不同產(chǎn)地牛蒡子微量元素的主成分分析

楊玉良，孫立卿，張 朋，張升書，李欽玲

（青海民族大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，青海西寧810000）

不同產(chǎn)地牛蒡子微量元素的主成分分析

楊玉良，孫立卿，張 朋，張升書，李欽玲

（青海民族大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，青海西寧810000）

根據(jù)已有的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，對不同產(chǎn)地的牛蒡子13種微量元素與質(zhì)量進(jìn)行主成分分析，得到了主成分的特征值和方差貢獻(xiàn)率、載荷系數(shù)矩陣、主成分得分及排名等信息，為牛蒡子質(zhì)量的判別提供了一定的理論依據(jù)。

牛蒡子；主成分分析；微量元素

中藥中藥是我國勞動人民幾千年來同疾病抗?fàn)幍倪^程中積累總結(jié)的知識經(jīng)驗(yàn)，是中華民族的瑰寶。牛蒡子為菊科二年生草本植物牛蒡?qū)倥］虻母稍锍墒旃麑?shí)，又名大力子、鼠粘子、惡實(shí)等[1]，主要用于治療風(fēng)熱感冒、麻疹、癰腫瘡毒等癥,現(xiàn)代藥理學(xué)證明牛蒡子還具有抗菌、抗腫瘤、降血糖等多重功效[2]。現(xiàn)代醫(yī)學(xué)表明，微量金屬元素對人體的新陳代謝、生長發(fā)育、疾病的發(fā)生和發(fā)展起著重要作用[3]。我們通過對10個(gè)不同產(chǎn)地的牛蒡子13種微量元素進(jìn)行主成分分析，提供一種牛蒡子評價(jià)的方法，對進(jìn)一步研究中草藥提供了理論依據(jù)。

主成分分析是是一種統(tǒng)計(jì)分析方法，目的是通過降維處理使數(shù)據(jù)間消除重疊，是將原數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，用幾個(gè)新的變量來替代原有變量，新變量是原有變量的線性組合，盡可能使原數(shù)據(jù)的特征不變，信息不丟失[4-5]。

1 數(shù)據(jù)的收集

數(shù)據(jù)源自文獻(xiàn)[6]，10個(gè)產(chǎn)地的13種微量元素的原始數(shù)據(jù)見表1。

表1 牛蒡子微量元素含量表 /μg·kg-1

2 數(shù)據(jù)處理

將數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，消除原始數(shù)據(jù)間因單位不同造成的影響，使標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)據(jù)具有可比性。接著進(jìn)行主成分分析，得到主成分的特征值與方差貢獻(xiàn)率（表2）和成分模型。我們選取累積方差貢獻(xiàn)率大于80%時(shí)的前4個(gè)主成分，通過4個(gè)成分的成分模型和特征值就可以計(jì)算得到主成分載荷矩陣（表3）。

由主成分載荷系數(shù)矩陣可以得到各因子得分的計(jì)算公式，通過通過計(jì)算的到不同產(chǎn)地微量元素的主成分得分及排名（表4）。

各因子得分和綜合得分：

表2 主成分的特征值、方差貢獻(xiàn)率

表3 主成分載荷系數(shù)矩陣

表4 主成分得分及排名

3 結(jié)果與討論

從主成分載荷系數(shù)矩陣中我們可以看出，Ca,Fe,Ni元素對于第一主成分影響大，且第一主成分對綜合得分的影響最大。Ca，F(xiàn)e是身體人身體中含量較多的元素，缺鈣是導(dǎo)致骨折的一個(gè)原因，鐵是血紅蛋白的重要組成部分，血清Fe離子濃度增加可引起機(jī)體內(nèi)活性氧的增加，然而活性氧可以影響骨形成和骨吸收之間的平衡，導(dǎo)致骨質(zhì)疏松癥的發(fā)生[7]。Ni元素是人體必需元素，但過量的鎳會對人體造成危害[8]。

Mg,K元素對于第二主成分影響大。鎂是人體必需的陽離子元素之一，能維持核酸結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，激活體內(nèi)多種酶，抑制神經(jīng)的興奮性，并參與蛋白質(zhì)合成、肌肉收縮，是細(xì)胞新陳代謝中各種酶系統(tǒng)的重要活化劑[9]。鉀和鈉能維持體內(nèi)滲透壓平衡，調(diào)節(jié)心律。

Cu,Zn元素對于第三主成分影響大。Zn，Cu都是人體不可缺少微量元素，鋅是多種蛋白質(zhì)、核酸合成和代謝酶的組成元素，能調(diào)節(jié)能量代謝、增強(qiáng)機(jī)體免疫功能、促進(jìn)組織修復(fù)、加速傷口愈合等，銅對于血液、中樞神經(jīng)和免疫系統(tǒng)、頭發(fā)、皮膚和骨骼組織以及腦和肝、心等內(nèi)臟的發(fā)育和功能有重要影響[10]。

Na元素對于第四主成分影響大。

由此可以看出，采用主成分分析的方法，可以較為準(zhǔn)確的評價(jià)牛蒡子的質(zhì)量，為牛蒡子質(zhì)量的鑒別提供一種可靠的方法。

4 總結(jié)

通過采用主成分分析，我們可以判斷出哪種微量元素對于中藥材質(zhì)量影響較大，通過測土配方等技術(shù)，我們可以有針對地改善土壤來提高中藥材的質(zhì)量，為中醫(yī)中藥的發(fā)展貢獻(xiàn)力量。

[1]國家藥典委員會.中華人民共和國藥典[S].一部.北京：中國醫(yī)藥科技出版社,2010.

[2]王潞,趙烽,劉珂.牛蒡子苷及牛蒡子苷元的藥理作用研究進(jìn)展[J].中草藥,2008(03)：467-470.

[3]何邦平,陳杰,張欣榮,等.微量元素與人體健康關(guān)系研究的回顧與展望[J].生命科學(xué)儀器,2003(01)：41-44.

[4]劉明地,祁正興,葉丹.不同產(chǎn)地梔子中微量元素的主成分分析[J].四川理工學(xué)院學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版,2014(02)：15-18.

[5]孫立卿,周長會,吳啟勛.11種中草藥中微量元素的主成分分析研究[J].洛陽師范學(xué)院學(xué)報(bào),2014(02)：48-50.

[6]袁媛,康廷國.不同產(chǎn)地牛蒡子微量元素測定及其對人體的作用[J].齊魯藥事,2009(03)：154-155.

[7]Sadat-Ali M,Sultan O,Al-Turki H,et al.Does high serum iron level induce low bone mass in sickle cell anemia[J].Biometals,2011,24(1)：19-22.

[8]黃作明,黃珣.微量元素與人體健康[J].微量元素與健康研究,2010(06)：58-62.

[9]張忠誠,徐祗云,張素潔.鎂與人體健康[J].微量元素與健康研究,2006(04)：67-69.

[10]濮玲,李海朝,濮御,等.十二種常用中草藥中微量元素的主成分分析[J].廣西師范大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版,2014(04)：96-100.

The Principal Component Analysis on Trace Elements in Fructus Arctii of Different Origins

YANG Yu-liang,SUN Li-qing,ZHANG Peng,ZHANG Sheng-shu,LI Qin-ling
（School of Chemistry and Chemical Engineering,Qinghai University for Nationalities,Xining Qinghai,810000）

A principal component analysis method was applied to appraise the relationship between trace elements and quality of Fructus Arctii of the different origins.We could get some information about eigenvalues and variance contribution rate of the principal divisor,principal component load matrix,principal component scores and ranking,which could provides a theoretical foundation for quality discrimination of Fructus Arctii.

fructus arctii;principal component analysis;trace element

O641

A

1674-0874(2015)04-0044-03

2015-05-15

楊玉良（1991-）,男，山東臨沂人，在讀碩士，研究方向：有機(jī)化學(xué)。

〔責(zé)任編輯 楊德兵〕