牦牛乳制品加工過程中穩定碳、氮同位素分餾效應

李繼榮，劉鑫,2，王君，曹曉鋼，次頓

牦牛乳制品加工過程中穩定碳、氮同位素分餾效應

1西藏自治區農牧科學院農業質量標準與檢測研究所/農業農村部農產品質量監督檢驗測試中心（拉薩），拉薩 850032；2西藏農牧學院食品科學學院，西藏林芝 860000；3拉薩海關技術中心，拉薩 850002

【背景】穩定同位素指紋圖譜技術已廣泛應用于乳制品產地溯源研究中，但多集中于產品與原料乳穩定同位素間差異比較。乳制品加工過程中穩定同位素是否存在分餾效應，穩定碳、氮同位素能否用于牦牛乳制品的產地溯源尚不清楚。【目的】以牦牛酸奶、牦牛奶渣為研究對象，明確牦牛乳制品加工過程中各關鍵點樣品穩定碳、氮同位素變化，分餾系數及相關性，探究不同產地牦牛乳制品穩定碳、氮同位素特征，為牦牛乳制品產地溯源提供理論與技術支撐。【方法】從西藏自治區那曲市聶榮縣、嘉黎縣采集酸奶加工過程（牦牛乳、煮沸5 min牦牛乳、加菌種后、40℃發酵6 h、酸奶成品）5個關鍵取樣點對應樣品和奶渣加工過程（牦牛乳、脫脂牦牛乳、煮沸10 h脫脂牦牛乳和奶渣成品）4個關鍵取樣點對應樣品共計196份。利用元素分析—同位素比率質譜儀（EA-IRMS）測定穩定碳、氮同位素比率。結合單因素方差分析，比較穩定碳、氮同位素在酸奶、奶渣加工關鍵采樣點間的差異；酸奶、奶渣加工過程中關鍵采樣點樣品穩定碳、氮同位素的相關性進行皮爾遜相關分析；兩因素方差分析比較不同產地酸奶與牦牛乳、奶渣與牦牛乳穩定碳、氮同位素差異。【結果】酸奶加工過程中存在δ13C、δ15N分餾，δ13C牦牛乳＞δ13C40℃發酵6 h、牦牛酸奶＞δ13C添加菌種后樣品，分餾系數介于0.9996—1.0009，Δ牦牛乳-牦牛酸奶為0.48‰；δ15N煮沸5 min牦牛乳、40 ℃發酵6 h、牦牛酸奶＞δ15N牦牛乳，分餾系數介于0.9993—1，Δ牦牛乳-牦牛酸奶為-0.61‰；部分關鍵取樣點間穩定碳、氮同位素存在顯著相關性。奶渣加工過程中，δ13C牦牛乳、煮沸10 h脫脂牦牛乳、奶渣＞δ13C脫脂牦牛乳，分餾系數介于0.9995—1.0005，Δ牦牛乳-牦牛奶渣為0，部分關鍵點樣品間δ13C存在顯著負相關；各關鍵點樣品δ15N無顯著差異，分餾值均為0。不同產地乳制品穩定碳、氮同位素差異極顯著，聶榮縣較嘉黎縣牦牛乳制品δ13C、δ15N富集。【結論】牦牛乳制品加工過程中δ13C、δ15N存在分餾，添加菌種、發酵、離心脫脂過程導致δ13C比值不同，加熱使樣品δ13C、δ15N發生變化。雖然牦牛乳制品加工過程中發生穩定同位素分餾，但與產地相比，加工過程的影響較小，穩定碳、氮同位素可應用于牦牛乳制品產地溯源。

牦牛乳；酸奶；奶渣；牦牛乳制品；穩定碳同位素；穩定氮同位素

0 引言

【研究意義】作為藏族人民最喜愛的食物之一，牦牛乳富含蛋白質、脂肪、糖類等多種營養素，具備開發高品質乳制品的潛力[1]。目前常見的牦牛乳制品包括酸奶、奶渣及酥油等[2]。牦牛酸奶在降低LDL膽固醇、增進骨骼健康及抗動脈粥樣硬化等方面發揮著重要作用[3]。牦牛奶渣又名曲拉，是將牦牛乳經煮沸脫脂后自然發酵、風干，不加凝乳酶、不經成熟直接食用的酸凝型硬質奶酪[4]，具有較好的抗氧化活性[5]。食品產地溯源技術是有效實施食品原產地追溯、保護名優特產品的重要技術手段[6]。穩定同位素是用于乳制品產地溯源的有效指標[7-9]。穩定同位素分餾指同位素比值不同的兩種物質之間發生的同位素分配[10]。研究牦牛乳制品加工過程中穩定同位素的組成特征與分餾，可為牦牛乳及制品產地溯源提供理論和技術支撐。【前人研究進展】穩定同位素指紋圖譜技術已廣泛應用于乳制品產地溯源中，主要應用于牛奶[11-12]、奶酪[7-8]、黃油[13]、嬰幼兒配方奶粉[14]等產地溯源及真偽辨別。常用的測定指標有δ13C、δ15N、δD、δ18O、δ34S和86Sr/88Sr等[15-16]。JIN等[15]使用δ13C、δ15N、δD、δ18O對鮮牛奶與復原乳進行辨別，辨別率達94.9%。ZHAO等[11]對中國（河北、寧夏、陜西、內蒙古、江蘇）牛奶產地溯源研究發現，利用δ13C、δ15N、δD、δ18O可以對間距0.7 km以上奶牛場產牛奶進行區分。有關加工過程中穩定同位素分餾研究較少，主要集中在酒類[17-19]、茶葉[20-23]、谷物[24-27]、肉類[28-30]、油類[31]、牛奶[32]等產品。SCAMPICCHIO等[33]研究巴氏滅菌和超高溫滅菌對牛奶穩定同位素的影響，結果顯示加熱使碳、氮同位素偏富。MASUD等[34]有關牛奶不同成分及乙醇穩定同位素組成特征的研究時發現，發酵使乙醇較乳糖穩定碳同位素富集。ALTIERI等[7]有關馬蘇里拉奶酪生產過程中穩定同位素分餾結果顯示，馬蘇里拉奶酪與原乳間穩定碳、氮同位素無顯著差異。【本研究切入點】利用穩定同位素指紋圖譜技術對乳制品產地溯源的研究，多集中于產品與原料乳穩定同位素間差異比較，乳制品加工過程中各個關鍵點如何影響產品最終穩定同位素，其間是否存在分餾，進而應用于牦牛乳及其制品產地溯源尚不清楚，牦牛酸奶、牦牛奶渣加工過程中穩定碳、氮同位素變化規律也未見報道。【擬解決的關鍵問題】研究牦牛酸奶、牦牛奶渣加工過程中不同關鍵點樣品穩定碳、氮同位素差異、分餾系數及相關性，探究應用穩定碳、氮同位素分析技術進行牦牛乳及其制品產地溯源的可行性，為牦牛乳及其制品的產地溯源提供理論參考。

1 材料與方法

試驗于2021年在西藏自治區那曲市聶榮嘎確生態畜牧業發展有限責任公司和嘉黎縣娘亞牦牛養殖產業發展有限責任公司進行。

1.1 乳制品加工工藝

1.1.1 酸奶加工工藝 擠出的新鮮牦牛乳經紗布過濾除雜得到酸奶加工牦牛乳原料，煮沸5 min對材料進行殺菌，殺菌晾涼后的樣品加入前1 d的老酸奶作為菌種，添加菌種后樣品40℃發酵6 h，4—6℃冷藏6 h制得酸奶成品。

1.1.2 奶渣加工工藝 擠出的新鮮牦牛乳經紗布過濾除雜得到奶渣加工牦牛乳原料，40 L牛奶分離機中脫脂得脫脂牦牛乳，煮沸10 h脫脂牦牛乳進行殺菌及蒸干水分，塑形晾曬得到奶渣成品。

1.2 試驗材料

2021年8—9月從西藏自治區那曲市聶榮嘎確生態畜牧業發展有限責任公司采集酸奶加工過程（牦牛乳、煮沸5 min牦牛乳、加菌種后、40℃發酵6 h、酸奶成品）5個關鍵取樣點對應樣品和奶渣加工過程（牦牛乳、脫脂牦牛乳、煮沸10 h脫脂牦牛乳和奶渣成品）4個關鍵取樣點對應樣品共計150份，其中牦牛乳樣品20份，對應煮沸5 min牦牛乳樣品、加菌種后樣品、40℃發酵6 h樣品、酸奶成品各19份，對應脫脂牦牛乳、煮沸10 h脫脂牦牛乳和奶渣成品各18份；2021年9—10月從西藏自治區那曲市嘉黎縣娘亞牦牛養殖產業發展有限責任公司采集樣品46份，其中牦牛乳18份，牦牛酸奶18份，奶渣成品10份（表1）。牦牛乳采自當日酸奶、奶渣生產所用除雜后牦牛乳混樣，酸奶、奶渣加工關鍵點取樣為同一天、同一牦牛乳原料。

表1 采樣點信息表

1.3 試驗方法

1.3.1 樣品前處理 取25 mL樣品置于90 mm無菌培養皿中，為避免樣品間污染，使用封口膜封口并用牙簽戳孔，冷凍干燥72 h至恒重，干燥后樣品包裝于直徑12.5 mm的定量濾紙，將濾紙包好的樣品置于250 mL索氏提取器中，使用三氯甲烷﹕甲醇（2﹕1）有機溶劑60℃脫脂6 h，脫脂后的樣品冷凍干燥24 h至恒重，脫脂干燥后的樣品使用Tissuelyser-192型多樣品組織研磨儀研磨，過100目篩，處理好的樣品存于2 mL離心管中備用。

1.3.2 樣品測定 使用十萬分之一天平稱取0.4 mg樣品放入錫杯中包樣。元素分析儀：Flash EA2000型串聯穩定同位素比率質譜儀：Delta V Advantage Isotope Ratio MS進行穩定碳、氮同位素檢測。使用標準品為IAEA-600，儀器對δ13C和δ15N的連續測定精度分別小于±0.1‰、±0.2‰。

穩定同位素比值表示樣品與標準品之間偏差的千分數：

δ(‰)=[(sample/standard-1)]×1000

式中，：C或N；=C/C或N/N；sample：被測樣品的同位素豐度比；standard：標準品的同位素豐度比。

乳制品加工各關鍵點分餾系數計算公式如下：

αA-B=A/B

式中，αA-B：A樣品與B樣品間同位素分餾系數；=C/C或N/N；A、B：乳制品加工關鍵點樣品名稱。A、B樣品間的分餾值為ΔA-B=δA-δB。

1.4 數據處理及質量控制

使用軟件Excel 2019對數據進行整理，SPSS 26對數據進行統計分析，使用單因素方差分析比較穩定碳、氮同位素在酸奶、奶渣加工關鍵采樣點間的差異，統計檢驗前，用Kolmogorov-Smirnov和Levene統計量分別檢驗所有數據的正態性和方差同質性，滿足方差齊性時采用LSD多重比較，不滿足方差齊性時采用Games-Howell多重比較法進行分析；皮爾遜相關分析檢測酸奶、奶渣加工過程中關鍵采樣點樣品穩定碳、氮同位素的相關性；線性回歸分析構建酸奶、奶渣加工過程中關鍵采樣點樣品穩定碳、氮同位素的線性方程；兩因素方差分析比較不同產地（聶榮縣和嘉黎縣）牦牛乳與酸奶、牦牛乳與奶渣穩定碳、氮同位素差異。使用Origin 2021作圖。

2 結果

2.1 酸奶加工過程中穩定碳、氮同位素特征變化

酸奶加工過程中，牦牛乳原料δ13C平均值為-25.2‰，煮沸5 min牦牛乳δ13C平均值為-25.9‰，添加菌種后樣品δ13C平均值為-26.0‰，40℃發酵6 h樣品δ13C平均值為-25.6‰，酸奶成品δ13C平均值為-25.7‰（圖1）。單因素方差分析結果顯示，酸奶加工過程中穩定碳同位素差異極顯著（(4, 90)=11.417，＜0.01），δ13C牦牛乳＞δ13C40℃發酵6 h、酸奶＞δ13C添加菌種后樣品，δ13C煮沸5 min牦牛乳與δ13C添加菌種后樣品、δ13C酸奶無顯著差異，δ13C40℃發酵6 h與δ13C酸奶無顯著差異（表2）。牦牛乳δ13C與煮沸5 min牦牛乳δ13C分餾值介于-0.1‰—1.7‰，牦牛乳δ13C較煮沸5 min牦牛乳δ13C富集0.72‰，分餾系數為1.0007；牦牛乳δ13C與添加菌種后樣品δ13C 分餾值介于0.2‰—1.8‰，牦牛乳δ13C較添加菌種后樣品δ13C富集0.87‰，分餾系數為1.0009；牦牛乳δ13C與40℃發酵6 h樣品δ13C分餾值介于-0.9‰—2.1‰，牦牛乳δ13C較40℃發酵6 h樣品δ13C富集0.46‰，分餾系數為1.0005；牦牛乳δ13C與酸奶δ13C分餾值介于-0.9‰—1.9‰，牦牛乳δ13C較酸奶δ13C富集0.48‰，分餾系數為1.0005；添加菌種后樣品δ13C較40 ℃發酵6 h樣品δ13C、酸奶δ13C貧化，添加菌種后樣品δ13C與40 ℃發酵6 h樣品δ13C分餾值介于-1.6‰—1.2‰，添加菌種后樣品δ13C較40 ℃發酵6 h樣品δ13C貧化0.40‰，分餾系數為0.9996；添加菌種后樣品δ13C與酸奶δ13C分餾值介于-1.6‰—0.4‰，添加菌種后樣品δ13C較酸奶δ13C貧化0.39‰，分餾系數為0.9996。

不同大寫字母表示差異極顯著（P＜0.01） Different capital letters indicate extremely significant difference (P＜0.01)

酸奶加工過程中，牦牛乳原料δ15N平均值為4.2‰，煮沸5 min牦牛乳樣品的δ15N平均值為4.7‰，添加菌種后樣品δ15N平均值為4.5‰，40 ℃發酵6 h樣品δ15N平均值4.9‰，酸奶成品δ15N平均值為4.8‰。單因素方差分析結果顯示（圖1），酸奶加工過程中穩定氮同位素差異極其顯著（(4, 90)= 3.736，＜0.01），δ15N煮沸5 min牦牛乳、40 ℃發酵6 h、酸奶＞δ15N牦牛乳，δ15N添加菌種后樣品與δ15N牦牛乳、δ15N酸奶無顯著差異，δ15N酸奶與δ15N煮沸5 min牦牛乳、δ15N添加菌種后樣品、δ15N40℃發酵6 h樣品無顯著差異。牦牛乳原料δ15N較煮沸5 min牦牛乳δ15N、40 ℃發酵6 h樣品δ15N、酸奶δ15N貧化（表2），牦牛乳原料δ15N與煮沸5 min牦牛乳δ15N分餾值介于-1.6‰—0.7‰，牦牛乳原料δ15N較煮沸5 min牦牛乳δ15N貧化0.51‰，分餾系數為0.9995；牦牛乳原料δ15N與40 ℃發酵6 h樣品δ15N分餾值介于-1.6‰—1.3‰，牦牛乳原料δ15N較40 ℃發酵6 h樣品δ15N貧化0.67‰，分餾系數為0.9993；牦牛乳原料δ15N與酸奶δ15N分餾值介于-1.7‰— 2.0‰，牦牛乳原料δ15N較酸奶δ15N貧化0.61‰，分餾系數為0.9994。

表2 牦牛酸奶加工過程中各成分間穩定碳、氮同位素分餾系數表

2.2 酸奶加工過程中穩定碳、氮同位素相關性分析

圖2顯示40 ℃發酵6 h樣品δ13C與酸奶成品δ13C、煮沸5 min牦牛乳δ13C存在顯著正關性（=0.551，＜0.05；=0.47，＜0.05），與牦牛乳樣品δ13C存在顯著負關性（=-0.532，＜0.05）。

圖3顯示酸奶成品δ15N與煮沸5 min牦牛乳δ15N存在顯著正相關（=0.523，＜0.05），與添加菌種后樣品δ15N、40 ℃發酵6 h樣品δ15N存在極顯著正相關（=0.74，＜0.01；=0.639，＜0.01）；煮沸5 min牦牛乳δ15N與添加菌種后樣品δ15N、40 ℃發酵6 h樣品δ15N存在極顯著正相關（=0.872，＜0.01；=0.648，＜0.01）；添加菌種后樣品δ15N與40 ℃發酵6 h樣品存在極顯著正相關性（=0.685，＜0.01）。

2.3 奶渣加工過程中穩定碳、氮同位素變化

奶渣加工過程中牦牛乳原料δ13C平均值為-25.2‰，脫脂牦牛乳δ13C平均值為-25.7‰，煮沸10 h脫脂牦牛乳δ13C平均值為-25.2‰，奶渣成品δ13C平均值為-25.3‰。牦牛乳原料δ15N平均值為4.1‰，脫脂牦牛乳δ15N平均值為4.0‰，煮沸10 h脫脂牦牛乳δ15N平均值為4.4‰，奶渣成品δ15N平均值為4.6‰。單因素方差分析結果顯示（圖4），奶渣加工過程中樣品δ13C差異顯著（(3, 68)=3.805，＜0.05），δ13C牦牛乳、煮沸10 h脫脂牦牛乳、奶渣＞δ13C脫脂牦牛乳，δ13C牦牛乳與δ13C煮沸10 h脫脂牦牛乳、δ13C奶渣無顯著差異。脫脂牦牛乳δ13C 較牦牛乳原料δ13C、煮沸10 h脫脂牦牛乳δ13C、奶渣δ13C貧化（表3），脫脂牦牛乳δ13C與牦牛乳原料δ13C分餾值介于-3.2‰—1.1‰，牦牛乳δ13C較脫脂牦牛乳δ13C富集0.51‰，分餾系數為1.0005；脫脂牦牛乳δ13C與煮沸10 h脫脂牦牛乳δ13C分餾值介于-2.6‰— 0.9‰，脫脂牦牛乳δ13C較煮沸10 h脫脂牦牛乳δ13C貧化0.51‰，分餾系數為0.9995；脫脂牦牛乳δ13C與奶渣δ13C分餾值介于-3.0‰—0.5‰，脫脂牦牛乳δ13C較奶渣δ13C貧化0.46‰，分餾系數為0.9995。奶渣加工過程中δ15N無顯著差異（(3, 68)=2.492，=0.067）。

圖2 酸奶加工過程中各關鍵取樣點穩定碳同位素相關性

表3 牦牛奶渣加工過程中各成分間穩定碳、氮同位素分餾系數表

圖3 酸奶加工過程中各關鍵取樣點穩定氮同位素相關性

為了研究奶渣加工過程中牦牛乳原料、脫脂牦牛乳、煮沸10 h脫脂牦牛乳和奶渣成品穩定碳、氮同位素的關系，對數據采用Pearson相關分析。結果顯示（圖5），牦牛乳原料δ13C與脫脂牦牛乳δ13C、奶渣成品δ13C存在顯著負關性（=-0.544，＜0.05；=-0.549，＜0.05），奶渣成品與煮沸10 h脫脂牦牛乳δ13C存在極其顯著負關性（=-0.603，＜0.01）。奶渣加工過程中各關鍵取樣點樣品δ15N無顯著相關性。

2.4 聶榮和嘉黎縣牦牛乳制品穩定同位素識別

聶榮縣與嘉黎縣產牦牛乳與酸奶兩因素方差分析結果顯示（圖6），不同產地牦牛乳δ13C與酸奶δ13C間存在極其顯著差異（(3, 71)=6.308，＜0.01），聶榮縣與嘉黎縣牦牛乳制品（牦牛乳、酸奶）δ13C差異極其顯著（(1, 74)=7.309，＜0.01），牦牛乳與酸奶間δ13C存在顯著差異（(1, 74)=4.941，＜0.05），且產地與乳制品的差異存在交互作用（(1, 74)=5.9，＜0.05）。聶榮縣較嘉黎縣乳制品（牦牛乳、酸奶）δ13C富集，分餾值為0.3‰，牦牛乳δ13C較酸奶δ13C富集，分餾值為0.2‰；聶榮縣與嘉黎縣牦牛乳制品（牦牛乳、酸奶）δ15N差異極其顯著（(1, 74)=85.382，＜0.01），牦牛乳與酸奶間δ15N無顯著差異（(1, 74)=1.894，＞0.05），聶榮縣較嘉黎縣牦牛乳制品（牦牛乳、酸奶）δ15N富集，分餾值為1.3‰。

不同小寫字母表示差異顯著（P＜0.05） Different lowercase letters indicate significant difference (P＜0.05)

圖5 奶渣加工過程中穩定碳同位素相關性

聶榮縣與嘉黎縣產牦牛乳與奶渣兩因素方差分析結果顯示（圖6），聶榮縣與嘉黎縣牦牛乳制品（牦牛乳、奶渣）δ13C差異極其顯著（(1, 65)=19.768，＜0.01），牦牛乳與奶渣間δ13C無顯著差異（(1, 65)=0.834，＞0.05）。聶榮縣較嘉黎縣乳制品（牦牛乳、奶渣）δ13C富集，分餾值為0.5‰；聶榮縣與嘉黎縣牦牛乳制品δ15N差異極其顯著（(1, 65)=42.727，＜0.01），牦牛乳與奶渣間δ15N無顯著差異（(1, 65)=0.647，＞0.05），聶榮縣較嘉黎縣牦牛乳制品（牦牛乳、奶渣）δ15N富集，分餾值為1.1‰。

圖6 不同產地乳制品穩定碳、氮同位素

3 討論

3.1 熱加工對樣品穩定碳、氮同位素的影響

美拉德反應是熱加工食品發生的主要反應之一，溫度越高，反應時間越長，美拉德反應進行的程度越大[35]。酸奶加工過程中，牦牛全乳煮沸5 min使樣品δ13C貧化，δ15N富集；而奶渣加工過程中，脫脂牦牛乳煮沸10 h使樣品δ13C富集，δ15N無顯著差異。造成這一不同結論的原因可能是由于美拉德反應底物不同、加熱時間不同，使所得產物不同。牦牛全乳煮沸5 min使樣品δ15N富集，結果與FRASER等[36]碳化試驗中加熱使δ15N值富集的結論一致。

3.2 發酵對樣品穩定碳、氮同位素的影響

原料乳中的蛋白質、脂肪和糖類在乳酸菌的作用下發酵形成不同種類的有機酸[37]。張倩等[18]有關釀酒糧食發酵蒸餾乙醇穩定碳同位素的變化研究得出，發酵糧食的種類、比例決定了發酵原材料的總δ13C，最終影響發酵乙醇δ13C。本研究得出酸奶加工過程中，發酵使樣品δ13C逐漸富集，可能是由于發酵降低了牦牛奶中的乳糖含量[38]，而乳糖發酵使乙醇δ13C較乳糖δ13C偏富集所致[34]。BOSTIC等[27]有關烘烤和發酵對谷物食品穩定碳、氮同位素比值影響的研究顯示，面包發酵75 min，δ15N沒有顯著差異。這一結果與本研究中發酵未改變樣品δ15N比值的結論一致。

3.3 脫脂對樣品穩定碳同位素的影響

牦牛乳經牛奶脫脂機脫脂得到脫脂牦牛乳，牦牛乳與脫脂牦牛乳經冷凍干燥脫脂后得到奶渣加工關鍵點樣品，脫出的脂質經沖洗、塑形可加工成酥油。BOSTIC等[32]發現脂肪含量與穩定碳同位素比值存在線性關系，牛奶干重中每增加8.75%脂肪含量，穩定碳同位素比值貧化0.33‰。脂質中δ13C較為貧化，樣品脫脂可使δ13C富集。理論上，牦牛乳與脫脂牦牛乳經脫脂處理后，δ13C應無顯著差異或牦牛乳δ13C較脫脂牦牛乳δ13C貧化，而本研究得出脫脂后的牦牛乳δ13C較再脫脂后脫脂牦牛乳δ13C富集，其原因可能是由于脫脂牦牛乳制備時除脫除脂質外，同時脫除部分蛋白質或糖類[39-40]，最終導致脫脂牦牛乳δ13C富集。

3.4 奶渣加工過程中穩定碳、氮同位素分餾

奶渣又名曲拉，是將牦牛乳經煮沸脫脂后自然發酵、風干，不加凝乳酶、不經成熟直接食用的酸凝型硬質奶酪[4]。本研究中奶渣與牦牛乳間穩定碳、氮同位素分餾系數為1，與CAPICI等[41]有關奶酪與原乳間穩定碳、氮同位素未發生分餾結果一致。不同產地奶渣與牦牛乳穩定碳、氮同位素變化規律相同，說明牦牛乳穩定碳、氮同位素可以反映乳制品奶渣穩定同位素特征。

3.5 產地對樣品穩定碳同位素的影響

牦牛乳制品穩定碳、氮同位素比值存在一定的地域性，不同產地牦牛乳穩定同位素比值差異主要由于牦牛所食食物穩定同位素比值差異所致[10,12]。C3植物δ13C介于-23‰—-38‰，C4植物δ13C介于-12‰— -14‰[10]，西藏牦牛乳δ13C介于-26.3‰—-24.5‰，說明西藏牦牛主要以C3植物為主。雖然酸奶加工過程中穩定碳、氮同位素存在分餾現象，但產地間的穩定碳、氮同位素差異較加工過程所引起的穩定碳、氮同位素大。

4 結論

牦牛乳制品加工過程中δ13C、δ15N存在分餾，添加菌種、發酵、離心脫脂過程導致δ13C比值不同，加熱使樣品δ13C、δ15N發生變化。δ13C平均分餾值小于0.9‰，分餾系數介于0.9995—1.0009；δ15N平均分餾值小于0.7‰，分餾系數介于0.9993—1。雖然牦牛乳制品加工過程中發生穩定同位素分餾，但與產地相比，加工過程影響較小，穩定碳、氮同位素可應用于牦牛乳制品產地溯源。

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Fractionation Effect of Stable Carbon and Nitrogen Isotope Ratios in Yak Dairy Products Processing

1Institute of Agricultural Product Quality Standard and Testing Research, Tibet Academy of Agricultural and Animal Husbandry Sciences/Supervision and Testing Center for Farm Products Quality, Ministry of Agriculture and Rural Affairs, Lhasa 850032;2Food Science College, Tibet Agriculture and Animal Husbandry University, Nyingchi 860000, Tibet;3Lhasa Customs Technology Center, Lhasa 850002

【Background】Stable isotope fingerprinting technology has been widely adopted in the origin traceability study of dairy products. However, most of them are focused on comparing the differences between the stable isotopes of raw milk and milk products. Nevertheless, the fractionation effect of stable isotopes on dairy products processing and the application of stable carbon and nitrogen isotopes for origin tracing of yak dairy products are still unclear. 【Objective】In this study, yak yogurt and yak milk dregs were used as the study subjects to determine the changes in stable carbon and nitrogen isotope and the fractionation coefficients and correlations of yak dairy products at key points during processing, to investigate the stable carbon and nitrogen isotope characteristics of yak dairy products from different origins, so as to provide the theoretical and technical supports for origin traceability of yak dairy products. 【Method】A total of 196 samples were collected from the Nerong and Jiali counties of Nagqu City, Tibet Autonomous Region, obtain five key sampling points for yogurt processing (yak milk, yak milk boiled for 5 min, sample after strain addition, fermentation at 40 ℃ for 6 h, and yogurt) and four key sampling points for milk dregs processing (yak milk, skimmed yak milk, skimmed yak milk boiled for 10 h, and milk dregs). The stable carbon and nitrogen isotope ratios were determined using an elemental analysis isotope ratio mass spectrometer (EA-IRMS). The differences and correlations between the stable carbon and nitrogen isotopes at the key sampling points for yogurt and milk dregs processing were determined using one-way ANOVA comparative analysis and Pearson correlation analysis, respectively. Furthermore, the differences in stable carbon and nitrogen isotopes between yogurt and yak milk and milk dregs and yak milk with different origins were determined using a two-factor ANOVA. 【Result】The fractionation of stable carbon and nitrogen isotope during yogurt processing was as follows: δ13Cyak milk＞δ13C40℃fermentation for 6 h, yak yogurt＞δ13Csamples after adding strain, fractionation coefficient between 0.9996 and 1.0009,ΔYak milk-yak yogurtwas 0.48‰; δ15Nboiling 5 min yak milk, 40 ℃ fermentation for 6 h, yak yogurt＞δ15Nyak milk, fractionation coefficient was between 0.9993 and 1, and ΔYak milk-yak yogurtwas -0.61‰. The correlations between the stable carbon and nitrogen isotopes at some key sampling points were significant. During milk dregs processing, δ13Cyak milk, boiled 10 h skimmed sample, yak milk dregs＞δ13CSkimmed yak milk, fractionation coefficient was between 0.9995 and 1.0005, ΔYak milk-yak dregswas 0. A significantly negative correlation was observed in δ13C at some key sampling points, while no significant difference was observed in δ15N for each key point sample and the fractionation values were 0. The stable carbon and nitrogen isotopes of dairy products from different origins significantly differed, with δ13C and δ15N being enriched in yak dairy products from Nerong County compared to Jiali County. 【Conclusion】The fractionation of δ13C and δ15N was observed during yak dairy products processing. The addition of strains, fermentation, and centrifugal defatting processes resulted in different δ13C ratios, while heating induced changes in the sample δ13C and δ15N. Although stable isotope fractionation occurred during yak dairy products processing, its influence was less than the origin. Therefore, the stable carbon and nitrogen isotopes could be applied to trace the origin of yak dairy products.

yak milk; yogurt; milk dregs; yak dairy products; stable carbon isotope; stable nitrogen isotope

10.3864/j.issn.0578-1752.2023.10.013

2022-10-02；

2022-11-15

西藏自治區自然科學基金（XZ202101ZR0098G）、區域科技協同創新專項（QYXTZX-NQ2021-03，QYXTZX-NQ2022-01）

李繼榮，Tel：18089980869；E-mail：ljr18697179656@163.com。通信作者次頓，Tel：13989086593；Fax：0891-6868491；E-mail：13989086593@163.com

（責任編輯 趙伶俐）