一種基于礦物質(zhì)分析技術(shù)的大米產(chǎn)地鑒定方法與應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種基于礦物質(zhì)分析技術(shù)的大米產(chǎn)地鑒定方法與應(yīng)用，屬于農(nóng)產(chǎn)品安 全與質(zhì)量檢測技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 我國北方獨(dú)特的地理位置優(yōu)勢，使得北方部分粳米品種因其米飯食味清甜棉軟， 芳香爽口，深受全國消費(fèi)者的青睞，在國內(nèi)市場的銷售價(jià)格較高。但目前粳米市場魚龍混 雜，良莠不齊，普遍存在假冒優(yōu)質(zhì)品種粳米，使用廉價(jià)米摻入高價(jià)米等現(xiàn)象。如2010年報(bào)道 的五常米"摻假門"事件，消費(fèi)者已經(jīng)很難買到真正的五常"稻花香"香米，取而代之的買到 的都是普通的長粒米冒充的"稻花香"。此次制售假冒五常大米事件曝光后，給五常的稻米 產(chǎn)業(yè)帶來了沉重打擊。面對假冒大米風(fēng)波，促使大米加工企業(yè)及監(jiān)管部門產(chǎn)生了一個(gè)共識， 即通過識別稻米品種進(jìn)而對稻米產(chǎn)業(yè)的摻假現(xiàn)象進(jìn)行有效的監(jiān)督和管理。
[0003] 打擊假冒、偽劣稻米是保障稻米產(chǎn)業(yè)安全的重要措施，而鑒別稻米真?zhèn)蝿t是打 擊假冒、偽劣稻米的重要前提。食品中的微量與痕量元素含量與當(dāng)?shù)氐乃?、土壤密切?關(guān)（Maria P et al.2010;Marisa et al.2003)，且不同地區(qū)有其各自的元素組成特征 (Bingham et al. 1980)，從而形成具有不同產(chǎn)地代表的礦物元素指紋圖譜。但是，目前還缺 少一種能夠有效的借助于作物礦物元素指紋圖譜進(jìn)行產(chǎn)地鑒定的方法。雖然目前，國內(nèi)外 學(xué)者對地域、品種、年際等因素對農(nóng)產(chǎn)品中礦物元素含量影響已有研宄，但是，此類研宄目 的是篩選可以富集營養(yǎng)元素的品種，對于以產(chǎn)地溯源為目的的研宄尚未見報(bào)道，由于粳米 中礦物質(zhì)元素的含量受多種因素的影響，如水、大氣、土壤、施肥量、降雨量等，因此，基于礦 物質(zhì)元素指紋圖譜技術(shù)的產(chǎn)地溯源方法實(shí)際是否可行尚無法確定。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種基于礦物質(zhì)分析技術(shù)的大米產(chǎn)地鑒定方法， 所采取的技術(shù)方案如下：
[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種基于礦物質(zhì)分析技術(shù)的大米產(chǎn)地鑒定方法，該方法是 對不同產(chǎn)地的生大米進(jìn)行預(yù)處理后，利用高分辨率電感耦合等離子體質(zhì)譜儀測定大米的礦 物質(zhì)元素含量，對不同產(chǎn)地生大米礦物質(zhì)含量的特點(diǎn)進(jìn)行分析，建立并驗(yàn)證判別模型，利用 判別模型鑒定待測大米的產(chǎn)地。
[0006] 優(yōu)選地，所述大米產(chǎn)地鑒定方法的步驟如下：
[0007] 1)對來自于不同產(chǎn)地的同年產(chǎn)的生大米樣品進(jìn)行預(yù)處理，獲得預(yù)處理大米，將預(yù) 處理大米分為樣品集和驗(yàn)證集；
[0008] 2)利用高分辨率電感耦合等離子體質(zhì)譜儀測定步驟1)所得預(yù)處理大米中的礦物 質(zhì)含量，獲得大米樣品礦物質(zhì)含量數(shù)據(jù)；
[0009] 3)分析步驟2)所得樣品集中大米樣品礦物質(zhì)含量數(shù)據(jù)，建立初級判別模型，再利 用所得驗(yàn)證集中樣品礦物質(zhì)含量數(shù)據(jù)對判別模型進(jìn)行驗(yàn)證和校正，獲得判別模型；
[0010] 4)利用步驟3)所得判別模型判別待測大米樣品的產(chǎn)地。
[0011] 優(yōu)選地，步驟1)所述不同產(chǎn)地的生大米，是指產(chǎn)自黑龍江省五常市、建三江和查 哈陽地區(qū)的大米。
[0012] 優(yōu)選地，步驟1)所述預(yù)處理，是將稻谷樣品，晾曬，收獲籽粒，再進(jìn)行挑選、脫殼、 礱谷、碾米獲得精米，再將精米用去離子水快速?zèng)_洗，除去精米表面及加工過程引入的外來 離子，放入烘箱干燥，超微粉碎處理。
[0013] 優(yōu)選地，步驟3)所述判別模型為：
[0014] 建三江=0· 627Na+0. 098Mg+l. 164Y-29. 707
[0015] 五常=0· 776Na+0. 036Mg+0. 62Y-12. 691
[0016] 查哈陽=0· 408Na+0. 093Mg-0. 825Y-19. 372。
[0017] 優(yōu)選地，步驟4)所述，利用判別模型鑒定待測大米樣品產(chǎn)地，是測定待測大米中 的Na、Mg和Y元素含量，并將所得含量代入到判別模型中，數(shù)值最大即為產(chǎn)地。
[0018] 優(yōu)選地，所述大米產(chǎn)地鑒定方法的具體步驟如下：
[0019] 1)分別對產(chǎn)自黑龍江省五常市、建三江和查哈陽地區(qū)的粳米稻谷進(jìn)行預(yù)處理，預(yù) 處理的過程是：晾曬，收獲籽粒，再進(jìn)行挑選、脫殼、礱谷、碾米獲得精米，再將精米用去離子 水快速?zèng)_洗，除去精米表面及加工過程引入的外來離子，放入烘箱干燥，超微粉碎處理，處 理結(jié)束后獲得預(yù)處理大米，再將三分之二大米作為樣品集，三分之一樣品作為驗(yàn)證集；
[0020] 2)利用高分辨率電感耦合等離子體質(zhì)譜儀測定步驟1)所得預(yù)處理大米中的礦物 質(zhì)含量，獲得大米樣品礦物質(zhì)含量數(shù)據(jù)；
[0021] 3)分析步驟2)所得樣品集中大米樣品礦物質(zhì)含量數(shù)據(jù)，建立初級判別模型，再利 用所得驗(yàn)證集中樣品礦物質(zhì)含量數(shù)據(jù)對判別模型進(jìn)行驗(yàn)證和校正，獲得如下判別模型：
[0022] 建三江=0· 627Na+0. 098Mg+l. 164Y-29. 707
[0023] 五常=0· 776Na+0. 036Mg+0. 62Y-12. 691
[0024] 查哈陽=0· 408Na+0. 093Mg-0. 825Y-19. 372 ;
[0025] 4)測定待測大米中的Na、Mg和Y元素含量，并將所得含量代入到步驟3)所得判 別模型中，數(shù)值最大即為產(chǎn)地。
[0026] 所述任一方法，其特征在于，應(yīng)用于鑒別鑒定稻米、大米和生米粉的產(chǎn)地。
[0027] 本發(fā)明獲得的有益效果如下：
[0028] 本發(fā)明通過基于礦物質(zhì)元素分析技術(shù)對不同產(chǎn)地的大米中的礦物質(zhì)元素進(jìn)行分 析，獲取不同產(chǎn)地大米的礦物質(zhì)元素指紋圖譜，再對所采集的信息進(jìn)行分析后建立判別 模型，經(jīng)過驗(yàn)證后，利用本發(fā)明所建立的判別模型對大米產(chǎn)地進(jìn)行鑒定，正確率可以達(dá)到 97. 8%，本發(fā)明首次證明基于大米礦物質(zhì)元素指紋圖譜技術(shù)可用于大米產(chǎn)地的追溯，對于 農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量檢測和地理標(biāo)志的保護(hù)具有重要意義。
【附圖說明】
[0029] 圖1為實(shí)施例3中主成分分析的主成分載荷圖。
[0030] 圖2為實(shí)施例3中主成分分析的不同地域相關(guān)元素主成分得分圖。
[0031] 圖3為判別函數(shù)判別得分圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032] 下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明，但本發(fā)明不受實(shí)施例的限制。
[0033] 以下實(shí)施例所用材料、試劑、儀器和方法，未經(jīng)特殊聲明，均為本領(lǐng)域常規(guī)材料、試 劑、儀器和方法，均可通過商業(yè)渠道獲取。
[0034] 實(shí)施例1大米樣品的采集
[0035] 發(fā)明人從五常、建三江和查哈陽采集2013年水稻樣品。每個(gè)市選擇主產(chǎn)縣，每個(gè) 縣選主產(chǎn)鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）內(nèi)種植面積最大的主栽品種。于收獲期從田間采集水稻稻穗5kg左右， 編號。每個(gè)市采集30左右個(gè)樣品，共采集180個(gè)樣品?？紤]不同生態(tài)條件對試驗(yàn)結(jié)果的影 響，采樣同時(shí)記錄種植地位置經(jīng)煒度，日照時(shí)數(shù)，年平均溫度，降雨量等情況。2013年采集的 樣品信息分別見表1。
[0036] 表1 2013年樣品采集信息表
[0037]
[0039] 實(shí)施例2樣品預(yù)處理及礦物質(zhì)含量的測定
[0040] 對實(shí)施例1所采集的樣品進(jìn)行晾曬，收獲籽粒，裝入尼龍網(wǎng)兜置于陰涼通風(fēng)處。再 將稻米進(jìn)行挑選、脫殼、礱谷、碾米獲得精米，所有樣本采用統(tǒng)一處理方式。將精米用去離子 水快速?zèng)_洗，除去粳米表面及加工過程引入的外來離子，放入烘箱干燥，超微粉碎處理。 [0041] 準(zhǔn)確稱取一定質(zhì)量的樣品，置于消化管中加入一定量的酸，放入微波消解儀中進(jìn) 行消解。消解后得到的樣品液用去離子水洗出，定容，用高分辨率電感耦合等離子體質(zhì)譜儀 (ICP-MS)測定樣品中的 Na、Mg、Al、K、Ca、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、As、Se、Rb、Sr、Y、 Mo、Rh、Ag、CM、Sb、Te、Ba、La、Ce、Pr、NcU Sm、Eu、GcU Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Pt、Tl、Pb、U 元 素含量。外標(biāo)法進(jìn)行定量分析，選擇內(nèi)標(biāo)元素，采用內(nèi)標(biāo)法保證儀器的穩(wěn)定性。試驗(yàn)過程每 個(gè)樣本重復(fù)測定3次，Ge、In、Bi三種元素作為內(nèi)標(biāo)物質(zhì)，當(dāng)內(nèi)標(biāo)元素的RSD > 3%重新測 定樣品。采用SPSS17. 0軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析（Duncan多重比較分析）、主成分分析和 判別分析（逐步判別分析）。檢測結(jié)果如表2所示。
[0042] 表2不同地域來源粳米礦質(zhì)元素含量