论文部分内容阅读
摘 要：从内蒙古10 个旗县采集蒙古绵羊肉77 份，从鄂温克旗采集牛肉6 份、马肉5 份，对其中的22 种常量和微量矿物质元素进行测定，同时进行主成分分析（principal component analysis，PCA）和描述性统计分析。结果表明：蒙古绵羊肉样品的微量元素谱有显著的地区和物种差异，地处呼伦贝爾草原及其延伸的鄂温克旗和西乌旗蒙古绵羊肉与其他旗县有显著差别，Cd、Sb、Se和Cs元素对其地区分离的贡献较大；科尔沁草原附近的克什克腾旗蒙古绵羊肉的微量元素谱独特，Rb含量较高；鄂温克旗蒙古绵羊肉、牛肉和马肉的矿物质元素谱有明显的物种差异；常量矿物质元素的跨大区域差异不显著；矿物质元素含量与蒙古绵羊肉的瘦肉比例呈显著正相关，与脂肪含量呈负相关，羊肥尾的矿物质元素含量均最低，但Ca、Na、Mn含量相对较高；蒙古绵羊肉中人体必需微量元素Se的含量整体普遍较低，且东部地区显著低于中部和西部。
关键词：蒙古绵羊肉；矿物质元素；特征；主成分分析
Mineral Profile of Mongolian Sheep Meat from Different Inner Mongolian Regions
LIU Meiling， GUO Jun*， GAO Dingling， Lü Jiao， FENG Lifang
（College of Food Science and Engineering， Inner Mongolia Agricultural University， Hohhot 010018， China）
Abstract： A total of 77 Mongolian sheep meat samples collected from ten banners or counties in Inner Mongolia， and 6 beef samples and 5 horse meat samples collected exclusively from Ewenki banner were determined for the contents of 22 macro and micro mineral elements. The analytical data were subjected to principal component analysis and descriptive statistics. Significant regional and species differences in the micro-element profile of Mongolian sheep meat existed. Sheep meat samples from Ewenki and West Ujumqin banners， located in Hulunbuir grassland， were significantly separated from those from other regions particularly in terms of Cd， Sb， Se and Cs. Mutton samples from Hexigten Banner， located near Khorchin grassland， showed a distinctive micro-element profile， rich in Rb. A significant species difference in mineral profile was observed among mutton， beef and horse meat from Ewenki banner. Macro minerals did not show significant regional differences； minerals had a significant positive correlation with lean meat proportion but had a negative correlation with fat content in Mongolian sheep meat. Mineral contents in sheep tail fat were the lowest， and Ca， Na and Mn were the most abundant minerals. The average Se level of Mongolian sheep meat was low， and Se levels of meat samples from the east of Inner Mongolia were significantly lower as compared to those from the middle and west.
Key words： Mongolian sheep meat； mineral elements； characteristics； principal component analysis
DOI：10.7506/rlyj1001-8123-201709005
中图分类号：TS251.2 文献标志码：A 文章编号：1001-8123（2017）09-0025-07
引文格式：
刘美玲， 郭军， 高玎玲， 等. 内蒙古蒙古绵羊肉矿物质元素谱特征[J]. 肉类研究， 2017， 31（9）： 25-31. DOI：10.7506/rlyj1001-8123-201709005 http：//www.rlyj.pub
LIU Meiling， GUO Jun， GAO Dingling， et al. Mineral profile of Mongolian sheep meat from different Inner Mongolian regions[J]. Meat Research， 2017， 31（9）： 25-31. DOI：10.7506/rlyj1001-8123-201709005. http：//www.rlyj.pub 根据国家数据网的统计数据，2015年内蒙古的蒙古绵羊饲养量为4 174.3 万只，占全国绵羊饲养量的25.8%；内蒙古自治区的羊肉产量为92.59 万t，占全国羊肉产量的21%[1]。蒙古绵羊是内蒙古自治区各地适应当地自然环境形成的各地方蒙古绵羊品系的统称，为粗毛羊品种，具有耐寒冷和粗放型放牧饲养的特点，蒙古绵羊的另一个主要特征是具有肥尾（肥大的脂尾）。其中，一些地区的蒙古绵羊品种较纯（如乌珠穆沁绵羊和苏尼特绵羊），一些地区的蒙古绵羊与小尾寒羊杂交（如呼伦贝尔蒙古绵羊），经过多年也形成了一种地方品系。内蒙古东部和中部地区的绵羊均为自然放牧，西部半农半牧区的绵羊为半放牧半人工饲喂，饲料为秸秆和青干草，无精饲料添加。蒙古绵羊肉风味独特，备受广大消费者的欢迎[2-3]。
蒙古绵羊肉一直缺乏系统的参数，如可代表各地区真实值的营养成分和矿物质元素含量数据，也缺乏对矿物质元素特征的整体分析，尤其缺乏矿物质元素谱的地区和物种差异分析。本研究以内蒙古地区的蒙古绵羊肉为主要研究对象，同时也考虑了牛肉和马肉，通过检测5 种常量和17 种微量矿物质元素，利用化学计量学的主成分分析（principal component analysis，PCA）法、传统描述性统计和差异检验对内蒙古地区的蒙古绵羊肉、牛肉和马肉中微量矿物质元素的地区、物种特征及瘦肉比例等情况进行了分析，旨在为今后建立各地区畜肉的食物营养成分数据库（表）提供基础数据，为矿物质元素溯源研究、羊肉真實性判别模型研究及绵羊科学饲养中的微量矿物质元素补饲提供参考。化学计量学[4-6]是基础的矿物质指纹技术，可以为肉类食品的产地鉴别提供新的分析原理和一种全新的思维方式，是解决该问题的新策略[7-13]。本研究仅尝试了矿物质元素谱的PCA，但足以证明以矿物质元素谱进行内蒙古草原畜肉的产地溯源和物种真实性鉴别是可行的[14]。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
从内蒙古呼伦贝尔草原及其延伸（鄂温克旗和西乌珠穆沁旗）、科尔沁草原（科尔沁右翼中旗和翁牛特旗）、山地草原（克什克腾旗）、浑善达克荒漠（苏尼特左旗、苏尼特右旗及镶黄旗）、土默特平原（和林格尔县）和河套平原（杭锦后旗）等地区（自东向西）采集蒙古绵羊的纯瘦后座及后座，其中纯瘦后座是剔除脂肪后的绵羊后座肉，而后座未刻意剔除脂肪。共采集蒙古绵羊的腰条、肋/腩和羊尾共77 份，牛后座肉6 份，马后座肉5 份。采样旗县覆盖了内蒙古自治区的主要牧区、半农半牧区和各种类型的草原。除了马肉在冬春季节采样外，其他肉均在7月中旬至9月上旬的盛夏和早秋有青草的季节采样。
盐酸、高氯酸、硫酸、氧化镧（均为优级纯） 国药集团化学试剂有限公司；硝酸（优级纯） 天津市风船化学试剂科技有限公司；质量浓度均为1 000 μg/mL的磷（P）、钾（K）、钠（Na）、钙（Ca）、镁（Mg）、铁（Fe）、锌（Zn）、铜（Cu）、锰（Mn）、硒（Se）标准溶液（均为优级纯） 国家有色金属及电子材料分析测试中心；硼氢化钾、铁氰化钾（均为分析纯）、磷酸二氢钾（优级纯） 天津市大茂化学试剂厂；无水亚硫酸钠、对苯二酚、氢氧化钾（均为分析纯） 天津市化学试剂三厂；钼酸铵（分析纯） 天津市化学试剂四厂（凯达化工厂）。
1.2 仪器与设备
TAS-990原子吸收分光光度计、T6新悦紫外-可见分光光度计 北京普析通用仪器有限责任公司；AF-610C原子荧光光谱仪 北京瑞利分析仪器有限公司；AL204电子天平 瑞士梅特勒-托利多仪器有限公司；FW-100多功能粉碎机 浙江高鑫工贸有限公司；JG-HH-S26数显恒温水浴锅 济南精城实验仪器有限公司；Xseries3电感耦合等离子质谱仪 赛默飞世尔科技（中国）有限公司；KY-1钾、钠、钙、镁、铁、锌、铜、锰空心阴极灯
北京曙光明电子光源仪器有限公司。
1.3 方法
P、K、Na、Ca、Mg、Fe、Zn、Cu、Mn、Se的测定：参照各元素相应的国家标准测定方法；钴（Co）、铬（Cr）、铷（Rb）、锶（Sr）、钼（Mo）、银（Ag）、镉（Cd）、锡（Sn）、锑（Sb）、碲（Te）、铯（Cs）和钡（Ba）的测定：参照GB 5009.268—2016《食品安全国家标准 食品中多元素的测定》[15]。
1.4 数据处理
采用SPSS 20.0软件对数据进行描述性统计和差异性检验，用Pirouette 4.5软件进行PCA分析。数据均用平均值±标准差表示。
2 结果与分析
2.1 蒙古绵羊肉中矿物质元素的地区特征
蒙古绵羊肉中10 种人体必需常量和微量矿物质元素的总体水平分别为：K （249.86±98.10）mg/100 g、P （150.06±52.43） mg/100 g、Na （62.79±
16.66） mg/100 g、Mg （17.36±6.41） mg/100 g、Ca （3.04±1.18） mg/100 g、Fe（1.36±
0.49） mg/100 g、Zn （3.30±1.40） mg/100 g、Cu （58.45±
22.41） μg/100 g、Mn （24.18±8.54） μg/100 g、Se（2.29±1.28） μg/100 g。
2.1.1 微量元素的地区特征
对内蒙古自治区自东向西9 个旗县蒙古绵羊肉样品中的17 种微量元素谱进行了PCA，由图1可知，各地区微量元素谱间的差异比较显著。主因子1和主因子2的得分向量图、主因子1和主因子5的得分向量图均表明地处呼伦贝尔草原的鄂温克旗及其延伸的西乌珠穆沁旗（西乌旗）和和林格尔县（和林县）的蒙古绵羊肉样品微量元素都处于二维空间的左侧相区；地处西部河套平原的杭锦后旗蒙古绵羊肉可以用主因子1和主因子2与其他地区的蒙古绵羊肉区分；地处东部科尔沁草原的科右中旗和翁牛特旗、克什克腾旗以及中部的浑善达克荒漠草原苏尼特左旗（苏左旗）和苏尼特右旗（苏右旗）用主因子1和主因子5也可以与其他地区区分。 在微量元素的PCA中，主因子1、主因子2和主因子5分别提取了所有微量元素变量的24.6%、15.3%和8.5%的共性因素，说明各变量（微量元素）的相关性并不强，表明没有任何一种或几种特定元素可以完全区分来自多个地区的绵羊肉，需要由多个微量元素来进行相互判别。
由图1和表1可知，东部呼伦贝尔草原鄂温克旗蒙古绵羊肉样品中的Cd和Sb含量相比于其他旗县较高，Se、Cs、Rb含量显著低于其他旗县（P<0.05）；西部杭锦后旗蒙古绵羊肉样品中的Sr和Co含量显著高于其他地区；科尔沁地区样品中的Mo和Cr含量较高；蒙古绵羊肉中人体必需微量元素Se的含量整体普遍较低，尤其是东部地区，其含量显著低于中部和西部。
2.1.2 常量元素的地区特征
由图2可知，内蒙古自治区自东向西9 个旗县蒙古绵羊肉样品中的常量矿物质元素谱在各地区间没有显著差异，但细致的多次二维分析表明，和林县和杭锦后旗蒙古绵羊肉与其他地区有分离趋势，这表明常量元素可能存在一定的地区差异，与饲料盐砖的添加也有一定关系。由表2可知，苏右旗和翁牛特旗蒙古绵羊肉的Na含量均为和林县的2 倍。
2.2 3 种家畜肉中微量矿物质元素的物种特征
选择鄂温克旗进行3 种家畜肉中微量元素谱的特征比较。由图3的得分向量图可知，蒙古绵羊肉、蒙古牛肉和马肉的微量元素谱的特征有显著差异，足以区分物种。蒙古绵羊肉和蒙古牛肉样品的微量元素分布于三维空间的不同区域，有明显的分离趋势，马肉样品虽少，但也呈现出分离趋势。图3的根向量图表明牛肉中Rb、Ag和Cs的含量较高，而Sn和Sb含量较低。由表3可知，蒙古牛肉的Rb、Ag、Cs含量显著高于蒙古绵羊肉，分别是蒙古绵羊肉的2.3、5.8、3.5 倍，而蒙古牛肉的Sn和Sb含量低于蒙古绵羊肉，但无统计学差异。
2.3 蒙古绵羊肉肥瘦程度与矿物质元素含量的关系
选择鄂温克旗蒙古绵羊肉5 个部位的样品进行分析。后座（纯瘦）为瘦肉的代表，后座、腰条和肋/腩为肥瘦相间肉的代表，羊尾代表脂肪。由图4～5和表4可知，采样部位，尤其是样品中的脂肪含量与矿物质元素含量显著相关。总体而言，样品中的瘦肉越多，其矿物质元素含量越高，其中P、K、Mg、Fe含量与脂肪含量线性相关，且P与K、P与Fe、P与Mg、K与Mg的含量均呈线性关系，这并不意味着它们的功能有密切相关性，可能是由于这些元素与瘦体质（肌肉）和体液含量具有相关性。PCA结果表明，后座（纯瘦）与羊肥尾（几乎纯脂肪）的矿物质元素含量有明显分离，后座、腰条和
肋/腩（肥瘦相间）有分离趋势。羊肥尾的矿物质元素含量均最低，但Ca、Na、Mn含量相对较高。
3 讨 论
蒙古绵羊肉所含微量元素的地区特征较为明显，因此PCA可以用微量元素谱将鄂温克旗蒙古绵羊肉与其他8 个旗县分离。绵羊所处的生态环境，即土壤、牧草、季节等与绵羊肉中的矿物质元素有关[16-22]。李日邦等[23]的研究表明，由于呼伦贝尔地区的土壤长期缺Se，导致草原牧草中Se严重缺乏，使采食牧草的放牧绵羊体内Se含量明显降低。
相同地理来源生物的矿物质元素谱较为相似[24]。鄂温克旗和西乌旗临近，同属于呼伦贝尔草原地区，草原类型也相同，因此蒙古绵羊肉的微量元素谱接近，PCA结果表明，2 个地区蒙古绵羊肉的微量元素谱非常接近，但仍然可以区分；和林县的蒙古绵羊肉样品采集自内蒙古蒙羊肉业有限责任公司，多为补饲，且有饲喂呼伦贝尔青干草的可能，这可能是PCA中和林县蒙古绵羊肉的微量元素谱与鄂温克旗和西乌旗接近的原因。
科尔沁草原（平原，半农半牧区）的科右中旗、翁牛特旗和克什克旗的蒙古绵羊肉微量元素特征谱相似，但克什克旗位于科尔沁草原的边缘、大兴安岭的南端山地，其微量元素特征与科右中旗和翁牛特旗有所差别，Rb含量显著升高。
地处内蒙古中部浑善达克荒漠的苏尼特左、右旗的羊肉微量元素特征相近，同时与西部的杭锦后旗也接近，在PCA中用主因子1和主因子2不能区分，但在主因子1和主因子5的得分向量图中得以分离；这3 个地区的羊肉Se含量有显著差异，杭锦后旗羊肉的Sr、Co和Rb含量与其他2 个地区相比较高。本次实验中除了呼伦贝尔草原地区蒙古绵羊肉的采样量较为充足外，其他旗县的肉样采集数量略显不足，还需进一步扩大采样量和采样范围，分析更多与地质情况密切相关的矿物元素，筛选出不受饲料添加及人为活动影响、稳定可靠的矿物质元素指标，提高羊肉产地溯源的能力，并建立羊肉产地溯源的矿物元素指纹图谱[25]。
除了苏尼特右旗和翁牛特旗蒙古绵羊肉的Na含量显著高于和林格尔县外，不同地区蒙古绵羊肉的常量矿物质元素谱无明显差别。常量矿物质元素是机体的必需元素，且大多以离子形式存在，受地理环境中元素丰度影响的可能性很小，Na含量的显著差异可能与某些地区有盐碱地或绵羊食用舔砖有关。本研究未发现常量矿物质元素有明显的大区域间地区差异，但部分旗县蒙古绵羊肉的常量元素特征还是有所区别的，譬如和林县和杭锦后旗蒙古绵羊肉的常量矿物质元素谱能与苏尼特左右旗、科右中旗等地区明显区分，说明常量元素存在一定的地区差异。
鄂温克旗的蒙古绵羊肉、蒙古牛肉和馬肉的微量元素PCA结果表明，3 个物种的微量元素特征谱存在明显差异。张曦[26]对牛、羊等8 种家畜肉中的10 种微量元素含量进行测定的结果表明，不同物种畜肉的微量元素含量有较大差异，与本研究结果一致。由于本研究采集的牛肉和马肉样本较少，因此探究各物种间微量元素特征的差异还需加大样本量进行进一步探究。
本研究结果表明，除了部分微量元素外，其余矿物质元素含量的变异系数均较大，这可能是由于微量元素在自然界的含量极低，且在实际采样中，同一地区的样品可能来源于不同范围，使得样品测定离散度较大。此外测定方法、仪器误差和样品的前处理方法均会对测定结果产生影响[27-31]。 对于蒙古绵羊肉来说，瘦肉和脂肪中常量与微量矿物质元素的含量差别较大，且瘦肉越多，矿物质含量越高。因此在羊肉产地溯源研究中应尽量选择瘦肉，避免矿物质含量极低的脂肪对产地溯源产生影响。
总之，以矿物质元素，尤其是微量矿物质元素进行绵羊肉的产地溯源和物种判别是具有潜力的，建立溯源和物种判别模型应注意采样部位的一致性，并以采集纯瘦肉为佳，同时不同物种应建立各自的模型。
参考文献：
[1] 中华人民共和国国家统计局. 国家数据[EB/OL]. （2016-03-11）[2017-06-02]. http：//data.stats.gov.cn/easyquery.htm？cn=C01.
[2] 吴尔罡. 内蒙古肉羊产业发展研究[D]. 呼和浩特： 内蒙古农业大学， 2012： 1-2.
[3] 热孜瓦古丽·米吉提， 买买提伊明·巴拉提， 依巴代提·米吉提， 等. 绵羊羊肉氨基酸成分的比较研究[J]. 新疆农业科学， 2012， 49（8）： 1552-1556. DOI：10.6048/j.issn.1001-4330.2012.08.028.
[4] 褚小立. 化学计量学方法与分子光谱分析技术[M]. 北京： 化学工业出版社， 2011： 31-124.
[5] 刘莉敏. 蒙古马肉常规营养成分测定及脂肪酸特征分析[D]. 呼和浩特： 内蒙古农业大学， 2016： 7-8.
[6] 郭军. 原奶或液态奶真实性鉴别方法和系统： 中国， 105021736[P]. 2015-11-04.
[7] BAXTER M J， CREWS H M， DENNIS M J， et al. The determination of the authenticity of wine from its trace element composition[J]. Food Chemistry，1997， 60（3）： 443-450. DOI：10.1016/S0308-8146（96）00365-2.
[8] RUTH S M， ALEWIJN M， ROGERS K， et al. Authentication of organic and conventional eggs by carotenoid profiling[J]. Food Chemistry， 2011， 126（3）： 1299-1305.
[9] KODAMA E N， MCCAFFREY R P， YUSA K， et al. Antileukemic activity and mechanism of action of cordycepin against terminal deoxynucleotidyl transferase-positive leukemic cells[J]. Biochemical Pharmacology， 2000， 59（3）： 273-281. DOI：10.1016/S0006-2952（99）00325-1.
[10] 郭軍， 郭灵芝， 金霞， 等. 双峰驼乳成分及其指纹特征研究现状和前景[J]. 畜牧与饲料科学， 2015， 36（2）： 65-71. DOI：10.3969/j.issn.1672-5190.2015.02.023.
[11] ZHAO Yan， ZHANG Bin， CHEN Gan， et al. Tracing the geographic origin of beef in China on the basis of the combination of stable isotopes and multielement analysis[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry， 2013， 61（29）： 7055-7060. DOI：10.1021/jf400947y.
[12] FRANKE B M， HALDIMANN M， REIMANN J， et al. Indications for the applicability of element signature analysis for the determination of the geographic origin of dried beef and poultry meat[J]. European Food Research and Technology， 2007， 225（3/4）： 501-509. DOI：10.1007/s00217-006-0446-2.
[13] FRANKE B M， HALDIMANN M， GREMAUD G， et al. Element signature analysis： its validation as a tool for geographic authentication of the origin of dried beef and poultry meat[J]. European Food Research and Technology， 2008， 227（3）： 701-708. DOI：10.1007/s00217-007-0776-8.
[14] 刘美玲， 高玎玲， 闫鑫磊， 等. 矿物质指纹技术在动物性食品产地溯源中的应用[J]. 中国食物与营养， 2017， 23（5）： 9-13. DOI：10.3969/j.issn.1006-9577.2017.05.002.
[15] 中华人民共和国国家卫生和计划生育委员会， 国家食品药品监督管理总局. GB 5009.268—2016 食品安全国家标准 食品中多元素的测定[S]. 北京： 中国标准出版社， 2016. [16] 李光辉， 王珏. 微量元素在土壤饲料与畜体中的含量[J]. 饲料研究， 1995， 6（1）： 13-14.
[17] 哈尔阿力. 放牧绵羊矿物元素缺乏及补饲技术[J]. 中国草食动物， 2003， 23（2）： 37-39. DOI：10.3969/j.issn.2095-3887.2003.02.022.
[18] MASTERS D G， WHITE C L. Detection and treatment of mineral nutrition problems in grazing sheep[J]. Monographs， 1996， 117（37）： 1-15.
[19] SHABUER H， NUMISH A， LIU N， et al. Examination of mineral elements limiting the production of grazing sheep in Xinjiang[J]. Acta Zoonutrimenta Sinica， 1997， 3（9）： 20-35.
[20] MASTERS D， YU S X， GAO F， et al. Identification of mineral elements limiting sheep production in northern China[C]//Proceedings of Mineral Problems in Sheep in Northern China and Other Regions of Asia. Canberra： Australian Centre for International Agricultural Research， 1996.
[21] 任家琨， 李国华， 卢德勋， 等. 内蒙古敖汉地区放牧羊矿物质营养检测 二、微量元素部分[J]. 内蒙古畜牧科学， 1992（3）： 10-14.
[22] 刘福元， 陈玉林， 杨玉福， 等. 放牧绵羊微量元素摄入量与季节变化的关系研究[J]. 草业科学， 2009（11）： 113-117.
[23] 李日邦， 袁丕业， 王五一， 等. 呼伦贝尔盟克山病与环境硒动态监测研究[J]. 地理科学， 1993， 13（4）： 368-374.
[24] 孙淑敏. 羊肉产地指纹图谱溯源技术研究[D]. 西安： 西北农林科技大学， 2012： 11-13.
[25] FRANKE B M， GREMAND G， HADORN R， et al. Geographic origin of meat-elements of an analytical approach to its authentication[J]. European Food Research and Technology， 2005， 221： 493-503. DOI：10.1007/s00217-005-1158-8.
[26] 张曦. 电感耦合等离子体质谱法测定畜禽肉中10 种微量元素[J]. 肉类研究， 2014， 28（8）： 15-18.
[27] 何桂華， 包海英. 电感耦合等离子体原子发射光谱法（ICP-AES）测定食品中13 个常见元素： 5 种消化方法的比较[J]. 检验检疫科学， 2001， 11（5）： 56-60. DOI：10.3969/j.issn.1674-5354.2001.05.022.
[28] 王爱月. 微波消解法测定食品中微量元素的研究[J]. 郑州工程学院学报， 2002， 23（3）： 80-82. DOI：10.3969/j.issn.1673-2383.2002.03.021.
[29] 乔爱香， 曹磊， 江冶， 等. 干法灰化和微波消解-电感耦合等离子体发射光谱法测定植物样品中22 个主次量元素[J]. 岩矿测试， 2010， 29（1）： 29-33. DOI：10.3969/j.issn.0254-5357.2010.01.007.
[30] 陈升军， 熊华， 欧阳崇学， 等. 不同预处理方法测定米渣中Zn、Fe、Se、Pb元素的比较研究[J]. 中国卫生检验杂志， 2007， 17（10）：
1746-1747. DOI：10.3969/j.issn.1004-8685.2007.10.008.
[31] 高淑云. 不同消化法对银杏及银杏叶中铜、锰、锌、镉微量元素的影响[J]. 世界元素医学， 2007， 14（3）： 30-35.
关键词：蒙古绵羊肉；矿物质元素；特征；主成分分析
Mineral Profile of Mongolian Sheep Meat from Different Inner Mongolian Regions
LIU Meiling， GUO Jun*， GAO Dingling， Lü Jiao， FENG Lifang
（College of Food Science and Engineering， Inner Mongolia Agricultural University， Hohhot 010018， China）
Abstract： A total of 77 Mongolian sheep meat samples collected from ten banners or counties in Inner Mongolia， and 6 beef samples and 5 horse meat samples collected exclusively from Ewenki banner were determined for the contents of 22 macro and micro mineral elements. The analytical data were subjected to principal component analysis and descriptive statistics. Significant regional and species differences in the micro-element profile of Mongolian sheep meat existed. Sheep meat samples from Ewenki and West Ujumqin banners， located in Hulunbuir grassland， were significantly separated from those from other regions particularly in terms of Cd， Sb， Se and Cs. Mutton samples from Hexigten Banner， located near Khorchin grassland， showed a distinctive micro-element profile， rich in Rb. A significant species difference in mineral profile was observed among mutton， beef and horse meat from Ewenki banner. Macro minerals did not show significant regional differences； minerals had a significant positive correlation with lean meat proportion but had a negative correlation with fat content in Mongolian sheep meat. Mineral contents in sheep tail fat were the lowest， and Ca， Na and Mn were the most abundant minerals. The average Se level of Mongolian sheep meat was low， and Se levels of meat samples from the east of Inner Mongolia were significantly lower as compared to those from the middle and west.
Key words： Mongolian sheep meat； mineral elements； characteristics； principal component analysis
DOI：10.7506/rlyj1001-8123-201709005
中图分类号：TS251.2 文献标志码：A 文章编号：1001-8123（2017）09-0025-07
引文格式：
刘美玲， 郭军， 高玎玲， 等. 内蒙古蒙古绵羊肉矿物质元素谱特征[J]. 肉类研究， 2017， 31（9）： 25-31. DOI：10.7506/rlyj1001-8123-201709005 http：//www.rlyj.pub
LIU Meiling， GUO Jun， GAO Dingling， et al. Mineral profile of Mongolian sheep meat from different Inner Mongolian regions[J]. Meat Research， 2017， 31（9）： 25-31. DOI：10.7506/rlyj1001-8123-201709005. http：//www.rlyj.pub 根据国家数据网的统计数据，2015年内蒙古的蒙古绵羊饲养量为4 174.3 万只，占全国绵羊饲养量的25.8%；内蒙古自治区的羊肉产量为92.59 万t，占全国羊肉产量的21%[1]。蒙古绵羊是内蒙古自治区各地适应当地自然环境形成的各地方蒙古绵羊品系的统称，为粗毛羊品种，具有耐寒冷和粗放型放牧饲养的特点，蒙古绵羊的另一个主要特征是具有肥尾（肥大的脂尾）。其中，一些地区的蒙古绵羊品种较纯（如乌珠穆沁绵羊和苏尼特绵羊），一些地区的蒙古绵羊与小尾寒羊杂交（如呼伦贝尔蒙古绵羊），经过多年也形成了一种地方品系。内蒙古东部和中部地区的绵羊均为自然放牧，西部半农半牧区的绵羊为半放牧半人工饲喂，饲料为秸秆和青干草，无精饲料添加。蒙古绵羊肉风味独特，备受广大消费者的欢迎[2-3]。
蒙古绵羊肉一直缺乏系统的参数，如可代表各地区真实值的营养成分和矿物质元素含量数据，也缺乏对矿物质元素特征的整体分析，尤其缺乏矿物质元素谱的地区和物种差异分析。本研究以内蒙古地区的蒙古绵羊肉为主要研究对象，同时也考虑了牛肉和马肉，通过检测5 种常量和17 种微量矿物质元素，利用化学计量学的主成分分析（principal component analysis，PCA）法、传统描述性统计和差异检验对内蒙古地区的蒙古绵羊肉、牛肉和马肉中微量矿物质元素的地区、物种特征及瘦肉比例等情况进行了分析，旨在为今后建立各地区畜肉的食物营养成分数据库（表）提供基础数据，为矿物质元素溯源研究、羊肉真實性判别模型研究及绵羊科学饲养中的微量矿物质元素补饲提供参考。化学计量学[4-6]是基础的矿物质指纹技术，可以为肉类食品的产地鉴别提供新的分析原理和一种全新的思维方式，是解决该问题的新策略[7-13]。本研究仅尝试了矿物质元素谱的PCA，但足以证明以矿物质元素谱进行内蒙古草原畜肉的产地溯源和物种真实性鉴别是可行的[14]。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
从内蒙古呼伦贝尔草原及其延伸（鄂温克旗和西乌珠穆沁旗）、科尔沁草原（科尔沁右翼中旗和翁牛特旗）、山地草原（克什克腾旗）、浑善达克荒漠（苏尼特左旗、苏尼特右旗及镶黄旗）、土默特平原（和林格尔县）和河套平原（杭锦后旗）等地区（自东向西）采集蒙古绵羊的纯瘦后座及后座，其中纯瘦后座是剔除脂肪后的绵羊后座肉，而后座未刻意剔除脂肪。共采集蒙古绵羊的腰条、肋/腩和羊尾共77 份，牛后座肉6 份，马后座肉5 份。采样旗县覆盖了内蒙古自治区的主要牧区、半农半牧区和各种类型的草原。除了马肉在冬春季节采样外，其他肉均在7月中旬至9月上旬的盛夏和早秋有青草的季节采样。
盐酸、高氯酸、硫酸、氧化镧（均为优级纯） 国药集团化学试剂有限公司；硝酸（优级纯） 天津市风船化学试剂科技有限公司；质量浓度均为1 000 μg/mL的磷（P）、钾（K）、钠（Na）、钙（Ca）、镁（Mg）、铁（Fe）、锌（Zn）、铜（Cu）、锰（Mn）、硒（Se）标准溶液（均为优级纯） 国家有色金属及电子材料分析测试中心；硼氢化钾、铁氰化钾（均为分析纯）、磷酸二氢钾（优级纯） 天津市大茂化学试剂厂；无水亚硫酸钠、对苯二酚、氢氧化钾（均为分析纯） 天津市化学试剂三厂；钼酸铵（分析纯） 天津市化学试剂四厂（凯达化工厂）。
1.2 仪器与设备
TAS-990原子吸收分光光度计、T6新悦紫外-可见分光光度计 北京普析通用仪器有限责任公司；AF-610C原子荧光光谱仪 北京瑞利分析仪器有限公司；AL204电子天平 瑞士梅特勒-托利多仪器有限公司；FW-100多功能粉碎机 浙江高鑫工贸有限公司；JG-HH-S26数显恒温水浴锅 济南精城实验仪器有限公司；Xseries3电感耦合等离子质谱仪 赛默飞世尔科技（中国）有限公司；KY-1钾、钠、钙、镁、铁、锌、铜、锰空心阴极灯
北京曙光明电子光源仪器有限公司。
1.3 方法
P、K、Na、Ca、Mg、Fe、Zn、Cu、Mn、Se的测定：参照各元素相应的国家标准测定方法；钴（Co）、铬（Cr）、铷（Rb）、锶（Sr）、钼（Mo）、银（Ag）、镉（Cd）、锡（Sn）、锑（Sb）、碲（Te）、铯（Cs）和钡（Ba）的测定：参照GB 5009.268—2016《食品安全国家标准 食品中多元素的测定》[15]。
1.4 数据处理
采用SPSS 20.0软件对数据进行描述性统计和差异性检验，用Pirouette 4.5软件进行PCA分析。数据均用平均值±标准差表示。
2 结果与分析
2.1 蒙古绵羊肉中矿物质元素的地区特征
蒙古绵羊肉中10 种人体必需常量和微量矿物质元素的总体水平分别为：K （249.86±98.10）mg/100 g、P （150.06±52.43） mg/100 g、Na （62.79±
16.66） mg/100 g、Mg （17.36±6.41） mg/100 g、Ca （3.04±1.18） mg/100 g、Fe（1.36±
0.49） mg/100 g、Zn （3.30±1.40） mg/100 g、Cu （58.45±
22.41） μg/100 g、Mn （24.18±8.54） μg/100 g、Se（2.29±1.28） μg/100 g。
2.1.1 微量元素的地区特征
对内蒙古自治区自东向西9 个旗县蒙古绵羊肉样品中的17 种微量元素谱进行了PCA，由图1可知，各地区微量元素谱间的差异比较显著。主因子1和主因子2的得分向量图、主因子1和主因子5的得分向量图均表明地处呼伦贝尔草原的鄂温克旗及其延伸的西乌珠穆沁旗（西乌旗）和和林格尔县（和林县）的蒙古绵羊肉样品微量元素都处于二维空间的左侧相区；地处西部河套平原的杭锦后旗蒙古绵羊肉可以用主因子1和主因子2与其他地区的蒙古绵羊肉区分；地处东部科尔沁草原的科右中旗和翁牛特旗、克什克腾旗以及中部的浑善达克荒漠草原苏尼特左旗（苏左旗）和苏尼特右旗（苏右旗）用主因子1和主因子5也可以与其他地区区分。 在微量元素的PCA中，主因子1、主因子2和主因子5分别提取了所有微量元素变量的24.6%、15.3%和8.5%的共性因素，说明各变量（微量元素）的相关性并不强，表明没有任何一种或几种特定元素可以完全区分来自多个地区的绵羊肉，需要由多个微量元素来进行相互判别。
由图1和表1可知，东部呼伦贝尔草原鄂温克旗蒙古绵羊肉样品中的Cd和Sb含量相比于其他旗县较高，Se、Cs、Rb含量显著低于其他旗县（P<0.05）；西部杭锦后旗蒙古绵羊肉样品中的Sr和Co含量显著高于其他地区；科尔沁地区样品中的Mo和Cr含量较高；蒙古绵羊肉中人体必需微量元素Se的含量整体普遍较低，尤其是东部地区，其含量显著低于中部和西部。
2.1.2 常量元素的地区特征
由图2可知，内蒙古自治区自东向西9 个旗县蒙古绵羊肉样品中的常量矿物质元素谱在各地区间没有显著差异，但细致的多次二维分析表明，和林县和杭锦后旗蒙古绵羊肉与其他地区有分离趋势，这表明常量元素可能存在一定的地区差异，与饲料盐砖的添加也有一定关系。由表2可知，苏右旗和翁牛特旗蒙古绵羊肉的Na含量均为和林县的2 倍。
2.2 3 种家畜肉中微量矿物质元素的物种特征
选择鄂温克旗进行3 种家畜肉中微量元素谱的特征比较。由图3的得分向量图可知，蒙古绵羊肉、蒙古牛肉和马肉的微量元素谱的特征有显著差异，足以区分物种。蒙古绵羊肉和蒙古牛肉样品的微量元素分布于三维空间的不同区域，有明显的分离趋势，马肉样品虽少，但也呈现出分离趋势。图3的根向量图表明牛肉中Rb、Ag和Cs的含量较高，而Sn和Sb含量较低。由表3可知，蒙古牛肉的Rb、Ag、Cs含量显著高于蒙古绵羊肉，分别是蒙古绵羊肉的2.3、5.8、3.5 倍，而蒙古牛肉的Sn和Sb含量低于蒙古绵羊肉，但无统计学差异。
2.3 蒙古绵羊肉肥瘦程度与矿物质元素含量的关系
选择鄂温克旗蒙古绵羊肉5 个部位的样品进行分析。后座（纯瘦）为瘦肉的代表，后座、腰条和肋/腩为肥瘦相间肉的代表，羊尾代表脂肪。由图4～5和表4可知，采样部位，尤其是样品中的脂肪含量与矿物质元素含量显著相关。总体而言，样品中的瘦肉越多，其矿物质元素含量越高，其中P、K、Mg、Fe含量与脂肪含量线性相关，且P与K、P与Fe、P与Mg、K与Mg的含量均呈线性关系，这并不意味着它们的功能有密切相关性，可能是由于这些元素与瘦体质（肌肉）和体液含量具有相关性。PCA结果表明，后座（纯瘦）与羊肥尾（几乎纯脂肪）的矿物质元素含量有明显分离，后座、腰条和
肋/腩（肥瘦相间）有分离趋势。羊肥尾的矿物质元素含量均最低，但Ca、Na、Mn含量相对较高。
3 讨 论
蒙古绵羊肉所含微量元素的地区特征较为明显，因此PCA可以用微量元素谱将鄂温克旗蒙古绵羊肉与其他8 个旗县分离。绵羊所处的生态环境，即土壤、牧草、季节等与绵羊肉中的矿物质元素有关[16-22]。李日邦等[23]的研究表明，由于呼伦贝尔地区的土壤长期缺Se，导致草原牧草中Se严重缺乏，使采食牧草的放牧绵羊体内Se含量明显降低。
相同地理来源生物的矿物质元素谱较为相似[24]。鄂温克旗和西乌旗临近，同属于呼伦贝尔草原地区，草原类型也相同，因此蒙古绵羊肉的微量元素谱接近，PCA结果表明，2 个地区蒙古绵羊肉的微量元素谱非常接近，但仍然可以区分；和林县的蒙古绵羊肉样品采集自内蒙古蒙羊肉业有限责任公司，多为补饲，且有饲喂呼伦贝尔青干草的可能，这可能是PCA中和林县蒙古绵羊肉的微量元素谱与鄂温克旗和西乌旗接近的原因。
科尔沁草原（平原，半农半牧区）的科右中旗、翁牛特旗和克什克旗的蒙古绵羊肉微量元素特征谱相似，但克什克旗位于科尔沁草原的边缘、大兴安岭的南端山地，其微量元素特征与科右中旗和翁牛特旗有所差别，Rb含量显著升高。
地处内蒙古中部浑善达克荒漠的苏尼特左、右旗的羊肉微量元素特征相近，同时与西部的杭锦后旗也接近，在PCA中用主因子1和主因子2不能区分，但在主因子1和主因子5的得分向量图中得以分离；这3 个地区的羊肉Se含量有显著差异，杭锦后旗羊肉的Sr、Co和Rb含量与其他2 个地区相比较高。本次实验中除了呼伦贝尔草原地区蒙古绵羊肉的采样量较为充足外，其他旗县的肉样采集数量略显不足，还需进一步扩大采样量和采样范围，分析更多与地质情况密切相关的矿物元素，筛选出不受饲料添加及人为活动影响、稳定可靠的矿物质元素指标，提高羊肉产地溯源的能力，并建立羊肉产地溯源的矿物元素指纹图谱[25]。
除了苏尼特右旗和翁牛特旗蒙古绵羊肉的Na含量显著高于和林格尔县外，不同地区蒙古绵羊肉的常量矿物质元素谱无明显差别。常量矿物质元素是机体的必需元素，且大多以离子形式存在，受地理环境中元素丰度影响的可能性很小，Na含量的显著差异可能与某些地区有盐碱地或绵羊食用舔砖有关。本研究未发现常量矿物质元素有明显的大区域间地区差异，但部分旗县蒙古绵羊肉的常量元素特征还是有所区别的，譬如和林县和杭锦后旗蒙古绵羊肉的常量矿物质元素谱能与苏尼特左右旗、科右中旗等地区明显区分，说明常量元素存在一定的地区差异。
鄂温克旗的蒙古绵羊肉、蒙古牛肉和馬肉的微量元素PCA结果表明，3 个物种的微量元素特征谱存在明显差异。张曦[26]对牛、羊等8 种家畜肉中的10 种微量元素含量进行测定的结果表明，不同物种畜肉的微量元素含量有较大差异，与本研究结果一致。由于本研究采集的牛肉和马肉样本较少，因此探究各物种间微量元素特征的差异还需加大样本量进行进一步探究。
本研究结果表明，除了部分微量元素外，其余矿物质元素含量的变异系数均较大，这可能是由于微量元素在自然界的含量极低，且在实际采样中，同一地区的样品可能来源于不同范围，使得样品测定离散度较大。此外测定方法、仪器误差和样品的前处理方法均会对测定结果产生影响[27-31]。 对于蒙古绵羊肉来说，瘦肉和脂肪中常量与微量矿物质元素的含量差别较大，且瘦肉越多，矿物质含量越高。因此在羊肉产地溯源研究中应尽量选择瘦肉，避免矿物质含量极低的脂肪对产地溯源产生影响。
总之，以矿物质元素，尤其是微量矿物质元素进行绵羊肉的产地溯源和物种判别是具有潜力的，建立溯源和物种判别模型应注意采样部位的一致性，并以采集纯瘦肉为佳，同时不同物种应建立各自的模型。
参考文献：
[1] 中华人民共和国国家统计局. 国家数据[EB/OL]. （2016-03-11）[2017-06-02]. http：//data.stats.gov.cn/easyquery.htm？cn=C01.
[2] 吴尔罡. 内蒙古肉羊产业发展研究[D]. 呼和浩特： 内蒙古农业大学， 2012： 1-2.
[3] 热孜瓦古丽·米吉提， 买买提伊明·巴拉提， 依巴代提·米吉提， 等. 绵羊羊肉氨基酸成分的比较研究[J]. 新疆农业科学， 2012， 49（8）： 1552-1556. DOI：10.6048/j.issn.1001-4330.2012.08.028.
[4] 褚小立. 化学计量学方法与分子光谱分析技术[M]. 北京： 化学工业出版社， 2011： 31-124.
[5] 刘莉敏. 蒙古马肉常规营养成分测定及脂肪酸特征分析[D]. 呼和浩特： 内蒙古农业大学， 2016： 7-8.
[6] 郭军. 原奶或液态奶真实性鉴别方法和系统： 中国， 105021736[P]. 2015-11-04.
[7] BAXTER M J， CREWS H M， DENNIS M J， et al. The determination of the authenticity of wine from its trace element composition[J]. Food Chemistry，1997， 60（3）： 443-450. DOI：10.1016/S0308-8146（96）00365-2.
[8] RUTH S M， ALEWIJN M， ROGERS K， et al. Authentication of organic and conventional eggs by carotenoid profiling[J]. Food Chemistry， 2011， 126（3）： 1299-1305.
[9] KODAMA E N， MCCAFFREY R P， YUSA K， et al. Antileukemic activity and mechanism of action of cordycepin against terminal deoxynucleotidyl transferase-positive leukemic cells[J]. Biochemical Pharmacology， 2000， 59（3）： 273-281. DOI：10.1016/S0006-2952（99）00325-1.
[10] 郭軍， 郭灵芝， 金霞， 等. 双峰驼乳成分及其指纹特征研究现状和前景[J]. 畜牧与饲料科学， 2015， 36（2）： 65-71. DOI：10.3969/j.issn.1672-5190.2015.02.023.
[11] ZHAO Yan， ZHANG Bin， CHEN Gan， et al. Tracing the geographic origin of beef in China on the basis of the combination of stable isotopes and multielement analysis[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry， 2013， 61（29）： 7055-7060. DOI：10.1021/jf400947y.
[12] FRANKE B M， HALDIMANN M， REIMANN J， et al. Indications for the applicability of element signature analysis for the determination of the geographic origin of dried beef and poultry meat[J]. European Food Research and Technology， 2007， 225（3/4）： 501-509. DOI：10.1007/s00217-006-0446-2.
[13] FRANKE B M， HALDIMANN M， GREMAUD G， et al. Element signature analysis： its validation as a tool for geographic authentication of the origin of dried beef and poultry meat[J]. European Food Research and Technology， 2008， 227（3）： 701-708. DOI：10.1007/s00217-007-0776-8.
[14] 刘美玲， 高玎玲， 闫鑫磊， 等. 矿物质指纹技术在动物性食品产地溯源中的应用[J]. 中国食物与营养， 2017， 23（5）： 9-13. DOI：10.3969/j.issn.1006-9577.2017.05.002.
[15] 中华人民共和国国家卫生和计划生育委员会， 国家食品药品监督管理总局. GB 5009.268—2016 食品安全国家标准 食品中多元素的测定[S]. 北京： 中国标准出版社， 2016. [16] 李光辉， 王珏. 微量元素在土壤饲料与畜体中的含量[J]. 饲料研究， 1995， 6（1）： 13-14.
[17] 哈尔阿力. 放牧绵羊矿物元素缺乏及补饲技术[J]. 中国草食动物， 2003， 23（2）： 37-39. DOI：10.3969/j.issn.2095-3887.2003.02.022.
[18] MASTERS D G， WHITE C L. Detection and treatment of mineral nutrition problems in grazing sheep[J]. Monographs， 1996， 117（37）： 1-15.
[19] SHABUER H， NUMISH A， LIU N， et al. Examination of mineral elements limiting the production of grazing sheep in Xinjiang[J]. Acta Zoonutrimenta Sinica， 1997， 3（9）： 20-35.
[20] MASTERS D， YU S X， GAO F， et al. Identification of mineral elements limiting sheep production in northern China[C]//Proceedings of Mineral Problems in Sheep in Northern China and Other Regions of Asia. Canberra： Australian Centre for International Agricultural Research， 1996.
[21] 任家琨， 李国华， 卢德勋， 等. 内蒙古敖汉地区放牧羊矿物质营养检测 二、微量元素部分[J]. 内蒙古畜牧科学， 1992（3）： 10-14.
[22] 刘福元， 陈玉林， 杨玉福， 等. 放牧绵羊微量元素摄入量与季节变化的关系研究[J]. 草业科学， 2009（11）： 113-117.
[23] 李日邦， 袁丕业， 王五一， 等. 呼伦贝尔盟克山病与环境硒动态监测研究[J]. 地理科学， 1993， 13（4）： 368-374.
[24] 孙淑敏. 羊肉产地指纹图谱溯源技术研究[D]. 西安： 西北农林科技大学， 2012： 11-13.
[25] FRANKE B M， GREMAND G， HADORN R， et al. Geographic origin of meat-elements of an analytical approach to its authentication[J]. European Food Research and Technology， 2005， 221： 493-503. DOI：10.1007/s00217-005-1158-8.
[26] 张曦. 电感耦合等离子体质谱法测定畜禽肉中10 种微量元素[J]. 肉类研究， 2014， 28（8）： 15-18.
[27] 何桂華， 包海英. 电感耦合等离子体原子发射光谱法（ICP-AES）测定食品中13 个常见元素： 5 种消化方法的比较[J]. 检验检疫科学， 2001， 11（5）： 56-60. DOI：10.3969/j.issn.1674-5354.2001.05.022.
[28] 王爱月. 微波消解法测定食品中微量元素的研究[J]. 郑州工程学院学报， 2002， 23（3）： 80-82. DOI：10.3969/j.issn.1673-2383.2002.03.021.
[29] 乔爱香， 曹磊， 江冶， 等. 干法灰化和微波消解-电感耦合等离子体发射光谱法测定植物样品中22 个主次量元素[J]. 岩矿测试， 2010， 29（1）： 29-33. DOI：10.3969/j.issn.0254-5357.2010.01.007.
[30] 陈升军， 熊华， 欧阳崇学， 等. 不同预处理方法测定米渣中Zn、Fe、Se、Pb元素的比较研究[J]. 中国卫生检验杂志， 2007， 17（10）：
1746-1747. DOI：10.3969/j.issn.1004-8685.2007.10.008.
[31] 高淑云. 不同消化法对银杏及银杏叶中铜、锰、锌、镉微量元素的影响[J]. 世界元素医学， 2007， 14（3）： 30-35.