一种鉴别花牛苹果与美国蛇果的方法与流程

本发明涉及食品真实性检测检验技术领域，具体涉及一种鉴别花牛苹果与美国蛇果的方法。

背景技术：

花牛苹果是我国甘肃省天水市特产，属于元帅系苹果，果型呈圆锥形，果皮鲜红，果肉为黄白色，是与美国蛇果、日本富士齐名的世界三大著名苹果品牌；美国蛇果产自于美国西部地区，同属于元帅系苹果，其果型、果皮和果肉颜色与花牛苹果十分相似，其中，以美国华盛顿州蛇果最为著名，并占据了我国进口蛇果绝大部分市场。

由于进口水果在标准化生产、质量分级和品牌溢价等方面因素，使得进口水果价格往往高于国产水果，如国内市场上美国蛇果价格约为花牛苹果的2-3倍。为了追求不法经济利益，市场上以花牛苹果冒充美国蛇果现象时有发生，不仅损害了消费者权益，也扰乱了正常的市场秩序。因此，亟需可靠有效的花牛苹果和美国蛇果鉴别的技术手段，以强化政府的市场监管能力。

目前，花牛苹果和美国蛇果的鉴别主要是通过外观鉴别、品质鉴别和近红外光谱法。然而，花牛苹果和美国蛇果外观十分相似，通过肉眼观察误判率高；而水果的品质与果园的水肥管理和种植的气候条件有关，年份之间的差异较大，品质鉴别也难以保证较高的准确率；近红外光谱法尽管具有无损、快速检测的特点，但建模难度大，尤其针对水果样品来说，其区分能力容易受光谱信息采集位置、果实成熟度等因素的干扰。

稳定同位素指纹分析技术是当前食品真实性鉴别领域最具应用前景的技术之一，具有无需众多变量、溯源能力强、干扰因素少等优点。因此，合理利用稳定同位素指纹分析技术，研究开发一种鉴别花牛苹果与美国蛇果的方法，提高甄别能力是本领域技术人员亟需解决的关键技术问题。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种鉴别花牛苹果与美国蛇果的方法。

本发明采用如下技术方案：

一种鉴别花牛苹果与美国蛇果的方法，包括，基于多份已知原产地的花牛苹果和美国蛇果样本测定其果汁中水的氢同位素比值δ²h和氧同位素比值δ¹⁸o，分别构建花牛苹果和美国蛇果的训练样本集，将待鉴别样本的果汁中水的氢同位素比值δ²h和氧同位素比值δ¹⁸o的实测值与训练样本集对比并鉴别种类。

详细地，水果水分的氢、氧同位素组成仅与其生长过程中水源的氢、氧同位素组成相关。水果果实水分来源于大气降水、地下水(灌溉)等，由于水分蒸发和冷凝过程中均有显著的氢、氧同位素分馏，因此，不同气候环境的地区环境水体的氢、氧同位素比值存在明显差异，总体呈现出纬度效应、大陆效应、季节效应和海拔效应。我国甘肃省天水市与美国华盛顿州尽管同属于北半球，气温相近，但两地的纬度相差约13°，与海岸距离明显不同，降雨量差别也十分明显，导致两地水果产品的氢、氧同位素组成存在明显差异。因此，利用水果水分氢、氧同位素组成的差异进行两地元帅系苹果(花牛苹果与美国蛇果)的区分，具有可行性和可靠性的优点。

详细地，所述测定果汁中水的氢同位素比值δ²h和氧同位素比值δ¹⁸o具体为，对采集到的样本依次进行去柄、去核和粉碎处理，获得匀浆样；取匀浆样于样品瓶中，并往样品瓶中填满石英棉，将样品瓶置于植物水分真空抽提装置的样品槽中，在120℃下提取3h，将提取得到的水样转移至进样小瓶中；利用元素分析仪-稳定同位素质谱仪对进样小瓶中的水样进行氢、氧同位素比值测定。

在上述技术方案中，所述构建花牛苹果的训练样本集包括，对多份已知原产地的花牛苹果的果汁中水的氢同位素比值δ²h和氧同位素比值δ¹⁸o分别进行正态分布检验，若均符合正态分布，则所述多份已知原产地的花牛苹果可用于构建花牛苹果的训练样本集；所述构建美国蛇果的训练样本集包括，对多份已知原产地的美国蛇果的果汁中水的氢同位素比值δ²h和氧同位素比值δ¹⁸o分别进行正态分布检验，若符合正态分布，则所述多份已知原产地的美国蛇果可用于构建美国蛇果的训练样本集。

具体地，在上述技术方案中，所述符合正态分布具体为，k-s检验值大于0.05。

进一步地，在上述技术方案中，所述构建花牛苹果的训练样本集还包括，对符合正态分布的样本进行氢同位素比值δ²h和氧同位素比值δ¹⁸o双变量相关性检验，若显著相关，则所述多份已知原产地的花牛苹果可用于构建花牛苹果的训练样本集；所述构建美国蛇果的训练样本集还包括，对符合正态分布的样本进行氢同位素比值δ²h和氧同位素比值δ¹⁸o双变量相关性检验，若显著相关，则所述多份已知原产地的美国蛇果可用于构建美国蛇果的训练样本集。

具体地，在上述技术方案中，所述显著相关具体为，pearson相关性概率检验值小于0.05。

详细地，所述正态分布检验和双变量相关性检验均采用spss软件进行分析。

在上述技术方案中，所述对比并鉴别种类具体为，基于待鉴别样本和训练样本集的氢同位素比值δ²h和氧同位素比值δ¹⁸o数据，采用二元均值假设检验方法，对待鉴别样本和训练样本集的样本均值向量进行对比分析和判定。

具体地，在上述技术方案中，所述二元均值假设检验方法具体为，将氢同位素比值δ²h和氧同位素比值δ¹⁸o作为因变量，分类变量为固定因子，若霍特林t²检验值大于0.05，则所述待鉴别样本属于所述训练样本集对应的种类。

再进一步地，在上述技术方案中，所述训练样本集的样本数大于30份。

再进一步地，在上述技术方案中，所述测定氢同位素比值δ²h和氧同位素比值δ¹⁸o还包括，采用水同位素标准物质对测定结果进行校正。

又进一步地，在上述技术方案中，所述花牛苹果和美国蛇果样本的原产地分别为甘肃省天水市和美国华盛顿州。

本发明具有如下优点：

(1)本发明根据水果果实水分的氢、氧同位素组成仅与其生长过程中水源的氢、氧同位素组成和产地气候环境相关的特点，能快速有效地鉴别区分花牛苹果和美国蛇果，有助于未知品种的待鉴别样本的真实性鉴别；

(2)本发明基于若干份已知原产地的花牛苹果和美国蛇果样本信息构建花牛苹果和美国蛇果的训练样本集，应用时仅需将待鉴别样本的氢同位素比值δ²h和氧同位素比值δ¹⁸o的实测值与训练样本集对比，操作简单，检测可行性良好，检测结果可靠。

附图说明

图1为本发明实施例中鉴别花牛苹果与美国蛇果的方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的保护范围，本发明的保护范围以权利要求书为准。

若未特别指明，本发明实施例中所用的实验试剂和材料等均可市售获得；若未具体指明，本发明实施例中所用的技术手段均为本领域技术人员所熟知的常规手段。

实施例1

本发明实施例提供了一种鉴别花牛苹果与美国蛇果的方法，如图1所示，具体包括以下步骤：

s1、分别采集原产地为甘肃省天水市的花牛苹果和美国华盛顿州的美国蛇果各30份，去柄、去核后进行粉碎处理，获得匀浆样，称取2g匀浆样于玻璃样品瓶中，并往样品瓶中填满石英棉，将样品瓶置于植物水分真空抽提设备的样品槽中，在120℃下提取3h，将提取出的水样转移至进样小瓶中；利用元素分析仪-稳定同位素质谱仪对进样小瓶中的水样进行氢、氧同位素比值测定，并使用水同位素标准物质进行校正，获得所有花牛苹果和美国蛇果样品的氢同位素比值δ²h和氧同位素比值δ¹⁸o。

具体检测结果如下表1所示。

表1氢同位素比值δ²h和氧同位素比值δ¹⁸o的检测结果

s2、利用spss软件对原产地为甘肃省天水市的花牛苹果和美国华盛顿州的美国蛇果样品的δ²h和δ¹⁸o进行正态分布检验(k-s检验)和pearson相关性分析。

正态分布检验(k-s检验)具体为，在“分析”菜单下选择“描述统计”，再选择“探索”，弹出对话框后，将δ²h和δ¹⁸o值设为因变量，点击“绘图”弹出对话框，勾选“带检验的正态图”，最后点击确定，获得k-s检验值。

pearson相关性分析具体为，在“分析”菜单下选择“相关”，再选择“双变量相关性”，弹出对话框后，将δ²h和δ¹⁸o值设为待分析的变量，勾选pearson相关系数，最后点击确定，获得pearson相关性概率检验值。

其中，原产地为甘肃省天水市的花牛苹果的δ²h和δ¹⁸o值的k-s检验值均为0.200，均大于0.05，且δ²h和δ¹⁸o的pearson相关性概率检验值为0.007，小于0.05，说明所采集的花牛苹果的δ²h和δ¹⁸o值均符合正态分布，且两变量具有显著相关性，可用于构建花牛苹果的训练样本集，并用于未知产地的样品判定；原产地为美国华盛顿州的美国蛇果的δ²h和δ¹⁸o值的k-s检验值分别为0.081和0.172，均大于0.05，且δ²h和δ¹⁸o的pearson相关性概率检验值为2.54*10^-7，远小于0.05，说明所采集的美国蛇果的δ²h和δ¹⁸o值均符合正态分布，且两变量具有显著相关性，可用于构建美国蛇果的训练样本集，并用于未知产地的样品判定。

s3、以北京市某超市售卖的标注为花牛苹果样品为待鉴别样品，采用步骤s1的方法测定其氢同位素比值δ²h和氧同位素比值δ¹⁸o数据，结果如下表2所示。

表2待鉴别样品的氢同位素比值δ²h和氧同位素比值δ¹⁸o的检测结果

s4、spss统计分析与判定。

首先，将花牛苹果训练样本集和待鉴别样品的氢同位素比值δ²h和氧同位素比值δ¹⁸o数据输入spss数据表中，并增加分类变量，训练集样本的分类变量值为1，待鉴别样品的分类变量值为2；在“分析”菜单下选择“一般线性模型”，再选择“多变量”，弹出对话框后，将δ²h和δ¹⁸o值设为因变量，分类变量设为固定因子，点击“确定”后得到霍特林t²检验值为0.332，该值大于0.05，则该待鉴别样品属于花牛苹果。

类似的，再将美国蛇果训练样本集和待鉴别样品的氢同位素比值δ²h和氧同位素比值δ¹⁸o数据输入spss数据表中，其他操作同上，得到霍特林t²检验值为2.19×10^-11，该值远远小于0.05，则该待鉴别样品不属于美国华盛顿州蛇果。

实施例2

本发明实施例采用与实施例1相类似的方法鉴别花牛苹果与美国蛇果，利用实施例1中的花牛苹果和美国蛇果的训练样本集相关数据，以北京市某超市售卖的标注为美国蛇果样品为待鉴别样品，采用实施例1中的步骤s1的方法测定其氢同位素比值δ²h和氧同位素比值δ¹⁸o数据，结果如下表3所示。

表3待鉴别样品的氢同位素比值δ²h和氧同位素比值δ¹⁸o的检测结果

同时，采用实施例1中的步骤s4的方法进行spss统计分析与判定：将花牛苹果训练样本集和待鉴别样品的氢同位素比值δ²h和氧同位素比值δ¹⁸o数据输入spss数据表中测定获得的霍特林t²检验值为1.82×10^-16，该值远远小于0.05，则该待鉴别样品不属于花牛苹果；将美国蛇果训练样本集和待鉴别样品的氢同位素比值δ²h和氧同位素比值δ¹⁸o数据输入spss数据表中测定获得的霍特林t²检验值为0.211，该值大于0.05，则该待鉴别样品属于美国蛇果。

最后，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。