基于元素组学的黔北麻羊羊腿肉的产地溯源可行性研究

张孝红1,袁付明2,周绍均2,况晓宇2,方鑫碧2,何艳梅1,邓勇1,张建永1*

1(遵义医科大学 药学院,贵州 遵义,563000)2(遵义市产品质量检验检测院,贵州 遵义,563000)

摘 要 基于元素组学分析黔北麻羊羊腿肉中的元素组成及含量,并与我国四大羊肉主产区对比分析,结合化学计量法进行产地溯源可行性研究。收集我国贵州、内蒙古、宁夏、新疆和甘肃5个产区的羊前腿肉共65份,采用微波消解法预处理后,通过电感耦合等离子体质谱法和电感耦合等离子体发射光谱法检测羊腿肉中17种元素的含量,结合单因素方差分析、主成分分析和正交偏最小二乘法判别分析对黔北麻羊进行产地区分,基于差异元素建立黔北麻羊产地判别模型。黔北麻羊与其余4个产区之间存在8种差异元素Mg、Al、K、Fe、P、Rb、Cr、Sn,建立了Fisher判别模型,对黔北麻羊的判别正确率为95%,采用“留一法”交叉验证对黔北麻羊的判别正确率为95%。通过8种差异元素建立的判别模型对黔北麻羊进行有效区分,元素组学可为黔北麻羊溯源分析提供新的参考。

关键词 羊肉;元素组学;黔北麻羊;产地溯源;化学计量法

内蒙古、甘肃、宁夏和新疆是我国优质羊肉产区,其中内蒙古属于中东部产区盛产肉羊的优势地带[1],苏尼特羊是蒙古羊的一类,其体格高大,产肉性能好,营养价值高,且肉质鲜美多汁,深受大众青睐[2]。甘肃、宁夏和新疆等属于西北产区盛产肉羊的优势地带[1],其中宁夏滩羊羊肉是宁夏地方品种羊肉,其脂肪含量低且分布均匀、肉质细腻、膻味轻[3]。同时,贵州作为我国西南产区盛产肉羊的优势地带[1],其中黔北麻羊作为独特的地方品种,已有上千年的饲养历史,于2009年被列入国家级畜禽遗传资源名录[4],遗传性能稳定[5],具有良好的生产性能、繁殖能力强、膻味轻、耐粗饲等优势及良好的肉用性能[6]。然而目前由于对其研究不足,导致地理标志性产品的保护不足,市场上以次充好的羊肉产品层出不穷,严重地侵犯了消费者的权益,因此,亟需对地理标志性黔北麻羊进行产地品质深入研究,实现有效溯源,从而规范其羊肉市场。

元素作为维持机体正常活动不可或缺的物质,对动物机体生长发育具有重要作用,有研究发现羊肉中元素含量与产地存在直接关联,不同产地间的气候、植被等环境和饮食差异对元素特征产生直接影响[7]。王雪蓉等[8]基于电感耦合等离子体质谱法(inductively coupled plasma mass spectrometry, ICP-MS)对滩羊骨骼中的元素检测发现不同产区滩羊的元素含量存在差异,可能会导致羊肉品质的细微差别。然而目前对黔北麻羊肉中元素含量的系统分析研究较少,其存在独特产地的元素特征,从而可从元素角度对贵州黔北麻羊的溯源分析提供可行性,进一步加强对地理标志性产品的管理,从源头上对黔北麻羊的质量进行控制。

元素组学通常关注元素组及其对外源性或内源性刺激的动态响应, 以此来探究元素在机体内的功能[9],相较于单一的元素分析,元素组学能够反映元素在生物体内的含量、分布及相互作用等信息[10],有研究采用机器学习技术辅助元素组学用于猪肉的原产地鉴别分析[11]。目前,元素组学广泛使用的检测方法有电感耦合等离子体发光色谱法(inductively coupled plasma-optical emission spectrometer, ICP-OES)和ICP-MS。其中,ICP-OES具有线性范围广、可同时测定多种元素、检测快速准确等优点,已被广泛应用于肉及肉制品等领域[12]。ICP-MS检出限低[13]、检测速度快、分辨率高,被认为是元素和同位素分析最强大的分析技术[14],广泛应用于肉品[15]、土壤[16]、水果[17]等多个领域。

综上,为充分了解黔北麻羊羊腿肉中元素的组成、含量及与其他产区羊肉中元素的差异,本研究首次基于ICP-MS和ICP-OES技术,采用元素组学方法定量了贵州、甘肃、内蒙古、宁夏和新疆地区黔北麻羊羊前腿肉中的17种元素,结合化学计量法等进一步探索,从元素角度对黔北麻羊进行产地溯源可行性分析。

1 材料和方法

1.1 材料与试剂

1.1.1 五个产区羊腿肉的收集

本研究的实验用羊前腿肉于2022年10月~2023年1月在贵州(n=20)、甘肃(n=11)、内蒙古(n=12)、宁夏(n=13)和新疆(n=9)5个产区购进,共计65个样品,样品的产区分布及详细信息见表1,所有羊腿在剔除股骨后,取全部鲜肉用破壁机打碎后置于-20 ℃冰箱中保持备用。

表1 五个产区羊腿肉样品信息
Table 1 The sample information of leg meat in mutton

编号产地品种数量/只采购时间1贵州省仁怀县黔北麻羊22022.122贵州省习水县黔北麻羊182022.123甘肃金昌滩羊12022.114甘肃白银甘肃靖远羔羊22022.125甘肃酒泉雪山羊肉22022.126甘肃酒泉祁连山草地羊22023.17甘肃武威散养羔羊22022.128甘肃武威苏武沙羊22023.19内蒙古乌兰察市苏尼特羊42022.1210内蒙古锡林郭勒盟苏尼特羔羊62022.1211内蒙古锡林郭勒盟乌珠穆沁羊22023.112宁夏吴忠宁夏滩羊72022.11、1213宁夏银川宁夏滩羊62022.11、1214新疆阿勒泰阿勒泰大尾羊(绵羊)32022.10、2023.115新疆塔城塔城巴什拜羊22023.116新疆乌鲁木齐北疆黑毛驹俐22022.1117新疆乌鲁木齐新疆散养羔羊22023.1

1.1.2 试剂

盐酸、硝酸(分析纯),天津科密欧试剂有限公司;高纯水(电阻率18.2 MΩ·cm)、氩气、氦气(纯度>99.999%),贵州望江气体有限公司;33种多元素标准溶液(质量浓度均为100 μg/mL),包括铝(Al)、砷(As)、硼(B)、钡(Ba)、铍(Be)、铋(Bi)、钙(Ca)、镉(Cd)、钴(Co)、铬(Cr)、铜(Cu)、铁(Fe)、镓(Ga)、锗(Ge)、汞(Hg)、钾(K)、锂(Li)、镁(Mg)、锰(Mn)、钼(Mo)、镍(Ni)、磷(P)、铅(Pb)、铂(Pt)、铷(Rb)、锑(Sb)、硒(Se)、锡(Sn)、锶(Sr)、钛(Ti)、铊(Tl)、钒(V)、锌(Zn),国家有色金属及电子材料分析测试中心;Na(钠)、钾(K)、钙(Ca)元素标准溶液(质量浓度均为1 000 μg/mL),中国计量科学研究院。

1.2 仪器与设备

ME204E型电子天平,梅特勒-托利多仪器(上海)有限公司;MARS 6型微波消解仪,美国培安公司;ICAP QC型ICP-MS,赛默飞世尔科技有限公司;Optima 8000型ICP-OES,铂金埃尔默仪器有限公司;BHW-09C20型恒温电加热器,上海博通化学科技有限公司;明澈-DUV 24纯水超纯水一体化系统,彤迪科学仪器(上海)有限公司。

1.3 实验方法

1.3.1 五个产区羊腿肉样品微波消解预处理

参考GB 5009.268—2016《食品安全国家标准 食品中多元素的测定》,采用第一法项下的微波消解法对羊腿肉样品进行预处理,称取样品质量为0.2~0.5 g(精确至0.000 1),置于微波消解内罐中,加入硝酸8 mL,加盖放置1 h进行预消解后,拧紧盖子进行消解,具体消解条件见表2。消解完成冷却后取出,开盖排气,超纯水冲洗内盖残留至消解罐中,将消解罐置于恒温加热器中100 ℃加热赶酸至溶液剩余2~3 mL,加超纯水定容至25 mL备用。

表2 微波消解法消解条件
Table 2 The condition of microwave digestion program

步骤控制温度/℃升温时间/min恒温时间/min11205521505103190520

1.3.2 ICP-MS分析

采用1 μg/mL调谐液对仪器进行调谐后,对完成预处理的样品中的Na、K、Ca、Mg、Al、Fe、Cr、Rb、Sn、Ba、Ti、Mn、Cu、Sr、Ce共计15种元素进行检测分析,ICP-MS检测参数如下所示:射频功率:1 548.60 W;等离子体气流量:13.90 L/min;载气流量(氩气):0.93 L/min;辅助气流量(氦气):0.79 L/min;泵速:40.00 r/min;采样模式:全定量;采样锥孔径:1.0 mm;截取锥孔径:0.4 mm;测定模式:动能歧视效应(kinetic energy discrimination, KED);检测方式:自动。

1.3.3 ICP-OES分析

对仪器进行OES光学初始化后,对完成预处理的样品中的Zn、P两种元素进行检测分析,Zn和P的分析谱线波长分别为206.200、213.617 nm,检测参数如下所示:功率:1 300 W;等离子气流量:12 L/min;辅助气流量:0.2 L/min;雾化气气体流量:0.55 L/min;分析泵速:50 r/min;试样流量:1.5 L/min。

1.4 数据处理与多元统计分析

元素数据以均值±标准差表示,采用SPSS 29.0软件对不同产区羊腿肉的不同元素含量进行统计分析,其中多组间比较采用单因素方差分析(analysis of variance, ANOVA),两两比较采用t检验,以P<0.05表示具有显著差异。

由于羊肉中不同元素的数量级存在差异,本研究将不同组别羊腿肉的多元素数据采用Z-score标准化后得到含组别、元素标准化组成的区间在(-1,1)的元素矩阵。首先采用在线程序(https://cloud.metware.cn)对标准化后的数据进行主成分分析(principal component analysis, PCA),观察5个地区羊腿肉中元素的整体差异。进一步采用正交偏最小二乘法判别分析(orthogonal partial least squares discriminant, OPLS-DA)判别分析,观察黔北麻羊与4个地区羊腿肉的两两之间的差异,在OPLS-DA模型的基础上,同时满足投影重要性(variable importance in projection, VIP)>1和P<0.05的元素被认为是黔北麻羊与4个地区之间的组间差异元素。此外,采用对差异元素进行热图分析,直观表达出不同产区之间的差异轮廓,最后采用SPSS 29.0软件,以黔北麻羊与4个地区之间的共同差异元素构建Fisher产地判别模型,并进行交叉验证。其中Z-score标准化如公式(1)所示:

(1)

式中:x′表示标准化处理后的元素数据;x表示元素含量;μ表示元素数据的平均值;σ表示元素数据的标准差。

2 结果与分析

2.1 五个产区羊腿肉的常量元素分析

本实验对贵州、宁夏、甘肃、内蒙古和新疆5个产区的羊腿肉样品中检测出的Na、K、Ca、Mg、Al、Fe、Zn、P共计8种常量元素检测结果如图1所示,包含了元素的最大值、最小值和中位数等,可以直观地显示出各个产区羊腿肉矿物元素的分布趋势等信息[18]。5个产区羊腿肉中常量元素的含量由大到小顺序为:K>P>Na>Mg>Ca>Zn>Fe>Al。其中K元素是常量元素中含量最高的元素,其含量为2 910.56(内蒙古)~4 857.99 mg/kg(贵州);Al元素是常量元素中含量最低的元素,其含量为0.81(内蒙古)~3.52 mg/kg(贵州)。以贵州产区羊腿肉中常量元素为对照,通过对不同组别常量元素的多重比较分析发现,贵州产区羊腿肉中的Mg、Al、K、Fe、P五类元素的含量显著高于甘肃、内蒙古、宁夏和新疆产区的羊腿肉(P<0.01),贵州产区羊腿肉的Ca元素的含量高于宁夏产区的羊腿肉(P<0.05),贵州产区的羊肉中Zn元素的含量高于新疆产区的羊腿肉(P<0.05)。

A-Na;B-Mg;C-Al;D-K;E-Ca;F-Fe;G-P;H-Zn
图1 五个产区羊腿肉的常量元素箱式图
Fig.1 Box-plots of macroelements in mutton from five regions
注:以贵州省产区的羊肉为对照,*表示P<0.05,**表示P<0.01(下同)。

2.2 五个产区羊腿肉的微量元素分析

对5个产区羊腿肉的Cr、Rb、Sn、Ba、Ti、Mn、Cu、Sr、Ce共计9种微量元素分析如图2所示,5个产区羊腿肉微量元素的含量为:0.021(宁夏)~6.364 mg/kg(贵州)。其中,Rb元素在微量元素中平均含量最高,其含量为1.122(内蒙古)~6.364 mg/kg(贵州),Ce元素在所有元素中平均含量最低,其含量为0.07(宁夏)~0.154 mg/kg(宁夏)。以贵州的羊腿肉中微量元素的平均含量为对照,通过对微量元素进行多重比较分析发现,本次研究的5个产区的羊腿肉之间微量元素的含量特征差异显著。其中,贵州产区的Cr元素的含量显著低于甘肃和新疆2个产区的羊腿肉(P<0.05);贵州产区中的Rb元素的含量显著高于的甘肃、内蒙古和新疆产区羊腿肉(P<0.01),略高于宁夏产区的羊腿肉(P<0.05);贵州产区的Sn元素高于内蒙古产区羊腿肉(P<0.05);贵州产区的Sn、Ti元素极显著高于宁夏产区羊腿肉(P<0.01);贵州产区的Ba元素含量极显著低于甘肃产区羊腿肉(P<0.01);贵州产区的Mn元素高于内蒙古和宁夏产区羊腿肉(P<0.05);贵州产区羊肉中的Cu元素的含量略低于甘肃、新疆产区的羊腿肉(P<0.05),显著低于内蒙古和宁夏产区的羊腿肉(P<0.01);贵州产区羊肉的Ce元素含量高于宁夏产区的羊腿肉(P<0.05)。综上所述,贵州产区的黔北麻羊羊腿肉与其他产区的常量元素和微量元素均存在差异,为元素组学角度分析黔北麻羊的产地溯源提供了可行性。

A-Cr;B-Rb;C-Sn;D-Ba;E-Ti;F-Mn;G-Cu;H-Ce;I-Sr
图2 微量元素箱式图
Fig.2 Box-plots of microelements

2.3 元素的相关性分析

通过皮尔逊相关系数法对本次5个产区的羊腿肉中17种元素含量进行相关性分析。如图3所示,元素的统计分析结果表明,元素中20对元素呈现极显著正相关(P<0.01),12对元素呈现显著正相关(P<0.05),2对元素呈现极显著负相关(P<0.01),7对元素呈现显著负相关(P<0.05)。5个产区之间的羊肉的17种元素之间存在着很强的相关性,进一步表明元素能在一定程度上反映羊肉的产地信息,通过降维对产地判别指标可进行简化,为产地判别提供了依据[19]

图3 17种元素的相关系数矩阵图
Fig.3 Correlation matrix of 17 multi-elements
注:红色圆圈代表正相关,蓝色圆圈代表负相关,P<0.001标记为***,P<0.01标记为**,P<0.05标记为*。

2.4 五个产区羊腿肉元素的PCA

为了进一步区分五个产区的羊肉的元素差异,将对5个产区羊肉中分析检测到的17种元素的进行PCA,结果如图4所示。研究表明,变量解释度R2和预测指数Q2均大于0.4表明模型具有较好的可靠性和预测能力[20],该模型的R2X=0.483,Q2=0.267,表明本次模型具有良好的可靠性和一定的预测性。本次分析模型显示甘肃、内蒙古、宁夏和新疆4个产区的羊肉重叠,贵州与甘肃、内蒙古、宁夏和新疆的羊肉之间能够被明显地区分,但是存在交叉。

图4 五个产区元素的PCA评分图
Fig.4 PCA score plot of multi-elements in mutton from five regions
注:图中GZ代表贵州产区的羊腿肉,GS代表甘肃产区的羊腿肉,NM代表内蒙古产区的羊腿肉,XJ代表新疆的羊腿肉,NX代表宁夏产区的羊腿肉。

2.5 五个产区羊肉元素的OPLS-DA分析

OPLS-DA模型能够最大限度地实现不同组别之间的分离,为了更好地研究黔北麻羊与其他4个产区的元素差异,本研究采用OPLS-DA对5个产区的羊肉进行分析,模型中R2Q2越接近1,表明模型越稳健。黔北麻羊与4个主产区的OPLS-DA模型参数见表3,数据表明所建立的模型稳健可靠,可用于黔北麻羊与其他产区的元素差异分析。结果如图5所示,贵州和4个产区的元素轮廓可被有效区分。进一步采用VIP值>1和P<0.05筛选差异元素,贵州与甘肃产区的差异元素为Mg、Al、Fe、P、K、Rb、Cr,贵州与宁夏产区的差异元素为Mg、Al、Fe、P、Sn,贵州与新疆产区的差异元素为Mg、Al、Fe、P,贵州与内蒙古产区的差异元素为Mg、Al、Fe、P、Rb、Sn。其中P、Al、Fe、Mg为黔北麻羊与4个产区羊肉之间的共有差异元素(图5-E),此外,本研究建立了差异元素的热图分析,可直观地反映黔北麻羊与其余4个产区羊腿肉的元素含量的差异(图5-F)。

A-GZ与GS产区OPLS-DA评分图;B-GZ与NM产区OPLS-DA评分图;C-GZ与NX产区OPLS-DA评分图;D-GZ与XJ产区OPLS-DA评分图;E-差异元素韦恩图;F-5个地区差异元素热图
图5 五个产区的OPLS-DA评分图及差异元素的韦恩图和热图
Fig.5 OPLS-DA score plot, Venn, and heatmap of difference elements in mutton from 5 regions
注:表格和图中GZ代表贵州产区的羊肉,GS代表甘肃产区的羊肉,NM代表内蒙古产区的羊肉,XJ代表新疆的羊肉,NX代表宁夏产区的羊肉。

表3 OPLS-DA模型参数
Table 3 The parameters of OPLS-DA

组别R2XR2YQ2GZ与GS0.5490.9060.739GZ与NM0.5050.8790.727GZ与NX0.480.8760.734GZ与XJ0.4080.7670.568

2.6 五个产区羊腿肉的Fisher产地判别分析

为了进一步了解差异元素含量对黔北麻羊产地判别的影响,将贵州黔北麻羊与其余地区羊腿肉之间的8种差异元素(Mg、Al、K、Fe、P、Rb、Cr、Sn)含量数据引入判别模型中,建立黔北麻羊产地判别模型,进行逐步判别分析,并进行留一法交叉验证,结果表明8种差异元素指标中Fe、Rb和Sn元素对产地判别效果显著,建立的5个产地羊肉的分类函数判别公式如下:

Y贵州=2.495Fe+3.330Rb+2.096Sn-3.116;

Y甘肃=-5.656Fe-0.026Rb+3.437Sn-4.037;

Y内蒙古=-6.285Fe-1.485Rb-0.524Sn-3.710;

Y新疆=-7.753Fe-0.929Rb+1.093Sn-4.605;

Y宁夏=-7.613Fe+1.009Rb-0.614Sn-4.554。

根据判别函数将5个产地的羊肉进行归类,分类结果如表4所示,回代检验对贵州黔北麻羊的判别率达到了100%,交叉验证判别率为95%,表明13种元素对贵州黔北麻羊的产地判别模型有效,采用该模型对黔北麻羊进行产地判别是可行的。

表4 五个地区羊肉的判别分类结果
Table 4 Classification result of discriminant analysis from five regions

方法产区预测组地区信息贵州甘肃内蒙古新疆宁夏回代检验计数贵州200000甘肃17120内蒙古11532新疆02223宁夏03217正确率/%10063.641.722.253.8交叉验证计数贵州190001甘肃16121内蒙古12531新疆02223宁夏03217正确率/%9554.541.722.253.8

3 讨论

3.1 黔北麻羊的元素特征分析

研究发现不同产区的地质条件导致土壤中元素组成不同,形成了元素特征差异[21],羊肉中元素的组成及含量受地理环境的影响,元素在机体中的含量及分布特征能够反映羊肉产地的信息,因此,元素能够在一定程度上反映出羊肉的品质及产地指标[22]。本研究发现Mg、Al、Fe、P、K、Cr、Rb、Sn为贵州产区与其余4个产区羊肉之间的差异元素,其中P、Al、Fe、Mg为共同差异元素,且贵州地区的含量显著高于其余4个产区(P<0.05)。P元素是植物生长发育的重要元素之一,植物牧草作为家畜的常用饲料,是P元素主要来源[23],研究表明P元素可与Ca元素相互作用,直接作用于羊的骨骼发育,成年羊和幼羊Ca和P的缺乏可能会导致骨骼发育不良产生软骨症及佝偻症等,产后母羊Ca和P的缺乏可能会导致瘫痪[24]。本研究发现黔北麻羊P元素含量高,有益于羊的生长发育。元素通过“土壤-牧草-家禽”的系统模式在动物体内富集[25],本研究发现黔北麻羊中的Al元素含量显著高于其余地区羊腿肉,分析其原因可能是贵州省Al资源丰富,铝土矿储量仅次于广西[26],位居全国第二,造成黔北麻羊肉中的Al元素含量显著高于其他地区羊肉的原因。有研究通过向宰前3周去除肉鸡的日粮中添加的Fe和Cu元素,发现硫代巴比妥酸反应物值降低,会直接影响肉鸡在蒸煮过程中的氧化性能,进一步影响肉鸡风味[27]。其次,Fe元素主要以血铁类和非血铁类的形式存在,是血红蛋白和肌红蛋白的重要组成部分,能够直接影响羊肉的风味及肉色。本研究发现黔北麻羊羊腿肉中的Fe元素含量高,进一步表明黔北麻羊羊腿肉风味及肉色俱佳。研究发现适当的提高Mg元素含量能提高猪肉的质量、促进猪的生长和繁殖性能等[28],也能够减缓运输过程的应激反应对肉品质的影响,降低PSE(pale soft exudative)的发生率[29]。本研究发现黔北麻羊中Mg元素的含量最高,分析其原因可能是因为Mg元素广泛存在于青绿饲料等常用饲料中,而黔北麻羊生长在南方,饲料主要以青绿饲料为主[30],北方的羊饲料主要以天然牧草、柠条、秸秆等为主[3],表明黔北麻羊羊腿肉品质优,生长繁殖性能好。有研究表明K元素是肌肉组织的第一必需矿物质,K元素可以降低PSE肉的发生率,还能促进氨基酸的吸收[31],饲料中添加Cr元素能够改善肉仔鸡的品质及生长性能[32],本研究发现贵州产区的K元素显著高于甘肃产区,而Cr元素显著低于甘肃地区,进一步表明运输过程中黔北麻羊PSE肉的发生率低,黔北麻羊羊腿肉品质优。饲料和环境的差异可能是造成贵州产区羊肉与其他产区羊肉之间的元素差异原因之一,差异特征元素是羊肉产地溯源的必要特征。

3.2 基于元素组学的黔北麻羊的产地溯源分析

本研究通过PCA发现,5个产区之间的元素组学轮廓整体上相似,进一步采用OPLS-DA将贵州地区与甘肃、内蒙古、宁夏和新疆地区的羊腿肉元素进行两两比较,发现贵州产区与其余4个产区之间存在显著的差异,通过绘制韦恩图发现共包括8种差异元素,在此基础上建立了Fisher判别模型并进行交叉验证发现,元素对黔北麻羊羊腿肉的判别正确率达到了95%,能够在一定程度上对贵州黔北麻羊进行产地溯源,为元素组学对羊腿肉的来源可行性提供了理论依据。但是对于其余4个地区的羊肉的产地判别正确率相较更低,分析其原因可能是甘肃和宁夏产区与内蒙古交接,内蒙古横跨西北,东北和华北产区[33],其组成元素的含量与甘肃和宁夏产区之间具有相似性,土壤、气候等相似性造成判别正确率较低。研究学者在对静宁苹果的元素溯源的研究中发现,加大样本量能够减少误判率,使判别模型更加稳定[34],因此在今后的研究可以需要加大研究的样本量及研究的范围,分析更多的元素种类,尤其是特有的稀有元素及同位素等,以提高对不同产区羊腿肉的判别率。

4 结论

本研究采用微波消解法对羊肉进行预处理后,采用ICP-MS和ICP-OES对贵州、甘肃、内蒙古、新疆、宁夏5个产地中17种元素的组成和含量进行检测分析。PCA结果显示,5个地区羊肉之间存在差异,但是整体上的分析效果不明显,采用OPLS-DA对不同地区间两两分析发现,OPLS-DA模型能够对5个地区的羊肉进行产地识别分析。用元素组学结合化学计量法对黔北麻羊与其余4个产区的元素进行分析,发现黔北麻羊与其余4个产区存在8个差异元素(Mg、Al、Fe、P、K、Cr、Rb、Sn),结合差异元素构成的Fisher判别分析模型,能够基本鉴别不同产地的羊肉。其中,元素对黔北麻羊羊腿肉的判别正确率达到了95%,表明元素组学结合化学计量法是对羊肉产地判别分析有效的方法。然而,在后续的研究工作中,需要挖掘分析更多的元素种类,提高对各个产地羊肉产地判别的正确率,为保护地方特色性羊肉产品产地溯源提供理论支撑。

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Feasibility discrimination traceability of leg meat origin in Qianbei brown goat based on elementomic

ZHANG Xiaohong1, YUAN Fuming2, ZHOU Shaojun2, KUANG Xiaoyu2, FANG Xinbi2, HE Yanmei1, DENG Yong1, ZHANG Jianyong1*

1(College of Pharmacy, Zunyi Medical University, Zunyi 563000, China)2(Zunyi product quality inspection and Testing Institute, Zunyi 563000, China)

ABSTRACT This study aimed to conduct a feasibility analysis on the traceability in the leg meat of Qianbei brown goat origin using elementomic, and compared with four major mutton-producing regions in China based on multi-element determined through stoichiometric methods.In total 65 foreleg cases of lamb were collected from Guizhou, Inner Mongolia, Ningxia, Xinjiang, and Gansu.The contents of 17 mineral elements were determined by inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) and inductively coupled plasma-optical emission spectrometer (ICP-OES) after the mutton samples were pretreated by microwave digestion procedure.Combined with analysis of variance (ANOVA), principal component analysis (PCA), and orthogonal partial least squares discriminant (OPLS-DA), the Qianbei brown goat origins were distinguished.The discriminant model of mutton origin was established based on different elements.8 kinds of elements (Mg, Al, K, Fe, P, Rb, Cr, and Sn) in mutton were selected had significant differences between Guizhou Qianbei brown goat and four main mutton producing areas in China with OPLS-DA model.The Fisher discriminant function was established, and the cross-discrimination accuracy of samples in areas was 95.0%.The results showed that the 8 elements were feasible for the identification of the region Qianbei brown goat, thus providing a reference for traceability analysis.

Key words mutton; elementomics; Qianbei brow goat; geographical origin; chemometrics method

DOI:10.13995/j.cnki.11-1802/ts.039213

引用格式:张孝红,袁付明,周绍均,等.基于元素组学的黔北麻羊羊腿肉的产地溯源可行性研究[J].食品与发酵工业,2024,50(22):204-213.ZHANG Xiaohong,YUAN Fuming,ZHOU Shaojun, et al.Feasibility discrimination traceability of leg meat origin in Qianbei brown goat based on elementomic[J].Food and Fermentation Industries,2024,50(22):204-213.

第一作者:硕士研究生(张建永教授为通信作者,E-mail:zhangjianyong2006@126.com)

基金项目:贵州省科技厅项目(黔科合支撑[2022]一般 090)

收稿日期:2024-03-13,改回日期:2024-05-22