稻米中同位素与多元素特征及其产地溯源PCA-LDA判别

通过探究谷物中同位素与多元素的地域特色及其产地溯源的可能性,本研究采用稳定同位素质谱和等离子发射光谱质谱法测定稻米中同位素比率和多元素含量,并结合化学计量学中主成分分析(PCA)和线性判别分析(LDA)法建立模型,对不同省份的稻米进行产地溯源判定。结果表明,各地产的稻米中稳定同位素δ15N、δ13C、δD、δ18O数值范围不同,而且Li、Be和Na等其他矿物元素的含量变化较大,Pb、Sr同位素比率也各不相同,具有一定的地域特征。PCA法能够初步辨别各稻米地产,本研究进一步采用PCA-LDA法能够对大区域(黑龙江省、江苏省和辽宁省)的稻米进行产地判别,通过对23个样本进行判别验证,正确率为91%。对于黑龙江省4个地产的稻米样品,由于地理差异性比较小,同时样本数比较少,故只对其中2个产地稻米进行判别。通过同位素比率和多元素的含量的测定再结合化学计量学分析,一定程度上能够区分不同产地的稻米,为稻米产地溯源的可行性提供了方法依据。     

茶叶中同位素与多元素特征及其原产地PCA-LDA判别研究

本研究采用稳定同位素质谱和等离子发射光谱质谱法测定茶叶中同位素比率和多元素含量,并结合主成分分析(PCA)和线性判别分析(LDA)法建立模型,对福建、山东和浙江出产的茶叶,以及浙江余姚、金华和西湖出产的茶叶进行产地溯源判定.结果表明,不同产地的茶叶中稳定同位素δ15N、δ13C、δD、δ180数值范围不同,而且Li、Be和Na等27个矿物元素的含量变化也较大,具有一定的地域特征.PCA法能够区分不同产地的茶叶,但不同产地样本存在部分重合;而采用PCA-LDA法能够有效区分不同产地的茶叶,其中福建、山东和浙江产地的判定准确率为99％,浙江余姚、金华和西湖产地的判定准确率为86％.因此,利用稳定同位素和矿物多元素检测结合PCA-LDA法能够较好进行茶叶产地溯源,具有一定的可行性和应用价值.     

杨梅中稳定同位素和多元素特征在其产地溯源中的应用

为探讨杨梅稳定同位素与多元素的特征及其产地溯源应用的可能性,采用稳定同位素质谱(EAIRMS)和等离子发射光谱质谱法(ICP-MS)测定杨梅中稳定同位素比率(如δ~(15)N、δ~(13)C、δD和δ~(18)O等)和多元素(如Li、Be、Na、K和Fe等)含量,并结合化学计量学主成分分析(PCA)和线性判别分析(LDA)建立判别模型,对浙江、福建、云南、贵州和江苏等省份的杨梅进行产地溯源技术研究。单因素方差分析(One-way ANOVA)表明,各产地杨梅中稳定同位素比率和其他矿物元素的含量具有一定的地域特征,但并不具有显著性差异,利用单指标无法区分各省份杨梅。PCA分析中,前3个主成分(累计方差贡献率仅为42.77%)的得分分布散点图均有部分重叠,不能有效区分杨梅产地。PCA-LDA方法将所有样本分为浙江类、福建类、其他省类(包括云南、贵州、江苏省样品)3类,利用蒙特卡洛随机法随机产生训练集和测试集分别用于建模和模型准确度验证,经过2 000次的循环计算,该模型对浙江省杨梅判别结果的准确率高达99.6%,福建省杨梅判别结果的准确率为90.3%,其他省份判别结果的准确率为98.4%。综上,利用稳定同位素和多元素检测并结合PCA-LDA法能够初步对杨梅进行产地溯源和判别,具有一定的可行性和应用价值。     

基于稳定同位素和矿质元素的决明子产地特征与溯源判别研究

为了更加精确高效地对中药决明子产区进行判别,本研究采用稳定同位素比质谱(IR-MS)和电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)技术分别检测不同产地决明子稳定同位素比值和多种矿质元素含量特征,并结合化学计量学模型主成分分析(PCA)和人工神经网络(ANN)对决明子产地进行判别。方差统计结果表明,在优质产区(浙江新昌)决明子区别于普通产区决明子方面,19种矿质元素含量存在显著差异(P<0.05);PCA分析(同位素+矿物元素)显示,前2个主成分累计方差贡献率为45.23%,且该模型可显著区分道地产区决明子;ANN模型分析对浙江新昌产区的决明子判别正确率高达100%,且产地判别总体正确率高于90%。以上结果表明,稳定同位素比值和矿质元素含量结合化学计量学模型分析可有效判别决明子不同产区。本研究结果为决明子产地溯源提供了一种新的方法。     

山东茶叶轻稳定同位素和矿物元素特征与产地识别化学计量学分析

为保护我国山东地理标志茶叶,通过元素分析仪-稳定同位素比率质谱(EA-IRMS)和电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)测定轻稳定同位素比值、矿物元素含量或同位素比进行特征挖掘及探讨,并采用化学计量学方法对山东不同产地的绿茶进行识别分析研究。结果表明,山东各产地茶叶中δ¹³C、δ²H、δ¹⁸O无显著差异,但δ²H和δ¹⁸O表现出沿海地区高于沿海内陆地区的规律,且δ¹⁸O与δ²H变化呈较高的线性相关性(R²=0.817 5);崂山产地的δ¹⁵N值较大,与其他产地间差异显著;临沂-泰安产地与崂山、胶南和日照三地地质条件不同,使得茶叶中某些矿物元素特征表现出空间分布上的差异。利用偏最小二乘判别分析分别对崂山、日照与山东其他产地建立茶叶识别模型,总体判别准确度分别为97.8%(崂山模型)和96.4%(日照模型),能够有效识别2个产地的茶叶。本研究结果可为茶叶中稳定同位素、矿物元素特征与产地环境的关联性分析,地理尺度更小的茶叶产地判别和地理标志产品保护提供研究思路。     

基于矿物元素指纹的龙井茶产地溯源

龙井茶由于外形、工艺的一致性,无法通过外观特征来识别其产地,茶叶中元素组成因气候条件和土壤类型不同而有所差异,形成茶叶产地的元素指纹。本研究通过测定不同产区龙井茶中多种元素含量及同位素比率,借助化学计量学工具建立龙井茶产地区分模型。从西湖龙井、越州龙井和钱塘龙井3个产区采集102个春茶样本,采用微波消解-电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)、电感耦合等离子体发射光谱(ICP-AES)、稳定同位素质谱(EA-IRMS)测定51种元素含量及18种元素同位素比率;运用正交偏最小二乘法判别分析(OPLS-DA)、逐步线性判别分析(FLDA)、决策树C5.0和神经网络(BP-ANN)4种判别方法对龙井茶进行产区判别。结果表明,4种方法所构建的模型对模型构建样本回代验证的正确判别率均在92%以上,而4种模型的交叉验证准确率以FLDA准确率最高,达到92.17%,决策树C5.0和BP-ANN模型略低,但也在84%以上,4种模型对外部样本的预测准确度均在80%以上,其中以OPLS-DA最高,达93.33%。不同产区龙井茶的矿质元素指纹结合化学计量学工具可以有效对龙井茶产地进行溯源;FLDA和OPLS-DA模型较适合龙井茶产地溯源。通过多元统计分析建立不同产区龙井茶判别模型,为龙井茶品牌的原产地保护提供了鉴定。     

新疆红枣营养品质与稳定同位素及矿物元素特征产地溯源比较

为开发基于营养品质、稳定同位素及矿物元素分析的不同产地新疆红枣地理标志产品溯源新方法,本研究采集了2016年新疆不同产区(若羌、和田、阿克苏、麦盖提等15个县市)97个红枣种植地块的50份灰枣和47份骏枣样本,测定其果肉中13类营养品质指标(蛋白质、还原糖、自由氨基酸、总黄酮等),稳定碳、氮、氢、氧同位素比率(δ¹³C、δ¹⁵N、δ²H和δ¹⁸O)及21种微量矿物元素含量(Na、Mg、K、Fe和Zn等)用于其产地溯源分析与建模。采用单因素方差(one-way ANOVA)法比较不同产区间营养品质、稳定同位素比率及矿物元素特征的差异,利用偏最小二乘判别分析(PLS-DA)分别对两类红枣内在品质特征建立产地判别模型,对比其溯源准确度。结果表明,红枣稳定同位素及矿物元素产地特征差异比营养品质特征更明显,溯源判别准确度得到明显提升。灰枣和骏枣营养品质参数建模总体判别准确度分别为86.00%和85.11%,稳定同位素及矿物元素参数判别准确度分别为94.12%和95.74%,且两种地理标志保护的红枣品牌(若羌灰枣和和田玉枣)产地判别准确度高达100%,而其他产地误判为这两个产地红枣的概率为0%。因此,该策略有望作为新疆红枣产地溯源与地理标志农产品保护的可靠技术。     

稳定同位素和元素指纹分析在白术产地溯源中的应用

为解决道地药材白术的产地溯源问题,本研究采用稳定同位素比质谱仪(EA-IRMS)和电感耦合等离子质谱仪(ICP-MS)测定了6个产地168种白术中δ¹³C、δ¹⁵N、δ²H、δ¹⁸O和δ³⁴S值及41种矿质元素含量,并结合化学计量学对不同产地白术进行鉴别。结果表明,线性判别分析(LDA)可以区分6个产地的白术。基于不同变量共建立7种不同判别模型,其平均交叉验证率分别为:稳定同位与素(88.17%)、矿质元素(98.67%)、常量矿物元素(41.83%)、 痕量矿质元素(99.33%)、稳定同位素与矿物质元素(100%)、稳定同位素与常量矿质元素(91.83%)以及稳定同位素与痕量矿物质(98.83%)。其中,δ¹⁸O、 δ³⁴S值以及Li、Dy、Sm、Er等稀土元素是影响判别的主要因素,主要由产地地理位置、气候条件和土壤类型决定。综上,基于稳定同位素、矿质元素和化学计量学的方法可对不同产地白术进行产地溯源。     

葡萄酒发酵前后稳定同位素特征变化及初步相关性分析

为探讨葡萄酒发酵前后稳定同位素的特征变化,通过元素分析仪-稳定同位素比率质谱(EA-IRMS)对发酵前(全果、果汁与皮籽)样品和发酵后固体样品(皮渣和酒)中δ13C、δ15N、δ2H和δ18O进行了分析.结果表明,葡萄酒发酵前后各样品中δ15N、δ2H和δ18O均存在显著性差异;并且各元素的变化规律性不强,发酵前后相关...     

青海高原油菜蜜稳定同位素产地特征与环境响应机制研究

为探究青海油菜蜜稳定同位素特征及影响因素,本研究利用元素分析-稳定同位素比率质谱(EA-IRMS)建立了油菜蜜总δ¹³C值及其内源蛋白质δ¹³C、δ¹⁵N、δ²H、δ¹⁸O值的检测方法,分析了青海不同产地、不同年份油菜蜜及其内源蛋白质同位素特征差异,探讨了油菜蜜内源蛋白质稳定同位素与产地环境之间的关系。结果表明,青海省区域内油菜蜜内源蛋白质的δ¹³C值和δ¹⁵N值较稳定,不同产地、不同年份间无显著差异;不同年份油菜蜜内源蛋白质的δ¹⁸O值差异极显著(P<0.01),不同产地油菜蜜内源蛋白质的δ¹⁸O值及δ²H值均存在极显著差异(P<0.01)。在环境影响因素中,油菜蜜内源蛋白质δ¹⁸O值与生产季节降水量呈显著负相关(r=-0.822,P<0.05)。本研究结果为青海高原油菜蜜真实性鉴别与产地溯源研究提供了理论依据与技术支撑。     

稳定同位素指纹分析在蚕茧产地溯源中的应用研究

蚕茧产地溯源是丝绸原产地溯源的基础.本研究为了探究蚕茧产地溯源最适方法,以不同产地的蚕茧为研究对象,利用不同产区蚕茧的13C、15N、18O和2H同位素组成,通过单因素方差分析、多重比较分析、Fisher线性判别分析留一法交叉验证,最后建立蚕茧产地溯源模型.单因素方差分析结果表明,不同产地蚕茧的δ13C、δ15N、δ1...     

不同产地羊肉稳定同位素特征差异及其溯源应用

为了探讨稳定同位素碳、氮、氧、氢对羊肉产地溯源的可行性,本研究分别从内蒙古、新疆、宁夏、新西兰、意大利5个地区采集羊肉样品,利用稳定同位素比率质谱仪(IRMS)测定脱脂羊肉的碳、氮、氧、氢稳定同位素比值(δ¹³C、δ¹⁵N、δ²H、δ¹⁸O),结合多元统计学方法对不同地区间脱脂羊肉的δ¹³C、δ¹⁵N、δ²H、δ¹⁸O值组成特征及变化规律进行分析。结果表明,δ¹³C值在5个地区间均存在显著性差异,而δ¹⁵N值和δ¹⁸O值除了在新西兰和意大利2个地区差异不显著外,在其他地区差异均显著;δ²H值仅在宁夏和新疆地区间以及内蒙古和新西兰地区间差异不显著。结合Fisher判别分析发现,利用δ¹³C、δ¹⁵N、δ²H、δ¹⁸O值可以实现对羊肉产地区分,且利用δ¹³C、δ¹⁵N、δ²H、δ¹⁸O值组合指标对羊肉产地的初始判别的整体正确率和交叉验证的整体判别正确率均达100%。本研究结果为δ¹³C、δ¹⁵N、δ²H、δ¹⁸O值在羊肉产地溯源中的应用提供了参考。     

基于稳定同位素的上海地产蔬菜种植模式及产地判别

为保护蔬菜的优质优价及质量安全,以上海9个农业产区(宝山区、崇明区、奉贤区、嘉定区、金山区、闵行区、浦东新区、青浦区和松江区)蔬菜为研究对象,分析不同产区蔬菜的δ¹⁵N值差异及其对种植模式(常规、绿色或有机种植)的指示;对δ¹³C、δ¹⁵N、δ²H和δ¹⁸O值进行单因素方差分析,并应用主成分分析(PCA)、偏最小二乘判别分析(PLS-DA)及支持向量机(SVM)方法,建立上海地产蔬菜产地判别模型。结果表明,宝山区、松江区和嘉定区蔬菜的δ¹⁵N值占前三,且分别与δ¹⁵N值最低的浦东新区蔬菜(4.44‰)存在显著差异,且仅有浦东新区蔬菜可能为绿色或有机种植的比例低于50%;δ¹³C、δ²H和δ¹⁸O值只在部分产区间差异显著,PCA可初步实现浦东新区蔬菜与其他8个产区的鉴别;PLS-DA最优模型可以很好地实现浦东新区蔬菜产地判别(预测准确率为98.80%),SVM最优模型可以很好地实现宝山区(预测正确率96.38%)、嘉定区(预测正确率92.77%)和青浦区(预测正确率91.57%)蔬菜的产地判别,SVM最优模型可以较好地实现金山区、松江区、崇明区和奉贤区蔬菜的产地判别。本研究结果为上海地产蔬菜种植模式及产地判别提供了参考方法,并为其溯源和质量安全保护提供了基础数据。     

稳定同位素比质谱用于不同进口国大豆溯源技术研究

为探讨锶(Sr)、碳(C)、氮(N)稳定同位素比质谱应用于我国进口大豆产地溯源的可行性,本试验利用热电离质谱检测进口大豆中⁸⁷Sr/⁸⁶Sr,利用稳定同位素比质谱仪检测进口大豆中的δ¹³C和δ¹⁵N,利用SPSS软件对进口自巴西、美国和阿根廷的大豆⁸⁷Sr/⁸⁶Sr比值、δ¹³C和δ¹⁵N进行统计分析。结果表明,不同产地国大豆样本中的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr比值、δ¹³C和δ¹⁵N呈正态分布;方差分析和事后多重比较分析结果表明,不同产地国大豆样本中的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr比值、δ¹³C和δ¹⁵N有显著差异(P<0.05);利用大豆样本中的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr比值、δ¹³C和δ¹⁵N对进口大豆产地国进行判别分析,进口自阿根廷的大豆样本与进口自美国和巴西的大豆样本判别正确率达100%,3个主要大豆进口国大豆样本总体判别正确率达到82.4%。综上所述,利用⁸⁷Sr/⁸⁶Sr比值、δ¹³C和δ¹⁵N能够初步对进口自不同国家的大豆进行产地溯源和判别,为我国进口大豆产地国鉴别提供技术支持。     

基于溶解无机碳中碳氧同位素及化学组分的瓶装饮用水产地真实性鉴别

为了鉴别我国市场上销售的瓶装饮用水的产地和产品类型,本试验分析了瓶装饮用水溶解无机碳(DIC)中的δ¹⁸O_DIC和δ¹³C_DIC、水中的δ¹⁸O和δ²H值、矿物元素(K、Ca、Na、Mg、Sr)含量、阴离子(Cl^-、SO₄^2-、HCO₃^-)含量、pH值与电导率等水化学指标,结合费希尔判别分析(Fisher-DA)建立模型,对瓶装饮用水的类别和产地进行鉴别。结果表明,不同产地瓶装饮用水的δ¹⁸O_DIC、δ¹³C_DIC、δ¹⁸O、δ²H值均具有显著差异,而且矿物元素与阴离子的含量变化范围广,具有不同的地域性特征。产地溯源判别模型对不同产地瓶装饮用水的判别准确率高达100%,且采用水化学指标还能区分瓶装饮用水的类型。正态化重要性分析显示,对产地具有指示效应的前五项重要指标分别为K、Cl^-和δ¹³C_DIC、δ²H和pH值。综上所述,通过稳定同位素指纹信息和水化学指标的差异进行融合分析,结合多元统计模型可有效鉴别市场上瓶装饮用水的真实性,保护消费者的合法权益,维护市场公平。