CN109187130A

CN109187130A - 一种基于矿物元素判别模型的牦牛肉溯源方法

Info

Publication number: CN109187130A
Application number: CN201811076226.4A
Authority: CN
Inventors: 项洋; 郝力壮; 柴沙驼; 牛建章; 张晓卫; 王迅; 孙璐
Original assignee: Qinghai Academy of Animal Science and Veterinary Medicine
Current assignee: Qinghai Academy of Animal Science and Veterinary Medicine
Priority date: 2018-09-14
Filing date: 2018-09-14
Publication date: 2019-01-11

Abstract

本发明涉及一种基于矿物元素判别模型的牦牛肉溯源方法。所述方法包括：(1)采集牦牛肉样品，预处理，得到脱脂牦牛肉样品；(2)检测脱脂牦牛肉样品中矿物元素Se、Rb、Ti含量；(3)将上述矿物元素含量代入判别模型，根据计算结果，判断出牦牛肉样品的产地。本发明提供的方法简单、实用，可为牦牛肉质量安全追溯体系的建立和完善提供科学方法。

Description

一种基于矿物元素判别模型的牦牛肉溯源方法

技术领域

本发明涉及一种用于鉴别牦牛肉产地的方法，特别涉及一种基于矿物元素分析方法的鉴别牦牛肉产地的方法。

背景技术

牦牛是生长在高寒地区的特有畜种，主要生长在3000m以上高海拔、低气压、冷季长、牧草生长期短、枯草期长、寒冷、暖季短的高寒地区。由于特殊的生长环境，使得牦牛肉蛋白质含量高、脂肪含量低、矿物质丰富、氨基酸结构比例合理，且胡萝卜素含量丰富，成为公认的绿色无污染食品。

近年来，随着人们生活水平的提高，牦牛肉也随之越来越受欢迎。但由于畜产品市场不规范，出现以普通牛肉替代牦牛肉的问题，使得消费者对动物源性食品安全有了越来越多的担忧和关心。因而，牦牛肉产业亟需一套更加有效的鉴别牦牛肉的溯源方法。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种鉴别牦牛肉产地的方法，通过对牦牛肉及其生长环境对其肉质影响的研究，确立了以牦牛肉某些特定矿物元素作为检测指标，利用矿物元素指纹图谱溯源技术，高效快捷地判断出牦牛肉的溯源产地。

本发明的技术方案如下。

一种基于矿物元素判别模型的牦牛肉溯源方法，包括：

(1)采集牦牛肉样品，预处理，得到脱脂牦牛肉样品；

(2)检测脱脂牦牛肉样品中矿物元素Se、Rb、Ti含量，分别标记为X(Se)、X(Rb)、X(Ti)；

(3)将上述矿物元素含量代入判别模型，根据计算结果，判断出牦牛肉样品的产地。

下面对上述方法作进一步说明。

步骤(1)中，所述牦牛肉样品的采集地选自青海、四川、甘肃、云南或西藏；优选为青海省大通县，青海省河南县、甘肃省碌曲县；进一步优选自3～4岁的母牦牛，选取牦牛肉背最长肌(10-14肋骨间)。

步骤(1)中，所述预处理为：将牦牛肉样品制成1cm³肉丁样品进行冷冻干燥，粉碎，脱脂处理，消解；

其中，所述冷冻干燥具体为：将样品平铺在托盘中，冷冻干燥48小时后取出48小时；冷冻温度在-20℃--80℃之间。

其中，所述脱脂处理为索氏提取，具体为：将牦牛肉样品置于全自动索氏提取仪中，浸提脱脂两小时后取出；溶剂为沸程为30℃-60℃的石油醚。

其中，所述消解具体为：先采用浓硝酸预消解，再采用双氧水预消解，最后进行微波消解。

优选地，先采用BV3级浓硝酸消解1h，再采用双氧水预消解0.5h。

进一步优选地，所述微波消解条件：微波在8min内从0℃增加至120℃，在此条件下保持2min；5min内从120℃增加至160℃，在此条件下保持5min；5min内从160℃增加至180℃，在此条件下保持15min。消解后用超纯水定容至100mL。将定容好的样品用ICP-MS进行检测。

步骤(2)中，所述矿物元素的含量可利用电感耦合等离子质谱仪进行检测。

作为本发明优选实施方式之一，利用ICP-MS检测牦牛肉中矿物元素的操作步骤为：

(1)ICP-MS自动进样器参数：样品快速提升2mL/min(0.5rps)40秒；分析前稳定0.4rps 30秒；多元素同时分析0.1rps；

(2)ICP-MS定量分析模式：He气模式，单位质量数采集数采集点数为3，数据采集重复次数为3次，积分时间：As为1sec，Se、Cd为2sec，Pb为3sec，其他元素为0.3sec；

(3)ICP-MS具体工作参数：射频功率为1600W，载气流速为1.0L/min，蠕动泵流速0.1rps，雾化室温度为2℃，氧化物指标为0.45％，双电荷指标为1.01％。

其中，在步骤(2)矿物元素检测前，先对仪器进行校准。使用外标法进行定量：采用Ge、In、Bi等多元素混合作为内标，其中Ge(72)作为质量数9-89各元素内标；In(115)作为质量数95-159各元素内标；Bi(209)作为质量数163-238各元素内标。当内标元素RSD值大于3％时，样品需重新测定。

步骤(3)中，由于牦牛肉中矿物元素与其生存环境关联度非常大，因此针对不同采集地的牦牛肉，建立不同的判别模型，例如：

当牦牛肉样品的采集地为青海省大通县，青海省河南县，甘肃省碌曲县时，对应的判别模型分别为：

判别模型1：Y_河南县＝-7.316+151.354Se+1.347Rb-1433.200Ti；

判别模型2：Y_大通县＝-9.619+133.994Se+0.545Rb+2312.683Ti；

判别模型3：Y_碌曲县＝-2.272+10.447Se+0.203Rb+1071.610Ti。

将步骤(2)得到的矿物元素含量代入相关判别模型中，计算得到各判别模型的Y值，以最大Y值所属地确定为牦牛肉样品的产地。

本发明所取得的有益效果如下：

本发明通过对牦牛肉溯源方法的研究，发现了牦牛肉中某些特定矿物元素与生存地之间的特定关系，并利用矿物元素指纹图谱溯源技术实现了牦牛肉的溯源判别；检测指标少，操作程序简单、高效等优点；经检验，本溯源鉴别方法的整体正确鉴别率达到91.7％；为牦牛肉质量安全追溯体系的建立和完善提供科学方法。

附图说明

图1为牦牛肉样品前三个主成分(PC1、PC2、PC3)标准化得分图。

图2为聚类树形分析图。图中利用前三个主成分标准化得分对牦牛肉中的矿物元素进行聚类分析，从树状图中可以看到前三个主成分(PC1、PC2、PC3)可以将其完全区分开。图中：1.河南县、2.大通县、3.碌曲县。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。

实施例1牦牛肉产地的鉴定

本实施例提供一种鉴定牦牛肉产地真伪的方法，具体步骤如下：

(1)牦牛肉样品

某屠宰场，牦牛肉样品：共24份，每份500g，为3～4岁母牦牛的牦牛肉背最长肌(10-14肋骨间)；标记产地分别为：青海省河南县(样品1-8)，青海省大通县(样品1-10)，甘肃省碌曲县(样品1-6)；

样品放入自封袋在-20℃冰箱中冷冻保存。

(2)牦牛肉样品干燥、粉碎、脱脂

冷冻干燥：将样品切成1cm³的小丁，平铺在托盘中冷冻干燥48小时后取出；

粉碎：将冻干后的样品放入行星式球磨机中进行粉碎，约1小时；

脱脂：把粉碎好的牦牛肉样品进行索氏提取，在全自动索氏提取仪中，用溶剂为沸程为30℃-60℃的石油醚，浸提脱脂两小时后取出，此时为脱脂牛肉样品，备用。

(3)微波消解

称取0.2g左右的脱脂牦牛肉粉样品，置于洁净的消解管中，加入6mL BV3级浓硝酸预消解1h，之后加入2mL BV3级双氧水预消解0.5h.放入微波消解仪中进行消解。

(4)微波消解条件

微波在8min内从0℃增加至120℃，在此条件下保持2min；5min内从120℃增加至160℃，在此条件下保持5min；5min内从160℃增加至180℃，在此条件下保持15min。消解后用超纯水定容至100mL。

(5)ICP-MS自动进样器参数

样品快速提升2mL/min(0.5rps)40秒；分析前稳定0.4rps 30秒；多元素同时分析0.1rps。

(6)ICP-MS定量分析模式

He气模式，单位质量数采集数采集点数为3，数据采集重复次数为3次，积分时间As为1sec，Se、Cd为2sec，Pb为3sec，其它元素为0.3sec。

(7)ICP-MS具体工作参数

射频功率为1600W，载气流速为1.0L/min，蠕动泵流速0.1rps，雾化室温度为2℃，氧化物指标为0.45％，双电荷指标为1.01％。

(8)测得24个样品中矿物元素Se、Rb、Ti含量如下：

表1牦牛肉样品中矿物元素含量

(9)将表1中每一个样品的三个矿物元素含量代入判别模型1-3中，得到相应的3个Y值，进而依据最大Y值确定样本牦牛肉的实际溯源产地，判断出牦牛肉标记溯源产地的真假；

判别模型1：Y_河南县＝-7.316+151.354Se+1.347Rb-1433.200Ti；

判别模型2：Y_大通县＝-9.619+133.994Se+0.545Rb+2312.683Ti；

判别模型3：Y_碌曲县＝-2.272+10.447Se+0.203Rb+1071.610Ti。

经检验，上述24个牦牛肉样品中，有三个样品溯源错误，具体为：

判别例1：将标记为青海省河南县7号牦牛肉样品的三个矿物元素含量指标代入判别模型1-3中，比较各Y值大小，Y_碌曲县最大，判错为甘肃省碌曲县，判定其实质属于青海省河南县。

判别例2：将标记为青海省大通县9、10号牦牛肉样品的三个矿物元素含量指标代入判别模型1-3中，比较各Y值大小，Y_碌曲县最大，判错为甘肃省碌曲县，判定其实质属于青海省大通县。

其余21个样品的产地标记正确。

本发明所述溯源方法准确率的验证：

验证A：三个地域脱脂牦牛肉样品中的40种矿物元素的方差齐性检验及单个样品K-S检验。

利用Kruskal-Wallis H检验得出，大部分矿物元素不服从正态分布，但Na、As、Ni、Se、Rb、Cd、Ti这7种矿物元素存在显著差异。如表2所示。

表2不同地域牦牛肉样品中部分存在显著差异的矿物元素组成

验证B：三个地域脱脂牦牛肉样品中存在显著性差异的7种矿物元素的主成分分析(PC1、PC2、PC3)。

结果如表3、图1所示。

表3主成分的特征向量及累计方差贡献率

脱脂牦牛肉矿物元素指标	PC1	PC2	PC3
				Na	0.175	0.859	-0.119
As	0.668	0.309	0.093
				Ni	0.706	0.291	-0.374
Se	0.216	0.811	0.250
				Rb	0.114	0.093	0.943
Cd	0.869	-0.055	0.179
				Ti	0.817	0.454	0.138
方差贡献率％	46.822	16.198	14.346
				方差累计贡献率％	46.822	63.020	77.365

从表3中可以看出，前三个主成分的方差累计贡献率达到了77.365％。

如图1所示，矿物元素指标将不同地区(不同省或同一省不同县)的牦牛肉样品完全区分开。

验证C：地域间差异显著的7种矿物元素的判别分析。

如表4所示。

表4 3种矿物元素指标对牦牛肉产地的正确判别率

从表4可知，24个样品的整体正确判别率及交叉验证判别率分别为91.7％及87.5％。

由此可见，本发明所述的溯源方法，在保证较高的正确率的同时，具有检测指标少，操作程序简单、高效等优点。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims

1.一种基于矿物元素判别模型的牦牛肉溯源方法，其特征在于，包括：

(1)采集牦牛肉样品，预处理，得到脱脂牦牛肉样品；

(2)检测脱脂牦牛肉样品中矿物元素Se、Rb、Ti含量；

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述牦牛肉样品的采集地选自青海、四川、甘肃、云南或西藏；优选为青海省大通县，青海省河南县、甘肃省碌曲县。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述预处理为：将牦牛肉样品进行冷冻干燥，粉碎，脱脂处理，消解。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述冷冻干燥具体为：将样品平铺在托盘中，冷冻干燥48小时后取出48小时；冷冻温度在-20℃--80℃之间。

5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述脱脂处理为索氏提取。

6.根据权利要求3-5任一所述的方法，其特征在于，所述消解具体为：先采用浓硝酸预消解，再采用双氧水预消解，最后进行微波消解。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，先采用BV3级浓硝酸消解1h，再采用双氧水预消解0.5h；

优选地，所述微波消解条件：微波在8min内从0℃增加至120℃，在此条件下保持2min；5min内从120℃增加至160℃，在此条件下保持5min；5min内从160℃增加至180℃，在此条件下保持15min。

8.根据权利要求1-7任一所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，利用ICP-MS检测牦牛肉中矿物元素的操作步骤为：

(1)ICP-MS自动进样器参数：样品快速提升0.5rps，40秒；分析前稳定0.4rps，30秒；多元素同时分析0.1rps；

9.根据权利要求1-8任一所述的方法，其特征在于，步骤(3)中，针对不同采集地的牦牛肉，建立不同的判别模型；将步骤(2)得到的矿物元素含量代入相关判别模型中，计算得到各判别模型的Y值，以最大Y值所属地确定为牦牛肉样品的产地。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，当牦牛肉样品的采集地为青海省大通县，青海省河南县，甘肃省碌曲县是，对应的判别模型为：

判别模型1：Y_河南县＝-7.316+151.354Se+1.347Rb-1433.200Ti；

判别模型2：Y_大通县＝-9.619+133.994Se+0.545Rb+2312.683Ti；

判别模型3：Y_碌曲县＝-2.272+10.447Se+0.203Rb+1071.610Ti。