《食品科學》：廣東省農業科學院王旭研究員等：陳皮土壤-植株系統礦質元素分布規律與產地判別

陳皮為蕓香科植物橘（Citrus reticulata Blanco）及其栽培變種的干燥成熟果皮，栽培變種主要有茶枝柑（C. reticulata ‘Chachi’）、大紅袍（C. reticulata‘Dahongpao’）、溫州蜜桔（C. reticulata ‘Unshiu’）和福橘（C. reticulata ‘Tangerina’）。據《中華人民共和國藥典（2025版）》記載，陳皮具有理氣健脾、燥濕化痰之功效，是我國著名的藥食同源的傳統中藥材，主產于福建、廣東、廣西、四川等多地。其品質特性受產地環境因素影響顯著，導致不同來源陳皮的市場價值差異較大。其中以廣東新會所產茶枝柑果皮（廣陳皮）最為著名，其藥效優異且價格遠高于其他產地陳皮。受經濟利益驅動，以其他產地陳皮冒充新會陳皮高價出售的產地造假現象頻發，嚴重制約了陳皮產業健康發展。因此，建立科學可靠的陳皮產地鑒別方法具有重要意義。

近年來，在傳統感官分析基礎上，代謝組學、光譜、DNA分析、元素分析、智能感官等技術逐漸應用于陳皮產地鑒別研究。其中，元素分析技術通過測定生物樣品及其生長環境中的礦質元素組成，可有效反映其地理來源特征。不同產地由于成土母質、氣候條件及栽培管理方式的差異，造就了陳皮中礦質元素含量的獨特分布模式。目前，該技術已逐漸應用于陳皮產地溯源研究中，但多集中于陳皮產品本身的元素特征與判別模型構建。如李富榮等針對廣東、福建、重慶3 個產地206 份陳皮樣品中32 種礦質元素進行分析，基于主成分分析（PCA）和正交偏最小二乘判別分析方法建立的模型確定了Sc、B、Y等13 種關鍵判別元素。胡翔宇等基于4 個地區（廣東、福建、四川和重慶）160 份陳皮樣品的20 種礦物元素進行產地鑒別，確定Cu、K、Ga等14 種元素為關鍵指標。然而，已有報道僅關注終端產品（陳皮）的元素組成，尚未系統考察植株不同部位（如果實、葉片、根系）對礦質元素的吸收、轉運與積累特性，難以揭示元素從土壤到植株的遷移規律；此外，陳皮果實不同成熟期（青皮柑、二紅柑、大紅柑）對元素動態積累的影響尚未明確，導致判別模型在實際應用中的時效性和穩定性存疑；更重要的是，當前研究普遍忽視土壤-植株系統中元素組成的關聯性，土壤母質是礦質元素的根本來源，其元素有效性及生物可利用性直接影響陳皮元素的最終分布，脫離土壤基質的元素指紋分析溯源機制可靠性不足。因此，亟需開展多產地、多組織層次和不同成熟期陳皮樣品的元素分布與土壤元素關系的系統研究。

基于此，廣東省農業科學院農業質量標準與監測技術研究所的李富榮、劉雯雯、王旭*等從“土壤-植株系統”整體視角出發，以廣東新會、恩平、博羅及廣西浦北4 個典型產區為研究對象，同步采集產地土壤及陳皮植株的根系、葉片和不同成熟期果皮（青皮、二紅皮、大紅皮）樣品，系統分析土壤-植株系統中36 種礦質元素的分布、積累與遷移特征，并結合PCA等化學計量學方法，揭示不同產地陳皮元素指標的形成與傳遞機制，并篩選具有成因依據的穩定判別指標，旨在為構建更可靠的陳皮產地溯源體系提供理論和數據支撐。

1 不同產地土壤元素含量差異

新會、恩平、博羅和浦北4 個產區的陳皮產地土壤基本理化性質分析表明，pH值介于4.00～4.98之間，有機質含量為15.84～42.65 g/kg，堿解氮、有效磷和速效鉀含量分別為63.15～107.90、53.67～153.14 mg/kg和60.08～113.27 mg/kg（表1）。新會產區土壤的部分指標與其他產區存在一定差異，但整體差異不顯著。在陳皮產地土壤的36 種礦質元素中，Fe、K、Mg、Ca、Ti、P含量相對較高（圖1），其在各產區土壤中的平均含量范圍分別為305.91～676.12、98.47～262.46、20.34～25.11、3.76～13.10、3.61～5.84 g/kg和0.48～1.48 g/kg。新會土壤中B、V、Li、Ti、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Tb元素含量與其他3 個產區相比存在顯著差異（表2），其中B和部分稀土元素La、Ce、Pr、Nd、Sm含量顯著高于其他產區，而V和Ti含量則顯著偏低。

2 不同產地植株各部位元素含量差異

對陳皮植株根、葉、青皮、二紅皮、大紅皮中36 種礦質元素含量進行比較分析（圖2～6）。結果表明，各部位中K、Mg、Ca、P等常量元素含量較高，其次為B、Fe、Sr、Zn、Mn、Cu、Ce、Ti等元素。葉片中常量元素含量普遍高于根和果實，而K和B在地上部位（葉與果實）中的積累均高于地下部位（根）。36 種礦質元素在3 個成熟期果皮中的含量大小順序總體表現為青皮＞二紅皮＞大紅皮，包括人體必需微量元素（Mn、Fe、Co、Cu、Mo、Zn、Cr）和人體可能必需微量元素（B、V、Ni）。

不同產區陳皮植株各部位元素含量存在明顯差異（表3），其中，葉、青皮、二紅皮和大紅皮中元素差異較為顯著。而除Li外，其存在顯著差異的元素種類與土壤中的情況并不一致。葉片中存在顯著差異的元素種類最多，果皮中相對較少。不同產區陳皮植株的Mn、Cu、Li含量在4 個部位中均存在顯著差異，且Mn和Cu作為人體必需的有益元素，其含量在新會產區中遠高于其他產區。隨著陳皮果實成熟度增加，各產區果皮中Mn、Cu、Li含量均呈下降趨勢。

3 不同產地植株各部位的元素富集系數

利用富集系數分析比較不同產區陳皮植株對其產地土壤元素的累積特性差異，結果如表4所示。新會產區根對Ca的富集能力顯著高于其他產區，而對B的富集能力在各產區最低。葉片對Mn、Co、Cu、Zn、Cr、V和Li元素的富集系數均在新會產區最高。青皮中Mn、Co、Cu、V、Ti的富集系數在新會產區最高；二紅皮中Mn、Co、Cu、V的富集系數也為新會最高，而對B的富集系數最小；大紅皮中Co、Cu、Cr、V仍以新會產區富集能力最強。整體看來，新會陳皮3 個時期果皮中Co、Cu、V的富集系數均顯著高于其他產區。

4 陳皮植株各部位與土壤元素含量相關性

陳皮植株不同部位與其產地土壤中同種元素含量存在顯著相關性（圖7），涉及Ca、K、P、Co、Zn、Cr、B、Li、Be、Sb、Pb、As、Sr、Y、Ce、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu共24 種元素。根部Zn、Be、Sb、Pb、As、Yb與土壤呈顯著正相關；葉片中B、Li、Be、Y、Ce、Eu、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb與土壤呈顯著正相關，而與K、Sb為顯著負相關，反映元素在植株內的遷移累積特性存在差異。果皮中Be、Sr、Y、Ce、Eu、Dy、Ho、Er在3 個時期均與其產地土壤元素呈顯著正相關，而青皮中還與產地土壤Li、Gd、Yb、Lu等元素顯著相關，表明未成熟果皮更能反映土壤元素特征。

5 土壤及植株各部位元素含量PCA

采用PCA對土壤-陳皮植株系統中呈顯著相關的24 種元素進行降維處理，以考察變量間相關性并甄別產地判別關鍵指標。采用Origin 2024軟件進行分析，土壤、根、葉、青皮、二紅皮、大紅皮樣品數據的前4 個主成分累計方差貢獻率分別為94.71%、91.19%、92.58%、86.14%、78.76%、85.38%（表5）。

5.1 土壤礦質元素PCA

基于方差貢獻率最高的前2 個主成分繪制得分圖與載荷圖（圖8、9）。土壤PCA結果顯示，其前2 個主成分累計貢獻率達82.78%。博羅土壤樣本在PC1上具有極高的正值，與其他產區顯著分離；恩平土壤樣本集中于PC1負值及PC2負值區域；新會土壤樣本分布于PC2正軸區域；而浦北土壤樣本則分布于原點附近（圖8A）。進一步通過載荷分析發現，PC1主要與Ho、Y、Pb、Er、Dy、Tm、Sr、Yb等元素呈正相關（載荷值均大于0.24）（圖9A），這些元素是區分博羅產地土壤的關鍵指標；PC2則主要與Ce、B、Gd、Li、P等元素呈正相關（載荷值均大于0.31），這些元素與新會產地關聯性較強，而Sb、Cr、As、Ca則與恩平產地土壤相關。

5.2 根礦質元素PCA

如圖8B所示，陳皮根中前2 個主成分貢獻率為81.13%，能有效代表原始數據信息。恩平根樣本集中分布于PC1與PC2的正軸區域，尤其PC2得分較高；博羅根樣本主要位于PC1正軸及PC2負軸區域；新會根樣本集中于PC1負軸與PC2正軸區域；而浦北根樣本則集中于雙負軸區域。載荷分析表明，Er、Ho、Dy、Tm、Yb、Lu、Y、Tb、Eu和Gd等稀土元素對PC1貢獻較大（載荷值均大于0.24）（圖9B）；PC2正軸與Li、Sb、As、K等元素密切相關（載荷值均大于0.24），而負軸則與Ce、Pb、Be、Zn、Co等關聯較大（載荷值均小于-0.25），表明恩平產區根部顯著富集Li、Sb、As、K等元素，博羅產區根部則以稀土元素（尤其是Ce）及Pb、Be、Zn、Co等元素為特征，新會與浦北產區元素特征相對不顯著。

5.3 葉片礦質元素PCA

陳皮葉片的前2 個主成分共解釋了79.15%的數據變異，表明這兩個主成分能充分反映不同產區葉片元素的特征差異。博羅葉片樣本在PC1正軸上明顯分離；新會葉片樣本在PC2軸上呈現明顯正值；而恩平和浦北產區樣本主要聚集于雙負軸區域（圖8C）。結合元素載荷特征分析發現，PC1軸與稀土元素（Gd、Tb、Dy、Y、Ho、Er、Lu等）呈現高度正相關（載荷值均大于0.26）（圖9C）；PC2軸則與Pb、Cr、Li、Zn、Sb、Co、B等元素呈顯著正相關（載荷值均大于0.28）。結合空間分布規律可知，博羅產區葉片的顯著特征是稀土元素的特異性富集；新會產區葉片以Pb、Cr、Li、Zn等元素的相對高含量為特征；恩平與浦北產區葉片則表現出高Sr、低稀土元素的相似特點。

5.4 青皮礦質元素PCA

如圖8D所示，青皮前2 個主成分方差貢獻率累計69.82%。博羅產區青皮樣本在PC1正軸明顯分離，其他3 個產區的樣本在PC1上多為負值，且浦北青皮樣本在PC1上負值最大。新會青皮樣本主要分布在PC2正軸區域，恩平青皮樣品在PC2上負值最大。PC1影響較大的元素主要有Y、Er、Ho、Gd、Tb、Dy等稀土元素，呈現高度正相關（載荷值均大于0.27）（圖9D）。PC2則與Ca、Li、Ce、Pb呈顯著正相關（載荷值均大于0.29），與P、K呈明顯負相關（載荷值分別為-0.44和-0.32），顯示該成分反映了堿土金屬與大量元素之間的拮抗關系。與根部和葉片分析結果相比，博羅青皮繼續保持稀土元素富集特征；新會青皮與Ca、Li等元素含量呈正相關；恩平青皮表現出P、K含量相對較低的特點；而浦北青皮則顯示出過渡性特征。

5.5 二紅皮礦質元素PCA

如圖8E所示，二紅皮前2 個主成分累計方差貢獻率為62.62%，雖然解釋度較其他植株部位有所降低，但仍能有效反映主要產地差異。博羅產區樣本在PC1軸上呈現極端分離趨勢，新會與浦北樣本主要聚集于PC1負軸區域，恩平樣本則沿PC2正軸分布。PC1軸與為Y、Dy、Tb、Yb、Ho、Gd、Er、Eu、Tm等稀土元素保持高度正相關（載荷值均大于0.27），延續了青皮階段的稀土元素分布特征；PC2軸則呈現新的元素關聯模式，與K、P呈顯著正相關（載荷值均大于0.46），與Ca和Ce呈現明顯負相關（載荷值均小于-0.36）（圖9E），反映出果實中期發育階段營養元素代謝的特征變化。與青皮階段相比，博羅二紅皮稀土元素富集效應進一步增強，恩平產區與K、P元素的關聯更顯著；浦北產區樣本分布范圍收窄，顯示元素組成趨于穩定。稀土元素含量在博羅產區二紅皮中達到峰值，而K、P、Ca等大量元素的相對比例成為區分其他產區的關鍵指標。

5.6 大紅皮礦質元素PCA

大紅皮前2 個主成分貢獻率為66.33%，能夠較好地反映不同產地大紅皮的元素組成差異。博羅大紅皮樣本在PC1正軸顯著分離，延續了其在其他器官中的極端分布模式；恩平樣本集中分布于PC2正軸；新會與浦北樣本聚集于雙負軸區域，形成相對集中的分布簇群（圖8F）。PC1軸與Er、Gd、Tb、Dy、Ho、Y、Eu等稀土元素保持高度正相關（載荷值均大于0.28），再次確認了稀土元素在區分博羅產區中的關鍵作用；PC2軸則呈現出獨特的元素關聯模式，與K、P、B呈顯著正相關（載荷值＞0.38），與Ca、Co呈明顯負相關（載荷值分別為-0.32和-0.34），反映了成熟果皮階段營養元素代謝的最終平衡狀態（圖9F）。與二紅皮階段相比，博羅大紅皮稀土元素富集特征依然顯著但樣本間差異性減小，恩平產區K、P元素分布更集中，新會與浦北產區的分布范圍進一步收窄，顯示成熟果皮的元素組成趨于穩定。上述結果表明，稀土元素含量是區分博羅產區的穩定指標，而K、P、Ca等大量元素在不同產區及部位中表現出明顯差異，尤其在果實成熟過程中元素分布趨于穩定，可作為判別陳皮產地的重要依據。

討論與結論

本研究系統分析了新會、恩平、博羅和浦北4 個產區陳皮產地土壤及植株不同部位（根、葉、青皮、二紅皮、大紅皮）中36 種礦質元素的含量、富集特性及分布模式，并采用PCA進一步揭示了元素與產地的關聯性。結果表明，不同產區土壤與陳皮植株元素組成具有明顯地域特征，稀土元素和大量元素在區分產地中扮演關鍵角色，尤其在果實成熟過程中元素分布趨于穩定，顯示出良好的溯源潛力。土壤元素分析顯示，新會產區土壤中B、La、Ce、Pr、Nd、Sm含量顯著高于其他3 個產區，而V、Ti含量顯著偏低，說明土壤母質與成土環境對元素背景值具有決定性作用。這一差異也在植株元素積累中有所體現，尤其是土壤稀土元素地球化學異常的區域（如博羅），其植株各部位均表現出對稀土元素的強烈富集，進一步印證了土壤-植物系統中元素的傳遞性與產地溯源的理論基礎。植株不同部位中，以葉片對不同區域產地環境的響應最為敏感，新會葉片與其他3 個產區之間存在顯著差異的元素種類最多，說明葉片在一定程度上更能綜合反映產地環境信息。

陳皮植株元素富集能力分析表明，新會產區與其他產區相比，其葉片和果皮對Co、Cu、V等對人體有益元素具有顯著較高的富集能力，尤其在果實中持續表現出更高的富集系數，提示其可能具有區別于其他產區的生理代謝特性，這也為新會陳皮的傳統道地性評價提供了元素層面的科學依據。隨著果實發育，果皮中的大部分元素含量呈下降趨勢，說明元素在果皮中存在轉移或再分配過程，可能與果實成熟過程中的有機物質積累和水分變化有關。值得注意的是，青皮與土壤元素相關性最強，表明未成熟果皮能最大程度地保留并反映產地土壤的元素信息，因此可將青皮作為揭示陳皮元素遷移路徑和溯源機理的重要研究材料，為判別指標提供堅實的成因解釋。

稀土元素作為區域土壤的有效示蹤劑，其特征行為有助于闡明植物吸收稀土元素的機制，是分析植物-土壤系統遷移過程的有用工具。隨著檢測技術和儀器檢測限的提高，稀土元素越來越多被應用于區域特色農產品的產地溯源。本研究通過PCA進一步從多元素（包括稀土元素）協同角度揭示了不同產區的判別潛力。在陳皮土壤樣本中，PC1以稀土元素和Sr、Pb等為主，可有效區分博羅產區；PC2以Ce、B、Gd、Li、P等為主，與新會產區高度相關，這與新會土壤中輕稀土元素含量較高的結果一致。根、葉、青皮、二紅皮和大紅皮在不同主成分上呈現梯度分布和聚集特征，說明元素分布模式具有器官特異性和發育時期依賴性。尤其在果皮中，隨著成熟度提高，元素分布因生理代謝與再分配而趨于收斂和穩定，至大紅皮階段，各產區樣本的元素指紋分布最為集中且差異顯著，表明成熟果皮（大紅皮）具有更穩定、更可重復的元素組成特征，在實踐應用中更適合作為構建穩健產地判別模型的終端產品。其中，博羅產區的陳皮植株各部位中均表現出對稀土元素的強烈聚集，可能與當地特殊土壤地球化學背景有關；恩平產區在果實中后期與K、P關聯增強，反映了其在果實發育中后期大量元素代謝的穩定性；新會產區則在多個植株部位中體現出對Mn、Cu等有益元素的積累優勢，提示元素富集可能存在遺傳或生態型差異。

綜上所述，本研究對土壤-植物系統中多種礦質元素進行了綜合比較分析，從成因上揭示了不同產地陳皮礦質元素指紋的形成機制。研究結果表明，終端產品陳皮中的特征元素信號，如博羅產區的稀土元素富集，新會產區對Mn、Cu等元素的高含量和高富集能力，均可在其特定的土壤環境及植株吸收偏好中找到根源。盡管實際鑒別中通常僅針對陳皮樣品，但本研究明確了稀土元素組合以及Mn、Cu含量與富集特征可作為判別博羅與新會產區的重要指標；同時，發現青皮因其與土壤元素的高度相關性，可作為產地溯源機理研究的最佳材料，而大紅皮是適用于產地判別的終端產品，為優化檢測材料和溯源技術方案提供了新思路。因此，本研究為構建更具科學依據和更穩健的陳皮產地判別模型提供了指標依據與理論支撐。后續研究可聚焦于建立基于終端陳皮產品的簡化判別模型，并結合穩定同位素等技術，進一步提升溯源精度。

作者簡介

通信作者：

王旭 博士/研究員

廣東省農業科學院農業質量標準與監測技術研究所 所長

王旭研究員，主要從事農產品質量安全相關研究?，F為廣東省農業科學院農業質量標準與監測技術研究所所長，農業農村部農產品質量安全檢測與評價重點實驗室主任，神農青年英才、中國農學會“青年科技獎”獲得者、省“三八紅旗手”，廣東省現代農業產業技術體系創新團隊首席專家，廣東省農科院“農產品安全風險監控”學科團隊負責人、“金穎之光”高層次人才。任中國農學會農產品質量安全分會委員、全國飼料工業標準化技術委員會水產飼料分技術委員會委員、國際期刊JCR一區期刊JAFC審稿人等多個學術兼職。主持國家自然科學基金、國家重點研發計劃課題等科研項目64 項，獲廣東省科技進步二等獎（排名1）等省級以上成果獎10 項；發表論文158 篇，其中SCI 78 篇；制定國家及行業標準31 項；出版著作16 部；獲批發明專利27 件、軟件著作權34 件。

第一作者：

李富榮 博士/研究員

廣東省農業科學院農業質量標準與監測技術研究所 科技人員

李富榮研究員，主要從事農產品及其產地土壤環境質量監測與品質提升技術研究。2010年中山大學生態學博士畢業，新西蘭坎特伯雷大學訪問學者、廣州市天河區第八屆政協常委、廣東省省級農業科技特派員、河源市鄉村振興高層次人才、韶關市科學技術協會智庫專家、廣東省地理標志專家庫入庫專家。任《山地農業生物學報》《生態與農村環境學報》青年編委。主持國家自然科學基金、國家重點研發計劃子課題、廣西自然科學基金、廣東自然科學基金、廣東科技計劃項目等項目30余項。以第一作者或通信作者發表論文39 篇，參編論著7 部。授權國家發明專利9 件，實用新型專利5 件，軟件著作權6 項。研究成果獲廣東省農業技術推廣獎一等獎和廣東省農科院科技獎一等獎3 項，全國農產品質量安全營養健康優秀科普作品一、二等獎5 項，制定并頒布農業相關標準13 項。

引文格式：

李富榮, 劉雯雯, 文典, 等. 陳皮土壤-植株系統礦質元素分布規律與產地判別[J]. 食品科學, 2026, 47(2): 290-299. DOI:10.7506/spkx1002-6630-20250918-139.

LI Furong, LIU Wenwen, WEN Dian, et al. Mineral element distribution in the soil-plant system of dried tangerine peel and geographical origin discrimination[J]. Food Science, 2026, 47(2): 290-299. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-20250918-139.

實習編輯：魏雨諾；責任編輯：張睿梅。點擊下方 閱讀原文 即可查看全文。圖片來源于文章原文及攝圖網

為系統提升我國食品營養與安全的科技創新策源能力，加速科技成果向現實生產力轉化，推動食品產業向綠色化、智能化、高端化轉型升級，由北京食品科學研究院、中國食品雜志社《食品科學》雜志（EI收錄）、中國食品雜志社《Food Science and Human Wellness》雜志（SCI收錄）、中國食品雜志社《Journal of Future Foods》雜志（ESCI收錄）主辦，合肥工業大學、安徽農業大學、安徽省食品行業協會、安徽大學、合肥大學、合肥師范學院、北京工商大學、中國科技大學附屬第一醫院臨床營養科、安徽糧食工程職業學院、安徽省農科院農產品加工研究所、安徽科技學院、皖西學院、黃山學院、滁州學院、蚌埠學院共同主辦的“ 第六屆食品科學與人類健康國際研討會 ”，將于 2026年8月15-16日（8月14日全天報到） 在 中國 安徽 合肥 召開。

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