不同部位矿质元素与红外光谱数据融合对美味牛肝菌产地溯源研究

野生食用菌产地溯源研究中,采用单一有机成分或矿质元素指纹存在一定局限性。利用不同指纹分析技术的互补性与协同性,将不同部位与类型的化学信息进行融合,探讨此方法对野生食用菌产地溯源的可行性,以期为野生食用菌溯源提供新的思路与科学依据。通过测定云南7个产地、124个美味牛肝菌(菌柄、菌盖)中15种矿质元素的含量,以及子实体傅里叶变换红外光谱(FTIR)。标准正态变换(SNV)、二阶导数(2D)等算法对原始光谱进行预处理。基于低级与中级数据融合策略,将预处理后的FTIR光谱与菌柄、菌盖矿质元素数据进行融合,结合支持向量机(SVM)分别建立菌柄、菌盖、FTIR、低级数据融合(菌柄+菌盖,菌柄+菌盖+FTIR)与中级数据融合(菌柄+菌盖+FTIR)判别模型;分析比较模型参数,确定快速甄别美味牛肝菌产地的可靠方法。结果显示：(1)菌盖中Cd,Cr,Cu,Li,Mg,Na,P和Zn元素平均含量高于菌柄,Ba,Ca,Co,Ni,Rb,Sr和V元素在菌柄中平均含量高于菌盖。美味牛肝菌中人体必需矿质元素Ca,Cu,Mg,P和Zn平均含量远高于小麦、水稻干品和新鲜蔬菜,与动物干制品含量相似;(2)FTIR光谱数据最佳预处理方法为3D+SNV,其Q2和R2Y分别为76.64%,88.91%;(3)菌柄、菌盖、FTIR、低级数据融合与中级数据融合SVM模型,c值分别为8 192,4 096,1.414 2,11.313 7,1和0.7071 1,菌柄和菌盖模型c值较大,表明采用单一菌柄或菌盖矿质元素含量数据,SVM训练存在过拟合风险,判别效果较差;(4)FTIR、低级数据融合和中级数据融合SVM模型,样品分类错误总数分别为7,9,7和0,中级数据融合(菌柄+菌盖+FTIR)模型样品分类正确率最高。表明基于中级融合策略将不同部位矿物元素和子实体FTIR光谱数据融合,可作为野生食用菌产地溯源的一种有效方法。     

17种分类算法在牛肝菌种类鉴别研究中的应用

由于部分毒菌与野生食用菌形态和生物学特征相似,农民仅凭经验采集,难免将两者混淆,从而导致严重的食品安全事故。云南省作为国内野生食用菌产量最高、出口量最大的省份,野生食用菌产业发展为云南农村经济发展做出了突出贡献,对不同种类野生食用菌进行快速鉴别,有利于野生食用菌产业的健康发展;分析食用菌亲缘关系,对食用菌育种工作具有积极作用。七种牛肝菌样品,采自云南及周边七个产地,利用FTIR光谱仪分别采集菌柄和菌盖红外指纹图谱,基于低级与中级数据融合策略,将预处理后的菌柄和菌盖FTIR光谱数据进行融合,结合Decision Trees,Discriminant Analysis,Logistic Regression Classifiers,Support Vector Machines,Nearest Neighbor Classifiers和Ensemble Classifiers中的17种算法,分别建立菌柄、菌盖、低级数据融合和中级数据融合模型,每个分类模型连续进行10次运算,通过比较训练集分类正确率平均值,确定牛肝菌种类鉴别最佳分类算法。中级数据融合数据集进行系统聚类分析（HCA）,对推测不同种类牛肝菌样品的亲缘关系进行鉴定。结果显示：（1）菌柄、菌盖和低级数据融合模型最佳分类算法均为Linear Discriminant,训练集分类正确率分别为92.8%,96.4%和97.6%。中级数据融合模型最佳分类算法为Subspace Discriminant,训练集分类正确率为100%;（2）菌柄、菌盖、低级数据融合和中级数据融合最佳分类模型,全部样品分类正确率平均值分别为93.61%,95.54%,96.99%和99.88%,中级数据融合模型优于其他三种模型,表明中级数据模型可以将相似度较高的样品区分开,且减少了产地对种类鉴别的影响;（3）中级数据融合模型数据集进行HCA,华丽牛肝菌和美味牛肝菌聚类距离最小,表明这两种牛肝菌化学信息较相似,亲缘关系较近;（4）华丽牛肝菌与皱盖疣柄牛肝菌聚类临界值距离最大,表明样品化学信息差异较大,亲缘关系较远。综上表明,基于中级融合策略将不同部位FTIR光谱数据融合,结合Subspace Discriminant与HCA,可以准确鉴别不同种类牛肝菌和快速推测样品亲缘关系,可作为野生食用菌种类鉴别与亲缘关系推测的一种新方法。     

微波消解ICP-AES法测定蒙药查格得日中金属元素及其分析

在研究蒙古民族的传统医学过程中发现蒙药中含有丰富的宏、微量元素及多种氨基酸等营养成分。人体有益的微量元素含量相对高,而人体有害的重金属元素含量相对低。采用微波消解ICP-AES法同时测定了查格得日(1#和2#)中Ca,Mg,Al,Fe,Mn,Zn,Sr,C和Pb等15种金属元素。加标回收率在97.5%～105.5% 之间,相对标准偏差RSD≤2.88% ,检出限在≤0.009 μg·L-1。实验结果表明; 1#和2#具有一定的差异,微量元素与药性、药效之间也有一定的关系。     

ICP-AES法测定中国不同产地绒柄牛肝菌中矿质元素含量（英文）

采用微波消解处理样品,以电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-AES)测定了采自云南省不同地点的绒柄牛肝菌菌盖和菌柄中的12种矿物质元素(P,Na,Ca,Cu,Fe,Mg,Zn,As,Cd,Co,Cr,Ni)含量。结果显示:绒柄牛肝菌中P,Ca,Mg,Fe,Zn,Cu的含量较高,其中菌盖中的P,Mg,Zn,Cd较高,而菌柄中的Ca,Co,Ni较高;聚类分析结果显示,采用普洱地区的样品与其他地区的样品差异较大;主成分分析结果显示,前三个主成分的累计贡献率为77%,其中第一主成分中的P,Ca,Cu,Fe,Mg,As,第二主成分中的Ni,Na以及第三主成分中的Cd和Zn对区分不同地点的样品贡献较大。结果表明采自不同生境地的食用菌元素含量差异较大。     

微波消解ICP-AES法测定蒙药嘎日迪-13中的多种微量元素

蒙药含有丰富的微量元素,特别是人体必需的微量元素含量较高,而人体有害的重金属元素含量较低。采用微波消解ICP-AES法同时测定了嘎日迪-13(1#,2#,3#)中Ca,Cu,Zn,Fe,Mg,Mn,Pb等15种微量元素。加标回收率在97.5%～105.5% 之间,相对标准偏差RSD≤2.90% ,检出限≤0.009 μg·L-1。实验结果表明;1#,2#,3#具有一定的差异,药的性味功能与微量元素之间也有一定的关系。通过蒙药中微量元素的测定,可以控制配方的准确性及保证产品的质量。     

治疗高脂血症蒙药中微量元素的ICP-AES法测定及分析

在蒙药的配制及整体研究工作中发现它们含有多种氨基酸和丰富的微量元素,特别是人体必需的微量元素含量相对高,而人体有害的重金属元素含量相对低。 采用微波消解ICP-AES法同时测定了治疗高脂血症组合蒙药（1#早服、2#午服、3#晚服）中Ca,Mg,Al,Fe,Mn,Sr,Cu,Zn和Pb等15种金属元素。 加标回收率在94.63%～106.40%之间,相对标准偏差RSD≤3.41%,检出限在≤0.009 μg·L-1 。 实验结果表明; 1#,2#,3#为不同类型的蒙药,具有一定的差异,微量元素含量有所不同,但组合治疗高脂血症。     

ICP-A ES法测定中国不同产地绒柄牛肝菌中矿质元素含量

采用微波消解处理样品,以电感耦合等离子体发射光谱法（IC P-A ES ）测定了采自云南省不同地点的绒柄牛肝菌菌盖和菌柄中的12种矿物质元素（P ,Na ,Ca ,Cu ,Fe ,Mg ,Zn ,As ,Cd ,Co ,Cr ,Ni）含量。结果显示：绒柄牛肝菌中P ,Ca ,Mg ,Fe ,Zn ,Cu的含量较高,其中菌盖中的P ,Mg ,Zn ,Cd较高,而菌柄中的Ca ,Co ,Ni较高;聚类分析结果显示,采用普洱地区的样品与其他地区的样品差异较大;主成分分析结果显示,前三个主成分的累计贡献率为77％,其中第一主成分中的P ,Ca ,Cu ,Fe ,Mg ,As ,第二主成分中的Ni ,Na以及第三主成分中的Cd和Zn对区分不同地点的样品贡献较大。结果表明采自不同生境地的食用菌元素含量差异较大。     

秦巴山区娑罗子资源微量及重金属元素分析

微波消解系统处理秦巴山区各县区娑罗子样品,火焰原子吸收光谱法测定娑罗子中Ca、Mn、Cu、Zn、Fe、Mg6种微量元素的含量,石墨炉和氢化物法测定As、Pb和Cd3种重金属元素的含量。采用此方法回收率在97.06%—102.52%之间,相对标准偏差(RSD)小于1.76%。在秦巴山区10个采样点的娑罗子中均含有丰富的人体必需微量元素,比较各种元素含量,不同来源的样品存在差异。     

ICP-AES法测定蒙药紫癜灵中多种微量元素

蒙药含有多种氨基酸和丰富的微量元素,特别是人体必需的微量元素含量相对较高,而对人体有害的重金属元素含量相对较低。采用微波消解ICP-AES法同时测定了治疗过敏性紫癜的蒙药紫癜灵中Ca, Mg, Sr, Fe, Mn, Zn, Cu和Pb等15种微量元素。紫癜灵的临床药效实验,选择了过敏性紫癜患者260例,其中男性140例,女性120例;年龄最小6岁,最大62岁,6～16岁年龄段最多,占病人总数的90%左右。治疗结果显示：治愈234例,占90%;显效13例,占5%;有效11例,占4.23%;无效2例,占0.77%;总有效率达99.23%。紫癜灵中含有丰富的微量元素,尤其锶的含量相当高。方法的加标回收率在94.63%～106.40% 之间,相对标准偏差RSD≤3.17%,检出限≤0.009 μg·L-1。     

微波消解-原子吸收光谱法测定不同产地淡竹叶中微量元素的含量

利用微波消解技术处理样品,采用原子吸收光谱法测定了我国广东、湖北、湖南、重庆、广西、江苏、福建、浙江、安徽九个不同产区淡竹叶中Zn,Fe,Cu,Mn,K,Ca,Mg,Ni,Cd,Pb,Cr,Co,Al,Se,As 15种微量元素的含量。该方法的相对标准偏差(RSD)在1.23%~3.32%之间,平均回收率在95.8%~104.2%之间。研究表明,该方法简便、快速、灵敏,适合于淡竹叶中微量元素的测定。试验分析结果表明,不同产地淡竹叶中微量元素的含量呈现地域性差异。各地区的淡竹叶中对人体有益的元素K,Mg,Ca,Fe,Mn含量普遍较丰富;对人体有害的重金属元素,除湖南产的淡竹叶中Pb的含量稍高,广东、安徽产的淡竹叶中Cu的含量偏高外,其他产区的淡竹叶中有害重金属元素Cd,Cu,Cr,Pb,As的含量均低于《中国药典》、《药用植物及其制剂进出口绿色行业标准》及《国家标准食品卫生标准》的限量标准。该测定结果为进一步探讨淡竹叶中微量元素的含量与其功效的相关性提供了科学依据。     

电感耦合等离子体发射光谱法测定食用菌中微量元素的方法研究

采用高压硝化罐在较低温度下进行缓慢样品消化,减少了消化过程中微量元素的损失。采用电感耦合等离子体发射光谱法测定了食用菌中Ca,Na,K,Mg,Mn,Ba,Fe,Co,Ge和Cu等多种微量元素的含量。高压硝化罐法测定各元素的相对标准偏差在0·16%～2·86%之间,湿法测定各元素的相对标准偏差在0·33%～3·49%之间。可见高压硝化罐法处理样品的测量精密度和湿法处理样品的测量精密度均比较好,前者的测量精密度更高一些。对高压硝化罐法和湿法处理样品的测量结果进行了t检验,t值在0·0024～2·473,均小于t0·99,9(3·25),说明两种方法的测量结果无显著性差异,即两种方法不存在系统误差。同时,高压硝化罐法处理样品的回收率在96·6%～103%之间,该方法具有简便、快速、灵敏、稳定、准确等优点,适于食用菌中微量元素的分析测定。     

应用ICP-MS测定苹果中重金属的分布

食品安全已经成为现阶段国际国内重要的社会问题,特别是重金属、农药和兽药残留。以市场销售的红富士苹果为实验材料,借助于ICP-MS对苹果中重金属在果皮和果肉的分布进行了测定。结果显示,同一个果实中重金属(Cr,Sb,Cd,Pb,Sn,Zn,Cu,Co,Ni和Tl)含量主要集中于果皮,果肉中重金属含量显著低于果皮。这些结果说明重金属被植物吸收以后,容易在果皮积累,果肉中含量较少。在目前环境污染严重的背景下,食用水果时应当注意削皮,尽量减少重金属危害。重金属在苹果果实中分配规律的机理需要进一步研究。     

微波消解ICP-AES测定活血化瘀中药中的微量元素

建立了微波消解电感耦合等离子体-原子发射光谱法(ICP-AES)测定活血化瘀中药中微量元素含量的方法,并采用该法测定了20种活血化瘀中药中Fe、Mn、Cu、Zn、Ni、As、Cd和Pb等微量元素的含量。该方法的加标回收率为90.0%—106.0%,相对标准偏差(RSD)值小于5.06%。实验结果表明,活血化瘀中药中Fe含量较高,重金属Pb和Cd污染较为严重,As含量普遍较低,中药五灵脂中重金属含量最高。     

Rapid analysis on the heavy metal content of spent zinc–manganese batteries by laser-induced breakdown spectroscopy

Laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS) technique was used to investigate the applicability for the rapid analysis on the heavy metals in spent Zn–Mn batteries. Besides the major elements carbon and zinc, a number of minor and trace elements, such as iron, manganese, vanadium, chromium, aluminum, silicon, calcium, copper, magnesium and lead were identified in the positive and negative electrode materials, and their concentrations were determined. It was found that the concentrations of heavy metals of vanadium, vanadium, manganese, zinc, iron and copper were high in the mixture of positive electrode material, while zinc and lead had high concentration in the negative electrode material. These heavy metals are of a great harm to the environment and human health.     

Observations on Arsenic and Selenium Determinations Using Hydride Generation Atomic Absorption and/or Plasma Emission Spectrometry

Abstract

Regulatory and environmental concerns have made the determination of trace amounts of arsenic and selenium extremely important. Selenium is an essential trace nutrient while arsenic is a cumulative poison. Unlike synthetic organic chemicals, these “heavy metals,” of course, are not man-made. Environmental pollution problems associated with these elements, therefore, are the result of redistribution of naturally occurring elements by agricultural and industrial processes.     

ICP-MS测定食用菌中硒的方法研究

采用石英高压消化罐在较低温度下缓慢消化食用菌样品,减少了硒的损失,以ICP-MS测定食用菌中微量硒,并对分析方法进行了研究。实验表明样品浓度、积分时间与响应值呈正相关。当样品中硒的浓度大于50 μg·L-1时,采用0.1 s的积分时间;硒的浓度小于5 μg·L-1时,采用高于2.0 s的积分时间。标准曲线在1.0～500 μg·L-1完成(r=1.000 0)。回收率为99.96%～102.7%。该法具有简便、快速、灵敏、稳定、准确等优点,用于食用菌中痕量硒的分析测定,结果令人满意。     

Accumulation of minor and trace elements in lichens in and around Kolkata,India: an application of X‐ray fluorescence technique to air pollution monitoring

A recent environmental survey has listed Kolkata, a megacity in Eastern India, as one of the most polluted cities in the world. Rapid urbanization and industrialization have resulted in an alarming increase in the level of air pollution in the city. Epiphytic lichens have extensively been used worldwide as bioindicators of environmental quality. They are very responsive to environmental stressors, especially gaseous pollutants and particulates including trace elements and heavy metals. This work describes application of energy dispersive X‐ray fluorescence, a fast multi‐elemental analytical technique, for estimating concentration of trace elements of lichen samples collected from sites in and around Kolkata. The results indicate that the samples from sites burdened with heavy vehicular load together with pollution from various industries and factories have significantly higher concentration of elements such as S, Ca, V, Cr, Mn, Fe, Ni and Pb as compared to those collected from sites having less or no load. Remarkable seasonal variation is also noted in the concentration of the elements such as Mn, Fe, Cu, Zn and Pb. Copyright © 2009 John Wiley & Sons, Ltd.     

农用地土壤As元素与叶片光谱特征关系研究

重金属污染是土壤环境污染中亟待解决的问题之一,重金属通过土壤向植物富集,危及人体健康,对生态环境产生巨大隐患。传统的土壤污染监测以化学方法为主,不仅费时费力且监测范围有限,而基于植被高光谱技术的土壤重金属监测方法能够快速准确地获取土壤重金属含量,突破植被屏障,提高土壤重金属监测效率。近年来,国内外许多学者致力于使用盆栽实验定量研究土壤污染物对植物光谱特征影响,而野外环境下的实验研究相对缺少,因此建立合适准确的野外土壤重金属预测模型具有重要意义,为改善耕地土壤质量提供参考。以北京市优势经济果树桃树为研究对象,在研究区均匀设置了50个采样点,利用FieldSpec 4便携式地物波谱仪测量桃树叶片光谱数据,同时采集土壤样本带回实验室检测分析获得土壤重金属含量数据。通过分析不同污染下桃树叶片在重金属胁迫下的叶片光谱特征,计算不同土壤重金属与叶片光谱之间的相关关系,确定土壤As元素与光谱反射率相关性更大,因此选择土壤As元素计算其与不同植被指数之间的相关系数,并用合适的植被指数构建土壤As元素预测模型。结果表明：污染区桃叶光谱反射率总体上比背景区的光谱反射率更高,其中760~1 300 nm波长范围内对土壤重金属更加敏感,土壤重金属对叶片红、蓝、黄边位置干扰不明显,对红、蓝、黄边斜率敏感,且均呈正向相关性。光谱反射率与土壤Cr,Cu和Hg元素相关性较弱,与As,Pb和Cd元素在某些波段范围内达到0.1级显著相关,且总体相关曲线趋势相同,相关性大小依次排序为As>Pb>Cd。以相关性更强的土壤As元素与植被指数进行相关分析表明,土壤As元素与PRI1和PRI3均显著相关。使用SPSS数据分析软件以PRI1和PRI3为自变量,土壤As元素为因变量分别进行回归分析,检测结果发现,PRI3的指数预测模型(y=e43.644x-39.386, R2=0.937, RMSE=0.161)效果最好且具有更好的稳定性。     

石墨富集结合空间约束水体重金属LIBS检测方法研究

针对水体重金属污染检测的需求,研究了以高纯石墨片为水体富集基底,样品多次富集结合等离子体空间约束的水体重金属LIBS检测方法, 并对Pb,Cu,Cd,Ni等不同重金属元素的测量稳定性及检测限进行了分析。实验采用波长为1 064 nm的Nd∶YAG调Q激光器,分辨率为0.1 nm的光纤光谱仪分别对上述水体中重金属元素含量的特征光谱进行分光探测。结果表明,样品多次富集结合空间约束方法能够有效地提高水体重金属检测的灵敏度及稳定性并降低元素检测限,空间约束条件下特征光谱强度增强约2.5倍,光谱稳定性也得到提高,相对标准偏差由非约束情况下的11.34%降低至8.77%。对不同浓度的Pb,Cu,Cd,Ni四种重金属元素进行检测并建立定标曲线,Pb,Cu,Cd,Ni的检测限均低于国家工业废水排放标准的1/6,满足工业废水重金属的检测需求,为工业废水重金属的减排控制与超标排放预警监测提供了一种有效方法和技术支持。