大米產(chǎn)地溯源和真實性研究進(jìn)展

白揚(yáng) 譚麗芹 趙姍姍 郄夢潔 郭軍 王倩 趙燕

摘要 對大米進(jìn)行產(chǎn)地溯源和真實性研究可以保護(hù)地區(qū)特色大米，保證大米的安全和品質(zhì)，并在安全事件發(fā)生時有效召回。闡述了光譜技術(shù)、穩(wěn)定同位素技術(shù)、揮發(fā)性物質(zhì)分析、礦物元素分析技術(shù)、DNA技術(shù)、代謝組學(xué)分析在大米產(chǎn)地溯源和真實性研究中的應(yīng)用進(jìn)展，并探討了每種技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)。

關(guān)鍵詞 大米;產(chǎn)地溯源;真實性;分析技術(shù);應(yīng)用進(jìn)展

中圖分類號 TS 213.3? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A ?文章編號 0517-6611（2021）18-0022-08

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2021.18.006

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

Research Progress on Origin Tracing and Authenticity of Rice

BAI Yang1，2，TAN Li-qin3，ZHAO Shan-shan1 et al

（1. Institute of Quality Standard & Testing Technology for Agro-Products， Key Laboratory of Agro-product Quality and Safety， Chinese Academy of Agricultural Sciences， Beijing 100081;2.College of Food Science and Engineering， Inner Mongolia Agricultural University， Hohhot， Inner Mongolia 010018;3.Changgao Agriculture Technology Popularizing Station，Beipiao，Liaoning 122100）

Abstract The research on origin tracing and authenticity of rice can help to protect localized special products， ensure security and quality， and effectively recall products in cases of food security accidents like epidemics. This paper summarized the application of spectroscopic technology， stable isotope techniques， volatile compounds analysis， multi-element analysis， DNA technology and metabolomics analysis in rice origin tracing and authenticity research. Besides， the paper focused on the progress of each technique in the research and discussed the advantages and disadvantages.

Key words Rice;Origin tracing;Authenticity;Analytic technique;Application progress

基金項目 國家重點(diǎn)研發(fā)計劃項目“主要食品全產(chǎn)業(yè)鏈品質(zhì)質(zhì)量控制關(guān)鍵技術(shù)開發(fā)研究”（2016YFD0401205-5）。

作者簡介 白揚(yáng)（1995-），女，內(nèi)蒙古烏蘭察布人，碩士研究生，研究方向：農(nóng)產(chǎn)品溯源技術(shù)。*通信作者，副研究員，博士，從事農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全溯源技術(shù)研究。

收稿日期 2020-12-23

大米是一種重要的谷類作物[1]。大米的產(chǎn)地溯源和真實性研究是關(guān)系到人類安全和全球經(jīng)濟(jì)的重大問題，主要的分析方法包括光譜技術(shù)、穩(wěn)定同位素技術(shù)、揮發(fā)性物質(zhì)分析、礦物元素分析技術(shù)、DNA技術(shù)、代謝組學(xué)分析等[2]。

目前，對大米進(jìn)行產(chǎn)地溯源和真實性研究已成為國內(nèi)外研究熱點(diǎn)，需要更準(zhǔn)確和實用的方法來檢測大米，以確保大米的安全和品質(zhì)[3]。筆者綜述了近20年來光譜技術(shù)、穩(wěn)定同位素技術(shù)、揮發(fā)性物質(zhì)分析、礦物元素分析技術(shù)、DNA技術(shù)、代謝組學(xué)分析在大米產(chǎn)地溯源和真實性研究中的應(yīng)用。此外，還討論了每種技術(shù)應(yīng)用于大米產(chǎn)地溯源和真實性研究的優(yōu)缺點(diǎn)，以便為大米溯源技術(shù)未來發(fā)展提供理論支持。

1 研究現(xiàn)狀

近年來，國內(nèi)外開展了關(guān)于溯源大米方面的研究，1997—2005年有關(guān)大米產(chǎn)地溯源與真實性研究較少，人們對大米食用安全的意識較弱，對大米的產(chǎn)地溯源與真實性研究也較少。2006年以來，大米產(chǎn)地溯源與真實性研究逐漸增多，其中2012—2015年大米產(chǎn)地溯源與真實性研究增長最多。這一時期大米質(zhì)量安全事件頻發(fā)，各國陸續(xù)建立了農(nóng)產(chǎn)品管理法規(guī)，用法律明確大米的追溯制度[4]。人們對大米食用安全的意識逐年提高，越來越多的研究者進(jìn)行大米產(chǎn)地溯源與真實性的研究（圖1）。

6種溯源技術(shù)在大米產(chǎn)地溯源與真實性研究中的應(yīng)用現(xiàn)狀如圖2所示。光譜技術(shù)作為一種快速無損的分析方法，在大米產(chǎn)地溯源與真實性研究中的比例為34%，具有廣闊的應(yīng)用前景[5]。穩(wěn)定同位素技術(shù)對于空間遠(yuǎn)的產(chǎn)地判別結(jié)果準(zhǔn)確，在大米產(chǎn)地溯源與真實性研究中的比例為19%。穩(wěn)定同位素檢測設(shè)備與使用成本高，導(dǎo)致該技術(shù)的應(yīng)用受到一定限制[6]。揮發(fā)性物質(zhì)分析在大米產(chǎn)地溯源與真實性研究中的比例為18%，相信隨著傳感器技術(shù)的進(jìn)步，在大米產(chǎn)地溯源與真實性研究中的比例將會增加[7]。礦物元素含量和分布與大米產(chǎn)地環(huán)境密切相關(guān)，礦物元素分析技術(shù)被認(rèn)為是產(chǎn)地判別的有效標(biāo)記物，在大米產(chǎn)地溯源與真實性研究中的比例為15%[8]。與其他溯源技術(shù)相比，DNA技術(shù)和代謝組學(xué)分析在大米產(chǎn)地溯源與真實性研究中的比例最小，分別占7%。DNA技術(shù)利用不同品種大米的遺傳物質(zhì)不同，主要應(yīng)用于不同品種大米的鑒別[9]。代謝組學(xué)分析可作為表征地域信息的特征因子，通過化學(xué)計量學(xué)方法分析判定其原產(chǎn)地[10]。

關(guān)于大米產(chǎn)地溯源與真實性研究的文章發(fā)表在50多種期刊上，大部分為英文期刊，少數(shù)為中文期刊。在大米產(chǎn)地溯源與真實性研究中排名前5的期刊分別是Food Chemistry、《中國糧油學(xué)報》《食品科學(xué)》《農(nóng)產(chǎn)品加工》、Journal of Cereal Science（圖3）。

2 分析技術(shù)在大米產(chǎn)地溯源與真實性研究中的應(yīng)用進(jìn)展

2.1 光譜技術(shù)在大米產(chǎn)地溯源和真實性研究中的應(yīng)用進(jìn)展

目前，近紅外光譜技術(shù)、高光譜成像技術(shù)和拉曼光譜技術(shù)在大米的產(chǎn)地溯源與真實性研究中均有一定的應(yīng)用，其中近紅外光譜技術(shù)包括近紅外高光譜成像技術(shù)、近紅外漫反射和漫反射傅立葉變換近紅外技術(shù)[11-12]。不同產(chǎn)地或不同品種的大米受氣候、環(huán)境、地質(zhì)等因素的影響，其化學(xué)成分的組成和結(jié)構(gòu)存在一定差異，從而形成不同紅外特征吸收峰，與已知或標(biāo)準(zhǔn)樣品的光譜圖進(jìn)行比較可鑒定大米的產(chǎn)地和真實性[13]。高光譜成像技術(shù)是一種光譜技術(shù)與圖像技術(shù)相結(jié)合的綜合檢測技術(shù)。拉曼光譜技術(shù)是根據(jù)大米的分子振動頻率來識別不同產(chǎn)地和品種的大米[14]。光譜技術(shù)應(yīng)用于溯源大米的產(chǎn)地，鑒別不同品種的大米和鑒定有機(jī)大米（表1）。

在應(yīng)用光譜技術(shù)溯源大米的產(chǎn)地方面，已經(jīng)證明近紅外光譜技術(shù)、高光譜成像技術(shù)和拉曼光譜技術(shù)可以對不同國家或同一國家的不同地區(qū)大米進(jìn)行準(zhǔn)確判別。Kim等[15]對來自韓國、美國、澳大利亞和中國的大米利用近紅外光譜儀進(jìn)行掃描，所得光譜結(jié)合偏最小二乘回歸法（modified partial least square，MPLS）建立模型，結(jié)果表明，模型識別準(zhǔn)確率達(dá)到100%。Mo等[16]通過對來自韓國和中國大米樣品400～1 000 nm 波段的高光譜進(jìn)行一階導(dǎo)數(shù)、二階導(dǎo)數(shù)、最大歸一化或基線預(yù)處理，建立偏最小二乘判別分析（partial least squares discrimination analysis，PLS-DA）模型，結(jié)果表明，高光譜圖像的像素維數(shù)為3.0 mm×3.0 mm時，識別精度最高，模型的識別精度達(dá)到99.99%以上。Li等[17]采集了來自安徽、吉林、江西、寧夏、江蘇大米樣品的拉曼光譜數(shù)據(jù)，并利用主成分分析（principal components analysis，PCA）、K-均值聚類（K-Means clustering，KMC）、層次聚類（hierarchical clustering，HC）和支持向量機(jī)（support vector machine，SVM）對大米樣品進(jìn)行產(chǎn)地判別，結(jié)果表明，不同方法對5個產(chǎn)地的分類準(zhǔn)確率最高為100%。

關(guān)于光譜技術(shù)溯源大米的真實性研究主要分為2方面：鑒別大米的不同品種和鑒定有機(jī)大米。不同品種的大米品質(zhì)性狀存在差異，因此鑒別不同品種的大米也至關(guān)重要。Zhang等[18]采集轉(zhuǎn)基因大米和中華11號大米的近紅外反射光譜數(shù)據(jù)，并建立PLS-DA模型，結(jié)果表明，在4 000～10 000 cm-1模型的正確分類率均達(dá)100%。拉曼光譜技術(shù)也能夠鑒別不同品種大米，Zhu等[19]利用拉曼光譜技術(shù)結(jié)合PCA、HC、PLS-DA方法建立品種鑒別模型，結(jié)果顯示，不同品種的大米鑒別準(zhǔn)確率為100%。近紅外光譜技術(shù)可以快速、準(zhǔn)確地鑒定有機(jī)大米，Xiao等[20]利用近紅外光譜技術(shù)在波長12 000～4 000 cm-1區(qū)分有機(jī)大米和普通大米，采用MPLS建模，結(jié)果表明，偏最小二乘回歸模型的確定系數(shù)為0.843 0，交叉驗證標(biāo)準(zhǔn)誤差為0.199 2，交叉驗證均方根誤差為0.198 2，模型預(yù)測率為87.5%。

近紅外光譜技術(shù)作為一種綠色的分析技術(shù)，具有快速、簡便、精確、無損和無污染等優(yōu)點(diǎn)，但是該技術(shù)也存在一定的缺陷，靈敏度低，對微量物質(zhì)不敏感，不能用于痕量分析[21-22]。高光譜成像技術(shù)作為一種新型無損的檢測技術(shù)，具有光譜分辨率高等優(yōu)勢，但高光譜成像儀價格昂貴，大量的原始圖片數(shù)據(jù)使得高光譜成像技術(shù)很難廣泛進(jìn)行在線和實時應(yīng)用[23]。拉曼光譜技術(shù)所需樣品量少，檢測時間短，但在應(yīng)用時最大的問題就是熒光背景的干擾，拉曼測試中經(jīng)常伴有嚴(yán)重的熒光效應(yīng)，拉曼譜峰會產(chǎn)生嚴(yán)重的重疊現(xiàn)象，加大數(shù)據(jù)分析的難度，甚至?xí)谏w所需的拉曼峰，且拉曼散射面積小，傳統(tǒng)的拉曼檢測信號較弱，不利于后續(xù)信息的提取和分析[24]。

2.2 穩(wěn)定同位素技術(shù)在大米產(chǎn)地溯源和真實性研究中的應(yīng)用進(jìn)展

穩(wěn)定性同位素是物質(zhì)的一種自然屬性，能夠攜帶環(huán)境因子的信息[42]。不同來源的大米受位置、氣候等因素的影響，穩(wěn)定同位素比值表現(xiàn)出不同的組成特征，因此通過穩(wěn)定同位素比值的差異可以溯源大米[43]。在大米產(chǎn)地溯源和真實性研究中，通常涉及的同位素有碳、氮、氧、氫、硫、鍶和鉛，在進(jìn)行產(chǎn)地溯源和真實性研究中多種同位素指標(biāo)相結(jié)合可得到更好的效果。目前，利用穩(wěn)定同位素技術(shù)對大米的產(chǎn)地溯源和真實性研究取得了很多成果，研究內(nèi)容主要是溯源大米的產(chǎn)地和鑒定有機(jī)大米，匯總見表2。

在穩(wěn)定同位素技術(shù)溯源大米的產(chǎn)地方面，目前已經(jīng)對日本、美國、澳大利亞、泰國、越南、中國、印度、柬埔寨、韓國、菲律賓、馬來西亞和巴基斯坦等國家的大米進(jìn)行了產(chǎn)地溯源研究，證明利用穩(wěn)定同位技術(shù)可以對不同國家或同一國家內(nèi)部不同地區(qū)的大米進(jìn)行準(zhǔn)確判別。Korenaga等[44]研究了日本、美國、澳大利亞的大米，基于大米樣品的穩(wěn)定同位素組成（δ13C、δ15N和δ18O）的PCA圖顯示，日本、澳大利亞和美國大米樣品明顯不同，3國沒有任何一對相交。Wang等[45]采集中國（黑龍江、吉林、江蘇、浙江、湖南和貴州）、泰國、馬來西亞、菲律賓和巴基斯坦大米樣本測定其δ13C、δ15N、δ18O、207/206Pb和208/207Pb值，采用PCA和判別分析（discriminant analysis，DA）對不同地理特征的樣品進(jìn)行了指標(biāo)組的篩選和建立，結(jié)果表明，δ13C、δ15N和δ18O組合對不同國家大米的正確識別率為78.43%，對中國內(nèi)部省份的正確識別率超過85%。穩(wěn)定同位素技術(shù)也可以結(jié)合礦物元素對大米的產(chǎn)地進(jìn)行判別。Liu等[46]利用7個同位素指標(biāo)（δ13C、δ15N、δ2H、δ18O、87/86Sr、207/206Pb和208/207Pb）與25個礦物質(zhì)元素指標(biāo)（Na、Ca、Fe、Zn、Rb、Ag和Cd等）結(jié)合對中國和東南亞的大米進(jìn)行線性判別（linear discriminant analysis，LDA）分析，結(jié)果表明，2種技術(shù)對中國不同產(chǎn)地大米的判別率高于90.0%，東南亞大米的判別率高于85.0%。

關(guān)于穩(wěn)定同位素技術(shù)溯源大米的真實性研究主要是鑒定有機(jī)大米。鑒別有機(jī)大米的需求日益增長，穩(wěn)定同位素比值分析被認(rèn)為是一種有效的方法，特別是δ15N值是一個非常適合有機(jī)大米認(rèn)證的標(biāo)記，因為有機(jī)大米是在不使用合成肥料的情況下生產(chǎn)的，通常有機(jī)大米的δ15N值高于非有機(jī)大米[47]。Lee等[48]測定17份有機(jī)大米和13份相鄰有機(jī)稻田種植的普通大米樣品δ15N值，采用logistic方法進(jìn)行判別分析，結(jié)果表明，有機(jī)大米、普通大米δ15N值存在顯著差異，有機(jī)大米的正確分類率為83.3%。Chung等[49]研究韓國有機(jī)大米、普通大米和無農(nóng)藥大米的δ13C和δ15N值，PLS-DA和正交偏最小二乘判別分析（orthogonal partial least squares discrimination analysis，OPLS-DA）圖顯示，有機(jī)大米、普通大米和無農(nóng)藥大米可以清楚分離，并且LDA模型對3種大米進(jìn)行了高度準(zhǔn)確地區(qū)分，訓(xùn)練集為100%，測試集為93.1%。

穩(wěn)定同位素技術(shù)前處理簡單，所需樣品量少，檢測精度高，分析速度快，是用于大米產(chǎn)地溯源和真實性研究的有效技術(shù)[50-51]。但穩(wěn)定同位素技術(shù)仍有一定的局限性，鄰近區(qū)域的穩(wěn)定同位素自然豐度相接近，利用測定穩(wěn)定同位素技術(shù)對鄰近區(qū)域樣品鑒別時往往會有一定的困難，并且穩(wěn)定同位素分餾效應(yīng)受地理、氣候、飼料、飼養(yǎng)方式、自身代謝、生長季節(jié)等因素的影響[52]。

2.3 揮發(fā)性物質(zhì)分析在大米產(chǎn)地溯源和真實性研究中的應(yīng)用進(jìn)展

不同品種或地區(qū)的大米在外部環(huán)境條件、生物來源和加工條件的影響下會有其獨(dú)特的揮發(fā)性成分，這使得揮發(fā)性物質(zhì)分析成為溯源大米的有用工具[63]。目前，測定大米中揮發(fā)性物質(zhì)的常用方法有液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀（liquid chromatograph-mass spectrometer，LC-MS）、氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）、固相微萃取-質(zhì)譜聯(lián)用儀（solid phase micro extraction-mass spectrometry，SPME-MS）、固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀（solid phase micro extraction-gas chromatography-mass spectrometry，SPME-GC-MS）、頂空固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀（headspace-solid phase micro extraction-gas chromatography-mass spectrometry，HS-SPME-GC-MS）和電子鼻[2]。揮發(fā)性物質(zhì)分析應(yīng)用于追溯大米的研究內(nèi)容主要是鑒別不同品種的大米和溯源大米的產(chǎn)地，匯總見表3。

揮發(fā)性物質(zhì)分析在鑒別大米的品種方面，Yang等[64]利用GC-MS鑒別優(yōu)質(zhì)大米、糯米和黑米，分別對應(yīng)檢測出21、21和23種揮發(fā)性物質(zhì)，己醛是優(yōu)質(zhì)大米和糯米的主要揮發(fā)性物質(zhì)，而糯米比優(yōu)質(zhì)大米的己醛氣味活性值高16倍，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，6種揮發(fā)性物質(zhì)（2-乙?；?1-吡咯啉、愈創(chuàng)木酚、己醛、（戊）-2-壬烯醛、辛醛和庚醛）可以用于鑒別優(yōu)質(zhì)大米、糯米和黑米。劉敏等[65]采用SPME-GC-MS測定不同品種（大粒溪香、大粒香、金麻黏大米和帥優(yōu)63）大米的揮發(fā)性物質(zhì)，采用PCA分析后提取了前2個主成分，各品種大米累計貢獻(xiàn)率均為100%，4種大米的烷烴類相對含量有差異，分別為58.56%、37.26%、47.27%和61.65%?；贕C-MS結(jié)合電子鼻技術(shù)可以更準(zhǔn)確地鑒別大米的品種。崔琳琳等[66]利用SPME-GC-MS結(jié)合電子鼻技術(shù)鑒別稻花香米、天津小站米、射陽大米、越光米、京山橋米、絲苗米、油黏米和泰國茉莉香米，結(jié)果表明，8種大米可以用PCA方法區(qū)分開，第1主成分和第2主成分的累計方差貢獻(xiàn)率為94.08%。

在溯源大米的產(chǎn)地方面，Han等[67]利用質(zhì)譜電子鼻鑒別來自韓國和日本的大米，樣品進(jìn)行濃縮后利用得到的離子片段數(shù)據(jù)進(jìn)行判別函數(shù)分析（discriminant function analysis，DFA），DFA圖結(jié)果顯示韓國大米和日本大米可以成功區(qū)分開。Lim等[68]利用HS-SPME-GC-MS測定來自韓國和中國大米樣品的揮發(fā)性物質(zhì)，結(jié)果表明，PLS-DA模型對韓國和中國大米的正確分類率為98.5%，并發(fā)現(xiàn)了12個可以區(qū)分韓國和中國大米樣品的生物標(biāo)志物。邱彥超等[69]利用PEN3便攜式電子鼻系統(tǒng)對來自查哈陽、五常和建三江的大米樣品進(jìn)行了檢測，結(jié)果顯示，不同產(chǎn)地的大米樣品所得出的氣味指紋圖譜不同，LDA模型對3個地區(qū)大米的鑒別率均為100%。

基于質(zhì)譜的揮發(fā)性物質(zhì)分析能夠在較短時間內(nèi)對比較復(fù)雜的混合物進(jìn)行分離，并快速對物質(zhì)進(jìn)行分析，分辨率和檢測靈敏度高，但質(zhì)譜儀器價格昂貴[70];基于電子鼻的揮發(fā)性物質(zhì)分析不需要對樣品進(jìn)行預(yù)處理，成本低，能快速預(yù)測樣本之間的差異程度，但電子鼻技術(shù)仍處于發(fā)展階段，硬件結(jié)構(gòu)和識別算法與仿生特性還存在差距，傳感器陣列對環(huán)境要求高，但尚未達(dá)到廣泛應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)[71]。

2.4 礦物元素分析技術(shù)在大米產(chǎn)地溯源中的應(yīng)用進(jìn)展

礦物元素分析技術(shù)是一種重要的溯源方法。地域環(huán)境中的土壤、水、食物以及空氣中礦物元素組成及含量都有其各自的特征，不同來源大米的礦物元素含量與當(dāng)?shù)丨h(huán)境中的礦物元素有較強(qiáng)的相關(guān)性，因此大米中的礦質(zhì)元素可以反映出區(qū)域的特殊性[79]。研究內(nèi)容主要是溯源大米的產(chǎn)地見表4。

礦物元素分析技術(shù)已經(jīng)被證明可以溯源不同國家的大米，Cheajesadagul等[80]分析了泰國、法國、印度、意大利、日本和巴基斯坦大米中的21種礦物元素含量，結(jié)合DA篩選溯源指標(biāo)和區(qū)分不同國家的大米，結(jié)果顯示，B、Mg、Co、Cu、Zn、As、Rb、Sr、Mo、Cd、Cs和Ba含量是大米產(chǎn)地溯源的重要指標(biāo)，并且DA模型對不同國家大米樣品的產(chǎn)地判別準(zhǔn)確率為100%。Chung等[81]測定了來自菲律賓、中國、韓國大米的25種礦物元素，結(jié)果顯示，PCA和PLS-DA分析圖中3個國家的大米樣品可以明確區(qū)分，并發(fā)現(xiàn)了11種礦物元素（Cu、Ag、Zn、Cr、Ca、Ba、Cd、Bi、K、Pb和In）對區(qū)分不同國家大米的地理來源有顯著貢獻(xiàn)。此外，礦物元素分析技術(shù)還可以溯源同一國家不同地區(qū)的大米，石春紅等[82]分析了松江、崇明、金山、江蘇、東北的大米中40種元素含量，結(jié)合ANOVA、相關(guān)性分析、因子分析和DA等計量學(xué)方法區(qū)分大米產(chǎn)地，結(jié)果顯示，礦物元素（B、Na、Fe、Co、Ni、Zn、As 和 Se）建立的溯源模型對大米產(chǎn)地的整體判別正確率為93.0%。品種會影響礦物元素分析技術(shù)溯源大米產(chǎn)地的準(zhǔn)確性，在研究中應(yīng)排除受品種影響較大的礦物元素。王朝輝等[83]利用原子吸收分光光度法檢測120份來自吉林省松原市、德惠市、梅河口市的3種大米樣品中11種礦物元素的含量，ANOVA、雷達(dá)分析和LDA的結(jié)果表明，元素Cd、Cr、Fe、K、Mg、Zn、Pb在大米品種與產(chǎn)地間均存在相對較大的差異，4個地區(qū)相同品種大米的產(chǎn)地判別分析正確率為100%，不同品種大米的產(chǎn)地判別分析正確率為90%。

礦物元素分析技術(shù)具有靈敏度高、檢出限低等優(yōu)點(diǎn)。在進(jìn)行溯源研究時，可以多個元素綜合分析，并篩選與大米產(chǎn)地溯源密切相關(guān)且穩(wěn)定的元素[84]。但礦物元素的影響因素較多，在現(xiàn)實研究中控制唯一變量較難，另外礦物元素分析前處理復(fù)雜，對樣本的處理要求比其他技術(shù)高。

2.5 DNA技術(shù)在大米真實性研究中的應(yīng)用進(jìn)展

目前，有關(guān)研究報道都證實了DNA技術(shù)溯源的可行性[93]，不同品種大米的DNA序列有差異，借助分子標(biāo)記可以實現(xiàn)溯源，應(yīng)用于大米品種鑒別的標(biāo)記技術(shù)包括微衛(wèi)星（simple sequence repeats，SSR）及單核苷酸多態(tài)性（single nucleotide polymorphism，SNP）。SSR屬于第2代分子標(biāo)記技術(shù)，是由2～6個核苷酸的重復(fù)片段構(gòu)成[94]。SNP是第3代分子標(biāo)記，是指由于單個堿基的改變導(dǎo)致基因組水平上DNA序列的不同[95]。基于聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（polymerase chain reaction，PCR）的分子標(biāo)記方法也應(yīng)用于溯源大米，它一種用于放大擴(kuò)增特定DNA片段的分子生物學(xué)技術(shù)[96]。

基于SSR標(biāo)記鑒別不同品種的大米方面，Sun等[97]利用20個SSR標(biāo)記對韓國不同品種大米進(jìn)行了分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)7個（RM204、RM257、RM21、RM224、RM249、RM253和RM264）區(qū)分大米品種的關(guān)鍵標(biāo)記，7個標(biāo)記對不同品種大米的正確分類率達(dá)到了94%。Kim等[98]利用等位基因頻率和20個簡單重復(fù)序列SSR標(biāo)記對243種韓國大米進(jìn)行分析，結(jié)果顯示，共檢測到268個等位基因，篩選出7個SSR標(biāo)記對韓國不同品種大米的正確分類率為100%。此外，基于PCR鑒別不同品種的大米方面，Minh等[99]基于PCR分子標(biāo)記，采用2對特異性引物對香米和非香米進(jìn)行鑒定，結(jié)果顯示，利用簡單的PCR技術(shù)可以快速鑒別香米和非香米，特異的RM1標(biāo)記可以對香米品種進(jìn)行鑒定。SNP標(biāo)記結(jié)合PCR可以鑒別不同品種的大米。Kajiwara等[100]利用SNP標(biāo)記結(jié)合PCR和基質(zhì)輔助激光解吸電離飛行時間質(zhì)譜對日本不同品種的大米進(jìn)行快速（不到1 h）鑒別，從基因組數(shù)據(jù)庫中獲得序列數(shù)據(jù)，并通過限制性內(nèi)切酶或尿嘧啶DNA糖基化酶酶切鑒定出可用于區(qū)分大米品種的SNP，根據(jù)SNP周圍的序列設(shè)計PCR引物，對堿變性后獲得的單鏈DNA進(jìn)行分析，利用該方法成功地對大米品種進(jìn)行鑒定。

DNA序列穩(wěn)定，易于保存，易于取材，對于追溯建庫等具有獨(dú)特的優(yōu)勢，解決了物理標(biāo)簽法標(biāo)簽易丟失的問題。但這項技術(shù)在實際應(yīng)用過程中許多問題并未得到解決，如采集樣本庫時工作量大，產(chǎn)品經(jīng)歷的環(huán)節(jié)多，對有效分子標(biāo)記的選擇受技術(shù)和成本的限制等[101]。

2.6 代謝組學(xué)分析在大米產(chǎn)地溯源和真實性研究中的應(yīng)用進(jìn)展

代謝組學(xué)分析是系統(tǒng)生物學(xué)的重要分支，在大米產(chǎn)地溯源和真實性研究中展現(xiàn)了良好的應(yīng)用潛力[102]。研究內(nèi)容主要是溯源大米的產(chǎn)地和鑒別有機(jī)大米。

關(guān)于代謝組學(xué)分析溯源大米的產(chǎn)地方面，核磁共振是常用的分析平臺。Chae等[103]利用二維核磁共振波譜對韓國中東部、中西部、中部、東南部收集的3種受歡迎的大米中19種代謝物進(jìn)行了鑒定，結(jié)果表明，PCA圖能有效地將韓國不同地區(qū)的大米分開。Huo等[104]基于氫核磁共振波譜分析了來自中國9個不同省份（廣西、黑龍江、湖南、海南、遼寧、寧夏、新疆、云南和浙江）大米的代謝物，結(jié)果表明，來自不同地理位置的大米樣品之間有明顯的分離，訓(xùn)練集和測試集的樣本正確分類率為100%。此外，質(zhì)譜也是常用的分析平臺。Lim等[105]利用GC-MS和LC-MS分別對韓國和中國大米的代謝產(chǎn)物進(jìn)行了評價，確定了75%異丙醇在100 ℃加熱結(jié)合LC-MS的提取方法優(yōu)于其他提取方法，并發(fā)現(xiàn)韓國和中國大米中溶血磷脂的濃度有顯著差異，是地理區(qū)分的新標(biāo)記。

關(guān)于代謝組學(xué)分析鑒別有機(jī)大米方面，Xiao等[106]利用LC-MS研究來自黑龍江省20份有機(jī)大米和20份普通大米的代謝物，應(yīng)用PCA、PLS-DA、HC和OPLS-DA篩選出30個鑒別組分，其中8個次級代謝產(chǎn)物可作為有機(jī)大米和普通大米鑒別的潛在生物標(biāo)志物。

代謝組學(xué)分析是一種可靠、準(zhǔn)確、有效的鑒定方法，可以檢測未知的化學(xué)物質(zhì)，獲取大量的代謝物信息，對挖掘可能的溯源和真實性的標(biāo)記物具有很高的價值[107]。但是正是由于數(shù)據(jù)量龐大，依賴于已有的物質(zhì)數(shù)據(jù)庫如何對差異物進(jìn)行定性，如何獲得有用的信息或者標(biāo)志性的代謝物有一定難度[108]。

3 結(jié)論

對大米進(jìn)行產(chǎn)地溯源和真實性研究意義重大，可使監(jiān)管者管理大米有據(jù)可依，生產(chǎn)者加工大米有蹤可尋，消費(fèi)者食用大米有源可查。目前，光譜技術(shù)、穩(wěn)定同位素技術(shù)、揮發(fā)性物質(zhì)分析、礦物元素分析技術(shù)、DNA技術(shù)、代謝組學(xué)分析能夠在大米產(chǎn)地溯源和真實性研究中作為參考。在今后的研究中，還需進(jìn)一步完善每種技術(shù)的缺點(diǎn)，相信隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，目前的問題會逐步得到解決。在實際應(yīng)用過程中，可以根據(jù)每種技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)，多種技術(shù)相結(jié)合，提高大米溯源的準(zhǔn)確性，為大米的起源分類和品質(zhì)評價提供技術(shù)支撐，防止大米非法交易，確保消費(fèi)者獲得優(yōu)質(zhì)大米。

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