基于肌肉组织多元素指纹图谱的中国八大产区中华绒螯蟹地理溯源与食品安全认证研究

本研究针对中华绒螯蟹（Eriocheir sinensis）产地假冒和食品安全问题，通过ICP-MS技术分析335份样本的25种元素，结合OPLS-DA和LDA模型构建了准确率达96.1%的地理溯源体系，并评估重金属健康风险（THQ<1），为水产品质量监管提供低成本、可操作的解决方案。

　　

中华绒螯蟹（Eriocheir sinensis），俗称大闸蟹，以其独特风味和丰富营养成为中国消费者青睐的高价值水产品。随着养殖规模扩大（2023年产量超80万吨），产业逐渐从“量”转向“质”的发展阶段，涌现出阳澄湖、固城湖等二十余个地理标志品牌。然而，产地标签伪造、以次充好等问题严重侵害消费者权益，并阻碍产业可持续发展。此外，蟹类作为底栖生物易富集环境中的重金属元素，其食用安全性也引发关注。因此，建立快速准确的产地溯源技术和食品安全评估体系迫在眉睫。

为解决上述问题，中国水产科学研究院黑龙江水产研究所的研究团队在《Food Chemistry: X》发表论文，通过多元素指纹技术分析中国八大主产区（山东、黑龙江、江苏、辽宁、湖北、安徽、吉林、湖南）的335份中华绒螯蟹肌肉样本，构建了高精度地理溯源模型，并系统评估了食用健康风险。研究采用微波消解-电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）技术定量25种元素，结合化学计量学方法筛选特征指标，最终通过线性判别分析（LDA）建立判别公式。样本覆盖主要养殖省份，采用留一法交叉验证确保模型稳健性。

3.1 宏量元素含量特征

钠（Na）、钾（K）、钙（Ca）、镁（Mg）四种宏量元素占总元素含量的95.3%–98.7%，其中江苏样本的宏量元素总量显著高于其他省份（P<0.05），而钙含量在湖北样本中最高。这种差异与养殖环境投喂策略（如蜕壳期补充钙制剂）密切相关。

3.2 微量元素含量特征

21种微量元素中，镉（Cd）、铅（Pb）、砷（As）、铬（Cr）含量均低于国家标准GB 2762-2022限值。江苏样本的铷（Rb）、铝（Al）、钒（V）、锌（Zn）、铁（Fe）、砷（As）、硒（Se）含量显著较高，而黑龙江和吉林样本的铅含量突出。野生蟹与养殖蟹的元素积累模式存在差异，后者因生长周期短而积累量较低。

3.3 正交偏最小二乘判别分析特征筛选

通过OPLS-DA模型（R²X=0.846, Q²=0.562）筛选出10种VIP>1的特征元素：铯（Cs）、铷（Rb）、银（Ag）、锡（Sn）、铜（Cu）、镉（Cd）、锰（Mn）、铅（Pb）、砷（As）、硒（Se），这些元素能有效区分不同产区样本。

3.4 地理判别模型构建

基于10种特征元素建立LDA模型，总体分类准确率达96.1%，交叉验证准确率94.3%。湖南和安徽样本判别正确率达100%。研究进一步提供了八大产区的判别函数公式，例如江苏判别函数为：

F_JS = 1.52Rb + 133.47Ag + 186.68Cd + 618.09Sn + 1364.12Cs ? 72.36Pb + 1.89Mn + 2.22Cu + 28.05As + 82.41Se ? 88.08

通过计算未知样本在各函数中的得分，可实现快速产地溯源。

3.5 健康风险评估

采用目标危害系数（THQ）评估14种微量元素的风险，所有元素THQ均小于1，表明常规食用不会产生显著健康风险。但砷（As）和汞（Hg）的THQ值相对较高，其中江苏样本的砷THQ达0.45，可能与当地土壤砷背景值较高及工农业活动有关。

该研究首次建立覆盖中国主要产区的中华绒螯蟹多元素指纹数据库，提供了一套成本低、操作性强的产地溯源方案。所开发的判别模型可直接应用于市场监督，助力品牌保护和打假行动。健康风险评估结果总体乐观，但建议持续监控砷、汞等元素的环境迁移与累积效应。未来需扩大样本地理范围，建立全国性指纹图谱库，并完善生长环境与产品元素的长期监测体系，为水产品质量安全提供更全面的技术支撑。