红外技术和元素分析对新疆核桃产地溯源研究
摘要：新疆核桃种类繁多，营养价值丰富，是我国重要的农产品资源，其品质和安全性跟原产地密切相关。本研究通过采集新疆和田、喀什、阿克苏地区的核桃作为研究对象，应用近红外光谱分析（波数在4000-12000 cm-1）、中红外光谱分析（波数在400-4000 cm-1）和元素测定分析等多种技术，结合PLSDA方法和方差分析区分新疆不同产地的核桃，结果表明：近红外区分效果非常好，喀什地区和阿克苏地区的建模集和预测集的区分准确率均为100%，和田地区建模集和预测集的区分准确率高达99%以上；中红外的区分准确率较高，其中新丰、新2、扎343等品种区分准确率高达100% ；同一品种核桃元素含量在地域间存在显著差异，新2 、温185等品种的Ca、Na等元素均有显著差异。以上结果表明，利用近红外、中红外和元素分析对核桃产地进行溯源具有很好的区分效果。这三种方法能够用于核桃产地溯源研究，为核桃产地溯源技术的应用与推广提供理论依据。
目录
摘要3
关键词3
Abstract3
Key words3
引言3
1材料与方法4
1.1核桃品种和产地 4
1.2仪器和设备 5
1.3近红外测定5
1.4中红外测定5
1.5元素测定5
1.6数据处理5
2结果分析5
2.1近红外5
2.1.1近红外光谱 5
2.1.2近红外对新疆三大产地核桃区分结果6
2.2中红外7
2.2.1中红外光谱 7
2.2.2中红外对新疆三大产地核桃区分结果7
2.3元素测定8
3结论11
致谢11
参考文献11
图1 核桃近红外漫反射光谱图6
图2 核桃中红外透射光谱图7
表1 核桃采样地域和样品信息4
表2 近红外在PLS数据处理后三个产地的平均区分准确率6
表3 近红外在PLS数据处理后五个品种各个产地的平均区分准确率6
表4中红外在PLS数据处理后三个产地的平均区分准确率7
表5 中红
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
外在PLS数据处理后五个品种各个产地的平均区分准确率8
表6 新2品种所含元素测定的方差分析结果8
表7 温185品种所含元素测定的方差分析结果8
表8 新丰品种所含元素测定的方差分析结果8
表9 新新2号品种所含元素测定的方差分析结果10
表10 扎343品种所含元素测定的方差分析结果10
基于红外技术和元素分析对新疆核桃产地溯源研究
引言
核桃是含有蛋白质、纤维素、维生素、脂肪等多种营养素的优良干果类食品，营养非常丰富，易消化和吸收，且有一定的药用价值，被称为世界四大干果之一[12]，是我国重要的农产品资源，核桃的品质与产地密切相关，对核桃进行产地溯源对保护我国特色农产品具有重要意义。新疆又是我国核桃的主产区，其中和田地区、阿克苏地区、喀什地区均可以产出大量核桃，其产出的温185、扎343、新新2号、新丰等品种核桃均有早实，丰产性高，品质良好等优点[3]，对本研究有代表性意义。食品产地溯源即识别食品原产地的过程，是食品危害因子溯源的前提基础，已成为各国政府强化食品质量安全监管的重要手段和全球食品安全控制管理的发展趋势[45]。近年来，国内外学者将矿物元素指纹分析、稳定性同位素指纹分析、近红外光谱指纹分析等多种溯源技术应用于橄榄油、茶叶、小麦、牛羊肉、葡萄酒等食品产地溯源，取得了很好的效果[45]。近红外光谱指纹技术能够进行无损检测，可以对食品所有的组分先进行扫描，再形成食品特有的指纹图谱，这种方法成本低、速度快、环保且安全。目前，很多人针对脐橙[6]、葡萄酒[7]、橄榄油[8]、茶叶[9]、羊肉[10]、牛肉[11]等食品进行了红外光谱溯源研究，鉴别准确率在78%95%的范围之内。核桃内元素含量与产地来源直接相关，是用于食品产地溯源的有效方法。其技术核心是筛选与地域关系密切的鉴定指标元素，不同种类食品所筛选的鉴定指标元素也不相同。研究表明：Ca、Cr、Fe、Mg、Zn、K、Ba、Si、Ti、Mn、Sr等可以鉴别葡萄和葡萄酒的原产地[1213]；对于茶叶[14]，Mg、 K、Ca、Mn、Fe、Al元素是鉴别其原产地的有效指标；羊肉[15]和牛肉[16]的鉴定指标分别为Be、Ca、Ni、Fe、Ba、Zn、Sb、Mn、Se及Ni、Sr、Fe、Se、Zn等元素。目前，食品产地溯源的应用越来越多，涉及的领域越来越广泛，对橄榄油、牛肉、羊肉、茶叶、葡萄酒等材料的指纹溯源技术有了一些研究，但针对新疆核桃的产地溯源还没有被报道。本研究通过采集新疆多个地区、多个品种的核桃，通过对不同地区核桃近红外、中红外、元素分析等多种方法的测定和结果对比，证明原产地对核桃的品种和营养价值确实有很大的影响，进而探讨产地对核桃的影响，为核桃产地溯源技术的应用与推广提供理论依据。
1 材料与方法
1．1 核桃品种和产地
本研究核桃来自新疆和田、喀什和阿克苏三大地区，主要品种包括：温185、扎343、新丰、新新2号、新2等。各个核桃品种及地区分布详见表1核桃采样地域和样品信息，三个地区共取样37个核桃品种，每个品种分别取15个核桃研磨至较细的粉末，因核桃仁内含有大量油脂，最后呈核桃泥状或粉状，粉状核桃粉可过100目筛。磨好的核桃粉装入自封袋进行下面实验，实验共计555个样本。研究采用近红外、中红外光谱分析及元素测定分析三种技术对新疆核桃进行产地溯源。
表1 核桃采样地域和样品信息
Table 1 Walnut sampling and sample information
样品号
品种名称
采集地点
样品号
品种名称
采集地点
1
上游9号
和田县
和田地区
20
新光
叶城县
喀什地区
2
和田杂交1号
和田县
21
扎343
叶城县
3
和田杂交2号
和田县
22
温185
叶城县
4
扎343
和田县
23
温185
疏勒县
5
温185
和田县
24
新新2号
疏勒县
6
新新2号
和田县
25
扎343
目录
摘要3
关键词3
Abstract3
Key words3
引言3
1材料与方法4
1.1核桃品种和产地 4
1.2仪器和设备 5
1.3近红外测定5
1.4中红外测定5
1.5元素测定5
1.6数据处理5
2结果分析5
2.1近红外5
2.1.1近红外光谱 5
2.1.2近红外对新疆三大产地核桃区分结果6
2.2中红外7
2.2.1中红外光谱 7
2.2.2中红外对新疆三大产地核桃区分结果7
2.3元素测定8
3结论11
致谢11
参考文献11
图1 核桃近红外漫反射光谱图6
图2 核桃中红外透射光谱图7
表1 核桃采样地域和样品信息4
表2 近红外在PLS数据处理后三个产地的平均区分准确率6
表3 近红外在PLS数据处理后五个品种各个产地的平均区分准确率6
表4中红外在PLS数据处理后三个产地的平均区分准确率7
表5 中红
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
外在PLS数据处理后五个品种各个产地的平均区分准确率8
表6 新2品种所含元素测定的方差分析结果8
表7 温185品种所含元素测定的方差分析结果8
表8 新丰品种所含元素测定的方差分析结果8
表9 新新2号品种所含元素测定的方差分析结果10
表10 扎343品种所含元素测定的方差分析结果10
基于红外技术和元素分析对新疆核桃产地溯源研究
引言
核桃是含有蛋白质、纤维素、维生素、脂肪等多种营养素的优良干果类食品，营养非常丰富，易消化和吸收，且有一定的药用价值，被称为世界四大干果之一[12]，是我国重要的农产品资源，核桃的品质与产地密切相关，对核桃进行产地溯源对保护我国特色农产品具有重要意义。新疆又是我国核桃的主产区，其中和田地区、阿克苏地区、喀什地区均可以产出大量核桃，其产出的温185、扎343、新新2号、新丰等品种核桃均有早实，丰产性高，品质良好等优点[3]，对本研究有代表性意义。食品产地溯源即识别食品原产地的过程，是食品危害因子溯源的前提基础，已成为各国政府强化食品质量安全监管的重要手段和全球食品安全控制管理的发展趋势[45]。近年来，国内外学者将矿物元素指纹分析、稳定性同位素指纹分析、近红外光谱指纹分析等多种溯源技术应用于橄榄油、茶叶、小麦、牛羊肉、葡萄酒等食品产地溯源，取得了很好的效果[45]。近红外光谱指纹技术能够进行无损检测，可以对食品所有的组分先进行扫描，再形成食品特有的指纹图谱，这种方法成本低、速度快、环保且安全。目前，很多人针对脐橙[6]、葡萄酒[7]、橄榄油[8]、茶叶[9]、羊肉[10]、牛肉[11]等食品进行了红外光谱溯源研究，鉴别准确率在78%95%的范围之内。核桃内元素含量与产地来源直接相关，是用于食品产地溯源的有效方法。其技术核心是筛选与地域关系密切的鉴定指标元素，不同种类食品所筛选的鉴定指标元素也不相同。研究表明：Ca、Cr、Fe、Mg、Zn、K、Ba、Si、Ti、Mn、Sr等可以鉴别葡萄和葡萄酒的原产地[1213]；对于茶叶[14]，Mg、 K、Ca、Mn、Fe、Al元素是鉴别其原产地的有效指标；羊肉[15]和牛肉[16]的鉴定指标分别为Be、Ca、Ni、Fe、Ba、Zn、Sb、Mn、Se及Ni、Sr、Fe、Se、Zn等元素。目前，食品产地溯源的应用越来越多，涉及的领域越来越广泛，对橄榄油、牛肉、羊肉、茶叶、葡萄酒等材料的指纹溯源技术有了一些研究，但针对新疆核桃的产地溯源还没有被报道。本研究通过采集新疆多个地区、多个品种的核桃，通过对不同地区核桃近红外、中红外、元素分析等多种方法的测定和结果对比，证明原产地对核桃的品种和营养价值确实有很大的影响，进而探讨产地对核桃的影响，为核桃产地溯源技术的应用与推广提供理论依据。
1 材料与方法
1．1 核桃品种和产地
本研究核桃来自新疆和田、喀什和阿克苏三大地区，主要品种包括：温185、扎343、新丰、新新2号、新2等。各个核桃品种及地区分布详见表1核桃采样地域和样品信息，三个地区共取样37个核桃品种，每个品种分别取15个核桃研磨至较细的粉末，因核桃仁内含有大量油脂，最后呈核桃泥状或粉状，粉状核桃粉可过100目筛。磨好的核桃粉装入自封袋进行下面实验，实验共计555个样本。研究采用近红外、中红外光谱分析及元素测定分析三种技术对新疆核桃进行产地溯源。
表1 核桃采样地域和样品信息
Table 1 Walnut sampling and sample information
样品号
品种名称
采集地点
样品号
品种名称
采集地点
1
上游9号
和田县
和田地区
20
新光
叶城县
喀什地区
2
和田杂交1号
和田县
21
扎343
叶城县
3
和田杂交2号
和田县
22
温185
叶城县
4
扎343
和田县
23
温185
疏勒县
5
温185
和田县
24
新新2号
疏勒县
6
新新2号
和田县
25
扎343
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