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摘要 矿物元素指纹图谱技术具有灵敏度高、分析速度快、检出限低等优点，已被广泛应用于农产品产地溯源之中，对分辨我国不同地区的农产品有重要意义。该文主要在平行比较和分析了同等技术下，阐述了矿物元素指纹图谱技术的优越性及局限性，并介绍其在农产品产地溯源中的应用情况，同时对其发展前景进行展望。
关键词 矿物元素指纹图谱技术；农产品；溯源；应用前景
中图分类号 TS207 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2016）09-0296-03
Abstract Mineral elements fingerprint technology has the advantage of high sensitivity， fast analysis speed， low detection limit and has been widely used in the origin of agricultural products traceability，it has great significance to distinguish agricultural products from different regions of China. In the parallel comparison and analysis of the equivalent technology，the advantages and limitations of mineral elements fingerprint technology has been elaborated. The application situation of the origin of agricultural products was briefly introduced and the prospect was put forward.
Key words mineral elements fingerprint technology；agricultural products；origin traceability；application prospect
近年来，随着环境的污染、食品安全事件频频发生。为了更好地解决食品安全问题，农产品原产地的追踪变得越来越重要。作为农产品质量安全追溯制度的重要组成部分，农产品产地溯源是保障农产品质量安全的重要有效手段[1]。一方面，食品的产地与疫病疫情、污染事件等发生的区域密切相关，在发生食品安全时确定食品的来源和发生区域尤为重要，食品产地溯源是保证食品安全的基础；另一方面，食品的产地与其营养品质密切相关，农产品产地溯源对原产地的保护及监管非常有利[2]。矿物元素指纹图谱技术由Baxter等[3]于1997年创立，近些年，随着矿物元素指纹图谱技术的不断发展，该技术不断成熟，逐渐成为了农产品产地溯源的重要鉴定方法。
1 矿物元素指纹图谱技术
矿物元素指纹图谱技术的原理是不同的土壤质地是由不同的地层岩石背景形成的，土壤与岩石风化的母质密切相关，从而造成不同地域土壤中矿物元素含量及比例等具有地理地质特异性。生物体内自身不能合成矿物元素，需要从周围环境中摄取，矿物元素受当地水、地质因素、土壤环境等的影响，导致不同地域生长的生物体内有各自的矿物元素指纹特征。基于此原理，矿物元素指纹图谱技术近年来在农产品产地溯源中受到重视。根据矿物元素的含量可分为3类：常量元素、微量元素及痕量元素[4]。矿物元素指纹图谱技术通过分析不同来源生物体中矿物元素的组成和含量，再利用方差分析、聚类分析和判别分析等数理统计方法筛选出有效指标，进而建立判别模型和数据库，实现食品溯源和确证。矿质元素的分析主要是利用无机质谱进行定量分析，在数分钟内即可得到大量的元素信息。常用的有电感耦合等离子发射光谱仪（CP-AES）、火焰原子吸收光谱仪（F-AAS）、电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）和石墨炉原子吸收分光光度法（GF-AAS）。与其他方法相比，电感耦合等离子体质谱（ICP-MS），特别是多接收电感耦合等离子体质谱仪（MC-ICP-MS），因其操作简便、检测限低（10-12～10-9级别）、测定范围广，具备同位素分析能力等优点[5]，因此也逐渐成为元素指纹图谱分析的首选仪器。如Chudzinska等对波兰16个地区蜂蜜中的15种元素进行了测定，结果显示蜂蜜样品能够按照类型得到较好的区分，正确分类率可达100%，因此ICP-MS可作为判别蜂蜜产地来源的一种既省时又有效的方法[6]。此外，ICP-MS得到的元素指纹图谱还可被用来鉴别商业啤酒的来源，使其得到较高的正确分类率[7]。
2 矿物元素指纹图谱技术的优势及局限性
2.1 优势
良好的农产品产地溯源技术应满足可操作性好、分析速度快、自动化程度高等要求，矿物元素指纹图谱技术作为近些年新兴的农产品产地溯源技術，具有其他产地溯源技术所不能比拟的优势。一是该技术灵敏度高、分析速度快、定量性好、测定高浓度元素时干扰小、操作简单、信号稳定等；二是选择性好，几乎可分析地球上所有元素，线性检测范围宽、检出限低，并且可进行多元素分析等；三是适用于液体、固体等各类样品的分析，分析的结果准确性好、基体效应小、还能进行无损分析等；四是常用的痕量分析技术具有化学预处理简单、取样量少，可直接分析高粘度液体及固体试样等；五是矿物元素指纹图谱技术易于推广。
矿物元素指纹图谱技术体系主要包括样品前处理、微波消解、电感耦合等离子体原子发射光谱法测定、采用Ducan多重比较方法对结果进行统计分析，且近些年在检测仪器的更新和结果的统计分析方面取得了一定的进展，使得矿物元素指纹图谱技术的优越性更加突出，能快速地从种类繁多的元素中筛选出与农产品生产地域密切相关的、稳定的元素指纹信息[8]。赵海燕等研究结果表明矿物元素指纹分析技术可用于小麦产地的判别[9]。王 洁等探讨矿物元素指纹分析技术对茶叶产地溯源的可行性，茶叶矿质元素作为茶叶品质指标关系着茶叶的品质与质量安全，同时由于茶叶矿质元素携带着地域特征指纹信息，因此已被人们作为重要的标志性物质用在茶叶产地溯源中[10]。 [21] FRANKE B M，HALDIMANN M，GREMAUD G，et al.Element signature analysis：its validation as a tool for geographic authentication of the origin of dried beef and poultry meat[J].European Food Research
关键词 矿物元素指纹图谱技术；农产品；溯源；应用前景
中图分类号 TS207 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2016）09-0296-03
Abstract Mineral elements fingerprint technology has the advantage of high sensitivity， fast analysis speed， low detection limit and has been widely used in the origin of agricultural products traceability，it has great significance to distinguish agricultural products from different regions of China. In the parallel comparison and analysis of the equivalent technology，the advantages and limitations of mineral elements fingerprint technology has been elaborated. The application situation of the origin of agricultural products was briefly introduced and the prospect was put forward.
Key words mineral elements fingerprint technology；agricultural products；origin traceability；application prospect
近年来，随着环境的污染、食品安全事件频频发生。为了更好地解决食品安全问题，农产品原产地的追踪变得越来越重要。作为农产品质量安全追溯制度的重要组成部分，农产品产地溯源是保障农产品质量安全的重要有效手段[1]。一方面，食品的产地与疫病疫情、污染事件等发生的区域密切相关，在发生食品安全时确定食品的来源和发生区域尤为重要，食品产地溯源是保证食品安全的基础；另一方面，食品的产地与其营养品质密切相关，农产品产地溯源对原产地的保护及监管非常有利[2]。矿物元素指纹图谱技术由Baxter等[3]于1997年创立，近些年，随着矿物元素指纹图谱技术的不断发展，该技术不断成熟，逐渐成为了农产品产地溯源的重要鉴定方法。
1 矿物元素指纹图谱技术
矿物元素指纹图谱技术的原理是不同的土壤质地是由不同的地层岩石背景形成的，土壤与岩石风化的母质密切相关，从而造成不同地域土壤中矿物元素含量及比例等具有地理地质特异性。生物体内自身不能合成矿物元素，需要从周围环境中摄取，矿物元素受当地水、地质因素、土壤环境等的影响，导致不同地域生长的生物体内有各自的矿物元素指纹特征。基于此原理，矿物元素指纹图谱技术近年来在农产品产地溯源中受到重视。根据矿物元素的含量可分为3类：常量元素、微量元素及痕量元素[4]。矿物元素指纹图谱技术通过分析不同来源生物体中矿物元素的组成和含量，再利用方差分析、聚类分析和判别分析等数理统计方法筛选出有效指标，进而建立判别模型和数据库，实现食品溯源和确证。矿质元素的分析主要是利用无机质谱进行定量分析，在数分钟内即可得到大量的元素信息。常用的有电感耦合等离子发射光谱仪（CP-AES）、火焰原子吸收光谱仪（F-AAS）、电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）和石墨炉原子吸收分光光度法（GF-AAS）。与其他方法相比，电感耦合等离子体质谱（ICP-MS），特别是多接收电感耦合等离子体质谱仪（MC-ICP-MS），因其操作简便、检测限低（10-12～10-9级别）、测定范围广，具备同位素分析能力等优点[5]，因此也逐渐成为元素指纹图谱分析的首选仪器。如Chudzinska等对波兰16个地区蜂蜜中的15种元素进行了测定，结果显示蜂蜜样品能够按照类型得到较好的区分，正确分类率可达100%，因此ICP-MS可作为判别蜂蜜产地来源的一种既省时又有效的方法[6]。此外，ICP-MS得到的元素指纹图谱还可被用来鉴别商业啤酒的来源，使其得到较高的正确分类率[7]。
2 矿物元素指纹图谱技术的优势及局限性
2.1 优势
良好的农产品产地溯源技术应满足可操作性好、分析速度快、自动化程度高等要求，矿物元素指纹图谱技术作为近些年新兴的农产品产地溯源技術，具有其他产地溯源技术所不能比拟的优势。一是该技术灵敏度高、分析速度快、定量性好、测定高浓度元素时干扰小、操作简单、信号稳定等；二是选择性好，几乎可分析地球上所有元素，线性检测范围宽、检出限低，并且可进行多元素分析等；三是适用于液体、固体等各类样品的分析，分析的结果准确性好、基体效应小、还能进行无损分析等；四是常用的痕量分析技术具有化学预处理简单、取样量少，可直接分析高粘度液体及固体试样等；五是矿物元素指纹图谱技术易于推广。
矿物元素指纹图谱技术体系主要包括样品前处理、微波消解、电感耦合等离子体原子发射光谱法测定、采用Ducan多重比较方法对结果进行统计分析，且近些年在检测仪器的更新和结果的统计分析方面取得了一定的进展，使得矿物元素指纹图谱技术的优越性更加突出，能快速地从种类繁多的元素中筛选出与农产品生产地域密切相关的、稳定的元素指纹信息[8]。赵海燕等研究结果表明矿物元素指纹分析技术可用于小麦产地的判别[9]。王 洁等探讨矿物元素指纹分析技术对茶叶产地溯源的可行性，茶叶矿质元素作为茶叶品质指标关系着茶叶的品质与质量安全，同时由于茶叶矿质元素携带着地域特征指纹信息，因此已被人们作为重要的标志性物质用在茶叶产地溯源中[10]。 [21] FRANKE B M，HALDIMANN M，GREMAUD G，et al.Element signature analysis：its validation as a tool for geographic authentication of the origin of dried beef and poultry meat[J].European Food Research