穩(wěn)定同位素技術(shù)在禽類及其制品溯源領(lǐng)域的研究進(jìn)展

徐園若，母 健，劉曉涵，鎖 然, ，張 昂,

（1.河北農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科技學(xué)院，河北保定 071000；2.秦皇島海關(guān)技術(shù)中心，河北秦皇島 066000）

我國是家禽生產(chǎn)和消費(fèi)大國，禽肉、禽蛋已成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡闹匾獎游镌葱允称?，其質(zhì)量安全關(guān)系到國計(jì)民生、社會穩(wěn)定和產(chǎn)業(yè)發(fā)展[1]。2019年，我國禽肉和禽蛋相比于2000年分別增長了近45%和60%，禽肉已經(jīng)成為僅次于豬肉的第二大肉類產(chǎn)品[2]。禽肉、禽蛋產(chǎn)品是我國農(nóng)產(chǎn)品出口重要組成部分之一，在我國整體的對外貿(mào)易出口中也一直處于相對重要的位置[3]。然而，禽類及其制品屢屢出現(xiàn)質(zhì)量問題或產(chǎn)地、飼養(yǎng)方式等真實(shí)性問題，禽類飼料摻假事件也數(shù)見不鮮，其行為嚴(yán)重?fù)p害了消費(fèi)者利益，更會引發(fā)食品安全問題[4]。歐盟要求從2005年1月1日起在歐盟內(nèi)銷售的所有食品都可以進(jìn)行追蹤與溯源，否則不允許進(jìn)行買賣與交易[5]；我國出臺的《中華人民共和國食品安全法實(shí)施條例》的頒布實(shí)施，推進(jìn)了食用農(nóng)產(chǎn)品追溯體系的建設(shè)。對市場上銷售的不符合質(zhì)量安全標(biāo)準(zhǔn)的農(nóng)產(chǎn)品將追根溯源，來保障農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量和消費(fèi)者的權(quán)益[6]。

目前常用的食品溯源技術(shù)有近紅外光譜技術(shù)[7]、射頻識別技術(shù)[8]、穩(wěn)定同位素技術(shù)[9]、多元素分析技術(shù)[10]等。穩(wěn)定同位素技術(shù)具有指示性、示蹤性等多項(xiàng)溯源功能，以及測試前處理簡單、樣品用量少、精密度高、使用安全等特性，可基于食品本體屬性數(shù)據(jù)與生產(chǎn)環(huán)節(jié)的自然信息關(guān)聯(lián)分析，結(jié)合化學(xué)計(jì)量學(xué)[11]，可獲取未知背景下產(chǎn)品的產(chǎn)地、飼料等信息[12-13]，是一類有效、準(zhǔn)確的溯源方法。國內(nèi)外利用穩(wěn)定同位素技術(shù)大多集中對蜂蜜[14]、葡萄酒[15]、谷物[16]等植物性產(chǎn)品的產(chǎn)地真實(shí)性和摻假溯源研究。對于動物性產(chǎn)品同位素的分析研究，國內(nèi)國外在牛[17]、羊[18]、乳制品[19]等產(chǎn)地溯源方面研究較多。而禽類及其制品組織中的同位素組成既受它們所食用的飼料中同位素組成的影響，也受代謝過程中同位素分餾的影響，由于禽類經(jīng)常食用不同地區(qū)來源的飼料，或者一生中在不同地方飼養(yǎng)，致使對其溯源比較復(fù)雜[20]。穩(wěn)定同位素技術(shù)在禽類及其制品的溯源應(yīng)用處于剛剛起步階段。

本文對穩(wěn)定同位素技術(shù)在禽類及其制品來源、飼養(yǎng)方式、飼料成分溯源方面的國內(nèi)外研究進(jìn)行了系統(tǒng)評述，旨在推動我國禽類及其制品安全追溯制度的建立與完善，保障消費(fèi)者的權(quán)益，為禽類及其制品溯源領(lǐng)域的研究提供理論依據(jù)。

1 穩(wěn)定同位素溯源技術(shù)的基本原理及特點(diǎn)

同位素指質(zhì)子數(shù)相同而中子數(shù)不同的同一元素的不同核素，根據(jù)有無放射性分為放射性同位素和穩(wěn)定性同位素[21]，穩(wěn)定同位素又分為C、H、O、N等輕同位素和Pb、Sr等重同位素。穩(wěn)定性同位素在生物體內(nèi)富集程度不同，造成這種富集程度差異的原因是生物體受到自然環(huán)境、代謝類型、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動等因素的影響并與外界進(jìn)行物質(zhì)交換，使得生物體內(nèi)攜帶有環(huán)境因子的信息，組成了其特有的自然屬性及特定的指紋分析圖譜[22]。這種效應(yīng)稱為同位素的自然分餾效應(yīng)，同位素的自然分餾效應(yīng)是穩(wěn)定同位素溯源基本原理和依據(jù)[23]。采用同位素技術(shù)所檢測的樣品中目標(biāo)元素的穩(wěn)定同位素存在自然豐度（以原子百分計(jì)的同位素的相對含量）差異[24]，得到目標(biāo)元素的同位素組成變化，可以區(qū)分不同種類的產(chǎn)品及其可能來源地。近年來，穩(wěn)定同位素技術(shù)應(yīng)用于禽類及其制品的真實(shí)性鑒別和溯源方面，在檢測中具有高靈敏、精準(zhǔn)、整合、示蹤和指示等獨(dú)特的優(yōu)勢[25]，可為其提供科學(xué)獨(dú)立、不可改變、權(quán)威的身份鑒定信息。具體的測定中，使用國際公用的參照標(biāo)準(zhǔn)物的相對量來表示同位素的富集程度，穩(wěn)定同位素比計(jì)算公式[26]：

式（1）中，X 為13C/12C、15N/14N、2H/1H、18O/16O。R樣品和R標(biāo)準(zhǔn)分別為樣品和標(biāo)準(zhǔn)物中的重輕同位素的豐度比。

禽制品中的同位素圖譜屬于自然標(biāo)簽，僅與新陳代謝和外界環(huán)境密切相關(guān)，不會隨外源添加劑的改變而改變，特定生態(tài)系統(tǒng)的“同位素指紋”也不會隨著時(shí)間的推移而改變?，F(xiàn)常用穩(wěn)定同位素有碳（δ13C）、氫（δ2H）、氧（δ18O）、氮（δ15N）、硫（δ34S）等。確定同位素值最常用三種穩(wěn)定同位素技術(shù)：SIRA[27-28]、SNIF-NMR[29-30]、IDMS[31-32]，根據(jù)所測不同輕重元素又可分為不同儀器，它們的主要測定元素及特點(diǎn)見下表1。

表1 各種穩(wěn)定同位素技術(shù)的主要測定元素及特點(diǎn)Table 1 The main determination elements and characteristics of various stable isotope techniques

2 穩(wěn)定同位素技術(shù)在禽類及其制品的溯源應(yīng)用

2.1 禽類及其制品產(chǎn)地溯源

在禽類及其制品中，經(jīng)農(nóng)業(yè)部認(rèn)證的地理標(biāo)志產(chǎn)品有140余種，如大武口小公雞、陽山雞、梁平肉鴨、興國灰鵝、長順綠殼雞蛋、淇河纏絲鴨蛋等。地理標(biāo)志產(chǎn)品是具有地理標(biāo)志（Protected Geographical Indication，PGI）標(biāo)簽和原產(chǎn)地名稱（Protected Designations of Origin，PDO）的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，與普通產(chǎn)品相比其零售價(jià)格高，為PDO/PGI生產(chǎn)商帶來更高的經(jīng)濟(jì)效益。歐盟第1151/2012號條例指出加強(qiáng)對PDO/PGI產(chǎn)品的保護(hù)，使這些產(chǎn)品免受商業(yè)欺詐，需對禽類及其制品的產(chǎn)地進(jìn)行溯源。

近年來，穩(wěn)定同位素技術(shù)在確證禽類及其制品的產(chǎn)地溯源方面提供了有用的信息，現(xiàn)較多集中在雞肉、雞蛋的產(chǎn)地鑒別，常應(yīng)用穩(wěn)定同位素H、O、N、C、S等。動物源性食品中，2H/1H和18O/16O比值特征來自動物飲用水和食物中的水，可溯源地域信息；15N/14N比值變化與營養(yǎng)級、海洋和陸地植物、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)情況密切相關(guān)，13C/12C比值變化與飼料中C3、C4植物比例有關(guān)[33]，利用同位素N、C追溯原材料產(chǎn)地的食品信息；34S/32S比值由細(xì)菌決定。硫氧化細(xì)菌可將海水中的還原態(tài)硫化物氧化生成硫酸鹽，其δ36S值約為23‰。海洋中的硫酸鹽以氣溶膠形式沉積在海洋的作物上，這些作物又被用于家禽飼料，通過測定S同位素可追溯原材料水域的食品信息[34]；87Sr/86Sr來源于巖石中能被生物體利用的含Sr礦化物，不同地區(qū)巖石中的Rb放射衰變產(chǎn)生不同含量的87Sr，可追隨潛在的地質(zhì)學(xué)信息、地域信息、當(dāng)?shù)貐^(qū)域飼養(yǎng)的動物信息，彌補(bǔ)氣候相似條件下輕同位素區(qū)分產(chǎn)地效果不佳的問題[35]。一般情況，H、O與當(dāng)?shù)厮从兄苯雨P(guān)系，也隨飲用水進(jìn)入禽類體內(nèi)，通過代謝進(jìn)入禽制品中，故H、O與禽類及其制品的地理來源有良好相關(guān)性。動物產(chǎn)品中C、N同位素組成與生產(chǎn)系統(tǒng)有關(guān)和地理來源無關(guān)，與H、O等同位素結(jié)合可作為地理來源的間接指標(biāo)[33]。

禽類及其制品中的同位素受禽類品種和所食食物的影響。表2列舉了穩(wěn)定同位素技術(shù)在禽類及其制品產(chǎn)地溯源中的應(yīng)用。王耀球等[36]采用質(zhì)構(gòu)分析儀和穩(wěn)定同位素質(zhì)譜分析了清遠(yuǎn)地區(qū)陽山雞、周心雞、三黃雞和麻雞的不同組織的質(zhì)構(gòu)特性和C、N同位素的差異，表明同一地區(qū)的不同雞品種，其質(zhì)構(gòu)指標(biāo)、δ15N、δ13C會有一定差異。陽山雞相比于其他三種雞，3個(gè)部位的δ13C值含量低，δ15N含量高。δ15N值含量高的樣品證明其蛋白含量高，口感好，在小產(chǎn)區(qū)溯源具有一定的可行性。同位素技術(shù)溯源雞的地理來源均來自平原地區(qū)的雞，而對高原地區(qū)雞的地理來源研究相對較少。Zhaxi等[37]測定了西藏的藏雞和平原地區(qū)的普通雞的同位素值。普通雞中的δ13C值范圍為-17.5‰～-15.3‰，表明飼料中主要成分為C4植物，如玉米。藏雞中的δ13C值偏負(fù)（-19.74‰±2.66‰），因藏雞是原始飼養(yǎng)方式的家禽品種，以西藏牧場的C3植物為飼料主要來源。藏雞中的δ13C低于以C4植物為食的普通雞。Mackenzie等[38]對大藍(lán)鷺、大白鷺、白鷺等9種不同鳥的蛋殼中C、N同位素進(jìn)行分析，表明在同一覓食區(qū)進(jìn)行攝食，不同鳥類之間同位素存在一定差異但差異不大，同一鳥類之間同位素幾乎無差別；在不同覓食區(qū)進(jìn)行攝食，同一鳥類之間同位素存在差異。攝入食物中δ15N、δ13C組成決定蛋殼中最終同位素的組成。飼料對家禽組織中同位素的影響大于品種對其的影響。

表2 穩(wěn)定同位素技術(shù)在禽類及其制品產(chǎn)地溯源中的應(yīng)用Table 2 Application of stable isotope technique in the origin traceability of poultry and its products

食物的同位素差異可通過食物鏈傳遞給動物，并在動物代謝中進(jìn)一步分餾，使動物產(chǎn)品中的同位素組成有所不同[39]。若某個(gè)地區(qū)的飲食獨(dú)特，當(dāng)?shù)仫嬘盟凰靥卣鞑煌趧e地，將有助于動物產(chǎn)品與其地理來源聯(lián)系起來。王慧文[40]分析了飼料中同位素與雞肉組織同位素之間關(guān)系，雞肉粗蛋白的δ13C與飼料的δ13C呈極顯著性差異（P＜0.01），雞肉粗蛋白的δ2H與飼料的δ18O也呈極顯著性（P＜0.01）差異。根據(jù)雞肉粗蛋白的δ13C可來推測雞飼料的主要成分，雞肉粗蛋白的δ2H來計(jì)算飲用水中δ18O，可以追溯雞肉的地理起源。北方的肉雞主要以玉米-豆粕型飼料為主，南方的肉雞則以小麥麩皮、稻米的副產(chǎn)品為主。湖南長沙雞肉中的δ13C值為-25.6‰，相比于北京、山東、廣東地區(qū)雞肉中δ13C值（-17.5‰～-15‰）更偏負(fù)[41]。Zhao等[42]測定來自黑龍江、山西、江西、福建的雞胸肉δ15N、δ13C值和12種元素值。四個(gè)產(chǎn)地雞胸肉中的δ13C范圍為-17.5‰～-15.7‰，表明飼料主要成分為玉米和C4植物，而江西雞胸肉中的δ13C值低于其他三個(gè)地方，這可能的原因是江西省是我國最大水稻生產(chǎn)之一，飼料中水稻含量高。所有雞胸肉中的δ15N值在1.8‰～4.2‰之間，江西雞胸肉中δ15N值也低于其他三個(gè)省份，一方面原因可能是用作飼料的植物被施以化肥生長，導(dǎo)致植物中的δ15N偏低，另一方面是含有豌豆和大豆飼料可直接利用大氣氮，導(dǎo)致δ15N值偏低。采用主成分分析（PCA）、判別分析（DA）得出四個(gè)產(chǎn)地雞肉樣品分類鑒別準(zhǔn)確率100%。Bettina等[43]對巴西、法國、德國、匈牙利、瑞士的雞胸肉δ18O和87Sr/86Sr進(jìn)行測定，結(jié)論為δ18O區(qū)分了不同國家的家禽，87Sr/86Sr來追溯家禽的來源沒有表現(xiàn)出明顯的地理上不同，解釋為在籠里育肥的商業(yè)化家禽與外界環(huán)境接觸的相對較少，家禽使用的飼料種類大多在全球交易，導(dǎo)致Sr同位素差異不大。Rees等[44]測定巴西、法國、德國等17個(gè)國家的雞和火雞的δ13C、δ15N、δ2H、δ18O、δ36S、87Sr/86Sr和53種元素，交叉驗(yàn)證判別分析結(jié)果88.3%的家禽地理來源被正確分類，對中國、巴西、歐洲、智利、泰國、阿根廷的產(chǎn)地鑒別準(zhǔn)確率分別為100%、94.1%、92%、82.6%、70.3%、50%。根據(jù)雞組織中C同位素值變化范圍來判斷飼料中含玉米或大米，可將歐洲和主要以玉米為食的南美洲、泰國和中國等地飼養(yǎng)的家禽進(jìn)行區(qū)分。

禽類攝入食物之后，在新陳代謝作用下發(fā)生分餾，不同組織中的同位素存在差異。Swanson等[45]將76Se添加至雞的飼料中，經(jīng)一段時(shí)間喂養(yǎng)，測得雞不同組織中76Se的富集程度不同。在蛋黃、肝臟、蛋清、雞胸肉的富集程度依次降低。日本家禽中，雞的頸部、胸部、背部、翅膀和腿的δ13C值分別為-15.8‰、-15.0‰、-15.8‰、-15.2‰、-15.3‰，之間差異很小。來自中國、日本和美國的雞翅中的δ13C值分別為-18.5‰、-17.2‰、-16.6‰，差異明顯不同[46]。Pelícia等[47]在肉雞不同生長階段，喂養(yǎng)C3或C4類型植物組成的飼料，根據(jù)肉雞組織中的δ13C來評估不同生長階段肉雞組織的碳周轉(zhuǎn)率。胸肌的碳半衰期為1.78～8.20 d，龍骨的碳半衰期為 1.91～12.24 d，脛骨的碳半衰期為2.32～10.71 d，腿部肌肉的碳半衰期為 1.87～9.43 d，腸粘膜的碳半衰期為 0.8～1.58 d，血漿的碳半衰期為0.64～1.71 d，血液的碳半衰期為2.61～11.07 d，羽毛生長期為1.84～28.41 d。幼年肉雞組織的代謝速度較快，隨著肉雞年齡的增長，代謝速度減慢。因此，這些組織可用于追溯肉雞生命各個(gè)階段飼料和地理起源。

穩(wěn)定同位素技術(shù)在禽類及其制品產(chǎn)地溯源的研究，還需進(jìn)一步了解樣品收集，樣品制備方法對測定同位素組成的影響。Rock等[48]對7個(gè)不同生產(chǎn)系統(tǒng)雞蛋成分的C、N、O、S同位素進(jìn)行測定，相隔4個(gè)月收集兩組雞蛋。研究發(fā)現(xiàn)，隨著時(shí)間的推移，特定生產(chǎn)系統(tǒng)的“同位素指紋”保持很好的一致性。禽蛋中含有50%以上的脂質(zhì)，樣品中脂質(zhì)含量差異會混淆對C同位素的解釋，一般去除脂質(zhì)或采用算術(shù)校正來解釋同位素豐度偏正的原因。為規(guī)范同位素研究中的樣品制備方法，得出脂質(zhì)提取過程不會改變所選組織（雞胸肉、雞腿、肝臟）和雞蛋的C、N同位素值，及抗凝劑的使用也不會干擾血液和血漿的C、N同位素值。脂肪提取、干燥和抗凝劑等樣品制備方法對雞組織中C、N同位素分析是可行的[49]。氯仿-甲醇比石油醚提取禽類組織中脂質(zhì)效果好，可以更徹底地去除脂質(zhì)[50]。

2.2 禽類以及制品飼養(yǎng)方式溯源

隨著消費(fèi)者對禽蛋風(fēng)味品質(zhì)需求的增加，市場上出現(xiàn)籠養(yǎng)雞蛋冒充自由散養(yǎng)、有機(jī)飼養(yǎng)雞蛋等，因此利用穩(wěn)定同位素技術(shù)鑒別禽蛋飼養(yǎng)方式變得很有必要。穩(wěn)定同位素技術(shù)在禽類及其制品的飼養(yǎng)方式溯源中的應(yīng)用見表3。

表3 穩(wěn)定同位素技術(shù)在禽類及其制品的飼養(yǎng)方式溯源中的應(yīng)用Table 3 Application of stable isotope technique in tracing the feeding pattern of poultry and its products

2.2.1 籠養(yǎng)和自由散養(yǎng) 目前，穩(wěn)定同位素技術(shù)可有效溯源蛋雞的飼養(yǎng)方式。不同飼養(yǎng)方式的蛋雞受飼料種類、生活環(huán)境等因素的影響，導(dǎo)致組織中各同位素指標(biāo)具有差異。δ13C、δ15N的結(jié)合可有效區(qū)分籠養(yǎng)和自由散養(yǎng)雞蛋。草本物質(zhì)、水、蛋白的攝入是決定動物組織和排泄物同位素特征的主要因素，代謝過程中的物理、化學(xué)和生物分餾過程是決定同位素組成的最終因素[56]。蛋雞組織中的δ13C與飼料中C3、C4植物比例有關(guān)。蛋雞組織中的δ15N主要與飼料中含N同位素食物在體內(nèi)的同化及新陳代謝過程中發(fā)生的分餾有關(guān)。動物在呼吸作用下N同位素發(fā)生分餾，δ15N在每個(gè)營養(yǎng)水平上的富集度約為3‰?？諝庵屑s含有0.4%的N2經(jīng)過物理過程和微生物的活動轉(zhuǎn)化為無機(jī)形式（硝酸鹽、氨）和有機(jī)形式（氨基酸、蛋白質(zhì)），存在于土壤中被植物所利用。植物受土壤深度、植被類型、氣候、施肥措施等因素影響使體內(nèi)的δ15N（-4.0‰～14.6‰）不同[57]。Coletta等[58]得出自由散養(yǎng)雞蛋中δ13C、δ15N值都高于籠養(yǎng)雞蛋中的δ13C、δ15N，這可能是自由散養(yǎng)和籠養(yǎng)喂養(yǎng)的飼料不同，雞攝入體內(nèi)后在組織中分餾不同，且這種分餾隨時(shí)間而變化。自由散養(yǎng)雞的生長速度比籠養(yǎng)雞生長快，其周轉(zhuǎn)時(shí)間比籠養(yǎng)的雞要快。另一個(gè)原因是散養(yǎng)雞有更大生活空間，可自由覓食如蛆蟲、甲蟲、蚯蚓、種子等，來獲取重要的額外蛋白質(zhì)。戴祁等[59]用EA-IRMS測定自由散養(yǎng)和籠養(yǎng)雞蛋各組分（蛋清、蛋黃、蛋殼膜）的δ13C、δ15N值，結(jié)論為雞蛋各組分的δ13C值之間呈線性相關(guān)，各組分的δ15N值之間也呈線性相關(guān)，籠養(yǎng)雞蛋蛋清和自由散養(yǎng)雞蛋蛋清中δ13C值的分布范圍分別為-18.96‰～-15.98‰、-18.00‰～-14.97‰，散養(yǎng)雞蛋的δ13C相比籠養(yǎng)雞蛋在范圍上更為偏正，這可能是散養(yǎng)雞攝入動物脂肪較多而使其組織脂肪含量高。脂肪對13C有貧化作用，脂肪含量越高，蛋清的δ13C越偏正。但兩類飼養(yǎng)方式的飼料主要組成玉米和豆粕，δ13C值的交疊范圍大，還需結(jié)合δ15N值[60]。自由散養(yǎng)雞蛋蛋清中δ15N值的分布范圍（3.02‰～4.37‰）高于籠養(yǎng)雞蛋的δ15N值分布范圍（1.66‰～2.68‰），散養(yǎng)雞能自由覓食，獲取動物蛋白，使其組織中δ15N更偏正。即結(jié)合δ13C和δ15N能區(qū)分自由散養(yǎng)和籠養(yǎng)雞蛋。

2.2.2 有機(jī)飼養(yǎng)與傳統(tǒng)飼養(yǎng) 有機(jī)食品通常被認(rèn)為是更健康、更安全、市場價(jià)格較高的食品，在中國及大多數(shù)國家中越來越受歡迎[61]。有機(jī)蛋雞的飼養(yǎng)主要是基于動物的生理和行為需要及喂養(yǎng)有機(jī)生長的飼料[62]。δ15N是區(qū)分有機(jī)飼養(yǎng)雞蛋與傳統(tǒng)飼養(yǎng)雞蛋的有效指標(biāo)，并確立有機(jī)雞蛋真實(shí)性標(biāo)簽。Rogers等[63]對新西蘭四種不同生產(chǎn)系統(tǒng)的雞蛋、飼料進(jìn)行了δ13C和δ15N分析，相比籠養(yǎng)和谷倉飼養(yǎng)的雞蛋，自由散養(yǎng)和有機(jī)飼養(yǎng)的雞蛋組分δ15N值富集率高達(dá)4‰。δ15N可區(qū)分四個(gè)不同生產(chǎn)系統(tǒng)的雞蛋，反映了雞的營養(yǎng)水平與商業(yè)復(fù)合飼料、有機(jī)谷物飼料、蛋白質(zhì)的攝入有關(guān)。δ13C不能進(jìn)行有效區(qū)分生產(chǎn)系統(tǒng)，但指示了飼料類型。Rogers等[64]進(jìn)一步得出因荷蘭和新西蘭家禽飼料不同，兩者之間同位素相關(guān)性差。新西蘭在飼料中添加魚骨粉，自由散養(yǎng)和有機(jī)飼養(yǎng)的蛋清都比相應(yīng)的荷蘭蛋清具有更偏正的δ15N。制定有機(jī)雞蛋標(biāo)簽真實(shí)性的標(biāo)準(zhǔn)，建議新西蘭有機(jī)雞蛋蛋清的δ15N值為6.0‰以上，荷蘭的有機(jī)雞蛋蛋清的δ15N值為4.8‰以上，低于該值的有機(jī)雞蛋需進(jìn)一步調(diào)查。Lv等[65]測定北京常規(guī)、有機(jī)農(nóng)場，吉林有機(jī)農(nóng)場的雞胸肉的δ13C、δ15N值和12種礦物元素，結(jié)論為有機(jī)組（北京有機(jī)組和吉林有機(jī)組）樣品的δ13C、δ15N值均高于北京常規(guī)組，經(jīng)主成分分析（PCA）可明確將有機(jī)組和常規(guī)組分類。但要考慮家禽飼料中含有高比例的玉米（C4）和低比例的大豆（C3）使δ13C值偏正，再給飼料中添加的動物蛋白使δ15N值也偏正，來冒充有機(jī)飼養(yǎng)。林濤等[66]利用Pb同位素比值（204Pb/206Pb）和相關(guān)元素含量分析能夠?qū)τ袡C(jī)雞進(jìn)行有效溯源識別，為有機(jī)雞的鑒別研究提供新的方法。

2.3 禽類飼料成分溯源

歐盟理事會制定了一項(xiàng)法規(guī)（178/2002/EC）中規(guī)定了動物飼料的可追溯性，在生產(chǎn)、加工和流通過程中任何指定階段可追溯飼料的信息?，F(xiàn)禽類飼料存在非法添加及摻假等問題，應(yīng)用穩(wěn)定同位素技術(shù)對禽類飼料進(jìn)行真?zhèn)嗡菰?。穩(wěn)定同位素技術(shù)在禽類飼料成分溯源中的應(yīng)用見表4。

表4 穩(wěn)定同位素技術(shù)在禽類飼料成分溯源中的應(yīng)用Table 4 Application of stable isotope technique in tracing the composition of poultry feed

2.3.1 動物副產(chǎn)品 2002年，歐洲議會和理事會第1774/2002號條例規(guī)定禁止從動物身體或身體部位獲得轉(zhuǎn)化蛋白質(zhì)（牛肉、骨粉等）來喂養(yǎng)動物物種，旨在預(yù)防牛的海綿狀腦炎（瘋牛?。33]。學(xué)者通過測定禽類蛋或組織的δ13C、δ15N關(guān)鍵有效指標(biāo)，現(xiàn)集中對不同種類的禽類，不同飼料成分等因素對牛肉和骨粉（Bovine Meat and Bones Meal，BMBM）測定的影響。Denada等[68]對蛋雞日糧進(jìn)行八個(gè)不同處理對照飲食實(shí)驗(yàn)，喂養(yǎng)35 d隨機(jī)收集雞蛋，測定雞蛋不同組分（蛋清、蛋黃）的δ13C、δ15N，MANOVA 得出可以檢出蛋不同組分的BMBM。后續(xù)Denadai等[69]還進(jìn)一步得出BMBM在雞蛋組分中最低可追蹤水平為蛋清中有1.5%，蛋黃中有3.0%。改變研究禽類種類，測定日本鵪鶉蛋的δ13C、δ15N值，穩(wěn)定同位素技術(shù)可從鵪鶉蛋組分中檢出1%的BMBM含量[70]。禽類飼料中含有低量的麥麩、玉米面筋和酵母等成分不會干擾測定雞蛋及其組分中BMBM的含量。以玉米、大豆、小麥麩皮粉為基礎(chǔ)的日糧和其他添加了谷蛋白、BMBM、酵母的日糧；測定其δ13C、δ15N得出在雞蛋及其組分中檢出2.0%BMBM含量[71]。

隨著穩(wěn)定同位素溯源技術(shù)的發(fā)展和肉雞日糧模式的認(rèn)證，有必要了解家禽不同組織的同位素特征，后續(xù)集中在家禽飼料喂養(yǎng)時(shí)間、不同組織對內(nèi)臟粉（Visceral Meal，VM））的檢測影響研究。禽類組織同位素信號特征因飲食攝入的原因而變化緩慢，對于不含動物副產(chǎn)品飼料的養(yǎng)雞場進(jìn)行審計(jì)和認(rèn)證時(shí)，可選取不需要犧牲家禽的取樣策略很容易應(yīng)用于家禽企業(yè)食品安全的關(guān)鍵控制點(diǎn)，如選取羽毛這樣的組織。Araujo等[72]對肉雞進(jìn)行了不同日糧處理，在7、14、21、28、35、42 d的時(shí)間收集羽毛，測定羽毛的δ13C、δ15N得出家禽在喂養(yǎng)21 d可檢測出VM。之前對禽蛋組分中動物副產(chǎn)品的研究較多，但禽肉中動物副產(chǎn)品檢測的研究很少，在雞肉中幾乎不存在。雞肉組織中N同位素比值的差異與肌肉纖維組成有很大關(guān)系，其不同的纖維成分允許適應(yīng)不同的環(huán)境，并可能反映在不同的肉質(zhì)。雞肉組織中C同位素的變化部分與它們的生物化學(xué)組分（如脂類、碳水化合物和蛋白質(zhì)）的組成百分比的差異有關(guān)，相對而言，脂類組分可以呈現(xiàn)13C的消耗。Cruz等[73]通過測定不同處理組的雞胸肉、大腿、雞腿、翅膀的δ13C、δ15N，均可檢測出VM，并驗(yàn)證需將雞喂養(yǎng)21 d以上可以檢測出肉雞飼料中VM。如果這項(xiàng)技術(shù)在家禽業(yè)的實(shí)踐中得到驗(yàn)證，建議在家禽養(yǎng)殖場對禽類進(jìn)行同位素分析取樣，而不是在屠宰場或出口集裝箱中取樣。

2.3.2 C3、C4植物 家禽飼料中經(jīng)常以禾本科的谷實(shí)飼料和它們加工后的副產(chǎn)品（玉米、高粱、大麥、燕麥、米糠類、甜菜、塊根等）當(dāng)做能量飼料[74]。歐洲委員會第1906/90號法規(guī)允許在零售禽肉制品上使用某些養(yǎng)殖方法的指標(biāo)。這些指標(biāo)通常被稱為特殊營銷術(shù)語。當(dāng)涉及谷物飼料成分如“玉米飼料”該成分必須在家禽的育肥期內(nèi)提供飼料配方至少含有50%（wt/wt）玉米[75]?，F(xiàn)篩選出δ13C可有效區(qū)分飼料中含有玉米、甘蔗、小麥、大麥和燕麥等。植物組織的相對同位素組成（δ13C）主要是光合作用過程中CO2同位素分餾的函數(shù)，利用不同類型植物之間光合途徑的差異，從大氣CO2中獲得13C穩(wěn)定同位素的不同富集程度，產(chǎn)生的13C和12C的差異用IRMS測量[57]。植物的光合代謝有三種不同的類型：C3循環(huán)（Calvin cycle）、C4循環(huán)（HatchSlack pathway）、CAM循環(huán)（Crassulacean Acid Metabolism）。C3和C4循環(huán)的第一代謝產(chǎn)物分別是3-碳分子和4-碳分子。CAM植物在夜間有C4途徑活性，在白天有C3途徑活性[76]。大多數(shù)溫帶植物是C3植物（蔬菜、豆類、谷物和水果等），但許多熱帶植物是C4植物（玉米、甘蔗和牧草等）。不同光合途徑的植物在δ13C值上表現(xiàn)出特定的范圍。C3植物、C4植物的δ13C 值范圍分別是-22‰～-30‰、-10‰～-14‰[77]。玉米（C4）的δ13C 相比小麥、大麥、甜菜等（C3）的δ13C值偏正。當(dāng)家禽被喂養(yǎng)C3或C4植物時(shí)，可反映在組織上δ13C值的不同。以玉米為食的家禽組織的δ13C值在-15‰～-18.5‰，差異歸于不同國家喂養(yǎng)家禽飼料中對玉米的使用量不同[46]。Rhodes等[75]以小麥、大豆粉（C3）為基礎(chǔ)飼料，不含玉米組與玉米添加組進(jìn)行對照實(shí)驗(yàn)，測定雞胸肉的δ13C經(jīng)協(xié)方差分析得出δ13C可以區(qū)分日糧中是否含有玉米。C同位素比值隨日糧中玉米添加量的增加呈線性趨勢，反映在雞的脂肪和蛋白質(zhì)。對該方法進(jìn)行了盲法試驗(yàn)，對玉米喂養(yǎng)雞進(jìn)行了檢測表明雞肉蛋白質(zhì)的δ13C含量是反映雞日糧狀況的可靠指標(biāo)。

2.3.3 色素 雞蛋的營養(yǎng)價(jià)值與蛋黃的顏色直接相關(guān)，不法商販將人工色素添加到雞的飲食中，以獲得更深的黃色蛋黃顏色。學(xué)者對δ13C、δ15N指標(biāo)進(jìn)行篩選，得出δ13C是追溯禽制品色素的有效指標(biāo)，并證明不同成分日糧喂養(yǎng)并不會改變δ13C對色素的有效溯源。Sun等[78]將蛋雞隨機(jī)分為日糧成分不同的4組，測定蛋黃羅氏蛋黃色扇（RCF）、δ13C、δ15N，得出蛋黃的RCF、δ13C隨著玉米含量的增加呈增加趨勢。人工色素組對RCF有顯著影響，但無論色素的是否存在，δ13C值無顯著差異，δ15N沒有δ13C的變化規(guī)律。玉米組RCF與δ13C呈極強(qiáng)正相關(guān)，而色素組無相關(guān)性。δ13C可用于鑒別添加到雞蛋中色素的來源。王慧文等[79]對產(chǎn)蛋雞分成人工色素組和天然色素組，測定飼料δ13C與蛋黃RCF、δ13C，結(jié)論為蛋黃δ13C受日糧中玉米含量的影響，蛋雞日糧的主要成分決定了蛋黃δ13C的組成。孫豐梅等[80]將產(chǎn)蛋雞隨機(jī)分為玉米含量不同組和色素添加量不同組，在試驗(yàn)第28 d和第56 d測定蛋黃的RCF、δ13C、δ15N，得出蛋黃的δ13C值可以追溯雞蛋中的色素來源。不同成分日糧喂養(yǎng)均可得出δ13C是鑒別色素來源的有力指標(biāo)。

3 結(jié)果與展望

穩(wěn)定同位素技術(shù)在禽類及其制品真實(shí)性鑒別和溯源方面是非常有用的分析工具，對禽類產(chǎn)地、飼養(yǎng)方式、飼料成分的溯源具有重大潛力。國際上在此方面已進(jìn)行了一些探索性研究工作，篩選出C、H、O、N、S同位素為有效指標(biāo)，初步證明該項(xiàng)技術(shù)是有效可行的。我國在這方面研究起步相對較晚，目前處于有效溯源指標(biāo)探索階段，還有許多問題亟待研究解決，主要表現(xiàn)在：氣候、地形、地質(zhì)等因素對食品中同位素組成的影響變化規(guī)律還不十分清楚，導(dǎo)致禽類產(chǎn)地溯源難度較大；禽類的食用混合飼料和濃縮飼料、每批飼料成分差異大，存在籠養(yǎng)禽類中添加大量蛋白源飼料成分混淆為自由散養(yǎng)禽類等問題；禽類受代謝類型、環(huán)境、季節(jié)、飼料、水等多因素影響，這些因素等對組織中同位素組成變化方面的研究較少；利用同位素溯源技術(shù)可檢出非法物添加至飼料中，但具體類型無法得知；目前溯源研究集中在未加工生鮮禽肉，禽蛋制品，對于加工過程中對禽制品中同位素比值變化影響尚未了解；禽類因飲食、年齡、新陳代謝、營養(yǎng)壓力等因素使組織中同位素發(fā)生分餾，一些機(jī)理并未得到系統(tǒng)性解決，如何選取代表性組織測定同位素進(jìn)行研究。

為進(jìn)一步加強(qiáng)穩(wěn)定同位素在禽類及其制品溯源方面的準(zhǔn)確性和有效性，在技術(shù)方面仍需加強(qiáng)以下幾個(gè)方面的研究：充分挖掘同位素（C、H、O、N、Pb、S、Sr等）的潛在價(jià)值，禽類不同組織部位（羽毛、血液、肌肉等）和不同種類的禽類的同位素含量及差異，使研究更加細(xì)化與全面化；針對不同地區(qū)、不同生產(chǎn)系統(tǒng)的禽類及其制品，穩(wěn)定同位素技術(shù)結(jié)合更尖端、高效的技術(shù)進(jìn)行多指標(biāo)多技術(shù)綜合有效分析，建立起不同地區(qū)、不同生產(chǎn)系統(tǒng)相應(yīng)有效指標(biāo)體系；挖掘代謝類型自身因素，環(huán)境、季節(jié)等自然因素和加工過程中人為因素影響同位素在生物體內(nèi)的組成及分餾效應(yīng)的機(jī)理問題，結(jié)合有效成分進(jìn)一步建立起更可信的判識體系；當(dāng)前溯源研究不夠全面、系統(tǒng)，目前也僅局限于在個(gè)別幾個(gè)國家進(jìn)行研究且樣本量少，還未在全球范圍內(nèi)建立任何食品的同位素指紋溯源數(shù)據(jù)庫或同位素指紋地圖，接下來還需做大量的研究工作來建立完整數(shù)據(jù)庫。隨著禽類及其制品同位素指紋圖譜溯源數(shù)據(jù)庫的擴(kuò)充，食品安全溯源體系不斷完善，我國禽制品行業(yè)將迎來嶄新的發(fā)展階段。