陈皮为芸香科植物橘（Citrus reticulata Blanco）及其栽培变种的干燥成熟果皮，栽培变种主要有茶枝柑（C. reticulata ‘Chachi’）、大红袍（C. reticulata‘Dahongpao’）、温州蜜桔（C. reticulata ‘Unshiu’）和福橘（C. reticulata ‘Tangerina’）。据《中华人民共和国药典（2025版）》记载，陈皮具有理气健脾、燥湿化痰之功效，是我国著名的药食同源的传统中药材，主产于福建、广东、广西、四川等多地。其品质特性受产地环境因素影响显著，导致不同来源陈皮的市场价值差异较大。其中以广东新会所产茶枝柑果皮（广陈皮）最为著名，其药效优异且价格远高于其他产地陈皮。受经济利益驱动，以其他产地陈皮冒充新会陈皮高价出售的产地造假现象频发，严重制约了陈皮产业健康发展。因此，建立科学可靠的陈皮产地鉴别方法具有重要意义。
近年来，在传统感官分析基础上，代谢组学、光谱、DNA分析、元素分析、智能感官等技术逐渐应用于陈皮产地鉴别研究。其中，元素分析技术通过测定生物样品及其生长环境中的矿质元素组成，可有效反映其地理来源特征。不同产地由于成土母质、气候条件及栽培管理方式的差异，造就了陈皮中矿质元素含量的独特分布模式。目前，该技术已逐渐应用于陈皮产地溯源研究中，但多集中于陈皮产品本身的元素特征与判别模型构建。如李富荣等针对广东、福建、重庆3 个产地206 份陈皮样品中32 种矿质元素进行分析，基于主成分分析（PCA）和正交偏最小二乘判别分析方法建立的模型确定了Sc、B、Y等13 种关键判别元素。胡翔宇等基于4 个地区（广东、福建、四川和重庆）160 份陈皮样品的20 种矿物元素进行产地鉴别，确定Cu、K、Ga等14 种元素为关键指标。然而，已有报道仅关注终端产品（陈皮）的元素组成，尚未系统考察植株不同部位（如果实、叶片、根系）对矿质元素的吸收、转运与积累特性，难以揭示元素从土壤到植株的迁移规律；此外，陈皮果实不同成熟期（青皮柑、二红柑、大红柑）对元素动态积累的影响尚未明确，导致判别模型在实际应用中的时效性和稳定性存疑；更重要的是，当前研究普遍忽视土壤-植株系统中元素组成的关联性，土壤母质是矿质元素的根本来源，其元素有效性及生物可利用性直接影响陈皮元素的最终分布，脱离土壤基质的元素指纹分析溯源机制可靠性不足。因此，亟需开展多产地、多组织层次和不同成熟期陈皮样品的元素分布与土壤元素关系的系统研究。
基于此，广东省农业科学院农业质量标准与监测技术研究所的李富荣、刘雯雯、王旭*等从“土壤-植株系统”整体视角出发，以广东新会、恩平、博罗及广西浦北4 个典型产区为研究对象，同步采集产地土壤及陈皮植株的根系、叶片和不同成熟期果皮（青皮、二红皮、大红皮）样品，系统分析土壤-植株系统中36 种矿质元素的分布、积累与迁移特征，并结合PCA等化学计量学方法，揭示不同产地陈皮元素指标的形成与传递机制，并筛选具有成因依据的稳定判别指标，旨在为构建更可靠的陈皮产地溯源体系提供理论和数据支撑。
1 不同产地土壤元素含量差异
新会、恩平、博罗和浦北4 个产区的陈皮产地土壤基本理化性质分析表明，pH值介于4.00～4.98之间，有机质含量为15.84～42.65 g/kg，碱解氮、有效磷和速效钾含量分别为63.15～107.90、53.67～153.14 mg/kg和60.08～113.27 mg/kg（表1）。新会产区土壤的部分指标与其他产区存在一定差异，但整体差异不显著。在陈皮产地土壤的36 种矿质元素中，Fe、K、Mg、Ca、Ti、P含量相对较高（图1），其在各产区土壤中的平均含量范围分别为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。新会土壤中B、V、Li、Ti、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Tb元素含量与其他3 个产区相比存在显著差异（表2），其中B和部分稀土元素La、Ce、Pr、Nd、Sm含量显著高于其他产区，而V和Ti含量则显著偏低。
2 不同产地植株各部位元素含量差异
对陈皮植株根、叶、青皮、二红皮、大红皮中36 种矿质元素含量进行比较分析（图2～6）。结果表明，各部位中K、Mg、Ca、P等常量元素含量较高，其次为B、Fe、Sr、Zn、Mn、Cu、Ce、Ti等元素。叶片中常量元素含量普遍高于根和果实，而K和B在地上部位（叶与果实）中的积累均高于地下部位（根）。36 种矿质元素在3 个成熟期果皮中的含量大小顺序总体表现为青皮＞二红皮＞大红皮，包括人体必需微量元素（Mn、Fe、Co、Cu、Mo、Zn、Cr）和人体可能必需微量元素（B、V、Ni）。
不同产区陈皮植株各部位元素含量存在明显差异（表3），其中，叶、青皮、二红皮和大红皮中元素差异较为显著。而除Li外，其存在显著差异的元素种类与土壤中的情况并不一致。叶片中存在显著差异的元素种类最多，果皮中相对较少。不同产区陈皮植株的Mn、Cu、Li含量在4 个部位中均存在显著差异，且Mn和Cu作为人体必需的有益元素，其含量在新会产区中远高于其他产区。随着陈皮果实成熟度增加，各产区果皮中Mn、Cu、Li含量均呈下降趋势。
3 不同产地植株各部位的元素富集系数
利用富集系数分析比较不同产区陈皮植株对其产地土壤元素的累积特性差异，结果如表4所示。新会产区根对Ca的富集能力显著高于其他产区，而对B的富集能力在各产区最低。叶片对Mn、Co、Cu、Zn、Cr、V和Li元素的富集系数均在新会产区最高。青皮中Mn、Co、Cu、V、Ti的富集系数在新会产区最高；二红皮中Mn、Co、Cu、V的富集系数也为新会最高，而对B的富集系数最小；大红皮中Co、Cu、Cr、V仍以新会产区富集能力最强。整体看来，新会陈皮3 个时期果皮中Co、Cu、V的富集系数均显著高于其他产区。
4 陈皮植株各部位与土壤元素含量相关性
陈皮植株不同部位与其产地土壤中同种元素含量存在显著相关性（图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 种元素。根部Zn、Be、Sb、Pb、As、Yb与土壤呈显著正相关；叶片中B、Li、Be、Y、Ce、Eu、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb与土壤呈显著正相关，而与K、Sb为显著负相关，反映元素在植株内的迁移累积特性存在差异。果皮中Be、Sr、Y、Ce、Eu、Dy、Ho、Er在3 个时期均与其产地土壤元素呈显著正相关，而青皮中还与产地土壤Li、Gd、Yb、Lu等元素显著相关，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对土壤-陈皮植株系统中呈显著相关的24 种元素进行降维处理，以考察变量间相关性并甄别产地判别关键指标。采用Origin 2024软件进行分析，土壤、根、叶、青皮、二红皮、大红皮样品数据的前4 个主成分累计方差贡献率分别为94.71%、91.19%、92.58%、86.14%、78.76%、85.38%（表5）。
5.1 土壤矿质元素PCA
基于方差贡献率最高的前2 个主成分绘制得分图与载荷图（图8、9）。土壤PCA结果显示，其前2 个主成分累计贡献率达82.78%。博罗土壤样本在PC1上具有极高的正值，与其他产区显著分离；恩平土壤样本集中于PC1负值及PC2负值区域；新会土壤样本分布于PC2正轴区域；而浦北土壤样本则分布于原点附近（图8A）。进一步通过载荷分析发现，PC1主要与Ho、Y、Pb、Er、Dy、Tm、Sr、Yb等元素呈正相关（载荷值均大于0.24）（图9A），这些元素是区分博罗产地土壤的关键指标；PC2则主要与Ce、B、Gd、Li、P等元素呈正相关（载荷值均大于0.31），这些元素与新会产地关联性较强，而Sb、Cr、As、Ca则与恩平产地土壤相关。
5.2 根矿质元素PCA
如图8B所示，陈皮根中前2 个主成分贡献率为81.13%，能有效代表原始数据信息。恩平根样本集中分布于PC1与PC2的正轴区域，尤其PC2得分较高；博罗根样本主要位于PC1正轴及PC2负轴区域；新会根样本集中于PC1负轴与PC2正轴区域；而浦北根样本则集中于双负轴区域。载荷分析表明，Er、Ho、Dy、Tm、Yb、Lu、Y、Tb、Eu和Gd等稀土元素对PC1贡献较大（载荷值均大于0.24）（图9B）；PC2正轴与Li、Sb、As、K等元素密切相关（载荷值均大于0.24），而负轴则与Ce、Pb、Be、Zn、Co等关联较大（载荷值均小于-0.25），表明恩平产区根部显著富集Li、Sb、As、K等元素，博罗产区根部则以稀土元素（尤其是Ce）及Pb、Be、Zn、Co等元素为特征，新会与浦北产区元素特征相对不显著。
5.3 叶片矿质元素PCA
陈皮叶片的前2 个主成分共解释了79.15%的数据变异，表明这两个主成分能充分反映不同产区叶片元素的特征差异。博罗叶片样本在PC1正轴上明显分离；新会叶片样本在PC2轴上呈现明显正值；而恩平和浦北产区样本主要聚集于双负轴区域（图8C）。结合元素载荷特征分析发现，PC1轴与稀土元素（Gd、Tb、Dy、Y、Ho、Er、Lu等）呈现高度正相关（载荷值均大于0.26）（图9C）；PC2轴则与Pb、Cr、Li、Zn、Sb、Co、B等元素呈显著正相关（载荷值均大于0.28）。结合空间分布规律可知，博罗产区叶片的显著特征是稀土元素的特异性富集；新会产区叶片以Pb、Cr、Li、Zn等元素的相对高含量为特征；恩平与浦北产区叶片则表现出高Sr、低稀土元素的相似特点。
5.4 青皮矿质元素PCA
如图8D所示，青皮前2 个主成分方差贡献率累计69.82%。博罗产区青皮样本在PC1正轴明显分离，其他3 个产区的样本在PC1上多为负值，且浦北青皮样本在PC1上负值最大。新会青皮样本主要分布在PC2正轴区域，恩平青皮样品在PC2上负值最大。PC1影响较大的元素主要有Y、Er、Ho、Gd、Tb、Dy等稀土元素，呈现高度正相关（载荷值均大于0.27）（图9D）。PC2则与Ca、Li、Ce、Pb呈显著正相关（载荷值均大于0.29），与P、K呈明显负相关（载荷值分别为-0.44和-0.32），显示该成分反映了碱土金属与大量元素之间的拮抗关系。与根部和叶片分析结果相比，博罗青皮继续保持稀土元素富集特征；新会青皮与Ca、Li等元素含量呈正相关；恩平青皮表现出P、K含量相对较低的特点；而浦北青皮则显示出过渡性特征。
5.5 二红皮矿质元素PCA
如图8E所示，二红皮前2 个主成分累计方差贡献率为62.62%，虽然解释度较其他植株部位有所降低，但仍能有效反映主要产地差异。博罗产区样本在PC1轴上呈现极端分离趋势，新会与浦北样本主要聚集于PC1负轴区域，恩平样本则沿PC2正轴分布。PC1轴与为Y、Dy、Tb、Yb、Ho、Gd、Er、Eu、Tm等稀土元素保持高度正相关（载荷值均大于0.27），延续了青皮阶段的稀土元素分布特征；PC2轴则呈现新的元素关联模式，与K、P呈显著正相关（载荷值均大于0.46），与Ca和Ce呈现明显负相关（载荷值均小于-0.36）（图9E），反映出果实中期发育阶段营养元素代谢的特征变化。与青皮阶段相比，博罗二红皮稀土元素富集效应进一步增强，恩平产区与K、P元素的关联更显著；浦北产区样本分布范围收窄，显示元素组成趋于稳定。稀土元素含量在博罗产区二红皮中达到峰值，而K、P、Ca等大量元素的相对比例成为区分其他产区的关键指标。
5.6 大红皮矿质元素PCA
大红皮前2 个主成分贡献率为66.33%，能够较好地反映不同产地大红皮的元素组成差异。博罗大红皮样本在PC1正轴显著分离，延续了其在其他器官中的极端分布模式；恩平样本集中分布于PC2正轴；新会与浦北样本聚集于双负轴区域，形成相对集中的分布簇群（图8F）。PC1轴与Er、Gd、Tb、Dy、Ho、Y、Eu等稀土元素保持高度正相关（载荷值均大于0.28），再次确认了稀土元素在区分博罗产区中的关键作用；PC2轴则呈现出独特的元素关联模式，与K、P、B呈显著正相关（载荷值＞0.38），与Ca、Co呈明显负相关（载荷值分别为-0.32和-0.34），反映了成熟果皮阶段营养元素代谢的最终平衡状态（图9F）。与二红皮阶段相比，博罗大红皮稀土元素富集特征依然显著但样本间差异性减小，恩平产区K、P元素分布更集中，新会与浦北产区的分布范围进一步收窄，显示成熟果皮的元素组成趋于稳定。上述结果表明，稀土元素含量是区分博罗产区的稳定指标，而K、P、Ca等大量元素在不同产区及部位中表现出明显差异，尤其在果实成熟过程中元素分布趋于稳定，可作为判别陈皮产地的重要依据。
讨论与结论
本研究系统分析了新会、恩平、博罗和浦北4 个产区陈皮产地土壤及植株不同部位（根、叶、青皮、二红皮、大红皮）中36 种矿质元素的含量、富集特性及分布模式，并采用PCA进一步揭示了元素与产地的关联性。结果表明，不同产区土壤与陈皮植株元素组成具有明显地域特征，稀土元素和大量元素在区分产地中扮演关键角色，尤其在果实成熟过程中元素分布趋于稳定，显示出良好的溯源潜力。土壤元素分析显示，新会产区土壤中B、La、Ce、Pr、Nd、Sm含量显著高于其他3 个产区，而V、Ti含量显著偏低，说明土壤母质与成土环境对元素背景值具有决定性作用。这一差异也在植株元素积累中有所体现，尤其是土壤稀土元素地球化学异常的区域（如博罗），其植株各部位均表现出对稀土元素的强烈富集，进一步印证了土壤-植物系统中元素的传递性与产地溯源的理论基础。植株不同部位中，以叶片对不同区域产地环境的响应最为敏感，新会叶片与其他3 个产区之间存在显著差异的元素种类最多，说明叶片在一定程度上更能综合反映产地环境信息。
陈皮植株元素富集能力分析表明，新会产区与其他产区相比，其叶片和果皮对Co、Cu、V等对人体有益元素具有显著较高的富集能力，尤其在果实中持续表现出更高的富集系数，提示其可能具有区别于其他产区的生理代谢特性，这也为新会陈皮的传统道地性评价提供了元素层面的科学依据。随着果实发育，果皮中的大部分元素含量呈下降趋势，说明元素在果皮中存在转移或再分配过程，可能与果实成熟过程中的有机物质积累和水分变化有关。值得注意的是，青皮与土壤元素相关性最强，表明未成熟果皮能最大程度地保留并反映产地土壤的元素信息，因此可将青皮作为揭示陈皮元素迁移路径和溯源机理的重要研究材料，为判别指标提供坚实的成因解释。
稀土元素作为区域土壤的有效示踪剂，其特征行为有助于阐明植物吸收稀土元素的机制，是分析植物-土壤系统迁移过程的有用工具。随着检测技术和仪器检测限的提高，稀土元素越来越多被应用于区域特色农产品的产地溯源。本研究通过PCA进一步从多元素（包括稀土元素）协同角度揭示了不同产区的判别潜力。在陈皮土壤样本中，PC1以稀土元素和Sr、Pb等为主，可有效区分博罗产区；PC2以Ce、B、Gd、Li、P等为主，与新会产区高度相关，这与新会土壤中轻稀土元素含量较高的结果一致。根、叶、青皮、二红皮和大红皮在不同主成分上呈现梯度分布和聚集特征，说明元素分布模式具有器官特异性和发育时期依赖性。尤其在果皮中，随着成熟度提高，元素分布因生理代谢与再分配而趋于收敛和稳定，至大红皮阶段，各产区样本的元素指纹分布最为集中且差异显著，表明成熟果皮（大红皮）具有更稳定、更可重复的元素组成特征，在实践应用中更适合作为构建稳健产地判别模型的终端产品。其中，博罗产区的陈皮植株各部位中均表现出对稀土元素的强烈聚集，可能与当地特殊土壤地球化学背景有关；恩平产区在果实中后期与K、P关联增强，反映了其在果实发育中后期大量元素代谢的稳定性；新会产区则在多个植株部位中体现出对Mn、Cu等有益元素的积累优势，提示元素富集可能存在遗传或生态型差异。
综上所述，本研究对土壤-植物系统中多种矿质元素进行了综合比较分析，从成因上揭示了不同产地陈皮矿质元素指纹的形成机制。研究结果表明，终端产品陈皮中的特征元素信号，如博罗产区的稀土元素富集，新会产区对Mn、Cu等元素的高含量和高富集能力，均可在其特定的土壤环境及植株吸收偏好中找到根源。尽管实际鉴别中通常仅针对陈皮样品，但本研究明确了稀土元素组合以及Mn、Cu含量与富集特征可作为判别博罗与新会产区的重要指标；同时，发现青皮因其与土壤元素的高度相关性，可作为产地溯源机理研究的最佳材料，而大红皮是适用于产地判别的终端产品，为优化检测材料和溯源技术方案提供了新思路。因此，本研究为构建更具科学依据和更稳健的陈皮产地判别模型提供了指标依据与理论支撑。后续研究可聚焦于建立基于终端陈皮产品的简化判别模型，并结合稳定同位素等技术，进一步提升溯源精度。
作者简介
通信作者：
王旭 博士/研究员
广东省农业科学院农业质量标准与监测技术研究所 所长
王旭研究员，主要从事农产品质量安全相关研究。现为广东省农业科学院农业质量标准与监测技术研究所所长，农业农村部农产品质量安全检测与评价重点实验室主任，神农青年英才、中国农学会“青年科技奖”获得者、省“三八红旗手”，广东省现代农业产业技术体系创新团队首席专家，广东省农科院“农产品安全风险监控”学科团队负责人、“金颖之光”高层次人才。任中国农学会农产品质量安全分会委员、全国饲料工业标准化技术委员会水产饲料分技术委员会委员、国际期刊JCR一区期刊JAFC审稿人等多个学术兼职。主持国家自然科学基金、国家重点研发计划课题等科研项目64 项，获广东省科技进步二等奖（排名1）等省级以上成果奖10 项；发表论文158 篇，其中SCI 78 篇；制定国家及行业标准31 项；出版著作16 部；获批发明专利27 件、软件著作权34 件。
第一作者：
李富荣 博士/研究员
广东省农业科学院农业质量标准与监测技术研究所 科技人员
李富荣研究员，主要从事农产品及其产地土壤环境质量监测与品质提升技术研究。2010年中山大学生态学博士毕业，新西兰坎特伯雷大学访问学者、广州市天河区第八届政协常委、广东省省级农业科技特派员、河源市乡村振兴高层次人才、韶关市科学技术协会智库专家、广东省地理标志专家库入库专家。任《山地农业生物学报》《生态与农村环境学报》青年编委。主持国家自然科学基金、国家重点研发计划子课题、广西自然科学基金、广东自然科学基金、广东科技计划项目等项目30余项。以第一作者或通信作者发表论文39 篇，参编论著7 部。授权国家发明专利9 件，实用新型专利5 件，软件著作权6 项。研究成果获广东省农业技术推广奖一等奖和广东省农科院科技奖一等奖3 项，全国农产品质量安全营养健康优秀科普作品一、二等奖5 项，制定并颁布农业相关标准13 项。
引文格式：
李富荣, 刘雯雯, 文典, 等. 陈皮土壤-植株系统矿质元素分布规律与产地判别[J]. 食品科学, 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.
实习编辑：魏雨诺；责任编辑：张睿梅。点击下方 阅读原文 即可查看全文。图片来源于文章原文及摄图网
为系统提升我国食品营养与安全的科技创新策源能力，加速科技成果向现实生产力转化，推动食品产业向绿色化、智能化、高端化转型升级，由北京食品科学研究院、中国食品杂志社《食品科学》杂志（EI收录）、中国食品杂志社《Food Science and Human Wellness》杂志（SCI收录）、中国食品杂志社《Journal of Future Foods》杂志（ESCI收录）主办，合肥工业大学、安徽农业大学、安徽省食品行业协会、安徽大学、合肥大学、合肥师范学院、北京工商大学、中国科技大学附属第一医院临床营养科、安徽粮食工程职业学院、安徽省农科院农产品加工研究所、安徽科技学院、皖西学院、黄山学院、滁州学院、蚌埠学院共同主办的“ 第六届食品科学与人类健康国际研讨会 ”，将于 2026年8月15-16日（8月14日全天报到） 在 中国 安徽 合肥 召开。
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