稻米的品质特征不仅与品种有关,还与其产地环境(气候条件,土壤条件,水源条件等)关系十分密切。为了牟取暴利,一些不法商贩假冒地理标志,损害了消费者的利益。因此,建立一种行之有效的稻米产地鉴别方法具有重要意义。代谢组学借助高通量、高灵敏度与高精确度的波谱研究和模式识别方法,可从整体和系统的角度对生物样品进行信息整合,为产地溯源提供了新思路。本文以方正米为例建立了稻米代谢组学分析方法,将其应用于稻米产地鉴别,并结合矿物元素指纹分析初步构建了稻米产地鉴别模型。主要内容如下:1.基于指纹图谱稻米产地溯源技术研究利用高效液相色谱串联四级杆飞行时间质谱(UPLC/Q-TOF-MS)建立了稻米指纹图谱分析方法,优化了提取试剂、提取方法及仪器条件,以表征样品中完整的代谢物组分信息。对所建分析方法进行了方法学考察。利用Markerview软件对正、负离子模式下稻米指纹图谱进行主成分分析,结果表明各产地稻米能明显区分开,体现了稻米在地域间的差异性。根据载荷矩阵图筛选出15个生物标记物。根据色谱的保留时间、实际和理论质荷比(m/z)、离子存在形式以及二级裂解质谱图推断的可能对应分子式,结合标准品及相关文献对生物标记物进行鉴定,最终在正离子模式下鉴定出2种化合物,在负离子模式下鉴定出3种化合物。通过选择离子趋势图考察了标记物在不同产地稻米中的分布情况。2.基于代谢轮廓的稻米产地溯源技术研究利用气相色谱串联四极杆飞行时间质谱(GC/Q-TOF MS)技术对不同产地稻米的代谢物进行分析,并建立产地溯源模型。对提取方法进行优化,确定甲醇/水(1:1)为提取溶剂。考察了衍生试剂种类,衍生温度及时间对代谢物检测的影响,确定分析条件为:N-甲基-N-三甲基硅基三氟乙酰胺/三甲基氯硅烷(MSTFA/TMCS 99:1)45℃条件下衍生1h。选取10种匹配度高的代谢物考察方法重现性、仪器精密度、衍生产物稳定性及线性,RSD值均小于10%,r大于0.9,证明了方法的可靠性。结合Mass Profiler Professional(MPP)软件,以主成分分析法区分48稻米样品,分类效果显著,对显著变化(P<0.05,倍率变化≥2)的代谢物进行鉴定,确定了10种特征标记物。选取对产地鉴别贡献最大的4种特征标志物做箱线图,考察了其在不同产地的分布情况。以偏最小二乘判别分析法(PLS-DA)建立预测模型,对样品整体检验判别率为100%,交叉检验判别率为95.8%,利用模型对实际样品进行预测,不同产地稻米样品均被准确识别,置信度为70%-96%,判别模型建立基本正确。3.利用稻米矿物元素指纹技术完善溯源模型优化实验条件建立了电感耦合等离子体质谱法快速测定稻米中Na、Mg、Al、K、Ca、V、Cr、Mn、Fe、Cu、Zn、Ba、Mo、Ni和Cd共15种矿物元素的分析方法,对各产地稻米样品进行多元统计分析,研究稻米元素含量与产地间的关系。显著差异元素的主成分分析结果表明,4个产地的稻米样品可以被正确区分。通过逐步判别分析筛选出8个可用于稻米产地判别的矿物元素指标,依次为Mg、Ca、V、Cr、Fe、Ni、Ba和Cd,所建模型的整体检验判别正确率为100%,交叉检验判别率为93.8%,利用稻米的矿物质元素指纹技术进行产地鉴别具有可行性。本文利用稻米的代谢指纹图谱分析、非靶标代谢轮廓分析结合元素指纹分析成功建立稻米的产地溯源体系,利用该体系能够准确判别不同产地的稻米,为方正米的保护提供了一定的科学依据。