一种藏香产地溯源模型构建及鉴别方法

技术领域

本发明涉及藏香溯源及鉴别技术领域，尤其涉及一种藏香产地溯源模型构建及鉴别方法。

背景技术

藏香，是藏族民间不可缺少的日用品，主要原料来自于西藏高原天然芳香植物，以柏树等作为主料，以榆树等带粘性原生植物的根茎、枝干或皮研成粉末作为粘合剂，再以青稞酒、茵陈蒿、草果、丁香、藏红花、冰片、木犀草、杜鹃叶、甘松等多种名贵天然藏药材和香料按适当比例制作而成，具有较高的药用价值。随着经济的发展，藏香业得到传承、发展和开发，由最初的寺庙走向家庭，逐渐被世人所认知，走出西藏，走向国内，奔向世界，产业形势不断向好，在雪域高原蓬勃发展。

尼木藏香是尼木三绝之一，其独特的原料配方，深受西藏群众和游客喜欢，被称为西藏第一圣香，2008年尼木藏香制作工艺被列入第二批国家级非物质文化遗产名录。地理标志产品尼木藏香具有较高的经济价值和质量品质，在市场上更受消费者青睐并且销售价格也更高。现在有不少“尼木藏香”是在成都生产加工的，这对正宗尼木藏香的销售带来了不小的冲击，为了降低成本，用化学原料代替天然原料，不仅损害消费者利益还危害消费者健康，更严重影响了地理标志产品尼木藏香的可持续发展。因此寻找一种科学、快速、准确的方法对尼木藏香进行鉴别，开展尼木藏香特色指标研究工作非常迫切。目前，还没有对尼木藏香真伪鉴别的研究，目前的燃香类的检测方法和质量标准不足以应对藏香真伪问题，消费者更难以识别。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于，针对目前的燃香类的检测方法和质量标准不足以应对藏香真伪问题，消费者更难以识别，提出了一种藏香产地溯源模型构建及鉴别方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种藏香产地溯源模型构建方法，包括：

步骤一、采集样品：分别采集来自西藏尼木产区藏香样品多份，尼木产区以外的西藏区内藏香样品多份，西藏区外燃香样品多份；

步骤二、粉碎样品：将每份样品剔除竹枝后分别粉碎，过60目筛子，待用；

步骤三、测定无机元素，包括：分别对每份样品进行消解、ICP-MS测定、ICP测定；

步骤四、测定香气成分，包括：分别对每份样品进行提取、GC-MS测定；

步骤五、数据处理：无机元素结果以mg/kg表示，香气成分结果以峰面积表示，采用SPSS26.0软件对每份样品的测定数据分别进行标准化处理，消除数据间数量级及量纲的差异；

步骤六、构建产地溯源模型：采用线性判别分析方法，以投影后类内方差最小，类间方差最大的原则对数据进行降维处理，实现样品的分类，采用SPSS26.0软件对每份样品测定结果进行逐步回归分析，筛选得到Cr、Zn、Se、Sn、Eu、Lu、Yb、B、Si、丁香酚共10个贡献较大的变量，得到2个典型判别函数F1、F2，具体如下：

F1＝-0.331Cr+0.56Zn-0.707Sn+1Se-0.542Eu+3.885Lu-3.761Yb+8.032B+0.633Si+0.675丁香酚；

F2＝0.724Cr+1.129Zn-0.198Sn+0.406Se-2.001Eu+2.235Lu-2.276Yb-3.122B+0.162Si-0.006丁香酚；

将每份样品代入，得到每份样品的F1、F2的得分值，利用F1、F2的得分值，以F1为横坐标，F2为纵坐标，绘制特征分布散点图。

在本发明的一个优选实施例中，步骤三中样品消解的具体方法为：取0.3g藏香样品于微波消解罐内，加入4mL硝酸和2mL双氧水，冷消解过夜后用微波消解仪进行消解；消解程序：①10min，功率升至500W，保持10min；②15min，功率升至800W，保持20min；③20min，功率升至1200W，保持30min；④30min，功率降至0W；消解完成冷却至室温后，取出消解内罐超声5min，用超纯水润洗转移至50mL容量瓶中，定容至刻度，混匀，所得样品消解溶液；同时做样品空白试验；每个样品平行测定3次。

ICP-MS测定的具体方法为：采用ICP-MS调谐溶液对仪器进行优化，优化后的仪器条件为：射频功率为1.55KW，等离子体气流速为15.0L/min，雾化器流速为1.4L/min，辅助气流速为0.90L/min，采样深度8.0mm，碰撞气为氦气，碰撞气流速为4.0mL/min；在线内标元素：Ge、Rh、Bi；测定34种无机元素：Sc，V，Cr，Mn，Co，Ni，Cu，Zn，As，Se，Rb，Y，Mo，Cd，In，Sn，Sb，Ba，Tl，Pb，La，Ce，Pr，Nd，Sm，Eu，Gd，Tb，Dy，Ho，Er，Tm，Yb，Lu。

ICP测定的具体方法为：对ICP仪器条件进行优化，优化后的仪器条件为：射频功率为1.20KW，等离子体气流速为12.0L/min，雾化器流速为0.60L/min，辅助气流速为1.0L/min，测定无机元素：B、Al、Si、Ti、Fe、Sr；测定波长：B249.772nm，Al396.152nm，Si251.611nm，Ti336.122nm，Fe238.204nm，Sr407.771nm。

在本发明的一个优选实施例中，步骤四中样品提取的具体方法为：准确称取样品0.50g于离心管中，加入正己烷和丙酮各5ml，并混合，超声50min，0.22μm滤膜过滤，滤液供GC/MS分析。

GC-MS测定的具体方法为：色谱柱为BR-5MS毛细管柱30m×0.25mm×0.25μm；载气为高纯氦气，柱内载气流量为1.0mL/min，进样口温度250℃；升温程序：初始温度为60℃保持1min，以10℃/min升温至150℃，再以5℃/min升温至250℃，再以20℃/min升温至280℃保持8.5min；进样量1.0μL，不分流；质谱分析条件：EI电离源，电子能量70eV，接口温度280℃，离子源温度230℃，扫描质量范围50-500amu；测定香气成分：樟脑、丁香酚、雪松醇、橡苔、桃柁酚、弥罗松酚、甲基丁香酚、α-柏木烯、香兰素、异香兰素。

在本发明的一个优选实施例中，步骤五中数据标准化处理方法为Z-Score方法，计算公式如下：

其中，X

本发明还提供了一种藏香产地溯源鉴别方法，包括：测定样品中Cr、Zn、Se、Sn、Eu、Lu、Yb、B、Si、丁香酚含量，结果通过标准化处理后，代入典型判别函数，得到F1值和F2值，绘制散点图，看这个点是否落在特征分布散点图中的尼木产地区域，如果落在尼木产地区域，则属于尼木产地的藏香。

进一步地，通过Fisher函数，建立3个产地样品的分类判别函数，分别描述各产地样品中无机元素及香气成分的特征，将未知样品标准化数据后的无机元素及香气成分含量分别代入三个判别函数公式中，Y值最大的函数即为该产地，判别模型建立具体如下：

Y

Y

Y

其中，Y

实施本发明实施例，具有如下有益效果：

本发明针对尼木藏香特色指标缺失的问题，着力于尼木藏香原料天然，大部分原料取自西藏本地的特点，提取出能够真正反映产品特性的无机元素和香气成分特色指标，形成尼木藏香的特有“指纹”，为尼木藏香的产地溯源和长期保护提供科学依据，针对出口业务，为海关开展后续监管提供技术储备和检测方法，具有良好的应用价值和广阔的应用前景。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的特征分布散点图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了一种藏香产地溯源模型构建方法，包括：

1、样品采集

采集来自西藏尼木产区藏香样品35份，尼木产区以外的西藏区内藏香样品28份，西藏区外燃香样品25份，共计样本数88份。样品采集主要采集的是该区域内各个厂家具有代表性的样品。

2、样品粉碎

采集的香品均为不含竹枝的香品，将每份样品粉碎，过60目筛子，待用。

3、无机元素测定

样品消解：取0.3g(精确到0.0001g)藏香样品于微波消解罐内，加入4mL硝酸(HNO3)和2mL双氧水(H2O2)，冷消解过夜后用微波消解仪进行消解。消解程序：①10min，功率升至500W，保持10min；②15min，功率升至800W，保持20min；③20min，功率升至1200W，保持30min；④30min，功率降至0W。消解完成冷却至室温后，取出消解内罐超声5min，用超纯水润洗转移至50mL容量瓶中，定容至刻度，混匀，所得样品消解溶液。同时做样品空白试验。每个样品平行试验3次。

ICP-MS测定：采用ICP-MS调谐溶液对仪器进行优化，优化后的仪器条件为：射频功率为1.55KW，等离子体气流速为15.0L/min，雾化器流速为1.4L/min，辅助气流速为0.90L/min，采样深度8.0mm，碰撞气为氦气，碰撞气流速为4.0mL/min，在线内标元素：Ge、Rh、Bi。测定34种无机元素：Sc，V，Cr，Mn，Co，Ni，Cu，Zn，As，Se，Rb，Y，Mo，Cd，In，Sn，Sb，Ba，Tl，Pb，La，Ce，Pr，Nd，Sm，Eu，Gd，Tb，Dy，Ho，Er，Tm，Yb，Lu。

ICP测定：对ICP仪器条件进行优化，优化后的仪器条件为：射频功率为1.20KW，等离子体气流速为12.0L/min，雾化器流速为0.60L/min，辅助气流速为1.0L/min；测定波长：B249.772nm，Al396.152nm，Si251.611nm，Ti336.122nm，Fe238.204nm，Sr407.771nm，测定6种无机元素：B、Al、Si、Ti、Fe、Sr。

4、香气成分测定

样品提取：准确称取样品0.50g于离心管中，加入5ml正己烷+5ml丙酮，超声50min，0.22μm滤膜过滤，滤液供GC/MS分析。

GC-MS测定：色谱柱为BR-5MS毛细管柱(30m×0.25mm×0.25μm)；载气为高纯氦气，柱内载气流量为1.0mL/min，进样口温度250℃。升温程序：初始温度为60℃保持1min，以10℃/min升温至150℃，再以5℃/min升温至250℃，再以20℃/min升温至280℃保持8.5min。进样量1.0μL，不分流。质谱分析条件：EI电离源，电子能量70eV，接口温度280℃，离子源温度230℃，扫描质量范围50-500amu。测定10种香气成分：樟脑(CAS号：464-49-3)，丁香酚(CAS号：97-53-0)，雪松醇(CAS号：77-53-2)，橡苔(CAS号：4707-47-5)，桃柁酚(CAS号：511-15-9)，弥罗松酚(CAS号：514-62-5)，甲基丁香酚(CAS号：93-15-2)，α-柏木烯(CAS号：469-61-4)，香兰素(CAS号：121-33-5)，异香兰素(CAS号：621-59-0)。注：可以测定以上所有成分，后面结果示例中通过重要性分析仅给出了前5种香气成分。

5、测定结果及数据处理

无机元素结果以mg/kg表示，香气成分结果以峰面积表示，结果见表1。

表1不同区域样品中无机元素和香气成分含量

注：同行不同的小写字母表示差异显著(P＜0.05)。

采用SPSS26.0对测定数据进行标准化处理，消除数据间数量级及量纲的差异。数据标准化处理方法为Z-Score方法，Z-Score方法计算公式如下：

其中X

6、产地溯源模型的构建与验证

线性判别分析(LDA)是一种有监督的判别分析方法，以投影后类内方差最小，类间方差最大的原则对数据进行降维处理，实现样品的分类。采用SPSS26.0软件对上述标准化处理后的数据进行LDA逐步判别分析，筛选得到Cr、Zn、Se、Sn、Eu、Lu、Yb、B、Si、丁香酚共10个贡献较大的变量，得到了2个典型判别函数(F1、F2，Wilks'Lambda值较小(0.034和0.261)且典型相关系数(0.932和0.859)接近于1，说明模型稳定、可信。

F1＝-0.331Cr+0.56Zn-0.707Sn+1Se-0.542Eu+3.885Lu-3.761Yb+8.032B+0.633Si+0.675丁香酚；

F2＝0.724Cr+1.129Zn-0.198Sn+0.406Se-2.001Eu+2.235Lu-2.276Yb-3.122B+0.162Si-0.006丁香酚；

F1和F2两个典型判别函数的特征值依次为6.663、2.827，分别能解释模型方差贡献率的70.2％、29.8％。利用F1、F2的得分值绘制特征分布散点图，以F1为横坐标，F2为纵坐标，见图1，图1是本发明提供的特征分布散点图。

从图1中可以看出，不同区域样品具有特有的空间分布，尼木藏香样品能够被有效识别，构建的典型判别模型可以有效的鉴别尼木藏香产地。

本发明还提供了一种利用典型判别函数F1和F2预测未知样品是否为尼木藏香的方法，包括：测定样品中Cr、Zn、Se、Sn、Eu、Lu、Yb、B、Si、丁香酚含量，结果通过标准化处理后，代入典型判别函数，得到F1值和F2值，绘制散点图，看这个点是否落在图1中的尼木产地区域。

典型判别函数直观地描述了不同区域藏香样品的10种成分之间的关系，但不便于对未知样品进行判别。通过Fisher函数，建立3个产地样品的分类判别函数，分别描述各产地样品中无机元素及香气成分的特征，将未知样品无机元素及香气成分含量(标准化数据)分别代入三个判别函数公式中，Y值最大的函数即为该产地，判别模型建立具体如下：

Y

Y

Y

利用上述三个判别函数对样品产地进行判别归类验证，见表2。

表2不同产地藏香样品分类结果及观察值正确分类百分比

注：

回代检验是针对所有训练样本进行的检验，样本的错判率是相应总体率的偏低估计，留一交叉检验比较真实地体现了模型的判别率。结果显示，回代检验中，88个样品有0个被错判，整体准确判别率为100％；留一法交叉检验中，88个样品有3个被错判，整体准确判别率为96.6％，说明建立的分类判别函数可以有效的鉴别尼木藏香产地。

本发明提供了一种利用产地判别函数预测未知样品是否为尼木藏香产地的方法：测定样品中Cr、Zn、Se、Sn、Eu、Lu、Yb、B、Si、丁香酚含量，结果通过标准化处理后，代入三个判别函数公式中，Y值最大的函数即为该产地。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。