楊婧，侯艷霞，常寧

（山西林業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院園藝系，山西 太原 030009）

紅棗為鼠李科棗屬植物，在我國(guó)各地廣泛種植，它的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值極為豐富，包含糖類、脂肪、有機(jī)酸、氨基酸、維生素、黃酮以及多種微量元素[1-10]。氨基酸作為重要的生物活性物質(zhì)，不僅能夠調(diào)節(jié)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)代謝，還可以增強(qiáng)機(jī)體的免疫功能。紅棗的開發(fā)利用具有廣泛的市場(chǎng)前景，我國(guó)擁有豐富的紅棗資源，目前，國(guó)內(nèi)已見關(guān)于紅棗的研究報(bào)道，例如：張艷紅等對(duì)新疆紅棗的氨基酸含量進(jìn)行了測(cè)定，得出3種紅棗之間不存在顯著性的差異[11]。

本試驗(yàn)比較分析了山西紅棗——壺瓶棗、板棗、木棗，明確3個(gè)品種紅棗中氨基酸含量和種類上的差異，利用主成分分析法對(duì)3個(gè)品種紅棗中的氨基酸進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)與分析，探究分析可能引起不同品種紅棗中氨基酸含量差異形成的原因，為紅棗的開發(fā)利用及深加工提供參考[12-18]。

1 材料和方法

1.1 材料與試劑

1.1.1 材料

壺瓶棗、板棗、木棗：山西省果樹所。

1.1.2 試劑

茚三酮（色譜純）：英國(guó)Biochrom公司；苯酚（純度99.9%）：福建維真園醫(yī)藥科技有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

Biochrom30+氨基酸自動(dòng)分析儀：英國(guó)Biochrom公司；WX-2真空泵、Tubemill試管研磨機(jī)：德國(guó)IKA公司。

1.3 方法

1.3.1 樣品的制備

將紅棗樣品去核烘干并且粉碎，精確稱取0.1 g（精確至1 mg）置于水解瓶里，先加入10 mL 6 moL/L的HCl，再加入0.2 mL苯酚，放入冰浴5min，同時(shí)充入氮?dú)? min，密封管后，置于110℃恒溫干燥箱內(nèi)，水解22 h，冷卻，過濾后定容至50 mL。取2 mL于試管中，置于旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀，45℃條件下抽真空，蒸干后加入2 mL緩沖液 pH 2.2（1 mL+0.5 mL+0.5 mL），混勻后備用，待測(cè)。

1.3.2 分析測(cè)定

采用氨基酸自動(dòng)分析儀進(jìn)行測(cè)定，流動(dòng)相流速25 mL/h，茚三酮流速 20 mL/h，進(jìn)樣量 20 μL，結(jié)果以峰面積計(jì)算，采用外標(biāo)法計(jì)算氨基酸含量[19-23]。

1.3.3 分析方法

1.3.3.1 適用性檢驗(yàn)

適用性檢驗(yàn)的常用方法有：巴特萊特球性檢驗(yàn)、抽樣適合性檢驗(yàn)-KMO檢驗(yàn)法（Kaiser-Meyer-Olkin）、相關(guān)系數(shù)矩陣直觀檢驗(yàn)等。本試驗(yàn)采用相關(guān)系數(shù)矩陣的直觀檢驗(yàn)，依據(jù)相關(guān)系數(shù)矩陣中相關(guān)系數(shù)的大小得出的原始變量之間的線性關(guān)系，以此來進(jìn)行適用性檢驗(yàn)[24-25]。

1.3.3.2 主成分分析

主成分分析法，是考察多個(gè)變量之間相關(guān)性的一種多元統(tǒng)計(jì)分析方法，也就是從原始變量中選取少數(shù)幾個(gè)變量盡最大可能保留原始變量的相關(guān)信息[26-27]。本試驗(yàn)采用主成分分析研究紅棗中氨基酸的種類與含量，為紅棗的開發(fā)利用及深加工提供理論依據(jù)。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用DPS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析；采用SPSS17.0統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行主成分分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同品種山西紅棗果肉中17種氨基酸測(cè)定結(jié)果紅棗氨基酸色譜圖見圖1。

圖1 紅棗樣品氨基酸色譜圖Fig.1 Amino acid chromatogram of jujube samples

通過圖1可以看出，40 min以內(nèi)，天冬氨酸、蘇氨酸、絲氨酸、谷氨酸、甘氨酸、丙氨酸、胱氨酸、纈氨酸、蛋氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸、組氨酸、賴氨酸、精氨酸、脯氨酸17種氨基酸都能得到分離。通過氨基酸自動(dòng)分析儀測(cè)定壺瓶棗、板棗、木棗果肉中氨基酸含量和種類見表1。

如表1所示，總氨基酸含量最高的是木棗（45.88±2.11）mg/g，其次是板棗（39.78±3.17）mg/g，壺瓶棗最低（39.76±1.63）mg/g。其中包括6種人體必需氨基酸，蘇氨酸（Thr）、纈氨酸（Val）、亮氨酸（Leu）、異亮氨酸（Ile）、苯丙氨酸（Phe）和賴氨酸（Lys）。

表1 3個(gè)品種紅棗中氨基酸含量Table 1 Contents of amino acid among three varieties of jujube

續(xù)表1 3個(gè)品種紅棗中氨基酸含量Continue table 1 Contents of amino acid among three varieties of jujube

對(duì)3種山西紅棗進(jìn)行顯著性方差分析見表2。

表2 3個(gè)品種紅棗中氨基酸含量的方差分析Table 2 Variance analysis of amino acid content in three varieties of jujube

如表2所示，不同品種紅棗的氨基酸含量差異不顯著，但同一品種紅棗之間的氨基酸含量的差異極顯著。

2.2 紅棗中氨基酸相關(guān)性分析

氨基酸種類間相關(guān)性分析見表3。

表3 氨基酸種類間相關(guān)性分析Table 3 Correlation analysis of amino acid type

由表3可知，17種氨基酸之間存在緊密聯(lián)系，并且在信息上存在大量疊加，最終導(dǎo)致評(píng)價(jià)結(jié)果不科學(xué)合理。主成分分析是設(shè)法將原來的變量重新組合成一組新的互相無關(guān)的幾個(gè)綜合變量，同時(shí)根據(jù)實(shí)際需要從中提取幾個(gè)較少的綜合變量，因此通過主成分分析的降維處理，最終將復(fù)雜變量刪去，簡(jiǎn)化了程序，可以直觀地反映研究對(duì)象并對(duì)其作出客觀的評(píng)價(jià)，便于研究不同品種紅棗氨基酸的品質(zhì)[28]。

2.3 主成分分析

對(duì)3個(gè)品種紅棗果肉中17種氨基酸進(jìn)行主成分分析。前3個(gè)主成分累積貢獻(xiàn)率達(dá)到94.020%，代表了紅棗17種氨基酸的絕大部分信息，前3個(gè)主成分可以反映17種氨基酸的綜合性狀，因此選擇前3個(gè)主成分作為綜合指標(biāo)對(duì)其品質(zhì)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。主成分的初始特征值及累積方差貢獻(xiàn)率見表4。

由表4可知，第1主成分方差貢獻(xiàn)率占總變異信息的51.572%；第2主成分方差貢獻(xiàn)率占總變異信息的23.873%，累計(jì)方差貢獻(xiàn)率75.445%；第3主成分方差貢獻(xiàn)率占總變異信息的18.575%，累計(jì)方差貢獻(xiàn)率94.020%，可以作為全部性狀的18.575%的信息。其余主成分的貢獻(xiàn)率逐漸減少。

表4 主成分的初始特征值及累積方差貢獻(xiàn)率Table 4 Initial eigenvalues and cumulative variance contribution of principal components

主成分載荷矩陣反映的是主成分與每個(gè)變量之間的相關(guān)系數(shù)，見表5。

表5 3種紅棗中氨基酸的主成分載荷矩陣Table 5 Main component load matrix of amino acids in 3 varieties of jujube

從表 5可知，天冬氨酸（Asp）、甘氨酸（Gly）、苯丙氨酸（Phe）、胱氨酸（Cys）、蘇氨酸（Thr）、纈氨酸（Val）、亮氨酸（Leu）、異亮氨酸（Ile）、組氨酸（His）、精氨酸（Arg）在第1主成分上有較高載荷，說明第1主成分基本反映了這些指標(biāo)的信息；丙氨酸（Ala）、賴氨酸（Lys）、酪氨酸（Tyr）在第2主成分上有較高載荷，說明第2主成分基本反映了這些指標(biāo)的信息；谷氨酸（Glu）、蛋氨酸（Met）、絲氨酸（Ser）、脯氨酸（Pro）在第 3主成分上有較高載荷，說明第3主成分基本反映了這些指標(biāo)的信息。所以提取3個(gè)主成分可以基本反映全部指標(biāo)的信息，因此決定用3個(gè)新變量來代替原來的17個(gè)變量。

計(jì)算出每個(gè)主成分的特征值與所提取主成分總的特征值之和的比例，以此作為權(quán)重，最后得出主成分綜合得分模型：

對(duì)其按綜合主成分分值進(jìn)行排序，即可對(duì)不同品種紅棗進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)比較，結(jié)果見表6。

表6 紅棗氨基酸主成分得分和綜合得分Table 6 Component scores and comprehensive scores of amino acids in jujube

從表6可知，在第1主成分中，3個(gè)紅棗品種得分最高的是木棗，最低的是壺瓶棗，即木棗中天冬氨酸、甘氨酸、苯丙氨酸、胱氨酸、蘇氨酸、纈氨酸、亮氨酸、異亮氨酸、組氨酸、精氨酸的含量較高；第2主成分中，得分最高的是板棗，即板棗中丙氨酸、賴氨酸、酪氨酸含量較高；在第3主成分中，得分最高的是板棗，即板棗中谷氨酸、蛋氨酸、絲氨酸的含量較高。3個(gè)不同品種紅棗氨基酸綜合評(píng)價(jià)排序依次為板棗、壺瓶棗、木棗。板棗的綜合評(píng)價(jià)得分最高，說明板棗中氨基酸綜合質(zhì)量較高，木棗的綜合評(píng)價(jià)得分最低，其氨基酸綜合質(zhì)量較低。

3 結(jié)論

本文通過利用氨基酸自動(dòng)分析儀對(duì)不同品種紅棗果肉中的氨基酸含量進(jìn)行測(cè)定，檢測(cè)出17種氨基酸，利用主成分分析法對(duì)不同品種紅棗氨基酸進(jìn)行分析，并且從中提取了3個(gè)主成分，將多維指標(biāo)降維處理，優(yōu)化了選取的程序，其中含有所有氨基酸絕大部分信息。以方差貢獻(xiàn)率為權(quán)重，依據(jù)各主成分得分值與方差貢獻(xiàn)率建立綜合評(píng)價(jià)模型，得到不同品種紅棗氨基酸含量的綜合得分，為測(cè)定紅棗氨基酸含量提供理論依據(jù)。對(duì)3種山西紅棗進(jìn)行顯著性方差分析，不同品種紅棗的氨基酸含量差異不顯著，但同一品種紅棗間的氨基酸含量的差異顯著，原因主要是因?yàn)闅夂?、土壤環(huán)境、水肥管理、樹齡以及采收時(shí)期的不同。綜合得分的排名表明了紅棗氨基酸綜合質(zhì)量的排名。最終得出，3個(gè)品種紅棗果肉中氨基酸綜合評(píng)價(jià)得分排序?yàn)榘鍡棧緣仄織棧灸緱棥Ｉa(chǎn)過程中，首先應(yīng)選擇適合的紅棗品種，另外要注重水肥管理、果樹修剪以及病蟲害防治等措施，從而生產(chǎn)高品質(zhì)紅棗，以提高紅棗產(chǎn)業(yè)的整體經(jīng)濟(jì)效益。