指纹图谱技术在库尔勒香梨原产地鉴定中的应用与展望

2022-11-20肖莉,王雪铭,王陈强等

现代食品 2022年17期

库尔勒香梨原产自新疆巴音郭楞蒙古自治州库尔勒及周边地区，早在1400年前，就有栽培的记载，是新疆著名、优良、特色果品。其果实肉质细腻、味甜多汁、香味浓郁、营养丰富，具有润肺、凉心、消炎、止咳以及解毒等作用，维医、蒙医常把它作为食疗佳品[1]。库尔勒香梨是我国国家地理标志保护特色林果之一，也是主要的出口梨品种，受到国内外客商及广大消费者的青睐[2]。

作为新疆特色经济果林，库尔勒香梨是库尔勒及其周边地区的特色林果支柱产业，其发展状况直接影响到库尔勒周围地区农牧民的经济收入。

库尔勒香梨是一种地域性极强的名牌优势特殊香梨，1996年和2004年先后注册和获得了“国家级库尔勒香梨原产地证明商标”和“库尔勒香梨地理标志产品”保护。不同产地来源的库尔勒香梨在化学成分、品质等方面可能存在较大差异。国内有部分学者以库尔勒香梨的挥发性成分、矿物、金属元素、有机成分，以及红外光谱、同位素等方面为切入点，开展以指纹图谱技术进行库尔勒香梨产地验证的研究。库尔勒香梨指纹图谱技术的建立，不仅可以用于库尔勒香梨产地鉴别和确证，还可用于有害物检测和营养成分分析与评价，对林果产品建立健全可追溯系统，消费者权益保护，促进新疆库尔勒香梨走向国际市场具有重要的意义。

1 库尔勒香梨面临的问题

目前库尔勒香梨市场存在伪品时有发生，不同产地的香梨冒充库尔勒香梨和缺乏香梨产地商标意识等问题，因此亟待找到一种高效可行的方法对库尔勒香梨的原产地进行鉴定。

2 有机成分指纹图谱分析与建立

有机成分指纹图谱分析主要是针对产品中的有机营养物质和挥发性成分进行检测，以建立指纹图谱进行溯源的技术。鹿保鑫等[3]以有机成分辅助矿物元素建立大豆指纹图谱，并进行产地溯源，产地判别率达到95%以上。指纹特征产地溯源评价指标主要包括产品自身的蛋白质、氨基酸、脂肪酸、碳水化合物以及香气成分等，根据组分的差异和比例间的变化来判断产地和品种来源。

但是，有机成分会受栽培地理气候环境和储存保管方式等因素影响。宿胜男等[4]研究了不同贮藏条件下香梨蜡质结构和成分的变化与其耐贮性的关系，发现常温、冷藏和气调贮藏条件下蜡质、烷烃、醛、醇、酯和脂肪酸等含量均有变化。杜林笑等[5]研究发现1-MCP处理有助于延长贮藏期间果实的品质。

目前，有机成分指纹图谱已被广泛用于白酒[6]、橄榄油[7]、茶[8]等产品的产地溯源中。在库尔勒香梨溯源方面，CHEN等[9]探讨了8种国产梨品种的营养成分特征，结果表明库尔勒香梨的可溶性固形物、总糖、维生素C含量均高于二宫白梨、鸭梨、五九香梨、京白梨、南果梨、湖南沙梨和砀山梨、。

刘园等[10]采用MTBE-GC-MS法在库尔勒香梨中共检测到15种挥发性物质，采用HS-SPME-GCMS法共检测到98种化合物。以上研究结果均说明库尔勒香梨具有区别于其他梨种的营养成分和挥发性成分，可通过多种检测手段建立有机成分的指纹图谱，并作为库尔勒香梨原产地鉴定的指标之一。

3 矿物元素和微量元素指纹图谱分析与建立

香梨的种植环境、土壤、灌溉用水等条件决定了香梨中矿物元素和微量元素的组成和含量。因此，通过检测不同产地的香梨中矿物元素和微量元素的变化和差异情况，建立指纹图谱，可实现对库尔勒香梨原产地的溯源。但是，单一元素易受到香梨种植和储存过程中的人为影响，因此需要进行多个元素的综合分析。

目前，矿物元素和微量元素指纹图谱分析技术已在谷物[11]、酒类、茶叶[12]以及羊肉[13]等中得到了广泛的应用，并取得了一定的效果。

在库尔勒香梨应用方面，位杰等[14]对6个库尔勒香梨品种果实的钙、氮、磷、镁等矿质元素进行分析，发现梨果实中各种矿质元素对品质指标的影响存在一定的差异。闫娜娜等[15]研究了不同地区香梨元素情况，发现地理标识区所产的库尔勒香梨中Na、K、Ca和P等9种元素含量显著高于非地理标识区，库尔勒产区土壤中K、Ca、Ce、La、Zn和Cd等元素含量显著高于酒泉产区和阿克苏产区。

以上研究结果均说明库尔勒香梨矿物元素和微量元素与其他产区的香梨之间存在显著差异，采用多元素综合分析，结合土壤元素迁移率，可作为原产地鉴定的指标之一。

4 同位素指纹图谱分析技术及应用现状

稳定同位素技术可用于林果作物的溯源，其原理主要是生物体内稳定同位素差异。生物体内的同位素自然丰度受其在气候、地形、土壤等自然条件和自身代谢的影响。这种差异携带环境特征信息，作为一种“同位素特异性指纹”，可以反映生物体所处的环境条件，从而实现不同地域来源区分[16]。在农产品产地溯源中，常用的稳定同位素有碳、氮、氢、氧、硫和锶等。稳定性同位素指纹图谱无法人为修改，因此被认为是目前最有效的一种产地判别的技术手段。

目前，同位素指纹图谱分析技术已被广泛应用于谷物[11]、酒类、茶叶[12]以及羊肉[13]等中，并取得了一定的效果。

在库尔勒香梨原产地鉴定方面，赵多勇等[17]验证了碳、氮、氢和氧稳定同位素鉴别库尔勒香梨产地应用，新疆产区的66份库尔勒香梨判别准确率为95.45%；甘肃产区的20份香梨样品判别准确率为60%；陕西产区的23份红香酥梨样品判别准确率为95.65%。碳、氮、氢和氧4种可有效鉴别新疆库尔勒香梨和陕西红香酥梨，但在新疆库尔勒香梨与甘肃香梨鉴别方面，误判率较高，如果能结合其他鉴别技术，则有可能出现较好的鉴别效果。

5 指纹图谱技术在库尔勒香梨原产地鉴定中应用的展望

目前对于指纹图谱技术应用于库尔勒香梨原产地鉴定已有一定基础，但需形成系统、高效、便捷的评价标准和技术方法，仍需进行大量工作。需要进一步分析矿物、金属元素指纹图谱、同位素指纹分析以及有机成分指纹图谱等的优势和劣势，选择最具代表性的指标，开发出成本低廉、灵敏度高、检测速度快、简单易行以及能够不断更新的原产地鉴定技术，规范库尔勒香梨市场，填补库尔勒原产地鉴定市场空缺，预防以假乱真市场现象，提高“库尔勒香梨”区域品牌市场地，为库尔勒原产地香梨品牌保驾护航。