我国9省大豆主要矿物质元素含量的特征分析
2012-11-22文瑞芝袁利萍
文瑞芝，曾 栋，袁利萍，赵 莹
(1.中南林业科技大学理学院，中国 长沙 410004；2.湖南省疾病预防控制中心，中国 长沙 410005；3.中南林业科技大学材料学院，中国 长沙 41004)
大豆是重要的粮食和经济作物，含有丰富的蛋白质、脂肪和微量元素等营养成分[1-2]．过去对大豆的研究多注重大豆中有机营养成分，对大豆中矿物质营养成分的报道不多．各种矿物质元素参与人体正常的新陈代谢、健康发育，是生命活动的物质基础[3-4]．研究表明大豆中的各种功能因子生理活性的高低与其所含微量元素的种类和含量密切相关[5-6]，但由于大豆的种植地域跨度大，不同种属、种植条件、地域、土壤和水质的不同，大豆中所含的微量元素的种类和含量可能会存在一定差异[7-11]．
主成分分析法是一种多元统计方法[12-13]．在以矿物质元素为变量的大豆样本中，使用主成分分析法对变量进行压缩，用少量几个主成分代替原变量，计算出主成分值并绘制主成分图，据此按矿物质元素含量特点对大豆产地进行了分类分析，从而从大量庞杂无序的原始测量数据中揭示出不同产地矿物质元素含量的差异性．
本文采用火焰原子吸收法系统研究了黑龙江、湖南等9省大豆中所含7种矿物质元素K、Mg、Ca、Fe、Cu、Mn、Na的含量，并用主成分分析法对这7种元素含量进行了计算分析，明确地揭示了各省大豆矿物质元素特性，为各地大豆资源的开发和利用提供基础数据．用主成分分析法分析大豆矿物质元素含量在国内文献鲜有报道．
1 材料与方法
1.1 实验材料与仪器
大豆样品：精选黑龙江、湖南、海南、甘肃等9省的大豆，用水冲洗干净后，用去离子水冲洗数次，放入烘箱中干燥至恒重，粉碎后过100目筛，备用．
仪器：GBC Avanta原子吸收/火焰分光光度计(澳大利亚GBC公司)，测试条件见表1.
表1 仪器测试条件
1.2 实验方法
准确称取一定量样品0.7～1.0 g(精确至0.000 1 g)，加入10 mL HNO3，在120 ℃温控电热板上低温消解2 h，加入10 mL H2O2，继续在190 ℃条件下消解完全，待消解液澄清至淡黄色或无色，加10 mL 纯水，继续加热赶酸至体积约2 mL，取下冷却后，以纯水定容至10 mL，待分析．移取一定量的试样溶液进行各元素含量测定．
2 结果与讨论
2.1 矿物质元素含量
通过火焰原子吸收法检测我国9省大豆样本中的主要矿物质元素的含量，结果如表2所示．
表2 9省大豆中主要矿物质元素含量
2.2 矿物质元素标准化含量
表3 9省大豆中主要矿物质元素标准化含量
2.3 主成分运算结果
两个主成分Y1和Y2，方差累计贡献为75%．其主成分方程如下：
Y1= 0.833xK+ 0.663xMg-0.846xCa+ 0.916xFe-0.586xCu+ 0.401xMn+ 0.154xNa，
Y2= 0.032xK+ 0.646xMg+ 0.398xCa-0.027xFe+ 0.495xCu+ 0.137xMn+ 0.921xNa.
按主成分方程计算出各省大豆主成分含量值见表4．
由主成分Y1和Y2绘制成主成分关系图如图1所示．
表4 主成分含量
图1 主成分关系图
分析主成分方程并结合图1和表4，可总结出以下矿物质元素含量特征：
(1) 大豆中Fe、K、Mg、Mn相对于Cu、Ca含量的关系可用第一主成分Y1表示．由于Y1方程中Fe、K、Mg、Mn的所有权系数为正且较大，对Y1正向影响较大，Cu、Ca的权系数为负，对Y1负向影响较大．大豆中Fe、K、Mg、Mn含量较大而Cu、Ca较小者Y1较大，反之较小．Y1值变化较大(-5
(2) 大豆中Na含量高低可用第二主成分Y2表示．由于Y2方程中Na的权系数为正且远大于其他，故Y2对Na含量非常敏感，山东大豆中Na含量最高，远高于其他省份大豆，故其Y2值最大(Y2=3.942)，远大于其他Y2值．由于Y2方程中只有Fe的权系数为负，Y2值较小且为负值的省份，大豆中Fe含量一般较高．
3 结论
本文采用火焰原子吸收法同时测定了黑龙江、湖南等9个省份大豆中K、Mg、Ca、Fe、Cu、Mn、Na共7种矿物质元素的含量，并用主成分分析法对其进行了分析．同一品种不同产地的大豆中的主要矿物质K、Mg、Ca排序不因产地的变化而改变，含量随产地的变化也不大，这表现出同一种大豆自身生长对主要矿物质的需求是相对稳定的．其他4中矿物质Fe、Cu、Mn、Na的含量和排序都受产地的影响．由第一主成分Y1得到了Fe、K、Mg、Mn相对于Cu、Ca含量关系，第二主成分Y2揭示了各省大豆中Na含量高低．浙江大豆Y1最大(Y1>4)，Fe、Mn含量最高，Ca含量又是9省最低；湖南大豆Y1最小(Y1<-4)， Fe含量最低，而Ca含量为9省最高．山东大豆中Y2值最大，Na含量最高．主成分分析法简单明了地揭示了7种矿物质元素的含量随产地不同有显著差异，是一种分析大豆多种矿物质元素含量的有效方法．
参考文献：
[1] 王秀荣，廖 红，何 勇，等. 不同大豆种质材料蛋白质和脂肪含量分析[J].华南农业大学学报, 2006,27(3):15-17.
[2] 燕平梅, 王文雅, 芮玉奎,等. ICP-MS/ICP-AES快速测定东北大豆中有益元素和重金属含量[J].光谱学与光谱分析， 2007，27(8):1629-1631.
[3] 钟秀倩，钟俊辉. 微量元素与人体健康[J].现代预防医学, 2007,34(1):67-69.
[4] 万 婕，刘成梅，刘 伟，等. 电感耦合等离子体原子发射光谱法分析不同产地大豆中的矿物质元素含量[J].光谱学与光谱分析， 2010，30(2):543-545.
[5] 邱向梅. 大豆中主要活性成分的开发和利用[J].食品科学， 2004，25(10):385-388.
[6] 夏剑秋，张毅方.大豆中主要营养成分和微量元素的功能作用[J]. 中国油脂， 2007，32(1):70-72.
[7] 董慕新，张 辉. 我国八省大豆主要矿物质元素含量分布及相关性研究[J].作物学报， 1997，23(5):550-554.
[8] 董慕新. 我国大豆主要矿物质元素含量及其地区差异[J].生态农业研究， 1998，6(1):28-31.
[9] MEGEL K. Iron avilability in plant tissues-iron cholorosis on calcareous soils[J]. Plant and Soil, 1994，165(2):275-283.
[10] 姜孝成，陈益芳.苯乙酸浸种对“湘早籼1号”种子萌芽的影响[J].湖南师范大学学报， 1997，20(4):70-73.
[11] 孙 花，谭长银，黄道友，等.土壤有机质对土壤重金属积累、有效性及形态的影响[J].湖南师范大学自然科学学报， 2011，34(4):82-86.
[12] 周纪勤，潘晓霞，殷彩霞，等.菊科植物水提物微量元素特征分析[J].计算机与应用化学， 2000，17(6)：541-544.
[13] 杜建成.主成分分析法确定降水化学组分中主要污染物[J].环境监测管理与技术, 1995,7(2):37-38.
