种贝类主要微量元素的主成分分析课件

小组组成员员 郭小怡 王子洁洁 蔡建 尹延源 冯冯佳乐乐 马马俊 尹新昊 张晓张晓 洋 4 种贝类贝类 主要 微量元素的主 成分分析 董晓静, 范秀萍,吴红棉,胡雪琼 (广东海洋大学食品科技学院,湛江) 摘要: 运用主成分分析法,结合SPSS 统计软件,首次对南海海 域4 种常见贝类的微量元素进行定量定性综合 评价。在综合评价中,由第1 、第2 主成分的累计方差的 贡献率达到了90. 560 % ,分析表明4 种贝类中尖紫蛤 的微量元素最均衡,最适合人体需要。 关键词: 贝类;微量元素;主成分分析 中图分类号: O6 - 051 文献标识码: A 文章编号: 1005 - 5320 (2009) 06 - 0031 - 03 翡翠贻贝( Pernavi ri dis) 、波纹巴非蛤( Paphiaundulata) 、菲律宾蛤仔( Ruditapes phili ppi narum)和尖紫蛤( S angui nolaria acuta) 都属于瓣鳃纲 软体动物门,它们广泛分布于我国南海海域,是重要的海 洋贝类经济动物。铜、铁、锌、锰是人体不可缺少的微 量元素,但摄入量过多,过少或摄入不平衡时,对人体健康 都会产生不同程度的影响,因此研究贝类中微量元素含 量对人体健康有重要意义1 ,2 。贝类微量元素主成分 分析未见报道,本实验旨在用主成分分析法对南海海域4 种贝类微量元素含量进行分析,建立微量元素的主成分 方程,并进行综合性评价,为贝类的开发利用及其微量元 素的研究提供科 学的依据和理论基础。 研究对对象、目的及方法 1 材料与方法 1. 1 材料和仪仪器 翡翠贻贝贻贝 、波纹纹巴菲蛤、菲律宾宾蛤仔、尖紫蛤均购购自湛江东东 风风市场场;硝酸和高氯氯酸,优级纯优级纯 ;其余试剂为试剂为 分析纯纯。 Thermo M6 型原子吸收分光光度仪仪, Thermo Fisher 公司。仪仪器工作条件见见表1 。 1. 1.2实验实验 方法 将新鲜贝 肉取出,先用自来水冲洗3 次,洗去泥沙,然后 用蒸馏水洗2 次,再用超纯水洗2 次,用滤纸 吸去多余水分, 分别将各样品切碎混匀;称取2 g于锥形瓶中用V(硝酸) V(高氯酸) = 41 硝化,用1 %硝酸定容于50 ml 容量瓶,火 焰原子吸收法测定微量元素含量3 。 1. 3 主成分分析 采用标准差法对测 量值xij (i = 1 ,2 , ,4 ;j = 1 ,2 , ,4) 进行标准化处理,计算出标准化含量值xij= (xij - .x ) / si , 其中.x 为均值, si 为标 准差。将样品微量元素含量数据 标准化后,求出元素间相关系数矩阵,计算出元素相应的 方差贡献率,按贡献率大小选取主成分,方差贡献率最大者 称为第一主成分,居二者称为第二主成分,依次类推,由大 到小累计方差贡献率,累计值 达85 %以上即可建立主成分 方程4 。主成分方程形式为:yj = a1X1 + a2X2 + a3X3 + akXk式中, ak 为特征向量, K个主成分建立K个主成分 方程。 2 主成分分析结结果 2. 1 4 种贝类贝类 中微量元素含量 4 种贝类贝类 中微量元素含量水平见见表2 。 结果表明,不同贝类中各元素含量不同,4 种贝 类中Fe 的含量相对较高,Cu 含量相对较低,含量差 异反映贝类自身遗传的生物特征。 2. 2 原始数据标标准化 对对原始数据标标准化,即对对同一变变量减去其均值值,再 除以标标准差,以消除原始数据之间间的量纲纲影响,使标标准 化后的数据具备备可比性,并遵从正态态分布规规律(0 ,1) 。 2. 3 元素间间相关分析 从表中的相关系数可以看出:变量Zn 与Cu ,变量Mn 与Fe , 具有较大的相关性。 2. 4 确定主成分个数 从表3 的相关系数矩阵阵出发发,计计算该该矩阵阵的特征值值 和贡贡献值见值见 表4 ,根据特征值值可以确定主成分个数。当 主成分数达到2 时时, 累计贡计贡 献为为90.560 % ,故取2 个主 成分时时,反映的信息量达到原始信息量的90 %以上。 运用SPSS13. 0 计算出主成分初始因子载荷矩阵, 如表5 所示。 运用SPSS13. 0 计算出主成分的向量从而得到主 成分得分方程为(*表示标准化变量) : 2. 5 计算主成分得分并进行排序 根据主成分方程可以求出4 个样本的主成分得分F1 、 F2 ,且以各主成分的贡献率为权数进行线性加权求和可得到 各种贝的综合得分。综合得分表达式为: F = 0151471F1 + 0139089F2 由该式计算出综合得分F 并对其排名,见表7 。 1. 3.讨讨 论论 主成分意义:由表5 可知,第一主成分Zn 的载荷系数最大,所以Zn 可命名 为微量元素总含量因子。第二主成分是在Fe 元素上有较大的载荷系数,且都 为正相关,可命名为Fe 含量主因子。 主成分综合评价:微量元素对人体的正常生长发育起着积极作用,4 种贝 类中均含有Cu、Fe 、Zn、Mn 等人体必需有益的微量元素,4 种元素之间相 互影响协同作用,任何一种元素的缺乏或过量都会影响其它元素吸收和作用的 发挥5 。Cu 是血红蛋白形成的激活剂,参与超氧化物歧化酶的形成对机体 有解毒作用6 。Fe 具有广泛的生理功能和生物学作用,它不仅与造血功能密 切相关,还跟能量代谢有密切关系,缺铁易贫血7 。Zn 是参与免疫功能的重 要元素,对免疫功能具有营养和调节作用,还可以参与防衰老抗癌肿7 。Mn 在增强人体免疫功能、抗衰老和补肾壮阳方面具有重要作用,它与铜、锌等元 素协同作用可能与翡翠贻贝所具有的益精养血作用机制有关,它也有参与造血 、氧化还原、钙磷代谢、骨骼形成、促进生长发育等功能8 。 微量元素对人体产生作用,并不是某一种元素孤立起作用,而是多种元素按 一定比例相互协调共同作用的结果9 。对4 种贝类中铜、铁、锌、锰4 种元 素的综合评价可借助主成分综合得分来判断,尖紫蛤微量元素含量最佳,其次 为波纹巴非蛤,微量元素含量平衡性最差的是菲律宾蛤仔。 参考文献: 1 迟淑艳,周歧存,周健斌,等. 华南沿海5 种养殖贝类营养成分的比较分析J . 水产科学,2007 ,26 (2) :79 - 82. 2 蔡丽玲. 长竹蛏肉营养成分的研究J . 热带海洋,2000 ,4 (21) :12 - 13. 3 邓 勃. 应用原子吸收与原子荧光光谱分析M . 北京:化学工业出版社 ,2003. 4 卢纹岱. SPSS for Windows 统计分析M . 第2 版. 北京:电子工业出版社 ,2002. 311 - 337. 5 格桑曲珍白玛康卓. 浅谈微量元素对儿童生长健康的影响J . 西藏大学 学报,2008 ,23 (2) :69 - 71. 6 孙 莲,杨文菊,张 火旦. 电感耦合等离子体光谱法测定芜菁中微量元素 的含量 J . 微量元素与健康研究,2007 ,24 (3) :40 - 42. 7 单振芬. 微量元素与人体健康J . 微量元素与健康研究,2