元素與穩(wěn)定同位素微化學(xué)分析在 水產(chǎn)品產(chǎn)地溯源中的應(yīng)用*

薛竣仁 劉洪波 姜 濤 陳修報 唐 靜 楊 健 ,①

(1. 南京農(nóng)業(yè)大學(xué)無錫漁業(yè)學(xué)院 江蘇 無錫 214081；2. 中國水產(chǎn)科學(xué)研究院長江中下游漁業(yè)生態(tài)環(huán)境評價與 資源養(yǎng)護(hù)重點(diǎn)實(shí)驗室 中國水產(chǎn)科學(xué)研究院淡水漁業(yè)研究中心 江蘇 無錫 214081)

水產(chǎn)品是海洋和淡水漁業(yè)生產(chǎn)的動植物及其加工產(chǎn)品的統(tǒng)稱，常見的水產(chǎn)品主要包括魚、蝦、蟹和貝。水產(chǎn)品富含蛋白質(zhì)、維生素和礦質(zhì)元素(姜曉東等, 2015; 趙亭亭等, 2018)，具有極高的營養(yǎng)價值，其需求量逐年提高，傳統(tǒng)捕撈的數(shù)量已完全無法滿足消費(fèi)者的需求，相關(guān)名特優(yōu)新品種的養(yǎng)殖業(yè)也得到迅猛發(fā)展和高度關(guān)注。需要注意的是，隨著消費(fèi)者對水產(chǎn)品品質(zhì)的追求及對知名產(chǎn)地或著名品牌水產(chǎn)品更加青睞，優(yōu)質(zhì)水產(chǎn)品，如陽澄湖中華絨螯蟹(Eriocheir sinensis)、波士頓龍蝦(Homarus americanus)等可以售出更高的價格。鑒于此，不法商人常以假充真、以次充好來賺取非法利益。目前，除摻假行為外，原產(chǎn)地標(biāo)識不清(Miller et al, 2010; Lamendin et al, 2015)及錯貼標(biāo)簽(Wallstrom et al, 2020)的現(xiàn)象也大量存 在。這種惡意行為必會損害消費(fèi)者、生產(chǎn)者及行業(yè)的利益。

為使消費(fèi)者合法權(quán)益得到保障，歐盟 2065/2001號規(guī)定要求水產(chǎn)品標(biāo)簽必須注明水產(chǎn)品的獲取方法(養(yǎng)殖或野生)、養(yǎng)殖國家與產(chǎn)地的地理位置等信息，但我國尚無如此嚴(yán)格的要求。養(yǎng)殖水產(chǎn)品冒充野生水產(chǎn)品以及普通產(chǎn)地水產(chǎn)品假冒知名地理標(biāo)志保護(hù)產(chǎn)地水產(chǎn)品的現(xiàn)象頻發(fā)，嚴(yán)重危害著原產(chǎn)地水產(chǎn)品的信譽(yù)和消費(fèi)者的正當(dāng)權(quán)益。在這種市場背景下，亟需進(jìn)一步加快和強(qiáng)化對水產(chǎn)品的原產(chǎn)地溯源研究，以便建立更多、更有效且更為科學(xué)、客觀的方法體系對水產(chǎn)品所標(biāo)識的產(chǎn)地進(jìn)行有效監(jiān)督、鑒定，從而確保其產(chǎn)地或品牌來源信息真實(shí)。

礦質(zhì)元素和穩(wěn)定同位素分析是目前兩類水產(chǎn)品產(chǎn)地溯源最受關(guān)注的方法(陳勝軍等, 2019; 張政權(quán)等, 2020)。本文對礦質(zhì)元素、穩(wěn)定同位素指紋及其相關(guān)的多元統(tǒng)計分析技術(shù)在水產(chǎn)品溯源中的原理與應(yīng)用進(jìn)行綜述與展望，以期為名特優(yōu)新水產(chǎn)品產(chǎn)地溯源技術(shù)的發(fā)展提供思路。

1 元素微化學(xué)分析與水產(chǎn)品產(chǎn)地溯源

1.1 元素微化學(xué)溯源的技術(shù)原理

礦質(zhì)元素在生態(tài)環(huán)境中的分布很不均勻。不同的水、土壤、飼料和空氣環(huán)境中的礦質(zhì)元素組成和 含量都有其各自的特征(Franke et al, 2005)，且不同生境條件中的常量、微量元素會因為多種生命活動而進(jìn)入動植物體內(nèi)持續(xù)累積，導(dǎo)致來源于不同地區(qū)的生物體內(nèi)元素含量存在較大差異(Anderson et al, 2005)，故這種微化學(xué)“指紋”的差異可以成為很好的產(chǎn)地溯源指標(biāo)(圖 1)。基于該原理，如果對經(jīng)濟(jì)水產(chǎn)品中的元素含量和組成“指紋”進(jìn)行精準(zhǔn)定量檢測，可以達(dá)到相關(guān)水產(chǎn)品產(chǎn)地溯源的目的。雖然由于飼料中常添加一些必需元素，水產(chǎn)品的某些礦質(zhì)元素含量也有可能受到飼料的影響，但如果挑選飼料影響小的穩(wěn)定元素，且對盡量多種的元素進(jìn)行綜合分析，則在進(jìn)行產(chǎn)地判別時，可以有效避免受到人為因素(如污染、餌料等特殊情況)的干擾。

圖1 微化學(xué)“指紋”溯源原理模式 Fig. 1 Schematic diagram of the traceability by microchemical “fingerprint” profiles

1.2 水產(chǎn)品產(chǎn)地溯源中的元素微化學(xué)分析進(jìn)展

在水產(chǎn)品的產(chǎn)地溯源應(yīng)用中，魚類應(yīng)用最為廣泛，因為魚類在水體中生活的過程中，其耳石結(jié)構(gòu)會持續(xù)地吸收水環(huán)境中的礦質(zhì)元素并且不斷富集(Campana et al, 2007)。耳石中的 Sr與 Ba 元素的主要來源就是生活的水環(huán)境，因此，通過測定耳石的元素進(jìn)行產(chǎn)地溯源是一種重要方式(Kerr et al, 2014)。Avigliano等(2017)運(yùn)用電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀(ICP-OES)對拉普拉塔河 3個不同地區(qū)的條紋鯪脂鯉(Prochilodus lineatus)耳石的 Sr、Ba、Zn與 Ca元素的比值進(jìn)行了測定，在后續(xù)的判別分析中，3個產(chǎn) 地的判別準(zhǔn)確率分別為 82.1%、84.2%和 77.8%，雖然將元素與幾何形態(tài)學(xué)方法結(jié)合的判別更為準(zhǔn)確，但單獨(dú)使用元素指紋判別的準(zhǔn)確率要明顯優(yōu)于只使用幾何形態(tài)學(xué)方法。Miyan等(2016)通過電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀(ICP-AES)測定了來自恒河及其支流的 4個不同產(chǎn)地的胡子鯰(Clarias batrachus)矢耳石的Na、Mg、Ba和Cu等12種礦質(zhì)元素的含量，結(jié)果顯示，在4個不同產(chǎn)地中，除Na、Ca和Sr元素外，其余9種元素均存在顯著性差異，通過12種元素對4個產(chǎn)地的判別分析準(zhǔn)確率分別為 88%、92%、96%和100%，總體的準(zhǔn)確率達(dá)94%，產(chǎn)地判別效果非常好。該研究還對同樣4個產(chǎn)地的樣本進(jìn)行幾何形態(tài)學(xué) 方法的產(chǎn)地判別，產(chǎn)地判別準(zhǔn)確率僅為 68.39%，與Avigliano等(2017)的研究結(jié)果相同，均表明礦質(zhì)元素的判別效果顯著優(yōu)于幾何形態(tài)學(xué)方法。耳石礦質(zhì)元素含量同樣被Maciel等(2020)應(yīng)用于大西洋西南部4個河口的叉尾髯海鯰(Genidens genidens)的群體判別，電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(ICP-MS)和激光剝蝕電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(LA-ICP-MS)被用于測定耳石邊緣與核心部分Ba、Cu和Mg等7種礦質(zhì)元素與Ca的比值；邊緣部分的綜合判別率為75.9%，核心部分的綜合判別率為86.2%，對群體的判別效果較好；通過耳石的幾何形態(tài)學(xué)方法對 4個群體判別的準(zhǔn)確率為75.1%，低于礦質(zhì)元素的判別效果。通過肌肉對不同地區(qū)魚類的判別效果同樣優(yōu)異，Han等(2019)采集了中國 2個不同地區(qū)同一年 4個季節(jié)的鮭魚(Oncorhynchus keta)樣本，通過18種礦質(zhì)元素的測定不僅可以將2個不同產(chǎn)地的鮭魚進(jìn)行產(chǎn)地鑒別，也進(jìn)一步驗證了多元素的產(chǎn)地溯源技術(shù)在對鮭魚產(chǎn)地的鑒別中不會受到季節(jié)影響，證實(shí)了該技術(shù)的應(yīng)用價值。

近年來，礦質(zhì)元素分析也越來越多地應(yīng)用在蝦、蟹和貝類的研究中。楊文斌等(2012)通過 ICP-MS測定了中華絨螯蟹第3步足的Na、Mg、Al等11種礦質(zhì)元素的含量，對長江水系3個不同湖泊產(chǎn)的中華絨螯蟹進(jìn)行產(chǎn)地判別的準(zhǔn)確率達(dá)到93.3%。楊健等(2013)同樣基于第3步足整體組織進(jìn)行測定，選取Na、Mg等12種測得的礦質(zhì)元素對相距較近的3個湖泊及距離較遠(yuǎn)的軍山湖中華絨螯蟹進(jìn)行產(chǎn)地判別，對4個產(chǎn)地的判別準(zhǔn)確率達(dá) 100%。趙鑒等(2014)分別選取遼河水系以及長江水系的4個不同產(chǎn)地，基于第3步足內(nèi)Na、Mg等12種礦質(zhì)元素進(jìn)行產(chǎn)地判別，對4個產(chǎn)地的判別準(zhǔn)確率同樣可達(dá)100%。Varrà等(2021)使用四極感應(yīng)耦合等離子體質(zhì)譜儀(Q-ICP-MS)測定了地中海和大西洋3個不同地區(qū)的68尾普通烏賊(Sepia officinalis)樣本的52種元素含量，主成分分析后選用了3種不同的判別分析方法對這3個產(chǎn)地的普通烏賊進(jìn)行產(chǎn)地判別，3種方法的交叉驗證判別準(zhǔn)確率分別為100%、99%和100%，可以準(zhǔn)確地對不同來源烏賊進(jìn)行區(qū)分。

在貝類研究中，Zhao等(2016)對采集于中國3個省份海岸的菲律賓蛤仔(Ruditapes philippinarum)進(jìn)行產(chǎn)地判別，采用ICP-MS測定蛤仔軟組織及同步采集的生活水樣與泥樣的 25種礦質(zhì)元素的含量，3個產(chǎn)地的總體判別準(zhǔn)確率為94.4%，具有較好的產(chǎn)地判別效果；相關(guān)性分析的結(jié)果顯示，Na、Mg、Co、Cu等12種元素在蛤仔與水泥間存在顯著相關(guān)性，有效證實(shí)水生生物體內(nèi)的礦質(zhì)元素會因為生活水體環(huán)境的變化而變化。Bennion等(2019)使用ICP-MS測定采集于愛爾蘭西海岸 3個海灣的 4個不同產(chǎn)地的貽貝(Mytilus edulis)的As、Cd等9種元素，并進(jìn)行產(chǎn)地判別，發(fā)現(xiàn)不同組織有不同的判別效果；但將清潔的貝殼、足部和角質(zhì)層相結(jié)合之后，對 4個不同地區(qū)(其中有2處采樣地點(diǎn)的間距僅為6 km)的貽貝判別準(zhǔn)確率可達(dá)到100%。Morrison等(2019)通過ICP-MS對采集于愛爾蘭西海岸 3個海灣共 4個不同地點(diǎn)的扇貝(Pecten maximus)進(jìn)行了產(chǎn)地的判別。其基于10種礦質(zhì)元素、選取貝殼及軟組織分別進(jìn)行了礦質(zhì)元素的產(chǎn)地判別研究。結(jié)果顯示，貝殼的判別達(dá)到97.5%的判別準(zhǔn)確率，具有滿意的產(chǎn)地溯源效果。將軟組織與貝殼數(shù)據(jù)相結(jié)合之后可進(jìn)一步提高判別率至 100%。Forleo等(2021)共采集了7個地區(qū)25個采樣點(diǎn)的紫貽貝(Mytilus galloprovincialis)進(jìn)行產(chǎn)地溯源研究，通過14種礦質(zhì)元素的測定及分析，總體的產(chǎn)地溯源準(zhǔn)確率達(dá) 90%以上，可以有效應(yīng)對市場上的假冒行為。Ricardo等(2020)利用礦質(zhì)元素快速、準(zhǔn)確、有效地進(jìn)行了花蛤(Ruditapes philippinarum)的產(chǎn)地溯源。

礦質(zhì)元素不僅被應(yīng)用于不同產(chǎn)地的水產(chǎn)品的產(chǎn)地鑒別之中，也可以用于對不同養(yǎng)殖方式水產(chǎn)品的鑒別，可以極好地保護(hù)野生名貴水產(chǎn)品的信譽(yù)。Anderson等(2010)利用19種元素建立了5種不同的模型，嘗試對2種生長方式(養(yǎng)殖與野生)的鮭[大西洋鮭(Salmo salar), 大鱗大馬哈魚(Oncorhynchus tshawytscha)和銀大麻哈魚(Oncorhynchus kisutch)]進(jìn)行區(qū)分，雖然根據(jù)不同的模型，準(zhǔn)確度略有不同，但能夠成功地把不同產(chǎn)地與生產(chǎn)方法的鮭魚區(qū)分開來。Zitek等(2010)使用激光剝蝕電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(LA-ICP-MS)對野生與人工養(yǎng)殖的鱒(Oncorhynchus mykiss和Salmo trutta)的耳石進(jìn)行元素測定， 基于88Sr/43Ca、和23Na/43Ca等分析，可以100%區(qū)分野生與養(yǎng)殖的鱒。Li等(2015)通過ICP-AES對不同養(yǎng)殖模式的斑點(diǎn)叉尾(Ictalurus punctatus)進(jìn)行肌肉礦質(zhì)元素的比較研究，結(jié)果顯示，用13種礦質(zhì)元素“指紋”判別不投與投喂飼料養(yǎng)殖斑點(diǎn)叉尾的準(zhǔn)確率可達(dá)100%。

隨著礦質(zhì)元素“指紋”的研究種類與范圍的不斷擴(kuò)大，礦質(zhì)元素“指紋”的應(yīng)用前景必會更加廣闊，但我國目前特色水產(chǎn)品的產(chǎn)地溯源研究仍處于初始階段，還有很多的特色水產(chǎn)品缺乏相關(guān)特征指標(biāo)的研究，特色水產(chǎn)品的元素“指紋”圖譜的建立仍然需要更多的樣本量以及更多產(chǎn)地的數(shù)據(jù)支持。

2 穩(wěn)定同位素微化學(xué)分析與水產(chǎn)品產(chǎn)地溯源

2.1 穩(wěn)定同位素微化學(xué)“指紋”溯源的技術(shù)原理

質(zhì)子數(shù)相同、中子數(shù)不同的同一元素的不同核素被稱為同位素，水產(chǎn)品體內(nèi)某元素的比值受同位素分餾效應(yīng)的影響。同位素分餾效應(yīng)是指由于同位素質(zhì)量不同，在物理、化學(xué)及生物化學(xué)作用過程中，同位素比值不同的兩種物質(zhì)或同種物質(zhì)的兩種相態(tài)間發(fā)生的同位素的自然分配效應(yīng)(Nier, 1950)。同位素分餾效應(yīng)受氣候、環(huán)境、生物代謝等因素影響而存在差異(Branch et al, 2003; Liu et al, 2017)。同位素的波動范圍相對較小，相對穩(wěn)定，如同人類的指紋具有各自的特征信息，被稱為“同位素指紋”。穩(wěn)定同位素比質(zhì)譜儀(IRMS)技術(shù)具有精確度高、運(yùn)用少量樣品即可進(jìn)行同位素檢測和區(qū)分，且沒有放射性，不會造成二次污染的優(yōu)點(diǎn)。該技術(shù)在草莓(Perini et al, 2017)等植物源性水果和牛羊肉(Zhao et al, 2015)等動物源性肉品中均得到了運(yùn)用。近年來，在水產(chǎn)品溯源中也有了類似的應(yīng)用(Pereira et al, 2019)，特別是 δ13C、δ15N、δ2H和δ18O等。

水產(chǎn)品體內(nèi)的 C穩(wěn)定同位素組成與飼料的種類密切相關(guān)。δ13C會因為動物飼料中 C3、C4植物比例的不同而發(fā)生變化。δ15N除受飼料內(nèi)動植物占比的影響外，還受到土壤狀況等多種因素的影響(Amundson et al, 2003)。水體中的δ2H、δ18O值會受到不同季節(jié)、海拔與生存緯度的影響而產(chǎn)生變化，因此，生活在不同水環(huán)境中的水產(chǎn)品的δ2H、δ18O值會有較大的差異(周毅等, 2017; Ramesh et al, 1992)，也極具產(chǎn)地溯源的潛力。另外，Sr穩(wěn)定同位素受到地質(zhì)條件的影響較大，比H、O穩(wěn)定同位素比值更穩(wěn)定，可在H、O穩(wěn)定同位素?zé)o法進(jìn)行有效區(qū)分的水產(chǎn)品中進(jìn)行溯源研究(Kelly et al, 2005)。

2.2 水產(chǎn)品產(chǎn)地溯源中的穩(wěn)定同位素微化學(xué)分析進(jìn)展

穩(wěn)定同位素技術(shù)已經(jīng)越來越多地應(yīng)用到魚類的產(chǎn)地溯源研究。Kim等(2015)選取了 11個不同產(chǎn)地的鯖(Scomber japonicas)、6個產(chǎn)地的小黃魚(Larimichthys polyactis)及 7個產(chǎn)地的鱈(Theragra chalcogramma)的肌肉組織，進(jìn)行 C、N穩(wěn)定同位素的測定，結(jié)果顯示，鯖與鱈的產(chǎn)地區(qū)分度很高，但小黃魚的區(qū)分度極不理想。吳浩等(2021)對來自于6個不同國家的大西洋鮭進(jìn)行產(chǎn)地溯源研究，選取三文魚的肌肉、表皮、鱗片和骨骼測定了C、N、H、O和S穩(wěn)定同位素比值，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，表皮、鱗片和骨骼的C、N與 S同位素產(chǎn)地判別準(zhǔn)確率均達(dá) 100%。在Molkentin等(2015)的研究中，通過C、N同位素還可以將野生鮭與養(yǎng)殖鮭進(jìn)行準(zhǔn)確區(qū)分，即使鮭魚肉在煙熏后仍然可以準(zhǔn)確的產(chǎn)地溯源。

除魚類外，同位素溯源技術(shù)在貝、海參和蝦蟹類的產(chǎn)地溯源中同樣廣受關(guān)注。Zhang等(2019)分別在同一年春季和秋季采集了中國黃海與渤海海域 7個地點(diǎn)的蝦夷扇貝等3種扇貝(Patinopecten yessoensis,Chlamys farreri和 Argopecten irradians)進(jìn)行了肌肉δ13C和δ15N測定，判別結(jié)果顯示，對所采集的7個地點(diǎn)的扇貝的綜合判別準(zhǔn)確率達(dá)92%。Zhao等(2019)分別在不同季節(jié)采集了中國海域 6個不同地點(diǎn)的蝦夷扇貝，對所有樣本的10種氨基酸進(jìn)行了C、N同位素比值的測定，產(chǎn)地判別正確率亦可達(dá)100%。δ13C和δ15N還被應(yīng)用在了莖柔魚(Dosidicus gigas)的產(chǎn)地溯源研究中。Gong等(2018)與Liu等(2019)均采集了東太平洋不同地區(qū)的莖柔魚進(jìn)行產(chǎn)地溯源研究，通過δ13C和 δ15N均達(dá)到了較好的產(chǎn)地溯源效果。后者的研究還證明了部分地區(qū)的莖柔魚存在可能的種群關(guān)聯(lián)性。Liu等(2017)對海參(Apostichopus japonicus)測定了特定脂肪酸內(nèi)的δ13C和δ15N值，對采集于不同季節(jié)和不同地點(diǎn)的海參樣本進(jìn)行溯源。除長海島與獐子島的區(qū)分度可能因地理接近或食物相近而區(qū)分度不高外，其余產(chǎn)地的判別結(jié)果均可達(dá) 79.0%。Li等(2018)采集了中國 16個地區(qū)的凡納濱對蝦(Litopenaeus vannamei)測定δ13C和δ15N值，低鹽度、高鹽度與淡水產(chǎn)地蝦的整體判別準(zhǔn)確率為89.6%；研究還發(fā)現(xiàn)，δ13C值主要是因為咸水內(nèi)的富集產(chǎn)生差異，而δ15N的差異主要是來源于飼料。Yin等(2020)則利用多接收器電感耦合等離子體質(zhì)譜(MC-ICP-MS)測定了步足及背甲等組織中 Sr穩(wěn)定同位素比(87Sr/86Sr)，嘗試進(jìn)行我國5個不同的產(chǎn)地中華絨螯蟹的溯源研究，結(jié)果顯示，相同湖區(qū)的螃蟹與水樣 Sr穩(wěn)定同位素比值相近，但不同湖區(qū)的值則存在顯著差異，可進(jìn)行產(chǎn)地溯源。結(jié)果也證實(shí)了 Sr穩(wěn)定同位素比值主要受水體環(huán)境而非飼料的影響。

穩(wěn)定同位素溯源技術(shù)不僅可以對水產(chǎn)品進(jìn)行產(chǎn)地鑒別，也可用來區(qū)分不同養(yǎng)殖方式的水產(chǎn)品。Camin等(2018)對20個意大利養(yǎng)殖場的130條意大利虹鱒進(jìn)行魚肉的H、C、O、N和S同位素分析，綜合判別使用不同飼料養(yǎng)殖場虹鱒的準(zhǔn)確率達(dá)91%；魚體C、N和 S同位素比值與飼料的比值呈正相關(guān)，而魚體 H和O同位素比值則與水體的比值呈正相關(guān)。Wang等(2018)對野生及不同養(yǎng)殖(傳統(tǒng)養(yǎng)殖、有機(jī)養(yǎng)殖)條件的鮭進(jìn)行溯源發(fā)現(xiàn)，C、N穩(wěn)定同位素比值可精準(zhǔn)確定上述3類養(yǎng)殖方式。Tulli等(2020)也通過C、N、H和O同位素區(qū)分了不同地區(qū)及不同養(yǎng)殖系統(tǒng)的歐洲鱸魚(Dicentrarchus labrax)。

雖然穩(wěn)定同位素技術(shù)在產(chǎn)地溯源中的應(yīng)用已經(jīng)取得了很多成功，但目前的研究深度仍然不足，許多研究仍局限于較少的產(chǎn)地范圍及樣本數(shù)量，在后續(xù)的相關(guān)研究中，對采樣地區(qū)與樣本數(shù)量需進(jìn)一步擴(kuò)大，以建立完整的同位素“指紋”數(shù)據(jù)庫。

3 礦質(zhì)元素和穩(wěn)定同位素結(jié)合分析用于水產(chǎn)品產(chǎn)地的溯源

3.1 礦質(zhì)元素和穩(wěn)定同位素結(jié)合分析的技術(shù)原理

不同環(huán)境條件中的常量、微量礦質(zhì)元素會因為攝食、呼吸等生命活動在水生動物體內(nèi)持續(xù)累積，導(dǎo)致來源于不同地區(qū)的水生動物體內(nèi)元素含量會存在較大差異。對于同位素指標(biāo)而言，水產(chǎn)品體內(nèi)的C、N穩(wěn)定同位素組成受到水生動物所食用飼料的密切影響；H、O同位素組成會因為水體環(huán)境的差異而形成產(chǎn)地上的較大的差異(Ramesh et al, 1992)；Sr穩(wěn)定同位素則受到地質(zhì)條件的影響較大。不同的溯源指標(biāo)因為影響因子的不同在進(jìn)行產(chǎn)地溯源研究時會有極好的互相補(bǔ)充的效果，因此在進(jìn)行產(chǎn)地溯源逇時，越來越多的研究將多種指標(biāo)進(jìn)行綜合分析以取得比選取單一因素更好的溯源效果。

3.2 水產(chǎn)品產(chǎn)地溯源中的礦質(zhì)元素和穩(wěn)定同位素結(jié)合分析進(jìn)展

元素指紋和同位素指紋技術(shù)均在水產(chǎn)上具有廣泛的應(yīng)用潛力，而這2種技術(shù)的綜合利用具有更好的產(chǎn)地溯源效果。2000年以來，將同位素比值和多元素分析相結(jié)合進(jìn)行水產(chǎn)品產(chǎn)地溯源的研究不斷增多。黃麗英等(2019)測定了δ13C和δ15N以及Na等10種礦質(zhì)元素的含量以區(qū)別不同漁場產(chǎn)帶魚(Trichiurus haumela)。雖然4個漁場間的δ13C和δ15N值無顯著差異，但將穩(wěn)定同位素比值與礦質(zhì)元素含量相結(jié)合后進(jìn)行的主成分分析中，成功區(qū)分4個漁場的帶魚，且相互沒有重疊。Luo等(2019)在區(qū)分長江水系8個不同產(chǎn)地中華絨螯蟹時，僅使用δ13C和δ15N值時判別準(zhǔn)確率為 82.3%，僅使用礦質(zhì)元素的判別準(zhǔn)確率為91.5%，將二者結(jié)合之后的判別準(zhǔn)確率可達(dá) 98.2%，判別效果有顯著提升。駱仁軍等(2020)在對東營、盤綿、營口3個地區(qū)的中華絨螯蟹的產(chǎn)地鑒別中發(fā)現(xiàn)，以δ13C和δ15N值為溯源指標(biāo)進(jìn)行產(chǎn)地鑒別，其原始正確率僅為66.7%，交叉判定正確率為65%，而利用多元分析方法結(jié)合穩(wěn)定同位素和元素組成時，其產(chǎn)地溯源初始正確率高達(dá) 96.7%，交叉判定正確率為91.7%。在對海參的產(chǎn)地溯源研究中，Kang等(2021)將C、N、O和H同位素比值與22種礦質(zhì)元素含量相結(jié)合，對我國5個不同產(chǎn)地的海參進(jìn)行溯源研究發(fā)現(xiàn)，判別分析的準(zhǔn)確度可在 96%以上。Liu等(2020)將魚鱗的微量元素與C、N同位素比值結(jié)合，對野生、湖養(yǎng)和池養(yǎng)的鯉魚(Cyprindae)進(jìn)行產(chǎn)地區(qū)分，訓(xùn)練集的判別準(zhǔn)確率高達(dá)100%。

在國外的相關(guān)研究中，Carter等(2015)對澳大利亞本地與亞洲鄰國進(jìn)口的斑節(jié)對蝦(Penaeus monodon)等蝦類的殼、幾丁質(zhì)及肌肉進(jìn)行微量元素與同位素分析，結(jié)果顯示，進(jìn)口對蝦與澳大利亞對蝦等存在顯著差異。同時，肌肉與幾丁質(zhì)間的同位素組成存在較強(qiáng)的相關(guān)性，表明可以從這2個成分中得到等價信息，只需要對其中1個進(jìn)行分析即可得到產(chǎn)地結(jié)果。Ortea等(2015)將元素與同位素分析相結(jié)合，采集了3個屬的7種對蝦[斑節(jié)對蝦、凡納濱對蝦、印度明對蝦(Fenneropenaeus indicus)、墨吉明對蝦(Fenneropenaeus merguiensis)、紅對蝦(Farfantepenaeus notialis)、阿根廷紅蝦(Pleoticus muelleri)和北極蝦(Pandalus borealis)]，將兩種技術(shù)結(jié)合后成功地區(qū)分了不同種類、不同起源的對蝦，同時還成功區(qū)分出野生與養(yǎng)殖蝦。

穩(wěn)定同位素技術(shù)與多礦質(zhì)元素分析相聯(lián)用，并與多種化學(xué)計量學(xué)分析方法相結(jié)合是產(chǎn)地溯源的研究熱點(diǎn)。將礦質(zhì)元素與同位素相結(jié)合進(jìn)行產(chǎn)地溯源的研究，比使用單一方法具有更高的判別準(zhǔn)確率。

4 結(jié)論

近年來，礦質(zhì)元素與穩(wěn)定同位素技術(shù)在魚類、甲殼類和貝類水產(chǎn)品的產(chǎn)地成功溯源的應(yīng)用越來越多。隨著人民對美好生活的需求日益增長、對水產(chǎn)品質(zhì)量安全的問題更加關(guān)注，且隨著現(xiàn)代漁業(yè)提質(zhì)增效和綠色轉(zhuǎn)型步伐的加速和鄉(xiāng)村振興國策的實(shí)施，水產(chǎn)品產(chǎn)地溯源和品牌保護(hù)機(jī)制將會得到進(jìn)一步的健全。除礦質(zhì)元素與穩(wěn)定同位素技術(shù)外，形態(tài)學(xué)方法、分子生物學(xué)技術(shù)與仿生感官評價技術(shù)等在產(chǎn)地溯源中均有成功應(yīng)用。綜合利用更多元素和同位素微化學(xué)“指紋”以及在此基礎(chǔ)上結(jié)合更多具有產(chǎn)地差異性的指標(biāo)來開發(fā)更有效的技術(shù)應(yīng)該是今后產(chǎn)地溯源研究的趨勢，同時，建立從地區(qū)到國家層面的水產(chǎn)品產(chǎn)地溯源和原產(chǎn)地保護(hù)大數(shù)據(jù)庫的工作同樣需要得到高度重視。