黑果枸杞微量元素和重金属含量特征分析及原产地追溯方法研究

发布时间：2020-03-25 16:36

【摘要】：黑果枸杞(Lycium ruthenicum Murray)具有抗氧化、抗衰老、抗癌等各种功能。目前,关于黑果枸杞微量元素和重金属的报道不多。因此,有必要全面系统的分析我国黑果枸杞的微量元素和重金属的含量特征,以促进黑果枸杞的开发和利用。市场上黑果枸杞掺假售假的现象屡见不鲜、屡禁不止,这严重破坏了市场秩序、损害消费者利益、并可能产生严重的食品安全问题。因此,有必要建立一种简单、有效、便捷的黑果枸杞追溯办法,以稳定市场,保护消费者的权益。本论文分析了甘肃、内蒙古、宁夏、青海和新疆五个省份的黑果枸杞中的微量元素和重金属含量特征,并建立了一种简单、有效、便捷的黑果枸杞原产地追溯方法。本论文的具体结果如下:1.采用等离子电感耦合质谱仪(ICP-MS)对黑果枸杞中常见的六种微量元素(铝(Al)、铜(Cu)、铁(Fe)、锰(Mn)、锌(Zn)、硒(Se))进行了全面分析。结果显示,Al、Cu、Fe、Mn、Zn在所有黑果枸杞样品中均被检出,但是Se在所有样品中均未被检出。在黑果枸杞样品中,Fe含量最高,为300.82-377.44 mg/kg,其次是Al(271.66-326.01 mg/kg),其后依次为Mn(16.58-20.51 mg/kg)、Zn(15.38-31.19 mg/kg)、Cu(6.06-7.05 mg/kg)。另外,青海黑果枸杞样品中的所测定的微量元素含量均明显高于其他黑果枸杞样品。2.采用ICP-MS对黑果枸杞中常见的五种重金属(砷(As)、铅(Pb)、汞(Hg)、镉(Cd)、铬(Cr))的含量特征进行了分析。结果显示,Pb、Hg、Cd、Cr在所有黑果枸杞样品种均被检出,但是As在所有样品中均未被检出。通过对比国家食品安全标准GB2762-2012,发现全部黑果枸杞中只有Cr(7.22-9.33 mg/kg)超出国家标准,其他重金属元素均未超标。此外,青海黑果枸杞中的重金属元素,尤其是Cr要明显低于其他省份黑果枸杞。3.采用电子鼻对黑果枸杞浸提液进行分析,发现所有黑果枸杞样品中的电子鼻信号图谱一致,但是每个传感器信号值却存在较大差异。其中第2,3,5,6号传感器的信号值明显大于其他传感器,说明氮氧化物(N-S2),芳香族化合物、酮类、醛类物质(N-S3),低极性芳香化合物、烷烃(N-S5)以及甲烷(N-S5)是黑果枸杞主要的挥发性物质。另外,电子鼻信号值会随黑果枸杞产地的不同而呈现较大差异,所以电子鼻信号值可作为黑果枸杞分类的判别因子。结果显示,电子鼻分析结合主成分分析(PCA)和线性判别分析(LDA)能够很好的将黑果枸杞按照产地的不同而进行分类,总预判率为86.4%,从而建立了基于电子鼻分析的黑果枸杞原产地追溯办法。4.采用电子舌对黑果枸杞浸提液进行分析,发现不同产地的黑果枸杞的电子舌脉冲一致,但是不同的传感器的脉冲却存在较大差异。电子舌脉冲代表着黑果枸杞浸提液中存在的各类滋味物质,通过分析发现,黑果枸杞中的滋味物质主要是酸。进一步观察发现,电子舌脉冲因黑果枸杞产地的不同而呈现较大差异,因此电子舌脉冲可以作为黑果枸杞分类的判别因子。分析结果显示,电子舌分析结合PCA和LDA分析能够很好的对黑果枸杞进行原产地的分类,总预判率达到了86.8%,从而建立了基于电子舌分析的黑果枸杞原产地追溯办法。采用低密度数据融合技术,将电子鼻信号和电子舌脉冲进行了融合,得到新的融合数据列阵,并对其进行PCA和LDA分析。结果显示,PCA分析提取的主成分同电子鼻和电子舌单独分析一致,并且只需提取更少的成分信息,就能得到更好的分类效果,LDA分析过程中发现,融合后的总预判率达到了92.6%,高于电子鼻(86.4%)和电子舌(86.8%)单独分析的结果,从而建立了基于电子鼻和电子舌联用的黑果枸杞原产地追溯办法。另外,通过对比发现,相较于化学分析、感官评定和高端仪器分析等方法,电子鼻和电子舌联用具有检测时间更少、几乎不用化学试剂和样品处理、操作简单等优势。
【图文】：

曲线,微量元素,黑果枸杞,准曲线

图 2-1 微量元素（Al、Cu 、Fe、Mn、Zn、Se）的标准曲线Figure 2-1 The standard curves of trace elements (Al, Cu, Fe, Mn, Zn, Se)图 2-1 中标准曲线测定黑果枸杞中各微量元素的含量，测定结表 2-4 微量元素含量 (mg/kg)Table 2-4 The contents of trace elements (mg/kg)Al Cu Fe Mn Zn7 310.86±2.45b 6.36±0.02b 322.69±2.65b 17.64±0.31c,d 17.24±7 239.27±1.97e7.09±0.07a307.49±1.12c18.16±0.20c17.26±7271.66±4.97d6.29±0.03b329.30±4.74b17.52±0.42d26.45±7321.18±2.91a7.03±0.03a377.44±1.78a19.75±0.33b30.66±07298.84±1.78c6.06±0.04c300.82±0.46c16.58±0.27e15.38±6326.01±3.27a7.05±0.02a376.44±8.02a20.51±0.51a31.19±

微量元素,黑果枸杞,成分,原产地

图 2-2 微量元素 PCA 分析主成分得分图Figure 2-2 Two-dimensional PCA plots performed on the samples with the contents of traceelements2.5.4 LDA 分析对黑果枸杞样品中微量元素的含量进行了 LDA 分析。基于 PCA 分析，我们将黑果枸杞样品中检测到的五种微量元素含量全部纳入到标记物中，LDA分析得到了 2 个判别成分，其特征值、方差、正相关系数以及判别式函数系数见表 2-6。由表 2-6 可知，LDA 分析得到的 2 个判别成分，并占据了全部原始数据集包含的方差值。第一判别成分和第二判别成分分别占据了 62.6%和32.4%的方差值。说明这两个判别成分能够充分揭示原始数据集包含的信息。根据 LDA 分析黑果枸杞样品的二维分布图显示，，LDA 分析将黑果枸杞样品根据原产地的不同，分别划分为了宁夏组、新疆组、内蒙古组、甘肃组和青海组，见图 2-3。结果显示 LDA 分析可以将黑果枸杞样品基于其原产地而进行
【学位授予单位】：青海师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：R284.1;S567.19

【参考文献】