应用矿物元素技术对梅河大米产地确证的研究

摘要

吉林省是中国主要的优质粳稻生产基地;地处北纬45°世界黄金粮食生产带。随着粮食供给改革的推进;越来越多的消费者青睐于具有独特生态环境优势的吉林地理标志大米。但近些年;随着经济全球化和食品流通的快速发展;以品质和地域特色为主要标识的地理标志产品在实际生产和流通中;频现以假乱真、掺假勾兑等食品安全问题。假冒伪劣的梅河大米广泛存在于市场中;梅河大米的地理标志被滥用;食品产地确证的技术也越来越受到各国科研人员的高度关注。各国越来越多的产地确证研究表明;矿物元素指纹技术是研究和判断植源性产品真实地理来源的一种有效手段。我国在地理标志产品原产地名称保护和产地确证方面的研究尚处于起步阶段;由于大米的产地判别因子通常受种植区域稻土性质的空间变异性、气候变化和区域地质等环境因素的影响;在地理标志大米的产地确证方面;现有的研究多数采用化学计量学方法结合矿物元素技术进行了产地分类;而对于大米样本的区域代表性和产地确证因子空间可靠性的研究并不多见;因此需要进行土壤变异性因素及其矿物元素含量、生态环境因子与大米样本的空间相关性研究。 为解决梅河大米产地确证过程中面临的掺假和勾兑等问题;也为确认特征元素与真实产地土壤的相关程度;尤其是克服不稳定因素准确的表征分析梅河大米空间地域特征;本文以梅河大米四大主产区的360个大米及对应土壤为实验样本;利用原子吸收光谱法分析四大主产稻区内大米与原产地土壤的多元素是否存在显著相关性及其多元素组成的对应关系进行地域特征空间;结果表明：大米样本中Cu、Zn、Mn、Na、Mg、Pb 6个矿物元素在四大产区呈显著差异性;K、Fe、Mg、Ca 4个元素含量变化程度较大;且根系土壤中矿物元素含量受环境因素影响导致K、Mg、Ca 3个元素在四大产区空间分布的差异性。6种单一元素含量在大米及其土壤中呈现出显著相关关系;分别为Cu、Zn、Mn、Na、Mg、Pb。 为表征地理标志大米的产地确证因子;探究大米和土壤及生态环境之间的多元素组成的相关关系;本文采用多矿物元素指纹图谱技术分析梅河口水稻产区内大米样本及其根际土壤中的Cu、Zn、Fe、Mn、K、Ca、Na、Mg、Pb和Cd等10 种元素的空间分布状况;通过相关分析、主成分分析、冗余分析研究生态环境-稻田土壤和稻田土壤-大米之间的空间相关关系;通过化学计量学寻找表征梅河大米的产地确证因子;综合结果表明：梅河大米中 Zn、Pb、Fe、Mg、Cu 具有较好的稳定性和空间代表性。 为验证 Zn、Pb、Fe、Mg、Cu 作为梅河大米矿物元素产地确证指标的可靠性、稳定性;本文选取地域位置相近的柳河大米作为研究对象;利用偏最小二乘判别分析（OPLS-DA）检验梅河大米及柳河大米;在OPLS-DA分数图中可以清楚的分为两类。综上;梅河大米中 Zn、Pb、Fe、Mg、Cu 具有较好的稳定性和空间代表性;可以作为梅河大米产地确证指标。

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