穩(wěn)定同位素技術(shù)在肉羊產(chǎn)地溯源中的應用

王倩，李政，趙姍姍，郄夢潔，張九凱，王明林，郭軍，趙燕

穩(wěn)定同位素技術(shù)在肉羊產(chǎn)地溯源中的應用

王倩1,2，李政1,3，趙姍姍1，郄夢潔1，張九凱4，王明林3，郭軍2，趙燕1*

1中國農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)業(yè)質(zhì)量標準與檢測技術(shù)研究所/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全重點實驗室，北京 100081；2內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學食品科學與工程學院，呼和浩特 010018；3山東農(nóng)業(yè)大學食品科學與工程學院，山東泰安 271018；4中國檢驗檢疫科學研究院，農(nóng)產(chǎn)品安全研究中心，北京 100176

【】通過比較不同部位羊肉中碳氮穩(wěn)定同位素差異，以及對羊肉、全骨粉、脫脂骨粉與骨膠原的穩(wěn)定同位素分析，為肉羊產(chǎn)地溯源鑒別提供技術(shù)支持。利用同位素比率質(zhì)譜儀（IRMS）測定不同部位脫脂羊肉中δ13C和δ15N值，進而比較不同產(chǎn)地來源（新西蘭和中國寧夏、甘肅、安徽）的羊肉、全骨粉、脫脂骨粉與骨膠原中δ13C和δ15N值，并對結(jié)果進行方差分析、線性判別分析與相關(guān)性分析，確定碳氮穩(wěn)定同位素對肉羊產(chǎn)地的溯源能力。后腿、排骨與胸叉、腹腩、脖子中δ13C值具有顯著性差異（＜0.05），δ15N值在后腿、胸叉、排骨、腹腩和脖子5個部位間無顯著差異（＞0.05）。不同產(chǎn)地（寧夏、甘肅、安徽和新西蘭）的脫脂羊肉、全骨粉、脫脂骨粉與骨膠原中δ13C和δ15N值差異顯著（＜0.05），其中脫脂羊肉對產(chǎn)地溯源判別效果最佳，原始判別正確率為84.9%，交叉驗證判別正確率為82.4%。全骨粉與骨膠原對產(chǎn)地判別正確率達65%以上。相關(guān)性分析結(jié)果表明脫脂羊肉、全骨粉、脫脂骨粉與骨膠原中δ13C、δ15N具有極顯著相關(guān)性（＜0.01），骨膠原與脫脂骨粉、全骨粉中碳同位素相關(guān)性最高，相關(guān)系數(shù)分別為0.903和0.866。穩(wěn)定同位素可有效鑒別不同產(chǎn)地來源的肉羊樣品，羊肉、全骨粉、脫脂骨粉及骨膠原中穩(wěn)定同位素組成變化趨勢基本一致，因此，利用穩(wěn)定同位素技術(shù)對肉羊進行產(chǎn)地溯源是可行的。

穩(wěn)定同位素；羊肉；羊骨；產(chǎn)地溯源

0 引言

【研究意義】隨著人們生活水平的提升，消費者越來越關(guān)注食品的來源信息，食品的可追溯性已成為食品科學中的重要課題[1]。食品可追溯性是食品安全管理的一種有效工具，因此，使用食品溯源技術(shù)來證明其來源及食品質(zhì)量，是提高食品供應鏈質(zhì)量和透明度的關(guān)鍵措施[2]。【前人研究進展】目前，較多的溯源技術(shù)被應用于食品追溯中，其中穩(wěn)定同位素溯源技術(shù)是追溯不同來源食品的一項有效技術(shù)[3-4]，生物中穩(wěn)定同位素組成與其生長環(huán)境密切相關(guān)，作為食品的自然指紋，不易改變，能為食品溯源提供可靠的地理信息[5]。近年來，穩(wěn)定同位素技術(shù)被廣泛應用于肉類產(chǎn)地溯源與真實性判別中[6-9]，在國外穩(wěn)定同位素技術(shù)已經(jīng)被有效應用于羊肉產(chǎn)地溯源與生產(chǎn)方式的鑒別中[10-11]。ERASMUS等[12]測定了不同地區(qū)南非羔羊的腰長肌勻漿肉和脫脂肉碳氮同位素比值，產(chǎn)地判別的準確率達90%，由此說明，穩(wěn)定同位素對不同來源的羔羊肉具有足夠的鑒別能力。PIASENTIER等[13]對歐洲6個國家3種飼養(yǎng)方式羔羊肉進行了分析，結(jié)果表明在相同飼養(yǎng)方式下，δ15N值在不同國家有顯著性差異；采用典型判別分析方法對飼養(yǎng)方式進行了分析，結(jié)果表明91.7%的肉樣被正確分配，說明穩(wěn)定同位素可用于羊肉的判別分析。我國是羊肉生產(chǎn)與消費大國，羊肉的來源對羊肉價格和品質(zhì)具有一定影響，因此，對羊肉進行溯源有利于保證羊肉的品質(zhì)及減少食品安全問題[14-15]。羊肉品質(zhì)不僅受到產(chǎn)地及生產(chǎn)方式的影響[16-17]，部位也是重要影響因素之一[18]，因此有必要對不同部位的羊肉進行鑒別及產(chǎn)地溯源研究。肉羊屠宰后產(chǎn)生大量副產(chǎn)物羊骨，其富含必需氨基酸、膠原蛋白和礦物質(zhì)，營養(yǎng)價值極高[19]。目前羊骨主要被加工成骨粉作為動物蛋白飼料，但是用患病的牛、羊等動物的骨頭制成的骨粉喂養(yǎng)動物會導致牛海綿狀腦病或口蹄疫的傳播[20]，對食品安全造成了威脅。【本研究切入點】目前，我國尚未建立羊肉及羊骨粉追溯體系，進行羊肉及羊骨溯源對食品安全具有重要作用?！緮M解決的關(guān)鍵問題】本研究測定不同部位羊肉與不同產(chǎn)地脫脂羊肉、全骨粉、脫脂骨粉和骨膠原中δ13C、δ15N值，進行差異顯著性分析，并比較不同來源樣品的判別結(jié)果，探討穩(wěn)定同位素對羊肉及羊骨溯源的潛力，為羊肉和羊骨穩(wěn)定性同位素溯源研究奠定基礎，以保護廣大消費者的利益，確保食品安全及消費者的健康。

1 材料與方法

試驗于2018年12月至2019年4月在中國農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)業(yè)質(zhì)量標準與檢測技術(shù)研究所進行。

1.1 樣品采集

采集12只甘肅黑山羊的后腿、胸叉、排骨、脖子和腹腩5個不同部位的羊肉樣品共計59份；新西蘭和中國寧夏、甘肅、安徽4個產(chǎn)地的排骨部位羊肉共78份，同時選取其對應的羊骨并提取全骨粉、脫脂骨粉和骨膠原3種物質(zhì)共計234份樣品，樣品置于-20℃冰箱中保藏。

1.2 羊骨中全骨粉、脫脂骨粉和骨膠原的提取及前處理

全骨粉：將羊骨表面的羊肉剔除并清洗干凈，放入60℃烘箱中干燥至恒重，隨后將干燥完全的骨樣用破碎機研磨成粉末狀，收集放入10 mL離心管中備用。

脫脂骨粉：稱取磨好的粉末狀羊骨粉0.6 g于10 mL離心管中，取氯仿﹕甲醇=2﹕1的溶液3 mL（固﹕液=1﹕5）進行離心脫脂，干燥后用破碎機研磨成粉末，收集放入10 mL離心管中備用。

骨膠原：將羊骨表面的羊肉剔除并清洗干凈，放入60℃烘箱中干燥至恒重，取300—600 mg骨樣置于玻璃燒杯中，加入2 mol?L-1的HCl溶液至完全將骨樣浸泡脫鈣，直至骨樣松軟、無氣泡冒出。取出松軟漂浮的骨樣，加去離子水洗至中性，繼而加入0.125 mol?L-1的NaOH溶液浸泡24 h以去除腐殖酸。將處理后的骨樣移入離心管中加入去離子水進行離心處理直至骨樣呈中性，加入0.001 mol?L-1的HCl溶液，錫紙封口后放入90℃烘箱中進行明膠化，明膠化后將剩余液體過濾，取上清液于新的10 mL離心管中，冷凍干燥后制得骨膠原，將制得的骨膠原用研磨機磨粉備用。

1.3 羊肉樣品前處理

稱取樣品5 g（瘦肉）放入培養(yǎng)皿中，-20℃條件下預凍12 h，在冷凍干燥機中凍干，將凍干后的樣品放入離心管，在研磨機中粉碎，使用氯仿-甲醇提取法進行離心脫脂，樣品處理后蒸發(fā)至干燥并粉末化。

1.4 測定方法

1.4.1 樣品測定 碳氮同位素比率的測定：稱取樣品放入錫箔杯后用自動進樣器送至元素分析儀（Flash 2000，Thermo Fisher，Germany），樣品中碳和氮在960℃下燃燒被轉(zhuǎn)化為CO2和NOx氣體，然后NOx氣體通過銅線被還原成N2，再經(jīng)過Conflo IV稀釋儀（Thermo Finnigan, Germany），最后進入Delta V Advantage質(zhì)譜儀進行檢測。具體測定參數(shù)為：元素分析儀：載氣（He）流量為100 mL?min-1，氧氣流量為175 mL?min-1，注入氧氣時間為3 s，氣相色譜柱溫度為50℃。Conflo IV條件設定：氦稀釋壓力為0.6 bar，N2參考氣壓為1.0 bar，CO2參考氣壓為0.6 bar。按照國際標準物質(zhì)B2151（高有機質(zhì)沉積物）、USGS 40（L-谷氨酸）、USGS 43（Indian human hair powder）進行校準。碳氮穩(wěn)定同位素比值分析精度均為0.15‰。

1.4.2 計算公式 碳氮穩(wěn)定同位素比率分別用δ13C ‰、δ15N ‰表示，δ13C的相對標準為V-PDB，δ15N的相對標準為空氣。計算公式為：δ‰=（R樣品/R標準-1）×1000。

1.5 數(shù)據(jù)處理

用SPSS 20.0對數(shù)據(jù)進行方差分析及Duncan多重比較，分析不同來源樣品中穩(wěn)定同位素組成的差異，采用線性判別分析（LDA）評價穩(wěn)定同位素值對不同來源樣品的判別效果。用Excel軟件進行相關(guān)性分析。

2 結(jié)果

2.1 碳、氮穩(wěn)定同位素組成對同一品種羊肉不同部位的鑒別分析

甘肅黑山羊的后腿、胸叉、排骨、脖子和腹腩5個不同部位脫脂肌肉樣品中穩(wěn)定同位素比值見表1。胸叉中δ13C值最高，排骨中δ13C值最低，排骨、后腿與胸叉、腹腩和脖子的δ13C值存在顯著性差異（<0.05）；排骨、腹腩、胸叉、后腿和脖子5個部位中δ15N值無顯著差異（>0.05）?？傮w來說，不同部位脫脂羊肉中δ13C值存在顯著性差異，這說明不同部位中碳穩(wěn)定同位素值分餾效應不同。因此在后續(xù)的肉羊產(chǎn)地溯源試驗中，不同來源的肉羊樣品確定統(tǒng)一的部位來進行試驗，本研究選擇羊排部位開展肉羊產(chǎn)地溯源。

表1 不同部位脫脂羊肉中δ13C和δ15N值

數(shù)值為平均值±標準差，Duncan多重比較，不同小寫字母表示差異顯著（<0.05）。下同

Values are means ± SD, Duncan multiple comparison, different lowercase letters show significant difference (<0.05). The same as below

2.2 不同地區(qū)羊肉及羊骨中碳、氮穩(wěn)定同位素組成的差異分析

不同地區(qū)脫脂羊肉、全骨粉、脫脂骨粉及骨膠原中δ13C值見表2，不同樣品在地域間顯示出顯著性差異。甘肅地區(qū)羊肉中的δ13C值最高，與其他3個地區(qū)樣品存在顯著性差異（<0.05），中國安徽地區(qū)羊肉中δ13C值最低；全骨粉中新西蘭地區(qū)的樣品中δ13C值最高，中國寧夏與甘肅地區(qū)全骨粉中δ13C值無顯著差異；中國寧夏、甘肅與安徽地區(qū)的脫脂骨粉中的δ13C值差異性顯著（<0.05）；骨膠原樣品中中國安徽與其他3個地區(qū)樣品差異顯著（<0.05）。整體來看，中國安徽地區(qū)樣品中的δ13C值均顯著低于其他3個地區(qū)的樣品；中國寧夏與甘肅地區(qū)樣品中δ13C值較為接近。

對不同地區(qū)脫脂羊肉、全骨粉、脫脂骨粉及骨膠原中δ15N值進行差異分析（表3），在脫脂羊肉樣品中，中國安徽和新西蘭脫脂羊肉中δ15N值與中國寧夏及甘肅地區(qū)有顯著性差異（<0.05）。在全骨粉、脫脂骨粉與骨膠原中，中國甘肅地區(qū)樣品中的δ15N值與其他3個地區(qū)的樣品存在顯著性差異（<0.05）。

2.3 不同地區(qū)羊肉及羊骨中碳氮同位素指標的判別分析

從表4可以看出，脫脂羊肉對產(chǎn)地判別效果最好，其原始整體判別正確率為84.9%，交叉驗證整體判別正確率為82.4%。而全骨粉、骨膠原與脫脂骨粉中δ13C、δ15N值的產(chǎn)地判別結(jié)果相對較差，交叉驗證整體判別正確率分別為66.8%、67.0%、63.5%。

表2 不同地區(qū)樣品中δ13C值

表3 不同地區(qū)樣品中δ15N值

表4 不同樣品中δ13C、δ15N值對產(chǎn)地的判別分析結(jié)果

2.4 羊肉與羊骨中同位素組成的相關(guān)性分析

相關(guān)性分析結(jié)果表明，脫脂羊肉、全骨粉、脫脂骨粉與骨膠原中δ13C、δ15N具有極顯著相關(guān)性（圖1，圖2），其中碳同位素相關(guān)性整體高于氮同位素之間的相關(guān)性。骨膠原與脫脂骨粉、全骨粉中碳同位素相關(guān)系數(shù)分別為0.903和0.866（<0.01）；脫脂骨粉與脫脂羊肉、全骨粉中碳同位素相關(guān)系數(shù)分別為0.855和0.850（<0.01）。相比之下，脫脂羊肉與骨膠原、全骨粉中碳同位素相關(guān)系數(shù)為0.772和0.706（<0.01）；骨膠原與脫脂骨粉、全骨粉和脫脂羊肉中氮同位素具有較高相關(guān)性，分別為0.692、0.659和0.505（<0.01）。這表明碳氮同位素值在脫脂羊肉、全骨粉、脫脂骨粉與骨膠原中的積累模式相同，在產(chǎn)地來源判別中結(jié)果基本一致。

圖1 脫脂羊肉、全骨粉、脫脂骨粉與骨膠原中δ13C值的相關(guān)性分析

3 討論

3.1 穩(wěn)定同位素組成與不同部位的關(guān)系

中國甘肅黑山羊的羊肉樣品的后腿、排骨與胸叉、腹腩、脖子中碳同位素比值存在顯著性差異，說明取樣部位對樣品中穩(wěn)定同位素值產(chǎn)生影響，不同部位羊肉中碳同位素分餾效應不一致。HARRISON等[21]對不同部位肌肉中碳同位素的差異進行了分析，結(jié)果顯示不同部位間存在差異。本研究結(jié)果中后腿、胸叉、排骨、腹腩和脖子5個部位間δ15N值無顯著性差異，郭莉等[22]對內(nèi)蒙古141只羊的4個肌肉部位中碳氮同位素組成進行了研究，結(jié)果不同部位脫脂肌肉中δ15N值沒有顯著性差異，與本試驗結(jié)果相同。試驗表明不同部位中穩(wěn)定同位素存在一定差異，后續(xù)應增加測定樣品中氫、氧等同位素，繼續(xù)深入研究羊肉不同部位中穩(wěn)定同位素組成及其分餾效應。

3.2 脫脂羊肉與羊骨中碳、氮同位素在產(chǎn)地中的鑒別

進一步選取排骨部位的樣品對肉羊進行產(chǎn)地溯源研究，方差分析結(jié)果表明脫脂羊肉及羊骨樣品中的碳、氮同位素可對產(chǎn)地進行溯源。研究表明，δ13C值主要反映飼料的組成[23]，C4植物組織中δ13C值高于C3植物，動物進食C3和C4植物對碳同位素比率的影響進而反映在肉中[24]。寧夏和甘肅位于中國西北地區(qū)，玉米是主要農(nóng)作物之一，肉羊主要飼喂C4植物，安徽位于中國華東地區(qū)，羊的飼料中含有C3和C4植物。新西蘭地區(qū)與寧夏和甘肅的樣品中δ13C值接近，說明新西蘭羊的飼料中C3、C4飼料配比與這兩個地區(qū)相近，中國安徽地區(qū)的羊肉、全骨粉、脫脂骨粉及骨膠原中δ13C值顯著低于其他3個地區(qū)的樣品，DE SMET等[25]的研究說明動物各組織中δ13C值可預測C4植物在飼料中所占的比例。動物中δ15N值主要受土壤狀況、氣候及農(nóng)業(yè)施肥等因素的影響[26]。研究表明，施用有機肥可提高土壤和植物中氮含量，而施用化肥則降低土壤與植物中氮含量[27]。中國甘肅地區(qū)的羊肉、全骨粉、脫脂骨粉及骨膠原中δ15N值顯著低于其他3個地區(qū)樣品中δ15N值，引起這一現(xiàn)象的原因可能與當?shù)厥┓是闆r有關(guān)；其次，飼喂豆科植物也會導致動物中δ15N值降低[28-29]。全骨粉與脫脂骨粉中δ13C值低于羊肉與骨膠原中δ13C值，而δ15N值高于羊肉與骨膠原中δ15N值，可見骨樣與肉樣中碳、氮同位素組成不同，但整體分餾趨勢一致。全骨粉中δ13C值低于脫脂骨粉中δ13C值，這是由于粗脂肪在合成過程中對δ13C值有貧化作用[3]。

圖2 脫脂羊肉、全骨粉、脫脂骨粉與骨膠原中δ15N值的相關(guān)性分析

3.3 脫脂羊肉與羊骨中碳、氮同位素的判別分析與相關(guān)性分析

相關(guān)性分析與判別分析結(jié)果都表明可利用碳、氮同位素對脫脂羊肉、全骨粉、脫脂骨粉與骨膠原進行產(chǎn)地判別。其中對脫脂羊肉樣品的產(chǎn)地判別有較好的效果，因此碳氮穩(wěn)定同位素可有效用于肉羊產(chǎn)地追溯中。此外，各個樣品在產(chǎn)地判別中對新西蘭樣品有較高的判別率，其中脫脂羊肉對新西蘭樣品的整體判別率達95%。骨膠原與其他3個樣品高度相關(guān)，總體變化趨勢一致，全骨粉、脫脂骨粉及骨膠原中碳、氮同位素也可有效用于產(chǎn)地溯源中。CARRIJO等[30]對飼喂牛肉和骨粉的雞肉進行了溯源研究，結(jié)果顯示不同樣品中碳、氮同位素有顯著差異，表明碳、氮同位素可對樣品進行溯源。研究表明，各組織中同位素的分餾在合成代謝過程中存在生理和時間差異[31]，骨生長相對緩慢，其同位素組成可能主要反映身體同位素值的長期平均值[32]，但羊肉與羊骨的相關(guān)性受環(huán)境因素影響的變化機理尚不明確[33]，需在今后進一步進行探討，后續(xù)試驗應考慮增加氫氧同位素指標的測定，以達到更好的鑒別效果。

4 結(jié)論

羊肉不同部位肌肉中碳穩(wěn)定同位素值存在一定差異，而氮同位素無顯著差異，今后應結(jié)合其他指標對不同部位羊肉進行鑒別研究；脫脂羊肉、全骨粉、脫脂骨粉及骨膠原中δ13C值可提供其產(chǎn)地來源信息，并且脫脂羊肉、全骨粉、脫脂骨粉及骨膠原中碳氮同位素之間呈極顯著相關(guān)性，利用羊肉及羊骨中碳氮同位素對肉羊進行產(chǎn)地溯源是可行的，同時也表明穩(wěn)定同位素也可以對骨粉產(chǎn)品進行來源指示。

[1] MAI Z H, LAI B, SUN M W, SHAO J L, GUO L X. Food adulteration and traceability tests using stable carbon isotope technologies. Tropical Journal of Pharmaceutical Research, 2019, 18(8): 1771-1784.

[2] VIOLINO S, ANTONUCCI F, PALLOTTINO F, CECCHINI C, FIGORILLI S, COSTA C. Food traceability: A term map analysis basic review. European Food Research and Technology, 2019, 245(10): 2089-2099.

[3] BONER M, FORSTEL H. Stable isotope variation as a tool to trace the authenticity of beef. Analytical and Bioanalytical Chemistry, 2004, 378(2): 301-310.

[4] FRANKE B M, KOSLITZ S, MICAUX F, PIANTINI U, MAURY V, PFAMMATTER E, WUNDERLI S, GREMAUD G, BOSSET J, HADORN R, KREUZER M. Tracing the geographic origin of poultry meat and dried beef with oxygen and strontium isotope ratios. European Food Research and Technology, 2008, 226(4): 761-769.

[5] FOERSTEL H. The natural fingerprint of stable isotopes-use of IRMS to test food authenticity. Analytical and Bioanalytical Chemistry, 2007, 388(3): 541-544.

[6] LV J, ZHAO Y. Combined stable isotopes and multi-element analysis to research the difference between organic and conventional chicken. Food Analytical Methods, 2017, 10(2): 347-353.

[7] ZHAO Y, ZHANG B, CHEN G, CHEN A L, YANG S M, YE Z H. Tracing the geographic origin of beef in china on the basis of the combination of stable isotopes and multielement analysis. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2013, 61(29): 7055-7060.

[8] 郭波莉, 魏益民, 魏帥, 孫倩倩, 張磊, 師振強. 牦牛肉中穩(wěn)定同位素指紋特征及影響因素. 中國農(nóng)業(yè)科學, 2018, 51(12): 2391-2397.

GUO B L, WEI Y M, WEI S, SUN Q Q, ZHANG L, SHI Z Q. The characters and influence factors of stable isotope fingerprints in yak muscle. Scientia Agricultura Sinica, 2018, 51(12): 2391-2397. (in Chinese)

[9] MONAHAN F J, SCHMIDT O, MOLONEY A P. Meat provenance: Authentication of geographical origin and dietary background of meat. Meat Science, 2018, 144: 2-14.

[10] BIONDI L, D'URSO M G, VASTA V, LUCIANO G, SCERRA M, PRIOLO A, ZILLER L, BONTEMPO L, CAPARRA P, CAMIN F. Stable isotope ratios of blood components and muscle to trace dietary changes in lambs. Animal, 2013, 7(9): 1559-1566.

[11] BONTEMPO L, CAMIN F, ZILLER L, BIONDI L, D'URSO M G, VASTA V, LUCIANO G. Variations in stable isotope ratios in lamb blood fractions following dietary changes: A preliminary study. Rapid Communications in Mass Spectrometry, 2016, 30(1): 170-174.

[12] ERASMUS S W, MULLER M, BUTLER M, HOFFMAN L C. The truth is in the isotopes: Authenticating regionally unique South African lamb. Food Chemistry, 2018, 239: 926-934.

[13] PIASENTIER E, VALUSSO R, CAMIN F, VERSINI G. Stable isotope ratio analysis for authentication of lamb meat. Meat Science, 2003, 64(3): 239-247.

[14] VINCI G, PRETI R, TIERI A, VIERI S. Authenticity and quality of animal origin food investigated by stable-isotope ratio analysis. Journal of the Science of Food and Agriculture, 2013, 93(3): 439-448.

[15] SUN S M, GUO B L, WEI Y M. Origin assignment by multi-element stable isotopes of lamb tissues. Food Chemistry, 2016, 213: 675-681.

[16] GARBOWSKA B, RADZYMINSKA M, JAKUBOWSKA D. Influence of the origin on selected determinants of the quality of pork meat products. Czech Journal of Food Sciences, 2013, 31(6): 547-552.

[17] SAEED O A, SAZILI A Q, AKIT H, EBRAHIMI M, ALIMON A R, SAMSUDIN A A. Effects of corn supplementation on meat quality and fatty acid composition of Dorper lambs fed PKC-Urea treated rice straw. BMC Veterinary Research, 2019, 15: 233.

[18] 劉暢, 羅玉龍, 張亞琨, 李文博, 趙麗華, 蘇琳, 靳燁. 蘇尼特羊不同部位肌肉抗氧化系統(tǒng)的差異. 中國食品學報, 2020, 20(3): 291-297.

LIU C, LUO Y L, ZHANG Y K, LI W B, ZHAO L H, SU L, JIN Y. Differences of muscle antioxidant system in different positions of sunit sheep. Journal of Chinese Institute of Food Science and Technology, 2020, 20(3): 291-297. (in Chinese)

[19] 韓克光, 甄守艷, 高文偉, 霍乃蕊. 單酶水解羊骨粉效果比較及水解指標相關(guān)性分析. 食品科技, 2016, 41(1): 110-114.

HAN K G, ZHEN S Y, GAO W W, HUO N R. Comparison of hydrolyzing effect of sheep bone powder by different proteases and correlation analysis for hydrolysis indicators. Food Science and Technology, 2016, 41(1): 110-114. (in Chinese)

[20] JIANG D, DU L, GUO Y C, MA J F, LI X Y, HAN L, XU Y S, QIAN Y. Potential use of stable isotope and multi-element analyses for regional geographical traceability of bone raw materials for gelatin production. Food Analytical Methods, 2020, 13(3): 762-769.

[21] HARRISON S M, MONAHAN F J, MOLONEY A P, KELLY S D, CUFFE F, HOOGEWERFF J, SCHMIDT O. Intra-muscular and inter-muscular variation in carbon turnover of ovine muscles as recorded by stable isotope ratios. Food Chemistry, 2010, 123(2): 203-209.

[22] 郭莉, 張寰, 王燕, 高巖, 鄭玉山, 張宏博. 基于碳、氮穩(wěn)定同位素技術(shù)的羊肉產(chǎn)地溯源可行性研究. 肉類工業(yè), 2020(2): 25-30.

GUO L，ZHANG H，WANG Y，GAO Y，ZHENG Y S，ZHANG H B. Feasibility study on origin traceability of mutton based on carbon and nitrogen stable isotope technology. Meat Industry, 2020(2): 25-30. (in Chinese)

[23] FRANKE B M, GREMAUD G, HADORN R, KREUZER M. Geographic origin of meat - elements of an analytical approach to its authentication. European Food Research and Technology, 2005, 221(3/4): 493-503.

[24] ERASMUS S W, MULLER M, VAN DER RIJST M, HOFFMAN L C. Stable isotope ratio analysis: A potential analytical tool for the authentication of South African lamb meat. Food Chemistry, 2016, 192: 997-1005.

[25] DE SMET S, BALCAEN A, CLAEYS E, BOECKX P, VAN CLEEMPUT O. Stable carbon isotope analysis of different tissues of beef animals in relation to their diet. Rapid Communications in Mass Spectrometry, 2004, 18(11): 1227-1232.

[26] SCHWERTL M, AUERSWALD K, SCHAUFELE R, SCHNYDER H. Carbon and nitrogen stable isotope composition of cattle hair: ecological fingerprints of production systems? Agriculture Ecosystems & Environment, 2005, 109(1/2): 153-165.

[27] ROGERS K M. Nitrogen isotopes as a screening tool to determine the growing regimen of some organic and nonorganic supermarket produce from New Zealand. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2008, 56(11): 4078-4083.

[28] MEKKI I, CAMIN F, PERINI M, SMETI S, HAJJI H, MAHOUACHI M, PIASENTIER E, ATTI N. Differentiating the geographical origin of Tunisian indigenous lamb using stable isotope ratio and fatty acid content. Journal of Food Composition and Analysis, 2016, 53: 40-48.

[29] DEVINCENZI T, DELFOSSE O, ANDUEZA D, NABINGER C, PRACHE S. Dose-dependent response of nitrogen stable isotope ratio to proportion of legumes in diet to authenticate lamb meat produced from legume-rich diets. Food Chemistry, 2014, 152: 456-461.

[30] CARRIJO A S, PEZZATO A C, DUCATTI C, SARTORI J R, TRINCA L, SILVA E T. Traceability of bovine meat and bone meal in poultry by stable isotope analysis. Brazilian Journal of Poultry Science, 2006, 8(1): 63-68.

[31] POUPIN N, MARIOTTI F, HUNEAU J F, HERMIER D, FOUILLET H. Natural isotopic signatures of variations in body nitrogen fluxes: A compartmental model analysis. PLoS Computational Biology, 2014, 10(10): e1003865.

[32] STEVENS R E, O'CONNELL T C. Red deer bone and antler collagen are not isotopically equivalent in carbon and nitrogen. Rapid Communications in Mass Spectrometry, 2016, 30(17): 1969-1984.

[33] JANSEN O E, AARTS G M, DAS K, LEPOINT G, MICHEL L, REIJNDERS P J H. Feeding ecology of harbour porpoises: stable isotope analysis of carbon and nitrogen in muscle and bone. Marine Biology Research, 2012, 8(9): 829-841.

Application of Stable Isotope Technology in the Origin Traceability of Sheep

WANG Qian1,2, LI Zheng1,3, ZHAO ShanShan1, QIE MengJie1, ZHANG JiuKai4, WANG MingLin3, GUO Jun2, ZHAO Yan1*

1Institute of Agricultural Quality Standards & Testing Technology, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Key Laboratory of Agricultural Product Quality and Safety, Ministry of Agriculture and Rural Areas, Beijing 100081;2College of Food Science and Engineering, Inner Mongolia Agricultural University, Hohhot 010018;3College of Food Science and Engineering, Shandong Agricultural University, Taian 271018;4Chinese Academy of Inspection and Quarantine, Agro-Product Safety Research Center, Beijing 100176

【】By comparing the differences of carbon and nitrogen stable isotopes in different parts of mutton and analyzing the stable isotopes of mutton, whole bone meal, de-fatted bone meal and bone collagen, the technical support was provided for the origin traceability identification of sheep. 【】Isotope Ratio Mass Spectrometer (IRMS) was used to determine δ13C and δ15N values in different parts of sheep, and δ13C and δ15N values in de-fatted mutton, whole bone meal, de-fatted bone meal and bone collagen of the sheep bones from different origins (New Zealand, and Ningxia, Gansu, Anhui, China). ANOVA test, linear discriminant analysis and correlation analysis were carried out on the results to determine the traceability of carbon and nitrogen stable isotope to the origin of sheep.【】The δ13C values of hind legs and ribs were significantly different from those of chest fork, abdomen and neck (<0.05), and there was no significant difference in δ15N values among the five parts of hind legs, chest fork, ribs, abdomen and neck (>0.05). The δ13C and δ15N values of de-fatted mutton, whole bone meal, de-fatted bone meal and bone collagen from different origins (Ningxia, Gansu, Anhui and New Zealand) were significantly different (<0.05). De-fatted mutton had the best effect on the origin traceability, with the original discrimination accuracy rate was 84.9% and the cross-validation discrimination accuracy rate was 82.4%. The accuracy rate of distinguishing the origin by whole bone meal and bone collagen was over 65%. The correlation analysis results show that de-fatted mutton, whole bone meal, de-fatted bone meal and bone collagen had extremely significant correlation (<0.01), and the carbon isotope in bone collagen had the highest correlation with de-fatted bone meal and whole bone meal, with correlation coefficients of 0.903 and 0.866, respectively. 【】Stable isotope could effectively identify sheep samples from different origins, and the change trend of stable isotope composition in mutton, whole bone meal, de-fatted bone meal and bone collagen was basically the same, so it was feasible to trace the origin of sheep by using stable isotope technology.

stable isotope; mutton; sheep bone; origin traceability

10.3864/j.issn.0578-1752.2021.02.014

2020-05-21；

2020-09-03

國家“十三五”重點研發(fā)計劃（2017YFC1601703）

王倩，Tel：15049144206；E-mail：1639828031@qq.com。李政，Tel：15652057927；E-mail：408209783@qq.com。王倩和李政為同等貢獻作者。通信作者趙燕，Tel：010-82106558；E-mail：zhaoyan01@caas.cn

（責任編輯 趙伶俐）