基于礦物元素技術的中寧不同產(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600年之久，因中寧枸杞與其他產(chǎn)地枸杞具有不同的獨特品質(zhì)，寧夏中寧縣也被譽為“中國枸杞之鄉(xiāng)”1，截至2022年年底，寧夏枸杞種植面積達6.67萬hm2，枸杞干果總產(chǎn)量14萬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)濟社會發(fā)展、農(nóng)業(yè)增效、農(nóng)民增收的重要支柱產(chǎn)業(yè)。目前，國內(nèi)已注冊的枸杞商標除中寧枸杞外，還有靖遠枸杞、瓜州枸杞、精河枸杞、柴達木枸杞等3，隨著枸杞地理標志保護產(chǎn)品的增多，假冒產(chǎn)品標識、以次充好的現(xiàn)象時有發(fā)生，嚴重損害消費者權益。目前，產(chǎn)地溯源技術主要包括

2、礦物元素分析技術、穩(wěn)定同位素技術、有機成分指紋溯源技術、近紅外光譜指紋溯源技術、拉曼光譜指紋溯源技術等4。礦物元素分析技術被認為是植源性食品產(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、可多元素同時測定等優(yōu)勢，是目前礦物元素測定最常用的技術19-20。枸杞中元素含量與產(chǎn)地環(huán)境因素密切相關，形成不同地區(qū)各自的元素特征，因此，篩選枸杞中與產(chǎn)地直接相關的元素指標作為產(chǎn)地溯源指標是其

3、溯源研究的關鍵。MAIONE等21通過檢測分析21種礦物元素對巴西大米進行分類精度研究，結果表明3種分類模型對巴西中西部、南部地區(qū)大米的產(chǎn)地預測準確度分別為93.66%、93.83%和90%；MA等18利用ICP-MS對洞庭碧螺春及其他綠茶樣品中37種礦物質(zhì)元素的含量進行了測定，構建判別模型的正確判別率為96.4%，實現(xiàn)了對相同和不同產(chǎn)地品牌綠茶的產(chǎn)地判別。國內(nèi)外學者利用礦物元素技術進行了大空間尺度的產(chǎn)地溯源應用，取得了理想的判別效果。本研究以中寧小尺度區(qū)域為例，采用礦物元素分析技術對中寧5個小產(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))進行產(chǎn)地判別分析。研究礦物元素分析技

4、術在小尺度區(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結論通過分析寧夏中寧5個小產(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。Fisher判別分析方法構建的判別模型的回代檢驗和交叉檢驗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縣級區(qū)域，面積4226km2，這樣一個小尺度區(qū)域內(nèi)的枸杞產(chǎn)地正確判別率可以接受。通過多元統(tǒng)計方法基本實現(xiàn)了對小尺度區(qū)域范圍內(nèi)枸杞產(chǎn)地的有效判別。誤判率相對較高的原因可能與產(chǎn)區(qū)劃分有關，雖然實現(xiàn)了地域劃分，但5個產(chǎn)區(qū)地域距離較近；同時樣本數(shù)量不一致也是影響判別模型準確率的因素之一。結合以上分析，礦物元素技術結合多元統(tǒng)計分析方法對枸杞產(chǎn)地判別有效可行。該結果為下一步分析環(huán)境因素(土壤、