基于微量元素指纹图谱对黑水凤尾鸡进行产地溯源的研究

白婷　蔡浩洋　邓银华等

摘要：黑水凤尾鸡是国家地理标志产品，而白羽肉鸡是目前市售最多的品种。该研究以市售白羽肉鸡和黑水凤尾鸡的鸡胸肉和鸡腿肉为研究对象，从营养成分氨基酸和矿物质元素两方面探讨二者之间的差异。结果表明：黑水凤尾鸡与市售白羽肉鸡均检测到17种氨基酸和15种矿物质元素。在氨基酸检测中，黑水凤尾鸡的鸡腿肉中丝氨酸和精氨酸含量均显著高于市售白羽肉鸡（p<0.05）；黑水凤尾鸡的鸡胸肉中谷氨酸、甘氨酸和丙氨酸含量均显著高于市售白羽肉鸡（p<0.05）。同时，在矿物质元素检测中，通过对15种矿物质元素进行主成分分析、聚类分析和判别分析可知，其中Mn、Mo和cs 3个元素可将这两个品种100%区分开来，从而有效地进行产地溯源。

关键词：黑水凤尾鸡；白羽肉鸡；矿物质元素；氨基酸

中图分类号：TS207.3；S831.2 文献标志码：A 文章编号：1674-5124（2018）09-0057-06

0引言

中国是世界第二大肉鸡生产和消费国，当前的肉鸡产业已经是中国畜牧业的重要组成部分。藏鸡是我国以原始饲养状态保存下来的珍贵品种，藏鸡产品（肉和蛋）的食用特性优秀，具有极大的开发利用价值。四川省阿坝州黑水县凤尾鸡是藏鸡的一种，其品种较纯，生产性能较好，是培育具有我国高原特色的生态型优良种禽品种和现代节粮小型地方鸡种的优良基因资源。目前市场上鸡肉品种繁多，大量产品不分等级，缺乏品牌，质量档次和附加值低，难以管理。对黑水凤尾鸡产地溯源技术的建立可以有效保护它的知名度，从而提高市场竞争力，并满足消费者了解产地真实性等需求；但是目前还没有一个准确有效的标准可对凤尾鸡进行品种和公开产地的快速溯源。对鸡产地溯源技术的建立旨在探寻表征不同地域来源产品的特异性指标。目前，已有的对鸡品种的分类主要有两种方法：一是根据遗传标记（genetic markers）进行微观分类；二是根据产区分布、形态、体尺及生态特征进行宏观分类。当前遗传标记主要分四大类：即形态标记（morphological markers）、细胞标记（cytological markers）、生化标记（biochemical markers）和分子标记（molecular markers），该方法主要从基因水平进行分类溯源，其检测周期很长，不符合快速溯源的需求。宏观分类的方法主要根据物种生态及表观差异进行，易带入主观性误判，不适用于市场上屠宰分割后的鸡肉品种鉴定。本文主要是通过鸡肉中的矿物元素进行品种溯源，矿物元素是农产品的基本组成成分，且其自身不能合成，须从环境中摄取，因此不同地域产品有其各自的矿物元素指纹特征。产品的贮藏时间和贮藏条件对其矿物元素含量影响较小，并且检测分析成本较其他产地溯源技术（急定性同位素、有机成分分析）更低，产地判溯源判别效果好、可靠性高，是一种有效的产地溯源指标。

近年来，国内外应用矿物元素分析技术在产地溯源方面已经取得了较好的成果，如在白茶、葡萄酒、蛤蚌、大米、芸豆、金沙窖酒和绵羊肉溯源中的应用。矿物质元素溯源已运用于植物和其他禽类中的溯源，但鸡肉一直缺乏系统的参数，如可代表地域真实值的矿物质元素含量数据，同时也缺乏对矿物质元素特征的整体分析以及矿物质元素谱的地区和物种差异分析。本研究通过等离子体发射光谱仪和氨基酸全自动仪检测黑水凤尾鸡和目前市售最常见品种——白羽肉鸡的矿物質元素和氨基酸含量，并对矿物质元素进行了主成分分析，进而评价凤尾鸡品质、找寻有效的矿物元素溯源指标，对凤尾鸡产地来源判别分析进行可行性研究。

1材料与方法

1.1实验材料

凤尾鸡样品来自四川省阿坝州黑水县，在屠宰后迅速取腿部和胸部肌肉样品于-20℃冻存备用；对照样品白羽肉鸡购于沃尔玛超市，同样取腿部和胸部肌肉样品于-20℃冻存备用，上述两个品种均取3个样品。

1.2实验仪器

英国相诺全自动氨基酸分析仪；电感耦合等离子体质谱仪（美国赛默飞ICAPQ）；电感耦合等离子体发射光谱仪（德国斯派克ICP-ARCOS）。

1.3实验方法

1.3.1样品前处理

将凤尾鸡样品和白羽肉鸡样品解冻，匀浆机粉碎。每个品种分别取3只鸡的胸肉和腿肉作为样品，每次测定均重复3次。

1.3.2鸡肉氨基酸含量测定

鸡肉中氨基酸含量采用国标GB/T5009.124—2016《食品安全国家标准食品中氨基酸的测定》进行测定。称取样品100～150 mg，加6 mol/L HCl，抽真空封管，在110℃烘箱水解24h，过滤后超纯水定容至50 mL，取0.5 mL蒸干，用1.0 mL pH2.2的柠檬酸钠缓冲液溶解，经离心后采用英国相诺（Biochrom）全自动氨基酸分析仪进行测定。

1.3.3鸡肉矿物质元素含量测定

鸡肉中矿物质铁（Fe）、锌（Zn）、铜（Cu）、锰（Mn）、硒（Se）的测定：参照各元素相应的国家标准测定方法；铬（Cr）、铷（Rb）、锶（Sr）、锡（Sn）、钼（Mo）、铯（Cs）、钡（Ba）、钴（Co）、银（Ag）和锑（sb）的测定：参照GB 5009.268—2016《食品安全国家标准食品中多元素的测定》。

用外标法进行定量分析，以GBWl0018（GSB-9）鸡肉成分分析标准物质为标准样品，用内标元素Cr、Cu、Fe、Zn、Rb、Mn、Sr、Sn、Mo、Cs、Se、Ba、Co、Ag和Sb保证仪器的稳定性，当内标元素的RSD>5%，重新测定样品。测试过程中每个样品重复测定3次。

1.3.4数据分析

运用Excel和SPSS统计学软件进行数据分析。

2结果与讨论

2.1氨基酸含量分析

2.1.1凤尾鸡肌肉氨基酸组成

凤尾鸡的各种氨基酸相对含量存在一定的差异。由表1可知，凤尾鸡含量最高的氨基酸都是谷氨酸，其次为赖氨酸、天冬氨酸、亮氨酸、精氨酸、丙氨酸、苏氨酸、异亮氨酸、丝氨酸、甘氨酸、缬氨酸、酪氨酸和苯丙氨酸；脯氨酸和组氨酸的含量均较低；蛋氨酸和胱氨酸的含量最低。从检测结果可以看出，凤尾鸡肌肉的氨基酸组成与白羽肉鸡的肌肉氨基酸组成基本一致。说明鸡肉的氨基酸组成具有一定的规律性和相对稳定性。

2.1.2凤尾鸡的不同部位肌肉氨基酸含量差别

由表l可知，在鸡腿中，凤尾鸡中丝氨酸和精氨酸含量显著高于白羽肉鸡（p<0.05）。在鸡胸肉中，凤尾鸡中丙氨酸、谷氨酸和甘氨酸含量显著高于白羽肉鸡（p<0.05）。在不同部位肌肉中，黑水凤尾鸡氨基酸含量高于白羽肉鸡，且谷氨酸是主要的鲜味氨基酸，其含量的高低会直接影响肉质的鲜味程度，说明黑水凤尾鸡的鸡胸肉滋味比白羽肉鸡更高。

2.2矿物质元素分析

2.2.1凤尾鸡中元素含量差异及组成特征

分别对黑水县的凤尾鸡和购自沃尔玛超市的白羽肉鸡的15种元素含量进行多重比较分析，在检测元素含量时，选用生物成分分析一鸡肉标准物质作为内标，以确保数据的可靠性，检测结果表明凤尾鸡和白羽肉鸡中的Mn、Sr、Mo、Cs和Ag存在显著性差异（见表2），其中凤尾鸡中的Mn、Sr和Ag显著高于白羽肉鸡，而凤尾鸡中的Mo和Cs显著低于白羽肉鸡。初步推断上述5种有显著性差异的元素，有潜力应用于凤尾鸡的溯源。

2.2.2凤尾鸡中微量元素含量的主成分分析

对凤尾鸡和白羽肉鸡中存在显著性差异的Mn、Sr、Mo、Cs、Ag 5种元素进行主成分分析，分析结果如图1所示。凤尾鸡的鸡腿和鸡胸样品主要是与第2主成分相关，而白羽肉鸡的鸡腿和鸡胸样品主要是与第1主成分相关，以上结果表明可根据上述5种元素将凤尾鸡与白羽肉鸡区分开。

从表3中可以看出，总方差71.451%的贡献率来自主成分1、2，第1主成分主要综合了鸡肉中Cs、Mo元素信息，第2主成分主要综合Mn元素信息。白羽肉鸡中Cs、Mo元素含量较高，所以其第1主成分得分最高，凤尾鸡中Mn元素含量最高，所以其第2主成分得分最高。说明样品的品种差异与元素含量差异相对应，因此主成分分析可以通过综合的方式把样品中多种元素的信息直观表达出来。

2.2.3凤尾鸡中元素含量的聚类分析

使用系統聚类法，对前期检测结果中具有显著性差异的5种元素进行聚类分析，结果如图2所示。当聚类标准（距离）不同时，聚类结果不同。从聚类距离为600处切断树状图，样品被分为两大类：第l类为凤尾鸡，其中包括5个凤尾鸡样品（S-1、S-2、S-4、S-5和S-6）；第2类为白羽肉鸡，包括6个白羽肉鸡样品和1个凤尾鸡样品（S-3、C-1、C-2、C-3、C-4、C-5和C-6），，其中S-3归类错误。虽然聚类过程中有1个样品出现归类错误，但其他样品产地的区分取得了很好的效果，说明采用上述5种元素进行分类具有一定的可行性。

2.2.4凤尾鸡中元素含量的判别分析

为进一步验证各元素含量指标对鸡肉品种的判别效果，从前期检测结果中具有显著性差异的5种元素选出对品种判别有效的变量，建立判别模型，并验证模型的有效性。验证测试中以测试集（2/3样本）建立判别模型，外推验证集（1/3样本）结合交叉验证法验证模型的有效性。其中模型1～4分别表示凤尾鸡鸡腿样品、凤尾鸡鸡胸样品、白羽肉鸡鸡腿样品和白羽肉鸡鸡胸样品；判别模型如下所示：

模型1（A）=-86.261+0.199Mn+0.370Ag-0.552Cs

模型2（B）=-15.283+0.059Mn+0.367Cs+0.088Ag

模型3（C）=-20.251+0.017Mn+0.995Cs-0.005Ag

模型4（D）=-36.722-0.018Mn+1.589Cs-0.062Ag

从表4可看出，此模型对测试集鸡肉品种的整体正确判别率为100%，凤尾鸡鸡腿、鸡胸，白羽鸡鸡腿、鸡胸品种的正确判别率都是100%。该模型的交叉验证结果显示，凤尾鸡与白羽肉鸡的鸡腿和鸡胸样品均判属正确，品种判别具有价值，判别分析结果验证了Mn、Cs和Ag对凤尾鸡样品具有有效的鉴别力。

3结束语

本研究以黑水凤尾鸡和市售白羽肉鸡的鸡胸肉和鸡腿肉为研究对象，从营养成分氨基酸和矿物质元素两方面探讨了它们之间的差异。结果表明，在氨基酸检测中，黑水凤尾鸡和市售白羽肉鸡均检测出谷氨酸、赖氨酸、天冬氨酸、亮氨酸、精氨酸、丙氨酸、苏氨酸、异亮氨酸、丝氨酸、甘氨酸、缬氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸、脯氨酸、组氨酸、蛋氨酸、胱氨酸17种氨基酸。经数据分析，黑水凤尾鸡的总氨基酸和必需氨基酸含量均略高于市售主要品种白羽肉鸡，但无显著性差异。在鸡腿中，凤尾鸡中鲜味.氨基酸谷氨酸含量（4.34 g/100 g）显著高于白羽肉鸡（4.00 g/100 g），表明凤尾鸡的腿肉滋味更鲜美，综上，黑水凤尾鸡的品质优于市售白羽肉鸡。

另一方面，在矿物质元素检测中，黑水凤尾鸡和市售白羽肉鸡均检测出铬（Cr）、铜（Cu）、铁（Fe）、锌（Zn）、铷（Rb）、锰（Mn）、锶（Sr）、锡（Sn）、钼（Mo）、铯（Cs）、硒（Se）、钡（Ba）、钴（Co）、银（Ag）、锑（Sb）15种微量元素。经单因素方差分析，黑水凤尾鸡与市售白羽肉鸡有显著性差异的5种元素是Mn、Sr、Mo、Cs和Ag，经主成分分析、聚类分析以及判别分析表明Mn、Cs和Ag可作为有效指标对凤尾鸡进行品种鉴别，通过这3种元素对鸡种的整体判别的正确率为100%。因此，本研究中建立的元素指纹分析结合多元统计学判别分析，是一种可用于黑水凤尾鸡品种溯源有效的方法。