食品中主要成分分析

546 2007, Vol. 28, No. 09

食品科学※营养卫生

主成分分析方法在保健食品功能学

评价中的应用研究

林松毅，刘静波*，叶海青

(吉林大学军需科技学院营养与功能食品研究室，吉林 长春 130062)

摘 要：以受试小鼠外周血象和血清生化指标中共23项指标为数据研究依据，对抗疲劳和耐缺氧作用功能学检验方法的研究中发现：利用主成分分析方法对23项指标进行科学合理地“降维”处理后，不但可以克服多指标综合评价带来的统计和分析的麻烦，充分地利用实验数据信息及其与功效特性极其相关的和隐含的重要细节，而且也能够筛选出与抗疲劳和耐缺氧功效最直接相关的主要功效指标，并依据主要因子的综合评分确定受试样品的功效特性大小，是一种量化评价功能学特性的新方法。

关键词：外周血象指标；血清生化指标；抗疲劳和耐缺氧作用评价；主成分分析方法

Study on Functional Assessment Test Methods in Mice by Main Composition Analysis Method

LIN Song-yi，LIU Jing-bo*，YE Hai-qing

(Laboratory of Natrition and Functional Food, College of Light Industry Economics and Management, Jilin University,

Changchun 130062, China) Abstract ： Basing on the periphery blood targets of tested mice and serum biochemistry altogether 23 targets, the research on evaluation of anti-hypoxia and anti-fatigue found out that the dissertation made use of an important analyzed method of multivariate statistics —main composition analysis method, which can avoid the troubles caused by synthetically evaluation and make use of experiment statistics, that was comprehensive variable and reduce dimension, then the major functional effect index related directly with anti-fatigue and anti-hypoxia effect has been further determined, and according to quantification of func-new appraising method has been established basing on main composition synthesize. tional effect property of sample a Key words ：periphery blood targets ；serum biochemistry ；evaluation of anti-hypoxia and anti-fatigue ；main composition analysis method

中图分类号：TS218 文献标识码：A 文章编号：1002-6630(2007)09-0546-03

影响评价抗疲劳和耐缺氧功效特性结果准确性的因素[1]很多，需要考虑的变量很多，则实验过程中获取丰富的实验数据，使分析数据工作趋于复杂，如果仅按照经验或随机选用其中一个或几个指标进行评价时，分析统计的结论具有一定的片面性，而且也不能充分利用已有的数据信息。如果利用所有的数据信息进行多指标综合评价，则必须分别评价每一个指标，然后综合各指标的结论，且评价的结论往往又会出现不一致性，而且统计分析的工作量必然会明显增大

[2-5]

化指标等23项指标为依据，借助主成分分析方法[6-8]进行科学合理地降维处理，进而筛选出与抗疲劳和耐缺氧功效最直接相关的主要功效指标(以下简称主成分)，并依据主要因子的综合评分确定受试样品的功能学特性大小的一种量化评价的新方法。11. 1

材料与方法材料与仪器

实验动物：健康的昆明种小白鼠(体重20±2g，雌雄兼用) 长春市生物制品研究所动物中心。

实验样品：功能液Ⅰ～Ⅳ 中国人民解放军军需大学军用食品研究室。

。因此，为了

克服多指标综合评价带来的统计和分析的麻烦，同时也能够充分地利用实验数据信息及其与功效特性极其相关的和隐含的重要细节，本文探讨了以外周血象和血清生

收稿日期：2007-07-08 *通讯作者

基金项目：吉林省科技厅自然科学基金资助农业重点项目(20050567)；吉林大学农学部博士研究基金项目作者简介：林松毅(1970-) ，女，副教授，博士，研究方向为功能食品研究与开发。

※营养卫生食品科学

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KX-21全自动血细胞分析仪：由日本SYSMEX 公司生产，系统Laborman easy Acess 3.0希森美康电脑技术(上海)有限公司设计；7020型全自动生化分析仪：由日本日立公司生产，其数据处理系统由日立生化分析仪中文处理系统(株)日立高新技术北京智方科技开发有限公司设计。1. 2

方法

本实验所研究的保健食品功能学检验方法是依据中国卫生部于1999年的补充规定的乳酸等指标测定三个时间点展开(即游泳前、游泳后立即、游泳后休息30min)。为保证实验数据的可比性和减少系统误差，本实验采用全自动血细胞分析仪测定受试小鼠的外周血液中白细胞数量(W B C ) 、红细胞数量(R B C ) 、血红蛋白含量(H B ) 、红细胞压积(H C T ) 、平均红细胞体积(M C V ) 、平均红细胞血红蛋白量(M C H ) 、平均红细胞血红蛋白浓度

(M C H C ) 、小白细胞比率(W -S C R ) 、小白细胞数(W -SCC)、红细胞分布宽度(RDW)、血小板(PLT)等主要指标；采用全自动生化分析仪测定了血清中的谷丙转氨酶(A L T ) 、谷草转氨酶(A S T ) 、乳酸脱氢酶(L D H ) 、肌酐(CREA)、碱性磷酸激酶(AKP)、葡萄糖(GLU)、尿激酶(C K ) 、尿素氮(B U N ) 等主要生化指标。

主成分分析的方法旨在通过变量代换，把相关的变量(指标)转化为不相关的新变量(新指标)，进而按这些新变量所包含原变量的信息(贡献率)的重要程度，调用EXCEL 相关系数分析工具对第0d、第15d 和第30d 的各项指标进行分析，以深入研究量化检验受试样品功能学特性的大小的新方法。2结果与分析

2. 1

对主成分解释方差的帕累托图中分析

分别对第0d、第15d 和第30d 不同受试样品23项指标进行主成分解释方差的帕累托图中分析，结果如图1所示。

从图1清晰可见，对于第0d 的不同受试样品：第9主成分的累计贡献率为95.97627%，第14主成分的累计贡献率为100%；对于第15d 的不同受试样品：第8

908070)

60%(率5040贡献302010

123456789

主成分(1)第0d

908070)

60%(5040贡献率3020100

1

2

3

4

5678

主成分(1)第15d

100908070) 60%(5040贡献率3020100

1

2

3

4

5

6

7

8

910

主成分(1)第30d

图1 不同受试天数的主成分解释方差的帕累托图

Fig.1 Principle compound explain variance Parato picture of

different experimented days

主成分的累计贡献率为95.45027%，第14主成分的累计贡献率为100%；对于第30天的不同受试样品：第10主成分的累计贡献率为96.83074%，第14主成分的累计贡献率为100%。2. 2

对主成分的规格化特征向量分析结果

分别对第0d、第15d 和第30d 不同受试样品23项指标进行主成分的规格化特征向量分析。

对第0d 的不同功能液、不同状态进行主成分分析。第一主成分主要是以R B C 、AS T 、MC H 、MC H C 的影响为主，其中R B C 、AS T 为正值，说明不同受试样品对小鼠外周血象中红细胞(R B C ) 数量有增加趋势，对于血清中谷草转氨酶(A S T ) 有增加趋势，说明了初次灌胃对小鼠生理活动有影响，进而造成了与代谢关系密切的M C H 、MC H C 为负值，说明不同受试样品对小鼠外周血象指标中的平均红细胞血红蛋白量(MCH)和平均红细胞血红蛋白浓度(M C H C ) 在受试第0d 影响是显著的。

对第15d 的不同功能液、不同状态进行主成分分析。第一主成分主要是以C R E A 、GL U 、CK 、BU N

的影响为主，其中C R E A 、GL U 、CK 为正值，说明不同功能液对连续受试15d 小鼠肌酐(C R E A ) 、葡萄糖(GLU)、尿激酶(CK)、尿素氮(BUN)等血清生化指标影

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食品科学※营养卫生

响变化非常显著，能够提高受试小鼠抗疲劳和耐缺氧特性；BU N 为负值，说明具有减少血清中尿素氮而标注其抗疲劳作用功效性的显著。

对第30d 的不同功能液、不同状态进行主成分分析。第一主成分主要是以W B C 、PL T 的影响为主，其中P L T 为正值，说明血小板数量增多显著；WB C 为负值，说明白细胞数量在第30d 呈减少趋势，而且影响程度极其显著。2. 3

对受试样品功能学特性的综合评分分析

分别对第0d、第15d 和第30d 不同受试样品23项指标进行主成分分析，依次对所取受试样品的功能学特性大小进行综合评分，其结果如表4所示。

表4 综合评分结果Table 4 Comprehensive scores

受试时间

受试样品Ⅰ状态Ⅱ状态Ⅲ状态生理盐水-0.06534-0.48707-1.4228功能液Ⅰ

-0.25247-0.55502-0.1166第0d

功能液Ⅱ1.6308990.027842-0.43787功能液Ⅲ1.523074-0.30441-0.57882功能液Ⅳ0.8446860.469783-0.27588生理盐水-0.202110.408274-1.70605功能液Ⅰ

0.7868170.163592-0.4742第15d

功能液Ⅱ1.522342-1.17375-0.65703功能液Ⅲ0.183937-0.81183-0.12528功能液Ⅳ2.300291-0.78160.566598生理盐水-0.462130.439346-0.21642功能液Ⅰ

1.5616890.121665-1.71406第30d

功能液Ⅱ1.196502-0.41295-1.23186功能液Ⅲ0.282581-0.042370.399532功能液Ⅳ

0.160333

0.03002

-0.11188

2. 3. 1对受试第0d 结果分析与讨论

就不同状态比较，状态Ⅰ时功能液Ⅱ最大，状态

Ⅱ时功能液Ⅳ最大，状态Ⅲ时功能液Ⅰ最大。而就不同受试样品比较，生理盐水综合评分呈现减少的趋势，功能液Ⅰ综合评分呈现先减少后增加的趋势，功能液Ⅱ综合评分呈现减少的趋势，功能液Ⅲ综合评分呈现减少的趋势，功能液Ⅳ综合评分呈现减少的趋势。2. 3. 2

对受试第15d ，结果分析与讨论

就不同状态比较，状态Ⅰ时功能液Ⅳ最大，状态Ⅱ时生理盐水最大，状态Ⅲ时功能液Ⅲ最大。而就不同受试样品比较，生理盐水综合评分呈现先增加后减少的趋势，功能液Ⅰ综合评分呈现减少的趋势，功能

液Ⅱ综合评分呈现减少的趋势，功能液Ⅲ综合评分呈现先减少后增加的趋势，功能液Ⅳ综合评分呈现减少的趋势。2. 3. 3

对受试第30d ，结果分析与讨论

就不同状态比较，状态Ⅰ时功能液Ⅰ最大，状态Ⅱ时生理盐水最大，状态Ⅲ时功能液Ⅲ最大。而就不同受试样品比较，生理盐水综合评分呈现先增加后减少的趋势，功能液Ⅰ综合评分呈现减少的趋势，功能液Ⅱ综合评分呈现减少的趋势，功能液Ⅲ综合评分呈现先减少后增加的趋势，功能液Ⅳ综合评分呈现减少的趋势。3

结 论

对于多个指标量化评价抗疲劳和耐缺氧作用研究

中，将主成分分析与相关性分析相结合而得出一种新的量化评分的综合评价方法，能够通过检测外周血象和血清生化指标等多项指标准确评定其抗疲劳和耐缺氧功效特性，是一种方便、快捷、准确的评价方法。在研究中发现：利用主成分分析方法对23项指标进行科学合理地降维处理，进而筛选出与抗疲劳和耐缺氧功效最直接相关的主要功效指标，并依据主要因子的综合评分确定受试样品的功效特性大小是一种量化评价的新方法。但是，对于不同受试样品、不同受试时间、不同受试状态的综合评价结果是不完全相同的，因此对于没有依据合理的试验设计方案进行综合评价具有偶然性和片面性的。

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