基于主成分分析法对不同血浆蛋白粉IgG及氨基酸的检测分析

于怀龙，黄小燕，罗莹莹，李 红，伍国耀

（上海亘泰实业集团有限公司，上海 201015）

中国·猪营养国际论坛

基于主成分分析法对不同血浆蛋白粉IgG及氨基酸的检测分析

于怀龙，黄小燕*，罗莹莹，李 红，伍国耀

（上海亘泰实业集团有限公司，上海 201015）

中国猪营养国际论坛是由美国动物科学学会、上海亘泰实业集团和上海优久生物科技有限公司联合主办，以“凝聚全球科研力量，驱动猪业创新思维”为宗旨，力邀全球一流的机构、专家和学者，倾力打造一个动物营养领域具有国际性、前沿性和权威性的论坛。该论坛每两年举办一届，聚焦行业发展中的热点、难点，通过专家学者和企业领导者之间进行开放建设性的学术探讨、理论研究和实践经验交流，整合全球动物营养领域最新的技术和研究成果，推动行业发展，创造和提升产业价值。 www.asaschina.org

本研究采用高效液相色谱法（HPLC）测定了10种市售血浆蛋白粉的IgG及氨基酸含量，并通过主成分分析法对血浆蛋白粉中粗蛋白质、IgG及氨基酸进行分析，为血浆蛋白粉的评价与筛选提供了一种新方法。经主成分分析，建立了血浆蛋白粉的综合评价模型F=0.45F1+0.36F2+0.11F3+0.08F4，得到了血浆蛋白粉的综合得分，由高到低依次为SUX9、SUX8、SUX7、SUX6、SUX4、SUX5、SUX3、SUX2、SUX10、SUX1。对前三个主成分进行可视化处理，10种血浆蛋白粉被分为5类，结合模型得分筛选出SUX8、SUX9为优质血浆蛋白粉。

血浆蛋白粉；氨基酸；免疫球蛋白G；高效液相色谱法；主成分分析

血浆蛋白粉是以健康动物新鲜血液为原料，经离心、超微过滤及喷雾干燥等工艺加工而成的高品质饲料蛋白原料，具有营养全面、消化率高、适口性好等优点（胡奇伟，2005）。目前，市场上的血浆蛋白粉品类众多，质量各异，因此对血浆蛋白粉进行分类及评价，并筛选出优质血浆蛋白粉，对于养殖业具有重要意义。

主成分分析法（PCA）是一种通过降维把多个指标转化为少数几个综合指标的多元分析方法，其目的是简化数据和揭示变量间的关系，已广泛用于产品类型的判别及筛选等方面。Tchabo等（2015）采用PCA分析了不同酶处理对桑椹汁理化指标及香气成分的影响。Zou和Zhao（2008）基于PCA采用气质联用及电子鼻技术建立了苹果品种识别方法。

本研究采用高效液相色谱技术（HPLC）对市售不同血浆蛋白粉的免疫球蛋白G（IgG）及氨基酸进行分析测定，通过对粗蛋白质、IgG及氨基酸的主成分分析区分不同的血浆蛋白粉，并建立血浆蛋白粉综合品质评价模型，旨在为不同血浆蛋白粉的区分与识别提供一种新思路，为血浆蛋白粉的筛选提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器 血浆蛋白粉：10种市售猪血浆蛋白粉，均由上海优久生物科技有限公司提供，编号分别为SUXn（n=1～10）；IgG标准品（色谱纯）、氨基酸混标 （色谱纯），Sigma-aldrich公司；乙腈（色谱纯），Tedia公司；甲醇（色谱纯），江苏永华精细化学品有限公司；异硫氰酸苯酯（色谱纯），Alddin公司；磷酸二氢钾、三乙胺、甘氨酸、氢氧化钠，均为分析纯，上海凌峰化学试剂有限公司。

高效液相色谱仪LC-20AD配SPD-20A紫外检测器，日本岛津公司；凯氏定氮仪KjeltecTM 8100，德国Foss公司；0.45 μm水相过滤膜、有机相过滤膜、亲水PTFE针式滤器、有机相针式滤器（尼龙），上海安谱实验科技股份有限公司；一次性无菌注射器，常州金龙医用塑料器械有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 粗蛋白质的测定方法 参照 GB/T 6432-1994《饲料中粗蛋白测定方法》。

1.2.2 IgG的测定方法 色谱柱：Hi-Trap Protein G HP色谱柱（1 mL，GE Healthcare），测定方法参照GB/T 21033-2007《饲料中免疫球蛋白IgG的测定高效液相色谱法》；

1.2.3 氨基酸测定方法 样品前处理：称取0.1000 g样品于16 mL消解管中，分别加入6 mL 6 M HCl（含0.2%苯酚），充氮气60 s后盖上盖子，置于110℃烘箱中水解24 h，消化液冷却后转移至250 mL容量瓶中，并加入 8 mL 25% NaOH溶液，加水定容即得样品溶液。

衍生方法：移取400 μL样品溶液于2 mL离心管中，分别加入200 μL三乙胺乙腈溶液、异硫氰酸苯酯乙腈溶液，涡旋震荡混匀后室温放置1 h，加入800 μL正己烷，震荡混匀后放置10 min，有机相针式过滤器过滤即可。

色谱条件：Sepax AA专用柱 （4.6×250 mm）；紫外检测波长254 nm；柱温40℃；流动相A，醋酸钠∶乙腈=97∶3（V/V）；流动相B，乙腈∶水=4∶1；进样量10 μL；流速1 mL/min；梯度洗脱：0～2 min，B为0；2～14 min，B为0%～7%；14～29 min，B为7%～30%；29～32 min，B为30%～50%；32.1～39 min，B为100%；39.1～45 min，B为0。

定量方法：采用外标法定量。

1.3 数据处理与分析 采用SPSS 17.0进行主成分分析，Origin 9.0进行图像处理。

2 结果与分析

2.1 不同血浆蛋白粉中粗蛋白质的差异分析 血浆蛋白粉中蛋白质含量丰富，主要是由纤维蛋白、球蛋白和白蛋白等构成，粗蛋白质含量一般在70%以上（黄百花等，2012）。粗蛋白质含量是血浆蛋白粉品质的重要指标，不同血浆蛋白粉中粗蛋白质的含量如表1所示，SUX1与SUX10之间，SUX2与SUX3之间，SUX4与SUX7之间，SUX4、SUX5与SUX8之间，SUX5、SUX6、SUX8与SUX9之间粗蛋白质含量差异不显著（P＞0.05），而其他血浆蛋白粉之间粗蛋白质含量差异显著，其中 SUX5、SUX6、SUX8与SUX9含量最高（P＜0.05），不同血浆蛋白粉粗蛋白质含量范围为73.31%～79.43%。

表1 不同血浆蛋白粉中粗蛋白质及IgG含量 %

2.2 不同血浆蛋白粉中IgG的差异分析 IgG是免疫球蛋白中的一种，能特异性地识别抗原，并与之结合形成复合物，复合物被吞噬细胞吞噬后使抗原失去毒性和致病性，因此IgG是表征血浆蛋白粉的主要成分之一 （廉婷婷，2013；Bruhns，2012）。不同血浆蛋白粉中IgG的含量如表1所示，SUX1、SUX3与SUX6之间，SUX，4、SUX5与SUX10之间IgG含量差异不显著（P＞0.05），而其他血浆蛋白粉之间IgG含量差异显著（P＜0.05），其中SUX8含量最高，不同血浆蛋白粉IgG含量为17.38%～30.78%。

2.3 不同血浆蛋白粉中氨基酸的检测分析 氨基酸对动物的生长、神经系统的发育及动物体内营养物质的正常代谢都有重要的作用，氨基酸的种类和含量是评价饲料质量的根本依据 （岳田利等，2007）。不同血浆蛋白粉中氨基酸的检测结果如表2所示，10种血浆蛋白粉中共检测出17种氨基酸，不同血浆蛋白粉中同一种氨基酸含量存在着显著差异。SUX1、SUX2、SUX3、SUX4、SUX5与SUX9之间，SUX1、SUX2、SUX8与SUX9之间，SUX1、SUX3、SUX4、SUX5、SUX6与SUX7之间赖氨酸含量差异不显著（P＞0.05），而其他血浆蛋白粉之间赖氨酸含量差异显著（P＜0.05），不同血浆蛋白粉赖氨酸含量为5.30%～6.81%。

表2 不同血浆蛋白粉中氨基酸含量 %

不同血浆蛋白粉间总氨酸含量也存在较大差异，其中SUX1、SUX2与SUX3之间，SUX1、SUX2与SUX10之间，SUX2、SUX3、SUX4、SUX5与SUX6之间，SUX4、SUX5、SUX6、SUX7、SUX8与SUX9之间总氨酸含量差异不显著（P＞0.05），而其他血浆蛋白粉之间总氨酸含量差异显著（P＜0.05），不同血浆蛋白粉总氨酸含量为71.97%～78.77%。

2.4 不同血浆蛋白粉中粗蛋白质、IgG及氨基酸的主成分分析 本研究以不同血浆蛋白粉中粗蛋白质、IgG及氨基酸为研究对象，对其中20种成分进行主成分分析，得到主成分的特征值及贡献率如表3所示，载荷矩阵与特征向量如表4所示。由表3可知，前4个主成分的的累计贡献率为95.55%，因此可选用前4个主成分来评价不同血浆蛋白粉的综合品质（Holt等，2013）。

表3 主成分的特征值及贡献率

选用F1、F2、F3、F44个指标来代替原来的20个指标对不同血浆蛋白粉综合品质进行分析，由表4中的特征向量得到前4个主成分得分的线性关系式分别为：

以每个主成分方差贡献率占前4个主成分总贡献率的百分数βi（i=1，2，3，4，5）作为加权系数，利用综合评价函数F=建立血浆蛋白粉综合品质评价模型（邓娜娜等，2014；岳田利等，2007），F= 0.45F1+0.36F2+0.11F3+0.08F4，其中F1、F2、F3、F4分别为前4个主成分的得分值。利用该评价模型计算不同血浆蛋白粉综合品质得分如表5所示。

由表5可知，不同血浆蛋白粉综合得分由高到低依次为 SUX9、SUX8、SUX7、SUX6、SUX4、SUX5、SUX3、SUX2、SUX10、SUX1。

以不同血浆蛋白粉前3个主成分得分作图，结果如图1所示，10种血浆蛋白粉根据距离远近分为 5类：SUX1、SUX2、SUX3为一类；SUX4、SUX5为一类；SUX6、SUX7为一类；SUX8、SUX9为一类；SUX10单独为一类。结合表 5可知，SUX8、SUX9总得分最高，分别为2.31、2.32，因此可以筛选SUX8、SUX9为优质的血浆蛋白粉。

表4 主成分的特征向量与载荷矩阵

表5 不同血浆蛋白粉品质评价

图1 主成分分析对不同血浆蛋白粉成分得分散点图

3 结论

本研究测定了10种血浆蛋白粉中粗蛋白质、IgG及氨基酸的含量，并分析了各成分含量的差异。通过主成分分析，建立了血浆蛋白粉的综合评价模型F=0.45F1+0.36F2+0.11F3+0.08F4，得到各血浆蛋白粉的综合品质得分，由高到低依次为SUX9、SUX8、SUX7、SUX6、SUX4、SUX5、SUX3、SUX2、SUX10、SUX1。以前3个主成分得分散点图可以看出，10种血浆蛋白粉被分为5类，依次为SUX1、SUX2、SUX3；SUX4、SUX5；SUX6、SUX7；SUX8、SUX9；SUX10。根据评价模型得分筛选出SUX8、SUX9为优质血浆蛋白粉。本研究为血浆蛋白粉的评价与筛选提供了一种新方法。

[1]邓娜娜，马永昆，张龙，等.不同杀菌处理桑椹果醋香气质量的主成分分析[J].食品与发酵工业，2014，40（4）：172～177.

[2]胡奇伟.血浆蛋白粉加工工艺及应用的研究：[硕士学位论文][D].无锡：江南大学，2005.

[3]黄百花，杨朝旭，张玉民，et al.血浆蛋白粉、血球蛋白粉及血粉三者之间的差异[J].饲料博览，2012，6：14～16.

[4]廉婷婷.从血浆分离的组分I+III中纯化免疫球蛋白G[D].山东济南：山东大学，2013.

[5]岳中花，张景然，张建柱，等.高效液相色谱法测定饲料中的氨基酸[J].饲料工业，2012，33（23）：44～47.

[6]Bruhns P.Properties of mouse and human IgG receptors and their contribution to disease models[J].Blood，2012，119（24）：5640～5649.

[7]Cheng H，Chen J，Chen S，et al.Characterization of aroma-active volatiles in three Chinese bayberry（Myrica rubra）cultivars using GC–MS–olfactometry and an electronic nose combined with principal component analysis[J].Food Research International，2015，72：8～15.

[8]Holt H，Cozzolino D，Mccarthy J，et al.Influence of yeast strain on Shiraz wine quality indicators[J].International Journal of Food Microbiology，2013，165（3）：302～311.

[9]Tchabo W，Ma Y，Engmann F N，et al.Effect of enzymatic treatment on phytochemical compounds and volatile content of mulberry（Morus nigra）must by multivariateanalysis[J].JournalofFood&NutritionResearch，2015，54（2）：128～141.

[10]Zou X，Zhao J.Comparative analyses of apple aroma by a tin-oxide gas sensor array device and GC/MS[J].Food chemistry，2008，107（1）：120～128.

The method of high performance liquid chromatography（HPLC）was used to analyze immunoglobulin G（IgG）and amino acids in 10 commercially available spray dried porcine plasma（SDPP）products.Then principal component analysis（PCA）was adopted to investigate the content of crude protein，IgG and amino acid in SDPP.The study provides a new method for evaluation and selection of SDPP.An SDPP model（F=0.45F1+0.36F2+0.11F3+0.08F4）was established through PCA.The evaluation model showed that the ranking of integrative quality scores of SDPP products were SUX9（1st），SUX8（2nd），SUX7（3rd），SUX6（4th），SUX4（5th），SUX5（6th），SUX3（7th），SUX2（8th），SUX10（9th），and SUX1（10th）.The first three principal components were subjected to graphical analysis and 5 clusters were obtained.Combined with model evaluation，SUX8 and SUX9 were selected as high quality SDPP products.

spray dried porcine plasma；amino acid；immunoglobulin G；High performance liquid chromatography；principal component analysis

S816.17

A

1004-3314（2017）10-0039-04

10.15906/j.cnki.cn11-2975/s.20171009

*通讯作者