对不同产地翅萼石斛矿物质元素含量的检测及聚类分析

李兆云，李辉，王昭，杨琦(德宏师范高等专科学校 德宏生物医药工程研究中心，云南 芒市 678400)

0 引言

翅萼石斛(Dendrobium cariniferumRchb. f.)为兰科石斛属多年生草本植物，生于海拔1 100～1 700 m的山地林中树干或悬崖上。在中国主要分布于云南南部和西南部[1]。具有较高的观赏价值，其同属植物铁皮石斛，始载于《神农本草经》，是药用石斛中的上品，具有益胃生津，滋阴清热等功能[2-3]。本研究采用原子吸收光谱法对其进行矿物质元素的定量分析，并采用SPSS20.0的主成分分析和聚类分析法对测定结果进行评价分析，探讨其矿物质元素含量的测定及分析评价方法。

1 材料与方法

1.1 供试材料

收集云南省瑞丽市、勐腊县、墨江县、龙陵县、思茅区、建水县、勐海县、蒙自市、福建省南平市及广西南宁市、来宾市等地的翅萼石斛，经德宏师范高等专科学校施洪教授鉴定为翅萼石斛。

1.2 仪器和试剂

DHG-9140电热鼓风干燥箱(上海一恒科学仪器有限公司)；Mars6微波消解仪(美国培安公司)；900T型原子吸收光谱仪(珀金埃尔默股份有限公司)，元素标样均为1 000 μg/mL(国家有色金属及电子材料分析测试中心)；锌元素空心阴极灯(北京有色金属研究总院)；其他元素灯为原装灯。优级纯浓硝酸(西陇化工股份有限公司)。

1.3 试实验方法

1.3.1 样品处理

将石斛样品鲜条用超纯水洗净，切片晾干，55 ℃烘干至恒重，粉碎，过80目筛备用。精密称取翅萼石斛样品0.1 g样品，用浓硝酸，消解，定容至50 mL，作为母液使用。精密吸取母液1 mL，置50 mL量瓶中，加水定容，作为K、Ca、Mg测定液。母液用于其他测定其他元素，采用以上步骤同法制备空白对照品溶液。

2 结果与分析

2.1 矿物质元素的分析

翅萼石斛矿物质元素含量如表1所示。

表1 翅萼石斛矿物质元素含量

如表2所示，矿物质元素第1、2、3、4个主成分的累积方差贡献率达到了90.97%，且特征值λ1=5.34、λ2=2.26、λ3=1.40、λ4=1.01均大于1，说明前4个因子包含了所测矿物质元素含量的大量信息，在矿物质元素含量测定评价中起主导作用。故选取前4个主要成分，其中第1主成分的方差贡献率为48.52%，特 征 值 为5.34，第1、2、3、4主 成 分 中Pb、Cd、Ca、Zn、Fe、Cr、Mn、Mg的系数占较大比重，说明在主成分中起主导作用。由于第1、2、3主成分方差贡献率占总方差的81.78%，综合考虑Pb、Cd、Ca、Zn、Fe、Cr、Mn为翅萼石斛的特征矿物质元素。

表2 矿物质元素主成分特征值和方差贡献率

2.2 矿物质元素的综合主成分分析

如表3所示，不同产地翅萼石斛矿物质元素综合得分及排名来看，福建南平市的F值最高，矿物质元素含量最佳；其次是广西来宾。广西南宁市的F值最低，矿物质元素含量最差；在福建南平、广西来宾两个得分高的石斛样品中，Ca、Fe、Mn、Zn等矿物质元素含量较高；而得分低的广西南宁的石斛样品中Ca、Fe、Mn、Zn等矿物质元素含量较低。说明矿物质元素与产地不同存在一定的相关性。

表3 矿物质元素主成分与综合主成分得分及排序

2.3 聚类分析

将各矿物质元素含量数据导入分析软件SPSS 20.0中进行聚类统计分析，结果如图1所示。基于矿物质元素量可将11个不同产地的翅萼石斛分为4大类，其中云南省墨江县、勐海县、思茅区、勐腊县聚为一类；瑞丽市、广西南宁市、建水县聚为一类、广西来宾市、蒙自市、云南省龙陵县聚为一类；剩下的福建省南平市聚为一类，如图1所示。

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图1 矿物质元素的聚类分析树状图

3 结语

矿物质元素主成分分析结果表明，Pb、Cd、Ca、Zn、Fe、Cr、Mn为翅萼石斛特征性元素， 其中，Zn元素在石斛中广泛存在，可以确定常服用石斛类食材具有一定的补锌作用。由聚类分析得出，几个产地相隔不远、矿物质元素量差异不大的样本可聚为一类。矿物质元素聚类分析和主成分分析结果相一致，在综合主成分分析得分中，得分排名相近的，在聚类分析中被聚为一类。可以推测矿物质元素含量和地域差别存在一定的相关性。