食品安全质量检测学报

产地	样品数量	坐标	平均海拔/m	年均降水量/mm
北京昌平	30	40.1776N~40.2191N 116.3468E~116.4030E	30~100	550
辽宁丹东	30	39.8641N~39.9476N 124.0402E~124.2401E	300~500	981
四川双流	26	30.3511N~30.5468N 103.8929E~103.9547E	400~1000	807

产地	样品数量	坐标	平均海拔/m	年均降水量/mm
北京昌平	30	40.1776N~40.2191N 116.3468E~116.4030E	30~100	550
辽宁丹东	30	39.8641N~39.9476N 124.0402E~124.2401E	300~500	981
四川双流	26	30.3511N~30.5468N 103.8929E~103.9547E	400~1000	807

元素	含量/(mg/kg)
Na	8.988±7.359^a	4.618±3.730^b	6.431±6.374^b
Mg	143.921±27.261^a	114.429±13.581^b	108.346±9.901^b
Al	0.790±0.821^a	0.159±0.145^b	0.687±0.447^a
K	1351.000±285.000^a	1371.000±161.000^a	858.000±139.000^b
Ca	33.774±7.908^a	20.262±2.894^b	31.040±4.204^c
Mn	2.949±1.225^a	6.043±2.191^b	3.077±1.152^c
Ni	0.016±0.012^a	0.024±0.014^a	0.018±0.006^b
Cu	0.212±0.079^a	0.370±0.074^b	0.419±0.145^c
Zn	0.783±0.250^a	1.023±0.191^b	0.727±0.0158^a
Ga	0.091±0.034^a	0.106±0.037^a	0.219±0.089^b
Rb	0.341±0.275^a	0.709±0.310^b	0.559±0.257^b
Sr	0.851±0.233^a	1.141±0.424^b	1.067±0.127^b
Ba	0.752±0.290^a	1.124±0.422^b	1.842±0.749^c
Sc	0.014±0.018^a	0.032±0.023^b	0.060±0.008^c
Pd	0.130±0.039^a	0.051±0.027^b	0.169±0.025^c
La	0.009±0.007^a	0.003±0.003^b	0.013±0.006^c
Ce	0.017±0.015^a	0.005±0.004^b	0.019±0.008^c
Tb	0.039±0.007^a	0.212±0.044^b	0.021±0.004^c

元素	含量/(mg/kg)
Na	8.988±7.359^a	4.618±3.730^b	6.431±6.374^b
Mg	143.921±27.261^a	114.429±13.581^b	108.346±9.901^b
Al	0.790±0.821^a	0.159±0.145^b	0.687±0.447^a
K	1351.000±285.000^a	1371.000±161.000^a	858.000±139.000^b
Ca	33.774±7.908^a	20.262±2.894^b	31.040±4.204^c
Mn	2.949±1.225^a	6.043±2.191^b	3.077±1.152^c
Ni	0.016±0.012^a	0.024±0.014^a	0.018±0.006^b
Cu	0.212±0.079^a	0.370±0.074^b	0.419±0.145^c
Zn	0.783±0.250^a	1.023±0.191^b	0.727±0.0158^a
Ga	0.091±0.034^a	0.106±0.037^a	0.219±0.089^b
Rb	0.341±0.275^a	0.709±0.310^b	0.559±0.257^b
Sr	0.851±0.233^a	1.141±0.424^b	1.067±0.127^b
Ba	0.752±0.290^a	1.124±0.422^b	1.842±0.749^c
Sc	0.014±0.018^a	0.032±0.023^b	0.060±0.008^c
Pd	0.130±0.039^a	0.051±0.027^b	0.169±0.025^c
La	0.009±0.007^a	0.003±0.003^b	0.013±0.006^c
Ce	0.017±0.015^a	0.005±0.004^b	0.019±0.008^c
Tb	0.039±0.007^a	0.212±0.044^b	0.021±0.004^c

稳定同位素判别	元素判别	稳定同位素和元素判别
C	-66.934	-62.965	-65.793	K	0.030	0.049	0.015	O	-2.647	-6.384	-3.414
N	-10.311	-8.673	-10.333	Ca	0.630	-0.482	0.184	K	0.045	0.077	0.006
H	-5.614	-4.691	-4.992	Co	-704.978	-1664.486	-818.216	Ca	1.109	0.803	0.422
O	17.811	14.011	14.574	Ni	217.322	570.950	271.444	Zn	-6.448	-16.356	16.311
常数	-947.128	-822.715	-897.569	Cu	35.780	98.198	50.257	Ga	698.058	1502.743	115.441
				Zn	-0.495	-3.257	8.015	Sr	21.453	79.584	-2.591
				Ga	-219.567	-611.332	-221.682	Ba	-82.033	-167.985	-10.529
				Se	18.061	26.768	55.421	Sc	-95.260	158.513	93.357
				Sr	3.881	13.447	8.185	Pd	-141.982	-699.060	147.493
				Ba	21.994	66.426	26.354	Tb	298.626	1546.896	397.373
				常数	-36.170	-59.912	-34.711	Hf	-159.500	-601.084	77.396
								常数	-52.313	-217.565	-41.432

稳定同位素判别	元素判别	稳定同位素和元素判别
C	-66.934	-62.965	-65.793	K	0.030	0.049	0.015	O	-2.647	-6.384	-3.414
N	-10.311	-8.673	-10.333	Ca	0.630	-0.482	0.184	K	0.045	0.077	0.006
H	-5.614	-4.691	-4.992	Co	-704.978	-1664.486	-818.216	Ca	1.109	0.803	0.422
O	17.811	14.011	14.574	Ni	217.322	570.950	271.444	Zn	-6.448	-16.356	16.311
常数	-947.128	-822.715	-897.569	Cu	35.780	98.198	50.257	Ga	698.058	1502.743	115.441
				Zn	-0.495	-3.257	8.015	Sr	21.453	79.584	-2.591
				Ga	-219.567	-611.332	-221.682	Ba	-82.033	-167.985	-10.529
				Se	18.061	26.768	55.421	Sc	-95.260	158.513	93.357
				Sr	3.881	13.447	8.185	Pd	-141.982	-699.060	147.493
				Ba	21.994	66.426	26.354	Tb	298.626	1546.896	397.373
				常数	-36.170	-59.912	-34.711	Hf	-159.500	-601.084	77.396
								常数	-52.313	-217.565	-41.432

判别模型	产地	预测组的成员	正确判别率/%	整体正确判别率/%
稳定同位素	昌平草莓(n=30)	27	0	3	90.0	88.4
丹东草莓(n=30)	0	28	2	93.3
双流草莓(n=26)	5	0	21	80.8
元素	昌平草莓(n=30)	28	0	2	93.3	90.7
丹东草莓(n=30)	0	29	1	96.7
双流草莓(n=26)	5	0	21	80.8
稳定同位素和元素	昌平草莓(n=30)	30	0	0	100.0	100.0
丹东草莓(n=30)	0	30	0	100.0
双流草莓(n=26)	0	0	26	100.0

判别模型	产地	预测组的成员	正确判别率/%	整体正确判别率/%
稳定同位素	昌平草莓(n=30)	27	0	3	90.0	88.4
丹东草莓(n=30)	0	28	2	93.3
双流草莓(n=26)	5	0	21	80.8
元素	昌平草莓(n=30)	28	0	2	93.3	90.7
丹东草莓(n=30)	0	29	1	96.7
双流草莓(n=26)	5	0	21	80.8
稳定同位素和元素	昌平草莓(n=30)	30	0	0	100.0	100.0
丹东草莓(n=30)	0	30	0	100.0
双流草莓(n=26)	0	0	26	100.0

基于稳定同位素和元素技术的草莓产地溯源

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于寒冰 ¹ , 郭阳 ¹ , 李安 ² , 赵杰 ² , 郑君杰 ¹ , 习佳林 ¹^,^*

食品安全质量检测学报 | 本期专题：农产品综合利用及质量安全 2025,16(3): 162-168

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食品安全质量检测学报 | 本期专题：农产品综合利用及质量安全 2025, 16(3): 162-168

基于稳定同位素和元素技术的草莓产地溯源

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于寒冰¹, 郭阳¹, 李安², 赵杰², 郑君杰¹, 习佳林¹^,^*

作者信息

1.北京市农产品质量安全中心, 北京 100029

2.北京市农林科学院质量标准与检测技术研究所, 北京 100097

于寒冰(1973—), 男, 硕士, 主要研究方向为农产品质量安全。E-mail: fishymh@163.com

通讯作者:

^* 习佳林(1983—), 男, 硕士, 高级工程师, 主要研究方向为产品质量安全与营养品质。E-mail: jialinxi@126.com

Traceability of Fragariaananassa Duch. origin based on stable isotope and elemental technology

Han-Bing YU¹, Yang GUO¹, An LI², Jie ZHAO², Jun-Jie ZHENG¹, Jia-Lin XI¹^,^*

Affiliations

1. Beijing Agricultural Product Quality and Safety Center, Beijing 100029, China

2. Beijing Research Center for Agricultural Standards and Testing, Beijing 100097, China

出版时间: 2025-02-15 doi: 10.19812/j.cnki.jfsq11-5956/ts.20241031003

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摘要

收起

目的研究利用草莓中稳定同位素和多种元素地域特征进行产地准确溯源的可行性。方法应用稳定同位素比质谱技术和电感耦合等离子体质谱法, 测试草莓样品中碳(¹³C/¹²C)、氮(¹⁵N/¹⁴N)、氢(²H/¹H)、氧(¹⁸O/¹⁶O) 4种稳定同位素比值和18种元素含量, 分析不同产地草莓的特征指标, 采用逐步判别分析, 分别建立稳定同位素、矿物元素、稳定同位素和矿物元素结合3种产地判别模型, 开展昌平、双流和丹东草莓产地溯源。结果 3种模型交叉检验的正确判别率分别为88.4%、90.7%和100.0%。结论采用单一技术进行设施草莓产地溯源判别准确率并不理想, 而同时利用稳定同位素和元素技术进行溯源, 能够对产地进行精准区分, 为设施种植产品产地溯源的可行性提供方法依据。

关键词

稳定同位素 / 元素 / 产地溯源 / 草莓

Abstract

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Objective To study investigates the feasibility of accurately tracing the origin of Fragariaananassa Duch. using stable isotopes and regional characteristics of multiple elements. Methods Using stable isotope ratio mass spectrometry technology and inductively coupled plasma mass spectrometry, the stable isotope ratios of carbon (¹³C/¹²C), nitrogen (¹⁵N/¹⁴N), hydrogen (²H/¹H), and oxygen (¹⁸O/¹⁶O) and the content of 18 kinds of elements in Fragariaananassa Duch. samples was tested. The characteristic indicators of Fragariaananassa Duch. from different origins were analyzed, and stepwise discriminant analysis was used to establish 3 kinds of origin discrimination models for stable isotopes, mineral elements, and stable isotopes and mineral elements. The traceability of Fragariaananassa Duch. origins in Changping, Shuangliu, and Dandong was carried out. Results The correct discrimination rates of cross testing of 3 kinds of models were 88.4%, 90.7%, and 100.0%, respectively. Conclusion Research has shown that using a single technology for facility Fragariaananassa Duch. origin tracing and identification is not ideal, while simultaneously using stable isotope and elemental technologies for tracing can accurately distinguish the origin and provide a methodological basis for the feasibility of facility grown product origin tracing.

Key words

stable isotopes / elements / origin tracing / Fragariaananassa Duch.

引用本文

于寒冰, 郭阳, 李安, 赵杰, 郑君杰, 习佳林. 基于稳定同位素和元素技术的草莓产地溯源. 食品安全质量检测学报, 2025 , 16 (3) : 162 -168 . DOI: 10.19812/j.cnki.jfsq11-5956/ts.20241031003

Han-Bing YU, Yang GUO, An LI, Jie ZHAO, Jun-Jie ZHENG, Jia-Lin XI. Traceability of Fragariaananassa Duch. origin based on stable isotope and elemental technology[J]. Journal of Food Safety & Quality, 2025 , 16 (3) : 162 -168 . DOI: 10.19812/j.cnki.jfsq11-5956/ts.20241031003

正文

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0 引言

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草莓(Fragariaananassa Duch.)是蔷薇科草本植物, 营养物质丰富, 被誉为“水果皇后”, 深受消费者喜爱^[1]。我国草莓种植主要以设施种植为主, 面积呈逐年递增趋势, 经过几十年的发展, 我国已建立了东北、黄淮海、长江中下游、西南、华南5个草莓主产区, 产量居世界首位^[2-4]。草莓产业作为北京市农业特色产业, 近几年种植面积约为873 hm², 年产量2.04万t, 年产值5.6亿元^[5]。北京明星产品“昌平草莓”分别于2010年、2011年被农业部和国家质检总局批准实施地理标志登记和保护。农产品产地溯源可以保障农产品质量安全、提升产品市场竞争力、增强消费信心, 是促进农业高质量发展的有效手段。目前, 常用产地溯源技术包括矿物元素、稳定同位素、近红外光谱、有机成分DNA指纹等技术方法^[6-12]。稳定同位素溯源技术可以实现大空间尺度的农产品产地的精准溯源, 已广泛应用于茶叶、橄榄油、水果等农产品产地溯源^[13-19]。矿物元素溯源技术也具有很好的溯源属性, 在农产品产地溯源和判别中得到广泛应用^[20-23]。早期产地溯源研究多采用单一技术。近年来, 产地溯源研究趋势逐渐向多种技术联合的方向发展, 主要围绕稳定同位素和矿物元素技术开展大闸蟹、酒类、枸杞、水果、牛羊肉等各类农产品的产地溯源, 产地判别准确率明显高于单一技术的产地判别^[24-29]。

国内外多种技术联合溯源的研究技术已经比较成熟,但是溯源产品多为露地种植产品或养殖产品, 针对设施种植产品研究较少。设施种植产品受自然气候环境影响相对较小, 产品特征不易被挖掘。本研究针对设施草莓种植特点, 同时分析设施草莓中多种元素和稳定同位素指标, 采用稳定同位素、元素和稳定同位素结合元素的方式分别建立判别模型, 为开展设施种植产品产地精确溯源研究提供方法参考。

1 材料与方法

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1.1 仪器设备

ICP-MS 8900电感耦合等离子体质谱仪(美国Agilent公司); IRMS MAT 253稳定同位素比质谱仪(美国Thermo Fisher Scientific公司); MARs6微波消解仪(美国CEM公司); BJJL-2200全自动水分提取系统(北京剑灵科技有限公司); XP6微量天平(精度0.001 mg, 瑞士Mettler Toledo公司)。

1.2 试剂

稳定同位素标准物质USGS40 (δ¹³C=‒26.39‰/ δ¹⁵N=‒4.52‰)、USGS45 (δ²H=‒10.3‰/δ¹⁸O=‒2.238‰)、USGS46 (δ²H=‒235.8‰/δ¹⁸O=‒29.8‰)、USGS47 (δ²H=‒150.2‰/ δ¹⁸O=‒19.80‰)(美国Thermo Fisher Scientific公司); 26种元素储备液(10 mg/L)、内标元素贮备液(100 μg/mL)(美国Agilent公司); 硝酸(优级纯, 北京化学试剂厂)。

1.3 样品采集

分别在北京昌平、四川双流、辽宁丹东3个草莓主产区采集86份红颜草莓样品, 其中昌平草莓和丹东草莓各采集30个样品, 双流草莓采集26个样品。“昌平草莓”“双流草莓”和“丹东草莓”均为地理标志产品。样品相关信息见表1。

1.4 实验方法

1.4.1 样品处理

采集的草莓样品应避免表皮残留灰尘等杂质, 需将表皮清理干净后进行匀浆, 匀浆好的样品分装成3份, 分别用于元素检测, 稳定同位素碳、氮的检测和稳定同位素氢、氧的检测。

样品元素检测前处理采用微波消解方法, 准确称取5 g(精确到0.001 g)制备好的草莓样品于微波消解罐中, 加入5 mL硝酸, 加盖放置过夜后进行消解, 开始消解时需加入3 mL纯水, 保证消解罐中溶液不少于8 mL。消解完成后用纯水定容至50 mL, 按同样方法处理试剂空白, 待测。稳定同位素碳、氮检测需冷冻干燥处理样品, 称取适量制备好的草莓样品于烧杯中, 进行预冻处理后立即置于冷冻干燥机中, 设置‒40 ℃、50 Pa条件下冻干48 h以上。冻干后的样品研磨过0.150 mm筛, 过筛粉末需保存于干燥器中待测。稳定同位素氢、氧检测需对样品进行水分提取处理, 称取约2 g制备好的草莓样品于10 mL棕色玻璃瓶中, 以不超过玻璃瓶容量的2/3为益, 真空冷凝抽提10 min, 将提取出的水分转移至棕色样品瓶中, 密封避光保存待测。

1.4.2 分析测试

应用稳定同位素比质谱法(stable isotope ratio mass spectrometry, IRMS)检测分析碳、氮、氢、氧4种稳定同位素比值。IRMS参数设置氦气载气流速180 mL/min, 氦气吹扫流速100 mL/min, 氧气流速250 mL/min, 碳、氮燃烧炉温度960 ℃, 氢、氧裂解炉温度1400 ℃, 气相柱温度65 ℃, 稀释压力0.6 bar, 氮气参考气压1.0 bar。将处理好的样品送入元素分析仪, 碳、氮稳定同位素比值分析在960 ℃高温下燃烧, 氧化还原成二氧化碳和氮气, 在氦载气流和色谱柱吸附解吸后进行同位素比值的测定, 采用标准物质USGS 40单点校正测试结果。氢、氧稳定同位素比值分析在1400 ℃高温下, 催化裂解为氢气和一氧化碳, 并在氦载气流和色谱柱吸附解吸后进行同位素比值的测定, 采用标准物质USGS 45、USGS 46和USGS 47三点校正的方式校正测试结果。

应用电感耦合等离子体质谱法(inductively coupled plasma mass spectrometry, ICP-MS)检测分析Ce、La、Sc、Tb、Al、As、Ba、Ca、Cd、Co、Cr、Cu、Fe、Ga、K、Mg、Mn、Na、Ni、Pb、Rb、Se、Sr、Zn、Hf、Pd等26种元素含量。ICP-MS参数设置载气流量0.83 L/min, 辅助气流量0.23 L/min, 氦气流量4.0 mL/min, 采样深度8 mm, 射频功率1550 W。ICP-MS测定微波消解待测液和内标元素的信号响应值, 根据标准曲线计算待测元素的浓度。

1.5 数据处理

数据应用SPSS 22.0进行统计学分析, 并应用逐步判别分析方法分别建立不同产地草莓产地判别模型。

2 结果与分析

收起

2.1 草莓稳定同位素比值结果分析

采用IRMS检测分析了不同产地草莓样品中4种稳定同位素δ¹³C、δ¹⁵N、δ²H和δ¹⁸O, 结果如图1所示。通过分析发现, 昌平草莓δ¹³C值范围为-28.2‰~-23.8‰, 丹东草莓δ¹³C值范围为-26.6‰~-23.4‰, 双流草莓δ¹³C值范围为-25.5‰~-23.8‰, 方差分析结果显示昌平草莓与丹东草莓和双流草莓的δ¹³C差异显著, 丹东草莓和双流草莓δ¹³C差异不明显; 昌平草莓的δ¹⁵N值范围为-1.7‰~7.4‰, 丹东草莓和双流草莓δ¹⁵N值分别为1.1‰~9.7‰和-1.5‰~3.6‰, 昌平草莓和丹东草莓δ¹⁵N值明显高于双流草莓, 可能与昌平和丹东地区草莓种植使用有机肥比例比双流地区高有关。

昌平草莓、丹东草莓和双流草莓的δ²H值范围分别为-51.7‰~-27.5‰、-44.2‰~-21.8‰和-45.2‰~-27.4‰, 昌平草莓和丹东草莓差异显著, 但是各地的δ²H值分布范围跨度较大, 可能是水分提取过程有分馏; 昌平草莓、丹东草莓和双流草莓的δ¹⁸O值分别为-1.5‰~3.4‰、-4.4‰~0.6‰和-4.6‰~0.9‰, δ¹⁸O值理论上应与大气降水的离岸效应一致, 即离海岸越远, 同位素比值越低, 因此双流δ¹⁸O值最低, 同时同位素比值还受海拔高度影响, 即海拔越高, 同位素含量比值越低, 昌平和丹东到海岸距离相差不大, 同位素比值受海拔影响较明显。

2.2 草莓元素含量结果分析

采用ICP-MS同时检测草莓中18种元素含量, 并对比了3个产地的草莓中元素含量水平。数据分析表明(表2), 昌平草莓与丹东草莓有15种矿物元素差异显著, 昌平草莓与双流草莓有16种矿物元素差异显著。筛选出昌平草莓和其他两产地草莓均差异显著的特征元素有13种, 分别为Na、Mg、Ca、Mn、Cu、Rb、Sr、Ba、Sc、Pd、La、Ce和Tb, 其中显著高于其他产地的元素为Na、Mg、Ca, 显著低的元素为Mn、Cu、Rb、Sr、Ba和Sc, Pd、La、Ce和Tb等5种元素水平介于丹东草莓和双流草莓之间。

2.3 产地判别模型建立与验证

基于SPSS逐步判别方法对草莓样品进行多变量判别分析, 应用稳定同位素C、N、H、O建立稳定同位素判别模型; 筛选元素K、Ca、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Se、Sr、Ba等10个元素建立元素判别模型; 筛选O、K、Ca、Zn、Ga、Sr、Ba、Sc、Pd、Tb、Hf等11个指标建立稳定同位素和元素结合判别模型(表3)。

利用判别模型对不同产地草莓样本进行交叉检验, 交叉检验不同于原始回代检验, 每次检验会随机选择一个测试样本, 其余样本全部作为训练样本, 交叉检验的判别结果与模型训练整个测试样本的期望值最为接近, 能够比较真实地体现模型的判别能力。

表4为采用不同技术进行产地判别的结果, 采用稳定同位素判别模型分别对昌平、丹东和双流3地的草莓进行产地判别时, 昌平有3个草莓被误判为双流草莓, 丹东有2个草莓被误判为双流草莓, 双流有5个草莓被误判为昌平草莓, 样本整体正确判别率为88.4%; 采用元素判别模型进行判别时, 昌平有2个草莓被误判为双流草莓, 丹东有1个草莓被误判为双流草莓, 双流有5个草莓被误判为昌平草莓, 整体正确判别率为90.7%; 采用稳定同位素和元素结合判别模型进行判别时, 没有出现误判, 整体正确判别率为100.0%。

通过模型判别, 建立产地判别散点图, 如图2所示, 从稳定同位素、元素和稳定同位素结合元素3种判别模型对不同产地的区分情况中可以得到, 稳定同位素结合元素的判别模型对昌平草莓、双流草莓和丹东草莓进行了很好的区分。

3 讨论与结论

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生物体内的稳定同位素, 可视为一种隐藏的语言, 通过对生物体内稳定同位素含量的测量, 可以了解生物体的食物来源、生长环境和生物过程。不同产地农产品中稳定同位素自然丰度受自然环境、代谢类型和农业生产活动等因素影响, 具有一定特征^[30]。稳定同位素技术是通过检测分析受产地环境等影响的不同样品中稳定同位素的组成和丰度值差异来进行产品溯源的一种技术, 是当前国际上公认的原产地评估及真伪鉴别的安全、可靠技术之一^[31]。研究发现, 应用稳定同位素技术进行草莓产地判别准确率为88.4%, 准确率偏低, 这可能与草莓设施种植方式有关。虽然各地草莓中的δ¹³C、δ²H和δ¹⁸O值存在一定的差异, 但是各地差异受地域环境、气候因素等条件影响的规律并不明显, 设施种植的方式较大地降低了草莓生长过程中受地域和气候等因素影响的稳定同位素分馏效应。丹东草莓δ¹⁵N值为1.1‰~9.7‰, 显著高于双流草莓, 这可能与产地土壤耕作和施肥方式有关。施用不同类型肥料δ¹⁵N值会有一定差异, 如施用畜禽粪便、非豆类秸秆等来源有机肥的植物δ¹⁵N值较高, 而施用化学氮肥的植物δ¹⁵N值较低。

矿物元素是植物体内各种生物化学反应和代谢过程的组成部分, 参与植物的营养吸收、光合作用、细胞分裂、蛋白质合成等关键生理过程^[32]。不同产地农产品中矿物元素含量与产地环境中矿物元素含量有显著的相关性^[33]。但是植物体中的元素指标受生长周期及对元素的富集作用等影响, 并不是所有元素含量均与产地显著相关, 本研究分析了草莓样品中的26种元素, 采用逐步判别分析方法, 筛选出K、Ca、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Se、Sr和Ba等10种元素建立判别模型, 进行产地溯源, 整体判别准确率为90.7%, 略高于稳定同位素模型判别。

本研究采用稳定同位素和元素结合的方式进行判别, 筛选O、K、Ca、Zn、Ga、Sr、Ba、Sc、Pd、Tb、Hf等11个指标建立判别模型, 判别准确率为100.0%, 对不同产地的草莓进行了精准区分。结果表明, 采用单一技术进行设施草莓产地溯源判别准确率并不理想, 而同时利用草莓中稳定同位素比值和元素含量特征指标建立产地判别模型, 能够准确区分不同产地设施种植草莓, 为设施种植产品产地溯源的可行性提供了方法依据。

基金

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国家自然科学基金项目(32102057)

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2025年第16卷第3期

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doi: 10.19812/j.cnki.jfsq11-5956/ts.20241031003

接收时间：2024-10-31
首发时间：2025-07-21
出版时间：2025-02-15

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收稿日期：2024-10-31

基金

国家自然科学基金项目(32102057)

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1.北京市农产品质量安全中心, 北京 100029

2.北京市农林科学院质量标准与检测技术研究所, 北京 100097

通讯作者:

^* 习佳林(1983—), 男, 硕士, 高级工程师, 主要研究方向为产品质量安全与营养品质。E-mail: jialinxi@126.com

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2种不同金属材料的力学参数

科 Family	属数 Number of genus	种数 Number of species	占总种数比例 Percentage of total species (%)	属 Genus	种数 Number of species	占总种数比例 Percentage of total species (%)
鹅膏菌科Amanitaceae	2	11	5.26	鹅膏菌属 Amanita	10	4.78
小菇科 Mycenaceae	2	12	5.74	丝盖伞属 Inocybe	5	2.39
多孔菌科 Polyporaceae	8	14	6.70	蜡蘑属 Laccaria	5	2.39
红菇科 Russulaceae	3	23	11.00	小皮伞属 Marasmius	6	2.87
				小菇属 Mycena	11	5.26
				光柄菇属 Pluteus	5	2.39
				红菇属 Russula	17	8.13
				栓菌属 Trametes	5	2.39

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产地	样品数量	坐标	平均海拔/m	年均降水量/mm
北京昌平	30	40.1776N~40.2191N 116.3468E~116.4030E	30~100	550
辽宁丹东	30	39.8641N~39.9476N 124.0402E~124.2401E	300~500	981
四川双流	26	30.3511N~30.5468N 103.8929E~103.9547E	400~1000	807

产地

样品
数量

坐标

平均海拔/m

年均降水量/mm

北京昌平

40.1776N~40.2191N
116.3468E~116.4030E

30~100

550

辽宁丹东

39.8641N~39.9476N
124.0402E~124.2401E

300~500

981

四川双流

30.3511N~30.5468N
103.8929E~103.9547E

400~1000

807

元素	含量/(mg/kg)
Na	8.988±7.359^a	4.618±3.730^b	6.431±6.374^b
Mg	143.921±27.261^a	114.429±13.581^b	108.346±9.901^b
Al	0.790±0.821^a	0.159±0.145^b	0.687±0.447^a
K	1351.000±285.000^a	1371.000±161.000^a	858.000±139.000^b
Ca	33.774±7.908^a	20.262±2.894^b	31.040±4.204^c
Mn	2.949±1.225^a	6.043±2.191^b	3.077±1.152^c
Ni	0.016±0.012^a	0.024±0.014^a	0.018±0.006^b
Cu	0.212±0.079^a	0.370±0.074^b	0.419±0.145^c
Zn	0.783±0.250^a	1.023±0.191^b	0.727±0.0158^a
Ga	0.091±0.034^a	0.106±0.037^a	0.219±0.089^b
Rb	0.341±0.275^a	0.709±0.310^b	0.559±0.257^b
Sr	0.851±0.233^a	1.141±0.424^b	1.067±0.127^b
Ba	0.752±0.290^a	1.124±0.422^b	1.842±0.749^c
Sc	0.014±0.018^a	0.032±0.023^b	0.060±0.008^c
Pd	0.130±0.039^a	0.051±0.027^b	0.169±0.025^c
La	0.009±0.007^a	0.003±0.003^b	0.013±0.006^c
Ce	0.017±0.015^a	0.005±0.004^b	0.019±0.008^c
Tb	0.039±0.007^a	0.212±0.044^b	0.021±0.004^c

元素

含量/(mg/kg)

昌平草莓

丹东草莓

双流草莓

8.988±7.359^a

4.618±3.730^b

6.431±6.374^b

143.921±27.261^a

114.429±13.581^b

108.346±9.901^b

0.790±0.821^a

0.159±0.145^b

0.687±0.447^a

1351.000±285.000^a

1371.000±161.000^a

858.000±139.000^b

33.774±7.908^a

20.262±2.894^b

31.040±4.204^c

2.949±1.225^a

6.043±2.191^b

3.077±1.152^c

0.016±0.012^a

0.024±0.014^a

0.018±0.006^b

0.212±0.079^a

0.370±0.074^b

0.419±0.145^c

0.783±0.250^a

1.023±0.191^b

0.727±0.0158^a

0.091±0.034^a

0.106±0.037^a

0.219±0.089^b

0.341±0.275^a

0.709±0.310^b

0.559±0.257^b

0.851±0.233^a

1.141±0.424^b

1.067±0.127^b

0.752±0.290^a

1.124±0.422^b

1.842±0.749^c

0.014±0.018^a

0.032±0.023^b

0.060±0.008^c

0.130±0.039^a

0.051±0.027^b

0.169±0.025^c

0.009±0.007^a

0.003±0.003^b

0.013±0.006^c

0.017±0.015^a

0.005±0.004^b

0.019±0.008^c

0.039±0.007^a

0.212±0.044^b

0.021±0.004^c

稳定同位素判别	元素判别	稳定同位素和元素判别
C	-66.934	-62.965	-65.793	K	0.030	0.049	0.015	O	-2.647	-6.384	-3.414
N	-10.311	-8.673	-10.333	Ca	0.630	-0.482	0.184	K	0.045	0.077	0.006
H	-5.614	-4.691	-4.992	Co	-704.978	-1664.486	-818.216	Ca	1.109	0.803	0.422
O	17.811	14.011	14.574	Ni	217.322	570.950	271.444	Zn	-6.448	-16.356	16.311
常数	-947.128	-822.715	-897.569	Cu	35.780	98.198	50.257	Ga	698.058	1502.743	115.441
				Zn	-0.495	-3.257	8.015	Sr	21.453	79.584	-2.591
				Ga	-219.567	-611.332	-221.682	Ba	-82.033	-167.985	-10.529
				Se	18.061	26.768	55.421	Sc	-95.260	158.513	93.357
				Sr	3.881	13.447	8.185	Pd	-141.982	-699.060	147.493
				Ba	21.994	66.426	26.354	Tb	298.626	1546.896	397.373
				常数	-36.170	-59.912	-34.711	Hf	-159.500	-601.084	77.396
								常数	-52.313	-217.565	-41.432

稳定同位素判别

元素判别

稳定同位素和元素判别

指标

昌平

丹东

双流

指标

昌平

丹东

双流

指标

昌平

丹东

双流

-66.934

-62.965

-65.793

0.030

0.049

0.015

-2.647

-6.384

-3.414

-10.311

-8.673

-10.333

0.630

-0.482

0.184

0.045

0.077

0.006

-5.614

-4.691

-4.992

-704.978

-1664.486

-818.216

1.109

0.803

0.422

17.811

14.011

14.574

217.322

570.950

271.444

-6.448

-16.356

16.311

常数

-947.128

-822.715

-897.569

35.780

98.198

50.257

698.058

1502.743

115.441

-0.495

-3.257

8.015

21.453

79.584

-2.591

-219.567

-611.332

-221.682

-82.033

-167.985

-10.529

18.061

26.768

55.421

-95.260

158.513

93.357

3.881

13.447

8.185

-141.982

-699.060

147.493

21.994

66.426

26.354

298.626

1546.896

397.373

常数

-36.170

-59.912

-34.711

-159.500

-601.084

77.396

常数

-52.313

-217.565

-41.432

判别模型	产地	预测组的成员	正确判别率/%	整体正确判别率/%
稳定同位素	昌平草莓(n=30)	27	0	3	90.0	88.4
丹东草莓(n=30)	0	28	2	93.3
双流草莓(n=26)	5	0	21	80.8
元素	昌平草莓(n=30)	28	0	2	93.3	90.7
丹东草莓(n=30)	0	29	1	96.7
双流草莓(n=26)	5	0	21	80.8
稳定同位素和元素	昌平草莓(n=30)	30	0	0	100.0	100.0
丹东草莓(n=30)	0	30	0	100.0
双流草莓(n=26)	0	0	26	100.0

判别模型

产地

预测组的成员

正确判别率/%

整体正确判别率/%

昌平草莓

丹东草莓

双流草莓

稳定同位素

昌平草莓(n=30)

90.0

88.4

丹东草莓(n=30)

93.3

双流草莓(n=26)

80.8

元素

昌平草莓(n=30)

93.3

90.7

丹东草莓(n=30)

96.7

双流草莓(n=26)

80.8

稳定同位素和元素

昌平草莓(n=30)

100.0

丹东草莓(n=30)

100.0

双流草莓(n=26)

100.0