穩(wěn)定氫同位素在出口羅非魚產(chǎn)地溯源中的應(yīng)用

馬冬紅王錫昌劉利平劉 源

（1.上海海洋大學(xué)食品學(xué)院，上海 201306；2.上海海洋大學(xué)水產(chǎn)與生命學(xué)院，上海 201306）

穩(wěn)定氫同位素在出口羅非魚產(chǎn)地溯源中的應(yīng)用

馬冬紅1王錫昌1劉利平2劉 源1

（1.上海海洋大學(xué)食品學(xué)院，上海 201306；2.上海海洋大學(xué)水產(chǎn)與生命學(xué)院，上海 201306）

探索穩(wěn)定性氫同位素對(duì)中國(guó)出口羅非魚產(chǎn)地溯源的可行性。利用同位素比率質(zhì)譜儀測(cè)定來(lái)自廣東、海南、廣西、福建4個(gè)地域來(lái)源的羅非魚組織（腹肉和背肉）中δ2H值。比較分析不同產(chǎn)地來(lái)源的羅非魚組織中氫同位素組成的差異，及其與地域經(jīng)度、緯度變化的關(guān)系，以及穩(wěn)定性氫同位素用于羅非魚產(chǎn)地溯源的可行性。結(jié)果表明，不同地域的羅非魚組織中δ2H同位素組成有顯著差異（P＜0.05）；羅非魚背肉與腹肉中δ2H值有顯著的相關(guān)性；羅非魚肉中的δ2H值有隨著地理緯度增加而減小的趨勢(shì)；以δ2H同位素為指標(biāo)，對(duì)羅非魚肉產(chǎn)地的正確判別率高達(dá)85%。δ2H同位素是羅非魚產(chǎn)地溯源的一項(xiàng)很有潛力的指標(biāo)。

穩(wěn)定同位素；羅非魚；產(chǎn)地；δ2H

隨著食品貿(mào)易的全球化，食品安全突發(fā)事件呈迅速上升之勢(shì)，對(duì)人類健康和生命安全構(gòu)成了極大的威脅。消費(fèi)者對(duì)食品來(lái)源和食品安全等方面的信息需求不斷增加，而食品可追溯性現(xiàn)已被消費(fèi)者認(rèn)為是提供食品來(lái)源等相關(guān)信息的重要途徑。此外，歐盟1760／2000法規(guī)規(guī)定，在肉、肉制品或含肉量超過(guò)20%的食品上必須明確標(biāo)注其產(chǎn)地來(lái)源［1］。因此，目前食品業(yè)迫切需要建立一套規(guī)范的技術(shù)方法用于追溯和檢測(cè)動(dòng)物源性食品的產(chǎn)地來(lái)源。穩(wěn)定同位素組成是所有生物體（包括食品產(chǎn)品）的自然屬性或自然標(biāo)簽，它與生物體生長(zhǎng)的地理環(huán)境密切相關(guān)，反應(yīng)生物體所處的環(huán)境條件［2］。

穩(wěn)定同位素分析技術(shù)已在一些食品，如蜂蜜、橙汁、葡萄酒等［3－5］中成功應(yīng)用，主要用于成分摻假鑒別或產(chǎn)地溯源研究。此外，一些同位素分析方法已經(jīng)得到官方分析化學(xué)家協(xié)會(huì)（AOAC）及歐洲標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)（CEN）的認(rèn)可［6］。近年來(lái)，穩(wěn)定同位素在一些動(dòng)物源性食品，如牛乳、奶酪、肉類等［7－10］的產(chǎn)地溯源的應(yīng)用研究中被認(rèn)為是一種有效且有前景的分析方法。綜合國(guó)內(nèi)外研究報(bào)導(dǎo)［2］發(fā)現(xiàn)，目前關(guān)于動(dòng)物源性食品中穩(wěn)定同位素的產(chǎn)地溯源的研究主要集中在牛羊肉等食品上，研究時(shí)通常是測(cè)定其肌肉粗蛋白中的δ13C、δ15N、δ34S、δ2H等穩(wěn)定同位素或粗脂肪中的δ13C穩(wěn)定同位素。Piasentier等［11］對(duì)來(lái)自英國(guó)、西班牙、法國(guó)、希臘、意大利和冰島這6個(gè)地區(qū)的羊肉樣品的粗蛋白中δ13C、δ15N穩(wěn)定同位素和粗脂肪中δ13C穩(wěn)定同位素進(jìn)行了分析檢測(cè)和原產(chǎn)地溯源分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)聯(lián)合使用這3項(xiàng)指標(biāo)對(duì)這6大地區(qū)羊肉樣品的產(chǎn)地溯源的正確判別率達(dá)到79%。在中國(guó)利用該方法判斷肉制品來(lái)源的研究還剛剛起步。郭波莉等［12］應(yīng)用δ13C、δ15N穩(wěn)定同位素分析方法對(duì)來(lái)自中國(guó)吉林、貴州、寧夏和河北這4個(gè)地區(qū)的牛肉樣品進(jìn)行產(chǎn)地溯源分析研究，分析結(jié)果表明，利用單一同位素δ13C或δ15N對(duì)牛肉樣品產(chǎn)地溯源的判別結(jié)果較差，用δ13C指標(biāo)時(shí)正確判別率69%，用δ15N指標(biāo)時(shí)正確判別率只有47%，而聯(lián)合使用這兩種同位素可大大提高正確判別率，達(dá)到88%。動(dòng)物源性食品產(chǎn)地溯源中δ13C、δ15N穩(wěn)定同位素分析檢測(cè)方法比較成熟，測(cè)定結(jié)果也比較穩(wěn)定。但穩(wěn)定性氫同位素用于動(dòng)物源性食品產(chǎn)地溯源的應(yīng)用研究較少［13，14］。利用δ2H穩(wěn)定同位素判斷羅非魚地理來(lái)源的研究在中國(guó)還未見(jiàn)報(bào)道。本試驗(yàn)分析了來(lái)自中國(guó)四大產(chǎn)區(qū)的羅非魚組織中δ2H穩(wěn)定同位素的組成差異，探討了穩(wěn)定性氫同位素指標(biāo)用于中國(guó)羅非魚產(chǎn)地溯源的可行性。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

羅非魚：分別從廣東、海南、廣西、福建4個(gè)省的不同地區(qū)采集凍羅非魚片（目前中國(guó)羅非魚出口中最多的形式），規(guī)格均為5／7oz（oz是ounce的縮寫，英制重量單位，為1磅的1／16）。樣品置于－18℃的冰箱中冷凍保存。采樣點(diǎn)的具體情況見(jiàn)表1。

表1 樣品產(chǎn)地Table 1 The geographical origin of samples

1.2 主要儀器設(shè)備

同位素比率質(zhì)譜儀：DELTA－S，西德菲尼根瑪特公司；

電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱：DHG－9053A，桑海精密實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司；

粉碎機(jī)：FDV，佑崎有限公司；

電子天平：BT 224S，賽多利斯科學(xué)儀器（北京）有限公司；

索氏抽提器：SZF－06，上海洪紀(jì)儀器設(shè)備有限公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 樣品前處理 凍羅非魚片在流動(dòng)的自來(lái)水下解凍15 min后，將背肉和腹肉分開，分別經(jīng)絞肉機(jī)絞碎后，在70℃ 恒溫下干燥48 h，用粉碎機(jī)粉碎，再用陶瓷研缽充分研磨。將磨好的干燥羅非魚粉末用濾紙包好置于索氏提取器中，無(wú)水乙醚提取4～6 h后，取出濾紙包，待濾紙包中的乙醚充分揮發(fā)后，將脫脂干物質(zhì)（主要為粗蛋白）進(jìn)行充分研磨，過(guò)200目篩后，轉(zhuǎn)移至自封袋中，標(biāo)記后放入干燥器中保存，直至分析。

1.3.2 穩(wěn)定性氫同位素比率檢測(cè) 參考文獻(xiàn)［14］，取約1.0 mg羅非魚粗蛋白粉裝入銀杯中，室溫下平衡72 h。然后將樣品裝入自動(dòng)進(jìn)樣盤中。氫同位素通過(guò)在1 350℃高溫下分解產(chǎn)生氫氣測(cè)定。H2在載氣He的載帶下經(jīng)過(guò)稀釋儀，最后進(jìn)入同位素比率質(zhì)譜儀進(jìn)行分析檢測(cè)。其中載氣He流量為70 m L／min，He稀釋壓力為50 k Pa。穩(wěn)定同位素氫的測(cè)定結(jié)果以δ‰表示：

式中：

R樣品—— 所測(cè)樣品中2H豐度與1H的豐度比；

R標(biāo)準(zhǔn)—— 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)樣品中2H豐度與1H的豐度比。

δ2H的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)為V－SMOW。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析

數(shù)據(jù)用EXCEL軟件和SAS軟件9.1版進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與討論

2.1 不同地域來(lái)源羅非魚組織（腹肉和背肉）中δ2 H同位素組成分析

測(cè)定了來(lái)自廣東、海南、廣西和福建地區(qū)的樣品，試驗(yàn)結(jié)果以每個(gè)地區(qū)的平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差表示，結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 不同地區(qū)來(lái)源的羅非魚背肉和腹肉中δ2 H的平均值與標(biāo)準(zhǔn)偏差+Table 2 Mean values and standard deviations for δ2 H in dorsal meat and abdominal meat of tilapia from different regions of China

由表2可知，不同地域來(lái)源羅非魚背肉、腹肉中穩(wěn)定性氫同位素組成均有顯著性差異，且有隨著緯度的增加而減小的趨勢(shì)，但它們與經(jīng)度的變化規(guī)律不明顯。

羅非魚腹肉和背肉中δ2H值有極顯著的相關(guān)性（r＝0.99），如圖1所示。這一結(jié)果表明羅非魚腹肉與背肉中δ2H穩(wěn)定同位素的變化一致，即兩者都可反映羅非魚生長(zhǎng)的水域和地域環(huán)境。

中國(guó)不同地域來(lái)源的羅非魚組織中氫同位素組成有顯著差異，有隨著緯度增加而減小的趨勢(shì)，這也能從側(cè)面反映羅非魚組織中氫同位素組成與地理位置、氣候、水源等密切相關(guān)。這與前人對(duì)生物體中δ2H穩(wěn)定同位素的研究結(jié)果一致。郭波莉等［14］分析了來(lái)自吉林、貴州、寧夏和河北的牛組織中氫同位素組成與地域經(jīng)度、緯度及海拔高度變化的關(guān)系，結(jié)果表明，不同地域來(lái)源的牛組織中δ2H值的差異顯著，有隨著地理緯度增加而減小的趨勢(shì)。Heaton等［15］分析研究了來(lái)自歐洲、美洲、澳大利亞及新西蘭的牛脂肪中δ2H值，結(jié)果表明，高緯度地區(qū)的牛脂肪中δ2H值比較低，低緯度地區(qū)的牛脂肪中δ2H值比較高，即不同產(chǎn)地來(lái)源的牛脂肪中的δ2H值與緯度呈負(fù)相關(guān)。Camin等［13］對(duì)歐洲不同地區(qū)的羊肉中δ2H值的分析結(jié)果表明，δ2H與當(dāng)?shù)亟邓虻叵滤械摩?H值呈顯著正相關(guān)，其中來(lái)自希臘、英國(guó)海岸地區(qū)、中歐地區(qū)和阿爾卑斯山的脫脂羊肉樣品中δ2H值分別為－80‰，－80‰～－90‰，－90‰～－100‰，－100‰～－115‰。

圖1 羅非魚腹肉與背肉中δ2 H值的相關(guān)關(guān)系Figure 1 Correlation ofδ2 H value between dorsal meat and abdominal meat of tilapia

目前，專家學(xué)者關(guān)于生物組織中的δ2H值具有緯度效應(yīng)的認(rèn)識(shí)比較一致。自然界中由于氫同位素質(zhì)量較?。ㄏ鄬?duì)于碳、氮、硫等質(zhì)量較重的同位素），其更易在物理和生物過(guò)程中發(fā)生自然分餾，從而導(dǎo)致不同地理來(lái)源的生物體中，氫同位素的自然豐度存在極大差異。自然界中有質(zhì)量數(shù)為1和2的兩種穩(wěn)定氫同位素，質(zhì)量較重的氚（D）在自然界中的含量很低，影響生物體中D／H的一個(gè)因素是水源，由于在不斷地蒸發(fā)和濃縮過(guò)程中氣相氚的濃度減小，液相氚的濃度相應(yīng)增加；影響生物體中D／H的另一個(gè)因素是溫度，溫度高的地區(qū)（低緯度）的水源中氚的含量較高，這些地區(qū)的生物體中的氚的含量也較高［2，16，17］。因此，δ2H 是 判 斷產(chǎn)品地 理 來(lái) 源 的 理想工具。

2.2 δ2 H同位素溯源

以羅非魚背肉中δ2H數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，用貝葉斯判別分析方法可將不同地域來(lái)源的羅非魚區(qū)分開來(lái)，其結(jié)果見(jiàn)表3。由表3可知，原始判別中廣東一個(gè)樣品被判別到海南，海南有兩個(gè)樣品被判別到廣東，廣西有3個(gè)樣品分別被判別到其他3個(gè)地區(qū)，因此原始的正確判別率對(duì)于廣東、海南、廣西、福建分別為90%，80%，70%，100%，整體平均正確判別率僅為85%。經(jīng)過(guò)交叉驗(yàn)證的判別分析后，可以看到廣東和福建的判別率下降，對(duì)于廣東、海南、廣西、福建的正確判別率分別為80%，80%，70%，90%，而整體的正確判別率為80%。

表3 背肉中δ2 H同位素?cái)?shù)據(jù)對(duì)不同地區(qū)羅非魚的判別分析結(jié)果Table 3 Results of discriminant analysis for tilapia from different regions based on theδ2 H isotope data of dorsal meat

3 結(jié)論

在本試驗(yàn)中，各地羅非魚的δ2H顯著不同，δ2H可作為判斷產(chǎn)品地理來(lái)源的一個(gè)有力指標(biāo)，且羅非魚背肉和腹肉中的δ2H同位素組成均可反映羅非魚來(lái)源地的信息。

在今后的研究分析中還可聯(lián)合δ13C、δ15N、δ34S等穩(wěn)定同位素指標(biāo)來(lái)進(jìn)行產(chǎn)地溯源，構(gòu)成羅非魚的穩(wěn)定同位素產(chǎn)地溯源指紋圖譜，以提高穩(wěn)定同位素分析技術(shù)對(duì)羅非魚產(chǎn)地溯源的準(zhǔn)確性和實(shí)用性。

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Application of hydrogen stable isotope in Chinese export tilapia geographical origin traceability

MA Dong－h(huán)ong1WANG Xi－chang1LIU Li－ping2LIU Yuan1

（1.College of Food Science and Technology，Shanghai Ocean University，Shanghai201306，China；2.College of Fisheries and Life Science，Shanghai Ocean University，Shanghai201306，China）

To assess the feasibility of isotopic traceability and function ofδ2H values in Chinese export tilapia geographical traceability.Theδ2H values of tilapia（dorsal meat and abdominal meat）collected from Guangdong，Hainan，Guangxi and Fujian regions were investigated with an isotope ratio spectrometer.The differences of hydrogen composition of samples from above four regions were compared and the relationship between the stable hydrogen isotope in tilapia tissues and the longitude，latitude of the region was analyzed，and then the feasibility of applying the hydrogen isotope to trace the tilapia geographical origin was discussed.The results indicated that there were significant differences（P＜0.05）ofδ2H values in tilapia tissues from different regions.In addition，there was very significant correlation ofδ2H values between dorsal meat and abdominal meat of tilapia.Theδ2H values in tilapia tissues decreased with the latitude increased.Based on the values ofδ2H，the correct rate of the discriminant analysis was up to 85%.Stable hydrogen isotope in tilapia tissues is the potential indicator in tilapia geographical origin traceability.

stable isotope；tilapia；geographical origin；δ2H

10.3969／j.issn.1003－5788.2012.01.001

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（編號(hào)：30901125）；“十一五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃課題（編號(hào)：2008BAD94B09）；歐盟第七框架項(xiàng)目：Sustaining Ethical Aquaculture Trade（編號(hào)：Grant agreement No.222889）；上海市教委重點(diǎn)學(xué)科建設(shè)項(xiàng)目（編號(hào)：J50704）

馬冬紅（1986－），女，上海海洋大學(xué)在讀碩士研究生。E－mail：dong＿fly＿h(yuǎn)igh＠163.com

劉源

2011－11－01