薛敏，高貴田，趙金梅，張思遠(yuǎn)，耿鵬飛，谷留杰，孫翔宇

（陜西師范大學(xué)食品工程與營養(yǎng)科學(xué)學(xué)院，陜西西安 710062）

獼猴桃營養(yǎng)豐富，富含多種氨基酸、維生素、微量元素等營養(yǎng)物質(zhì)，并且具有較好的藥用價(jià)值[1]。陜西省是中國獼猴桃的原產(chǎn)地[2]，種植品種繁多，每個(gè)品種獼猴桃都具有獨(dú)特的風(fēng)味及營養(yǎng)價(jià)值，對各個(gè)品種獼猴桃的品質(zhì)差異進(jìn)行研究對獼猴桃產(chǎn)業(yè)有深遠(yuǎn)意義。游離氨基酸是一種重要生物活性物質(zhì)[3]，某些游離氨基酸具有維護(hù)新陳代謝、生長、免疫功能[4-6]，并且與風(fēng)味相關(guān)[7－8]。研究表明，食品中游離氨基酸的含量與種類，可以作為評價(jià)食品品質(zhì)的一項(xiàng)重要指標(biāo)[9]，然而游離氨基酸種類較多，分析困難，選擇一種科學(xué)的統(tǒng)計(jì)方法至關(guān)重要。主成分分析（principal component analysis，PCA）是一個(gè)數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)工具，它通過降低數(shù)據(jù)維數(shù)，在損失較少原始數(shù)據(jù)信息的前提下把多個(gè)變量轉(zhuǎn)化為幾個(gè)不相關(guān)的綜合變量[10]。利用PCA分析食品品質(zhì)的研究已經(jīng)展開，岳田利等[11]利用PCA建立了蘋果酒香氣質(zhì)量評價(jià)模型。楊堅(jiān)等[12]對市售的16種豆腐乳進(jìn)行主成分分析與綜合評價(jià)。劉科鵬[13]等利用PCA建立一套適合‘金魁’獼猴桃果實(shí)品質(zhì)評價(jià)的方法。目前利用PCA分析獼猴桃果實(shí)品質(zhì)的研究較多，但對不同品種獼猴桃游離氨基酸主成分分析的研究未見報(bào)道。本文對陜西省獼猴桃主栽品種果實(shí)中游離氨基酸進(jìn)行測定，并以10個(gè)品種獼猴桃果實(shí)中的游離氨基酸為分析變量，對獼猴桃游離氨基酸品質(zhì)進(jìn)行主成分分析與綜合評價(jià)，對評價(jià)陜西省主栽品種獼猴桃品質(zhì)提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

供試獼猴桃為陜西省獼猴桃主產(chǎn)區(qū)周至及梅縣的主栽品種，分別為徐香、華優(yōu)、翠香、金桃、紅陽、秦美、黃金果、金香、海沃德。新西蘭的海沃德（命名為海沃德（新））購于西安麥德龍超市。實(shí)驗(yàn)所取樣品為獼猴桃鮮果，均處于成熟期，且大小均一，成熟度均一。將鮮果去皮研磨成獼猴桃漿汁待測。

天冬氨酸(Asp)、蘇氨酸(Thr)、絲氨酸(Ser)、谷氨酸(Glu)、甘氨酸(Gly)、丙氨酸(Ala)、半胱氨酸(Cys)、纈氨酸(Val)、異亮氨酸(Ile)、甲硫氨酸(Met)、亮氨酸(Leu)、酪氨酸(Try)、苯丙氨酸(Phe)、賴氨酸(Lys)、組氨酸(His)、精氨酸(Arg)、脯氨酸(Pro)標(biāo)準(zhǔn)品、茚三酮、乙醇(以上均為色譜純)、緩沖溶液(P/N855-3407)日本和元純藥工業(yè)株式會(huì)社；001×7陽離子交換吸附樹脂 西安藍(lán)曉科技有限公司。

L-8900氨基酸自動(dòng)分析儀日本日立公司。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 分析條件

色譜柱：3μm 磺酸型陽離子樹脂分離柱(4.6mm×60mm)；緩沖液流速：0.40m L/min；顯色劑溶液流速：0.35mL/min；檢測波長：570nm與440nm；柱溫：53℃；反應(yīng)溫度：135℃；進(jìn)樣量：20μL；最低檢測靈敏度：3pmol；適宜樣品濃度：1nmol /10μL。

1.2.2 游離氨基酸測定方法及含量計(jì)算

稱取獼猴桃漿汁0.1g于頂空進(jìn)樣瓶中。向瓶中加入10m L 6mol/L 的HCl溶液超聲2min脫氣，吹氮?dú)?min，稱重后軋蓋放置于110℃烘箱中反應(yīng)22h，稱重補(bǔ)重，過0.45um有機(jī)系濾膜，取200μL于10mL試管中用吹氮儀吹干后用5m L 稀鹽酸超聲5min復(fù)溶，過0.45μm濾膜，取1.5mL于樣品瓶中，上機(jī)待測。

式中：C 為游離氨基酸的含量(g/kg)；n 為游離氨基酸的檢測含量(nmol)；M 為游離氨基酸的相對分子質(zhì)量(g/mol )；d 為稀釋倍數(shù)；V 為添加蒸餾水的體積(m L)；m 為樣品的質(zhì)量(g)。

1.2.3 分析方法

1.2.3.1 適用性檢驗(yàn)

適用性檢驗(yàn)的常用方法主要有：巴特萊特球性檢驗(yàn)、相關(guān)系數(shù)矩陣的直觀檢驗(yàn)、KMO 檢驗(yàn)法等[14]。本文采用相關(guān)系數(shù)矩陣的直觀檢驗(yàn)，根據(jù)相關(guān)系數(shù)矩陣中相關(guān)系數(shù)的大小所反映出的原始變量之間的線性相關(guān)程度來進(jìn)行適用性檢驗(yàn)。

1.2.3.2 主成分分析

采用SPSS 19.0分析軟件，對不同品種獼猴桃游離氨基酸進(jìn)行主成分分析，得原始數(shù)據(jù)相關(guān)系數(shù)矩陣的特征值、方差貢獻(xiàn)率及累計(jì)方差貢獻(xiàn)率，提取主成分。

選擇解釋主成分的指標(biāo)變量時(shí)，主成分對應(yīng)的特征值λj等于該主成分與各指標(biāo)變量的相關(guān)系數(shù)ρi的平方和，因此可以將該主成分中各指標(biāo)變量的相關(guān)系數(shù)的平方與該主成分特征值得比值作為指標(biāo)變量對主成分值的貢獻(xiàn)率[15]。

式中：bi是指標(biāo)變量在主成分中的方差貢獻(xiàn)率。

1.2.3.3 獼猴桃品質(zhì)綜合評價(jià)

經(jīng)主成分分析提取出主成分后進(jìn)行綜合評價(jià)。綜合評價(jià)的方法為：以各個(gè)主成分對應(yīng)的方差貢獻(xiàn)率作為權(quán)重βi，由各主成分得分Fi和對應(yīng)的權(quán)重相乘求和得到綜合評價(jià)函數(shù)[16]。

式中：V為每個(gè)獼猴桃品種游離氨基酸的綜合評價(jià)得分。

按綜合評價(jià)函數(shù)計(jì)算綜合得分并進(jìn)行大小排序綜合得分越大，綜合質(zhì)量就越好[17]。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同品種獼猴桃果肉17種游離氨基酸測定結(jié)果

游離氨基酸混合標(biāo)準(zhǔn)品色譜圖如圖1所示。從圖1可以看出，在30min之內(nèi)，各種游離氨基酸能得到很好分離。利用氨基酸自動(dòng)分析儀測定10個(gè)品種獼猴桃果肉中17種游離氨基酸結(jié)果如表1所示。結(jié)果表明10個(gè)品種獼猴桃果肉中均含有17種氨基酸，其中包括蘇氨酸（Thr）、纈氨酸(Val)、蛋氨酸(Met)、異亮氨酸(Ile)、亮氨酸(Leu)、苯丙氨酸(Phe)和賴氨酸(Lys)7種人體必需氨基酸。從總氨基酸含量來看，含量最高的是金桃，其次是黃金果，含量最低的是海沃德（新）。在檢測的17種氨基酸中，谷氨酸在10個(gè)不同品種獼猴桃果肉中含量較高，平均含量為2.026g/kg；脯氨酸含量最低，平均含量為0.266g/kg。

通過對獼猴桃果實(shí)游離氨基酸的測定，發(fā)現(xiàn)10個(gè)品種獼猴桃果實(shí)中游離氨基酸總含量均比荔枝[9]、蘋果[17]等高，從氨基酸含量的角度來說，獼猴桃是一種營養(yǎng)價(jià)值較高的水果。

圖1 游離氨基酸標(biāo)準(zhǔn)品測定曲線Fig.1 Determination curves of standard samples of free amino acids

表1 10個(gè)品種獼猴桃中游離氨基酸含量Table1 Contents of free amino acid among ten varieties of kiw i fruit

2.2 適用性檢驗(yàn)

根據(jù)相關(guān)矩陣直觀檢驗(yàn)原則，利用SPSS軟件計(jì)算相關(guān)系數(shù)矩陣，結(jié)果如表2所示。氨基酸含量之間存在正相關(guān)也存在負(fù)相關(guān)，并且多數(shù)氨基酸含量間的相關(guān)系數(shù)的絕對值大于0.3，表明氨基酸含量之間有較強(qiáng)相關(guān)性?？梢酝ㄟ^主成分分析的方法研究獼猴桃果肉中游離氨基酸與品種間的關(guān)系。

表2 氨基酸種類間相關(guān)性分析Table2 Correlation analysis of amino acid type

2.3 主成分分析

以游離氨基酸含量為分析指標(biāo)，對10個(gè)品種獼猴桃果肉中17種游離氨基酸進(jìn)行主成分分析。通過SPSS軟件計(jì)算主成分特征值、貢獻(xiàn)率和累積貢獻(xiàn)率，結(jié)果如表3所示。

依據(jù)累積貢獻(xiàn)率大于85%的原則，選擇主要成分。第1主成分特征值為8.724，貢獻(xiàn)率為51.316%，代表了不同品種獼猴桃果肉中17種游離氨基酸含量全部性狀的51.316%的信息；第2主成分特征值為4.343，代表了全部性狀的25.548%的信息；第3主成分特征值為2.049，代表了全部性狀的12.051%的信息；其他主成分特征值的貢獻(xiàn)率依次減少。前3個(gè)主成分的累積貢獻(xiàn)率達(dá)到88.915%，表明前3個(gè)主成分可以反映17種游離氨基酸的綜合性狀，所以確定主成分個(gè)數(shù)為3個(gè)。

根據(jù)主成分性質(zhì)，計(jì)算指標(biāo)變量對各主成分的方差貢獻(xiàn)率及累積貢獻(xiàn)率，其結(jié)果如表4所示。按各指標(biāo)變量的貢獻(xiàn)率進(jìn)行排序，按照累積貢獻(xiàn)率大于85%時(shí)為原則，選擇可以對主成分解釋分析的指標(biāo)變量[17]。

表4 指標(biāo)變量對主成分的貢獻(xiàn)率及累積貢獻(xiàn)率Table4 Contribution rate and cumulative contribution rate of indicator variables to principal component

Cys 5.18 77.77 Phe 4.50 90.82 Gly 2.03 95.44 Gly 4.25 82.03 Tyr 4.20 95.02 Thr 1.62 97.06 Ile 4.17 86.20 Lys 2.30 97.32 Leu 1.55 98.60 Glu 3.95 90.15 His 1.11 98.43 Cys 0.53 99.13

從表4可見，可解釋第1主成分的指標(biāo)變量有亮氨酸、組氨酸、纈氨酸、苯丙氨酸、賴氨酸、絲氨酸、酪氨酸、蘇氨酸、甲硫氨酸、半胱氨酸、甘氨酸、異亮氨酸；可解釋第 2主成分的指標(biāo)變量有精氨酸、甘氨酸、異亮氨酸、脯氨酸、丙氨酸、蘇氨酸、谷氨酸、天冬氨酸、纈氨酸；可解釋第3主成分的指標(biāo)變量有天冬氨酸、甲硫氨酸、精氨酸、谷氨酸、絲氨酸、酪氨酸、賴氨酸。以各主成分中特征值貢獻(xiàn)率最大來命名，第1主成分中亮氨酸的貢獻(xiàn)率最大為10.02%，可以將第1主成分命名為必需氨基酸因子，第2主成分中精氨酸的貢獻(xiàn)率最大為14.15%，可以將第2主成分命名為調(diào)節(jié)氨基酸因子，第3主成分中天冬氨酸的貢獻(xiàn)率最大為22.24%，可以將第3主成分命名為營養(yǎng)氨基酸因子[18]。選擇這3個(gè)主成分作為分析10個(gè)品種獼猴桃游離氨基酸的主要因子，研究不同品種獼猴桃氨基酸成分的差異。

2.4 綜合評價(jià)

經(jīng)過主成分分析提取3個(gè)主成分，3個(gè)主成分為必需氨基酸成分、調(diào)節(jié)氨基酸成分、營養(yǎng)氨基酸成分，通過SPSS19.0軟件分析得到10個(gè)不同品種獼猴桃在各個(gè)主成分中的得分，根據(jù)F=F1*0.5132 +F2*0.2555 +F3*0.1205綜合評價(jià)模型計(jì)算各個(gè)品種的綜合得分，結(jié)果如表5所示。

表5 10個(gè)品種獼猴桃的成分得分和綜合得分Table5 Component scores and comprehensive scores of 10 varieties of kiw i fruit

從表5可見，在第一主成分必需氨基酸成分中，10個(gè)品種獼猴桃得分最高的是金桃，最低的是華優(yōu)；在第二主成分調(diào)節(jié)氨基酸成分中，得分最高的是華優(yōu)，最低的是金香；在第三主成分營養(yǎng)氨基酸成分中，得分最高的是黃金果，最低的是華優(yōu)。計(jì)算得10個(gè)品種獼猴桃綜合得分， 10個(gè)不同品種獼猴桃游離氨基酸綜合評價(jià)排序依次為金桃、徐香、金香、翠香、黃金果、海沃德、紅陽、海沃德（新）、秦美、華優(yōu)；金桃的綜合評價(jià)得分最高，并且較大程度上超出其它品種獼猴桃的綜合評價(jià)得分，說明金桃的游離氨基酸綜合質(zhì)量較高，華優(yōu)的綜合評價(jià)得分最低，其游離氨基酸的綜合質(zhì)量較低；除金桃、徐香、與金香以外，其它品種獼猴桃游離氨基酸含量的綜合得分均為負(fù)，表示這些品種獼猴桃游離氨基酸綜合質(zhì)量水平低于10個(gè)品種獼猴桃的平均水平；同時(shí)我國海沃德的綜合得分略高于新西蘭的海沃德。

陜西省主栽品種之間及新西蘭海沃德與我國海沃德之間，氨基酸綜合質(zhì)量均存在差異，因此不同品種獼猴桃的風(fēng)味與營養(yǎng)價(jià)值不同，經(jīng)比較可以篩選出氨基酸品質(zhì)較優(yōu)的品種，如果需要篩選出綜合品質(zhì)好的獼猴桃品種，還需對其它營養(yǎng)成分進(jìn)行綜合分析，為選擇優(yōu)質(zhì)品種種植、生產(chǎn)及銷售提供理論依據(jù)。

3 結(jié)論

通過對10個(gè)品種獼猴桃游離氨基酸進(jìn)行主成分分析，從檢出的17種游離氨基酸中提取了3個(gè)主成分。建立綜合評價(jià)模型計(jì)算獼猴桃游離氨基酸含量的綜合評價(jià)得分，綜合評價(jià)得分高低表明了獼猴桃游離氨基酸的綜合質(zhì)量的高低。最終得出，10個(gè)品種獼猴桃游離氨基酸綜合評價(jià)得分排序?yàn)榻鹛遥拘煜悖窘鹣悖敬湎悖军S金果＞海沃德＞紅陽＞海沃德（新）＞秦美＞華優(yōu)。主成分分析的方法可以有效的比較10個(gè)品種獼猴桃中游離氨基酸綜合質(zhì)量。

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