青梅不同产地土壤矿质元素差异分析

汪薇　曾晓房　白卫东　王顺旺

摘要[目的]分析不同产地土壤矿质元素差异，为青梅产地溯源筛选矿质元素指标。[方法]通过ICPMS检测从化、陆河和紫金3个地域青梅果园土壤的10种矿质元素的含量（钾、钠、钙、镁、铁、铜、锌、硒、铅、铬），并且采用SPSS软件对各产地的土壤元素进行相关性分析。[结果]钠、钙、铁、锌和硒可以作为陆河地区的指标元素，而镁元素、铜元素可对紫金和陆河地区土壤进行判别；利用钾元素的显著性差异，可将从化2个不同果园区分出来；而重金属铅元素则可作为从化2的指标元素。[结论]土壤矿质元素的差异可以有效区别从化、陆河和紫金3个不同地域青梅土壤。

关键词青梅；土壤；矿质元素；产地溯源

中图分类号S153.6；TS264.3文献标识码A文章编号0517-6611（2014）22-07370-04

基金项目广州市科技攻关项目（广式凉果产地溯源技术研究与示范， 项目编号： 2012J5100055）； 广东省科技厅省部产学研项目（粤北山区凉果安全生产及绿色加工关键技术研究， 项目编号： 2009B090300411）。

作者简介汪薇（1981-），女，湖北黄冈人，副教授，博士，从事微生物制药方面的研究。*通讯作者，副教授，博士，从事农产品加工及食品添加剂方面的研究。

收稿日期20140626食品产地溯源和确证是食品安全监管的重要内容，也是地域或特色食品产业可持续发展的重要保障。近年来，食品的地域来源受到各国管理部门和消费者的高度关注。各国纷纷出台政策保护地区名牌和特色产品[1-3]。但是，在实际生产和流通中，常出现以假乱真、以次充好、以一般食品冒充名优特产品、欺骗消费者的现象，因此特别需要使用科学的技术手段进行监测和检查，从而保护生产者和消费者的利益。食品产地溯源和确证技术是近年来各国学者研究和发展的一项新技术。它能够为地理标志产品、地区名优特产品的追溯和甄别提供技术支撑。目前，该技术的研究思路和方法已初步形成，技术体系也在逐步建立[4-5]。常用技术手段包括矿物元素指纹分析[6-7]、稳定性同位素指纹分析[1，8]、近红外光谱指纹分析[9-10]、有机成分指纹分析[11]以及动物遗传图谱分析[12]等，其中矿物元素指纹分析已被证实是食品产地溯源的有效技术手段。

受地质、水和土壤环境因素的影响，不同地域土壤中矿物元素的组成和含量存在差异，导致在不同地域生长的生物体有其各自的矿物元素指纹特征，因此通过分析不同地域产品中矿物元素的特征，便可判定产地来源。目前，矿物元素指纹分析技术已被应用于葡萄酒[7，13]、谷物[6，14-15]、茶叶[16-17]、中药材[18]、咖啡[19]以及牛肉[20]等产品中。研究表明，该技术在产品地域判别中效果较好，正确判别率甚至能达到100%。广式凉果是广东省食品行业中极具代表性的产业，全省曾有3 000多家上规模的凉果生产加工企业，年产值在200亿元左右[21-22]，为广东省水果种植和农村经济的发展做出了重大贡献。青梅是广式凉果重要的原料[23]，在广东从化、新兴、陆河、紫金、普宁等地种植面积较大。笔者选择从化、陆河和紫金作为地域代表，通过ICPMS（电感耦合等离子体质谱仪）测定青梅产地土壤的矿质元素含量，筛选在地域之间有显著差异的矿物元素指标，并且利用逐步判别分析、主成分分析和聚类分析等对元素进行筛选和降维处理，确定出对产地溯源有效的指标，以期为以青梅为原料的广式凉果产地溯源以及保护广东特色产品、加强凉果安全监管提供基础数据和科学指导。

1 材料与方法

1.1 试验材料供试的土壤样品分别采自广州从化、河源紫金、汕尾陆河3个地域的青梅种植园。硝酸购自苏州晶瑞化学有限公司，优级纯；H2O2购自天津大茂化学试剂厂，分析纯；ICPMS内标液按照国家标准溶液配制，其中Li、Se、Rh、In、Tb、Lu、Re 30 μg/L，Ge 200 μg/L；超纯水由实验室自制。

土壤分样筛（100目、10目）购自新乡市绿声通用设备制造有限公司；高速中药粉碎机（102型）购自瑞宝市永历制药机械有限公司；电热恒温鼓风干燥箱（DHG9140A型）购自广东环凯微生物科技有限公司；微波消解仪（ETHOS One型）购自意大利Milestone公司；电感耦合等离子体质谱仪ICPMS（Agilent 7700x型）购自美国Agilent公司。

1.2试验方法

1.2.1 土壤采集及预处理。

1.2.1.1土壤采样。土壤样品的采集采用五点采样法[24]。以青梅种植点为中心点，画一边长约3 m的正方形，按照正方形的四角、中心点深入地下20 cm处取土壤，每个采样点共收集约1 kg样品于自封袋中，编号后贴上标签，带回实验室进行下一步处理。

1.2.1.2土壤取样。由于混合样品的数量大，该试验采取四分法进行取样。将采集的土壤样品放在干净的托盘上弄碎，混合均匀，并且铺成四方形，划分对角线，分成4份，保留对角的2份，其余2份弃去。

1.2.1.3土壤预处理。预处理流程如下：样品→风干→挑拣→一次过筛→研磨粉碎→二次过筛→烘干→冷却待检。操作要点：①风干：将土壤样品弄碎，平铺在干净的纸上，摊成薄层，放于室内阴凉通风处风干，经常翻动，加速干燥；②挑拣：剔除土壤以外的进入体，挑去大的石块、根茎及各种新生体和侵入体；③一次过筛：将风干后的样品平铺在制样板上，全部通过2 mm（10目）孔径筛，筛去较大颗粒的石块；④研磨粉碎：将通过2 mm孔径筛的土样用四分法分出一半，用102型高速中药粉碎机粉碎，粉碎机开动3次，每次10 s；⑤二次过筛：经过粉碎机粉碎的土壤样品用0.149 mm（100目）孔径筛；⑥烘干：将通过0.149 mm孔径筛的土壤样品放在恒温烘箱中105 ℃ 3 h，将烘干后的土壤样品放入干燥器中冷却待检。

1.2.2 土壤矿质元素检测。分别精密称取预处理后的土壤样品0.150 0 g于聚四氟乙烯管中，主控管约0.200 0 g，加6 ml硝酸、1 ml过氧化氢，主控管多加试剂0.5 ml，每个样品做3个平行，放置过夜，预消解。隔天将样品管移入微波消解仪中，消解完成自动冷却至室温，消解后得到澄清、透明的溶液，用去离子水洗出样品，定容到25 ml，摇匀静置，取3 ml上清液待测。同时，制备空白。 微波消解仪条件为：温度20～25 ℃，湿度45%～75%。微波消解程序见表1。

ICPMS的工作条件为：环境温度24 ℃，湿度53%；仪器参数为： RF功率1.35 kW，采样深度8 mm， 溶液提升量20 r/min，辅助气流量0.70 L/min， 载气流量0.85 L/min，扫描方式跳峰， 测量点/峰3，雾化器同心。

在试验过程中，每个样品重复测定3次，采用外标法进行定量分析，标准样品采用Agilent公司的环境标样。用内标法保证仪器的稳定性，Li、Se、Rh、In、Tb、Lu、Re、Ge是所选择的内标。当内标元素的RSD（3次重复测定）>5%时，重新测定样品。

样品含量（mg/kg）=[（测定值*稀释倍数-空白值）*定容体积*分取倍数]/称样量

1.2.3 数据处理方法。 使用SPSS软件的Descriptive Statistics分析中的Explore过程对样品进行探索性分析，采取Twotailed双尾检验对变量进行检验，用DPS软件的Duncan新复极差法对数据进行差异性分析，用SPSS软件的Correlate相关分析方法中的Bivariate过程对各个元素之间进行相关性分析。