基于礦物元素技術(shù)的中寧不同產(chǎn)區(qū)枸杞的判別分析

1、PAGE 3 -基于礦物元素技術(shù)的中寧不同產(chǎn)區(qū)枸杞的判別分析寧夏中寧縣作為中國(guó)枸杞的原產(chǎn)地和道地產(chǎn)區(qū)，人工種植枸杞的歷史已達(dá)600年之久，因中寧枸杞與其他產(chǎn)地枸杞具有不同的獨(dú)特品質(zhì)，寧夏中寧縣也被譽(yù)為“中國(guó)枸杞之鄉(xiāng)”1，截至2022年年底，寧夏枸杞種植面積達(dá)6.67萬(wàn)hm2，枸杞干果總產(chǎn)量14萬(wàn)t，年綜合產(chǎn)值130億元2，枸杞產(chǎn)業(yè)已成為寧夏農(nóng)村經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展、農(nóng)業(yè)增效、農(nóng)民增收的重要支柱產(chǎn)業(yè)。目前，國(guó)內(nèi)已注冊(cè)的枸杞商標(biāo)除中寧枸杞外，還有靖遠(yuǎn)枸杞、瓜州枸杞、精河枸杞、柴達(dá)木枸杞等3，隨著枸杞地理標(biāo)志保護(hù)產(chǎn)品的增多，假冒產(chǎn)品標(biāo)識(shí)、以次充好的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，嚴(yán)重?fù)p害消費(fèi)者權(quán)益。目前，產(chǎn)地溯源技術(shù)主要包括

2、礦物元素分析技術(shù)、穩(wěn)定同位素技術(shù)、有機(jī)成分指紋溯源技術(shù)、近紅外光譜指紋溯源技術(shù)、拉曼光譜指紋溯源技術(shù)等4。礦物元素分析技術(shù)被認(rèn)為是植源性食品產(chǎn)地判別較為有效的方法5-7，已被廣泛應(yīng)用于谷物8-9、橄欖油10-12、葡萄酒13-15、茶葉16-18等的產(chǎn)地溯源。電感耦合等離子體質(zhì)譜(inductivelycoupledplasmamassspectrometry，ICP-MS)儀因具有高靈敏度、線性范圍寬、可多元素同時(shí)測(cè)定等優(yōu)勢(shì)，是目前礦物元素測(cè)定最常用的技術(shù)19-20。枸杞中元素含量與產(chǎn)地環(huán)境因素密切相關(guān)，形成不同地區(qū)各自的元素特征，因此，篩選枸杞中與產(chǎn)地直接相關(guān)的元素指標(biāo)作為產(chǎn)地溯源指標(biāo)是其

3、溯源研究的關(guān)鍵。MAIONE等21通過(guò)檢測(cè)分析21種礦物元素對(duì)巴西大米進(jìn)行分類精度研究，結(jié)果表明3種分類模型對(duì)巴西中西部、南部地區(qū)大米的產(chǎn)地預(yù)測(cè)準(zhǔn)確度分別為93.66%、93.83%和90%；MA等18利用ICP-MS對(duì)洞庭碧螺春及其他綠茶樣品中37種礦物質(zhì)元素的含量進(jìn)行了測(cè)定，構(gòu)建判別模型的正確判別率為96.4%，實(shí)現(xiàn)了對(duì)相同和不同產(chǎn)地品牌綠茶的產(chǎn)地判別。國(guó)內(nèi)外學(xué)者利用礦物元素技術(shù)進(jìn)行了大空間尺度的產(chǎn)地溯源應(yīng)用，取得了理想的判別效果。本研究以中寧小尺度區(qū)域?yàn)槔?，采用礦物元素分析技術(shù)對(duì)中寧5個(gè)小產(chǎn)區(qū)(舟塔產(chǎn)區(qū)、鳴沙洲產(chǎn)區(qū)、紅梧山產(chǎn)區(qū)、紅柳溝產(chǎn)區(qū)和清水河產(chǎn)區(qū))進(jìn)行產(chǎn)地判別分析。研究礦物元素分析技

4、術(shù)在小尺度區(qū)域內(nèi)枸杞產(chǎn)地判別中的可行性。1.4數(shù)據(jù)分析3結(jié)論通過(guò)分析寧夏中寧5個(gè)小產(chǎn)區(qū)枸杞中43種礦物元素含量的組成特征，明確了不同產(chǎn)區(qū)枸杞中28種礦物元素存在地域差異。通過(guò)主成分分析確定了Pr、Tb、Sm、Nd、Dy、Yb、Ho、Ce、Tm、Gd、Th、Y、Eu、Bi、Mo、Ge、Co、Tl、Rb、Cs、Mg、Mn、N、K、Li、Ca、P、Pb、Zn、Cu、Sr、Er、As33種枸杞的特征礦物元素。Fisher判別分析確定了Cd、Ce、Co、Cu、Gd、Hg、Mg、Se、Zn、P10種枸杞的有效溯源指標(biāo)。Fisher判別分析方法構(gòu)建的判別模型的回代檢驗(yàn)和交叉檢驗(yàn)的整體正確判別率分別為97.3%和82.0%，基于OPLS-DA建立的判別模型的整體正確判別率為91.89%，相比之下，OPLS-DA判別效果更好。模型的整體正確判別率較低，但綜合考慮到中寧僅為一個(gè)縣級(jí)區(qū)域，面積4226km2，這樣一個(gè)小尺度區(qū)域內(nèi)的枸杞產(chǎn)地正確判別率可以接受。通過(guò)多元統(tǒng)計(jì)方法基本實(shí)現(xiàn)了對(duì)小尺度區(qū)域范圍內(nèi)枸杞產(chǎn)地的有效判別。誤判率相對(duì)較高的原因可能與產(chǎn)區(qū)劃分有關(guān)，雖然實(shí)現(xiàn)了地域劃分，但5個(gè)產(chǎn)區(qū)地域距離較近；同時(shí)樣本數(shù)量不一致也是影響判別模型準(zhǔn)確率的因素之一。結(jié)合以上分析，礦物元素技術(shù)結(jié)合多元統(tǒng)計(jì)分析方法對(duì)枸杞產(chǎn)地判別有效可行。該結(jié)果為下一步分析環(huán)境因素(土壤、