基于穩(wěn)定同位素比質(zhì)譜技術(shù)的進(jìn)口牛肉產(chǎn)地溯源技術(shù)研究

背景介紹走私而來(lái)的冷凍肉類未經(jīng)海關(guān)部門的檢驗(yàn)檢疫，可能攜帶有動(dòng)物疫病、寄生蟲等，會(huì)帶來(lái)潛在的生物安全威脅；走私凍肉還可能帶來(lái)農(nóng)獸藥殘留超標(biāo)、重金屬污染等食品安全問(wèn)題。生物體中的穩(wěn)定同位素的組成受食物飲水、氣候環(huán)境、生長(zhǎng)代謝類型等因素的影響發(fā)生自然的分餾效應(yīng)，從而使生物體穩(wěn)定同位素自然豐度比值存在差異性，利用這種穩(wěn)定同位素比值差異性可以進(jìn)行生物體的產(chǎn)地溯源。本文重點(diǎn)研究來(lái)自歐洲的英國(guó)、北美洲的加拿大和美國(guó)、南美洲的巴西、大洋洲的澳大利亞等不同大陸板塊五個(gè)牛肉養(yǎng)殖大國(guó)穩(wěn)定同位素比質(zhì)譜產(chǎn)地溯源技術(shù)，探討冷凍肉類中δ13C、δ15N、δ2H、δ18O值在地域環(huán)境中的變化規(guī)律，建立了穩(wěn)定同位素產(chǎn)地溯源數(shù)據(jù)模型，并對(duì)其進(jìn)行了驗(yàn)證。

文章亮點(diǎn)來(lái)自不同國(guó)家的牛肉的δ13C、δ15N、δ2H、δ18O值存在顯著差異，其中δ13C含量主要與養(yǎng)殖飼料植物種類高度相關(guān)，δ15N含量主要受養(yǎng)殖方式及飼料植物類型影響，δ2H和δ18O則主要受生長(zhǎng)環(huán)境及飲用水的影響；δ13C、δ15N、δ2H和δ18O這4項(xiàng)指標(biāo)綜合分析對(duì)不同國(guó)家凍肉中的牛肉產(chǎn)地溯源的正確判別率約96.5%；建立的牛肉產(chǎn)地溯源方法可為不同國(guó)家凍牛肉或轉(zhuǎn)口牛肉的鑒別提供關(guān)鍵技術(shù)支撐。

內(nèi)容介紹1

實(shí)驗(yàn)部分1.1

樣品采集本文采集了歐洲的英國(guó)、北美洲的加拿大和美國(guó)、南美洲的巴西、大洋洲的澳大利亞共5個(gè)牛肉養(yǎng)殖大國(guó)的牛肉樣品，在確定國(guó)家區(qū)域和肉牛種類后，隨機(jī)抽取樣品（η

=100，每個(gè)采樣點(diǎn)采集20個(gè)樣品），牛肉的來(lái)源地是該國(guó)主要牛肉產(chǎn)區(qū)，肉牛的品種也是該國(guó)最主要的肉牛品種。1.2

樣品前處理每份樣品取500g經(jīng)均質(zhì)器充分搗碎，搗碎后的樣品取20g在干燥烘箱中，50℃條件下烘烤約24h直至前后稱重的質(zhì)量差不超過(guò)5mg。充分烘干后用球磨機(jī)充分研磨。1.3

樣品測(cè)定分析依次將做好前處理實(shí)驗(yàn)后的牛肉樣品用十萬(wàn)分之一電子天平稱取約0.5mg（精確到0.10mg）到錫杯中。選取USGS40、USGS41a和USGS42作為標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，同樣稱量后，將所有的待分析樣品經(jīng)元素分析儀的自動(dòng)進(jìn)樣器后依次進(jìn)樣測(cè)定[9]。測(cè)試分析的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)碳氮穩(wěn)定同位素色譜圖如圖1所示。圖1

碳氮穩(wěn)定同位素標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)色譜圖Fig.1

Chromatogramofcarbonandnitrogenstableisotopereferencematerial依次將做好前處理實(shí)驗(yàn)后的牛肉樣品用十萬(wàn)分之一電子天平準(zhǔn)確稱取0.25mg（精確到0.10mg）到銀杯中。選取USGS42作為標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，同樣稱量后，將所有的待分析樣品經(jīng)元素分析儀的自動(dòng)進(jìn)樣器后依次進(jìn)樣測(cè)定。測(cè)試分析的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)氫氧穩(wěn)定同位素色譜圖如圖2，測(cè)試分析的牛肉樣品氫氧穩(wěn)定同位素色譜圖如圖3。圖2

氫氧穩(wěn)定同位素標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)色譜圖Fig.2

Chromatogramofhydrogenandoxygenstableisotopereferencematerial圖3

測(cè)試分析的牛肉樣品氫氧穩(wěn)定同位素色譜圖Fig.3

Chromatogramofhydrogenandoxygenstableisotopesofbeefsamplestestedandanalyzed2

結(jié)果與討論2.1

前處理方法的選擇本文對(duì)樣品前處理實(shí)驗(yàn)中的多個(gè)步驟進(jìn)行了探討。樣品制備步驟時(shí)直接選取500g樣品進(jìn)行粉碎，是因?yàn)榭紤]接下來(lái)分析步驟樣品的均勻性[14]。牛肉樣品在50℃烘烤條件下，設(shè)計(jì)了干燥烘烤6、10、12、14、16、18、20、22和24h的系列實(shí)驗(yàn)，當(dāng)稱重前后的質(zhì)量差不超過(guò)5mg時(shí)[15]，烘烤時(shí)間為24h，具體實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見圖4。圖4

烘烤干燥時(shí)間與樣品質(zhì)量差值時(shí)間關(guān)系Fig.4

Relationshipbetweenbakingdryingtimeandsamplequalitydifferencetime

2.2

不同國(guó)家牛肉樣品中穩(wěn)定同位素比值的差異性分析樣品中δ13C值主要與植被的C3、C4光合作用代謝類型有關(guān)，C3植物的δ13值在-21‰

～

-35‰之間，自然界中大多數(shù)植被都是C3植物類型，如自然牧場(chǎng)的牧草，農(nóng)作物中的水稻、小麥和豆類等。2.3

PCA主成分分析使用PCA主成分分析軟件對(duì)采集的牛肉樣品數(shù)據(jù)進(jìn)行了δ13C、δ15N、δ2H、δ18O4個(gè)穩(wěn)定同位素比值的分析[28]，得到了來(lái)自不同大陸板塊的五國(guó)牛肉樣品穩(wěn)定同位素的PCA（主成分分析）得分圖，具體見圖5。圖5

5國(guó)牛肉樣品穩(wěn)定同位素的PCA得分圖Fig.5

PCAscoreofstableisotopesinbeefsamplesfromfivecountries3

結(jié)論本研究利用一種高效、快速的用于穩(wěn)定同位素比質(zhì)譜分析技術(shù)的牛肉樣品的前處理樣品制備方法，采用測(cè)定牛肉樣品中四種穩(wěn)定同位素比