CN106908508A - 一种基于元素测定的大闸蟹湖泊来源的鉴定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种通过测定元素含量，来鉴定螃蟹来源的方法及其应用。本发明通过测定一组元素含量，通过主成分分析方法，能够有效地将来源于不同湖泊的螃蟹进行区分。该发明能够用于螃蟹产地真伪的鉴定。

Description

一种基于元素测定的大闸蟹湖泊来源的鉴定方法

技术领域

本发明涉及农产品或食品的产地鉴定领域，特别是通过元素测定法鉴定大闸蟹的产地。

技术背景

大闸蟹是人们钟爱的美食，每年中秋前后，各地的大闸蟹就开始横行市场了。我国湖泊众多，适宜大闸蟹生活的地方也不少，比较有名的阳澄湖、洞庭湖、太湖、固城湖、洪泽湖等，出自这些湖泊的大闸蟹在市场上都有一定的名气。其中，以阳澄湖大闸蟹最具盛名。阳澄湖大闸蟹以体大膘肥，青壳白肚，金爪黄毛而闻名于世，无论从知名度、市场占有率还是价格，都是其它产地的大闸蟹所不及的。

由于阳澄湖大闸蟹的品牌竞争力，不少其它品牌的大闸蟹打着阳澄湖大闸蟹的旗号进行商业活动。据统计，阳澄湖的水域面积有限，真正的阳澄湖大闸蟹每年的产量只有2300吨左右，而市场上却有300多个城市在售卖该品牌的大闸蟹，仅北京每年的阳澄湖大闸蟹消费量就有700吨，市场消费总量远远超出了其实际产量。仅从外表很难分辨出阳澄湖大闸蟹、塘蟹和外地蟹的区别。同时，还存在洗澡蟹、塘蟹冒充湖蟹等现象。由此可见，大闸蟹市场假冒伪劣现象极为严重。假冒伪劣的商品严重损害了商家的品牌形象，同样也损害了广大消费者的利益。为了维护市场的健康有序，大闸蟹协会推出了一系列的防伪措施，比较流行的是防伪“戒指”。但是，这种防伪标识只是一种数据加密技术，极易复制。因此，这种防伪技术并不能保证消费者能够买到正宗的大闸蟹。一种能够区分不同湖泊来源的大闸蟹的检测技术，具有很强的实用价值和市场前景。

阳澄湖大闸蟹在进化上属于中华绒螯蟹，由长江水域自然生长或从国家原种场及阳澄湖亲本基地选育而成。中华绒螯蟹主要分布于瓯江以北的大片水域，与分布于北纬26°以南的南方各水系的合浦绒螯蟹，是我国大陆各水系的2个主要的河蟹亚种。

目前，已有方法从基因的角度对大闸蟹的品种进行鉴定。中华绒螯蟹包含一个特有的Opp17基因，这对这个基因设计特异的扩增引物，根据扩增结果即可判断大闸蟹是否为中华绒螯蟹。已有研究表明，中华绒螯蟹在16S rDNA中的ITS2区域存在一定的复杂性，不同水系来源的中华绒螯蟹的基因型不同。通过基因分型技术，即可判断大闸蟹的水性来源。但是由于多年以来各水系中华绒螯蟹培育苗种的盲目放流，加上人工养殖群体向自然水体的逃逸，打破了各水系中华绒螯蟹的天然分布格局，各水系中华绒螯蟹群体间的基因交流非常频繁，由此产生了中华绒螯蟹的种质混杂问题。目前，长江水系中华绒螯蟹种质混杂现象在生产中已有所体现，主要表现为性早熟比例增加、肉质较差、成蟹规格小、抗病能力低下等特征。因此，从通过基因检测只能鉴定到大闸蟹是否为中华绒螯蟹，而其水系来源鉴定则存在很大的困难。因此，一种能够鉴定大闸蟹产地来源的方法需要被开发出来。

发明内容

本发明的目的在于提出一种能够鉴定螃蟹产地来源的方法。

为了实现上述目的，本身请采用以下技术方案：

本发明一方面公开了一种基于元素含量鉴定螃蟹产地的方法，该方法包括以下步骤：

a获得n个螃蟹样本，其中n为大于0等于1的整数；

b测定每个样本中一组元素的含量；

c对元素含量进行主成分分析鉴定螃蟹产地。

优选的，上述一组元素包括：镁、铝、钙、铬、铁、铜、锌、镉、锑、铅，

本领域技术人员可以理解的是上述一组元素是包括但不限于这十种微量元素，在不影响主成份数值的情况下允许其他元素的加入。

优选的，利用质谱仪来测定样本中元素含量，

优选的，上述质谱仪为电感耦合等离子体质谱仪，

优选的，上述电感耦合等离子体质谱仪设置参数为：等离子体气采用Ar，采集模式为He模式，测量方式为跳峰，扫面/重复次数为50次，样品提升时间15s，样品稳定时间40s，等离子体模式采用高灵敏度模式。

需要说明的是上述对质谱仪参数的设置并没有特别的限制，只需要达到测定元素含量的目的，参数可以随着实验条件或元素的改变而更改。

优选的，上述螃蟹为大闸蟹，

优选的，上述主成分数值小于0的大闸蟹为阳澄湖大闸蟹。

本发明的另一方面为上述基于元素含量鉴定螃蟹产地的方法在鉴定螃蟹来源中的用途。

本发明再一方面提供一种根据元素含量鉴定螃蟹产地的模型的建立方法，该方法包含以下步骤：

a获得n个螃蟹样本，测定每个样本中多种元素的含量；

b通过对每个样本中不同元素的含量组合做主成份分析，得到每个样本针对每个元素含量组合的多个主成份数值；

c统计分析每个样本的多个主成份数值，找到可以区别产地差异的主成份数值，根据所述主成份数值代表的元素含量组合，建立鉴定螃蟹产地的模型。

优选的，步骤c中所述元素含量组合包括：镁、铝、钙、铬、铁、铜、锌、镉、锑和铅。

优选的，步骤c中所述主成份数值小于0为阳澄湖大闸蟹。

本发明提供了一种通过测定元素含量以及主成分分析的方法，可以用于大闸蟹产地的鉴定，能够有效地区分不同湖泊来源的大闸蟹。因此，该方法可以用于阳澄湖或其它品牌大闸蟹的真伪鉴定，对品牌的保护与市场的规范起到一定的积极作用。

附图说明

图1为阳澄湖大闸蟹和太湖大闸蟹元素含量的主成分分析图。图中，“▲”阳澄湖大闸蟹，“●”为太湖大闸蟹；“Y”表示阳澄湖大闸蟹，“T”表示太湖大闸蟹；PC1为主成分1，PC2为主成分2。

图2为元素删减后阳澄湖大闸蟹和太湖大闸蟹元素含量的主成分分析图。图中，“▲”阳澄湖大闸蟹，“●”为太湖大闸蟹；“Y”表示阳澄湖大闸蟹，“T”表示太湖大闸蟹；PC1为主成分1，PC2为主成分2。

图3为阳澄湖大闸蟹和洪泽湖大闸蟹元素含量的主成分分析图。图中，“▲”阳澄湖大闸蟹，“●”为洪泽湖大闸蟹；“Y”表示阳澄湖大闸蟹，“T”表示洪泽湖大闸蟹；PC1为主成分1，PC2为主成分2。

图4为阳澄湖大闸蟹和长荡湖大闸蟹元素含量的主成分分析图。图中，“▲”阳澄湖大闸蟹，“●”为洪泽湖大闸蟹；“Y”表示阳澄湖大闸蟹，“C”表示长荡湖大闸蟹；PC1为主成分1，PC2为主成分2。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细阐述。

本发明提供的鉴定大闸蟹产地的方法，是利用电感耦合等离子体质谱仪测定不同来源大闸蟹样本多种元素的含量，所述的多种元素包括：B、Mg、Al、Ca、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、As、Se、Sr、Cd、Sn、Ba、Hg、Tl、Pb，通过本领域技术人员知晓的主成分数值分析方法，筛选出具有差异的一组元素：镁、铝、钙、铬、铁、铜、锌、镉、锑、铅。检测这十种元素含量，用主成份分析的方法，计算出的主成份小于0时，就是来自阳澄湖的大闸蟹；主成份大于0时，就是来自于其他湖泊的大闸蟹。

需要说明的是，本申请的鉴定方法不仅仅用于鉴定阳澄湖大闸蟹，还可以鉴定其他来源或品种的螃蟹。

实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件进行。以下实施例仅对本申请进行进一步说明，不应理解为对本申请的限制。

实施例

实施例1、大闸蟹样本元素测定

大闸蟹中元素的含量测定按照如下步骤进行：

1.取不同湖泊的大闸蟹样本；

2.将新鲜的大闸蟹用榨汁机打碎成粉末状，于80℃烘干；

3.准确称取1g粉末，用于质谱上机检测；

4.元素的含量采用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)进行，主要参数设置为：等离子体气采用Ar，采集模式为He模式，测量方式为跳峰，扫面/重复次数为50次，样品提升时间15s，样品稳定时间40s，等离子体模式采用高灵敏度模式。

实施例2、阳澄湖大闸蟹和太湖大闸蟹元素组成的主成分分析

测得了大闸蟹中的各元素含量后(表1)，由于元素种类较多，采用主成分分析(Principal Component Analysis，PCA，)的方法。将各个样品的所有元素含量导入SPSS(Statistical Product and Service Solutions)软件中，计算各指标间的相关性，并通过线性变换，挑选出最具代表性的两个变量，即PC1和PC2。这两个主成分的在各元素上的因子载荷见表2。

表1

表1是本发明中所采用的元素组合，以及阳澄湖大闸蟹和太湖大闸蟹个体中的各元素含量。其中，“Y”表示阳澄湖大闸蟹，“T”表示太湖大闸蟹。

表2

表2为主成分在各元素上的因子载荷。其中，Z1为载荷1，Z2为载荷2。

根据因子载荷，将载荷与元素含量相乘，并相加，分别计算各个大闸蟹的两个主成分数值，如表3。

表3

表3为阳澄湖大闸蟹和太湖大闸蟹的主成分数值。其中，PC1为主成分1，PC2为主成分2。“Y”表示阳澄湖大闸蟹，“T”表示太湖大闸蟹。

根据表3中的主成分数值，分别以PC1为横坐标、PC2为纵坐标作图，如图1。由图1可知，阳澄湖大闸蟹和太湖大闸蟹相互混杂在一起，不能有效地区分两个群体。

造成不同群体相互混杂的原因，可能是指标之间的相互影响所致。所以，我们对各个指标进行删减，当元素删减至10个时，两个大闸蟹群体可以有效区分开。其中，删减后的10个元素重新做主成分分析时各个指标的因子载荷如表4；将载荷与元素含量相乘，并相加，分别计算各个大闸蟹的两个主成分数值，如表5；

表4

表4为主成分在删减元素的因子载荷。其中，Z1为载荷1，Z2为载荷2。

表5

表5为元素删减后阳澄湖大闸蟹和太湖大闸蟹的主成分数值。其中，PC1为主成分1，PC2为主成分2。“Y”表示阳澄湖大闸蟹，“T”表示太湖大闸蟹。

根据表5中的主成分数值，分别以PC1为横坐标、PC2为纵坐标作图，如图2。由图2可知，PC1<0为阳澄湖大闸蟹。据此标准，可以判断大闸蟹是否来源于阳澄湖。也就是说，本发明中所述的方法，能够用于大闸蟹产地来源的鉴定。

实施例3、其它产地大闸蟹与阳澄湖大闸蟹的区分

为了说明该方法的普遍性，不仅能够用于阳澄湖与太湖大闸蟹的区分，也能够用于其它湖泊与阳澄湖大闸蟹的区分。为此，我们采集了来自洪泽湖和长荡湖的大闸蟹，分别测定如实施例2中经过删减的元素含量，即镁、铝、钙、铬、铜、锌、镉、锡、锑和铅，含量如表6所示：

表6是洪泽湖大闸蟹和长荡湖大闸蟹个体中的各元素含量。其中，“H”表示洪泽湖大闸蟹，“C”表示长荡湖大闸蟹。

阳澄湖大闸蟹与洪泽湖大闸蟹的比较：测得了大闸蟹中的各元素含量后(表6)，采用PCA的方法，计算两个主成分的在各元素上的因子载荷，见表7。

表7

表7为主成分在各元素上的因子载荷。其中，Z1为载荷1，Z2为载荷2。

将载荷与元素含量相乘，并相加，分别计算各个大闸蟹的两个主成分数值，如表8；

表8

表8为阳澄湖大闸蟹和洪泽湖大闸蟹的主成分数值。其中，PC1为主成分1，PC2为主成分2。“Y”表示阳澄湖大闸蟹，“H”表示洪泽湖大闸蟹。

根据表8中的主成分数值，分别以PC1为横坐标、PC2为纵坐标作图，如图3。由图3可知，PC1<0为阳澄湖大闸蟹。由此来看，该方法也适用于阳澄湖大闸蟹与洪泽湖大闸蟹的区分。

阳澄湖大闸蟹与长荡湖大闸蟹的比较：测得了大闸蟹中的各元素含量后(表6)，采用PCA的方法，计算两个主成分的在各元素上的因子载荷，见表9。

表9

表9为主成分在各元素上的因子载荷。其中，Z1为载荷1，Z2为载荷2。

将载荷与元素含量相乘，并相加，分别计算各个大闸蟹的两个主成分数值，如表10；

表10

表10为阳澄湖大闸蟹和长荡湖大闸蟹的主成分数值。其中，PC1为主成分1，PC2为主成分2。“Y”表示阳澄湖大闸蟹，“C”表示长荡湖大闸蟹。

根据表10中的主成分数值，分别以PC1为横坐标、PC2为纵坐标作图，如图4。由图4可知，PC1<0为阳澄湖大闸蟹。由此来看，该方法也适用于阳澄湖大闸蟹与长荡湖大闸蟹的区分。

最后需要说明的是，以上实施例仅用说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过参照本发明的优化的实施例已经对本发明进行了描述，但本领域的普通技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其做出各种各样的改变，而不偏离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围。

Claims (10)

1.一种基于元素含量鉴定螃蟹产地的方法，该方法包括以下步骤：

a获得n个螃蟹样本，其中n为大于等于1的整数；

b测定每个样本中一组元素的含量；

c对元素含量进行主成分分析鉴定螃蟹产地。

2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述一组元素包括：镁、铝、钙、铬、铁、铜、锌、镉、锑和铅。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中所述元素含量是通过质谱仪测定的。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述质谱仪为电感耦合等离子体质谱仪。

5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述螃蟹的品种为大闸蟹。

6.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述主成分分析得到的主成分数值小于0的螃蟹样本为阳澄湖大闸蟹。

7.如权利要求1-6任一项所述的方法在鉴定螃蟹来源中的用途。

8.一种根据元素含量鉴定螃蟹产地的模型的建立方法，该方法包含以下步骤：

a获得n个螃蟹样本，测定每个样本中多种元素的含量；

b通过对每个样本中多种元素的含量组合做主成份分析，得到每个样本针对每个元素含量组合的多个主成份数值；

c统计分析每个样本的多个主成份数值，找到可以区别产地差异的主成份数值，根据所述主成份数值代表的元素含量组合，建立鉴定螃蟹产地的模型。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，步骤c中所述元素含量组合包括：镁、铝、钙、铬、铁、铜、锌、镉、锑和铅。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，步骤c中所述主成份数值小于0的螃蟹样本为阳澄湖大闸蟹。