中國北方沿海3種養(yǎng)殖扇貝碳、氮穩(wěn)定同位素的組成特征

張旭峰, 劉 瑀, 李 穎, 趙新達, 王海霞

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中國北方沿海3種養(yǎng)殖扇貝碳、氮穩(wěn)定同位素的組成特征

張旭峰1, 劉 瑀1, 李 穎2, 趙新達1, 王海霞2

(1. 大連海事大學環(huán)境科學與工程學院, 遼寧大連 116026; 2. 大連海事大學航海學院, 遼寧大連 116026)

應(yīng)用元素分析和穩(wěn)定同位素質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)(EA-IRMS)對中國北方不同養(yǎng)殖地區(qū)的蝦夷扇貝()、櫛孔扇貝()和海灣扇貝()閉殼肌的碳、氮穩(wěn)定同位素進行了測定, 分析3種養(yǎng)殖扇貝的碳、氮穩(wěn)定同位素組成特征。結(jié)果顯示, 青島和獐子島蝦夷扇貝閉殼肌的13C和15N均差異性顯著, 長島和旅順櫛孔扇貝閉殼肌的15N差異性顯著, 萊州、牟平和旅順海灣扇貝閉殼肌的13C和15N均差異性顯著。閉殼肌的碳、氮穩(wěn)定同位素組成能有效區(qū)分不同產(chǎn)地來源的3種養(yǎng)殖扇貝。

蝦夷扇貝; 櫛孔扇貝; 海灣扇貝; 穩(wěn)定同位素; 產(chǎn)地溯源

扇貝隸屬于軟體動物門(Mollusca)、瓣鰓綱(Lamellibranchia)、珍珠貝目(Pterioida)、扇貝科(Pectinidae), 是我國重要的海產(chǎn)經(jīng)濟貝類。其中, 蝦夷扇貝()、櫛孔扇貝()和海灣扇貝()是分布于我國北方海域的3種主要的扇貝品種, 分屬于扇貝科的不同屬。蝦夷扇貝自然分布于日本海、俄羅斯遠東海域, 于1982年引入中國, 現(xiàn)已在遼寧和山東沿海進行大規(guī)模養(yǎng)殖, 成為北方沿海重要的養(yǎng)殖經(jīng)濟貝類之一[1-2]。櫛孔扇貝是我國北方沿海重要的經(jīng)濟養(yǎng)殖貝類, 主要分布于遼寧和山東沿海地區(qū)[3]。海灣扇貝原產(chǎn)于美國大西洋沿岸和墨西哥灣沿岸, 自1982年以來, 經(jīng)過數(shù)次引種, 已將北部和南部兩個亞種成功引入中國, 目前已分別成為我國北方海域和南方海域的重要養(yǎng)殖貝類[4]。扇貝養(yǎng)殖在國內(nèi)獲得了長足發(fā)展, 已成為海洋經(jīng)濟的重要組成部分, 但是, 貝類安全問題一直困擾著產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展和升級, 特別是貝類質(zhì)量安全管理體系存在的結(jié)構(gòu)性缺陷[5]。1996年12月17日, 歐盟委員會的97/20/EC號決議中列出的雙殼軟體動物、棘皮動物等海產(chǎn)品的生產(chǎn)和投放市場履行等效條件的第三國清單中, 中國未被納入[6]。同時, 1997年9月16日, 歐盟實行的97/368/EC號決議正式確定, 不再從中國進口貝類產(chǎn)品, 一直延續(xù)至今[7]。我國現(xiàn)行的海產(chǎn)品質(zhì)量安全管理體系無法滿足發(fā)達國家的政策要求, 致使貝類等海產(chǎn)品無法進入國際市場。實際上, 我國海水貝類生產(chǎn)企業(yè)已具備了較為完善的可追溯體系, 目前廣泛實行的是編碼技術(shù), 是將育苗、養(yǎng)殖、加工、銷售等各個環(huán)節(jié)編入條形碼, 以記錄產(chǎn)品的相關(guān)信息, 便于對產(chǎn)品進行追溯。但在實際應(yīng)用中, 常會出現(xiàn)標簽丟失或信息不準確等問題, 同時, 不法生產(chǎn)者也可以通過做假來獲得非法利益。因此, 通過這些技術(shù)對產(chǎn)品進行追溯存在缺陷。國內(nèi)的很多扇貝品種, 例如蝦夷扇貝和海灣扇貝, 均由國外引進, 主要通過養(yǎng)殖獲得產(chǎn)量, 中國海域并未存在自然種群, 因此, 通過DNA分子技術(shù)等手段來鑒別扇貝的原產(chǎn)地無法實現(xiàn)。

穩(wěn)定同位素作為一種天然的示蹤物, 是生物生存環(huán)境的理想指示物, 從原子構(gòu)成層面上區(qū)分不同地理條件下生長的生物個體。穩(wěn)定同位素技術(shù)已在蜂蜜[8]、果汁[9]、葡萄酒[10]、乳肉品[11]、水產(chǎn)品[12]、谷物[13]等的產(chǎn)地溯源方面得到了廣泛的應(yīng)用。對海產(chǎn)品的研究已有了相關(guān)報導(dǎo), Ortea和Gallardo[14]通過研究表明穩(wěn)定同位素技術(shù)能鑒別蝦的不同地理產(chǎn)地。Kim等[15]的研究表明, 穩(wěn)定同位素技術(shù)能對魚類的產(chǎn)地來源和品種鑒定起到很好效果。但是, 尚未發(fā)現(xiàn)關(guān)于不同海域扇貝穩(wěn)定同位素組成特征的相關(guān)研究。

本研究通過對中國北方沿海3種養(yǎng)殖扇貝(蝦夷扇貝、櫛孔扇貝、海灣扇貝)閉殼肌的碳、氮穩(wěn)定同位素組成進行測定, 了解不同沿海地區(qū)3種扇貝碳、氮穩(wěn)定同位素組成特征, 評價穩(wěn)定同位素技術(shù)對3種扇貝產(chǎn)地鑒別的有效性, 旨在為扇貝的產(chǎn)地鑒別和質(zhì)量追溯提供依據(jù), 為扇貝的質(zhì)量安全提供技術(shù)支持。

1 材料和方法

1.1 樣品采集

3種扇貝樣品的采集時間為2015年11月, 采樣點分布于遼寧和山東沿海的扇貝養(yǎng)殖區(qū), 蝦夷扇貝的采樣點為青島(QD)和獐子島(ZZD); 櫛孔扇貝的采樣點為長島(CD)和旅順(LS); 海灣扇貝的采樣點是萊州(LZ)、牟平(MP)和旅順(LS)。如圖1所示。

3種扇貝樣品共采集184個個體, 其中, 蝦夷扇貝27個, 櫛孔扇貝65個, 海灣扇貝92個, 具體信息見表1。

表1 不同采樣點扇貝樣品的體長和體重

1.2 樣品處理

將采集的扇貝樣品立即進行解剖, 獲得閉殼肌部分, 用超純水洗凈, 然后放入–20℃冰箱冷凍24 h。將完全冷凍的扇貝閉殼肌于–50℃冷凍干燥48 h, 然后用玻璃研缽研磨成粉末狀, 過80目網(wǎng)篩, 干燥保存。

1.3 樣品測定

用錫杯包0.3~0.5 mg樣品, 經(jīng)過元素分析儀(Flash EA 1112, Thermo Fisher Scientific)和穩(wěn)定同位素比質(zhì)譜儀(Delta V Advantage, Thermo Fisher Scientific)測定13C、15N值。碳、氮穩(wěn)定同位素的自然豐度表示為:

X=[(樣品/標準) –1]×103

式中:代表13C或15N;代表13C/12C或15N/14N。13C值是相對于PDB標準的自然豐度,15N值是相對空氣中N2的豐度。分析精度13C＜0.10‰,15N＜0.20‰。

1.4 數(shù)據(jù)分析

通過散點圖對不同采樣點3種扇貝樣品的13C和15N值范圍進行分析比較, 得出不同海域不同扇貝品種碳、氮穩(wěn)定同位素組成特征。

2 結(jié)果

2.1 蝦夷扇貝碳、氮穩(wěn)定同位素組成

青島和獐子島兩個采樣點蝦夷扇貝樣品的13C值和15N值測定結(jié)果如圖2所示。青島樣品的13C值范圍為–20.039~ –19.046,15N值范圍為5.730~ 6.362; 獐子島樣品的13C值范圍為–19.115~ –18.123,15N值范圍為8.984~9.887。由圖可知, 獐子島樣品的13C值和15N值相對于青島樣品均偏正。結(jié)果表明,13C和15N均能有效區(qū)分兩個不同海域的蝦夷扇貝。

2.2 櫛孔扇貝碳、氮穩(wěn)定同位素組成

長島和旅順兩個采樣點櫛孔扇貝樣品的13C值和15N值測定結(jié)果如圖3。長島樣品的13C值范圍為–19.151~ –18.821,15N值范圍為8.621~10.046; 旅順樣品的13C值范圍為–19.660~ –18.559,15N值范圍為6.856~8.556。由圖可知, 兩海域樣品的13C值無法得到分離, 而15N值能明顯得到區(qū)分, 并且長島樣品的15N值相對于旅順樣品偏正。結(jié)果表明,15N能有效區(qū)分兩個不同海域的櫛孔扇貝。

2.3 海灣扇貝碳、氮穩(wěn)定同位素組成

萊州、牟平和旅順3個采樣點海灣扇貝樣品的13C值和15N值測定結(jié)果如圖4。萊州樣品的13C值范圍為–19.310~ –18.526,15N值范圍為8.920~ 9.670; 牟平樣品的13C值范圍為–18.789~–18.074,15N值范圍為8.618~10.142; 旅順樣品的13C值范圍為–18.170~–17.209,15N值范圍為6.444~ 7.992。由圖可知, 萊州樣品的13C值相對于牟平偏負, 而15N值區(qū)分程度不明顯, 原因是兩采樣點均位于煙臺地區(qū), 地理位置較近。旅順與其他兩地區(qū)之間區(qū)分程度明顯,13C值偏正, 而15N值偏負。結(jié)果表明,13C、15N能有效區(qū)分不同海域的海灣扇貝。

通過研究表明, 碳、氮穩(wěn)定同位素組成能有效區(qū)分不同產(chǎn)地來源的3種扇貝。

2.4 3種扇貝碳、氮穩(wěn)定同位素組成比較

3種扇貝的13C值和15N值測定結(jié)果匯總于圖5, 由圖可知, 不同地區(qū)同種扇貝的碳、氮穩(wěn)定同位素組成不同; 相同地區(qū)不同種扇貝的碳、氮穩(wěn)定同位素組成不同(旅順的海灣扇貝和櫛孔扇貝); 然而, 不同地區(qū)不同種扇貝的碳、氮穩(wěn)定同位素組成存在重疊現(xiàn)象, 例如萊州的海灣扇貝, 長島的櫛孔扇貝及獐子島的蝦夷扇貝之間重疊在一起。結(jié)果可以推測, 生物的碳、氮穩(wěn)定同位素組成與其物種種類和生長環(huán)境有關(guān)。

3 討論

穩(wěn)定同位素組成分析技術(shù)作為一種有效的水產(chǎn)品產(chǎn)地溯源技術(shù), 已在國內(nèi)外得到了廣泛的研究[14-15]。Turchini等[16]通過研究表明, 碳、氮穩(wěn)定同位素組成能夠區(qū)分澳大利亞墨瑞鱈魚的不同養(yǎng)殖產(chǎn)地。Chaguri等[17]通過研究發(fā)現(xiàn), 不同產(chǎn)地黃花魚()的13C、15N值存在顯著性差異, 表明碳、氮穩(wěn)定同位素組成能有效鑒定黃花魚的產(chǎn)地來源。本研究顯示, 不同產(chǎn)地扇貝的碳、氮穩(wěn)定同位素組成存在顯著性差異, 表明碳、氮穩(wěn)定同位素組成在扇貝的產(chǎn)地鑒定中可能是一種潛在有效的技術(shù)。

生物的穩(wěn)定同位素組成主要受食物來源的影響。生物的生長環(huán)境不同, 食物來源組成和穩(wěn)定同位素組成不同, 導(dǎo)致生物的碳、氮穩(wěn)定同位素組成存在差異。Shimoda等[18]通過研究發(fā)現(xiàn), 由于生存環(huán)境的不同, 日本九州島3種蝦(Decapoda, Thalassinidea, Callianassidae)的食物來源不盡相同, 導(dǎo)致它們的碳、氮穩(wěn)定同位素組成存在差異。Suh和Shin[19]研究表明, 由于攝食食物的不同, 不同大小和季節(jié)的蛤仔碳、氮穩(wěn)定同位素組成存在差異。Sun等[20]研究顯示, 刺參碳穩(wěn)定同位素受季節(jié)影響顯著, 原因是食物源不同所致。本研究結(jié)果顯示, 不同地區(qū)同種扇貝的碳、氮穩(wěn)定同位素組成存在顯著性差異, 是因為環(huán)境不同, 扇貝攝食的食物組成不同, 以及食物的碳、氮穩(wěn)定同位素組成不同所致。濾食性貝類的食物來源主要為浮游生物、懸浮有機質(zhì)及微生物等, 來源較為復(fù)雜, 很大程度上依賴于環(huán)境條件[21]。由于不同海域扇貝的食物來源組成可能不同, 或是由于其食物來源的碳、氮穩(wěn)定同位素組成不同, 最終導(dǎo)致扇貝的碳、氮穩(wěn)定同位素組成存在差異, 這為應(yīng)用碳、氮穩(wěn)定同位素組成區(qū)分扇貝的不同產(chǎn)地提供了依據(jù)。研究結(jié)果表明, 相同地區(qū)不同種扇貝的碳、氮穩(wěn)定同位素組成存在差異, 是因為不同種扇貝攝食習性不同, 導(dǎo)致攝食食物的組成不同。生物的攝食習性存在物種差異性, 即使親緣關(guān)系較近, 攝食方式相同, 但是不同物種對食物的喜好和選擇不同, 因此, 導(dǎo)致同一區(qū)域不同種扇貝的碳、氮穩(wěn)定同位素組成存在差異。然而, 研究發(fā)現(xiàn), 不同地區(qū)不同種扇貝的碳、氮穩(wěn)定同位素組成存在重疊現(xiàn)象, 這是因為在多重因素的影響下, 碳、氮穩(wěn)定同位素組成可能存在相似的情況。通過這一結(jié)論可以表明, 應(yīng)用碳、氮穩(wěn)定同位素組成鑒定扇貝的不同產(chǎn)地時, 要確保扇貝的品種一致。

本研究的相關(guān)結(jié)論能用于評價穩(wěn)定同位素技術(shù)對扇貝產(chǎn)地鑒別的有效性, 為扇貝的產(chǎn)地鑒別和質(zhì)量追溯提供依據(jù)。

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Characteristics of stable carbon and nitrogen isotope compositions of three scallops in the northern coast of China

ZHANG Xu-feng1, LIU Yu1, LI Ying2, ZHAO Xing-da1, WANG Hai-xia2

(1. College of Environmental Science and Engineering, Dalian Maritime University, Dalian 116026, China; 2. Navigation College, Dalian Maritime University, Dalian 116026, China)

In this research, we study the characteristics of stable carbon and nitrogen isotope compositions of three scallops from different growing areas on the northern coast of China. Isotopic measurements and analysis of the adductor muscles of three scallops (,, and) were performed using an elemental analyzer-isotopic ratio mass spectrometer (EA-IRMS). The results show that13C and15N in the adductor muscles offrom Qingdao and Zhangzidao were significantly different and can be used to clearly distinguish between scallopsfrom these two sea areas.15N in the adductor muscles offrom Changdao and Lüshun exhibited a significant difference, which can be used to distinguish between the scallops from these two regions.13C and15N in the adductor muscles offrom Laizhou, Muping, and Lüshun showed significant differences, which can be used to distinguish between the scallops from these sea areas. In addition, the results indicate that stable carbon and nitrogen isotope compositions of adductor muscles can effectively distinguish scallop origin.

;;; stable isotope; origin traceability

S917.4

A

1000-3096(2017)02-0111-06

10.11759/hykx20160517002

2016-05-17;

2016-09-15

國家科技支撐計劃(2015BAD17B05); 國家海洋公益類專項(201305002)

張旭峰(1987-), 男, 浙江嘉興人, 博士研究生, 主要研究方向為海洋環(huán)境化學與生物學, E-mail: zjzhangxufeng@163.com; 劉瑀(1965-), 通信作者, 男, 陜西西安人, 教授, 博士, 主要從事海洋環(huán)境化學領(lǐng)域的研究, E-mail: ylsibo@foxmail. com

May 17, 2016

[National Science & Technology Pillar Program of the Twelfth Five-Year Plan Period, No.2015BAD17B05; National Marine Public Welfare Research Project of China, No.201305002]

(本文編輯: 康亦兼)