同位素指紋分析技術(shù)在食品產(chǎn)地溯源中的應用進展_郭波莉

1、第 23卷 第 3期 2007年 3月 農(nóng) 業(yè) 工 程 學 報T ransacti ons of the CSA E V o l . 23 N o. 3M ar . 2007 同位素指紋分析技術(shù)在食品產(chǎn)地溯源中的應用進展郭波莉 , 魏益民 , 潘家榮(中國農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所 , 北京 100094摘要 :食品的產(chǎn)地溯源有利于保護原產(chǎn)地 , 保護地區(qū)名牌 , 保護特色產(chǎn)品 , 確保公平競爭 , , 并能有效防止食源性病源菌的擴散 。 同位素分析是用于食品產(chǎn)地溯源的有效技術(shù)之一 、 飲料 、 乳品 、 肉品 、 谷物等普遍適用 , , 以及它們在 不同食品溯源中的研究現(xiàn)狀 。 , 。 關(guān)鍵

2、詞 :食品原產(chǎn)地 ; 同位素技術(shù) ; 溯源中圖分類號 :T S 201. 6 文獻標識碼 :6819(2007 320284206郭波莉 , 魏益民 , 潘家榮 . J . 農(nóng)業(yè)工程學報 , 2007, 23(3 :284-289.Guo Bo li , W ei Y i m in J P in the app licati on of iso top ic fingerp rint analysis to food o rigin traceability J . T ransacti ons E 23(3 :284-289. (in Ch inese w ith English abstr

3、act 收稿日期 :2006205216修訂日期 :2006208215基 金項目 :國家自然科學基金 (30671484 ; “ 十五” 國家重大科技專 項 (2001BA 804A 42作者簡介 :郭波莉 (1974- , 女 , 陜西渭南人 , 博士生 , 研究方向為農(nóng) 產(chǎn)品質(zhì)量與食品安全 。北京中國農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所 , 100094。 Em ail :guobo li 002sohu . com通訊作者 :魏益民 (1957- , 男 , 陜西咸陽人 , 教授 , 博士生導師 , 研究方向為農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量與食品安全 。北京中國農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)產(chǎn)品 加工研究所 , 5109信箱 , 1

4、00094。 Em ail :w eiyi m in 36ho tm ail . com0引言建立健全食品追溯制度是保證食品安全 、 增強消費 者對食品安全信心的基本原則之一 。 食品的產(chǎn)地溯源是 其非常重要的組成部分 , 它有利于實施產(chǎn)地保護 , 保護 地區(qū)名牌 , 保護特色產(chǎn)品 , 確保公平競爭 , 并在疫病等食 品安全事件發(fā)生時能有效防止食源性病原菌的擴散 , 有 效召回產(chǎn)品 。 瑞士公共衛(wèi)生聯(lián)邦局最新統(tǒng)計顯示 , 82%的消費者表示食品的產(chǎn)地來源是他們購買選擇食品的 主要依據(jù) 1。同位素指紋分析是用于食品產(chǎn)地溯源的一項有效 技術(shù) 。 近年來 , 國際上在此方面進行了一些探索性的研 究

5、。 本文主要介紹了同位素指紋溯源技術(shù)的基本原理 , 產(chǎn)地溯源中幾種常用同位素的變化機理 , 以及同位素指 紋技術(shù)在食品產(chǎn)地溯源中的研究現(xiàn)狀 , 旨在推動同位素 溯源技術(shù)在食品安全領(lǐng)域的研究與應用 , 促進食品追溯 制度的建立與完善 。1同位素指紋溯源技術(shù)的基本原理自然界中 , 生物體不斷與外界環(huán)境進行物質(zhì)交換 ,體內(nèi)同位素組成受氣候 、 環(huán)境 、 生物代謝類型等因素影 響而發(fā)生自然分餾效應 , 從而使不同來源的物質(zhì)中同位素自然豐度存在差異 , 這種差異攜有環(huán)境因子的信息 , 反映生物體所處的環(huán)境條件 。 生物體中穩(wěn)定性同位素組 成是物質(zhì)的自然屬性 , 可作為物質(zhì)的一種 “自然指紋” , 區(qū)分不

6、同來源的物質(zhì) 。 換言之 , 生物體中同位素指紋是外部環(huán)境在生物體中打下的 “烙印” 2, 3。 因此 , 同位素指 紋是所有生物 (包括食品產(chǎn)品 的一個自然標簽 , 它與生物的生長環(huán)境密切相關(guān) , 且不隨化學添加劑的改變而改 變 , 它能為食品產(chǎn)地溯源提供一種科學的 、 獨立的 、 不可 改變的 , 以及隨整個食品鏈流動的身份鑒定信息 。 利用 此信息 , 不但可以直接判斷產(chǎn)品的來源地 , 也可以作為 一種監(jiān)督 、 檢查手段 , 確證貨物是從認證的有機土地上 生產(chǎn)出來的 , 確定標簽上的聲明和可追溯文檔的真實 性 。 同位素的自然分餾效應是同位素指紋溯源技術(shù)的基 本原理與依據(jù) 。2產(chǎn)地溯源中

7、常用同位素的變化機理在食品產(chǎn)地溯源中 , 常用的同位素包括 H 、 O 、 C 、 N 、 S 、 B 、 Sr 和 Pb 。 不同的同位素組成受氣候 、 地形 、 土壤 及生物代謝類型等因素的影響其變化規(guī)律有很大差異 。 2. 1氫 、 氧同位素氫 、 氧是水分子的組成部分 , 它們是示蹤水循環(huán)最理 想的同位素 。 氫有 1H 、 2H 、 3H 三種穩(wěn)定同位素 , 常 用 2H 1H 表示穩(wěn)定氫同位素組成 ; 氧有三種穩(wěn)定性同位 素 :16O 、 17O 和 18O , 常用 18O 16O 表示穩(wěn)定氧同位素組成 4。 理論與實踐研究表明 , 水中穩(wěn)定性同位素比率在 水循環(huán)中主要受混合作用

8、及因物理條件如雨水的凝結(jié) 、 蒸發(fā)等變化引起同位素分餾作用而產(chǎn)生規(guī)律性的變化 。 一般而言 , 自然界水中氫 、 氧同位素比率具有典型的緯度效應 、 陸地效應 、 季節(jié)效應及高程效應 , 即 18O 、 2H482值隨緯度的增加而減小 , 由海岸向內(nèi)陸方向呈遞減趨 勢 , 氣溫越低重元素含量越低 , 海拔高度增加 , 18O 、 2H 值減小 , 它們與地域密切相關(guān) 2。蘇小四等分析了 2000年 8月 9月雨季和 2001年 3月 4月旱季黃河斷面 上河水的 18O 、 2H 的沿程變化情況 , 發(fā)現(xiàn)從黃河源頭 到入?？?, 黃河水具有穩(wěn)定性同位素比例逐漸增大的趨 勢 5。水中的 18O 、

9、 2H 值受溫度和降水量的影響也發(fā)生 變化 。 高緯度地區(qū)影響降水中穩(wěn)定同位素比率變化的主 要因素是溫度 , 在低緯度熱帶地區(qū)則是降水量 , 中緯度 地區(qū)溫度和降水量共同影響同位素比率的變化 6。 動植 物進行物質(zhì)交換時 , 從環(huán)境中獲得水 ,素比率與其生長地域的環(huán)境直接相關(guān) 。2. 2碳同位素有關(guān) , , 13C 值是生 7。 根據(jù)植物固定 CO 2的方式可將其分為 C 3、 C 4和 CAM 植物 。不同種類 植物的 13C 值有很大差異 。 C 3植物的 13C 值變化在 -34 -22之間 , 以 -272范圍內(nèi)出現(xiàn)的頻度 最高 ; C 4植物的 13C 值變化在 -19 -9之間 ,

10、 以 -132范圍內(nèi)出現(xiàn)的頻度最高 ; CAM 植物的 13C 值變化范圍較寬 , 在 -38 -13之間 , 平均值為 -172 , 介于 C 3植物與 C 4植物之間 8。植物中碳同位素組成不但與其光合碳代謝途徑有 關(guān) , 還受外界環(huán)境因子的影響 。 據(jù)前人研究 , 影響植物碳 同位素分餾的氣候環(huán)境因素有溫度 、 降水 、 壓力 、 光照 、 大氣壓及大氣中 CO 2的碳同位素組成等 8。溫度是影響植物碳同位素分餾的重要氣候因子 , 但 它對植物 13C 值的影響結(jié)果比較復雜 。 最近有學者認 為 13C -T 是一種非線性關(guān)系 , 它具有拋物線的特征 , 拋物線的拐點對應著植物最佳生長溫

11、度點 , 如果溫度低 于最佳生長溫度 , 13C -T 則為正相關(guān) , 反之 , 則為負相 關(guān) 。 植物在最佳生長溫度點有最大的 CO 2的同化率和 最大的碳同位素分餾 。 植物的可利用水量也是影響植物 碳同位素組成的重要因素 。 當土壤含水量少 、 空氣濕度 降低以及降雨量不足時 , 植物為了減少水分的蒸發(fā) , 會 關(guān)閉氣孔 , 導致氣孔導通系數(shù)減小 , 從而引起植物葉內(nèi) CO 2濃度下降 , 光合作用產(chǎn)物的 13C 值升高 , 即 13C 值 有隨濕度的降低而增加的規(guī)律 。 光照條件的變化可以影 響植物葉子的氣孔導通系數(shù) 、 CO 2的吸收率及葉內(nèi) CO 2的分壓 , 從而對植物的碳同位素

12、組成產(chǎn)生影響 , 植物 13C 隨光照的增強而增大 。 大氣壓的變化可導致植物葉片內(nèi) 外 CO 2的分壓 (p i p a 的變化 , 從而影響植物碳同位素 分餾 。 許多研究結(jié)果表明 , 植物碳同位素組成隨海拔高 度的升高而變重 , 被認為主要是由大氣壓降低 , 植物的 p i p a 值減小 , 植物碳同位素分餾變小的緣故 。 此外 , 大 氣中的碳同位素組成不是一個常數(shù) , 與大氣的 CO 2濃 度一樣 , 它隨時間和空間而發(fā)生變化 。通常情況下 , CO 2濃度較高的大氣具有較低的 13C 值 8。2. 3氮同位素氮有 14N 和 15N , 空氣中 14N 15N 值 恒為 1 27

13、2, (N 2 的千分偏差來 氮在地球上的豐度雖 , 氮是地 。 不同來源的含氮物質(zhì)中 。 大氣沉降 NO -3的 15N 值范 圍為 +2 +8 , 來自人類和動物廢物的 15N 值其 15N 明顯富集 , 范圍為 +10 +20 , 相反 , 人工合成 的化學肥料的 15N 比較貧化 , 它們的 15N 值范圍為 -3 +3 9。 植物中的氮取決于土壤中的氮池 (硝 酸鹽和氨水 , 而土壤中氮同位素組成取決于地理和氣 候條件 , 并與農(nóng)業(yè)施肥有關(guān) , 它們會影響礦化 、 硝化 、 氮 的吸收和反硝化等生物轉(zhuǎn)化過程 , 進而影響氮同位素分 餾效應和氮的流失程度 10。 動物體中 15N 值受

14、其食物 源和新陳代謝兩方面的因素影響 。 呼吸過程導致相當大 的 氮 同 位 素 分 餾 , 使 氮 同 位 素 的 富 集 度 為 3 4 11。 2. 4硫同位素硫同位素是金礦床研究中應用最廣泛的穩(wěn)定同位 素之一 , 常用來判斷成礦物質(zhì)來源 、 探討成礦構(gòu)造 、 環(huán)境 演化等 , 同時它也是研究酸雨中硫污染源的一項常用指 標 。 不同巖石類型中硫同位素組成有較大差異 。 糜棱巖 型礦石硫同位素值變化在 -5. 8 +0. 8之間 , 峰值 集 中 在 0附 近 ; 石 英 脈 型 礦 石 硫 同 位 素 值 變 化 在 +3. 0+11. 0之 間 , 但 是 峰 值 出 現(xiàn) 在 +4和

15、+8附近 12。不同地區(qū)降水中硫同位素組成有明顯差 異 , 這主要與大氣污染的硫源有關(guān) 。 在沿海地區(qū)以海源 硫酸鹽為主 , 而在重工業(yè)地區(qū)則以工業(yè)釋放的 SO 2和 固體顆粒物為主 。海源硫酸鹽的 34S 值為典型的正值 , 大約為 +20 13, 煤炭燃燒產(chǎn)生的 SO 2和固體顆粒物 的 34S 值隨產(chǎn)煤地區(qū)的不同而異 。 來自不同地區(qū)的煤 和重油其形成的地質(zhì)背景不同 , 它們的硫同位素組成有 很大的差異 , 從而造成其燃燒產(chǎn)物中硫同位素組成不 同 。 珠江三角洲地區(qū)煤的燃燒產(chǎn)物 SO 2的硫同位素組 成在 4. 1 5. 7之間 , 顆粒物的硫同位素組成為 11. 8 12. 3 ; 湘

16、桂走廊地區(qū)煤的燃燒產(chǎn)物 SO 2的 硫同位素組成在 -19. 4 1. 7之間 , 顆粒物的硫同 位素組成為 -6. 4 10. 1 14; 貴陽地區(qū)煤炭的燃燒 產(chǎn)生的 SO 2其 34S 平均值為 -15. 06 , 顆粒態(tài)硫 34S 582第 3期 郭波莉等 :同位素指紋分析技術(shù)在食品產(chǎn)地溯源中的應用進展平均值為 -2. 32 15。 土壤中硫同位素組成不但與地 質(zhì)環(huán)境 、 降雨等因素有關(guān) , 還受施肥等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件的 影響 。 生物體中有機硫同位素組成與其來源密切相關(guān) , 它能提供有用的地域來源信息 15。2. 5硼同位素硼的同位素比率在環(huán)境科學 、 生物科學和地球化學 科學中應用較多

17、, 這主要是由于不同的地球化學過程會 引起硼同位素的分餾效應 , 從而導致巖石 、 海洋沉積物 和自然水中 11B 10B 比率變化較大 。例如膠體礦物 、 海水 中的鹽在沉淀時會吸附 10B , 使自然水尤其是海水中 11B 含量增加 。硼酸 、 B (OH 3與硼酸鹽離子 、 B (OH -4改變會發(fā)生交換作用 , B 也會影響 11B 10B組成有較大差異 16。2. 6鍶同位素鍶是第五周期 A 族元素 , 它在自然界有 4個同位 素 , 即 84Sr , 86Sr , 87Sr , 88Sr 。 其中 87Sr 是 87R b 天然衰變的 產(chǎn)物 。 所以在含銣的巖石和礦物中 87Sr

18、的含量是巖石和 礦物形成所經(jīng)歷的時間的函數(shù) , 這一特點是利用 R b -Sr 法測定地質(zhì)年齡的依據(jù) 。 R b 和 Sr 都是典型的分散 元素 , 在自然界中主要以類質(zhì)同象的形式分布在造巖礦 物中 , 很少形成自己的獨立礦物 。 R b 的離子半徑 (0. 147 nm 和 K (0. 133nm 十分相近 , Sr 的半徑 (0. 113nm 和 Ca (0. 099 相似 。 因此 , 在地表巖和沉積物中 R b 主要 分散在含 K 的礦物中 , 如白云母 、 黑云母和鉀長石 ; 而 Sr 主要分散在含 Ca 的礦物中 , 如斜長石 、 角閃石 、 輝 石 、 碳酸鹽 17。盡管動植物的

19、吸收與代謝過程會象改變 S 、 C 、 H 、 O 和 N 同位素一樣改變鍶的同位素比率 , 但由 放射衰變產(chǎn)生的一定量的 87Sr 可作為地域溯源的指標 。 動植物體中的 87Sr 86Sr 與巖床中能被生物體利用的含 鍶礦化物有關(guān) 。 巖床中 87Sr 86Sr 與巖石中 87R b 的含量及 巖石的壽命有關(guān) 18, 而且不同性質(zhì)的巖石中 87Sr 86Sr 比值有差異 。 酸性巖石 (如含硅石較多的花崗巖 中 87Sr 86Sr 的比值較高 , 這是因為隨著時間的延長 , R b Sr 比率增高 ; 而堿性巖石 (如玄武巖和碳酸巖 中 87Sr 86Sr 比值相對較低 。 因此 , 鍶同

20、位素比值是判斷動植物產(chǎn)地 來源 、 鑒別真假的一種有效指標 。 當生物體中 18O 和 D 相同時 , 即在氣候差異比較小的地區(qū) , 鍶同位素比率 的判別效果比較好 15。2. 7鉛同位素自 20世紀 80年代以來 , 鉛的同位素技術(shù)廣泛應用 于環(huán)境樣品來監(jiān)測和解析鉛的來源變化 , 如大氣顆粒 物 、 樹木年輪 、 湖泊底泥 、 冰雪 、 苔蘚 、 淡水和動物牙齒等 方面的應用 。 這主要由于鉛有 4種天然的同位素 , 即 : 204Pb 、 206Pb 、 207Pb 和 208Pb 。 其中 204Pb 的半衰期為 1. 41017年 , 半衰期很長 , 一般都把它當成穩(wěn)定的參考同位 素處

21、理 。 而 206Pb 、 207Pb 和 208Pb 分別是 238U 、 235U 和 232T h 的放射性衰變的最終產(chǎn)物 , 19。天然 物質(zhì)中由于原生的 Pb 和 T h 的含量不同 , 年代 , , 成為一種特征 。 、 物理變化而改變 。去識別 、 區(qū)分鉛的不同來源 。 鉛的同位素的 “指 紋” 記錄方法的優(yōu)點在于可以給出可能的鉛的來源及傳 播路徑 , 而且樣品用量比較少 20。 同時 , 由于各地區(qū)在 地質(zhì)結(jié)構(gòu) 、 地質(zhì)年齡和礦物質(zhì)含量上存在差異以及各地 區(qū)降水分布的不同 , 造成了不同地區(qū)鉛的同位素組成差 異 。 動植物體內(nèi)的金屬元素大部分來自于土壤及地表 水 , 其鉛同位素

22、組成也因此具有地區(qū)標志 。 因此 , 鉛同位 素豐度比也可作為判斷動植物的產(chǎn)地的標識 21。 在鉛 的四種同位素豐度中 , 由于 204Pb 的豐度較低 , 測定精度 較差 , 所以一般常選用 206Pb 207Pb 和 208Pb 207Pb 作為檢 測指標進行研究 20。從以上資料分析中可以看出 , 國內(nèi)外學者對土壤 、 地質(zhì)及植物中同位素自然豐度的變化規(guī)律進行了大量 研究 , 而且已將其廣泛應用到環(huán)境科學 、 生物科學及地 球化學科學中 。 這些研究和應用為食品產(chǎn)地溯源提供了 一定的理論依據(jù) 。3同位素指紋分析在食品產(chǎn)地溯源中的研究 現(xiàn)狀同位素指紋分析對食品產(chǎn)地溯源的方法是普遍適 用的

23、, 食品原料如葡萄酒 、 飲料 、 乳品 、 肉品 、 水果 、 蔬菜 、 谷物等均可以用這種新方法進行分析 。3. 1在葡萄酒中的研究現(xiàn)狀國際上利用同位素分析對葡萄酒產(chǎn)地溯源方面的 研究最多 , 比較成熟 。 自 1990年以來 , 歐盟就從不同國 家收集葡萄酒樣品 , 如從意大利 、 法國和西班牙收集了 400個樣品 , 從德國收集了 200個樣品 , 建立了不同地 域葡萄酒中同位素組成數(shù)據(jù)庫 , 當時主要是用 2H -NM R 測定氫同位素比率 (歐盟法規(guī) 2676 1990 。 到 1997年 , 開始測定葡萄酒中水的 18O 和乙醇中的 13C 值 , 并在法國 、 意大利 、 英國

24、 、 西班牙和德國建立了分析 這些指標的十個實驗室 21。目前 , 鍶和硼等同位素也用 于葡萄酒地域來源分析中 16, 22。 而且有關(guān)學者研究發(fā) 現(xiàn) , 葡萄酒中鍶同位素組成受季節(jié) 、 氣候及加工工藝的682農(nóng)業(yè)工程學報 2007年影響較小 , 它是判斷葡萄酒地域來源比較理想的指 標 21, 23。但此方面的研究報道很少 , 還需要進一步研究 證實 。3. 2在飲料中的研究現(xiàn)狀穩(wěn)定性同位素分析在果汁中的研究應用已有 20年 的歷史 , 最早主要是通過碳同位素分析鑒別 C 3植物產(chǎn) 品如桔子汁 、 蘋果汁或葡萄汁中摻加 C 4植物產(chǎn)品如玉 米糖漿或甘蔗糖 。 這種方法在 20世紀 70年代已得

25、到官 方的認可 。 80年代 , 隨著 2H 2NM R 技術(shù)在鑒別蘋果汁或 桔子汁中加入甜菜糖的應用 , 穩(wěn)定性同位素分析在食品 質(zhì)量控制中的應用日益受到歐洲政府的重視 。 到 90代 ,官方的方法得到發(fā)展和認可 。究報道相對較少 ,段 24, 。但大量 的研究已經(jīng)表明 ,前途的方法 25。3. 3在乳品中的研究現(xiàn)狀歐洲自 1998年到 2000年在澳大利亞 、 法國 、 德國 、 意大利 、 西班牙和英國實施開發(fā)鑒別原料乳 、 黃油和奶 酪地域來源方法研究的項目以來 , 利用同位素技術(shù)判斷 乳產(chǎn)品地域來源的研究報道迅速增加 。 目前資料報道也 主要集中在篩選有效溯源指標體系研究方面 。 具

26、體為研 究乳產(chǎn)品不同組成成分中的同位素自然豐度比 , 不同組 織中各同位素指標的組成差異 、 相關(guān)關(guān)系 , 以及季節(jié) 、 氣 候 、 奶牛品種對這些指標的影響變化規(guī)律 。 對于不同乳 產(chǎn)品 , 測定的同位素指標有一定差異 。 在原料乳研究方 面 , 常測定全乳 、 酪蛋白 、 乳清中的 13C 值和 15N 值 , 乳 糖中的 13C 值及乳中水的 18O 值 10; 在黃油研究方 面 , 常測定全黃油的 13C 值 , 黃油蛋白中的 13C 、 15N 、 34S 和 87Sr 值 , 以及黃油水中的 18O 值 26; 在奶酪方 面 , 常測定酪蛋白的 13C 、 15N 和 34S 值

27、, 甘油的 13C 和 18O 值 27。 乳中不同成分的同位素組成有很大差異 。 全乳中的 13C 值低于酪蛋白和乳糖中的 13C 值 , 黃油 蛋白中的 13C 顯著高于黃油中的 13C 值 , 這主要由于 脂肪對 13C 有貧化作用 ; 乳清中的 15N 值顯著低于酪蛋 白中的 15N 值 , 而后者與全乳中的值比較接近 , 這可能 由于不同乳成分中氨基酸組成和相對含量差異較大所 致 。 但不同組織中的同位素指標有顯著相關(guān)性 , 它們均 可作為產(chǎn)地溯源的指標 26。 原料乳和黃油水中 18O 值 在地區(qū)之間有差異 , 但它們受氣候的影響比較明顯 , 如 夏季和秋季乳中水的 18O 值明顯

28、高于春季和冬季的樣 品 10。 因此 , 用原料乳和黃油水中 18O 值作為地域溯源 指標時 , 應了解產(chǎn)品生產(chǎn)的季節(jié)信息 。 測奶酪水中的 18O 值就不能得到合理的結(jié)果 , 因為在奶酪制作過程中 要加入或失去一部分水分 28。 奶牛品種對乳中水的 18O 值有一定影響 , 但其影響遠小于膳食和地域的影響 29。 3. 4在肉品中的研究現(xiàn)狀在肉制品研究方面 , 最近的報道主要是對牛肉和羊 肉產(chǎn)地溯源的研究 。 13C 、 15N 、 34S 、 18O 和 D, C 4植物所占的比 30, , 也與土 32; 18O 和 D 與動物 、 地形有關(guān) 33。不同地域來源的肉組織中同 位素組成有明

29、顯差異 。 Schm idt 等研究發(fā)現(xiàn)美國 (23個 樣品 與歐洲 (35個樣品 的牛肉中 13C 值差異很大 , 而 且愛爾蘭與其他歐洲國家牛肉的 13C 、 15N 值也存在明 顯差異 ; 綜合分析 C 、 N 、 S 同位素 , 還可區(qū)分出常規(guī)養(yǎng)殖 的牛肉與有機養(yǎng)殖的牛肉 34。 關(guān)于肉品水中 18O 和 D 作為產(chǎn)地溯源的指標目前還用異議 , 一些學者認為它們 可以作為產(chǎn)地溯源的指標 , 但另一些研究者發(fā)現(xiàn)肉中水 的 18O 值不但受季節(jié)的影響較大 , 而且受肉的儲存期 和儲存環(huán)境影響也很大 。 Ines T h iem 等將 50g 切碎的 牛肉分別在 18. 5和 21. 5下貯

30、藏了 10h , 分析肉中 水的 18O 值的變化情況 , 發(fā)現(xiàn)每 1h 18O 值分別增加 了 0. 3和 0. 4 35。 此外 , 胴體噴水冷卻對肉中水的 18O 值改變也很大 。 這些因素的影響掩蓋了地域之間 的差異 38。對此有些學者建議測定牛肉粉 、 牛尾毛或骨 中的 18O 和 D 37。動物的產(chǎn)地溯源比較復雜 , 因為動物產(chǎn)品中同位素 組成既受它們所食用的植物飼料中同位素組成的影響 , 也受動物代謝過程中同位素分餾的影響 , 而且動物經(jīng)常 食用不同地區(qū)來源的飼料 , 或者一生中在不同地方飼 養(yǎng) 28。 B ettina 等指出 , 羊的產(chǎn)地溯源研究最為簡單 , 因 為它主要食用

31、當?shù)仫暳?, 而且不需要育肥 。 對牛而言 , 傳 統(tǒng)養(yǎng)殖的牛追溯比較容易 , 而育肥牛的追溯比較復雜 , 因為牛的飼養(yǎng)地不斷轉(zhuǎn)移 , 同一地方的?？赡軄碜圆煌?地方 , 體組織的成分可能是另一地域的膳食 , 牛組織中 的元素和化合物可能反映的是兩個或多個地區(qū)的信息 。 家禽肉的產(chǎn)地溯源最為復雜 , 因為家禽食用混和飼料與 濃縮飼料 , 每批飼料成分差異很大 , 這就需要更尖端的 技術(shù)分析其產(chǎn)地來源 。 隨著育肥體系的發(fā)展 , 追溯動物 的地域來源將越來越復雜 1。 因此 , 在以后溯源中了解 動 物 的 生 長 史 顯 得 尤 為 重 要 。 德 國 學 者 M ichael Schw er

32、tl 提出以牛尾毛為材料可以研究牛的生活史 。 因為牛尾毛相對其他組織而言比較特殊 , 牛尾毛主要由 角蛋白構(gòu)成 , 據(jù)報道 , 一旦角蛋白的結(jié)構(gòu)確定 , 毛發(fā)組織 782第 3期 郭波莉等 :同位素指紋分析技術(shù)在食品產(chǎn)地溯源中的應用進展的代謝就會停止 , 不再與其他部分進行交換 , 每段毛發(fā) 記錄的同位素信息即為當時生長的膳食信息 38。 3. 5在谷物中的研究現(xiàn)狀國外已有利用同位素分析對大米 、 小麥地域來源判 別研究的相關(guān)報道 。 在研究中主要采用多元素多同位素 結(jié)合分析法判別谷物的來源 。 Si m on Kelly 等收集了來 自美洲 (阿肯色州 、 路易思安那 、 密西西比州 、

33、德克薩斯 州 (28個樣品 、 歐洲 (法國 、 意大利 、 西班牙 (25個樣 品 、 印度和巴基斯坦 (28個樣品 的大米樣品 , 檢測其 中了 52項指標 。 通過典型判別分析 , 從中篩選出了 9個 對地域判別有效的指標 , 包括 13C 、 18O 、 硼 、 鈥 、 釓 、 錳 銣 、 硒和鎢 39。 Si m on B ranch 等測定了來自美國 大和歐洲小麥樣品中的 13C 、 15發(fā)現(xiàn)用 13C的小麥樣品 , 。 但 15N 對小 麥地域判別不很理想 。4結(jié)語食品產(chǎn)地同位素指紋溯源技術(shù)是在同位素自然分 餾原理的基礎(chǔ)上發(fā)展的一項新技術(shù) , 土壤 、 地質(zhì)及植物 中同位素自然豐

34、度的變化規(guī)律研究為該項技術(shù)提供了 一定的理論依據(jù) 。 國際上在此方面已進行了一些探索性 研究工作 , 初步證明該項技術(shù)是有效可行的 。 但目前對 于大多數(shù)食品而言 , 還有許多問題亟待研究解決 , 主要 表現(xiàn)在 :1 不同種類 、 不同地域來源食品的有效溯源指 標體系還未完全確定 ; 2 氣候 、 地形 、 地質(zhì)等因素對食品 中同位素組成的影響變化規(guī)律還不十分清楚 , 尤其對于 動物源食品而言 , 飼料種類 、 動物的代謝類型等對組織 中同位素組成變化方面的研究很少見 ; 3 研究的系統(tǒng) 性 、 深入性還很不夠 , 國際上目前也僅局限于在個別幾 個國家進行研究 , 而且抽樣量比較少 , 還未在

35、全球范圍 內(nèi)建立任何食品的同位素指紋溯源數(shù)據(jù)庫或同位素指 紋地圖 , 進一步還需做大量的研究工作 。隨著世界經(jīng)濟與全球貿(mào)易的迅速發(fā)展 , 食品安全問 題日益嚴重 。 食品產(chǎn)地同位素指紋溯源技術(shù)的研究與應 用有利于推動食品安全追溯體系的建立與完善 , 在食品 安全領(lǐng)域?qū)⒂泻軓V闊的應用前景 。參考文獻 1 Bettina M F , Grem aud G , H ado rn R , et al . Geograph ic o rigin of m eat 2elem ent of an analytical app roach to its authenticati on J . Europea

36、n Journal of Food T echno logy , 2005, 221:493-503.2楊同華 , 劉福旭 . 穩(wěn)定同位素 M . 北京 :原子能出版社 , 1988.3王福鈞 . 農(nóng)學中同位素示蹤技術(shù) M . 北京 :農(nóng)業(yè)出版社 ,1989.4朱琳 , 蘇小四 . 地下水硝酸鹽中氮 、 氧同位素研究現(xiàn)狀與 展望 J . 地質(zhì)世界 , 2003, 22(4 :396-403.5蘇小四 , 林學鈺 , 廖資生 , 等 . 黃河水中 18O 、 D 和 3H 的沿 程變化特征及其影響因素研究 J . 地球化學 , 2003, 24(4 : 349-357.6龐洪喜 , 何元慶 ,

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