穩定氫同位素在出口羅非魚產地溯源中的應用

馬冬紅王錫昌劉利平劉 源

（1.上海海洋大學食品學院，上海 201306；2.上海海洋大學水產與生命學院，上海 201306）

穩定氫同位素在出口羅非魚產地溯源中的應用

馬冬紅1王錫昌1劉利平2劉 源1

（1.上海海洋大學食品學院，上海 201306；2.上海海洋大學水產與生命學院，上海 201306）

探索穩定性氫同位素對中國出口羅非魚產地溯源的可行性。利用同位素比率質譜儀測定來自廣東、海南、廣西、福建4個地域來源的羅非魚組織（腹肉和背肉）中δ2H值。比較分析不同產地來源的羅非魚組織中氫同位素組成的差異，及其與地域經度、緯度變化的關系，以及穩定性氫同位素用于羅非魚產地溯源的可行性。結果表明，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值有顯著的相關性；羅非魚肉中的δ2H值有隨著地理緯度增加而減小的趨勢；以δ2H同位素為指標，對羅非魚肉產地的正確判別率高達85%。δ2H同位素是羅非魚產地溯源的一項很有潛力的指標。

穩定同位素；羅非魚；產地；δ2H

隨著食品貿易的全球化，食品安全突發事件呈迅速上升之勢，對人類健康和生命安全構成了極大的威脅。消費者對食品來源和食品安全等方面的信息需求不斷增加，而食品可追溯性現已被消費者認為是提供食品來源等相關信息的重要途徑。此外，歐盟1760／2000法規規定，在肉、肉制品或含肉量超過20%的食品上必須明確標注其產地來源［1］。因此，目前食品業迫切需要建立一套規范的技術方法用于追溯和檢測動物源性食品的產地來源。穩定同位素組成是所有生物體（包括食品產品）的自然屬性或自然標簽，它與生物體生長的地理環境密切相關，反應生物體所處的環境條件［2］。

穩定同位素分析技術已在一些食品，如蜂蜜、橙汁、葡萄酒等［3－5］中成功應用，主要用于成分摻假鑒別或產地溯源研究。此外，一些同位素分析方法已經得到官方分析化學家協會（AOAC）及歐洲標準化委員會（CEN）的認可［6］。近年來，穩定同位素在一些動物源性食品，如牛乳、奶酪、肉類等［7－10］的產地溯源的應用研究中被認為是一種有效且有前景的分析方法。綜合國內外研究報導［2］發現，目前關于動物源性食品中穩定同位素的產地溯源的研究主要集中在牛羊肉等食品上，研究時通常是測定其肌肉粗蛋白中的δ13C、δ15N、δ34S、δ2H等穩定同位素或粗脂肪中的δ13C穩定同位素。Piasentier等［11］對來自英國、西班牙、法國、希臘、意大利和冰島這6個地區的羊肉樣品的粗蛋白中δ13C、δ15N穩定同位素和粗脂肪中δ13C穩定同位素進行了分析檢測和原產地溯源分析，結果發現聯合使用這3項指標對這6大地區羊肉樣品的產地溯源的正確判別率達到79%。在中國利用該方法判斷肉制品來源的研究還剛剛起步。郭波莉等［12］應用δ13C、δ15N穩定同位素分析方法對來自中國吉林、貴州、寧夏和河北這4個地區的牛肉樣品進行產地溯源分析研究，分析結果表明，利用單一同位素δ13C或δ15N對牛肉樣品產地溯源的判別結果較差，用δ13C指標時正確判別率69%，用δ15N指標時正確判別率只有47%，而聯合使用這兩種同位素可大大提高正確判別率，達到88%。動物源性食品產地溯源中δ13C、δ15N穩定同位素分析檢測方法比較成熟，測定結果也比較穩定。但穩定性氫同位素用于動物源性食品產地溯源的應用研究較少［13，14］。利用δ2H穩定同位素判斷羅非魚地理來源的研究在中國還未見報道。本試驗分析了來自中國四大產區的羅非魚組織中δ2H穩定同位素的組成差異，探討了穩定性氫同位素指標用于中國羅非魚產地溯源的可行性。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

羅非魚：分別從廣東、海南、廣西、福建4個省的不同地區采集凍羅非魚片（目前中國羅非魚出口中最多的形式），規格均為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。采樣點的具體情況見表1。

表1 樣品產地Table 1 The geographical origin of samples

1.2 主要儀器設備

同位素比率質譜儀：DELTA－S，西德菲尼根瑪特公司；

電熱恒溫鼓風干燥箱：DHG－9053A，桑海精密實驗設備有限公司；

粉碎機：FDV，佑崎有限公司；

電子天平：BT 224S，賽多利斯科學儀器（北京）有限公司；

索氏抽提器：SZF－06，上海洪紀儀器設備有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 樣品前處理 凍羅非魚片在流動的自來水下解凍15 min后，將背肉和腹肉分開，分別經絞肉機絞碎后，在70℃ 恒溫下干燥48 h，用粉碎機粉碎，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后，將脫脂干物質（主要為粗蛋白）進行充分研磨，過200目篩后，轉移至自封袋中，標記后放入干燥器中保存，直至分析。

1.3.2 穩定性氫同位素比率檢測 參考文獻［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進樣盤中。氫同位素通過在1 350℃高溫下分解產生氫氣測定。H2在載氣He的載帶下經過稀釋儀，最后進入同位素比率質譜儀進行分析檢測。其中載氣He流量為70 m L／min，He稀釋壓力為50 k Pa。穩定同位素氫的測定結果以δ‰表示：

式中：

R樣品—— 所測樣品中2H豐度與1H的豐度比；

R標準—— 國際標準樣品中2H豐度與1H的豐度比。

δ2H的標準物質為V－SMOW。

1.4 統計分析

數據用EXCEL軟件和SAS軟件9.1版進行分析。

2 結果與討論

2.1 不同地域來源羅非魚組織（腹肉和背肉）中δ2 H同位素組成分析

測定了來自廣東、海南、廣西和福建地區的樣品，試驗結果以每個地區的平均值±標準偏差表示，結果見表2。

表2 不同地區來源的羅非魚背肉和腹肉中δ2 H的平均值與標準偏差+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，不同地域來源羅非魚背肉、腹肉中穩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，但它們與經度的變化規律不明顯。

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

中國不同地域來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，這也能從側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。這與前人對生物體中δ2H穩定同位素的研究結果一致。郭波莉等［14］分析了來自吉林、貴州、寧夏和河北的牛組織中氫同位素組成與地域經度、緯度及海拔高度變化的關系，結果表明，不同地域來源的牛組織中δ2H值的差異顯著，有隨著地理緯度增加而減小的趨勢。Heaton等［15］分析研究了來自歐洲、美洲、澳大利亞及新西蘭的牛脂肪中δ2H值，結果表明，高緯度地區的牛脂肪中δ2H值比較低，低緯度地區的牛脂肪中δ2H值比較高，即不同產地來源的牛脂肪中的δ2H值與緯度呈負相關。Camin等［13］對歐洲不同地區的羊肉中δ2H值的分析結果表明，δ2H與當地降水或地下水中的δ2H值呈顯著正相關，其中來自希臘、英國海岸地區、中歐地區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值的相關關系Figure 1 Correlation ofδ2 H value between dorsal meat and abdominal meat of tilapia

目前，專家學者關于生物組織中的δ2H值具有緯度效應的認識比較一致。自然界中由于氫同位素質量較小（相對于碳、氮、硫等質量較重的同位素），其更易在物理和生物過程中發生自然分餾，從而導致不同地理來源的生物體中，氫同位素的自然豐度存在極大差異。自然界中有質量數為1和2的兩種穩定氫同位素，質量較重的氚（D）在自然界中的含量很低，影響生物體中D／H的一個因素是水源，由于在不斷地蒸發和濃縮過程中氣相氚的濃度減小，液相氚的濃度相應增加；影響生物體中D／H的另一個因素是溫度，溫度高的地區（低緯度）的水源中氚的含量較高，這些地區的生物體中的氚的含量也較高［2，16，17］。因此，δ2H 是 判 斷產品地 理 來 源 的 理想工具。

2.2 δ2 H同位素溯源

以羅非魚背肉中δ2H數據為基礎，用貝葉斯判別分析方法可將不同地域來源的羅非魚區分開來，其結果見表3。由表3可知，原始判別中廣東一個樣品被判別到海南，海南有兩個樣品被判別到廣東，廣西有3個樣品分別被判別到其他3個地區，因此原始的正確判別率對于廣東、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%。經過交叉驗證的判別分析后，可以看到廣東和福建的判別率下降，對于廣東、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同位素數據對不同地區羅非魚的判別分析結果Table 3 Results of discriminant analysis for tilapia from different regions based on theδ2 H isotope data of dorsal meat

3 結論

在本試驗中，各地羅非魚的δ2H顯著不同，δ2H可作為判斷產品地理來源的一個有力指標，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源地的信息。

在今后的研究分析中還可聯合δ13C、δ15N、δ34S等穩定同位素指標來進行產地溯源，構成羅非魚的穩定同位素產地溯源指紋圖譜，以提高穩定同位素分析技術對羅非魚產地溯源的準確性和實用性。

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

MA Dong－hong1WANG 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

國家自然科學基金資助項目（編號：30901125）；“十一五”國家科技支撐計劃課題（編號：2008BAD94B09）；歐盟第七框架項目：Sustaining Ethical Aquaculture Trade（編號：Grant agreement No.222889）；上海市教委重點學科建設項目（編號：J50704）

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

劉源

2011－11－01