全 文 ：收稿日期:2007-10-09
作者简介:郑明明(1976-),女 ,主治医师 ,青海民族学院化学系
药学专业 06级硕士研究生。
主成分分析用于藏药材麻花艽中微量元素含量的研究
郑明明
(青海民族学院化学系 , 西宁　810007)
摘要:应用主成分分析 ,结合 SPSS 统计软件 ,对藏药材麻花艽中微量元素的含量进行定量定性的综合评价。
在综合评介中 , 第 1主成分的方差的贡献率就达到了 91.170%。为藏药材麻花艽的开发和利用提供了科学
依据 , 开拓了科学地进行综合评价的新领域。
关键词:主成分分析;麻花艽;微量元素
中图分类号:O6-051　文献标识码:A　文章编号:1005-5320(2008)01-0025-02
Stuty of the Principal Component Analysis Method to Trance Elements for
Tibetan Medicine of Gentiana Straminea Maxim
ZHENGMing-ming
(Chemistry Department of Qinghai Nationalities , X ining 810007 ,China)
Abstract:Bying applying the principal compoenent analysis method and the statistic sof tware SPSS , the paper singles out the principal
component in comprehensive elaluation of determination of trace elements fo r Gentiana Straminea Maxim.the contributing rate of the in
comprehensive principal component is 91.170%。 This study can be considered as base work for Gentiana Straminea Maxim.of T ibetan
medicine , and opens a new area in comprehensive elaluation scientifically.
Key Words:the principal compoenent;analysis Gentiana S traminea Maxim;trace elements
　　麻花艽是龙胆科(Gentianaceae)龙胆科属
(Gentiana Tourn L .)植物 ,具有祛风湿 、退虚热 、舒
筋止痛的作用 ,用于治疗风湿性关节痛 、结核病潮
热 、小儿疳热 、黄胆 、小便不利等症[ 1] 。藏药材麻花
艽的药效与矿物质元素含量有密切的关系 ,麻花艽
的不同部位对疾病的治疗具有不同的作用。笔者通
过麻花艽中的微量元素 Cu 、Zn 、Fe、Mn的主成分分
析 ,为藏药材麻花艽的药理作用提供了科学依据。
1　主成分分析原理
主成分分析是一种最古老的多元统计分析技
术 ,最早是 Pearcon在 1901年的生物学理论学研究
中首次提出主成分分析的概念的。它是一种降维或
者把多个指标转化为少数几个综合指标的一种方
法。假设有来自某个总体的 N 个样本 ,而每个样本
测得 P 个指标数(P ≤N)。这 P 个指标之间往往有
影响 ,需要从 P个指标中去寻找少数几个综合性的
指标 ,而这几个综合性的指标既能反映原来 P 个指
标的信息 ,又能达到彼此之间互不相关[ 3～ 5] 。
该方法的核心就是通过主成分分析 、选择 m 个
主分量 F1 ,F 2 , ...,Fm 以每个主分量的 Fi的方差贡
献率 ai作为权数 ,构造综合评价函数:
F=a1F1+a2F2+…+amFm (1)
其中 Fi(i=1 ,2 , ...m)为第 i个主成分的得分。
当把 m个主成分的得分代入(1)式后就可以计算藏
药材麻花艽中每一个部位的综合评价函数得分 ,以
这个得分的大小排列得到综合排名次 ,综合评价的
函数值越大 ,该部位的药效越大 。
在主成分分析中 ,一般认为大于 0.30载荷就是
显著的 ,本实验选取大于 0.50的负载来分析使其能
更好地解释原始变量。
2　藏药材麻花艽中微量元素含量的主成分分析
2.1　藏药材麻花艽中微量元素含量的原始数据见
表 1。
表 1　藏药材麻花艽中 Cu 、Zn 、Fe、Mn的含量[ 2](μg/g)
根 基部茎叶 地上茎 叶 花果
Cu 16.02 38.45 24.06 13.50 10.12
Zn 34.65 63.00 26.18 25.28 24.27
Fe 494.40 845.60 143.40 288.70 182.90
Mn 21.38 48.92 7.480 17.46 14.25
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　第 25 卷Vo l.25 　　第 1 期No.1 　 　　　　　　　 微 量 元 素 与 健 康 研 究S tudies of T race Elements and Health　 　　　　　　　　　2008 年　1 月Jan.　2008
表 2　相关系数矩阵
Cu Zn Fe Mn
Cu 1.000 0.881 0.743 0.758
Zn 0.881 1.000 0.959 0.967
Fe 0.743 0.959 1.000 0.971
Mn 0.758 0.967 0.971 1.000
表 3　特征值和方差贡献率
特征值 方差贡献率 方差累积贡献率
1 3.647 91.170% 91.170%
表 4　初始因子载荷矩阵
Cu Zn Fe Mn
u1 0.881 0.998 0.965 0.971
表 5　主成分向量
Cu Zn Fe Mn
a1 0.461 0.523 0.505 0.508
表 6　主成分得分 、综合得分排序
F1 F 排序
根 -0.016 -0.015 2
基部茎叶 3.297 3.006 1
地上茎 -1.017 -0.927 4
叶 -0.903 -0.823 3
花果 -1.361 -1.241 5
2.2　原始数据的标准化处理
对原始数据标准化即是对同一变量减去均值再
除以标准差 ,以便来消除原始数据之间量纲不同的
影响 ,来使标准化后的数据具有可比性 ,并遵循正态
分布规律(0 ,1)[ 5] 。
2.3　计算结果与分析
2.3.1　计算相关系数矩阵　通过 SPSS 软件的运
行可以得到 4 个变量的相关系数矩阵 ,见表 2。从
表中的相关系数可以看出:变量 Cu 、Fe 、Mn 、Zn 相
互之间具有较大的正相关性 。从医学的观点来看:
这些微量元素相互协同作用对治疗某疾病较强 ,药
效较好。
2.3.2　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 3。从表中可以看出:第 1主成分
的累计方差贡献率为 91.170%>85%。所以可以
选取 1个主成分进行评价就够了 ,它代表了藏药材
麻花艽中的微量元素含量的 91.170%的信息量 。
2.3.3　计算初始因子载荷矩阵　计算 1个初始因
子载荷矩阵见表 4 ,从初始因子载荷矩阵得 1 个主
向量矩阵见表 5。即第 1主成分与各个标准化变量
的线形组合分别如下:
F1 = 0.461Cu + 0.523Zn + 0.505Fe +
0.508M n (2)
从线性组合看出:第 1 主成分的 Mn 、Fe 、Zn 前
的系数较大 ,可以命名为 Mn 、Fe 、Zn相互促长的大
小因子 。
2.3.4　计算主成分得分及综合得分　处理后各变
量的标准化数据代入(2)式的线形组合方程计算各
个变量的主成分得分 F1 。
利用下列方程:F=0.91170F1
计算藏药材麻花艽不同部分综合得分并排序见
表 6。
3　结　论
3.1　由相关系数矩阵可以得出:变量 Cu 、Fe 、Mn 、
Zn具有较大的正相关性具有协同性 ,对于治疗某些
疾病具有较强的作用 ,具有一定的疗效。
3.2　由表5的主成分向量可以得到Zn的系数值最
大 ,Fe 、Mn的系数次之 ,说明藏药材麻花艽中Zn的
含量影响最大 ,其次就是 Fe 、Mn的含量影响。Zn
直接参与细胞免疫和体液免疫过程 ,积极地参与核
酸和蛋白质的合成 ,能刺激淋巴细胞的分裂和加快
创伤的愈合[ 6] 。Fe是血红蛋白 、肌红蛋白和某些酶
的重要组成部分 ,可以帮助氧的输送 。一般来说含
铁高的药材常用来补气补血 ,含锌高的中药材用来
清热活血 。因此藏药材麻花艽具有补气补血 、清热
活血的功效 。
3.3　藏药材麻花艽中的 Cu 、Zn 、Fe 、Mn微量元素
在维持人体正常生理活动中起着重要的作用 ,如参
与多种酶的合成对促进机体的新陈代谢 、增加免疫
功能和治疗疾病有重要作用 。
3.4　从表 6综合排序可以看出:藏药材麻花艽中
Cu 、Zn 、Fe 、Mn微量元素治疗疾病的药效依次为:
基部茎叶>根>叶>地上茎>花果。
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