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基于电感耦合等离子体质谱仪分析矿物元素含量的大豆产地溯源

放大字体  缩小字体 发布日期:2018-06-26
核心提示:大豆的营养成分含量丰富,随着对大豆功能性食品的不断研究,大豆的综合利用价值受到各个国家的关注。而国内对植源性农产品产地溯源研究还处于探索阶段,国内对大豆产地溯源的报道还不是很多。北安地区以水稻土和黑土为主,黑河市嫩江县以暗棕色森林土、火山灰土、草甸土和黑土为主,并且北安地区的土壤有机质含量较黑河地区的嫩江县高。
   大豆的营养成分含量丰富,随着对大豆功能性食品的不断研究,大豆的综合利用价值受到各个国家的关注。而国内对植源性农产品产地溯源研究还处于探索阶段,国内对大豆产地溯源的报道还不是很多。北安地区以水稻土和黑土为主,黑河市嫩江县以暗棕色森林土、火山灰土、草甸土和黑土为主,并且北安地区的土壤有机质含量较黑河地区的嫩江县高。
 
  来自黑龙江八一农垦大学食品学院的鹿保鑫、马楠和王霞等人以这两大主产区的不同土壤类型的42 个样本为实验材料,利用电感耦合等离子体质谱仪分析不同土壤类型大豆样品中的矿物元素组成差异特征,旨在为相似地域内大豆溯源体系的建立提供参考。
 
  1.北安和嫩江大豆中矿物元素含量差异分析
 
  Na、Al、K、Ca、V、Mn、Fe、Ni、Cu、Zn、As、Se、Sr、Ag、Cd、Ba、La、Ce、Pr、Nd、Tb、Dy、Er、Yb、Lu、Ir、Pt、Au和Pb 29 种元素含量在地域间存在显着性差异。一些矿物元素的变异系数较大(如Ag 424.57%),说明大豆中矿物元素在同一地区不同农场内的含量波动较大,差异较大。
 
  2.北安和嫩江主产区大豆产地判别分析
 
  利用30 种矿物元素,成功将黑龙江省大豆两大主产区进行区分,实现了北安和嫩江大豆原产地的判别,其判别正确率达95.2%。
 
  3.北安和嫩江大豆矿物元素溯源指标筛选
 
  3.1 大豆中矿物元素的主成分分析
 
  通过数据分析,选取特征值大于1的成分作为主成分,提取了8 个有效的主成分。第1主成分贡献率为28.390%,第2主成分贡献率为14.435%,第3主成分贡献率为10.881%,第4主成分贡献率为8.795%,第5主成分贡献率为5.919%,第6主成分贡献率为4.446%,第7主成分贡献率为4.187%,第8主成分贡献率为3.584%。8 个主成分的总贡献率达到了80.638%,可充分达到反映原始数据信息的目的。
 
  3.2 验证判别分析结果
 
  通过6 个矿物元素指标,成功将北安与嫩江地区的判别组样品判别出来,正确判别率为100%。该模型对北安、嫩江大豆产地的正确判别率分别为100%、100%,对测试集大豆产地的整体正确判别率为100%。该模型的交叉验证结果显示,北安和嫩江地区的整体判别的正确率为96.3%,其中北安有93.3%的样品被正确识别,嫩江有100%的样品被正确识别。交叉检验的错判率为3.35%小于10%,对大豆产地判别具有应用价值。证明矿物元素Na、K、Mn、Rb、Ba和Au对北安和嫩江大豆样品具有效的判别力。
 
  3.3 两产地土壤中6 种矿物元素
 
  的方差分析
 
  土壤中Na、K、Mn、Rb、Ba和Au这6 种矿物元素,其中有4 种K、Rb、Ba和Au元素在北安和嫩江地区均有6 种元素在判别黑龙江省北安和嫩江两大大豆主产区的大豆来源具有切实可行性。显着差异,但Na和Mn元素在两地域间差异不明显,综合这6 种特征矿物元素均能够成功区分出北安和嫩江地区土壤中的差异性;同时也更进一步验证了这6 种元素在判别黑龙江省北安和嫩江两大大豆主产区的大豆来源具有切实可行性。
 
  结 论
 
  北安市和黑河市嫩江县矿物元素溯源指标,第1主成分主要由V、Fe、La、Ce、Pr、Nd、Dy、Er、Yb 9 种元素构成,贡献率最大,为28.390%;第2主成分主要由As、Se、Lu、Ir、Au 5 种元素构成,贡献率为14.435%;第3主成分主要由Ca、Ni、Cd、Ba 4 种元素构成,贡献率为10.881%。利用大豆中矿物元素含量的分析,实现了省内大豆主产区产地溯源,并获得了黑龙江省两个大豆主产区溯源指标,分别为Na、K、Mn、Rb、Ba和Au 6 种元素。综合2 个主产区42 个大豆样品矿物元素分析结果,实现了对黑龙江省两大主产区大豆产地溯源的准确判别,正确判别率为100%。
 
 
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