我國9省大豆主要礦物質(zhì)元素含量的特征分析

文瑞芝，曾 棟，袁利萍，趙 瑩

(1.中南林業(yè)科技大學(xué)理學(xué)院，中國 長沙 410004；2.湖南省疾病預(yù)防控制中心，中國 長沙 410005；3.中南林業(yè)科技大學(xué)材料學(xué)院，中國 長沙 41004)

大豆是重要的糧食和經(jīng)濟(jì)作物，含有豐富的蛋白質(zhì)、脂肪和微量元素等營養(yǎng)成分[1-2]．過去對大豆的研究多注重大豆中有機(jī)營養(yǎng)成分，對大豆中礦物質(zhì)營養(yǎng)成分的報(bào)道不多．各種礦物質(zhì)元素參與人體正常的新陳代謝、健康發(fā)育，是生命活動(dòng)的物質(zhì)基礎(chǔ)[3-4]．研究表明大豆中的各種功能因子生理活性的高低與其所含微量元素的種類和含量密切相關(guān)[5-6]，但由于大豆的種植地域跨度大，不同種屬、種植條件、地域、土壤和水質(zhì)的不同，大豆中所含的微量元素的種類和含量可能會(huì)存在一定差異[7-11]．

主成分分析法是一種多元統(tǒng)計(jì)方法[12-13]．在以礦物質(zhì)元素為變量的大豆樣本中，使用主成分分析法對變量進(jìn)行壓縮，用少量幾個(gè)主成分代替原變量，計(jì)算出主成分值并繪制主成分圖，據(jù)此按礦物質(zhì)元素含量特點(diǎn)對大豆產(chǎn)地進(jìn)行了分類分析，從而從大量龐雜無序的原始測量數(shù)據(jù)中揭示出不同產(chǎn)地礦物質(zhì)元素含量的差異性．

本文采用火焰原子吸收法系統(tǒng)研究了黑龍江、湖南等9省大豆中所含7種礦物質(zhì)元素K、Mg、Ca、Fe、Cu、Mn、Na的含量，并用主成分分析法對這7種元素含量進(jìn)行了計(jì)算分析，明確地揭示了各省大豆礦物質(zhì)元素特性，為各地大豆資源的開發(fā)和利用提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)．用主成分分析法分析大豆礦物質(zhì)元素含量在國內(nèi)文獻(xiàn)鮮有報(bào)道．

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料與儀器

大豆樣品：精選黑龍江、湖南、海南、甘肅等9省的大豆，用水沖洗干凈后，用去離子水沖洗數(shù)次，放入烘箱中干燥至恒重，粉碎后過100目篩，備用．

儀器：GBC Avanta原子吸收/火焰分光光度計(jì)(澳大利亞GBC公司)，測試條件見表1.

表1 儀器測試條件

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

準(zhǔn)確稱取一定量樣品0.7～1.0 g(精確至0.000 1 g)，加入10 mL HNO3，在120 ℃溫控電熱板上低溫消解2 h，加入10 mL H2O2，繼續(xù)在190 ℃條件下消解完全，待消解液澄清至淡黃色或無色，加10 mL 純水，繼續(xù)加熱趕酸至體積約2 mL，取下冷卻后，以純水定容至10 mL，待分析．移取一定量的試樣溶液進(jìn)行各元素含量測定．

2 結(jié)果與討論

2.1 礦物質(zhì)元素含量

通過火焰原子吸收法檢測我國9省大豆樣本中的主要礦物質(zhì)元素的含量，結(jié)果如表2所示．

表2 9省大豆中主要礦物質(zhì)元素含量

2.2 礦物質(zhì)元素標(biāo)準(zhǔn)化含量

表3 9省大豆中主要礦物質(zhì)元素標(biāo)準(zhǔn)化含量

2.3 主成分運(yùn)算結(jié)果

兩個(gè)主成分Y1和Y2，方差累計(jì)貢獻(xiàn)為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.

按主成分方程計(jì)算出各省大豆主成分含量值見表4．

由主成分Y1和Y2繪制成主成分關(guān)系圖如圖1所示．

表4 主成分含量

圖1 主成分關(guān)系圖

分析主成分方程并結(jié)合圖1和表4，可總結(jié)出以下礦物質(zhì)元素含量特征：

(1) 大豆中Fe、K、Mg、Mn相對于Cu、Ca含量的關(guān)系可用第一主成分Y1表示．由于Y1方程中Fe、K、Mg、Mn的所有權(quán)系數(shù)為正且較大，對Y1正向影響較大，Cu、Ca的權(quán)系數(shù)為負(fù)，對Y1負(fù)向影響較大．大豆中Fe、K、Mg、Mn含量較大而Cu、Ca較小者Y1較大，反之較?。甕1值變化較大(-54)，這與Fe、Mn含量均為9省大豆之冠、 K、Mg含量也較高、而Ca含量又是9省最低相吻合；Y1>2的有山東大豆、河北大豆和內(nèi)蒙古大豆，這三省Fe、K、Mg、Mn含量相對較高，而Cu、Ca含量較低；黑龍江、四川、海南和湖南的Y1<0，其中以湖南大豆的Y1最小(Y1<-4)，與其Fe含量最低、而Ca含量為9省最高和Cu含量較高結(jié)果一致．

(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的權(quán)系數(shù)為正且遠(yuǎn)大于其他，故Y2對Na含量非常敏感，山東大豆中Na含量最高，遠(yuǎn)高于其他省份大豆，故其Y2值最大(Y2=3.942)，遠(yuǎn)大于其他Y2值．由于Y2方程中只有Fe的權(quán)系數(shù)為負(fù)，Y2值較小且為負(fù)值的省份，大豆中Fe含量一般較高．

3 結(jié)論

本文采用火焰原子吸收法同時(shí)測定了黑龍江、湖南等9個(gè)省份大豆中K、Mg、Ca、Fe、Cu、Mn、Na共7種礦物質(zhì)元素的含量，并用主成分分析法對其進(jìn)行了分析．同一品種不同產(chǎn)地的大豆中的主要礦物質(zhì)K、Mg、Ca排序不因產(chǎn)地的變化而改變，含量隨產(chǎn)地的變化也不大，這表現(xiàn)出同一種大豆自身生長對主要礦物質(zhì)的需求是相對穩(wěn)定的．其他4中礦物質(zhì)Fe、Cu、Mn、Na的含量和排序都受產(chǎn)地的影響．由第一主成分Y1得到了Fe、K、Mg、Mn相對于Cu、Ca含量關(guān)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)，F(xiàn)e、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含量為9省最高．山東大豆中Y2值最大，Na含量最高．主成分分析法簡單明了地揭示了7種礦物質(zhì)元素的含量隨產(chǎn)地不同有顯著差異，是一種分析大豆多種礦物質(zhì)元素含量的有效方法．

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