坚,王秀峰,唐天君,等. 红凉伞和朱砂根不同部位 Cu、Fe、Zn、Mn 的测定[J].微量元素与健康研究,2009,26
(1) :25 - 26.
[7]裴金德. 多元统计分析及其应用[M].北京:农业大学出版社,1991:96 - 256.
[8]许禄. 化学计量学[M].北京:科学出版社,2004:130 - 131.
[9]赵旭升,李西辉. 主成分分析用于中药黄连中微量元素含量的研究[J].微量元素与健康研究,2007,24(3) :25 - 26.
(下转 70 页)
·75·第 5 期 杜军良等:红凉伞和朱砂根不同部位金属元素的主成分分析
[15]Lengsfeld,C;Faller,G;Hensel,A. Okra polysaccharides inhibit adhesion of Campylobacter jejuni to mucosa isolated from
poultry in vitro but not in vivo[J]. Animal Feed Science and Technology,2007,135(1 /2).
[15]徐永杰,张波,张祎腾. 牛蒡多糖的提取及对小鼠肠道菌群的调节作用[J]. 食品科学,2009,30(23) :428 - 230.
[16]YE Yi - ni,CHO Chi - hin. Vegetal Polysaccharides:a New Role in Gastrointestinal and Hepatic diseases[J]. Acta Pharma-
ceutica Sinica,2002,37(7) :586 - 588.
[17]Marcel B. Roberfroid . Concepts in Functional Foods:The Case of Inulin and Oligofructose[J]. J. Nutr,1999,129:1398.
[18]王姗姗,孙爱东,何洪巨.菊粉的功能性作用及开发利用[J]. Food and Nutrition in China,2009,11:57 ~ 59.
[19]王文亮,张奇志,孙宏春等.菊粉的开发与研究.农产品加工·学刊[J]. 2007,11:90 ~ 91.
[20]陈榕,陈晓清,苏育才.路边菊多糖提取物抗菌活性初步研究[J].微量元素与健康研究,2009,26(2) :22 - 23.
[21]付焱,郭毅,张嫡群,等.欧亚旋覆花中多糖的苯酚 -硫酸法测定[J].中草药,2006,37(4) :544 - 546.
[22]Vama R,Vama RS,Wardi AH. Separation of aldononitrile acetates of neutral sugars by gas - liquid chromatography and its ap-
plication to polyasccharides[J]. J. chromatogr,1973,77:222.
[23]来鲁华,杨显婷.寡糖的构象分析[J].生物化学与生物物理进展,1995,22 (4) :290 - 294.
[24]徐翠莲,杜林洳,樊素芳,等.多糖的提取、分离纯化及分析鉴定方法研究[J].河南科学,2009,27(12) :1524 - 1529.
Research Progress of Polysaccharides from Compositae
LI Tao1,TIAN Hui1,GUO Jiang1
(1. School of Life Science & Biotechnology,Mianyang Normal University,Mianyang,Sichuan 621000)
Abstract:Polysaccharides from Compositae have been proven to own many biological activities through exten-
sively studying during the past decade. Polysaccharides from Compositae can be exploited into natural functional
food or medicine for the effects of immunological regulation,anti - tumor,anti - fatigue and so on. The latest re-
searches of constitution,pharmaco - dynamics,dietary - property,extraction,isolation,purification and analysis
of polysaccharides from Compositae are summarized in the article which is a reference for further utilization.
Key words:Compositae;Polysaccharides;Research progress
(上接 57 页)
Principal Component Analsis of Metal Element in Different
Partof Ardisia Crenata sims var:Bicolor(walker)and
Ardisia Crenata Sims
Du Jun - Liang1,Zhao Hong - Jun2,He Zhi - Jian1,Luo Ya - Jun1,Hu xiao - Li1
(1. Department of chemistry and chemical Engieering,Mianyang Normal university,Mianyang,Sichuan,621000
2. Mianyang Vocational and Technical College,Mianyang,Sichun,621000
Abstract:This paper is to comprehensively evaluate the metal contents,taking Fe,Zn,Mg and Cu as the e-
valuation index,of bicoloured ardisia and ardisia crenata,growing in Chongqing,China,by analyzing their prin-
cipal components. The result shows,the order of contents of metal elements in bicoloured ardisia is:leaf > seed
> root > culm,and that of ardisia crenata is:culm > seed > leaf > root. Hence,the leaves of bicoloured ardi-
sia are better than that of adisia crenata.
Key words:bicoloured ardisia;ardisia crenata;metal elements;principal component analysis;comprehen-
sive evaluation
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