基于穩(wěn)定同位素比質譜技術的進口牛肉產(chǎn)地溯源技術研究

背景介紹走私而來的冷凍肉類未經(jīng)海關部門的檢驗檢疫，可能攜帶有動物疫病、寄生蟲等，會帶來潛在的生物安全威脅；走私凍肉還可能帶來農(nóng)獸藥殘留超標、重金屬污染等食品安全問題。生物體中的穩(wěn)定同位素的組成受食物飲水、氣候環(huán)境、生長代謝類型等因素的影響發(fā)生自然的分餾效應，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行生物體的產(chǎn)地溯源。本文重點研究來自歐洲的英國、北美洲的加拿大和美國、南美洲的巴西、大洋洲的澳大利亞等不同大陸板塊五個牛肉養(yǎng)殖大國穩(wěn)定同位素比質譜產(chǎn)地溯源技術，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，并對其進行了驗證。

文章亮點來自不同國家的牛肉的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，δ15N含量主要受養(yǎng)殖方式及飼料植物類型影響，δ2H和δ18O則主要受生長環(huán)境及飲用水的影響；δ13C、δ15N、δ2H和δ18O這4項指標綜合分析對不同國家凍肉中的牛肉產(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家凍牛肉或轉口牛肉的鑒別提供關鍵技術支撐。

內容介紹1

實驗部分1.1

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

=100，每個采樣點采集20個樣品），牛肉的來源地是該國主要牛肉產(chǎn)區(qū)，肉牛的品種也是該國最主要的肉牛品種。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直至前后稱重的質量差不超過5mg。充分烘干后用球磨機充分研磨。1.3

樣品測定分析依次將做好前處理實驗后的牛肉樣品用十萬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作為標準物質，同樣稱量后，將所有的待分析樣品經(jīng)元素分析儀的自動進樣器后依次進樣測定[9]。測試分析的標準物質碳氮穩(wěn)定同位素色譜圖如圖1所示。圖1

碳氮穩(wěn)定同位素標準物質色譜圖Fig.1

Chromatogramofcarbonandnitrogenstableisotopereferencematerial依次將做好前處理實驗后的牛肉樣品用十萬分之一電子天平準確稱取0.25mg（精確到0.10mg）到銀杯中。選取USGS42作為標準物質，同樣稱量后，將所有的待分析樣品經(jīng)元素分析儀的自動進樣器后依次進樣測定。測試分析的標準物質氫氧穩(wěn)定同位素色譜圖如圖2，測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)定同位素標準物質色譜圖Fig.2

Chromatogramofhydrogenandoxygenstableisotopereferencematerial圖3

測試分析的牛肉樣品氫氧穩(wěn)定同位素色譜圖Fig.3

Chromatogramofhydrogenandoxygenstableisotopesofbeefsamplestestedandanalyzed2

結果與討論2.1

前處理方法的選擇本文對樣品前處理實驗中的多個步驟進行了探討。樣品制備步驟時直接選取500g樣品進行粉碎，是因為考慮接下來分析步驟樣品的均勻性[14]。牛肉樣品在50℃烘烤條件下，設計了干燥烘烤6、10、12、14、16、18、20、22和24h的系列實驗，當稱重前后的質量差不超過5mg時[15]，烘烤時間為24h，具體實驗數(shù)據(jù)見圖4。圖4

烘烤干燥時間與樣品質量差值時間關系Fig.4

Relationshipbetweenbakingdryingtimeandsamplequalitydifferencetime

2.2

不同國家牛肉樣品中穩(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，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主成分分析軟件對采集的牛肉樣品數(shù)據(jù)進行了δ13C、δ15N、δ2H、δ18O4個穩(wěn)定同位素比值的分析[28]，得到了來自不同大陸板塊的五國牛肉樣品穩(wěn)定同位素的PCA（主成分分析）得分圖，具體見圖5。圖5

5國牛肉樣品穩(wěn)定同位素的PCA得分圖Fig.5

PCAscoreofstableisotopesinbeefsamplesfromfivecountries3

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