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“河北中医药大学”在本研究中采用测色仪、电子鼻和电子舌技术对不同产地蒲公英进行“色”“气”和“味”的研究。通过雷达图、变异系数、主成分分析(PCA)等统计学方法对各传感器的数据进行分析,筛选出反映不同产地蒲公英质量的重要传感器,最终对筛选出的传感器数据进行融合,进行PCA及聚类分析,建立蒲公英的“色-气-味”综合质量判别体系,以期为蒲公英的产地判别及质量评价提供参考。
感官检测仪器:PEN3型电子鼻系统(德国AIRSENSE公司);SA402B型电子舌系统(日本Insent公司);
电子鼻结果
对20批样品电子鼻传感器信号值绘制雷达图(图3),W1W、W2W、W1S、及W5S对不同样品的响应较强且差异明显。根据特征值>1原则,对数据进行PCA,选择前2个主成分建模。PC1贡献73.6%,PC2贡献10.9%,累积贡献率为84.5%,说明前2个主成分能解释大部分原始信息。根据PCA载荷图结果(图4),其中W1S、W5S、W6S、W3S传感器对PC1贡献最大,W2W和W1W传感器对PC2贡献最大。W5S传感器的响应较高,说明蒲公英中含有氮氧化合物较多,且不同样品之间差异较大,说明W5S传感器可能是区分不同样品的关键传感器。无机硫化物是化肥的重要成分之一,在不同产地的土壤中其含量差异也较大,蒲公英的生长可能受此影响,这可能是区分不同产地蒲公英的关键因素,综合分析,选择W1W及W5S作为影响不同样品的气味特征传感器。


蒲公英特征性状PCA及聚类分析结果
选择苦味、咸味和鲜味作为味道特征指标,W1W和W5S作为气味特征指标,a*作为色度特征指标,综合上述特征指标,对其进行PCA及聚类分析,结果如图5、6所示。PCA显示,前2个主成分的累积贡献率为78.6%,能解释30批蒲公英大部分的整体质量。由PCA图可知,河北、山西地区的蒲公英较为相似,其他4个产地的蒲公英均能根据产地自分为一类,说明不同产地蒲公英能够较好地通过以上6个特征指标进行产地区分。以苦味等6个特征指标进行聚类分析(图6),当欧氏距离=25时,样品分为1、2两类,其中黑龙江、吉林作为东北产区与其他以南地区产区有明显区分。欧氏距离=21时,样品分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ3类,河北(S1~S5)、山西(S6~S10)产区的蒲公英较为相近归为Ⅰ类,河南(S16~S20)、安徽(S21~S25)产区的蒲公英较为相近归为Ⅱ类,黑龙江(S26~S30)、吉林(S11~S15)产区的蒲公英较为接近归为Ⅲ类。根据地理位置推断,聚类结果与产地的纬度有直接关系,可能是不同维度地区的土壤、气候有差异,造成30批蒲公英聚类分析结果按纬度划分为了3类。其中Ⅰ类样品中,山西产地8、10号样品和河北产地的样品较为接近,可能是由于样品产地的土壤气候较为接近所致。河南产地和安徽产地的样品也有类似的情况,原因大致相同。


PLS-DA为了进一步寻找蒲公英产地差异区分的关键特征指标,采用SIMCA14.1软件对融合数据进行PLS-DA。该模型累计解释能力参数R2X和R2Y分别为0.930和0.714,预测能力参数Q2为0.592,均>0.5,对PLS-DA进行200次交叉验证(图7),左侧所有绿色R2值和蓝色Q2值均低于右侧样品点,R2及Q2与Y轴的交点分别为0.177和−0.524,表明所建立的模型稳定可靠且具有良好的预测性且未过拟合。由PLS-DA得分图(图8)可知,产地归属与PCA及聚类结果大致相同,以VIP≥1为标准,得到3个质量差异特征指标(图9),依次为W5S、a*和苦味,分别为代表了气味的氮氧化合物、颜色的红绿色度以及味道中的苦味,说明色、气和味的数字化特征指标均对蒲公英的产对不同产地蒲公英的W5S、a*和苦味3个差异特征指标分别取均值,做雷达图(图10),可以发现在滋味属性中,黑龙江、吉林苦味显著高于其他产地;在气味属性中,黑龙江氮氧化合物含量较高,其他产地差异不明显;在红绿色度上,黑龙江、河南及吉林产地为正值,颜色更绿,可能与产地的光照条件有关。




讨论
本研究对蒲公英的“色”“气”和“味”进行了数据筛选及融合,通过特征指标进行了PCA及聚类分析,结果显示能较好地区分不同产地的蒲公英,对其进行PLS-DA,结果显示颜色、气味和滋味均对蒲公英的产地区分有较高的贡献,基于“色-气-味”数字化表征的蒲公英产地鉴别模型有意义,该模型为蒲公英的产地鉴别及质量评价提供了参考。有研究表明,随着植物生长环境变化,其次生代谢发挥了重要的调节作用,同种药用植物次生代谢产物会形成鲜明的“地域性”差异[12],次生代谢产物在植物药活性成分中有着重要的地位,次生代谢亦影响着植物的外观形态,如蒲公英叶的大小、根的粗细等,而不同药用部位所含活性成分的种类和数量均有不同程度的差异,目前对蒲公英的化学成分研究较为充分,后期可将蒲公英的“色”“气”和“味”与化学成分进行关联,并综合各产地不同药用部位差异化的影响,更进一步揭示其“色-气-味”产地差异的物质基础,为临床选药提供参考。
联系方式
公司名称:知味网-日本INSENT进口电子舌-味觉分析系统-北京盈盛恒泰科技有限责任公司