山西红枣氨基酸含量测定及主成分分析

杨婧，侯艳霞，常宁

（山西林业职业技术学院园艺系，山西 太原 030009）

红枣为鼠李科枣属植物，在我国各地广泛种植，它的营养价值极为丰富，包含糖类、脂肪、有机酸、氨基酸、维生素、黄酮以及多种微量元素[1-10]。氨基酸作为重要的生物活性物质，不仅能够调节营养物质代谢，还可以增强机体的免疫功能。红枣的开发利用具有广泛的市场前景，我国拥有丰富的红枣资源，目前，国内已见关于红枣的研究报道，例如：张艳红等对新疆红枣的氨基酸含量进行了测定，得出3种红枣之间不存在显著性的差异[11]。

本试验比较分析了山西红枣——壶瓶枣、板枣、木枣，明确3个品种红枣中氨基酸含量和种类上的差异，利用主成分分析法对3个品种红枣中的氨基酸进行综合评价与分析，探究分析可能引起不同品种红枣中氨基酸含量差异形成的原因，为红枣的开发利用及深加工提供参考[12-18]。

1 材料和方法

1.1 材料与试剂

1.1.1 材料

壶瓶枣、板枣、木枣：山西省果树所。

1.1.2 试剂

茚三酮（色谱纯）：英国Biochrom公司；苯酚（纯度99.9%）：福建维真园医药科技有限公司。

1.2 仪器与设备

Biochrom30+氨基酸自动分析仪：英国Biochrom公司；WX-2真空泵、Tubemill试管研磨机：德国IKA公司。

1.3 方法

1.3.1 样品的制备

将红枣样品去核烘干并且粉碎，精确称取0.1 g（精确至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，同时充入氮气3 min，密封管后，置于110℃恒温干燥箱内，水解22 h，冷却，过滤后定容至50 mL。取2 mL于试管中，置于旋转蒸发仪，45℃条件下抽真空，蒸干后加入2 mL缓冲液 pH 2.2（1 mL+0.5 mL+0.5 mL），混匀后备用，待测。

1.3.2 分析测定

采用氨基酸自动分析仪进行测定，流动相流速25 mL/h，茚三酮流速 20 mL/h，进样量 20 μL，结果以峰面积计算，采用外标法计算氨基酸含量[19-23]。

1.3.3 分析方法

1.3.3.1 适用性检验

适用性检验的常用方法有：巴特莱特球性检验、抽样适合性检验-KMO检验法（Kaiser-Meyer-Olkin）、相关系数矩阵直观检验等。本试验采用相关系数矩阵的直观检验，依据相关系数矩阵中相关系数的大小得出的原始变量之间的线性关系，以此来进行适用性检验[24-25]。

1.3.3.2 主成分分析

主成分分析法，是考察多个变量之间相关性的一种多元统计分析方法，也就是从原始变量中选取少数几个变量尽最大可能保留原始变量的相关信息[26-27]。本试验采用主成分分析研究红枣中氨基酸的种类与含量，为红枣的开发利用及深加工提供理论依据。

1.4 数据处理

采用DPS数据处理系统对数据进行统计分析；采用SPSS17.0统计软件对数据进行主成分分析。

2 结果与分析

2.1 不同品种山西红枣果肉中17种氨基酸测定结果红枣氨基酸色谱图见图1。

图1 红枣样品氨基酸色谱图Fig.1 Amino acid chromatogram of jujube samples

通过图1可以看出，40 min以内，天冬氨酸、苏氨酸、丝氨酸、谷氨酸、甘氨酸、丙氨酸、胱氨酸、缬氨酸、蛋氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸、组氨酸、赖氨酸、精氨酸、脯氨酸17种氨基酸都能得到分离。通过氨基酸自动分析仪测定壶瓶枣、板枣、木枣果肉中氨基酸含量和种类见表1。

如表1所示，总氨基酸含量最高的是木枣（45.88±2.11）mg/g，其次是板枣（39.78±3.17）mg/g，壶瓶枣最低（39.76±1.63）mg/g。其中包括6种人体必需氨基酸，苏氨酸（Thr）、缬氨酸（Val）、亮氨酸（Leu）、异亮氨酸（Ile）、苯丙氨酸（Phe）和赖氨酸（Lys）。

表1 3个品种红枣中氨基酸含量Table 1 Contents of amino acid among three varieties of jujube

续表1 3个品种红枣中氨基酸含量Continue table 1 Contents of amino acid among three varieties of jujube

对3种山西红枣进行显著性方差分析见表2。

表2 3个品种红枣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，不同品种红枣的氨基酸含量差异不显著，但同一品种红枣之间的氨基酸含量的差异极显著。

2.2 红枣中氨基酸相关性分析

氨基酸种类间相关性分析见表3。

表3 氨基酸种类间相关性分析Table 3 Correlation analysis of amino acid type

由表3可知，17种氨基酸之间存在紧密联系，并且在信息上存在大量叠加，最终导致评价结果不科学合理。主成分分析是设法将原来的变量重新组合成一组新的互相无关的几个综合变量，同时根据实际需要从中提取几个较少的综合变量，因此通过主成分分析的降维处理，最终将复杂变量删去，简化了程序，可以直观地反映研究对象并对其作出客观的评价，便于研究不同品种红枣氨基酸的品质[28]。

2.3 主成分分析

对3个品种红枣果肉中17种氨基酸进行主成分分析。前3个主成分累积贡献率达到94.020%，代表了红枣17种氨基酸的绝大部分信息，前3个主成分可以反映17种氨基酸的综合性状，因此选择前3个主成分作为综合指标对其品质进行综合评价。主成分的初始特征值及累积方差贡献率见表4。

由表4可知，第1主成分方差贡献率占总变异信息的51.572%；第2主成分方差贡献率占总变异信息的23.873%，累计方差贡献率75.445%；第3主成分方差贡献率占总变异信息的18.575%，累计方差贡献率94.020%，可以作为全部性状的18.575%的信息。其余主成分的贡献率逐渐减少。

表4 主成分的初始特征值及累积方差贡献率Table 4 Initial eigenvalues and cumulative variance contribution of principal components

主成分载荷矩阵反映的是主成分与每个变量之间的相关系数，见表5。

表5 3种红枣中氨基酸的主成分载荷矩阵Table 5 Main component load matrix of amino acids in 3 varieties of jujube

从表 5可知，天冬氨酸（Asp）、甘氨酸（Gly）、苯丙氨酸（Phe）、胱氨酸（Cys）、苏氨酸（Thr）、缬氨酸（Val）、亮氨酸（Leu）、异亮氨酸（Ile）、组氨酸（His）、精氨酸（Arg）在第1主成分上有较高载荷，说明第1主成分基本反映了这些指标的信息；丙氨酸（Ala）、赖氨酸（Lys）、酪氨酸（Tyr）在第2主成分上有较高载荷，说明第2主成分基本反映了这些指标的信息；谷氨酸（Glu）、蛋氨酸（Met）、丝氨酸（Ser）、脯氨酸（Pro）在第 3主成分上有较高载荷，说明第3主成分基本反映了这些指标的信息。所以提取3个主成分可以基本反映全部指标的信息，因此决定用3个新变量来代替原来的17个变量。

计算出每个主成分的特征值与所提取主成分总的特征值之和的比例，以此作为权重，最后得出主成分综合得分模型：

对其按综合主成分分值进行排序，即可对不同品种红枣进行综合评价比较，结果见表6。

表6 红枣氨基酸主成分得分和综合得分Table 6 Component scores and comprehensive scores of amino acids in jujube

从表6可知，在第1主成分中，3个红枣品种得分最高的是木枣，最低的是壶瓶枣，即木枣中天冬氨酸、甘氨酸、苯丙氨酸、胱氨酸、苏氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、组氨酸、精氨酸的含量较高；第2主成分中，得分最高的是板枣，即板枣中丙氨酸、赖氨酸、酪氨酸含量较高；在第3主成分中，得分最高的是板枣，即板枣中谷氨酸、蛋氨酸、丝氨酸的含量较高。3个不同品种红枣氨基酸综合评价排序依次为板枣、壶瓶枣、木枣。板枣的综合评价得分最高，说明板枣中氨基酸综合质量较高，木枣的综合评价得分最低，其氨基酸综合质量较低。

3 结论

本文通过利用氨基酸自动分析仪对不同品种红枣果肉中的氨基酸含量进行测定，检测出17种氨基酸，利用主成分分析法对不同品种红枣氨基酸进行分析，并且从中提取了3个主成分，将多维指标降维处理，优化了选取的程序，其中含有所有氨基酸绝大部分信息。以方差贡献率为权重，依据各主成分得分值与方差贡献率建立综合评价模型，得到不同品种红枣氨基酸含量的综合得分，为测定红枣氨基酸含量提供理论依据。对3种山西红枣进行显著性方差分析，不同品种红枣的氨基酸含量差异不显著，但同一品种红枣间的氨基酸含量的差异显著，原因主要是因为气候、土壤环境、水肥管理、树龄以及采收时期的不同。综合得分的排名表明了红枣氨基酸综合质量的排名。最终得出，3个品种红枣果肉中氨基酸综合评价得分排序为板枣＞壶瓶枣＞木枣。生产过程中，首先应选择适合的红枣品种，另外要注重水肥管理、果树修剪以及病虫害防治等措施，从而生产高品质红枣，以提高红枣产业的整体经济效益。