文摘
在这个实验中,电感耦合等离子体串联质谱(icp MS)是用来确定30的内容元素在水稻从六个地方的生产和探索水稻多元素含量之间的关系和产地。Ca的内容,P, S,锌、铜、铁、锰、钾、镁、钠、通用电气、某人,英航,Ti, V,,,老,钼,镍,有限公司,铬、铝、李,Cs, Pb, Cd, B,, Sn水稻测定icp平方/ MS和MS / MS模式。通过H2阿,2,他和北半球3/他反应气体进icp /女士,分别,干扰消除通过原位质谱和传质。每个元素的检出限是0.0000662 - -0.144毫克/公斤,和量化的限制的范围在0.000221 - -0.479毫克/公斤,线性相关系数大于或等于0.9987 (R2≥0.9987),检测结果有较低的检出限和线性回归。恢复方法的水平峰值的80.6%到110.5%的范围0.10 - -100.00毫克/公斤,和相对标准偏差低于10%。多元素的内容从不同产地大米,主成分因子分析可以得到6个主成分因子,累积贡献率87.878%,每个元素的主成分得分的分布和不同的生产领域。基于多元素内容和聚类分析,样本准确地分为两大类,六个子类的地方生产,证明有显著相关性的多元素含量大米和生产的地方,这样的地方水稻的起源可以追溯。
1。介绍
水稻是我国最主要的主食,它包含糖、蛋白质、脂肪和膳食纤维,和其他营养元素,还包含很多必要的微量元素,如钙、铁、锌、硒,和其他矿物质元素(1]。重和有毒金属,特别是和Cd,现在由于环境污染是由水稻[2- - - - - -5]。在中国,水稻品种丰富多样,种植面积大跨度和大质量的差异。中国是一个幅员辽阔的国家,不同的气候和地理条件下,作物有不同的生物学特性和理化指标。因此,它是有价值的分析和比较的差异在中国大米从南到北多元素的内容,提供理论基础和技术支持区分水稻不同起源的地方。
目前,食品主要包括稳定同位素的起源可追溯性指标(6- - - - - -11),多元素组成(12,13),特征内容的有机成分(14,15),DNA指纹(16),和近红外光谱(17- - - - - -21]。多元素分析,有一些常见问题等几个元素类型,高内容元素检出限低、无法量化的微量元素。保利元素内容的确定方法在水稻包括电化学方法中,原子吸收光谱(AAS) [22),原子荧光光谱法(AFS) [23),电感耦合等离子体光学发射光谱仪(ICP-OES) [24)和电感耦合等离子体质谱法(icp) [25,26]。然而,这些方法中有一些常见的问题,这阻碍了快速测定大米中微量元素,从而导致减少的准确性可追溯性多元素组成的大米。icp / MS方法的优点是减少元素干扰(27]。亚历山大·辛普森et al。28]。发现,通过使用icp /女士和北半球3试剂气体同位素可以减少干扰的敏感性176年卢和176年Yb可以改善。多元素的决心,icp / MS具有更高的精度和更大的元素的多样性比icp (29日]。其中,当测量P, S, Sr,和其他特定元素,O2和其他反应气体被用来精确确定元素内容由传质(30.,31日]。icp / MS方法的优势在于超痕量元素的测定(32]。它可以降低检出限,一般不能通过icp和其他检测方法。
本文首次使用icp / MS确定30元素内容的大米在六家在安徽地区,广西、广东、吉林、黑龙江、内蒙古。在平方和MS / MS模型(33),他,在北半球3/他(34),阿2(35),和H2(36不同元素)被选为反应气体,消除质谱干扰和降低检测极限,和元素内容和原点之间的关系,研究了主成分分析和聚类分析,为质量控制提供技术支持和水稻起源可追溯性。
2。材料和方法
2.1。试剂和解决方案
Li Na、镁、铝、B、P, S, K, Ca, Ti, V,铬、锰、铁、有限公司镍、铜、锌、通用电气、,,Sr,密苏里州,Cd,在Sn,某人,Cs,英航,Pb, Sc, Bi, Rh, Y元素标准溶液(1000μg / mL, Guobiao测试与认证有限公司,有限公司,北京,中国),GBW0043, GBW10044,和GBW10045赖斯参考资料(廊坊地球物理和地球化学勘查IGGE研究所,中国),65% BV-III HNO等级3(北京化学试剂研究所,北京,中国),30%的H2O2(化学试剂国药控股有限公司,北京,中国),和去离子水(18.2 MΩ/厘米),由使用Milli-Q系统(微孔,贝德福德,MA)。
2.2。样本收集和准备
样本收集从六个安徽省水稻生产区域,广西,广东,吉林省、黑龙江省和内蒙古。我们共同购买当地水稻样品每个大米市场拥有大量种植地区,共有18批次。为每个批量购买,三个独立的包和混合采集标本,以确保一致性。每一批的大米样品脱壳,地面,碎,并存储在一个密封的,低温,黑暗的地方。
在聚四氟乙烯消化槽中,每个大米重0.3 -0.5克的样品(精确到0.001 g)添加到4毫升HNO3和1毫升30% H2O2和浸泡3 - 4小时或隔夜,上盖螺丝,它与微波消化消化仪器(CEM MARS6,杰姆,马修斯,美国)。微波消解仪的条件如表所示1。然后,他们被放置在温度控制的电热板(BHW-09C,上海Botong化工科技有限公司,上海,中国)和加热20 - 30分钟脱气。冷却后,样品被稀释至50毫升与去离子水和震动供以后使用。每组样品,空格(去离子水和试剂)和参考资料包括在整个样品制备和分析过程。
2.3。电感耦合等离子体串联质谱分析
这个实验是由串联质谱分析。30同位素的浓度(7李,23Na,24毫克,27艾尔,11B,31日P,32年代,39K,44钙、47钛、51V,52铬、55锰、56铁、59有限公司,60倪,63年铜、66年锌、72年通用电气、75年为,78年,88年老,95年密苏里州,111年Cd,115年在,118年锡、121年某人,133年计算机科学,137年英国航空公司,208年Pb)大米是由电感耦合等离子体串联质谱(美国安捷伦安捷伦8900系列)。1μg / mL的混合溶液,Y,, Tl, Ce、Mg作为优化的解决方案,和0.10 rp的速度不断蠕动泵用于饲料的解决方案。通过调优项目,没有气体的条件下,H2阿,2,他和北半球3/他多模分析方法进行了优化。没有气体模式,监控离子7,89和205。在监控模式,离子是59,89和205。在H2模式下,监测离子问1=问2= 59,89年和205年。在阿2模式下,监测离子问1=问2= 59,问1= 89 /问2= 105,问1=问2= 205。在北半球3/他模式,监控离子问1=问2= 59,问1= 89 /问2= 191,问1=问2= 205。在不同的模式下,功率为1550 W,辅助气体是0.90升/分钟,等离子体气体是15.0升/分钟,取样深度是8.0毫米,提取镜头−7.6 V。icp / MS的仪器的其他条件如表所示2。
选择元素的测定方式和试剂气体,该方法包括两种模式:平方(单四极)标准模式和MS / MS串联模式。有他和没有气体试剂气体模式平方模式和他,NH3/他H2阿,2,没有气体试剂气体模式在MS / MS模式。元素测量在所有模式,模式的最低检出限确定每个元素的最佳测量模式。
通过测量实验条件和方法,元素Sc, Y, Rh和Bi被用作内标元素。分析实验数据的线性拟合标准曲线X设在浓度点和Y设在作为响应值。通过标准曲线,分析元素的检出限和背景当量浓度可以通过计算获得元素的标准差。线性相关系数和范围,内标元素,检测极限(LOD),并限制的量化(定量限)如表所示3。
同时,每个元素在水稻的内容参考资料(GBW10043、GBW10044 GBW10045)决定,标准的价值相比,和回收率计算证明该方法的准确性和可靠性,以及恢复进行了实验。
2.4。统计分析
所有分析都进行了一式三份。报告结果是这三个复制的平均值。每个样本都被认为是一个组装的30变量所代表的数据的化学信息。分析数据和拟合线性回归曲线分析了安捷伦质量猎人软件(美国安捷伦Inc .)。多元素的正态分布检验,主成分分析和聚类分析进行SPSS 25.0软件(SPSS, IBM公司,美国)。
3所示。结果与讨论
3.1。质谱模式选择和干扰消除
在这个实验中,平方(单四极)标准模式和MS / MS串联模式被用来同时测定多元素的浓度。测定的元素在不同的模式和不同的反应气体模式,和元素检出限作为标准来确定每个元素的最佳测量模式。结果如表所示4。
消除了干扰之间的碰撞模式充分利用元素和反应气体。平方的模式下,离子的质量63年铜、111年Cd,118年锡、121年某人,208年Pb丰富价值高的特点,减少干扰。相应的问2质量数是唯一一个需要设置在决心。
在MS / MS模式,北半球3/他混合气体相撞7李,24毫克,44钙、60倪,95年密苏里州,137年英航离子反应细胞,H2撞上了23Na,27艾尔,55锰、66年锌、72年通用电气、78年,88年老,115年在离子,O2撞上了39K和133年分别Cs离子。原位质谱干扰被淘汰,这意味着只有碰撞反应气体的元素,不互相结合。因此,前面的质量数和四极管后设置保持不变(问1=问2)。然而,该系统将仍然有相同数量的异位数字信号叠加干涉和双电荷离子干扰;例如,离子镍+ +、硅、有限公司和任何可能干扰31日P;离子锌+ +,不,和OO可能干扰32年代;离子的车,ArO干扰52Cr;离子ArCl, CaCl,首席运营官干扰75年作为;离子ArO MnH干扰56铁;和离子Sn+ +、国家卫生研究院和MgCl干扰59有限公司。因此,在一些特定元素的决心,如果反应物气体和元素相互碰撞产生离子新质量数,上述干扰可以更好地避免。此外,当气体碰撞分析元素,新质量离子形成的反应,也就是说,传质(图1)。在实验中,在北半球3/他混合气体反应11B+和56菲+形成11B49NH (NH3)2+和56铁(14NH3)2+集群离子。此外,阿2模式被广泛应用,它可以进行传质31日P+,32年代+,47“透明国际”+,51V+,52Cr+,75年作为+,生成的31日P16O+,32年代16O+,47“透明国际”16O+,51V16O+,52Cr16O+,75年作为16O+分别集群离子。
3.2。标准物质的决心和精度
多元素进行测定的标准材料GBW10043, GBW10044 GBW10045,结果如表所示5。的平均复苏元素内容的参考材料范围在82.9%和115%之间。
分析物的回收率进行评估通过添加三种不同浓度水平的标准解决方案已知数量的样本。复苏和精密的数据表6,平均恢复大米在元素内容的范围在80.6%至110.5%之间。rsd为0.4% - -8.9%的范围内。测量结果表明,该方法具有较高的准确性和满足需求的分析和测量。
3.3。多元素分析样品
英航的内容有明显的区别,通用电气有限公司铜、铬、钛、年代,钙、镁、钠、李和其他元素在水稻不同产地在中国北部和南部。在中国南方,有差异的内容Na,镁、钾、钙、V,通用电气,Cs,英航和其他元素在大米产自安徽、广西、广东。然而,在中国北方,在B的含量有明显差异,钠,钙、磷、铬、锰、镍、有限公司锌、Sr,密苏里州,c,和其他元素在批大米吉林省,黑龙江省和内蒙古(表7)。的内容,,Sn没有检测到。
我们进行进一步的统计分析上述实验数据,通过计算每个元素的标准差和判断每个元素在不同地区的不同的分散度每个元素的值。如图2的标准差S、P、K, Cd, Mg,和其他元素大,和分散度相对高于其他元素,可最初作为指示性元素的可追溯性。
3.4。多元正态分布测试
Kolmogorov-Smirnov测试的内容上进行30元素在水稻不同的起源。渐近意义(双边)值的计算。24个元素的内容数据服从正态分布。
3.5。主成分分析
主成分分析(PCA)是一种多元统计分析方法,分析了几个变量可以充分揭示了内部结构通过研究多个原始变量之间的关系。
根据特征值大于1的原则和累积方差贡献率大于80%,六个主成分因素通过旋转和提取因素,和总贡献率为87.878%,表明实验数据可以充分反映原始信息(表8)。
年代,第一主成分主要由钛、镍、铜、股份有限公司、通用电气、Mo, Cd, Cs,英航,锌,硒元素。第二主成分主要由李,B,镁、钾、钙、P, V,铅、铁、和元素。第三主成分主要由Mn和某人元素(表9)。第一主成分、第二主成分和第三主成分被用来分析主成分的贡献来自不同来源的样品(图3)。主成分的得分贡献同源样本集中,而不同的起源是分散的分布。总的来说,中国的北方和南方的大米样本有很大差异主成分的得分贡献,可以明显区分。这个结果具有一定的指导意义生产大米的区别来自不同的地方。
3.6。聚类分析
多元素的内容在水稻不同地区通过聚类分析进行了分析。成功样本分为两类(中国北部和南部)和六个子类(6个水稻生产领域)的方法(图组与组之间的连接4)。结果表明,有明显的差异,多元素的内容从不同产地大米,他们有一定的区域特征。因此,通过测量的多元素含量大米,可以准确地分类样本根据原产地和最终实现产品的可追溯性的大米。
4所示。结论
在这个实验中,icp / MS方法开发的内容来确定30元素在水稻不同生产区域。确定模式和反应气体的条件进行了优化,为每个元素和最优测定条件选择五个决心模式没有气体,H2阿,2,他和北半球3/他。此外,原位质谱和传质技术被用来消除干扰和降低检测极限。为了实现超痕量元素的测定,我们建立了一个完整的检测方法,水稻起源可追溯性提供了方法依据。通过主成分分析的多元素含量18批次来自不同来源的样品,样品的六个主成分的分布和特征元素每个主成分的测定。通过聚类分析,样本准确分类根据生产基于多元素内容的地方,这证明了多元素的含量有显著相关性的大米和生产的地方,提供技术支持和研究方向的可追溯性水稻的起源。
数据可用性
使用的数据来支持本研究的结果包括在本文中。
的利益冲突
作者声明没有关于这篇文章的出版的利益冲突。
作者的贡献
YZ, QL, YW构思和设计研究。YW LNL进行实验。YW, XXY写了论文。YZ, QL, JMM,设定触发器审查和编辑了手稿。所有作者阅读和批准了手稿。
确认
这项工作是由中国国家重点研发项目(项目没有。2018 yfc1603400),国家政府对市场监管特殊技术支持计划(项目没有。2019 yj009),河北市场监督管理局科研项目(项目号2021 zc07)。