陕西关中地区肉牛产地同位素溯源技术初探

为应用牛组织中C、N同位素组成的区域分布和同位素指标溯源肉牛产地,本文利用同位素比率质谱仪(IRMS)对陕西关中不同区县来源的牛尾毛样品的1δ3C和1δ5N值进行检测,通过聚类分析,研究陕西关中地区肉牛组织中同位素组成的区域分布情况。结果表明,杨凌区、眉县牛尾毛样品聚为一类;乾县、永寿县样品聚为一类;麟游县样品聚为一类;扶风县、岐山县和凤翔县分类不十分明显,分散在上述3类中。说明陕西关中不同地区肉牛组织中同位素组成存在差异,利用它们可进行肉牛地域的小范围溯源。     

牛不同组织中稳定性同位素氢、氧、硫组成探讨

为研究牛不同组织中氢、氧、硫稳定同位素的组成变化情况以及品种对其的影响,利用同位素比率质谱仪测定了不同部位脱脂牛肉、牛尾毛、血液、肝脏中的δ2H值和δ34S值及牛肉抽提水中的δ2H,δ18O值。结果显示,品种因素不影响组织中的硫同位素组成,但对氢同位素组成的影响尚不确定;肌肉不同部位、血液、肝脏、牛尾毛之间的δ2H值、δ34S值均有极显著差异,但各组织间的δ34S、δ2H值相关关系不明显;肉品水中δ2H值与δ18O值存在较强的相关关系。这些结果说明稳定性同位素氢、硫在牛不同组织中的分馏效应是不一致的,在进行牛肉溯源研究时,应根据研究目的和研究对象选择合适的组织。     

丛枝菌根真菌对羊草气体交换和δ~(13)C、δ~(15)N的组成影响

采用盆栽方法研究接种两种丛枝菌根真菌Glomus intraradices,Glomus claroidum对内蒙古典型草原优势种羊草(Leymus chinensis)的气体交换和稳定性同位素组成的影响,对羊草生长第45、60和75天的测定结果表明,丛枝菌根真菌能提高植株的含磷量、叶片的气孔导度和光合速率,降低植株δ15N值,但对羊草的内在水分利用效率和δ13C的组成未产生显著影响;植株生长的不同时期对其气体交换和稳定性同位素δ13C、δ15N均产生显著影响;时间和接种的相互作用显著影响植株的光合速率、δ13C和δ15N;羊草气孔导度和光合速率的提高归因于菌根真菌改善植株磷营养和增加根系碳分配所致;而植株内在水分利用效率和δ13C无显著性差异是因为气孔导度和光合速率总是发生同方向变化造成的;菌根植物具有较低δ15N是源于菌根真菌吸收N,并富集15N,转运给植株贫化的15N所致。试验结果为认识草原植物的碳水平衡和N循环提供了新的思路和借鉴。     

不同地域牛尾毛中稳定同位素指纹差异分析

利用同位素比率质谱仪测定来自黑龙江省安达市青肯泡乡和火石山乡、内蒙古太仆寺旗、河北省张家口市和三河市、山东省德州市和聊城市7个地域牛尾毛中的δ13C、δ15N和δ2H值,比较分析了不同地域来源牛尾毛中稳定同位素指纹特征差异,探讨不同地域来源牛尾毛中稳定同位素组成差异、影响因素及地域差异的范围,为牛肉及其产品同位素指纹溯源技术在实际中的应用提供指导。各区域牛尾毛中δ13C值表现为:黑龙江省安达市青肯泡乡(-14.83‰±2.12)、河北省三河市(-14.20‰±1.19)、山东省德州市(-14.16‰±2.51)和山东省聊城市(-15.78‰±1.08)>黑龙江省安达市火石山乡(-18.87‰±1.69)、内蒙古太仆寺旗(-19.29‰±2.43)和河北省张家口市(-19.83‰±1.92);δ15 N值为:黑龙江省安达市火石山乡(8.07‰±0.95)>内蒙古太仆寺旗(5.73‰±0.85)、河北省张家口市(6.65‰±1.45)>黑龙江省安达市青肯泡乡(4.60‰±0.41)、河北省三河市(4.24‰±0.75)、山东省德州市(4.18‰±0.96)和山东省聊城市(4.90‰±0.46);δ2H值为:河北省三河市(-87.78‰±1.99)、山东省德州市(-87.91‰±3.19)和山东省聊城市(-89.24‰±2.90)>河北省张家口市(-94.07‰±3.38)>黑龙江省安达市火石山乡(-97.05‰±3.41)、内蒙古太仆寺旗(-97.55‰±2.79)>黑龙江省安达市青肯泡乡(-102.25‰±2.99)。不同地域来源牛尾毛中稳定碳、氮、氢同位素指纹差异及地域差异范围取决于不同地域喂养牛的饲料组成、地域海拔和纬度的差异程度。     

EA-IRMS法测定不同类型土壤有机碳稳定性同位素组成

利用元素分析仪-稳定同位素比例质谱仪（EA-IRMS）分析系统,以国际标准物质Urea为基准,标定了高纯钢瓶CO2参考气,其δ13CvsPDB值为（-29.523±0.181）‰。通过试验对比检验了EA-IRMS分析系统的稳定性、线性和测定δ13C值的样品分析精度,建立了测定土壤中有机碳稳定性同位素的分析方法。其离子强度在1.0～7.0V之间具有良好的线性,在1.5～5.0V内的线性优于总体线性;样品分析精度优于0.15‰;样品含碳量大于5μg即可满足测定δ13C的分析要求。应用此方法实测了18份不同类型土壤的有机碳稳定同位素组成,获得其13C天然丰度平均值为1.082%;不同类型的土壤有机碳稳定同位素组成存在较大的差异。     

土壤中碳酸盐的碳氧同位素分析

本文采用磷酸法分析土壤中碳酸盐的碳、氧同位素组成,对分析方法和制样装置作了叙述,比较了经不同预处理土壤的碳、氧同位素值,指出土壤有机碳的存在不影响碳酸盐同位素组成的精密测定,有氧灼烧预处理土壤样品对分析结果有明显影响,使δ~13C和δ~18O值降低。测定多种标准样品表明,此方法准确、可靠,重复制样测定的标准偏差在0.1‰以内。     

稳定碳、氮同位素在牛肉加工过程中的分馏效应

为了探究牛肉及副产物中稳定碳、氮同位素在加工过程中的变化规律,确证稳定碳、氮同位素在牛肉加工制品产地溯源中的稳定性和有效性。本试验通过对牛肉进行不同时间的水煮、烤制和油炸3种处理,其中水煮和烤制加工时间分别为5、10、15、20、25和30 min,油炸加工时间分别为1、2、3、4和5 min;采用元素分析仪-稳定同位素比率质谱仪(EA-IRMS)测定脱脂牛肉、粗脂肪及副产物中δ¹³C和δ¹⁵N值。结果表明,脱脂牛肉中δ¹³C值在水煮、烤制和油炸3种加工方式不同加工时间之间均无显著差异,水煮和烤制后粗脂肪中δ¹³C值无显著变化,油炸后的牛肉粗脂肪δ¹³C值主要受植物油的影响,加工方式及加工时间对其无显著影响;水煮脱脂牛肉δ¹⁵N值在加工25、30 min时与对照组牛肉存在显著差异,但平均差值仅为0.3‰~0.9‰。牛肉稳定碳、氮同位素在不同加工过程中分馏效应较小,可有效用于牛肉加工半成品及成品的原产地溯源。     

黄土高原泾河小流域泥沙碳、氮同位素与生态环境示踪

以泾河(陕西彬县境内)4条支流表层沉积物为研究对象,对其有机质的稳定碳、氮同位素组成进行测定和研究.结果表明,4条河流表层沉积物有机质的碳同位素(δ13C)值变化范围为(-29.1‰)～(-20.4‰),平均值为-25.4‰.其δ13C值从上游到下游都有逐渐偏正的趋势,表明从上游到下游植被覆盖类型的变化影响了沿河表层沉积物有机质的δ13C值.4条河流表层沉积物有机质的氮同位素(δ15N)值和碳氮比(C/N)的变化范围分别为0～4.6‰和1.4～17.2,平均值分别为2.8‰和7.3.从上游到下游其δ15N值逐渐偏正,表明沿岸进入河中的泥沙比例越来越大,人类活动等对自然环境的影响增强.徐家河和拜家河下游采样点表层沉积物有机质的δ15N值有偏负趋势,可能与下游煤炭开采,煤等有机质进入河流表层沉积物有关.因此,对河流表层沉积物中有机质的碳、氮同位素组成特征和变化研究可以揭示流域土壤侵蚀状态和生态环境的变化.     

丹江口库区不同土地利用土壤碳氮含量的变化

应用土壤物理分馏方法和同位素技术,对丹江口库区清塘河小流域林地、灌木地和农田的土壤颗粒组成(>2 mm、0.25～2 mm、0.053～0.25 mm和<0.053 mm)和其有机碳、全氮含量以及碳氮同位素值进行了研究。结果表明:不同土地利用下土壤颗粒组成、有机碳和全氮含量,以及碳氮同位素值均有明显差异。林地和灌木地0～10 cm土层>2 mm土壤颗粒所占百分比显著高于农田(P<0.05),0.053～0.25 mm土壤颗粒则显著低于农田(P<0.05)。林地和灌木地0～10 cm土层0.25～2 mm和<0.053 mm土壤颗粒的有机碳含量显著高于农田(P<0.05)。灌木地0～10 cm土层>2 mm、0.25～2 mm和<0.053 mm土壤颗粒,以及10～30 cm土层>2 mm土壤颗粒的全氮含量显著高于林地和农田(P<0.05)。同位素分析显示,3种土地利用类型土壤的δ13C和δ15N值在各粒径中大小顺序均为:农田>灌木地>林地。研究结果表明,土地利用类型的变化会改变植物碳的输入和土壤分解速率,进而会影响到土壤颗粒组成、土壤碳氮含量及其同位素值的变化。     

围封对内蒙古荒漠草原土壤理化性质及稳定碳氮同位素的影响

以内蒙古中西部希拉穆仁荒漠草原为研究对象,比较分析了退化荒漠草原自由放牧、围封3a和围封5a土壤理化性质及稳定性碳氮同位素的差异。结果表明:①与自由放牧相比,围封显著增加了土壤有机碳含量、全碳含量、土壤含水量及土壤碳氮比(C/N)(P0.05),土壤容重和全氮含量则显著降低(P0.05),但土壤全氮含量有随围封年限增加而升高的趋势。②相比自由放牧,围封显著降低了土壤的δ~(13)C值和δ~(15)N值。③土壤有机碳含量与δ~(13)C值呈显著负相关关系(P0.05),而土壤全氮含量与δ~(15)N值呈极显著正相关关系(P0.01)。可见,围封有利于促进退化荒漠草原土壤有机碳的积累,减缓土壤氮循环,改善土壤性质。     

样本预处理方式对罗氏沼虾碳和氮稳定同位素比值检测的影响

为研究样本预处理方式对罗氏沼虾碳和氮稳定同位素比值检测的影响,分别选用3种保存温度(常温23℃/15 d、冷藏2℃/90 d、冷冻-18℃/360 d)、2种取样方式(虾仁取样、整虾取样),以新鲜沼虾样本为对照组,对比不同样本预处理方式对罗氏沼虾碳稳定同位素比值(δ¹³C)、氮稳定同位素比值(δ¹⁵N)、碳氮比(C/N)的影响。结果表明,不同保存温度和不同取样方式对罗氏沼虾δ¹³C、δ¹⁵N、C/N的影响明显。与对照组相比,常温保存条件下的δ¹⁵N偏移量最大(1.31‰~13.16‰,平均值为6.02‰),冷冻保存条件下的δ¹³C偏移量最大(2.34‰~2.84‰,平均值为2.57‰),室温保存条件下的C/N显著增加(P<0.05),冷藏和冷冻保存条件下的C/N显著减少(P<0.05)。不同取样方式对罗氏沼虾δ¹⁵N、δ¹³C的影响还取决于保存温度,在冷冻保存条件下,整虾取样的δ¹⁵N、δ¹³C显著高于虾仁取样,而在常温保存条件下,整虾取样的δ¹⁵N偏移量显著低于虾仁取样。因此,常温(23℃)和冷藏(2℃)条件不适合保存罗氏沼虾、冷冻(-18℃)保存罗氏沼虾的时间不宜超过60 d,建议新鲜沼虾采集后应立即干燥并开展碳和氮稳定同位素检测。本研究结果为水产品碳和氮稳定同位素比值检测的样本预处理方式提供了参考。     

Beef authentication and retrospective dietary verification using stable isotope ratio analysis of bovine muscle and tail hair

Stable isotope ratio analysis (SIRA) was used as an analytical tool to verify the preslaughter diet of beef cattle. Muscle and tail hair samples were collected from animals fed either pasture (P), a barley-based concentrate (C), silage followed by pasture (SiP), or silage followed by pasture with concentrate (SiPC) for 1 year (n = 25 animals per treatment). The (13)C/(12)C, (15)N/(14)N, (2)H/(1)H, and (34)S/(32)S isotope ratios in muscle clearly reflected those of the diets consumed by the animals. By applying a stepwise canonical discriminant analysis, a good discrimination of bovine meat according to dietary regimen was obtained. On the basis of the classification success rate, the (13)C/(12)C and (34)S/(32)S ratios in muscle were the best indicators for authentication of beef from animals consuming the different diets. Analysis of (13)C/(12)C and (15)N/(14)N in tail hair sections provided an archival record of changes to the diet of the cattle for periods of over 1 year preslaughter.     

施肥对大白菜中氮同位素及硝酸盐含量的影响

研究不同肥料配施处理对土壤和大白菜中稳定性氮同位素丰度(δ15 N‰)及硝酸盐含量的影响.结果表明,随着有机肥比例的降低,大白菜中δ15 N和硝酸盐含量分别呈现逐渐降低和增加的趋势,对照大白菜中δ15 N和硝酸盐含量分别为+9.355‰和1459mg/kg;纯有机肥(100%-O)和纯化肥(100%-C)处理大白菜中δ...     

Land use types with different fertilization management affected isotope ratios of bulk and water-extractable C and N of soils in an intensive agricultural area

Journal of Soils and Sediments - This study was conducted to investigate variations in the stable isotope ratios of carbon (δ13C) and nitrogen (δ15N) of agricultural soils under different...     

Carbon and nitrogen natural stable isotopes in Slovene honey: adulteration and botanical and geographical aspects

Isotope parameters (δ(13)C(honey), δ(13)C(protein), δ(15)N) were determined for 271 honey samples of 7 types (black locust, multifloral, lime, chestnut, forest, spruce, and fir honeys) from 4 natural geographical regions of Slovenia. Carbon and nitrogen stable isotope ratios were measured to elucidate the applicability of this method in the identification of the botanical and geographical origin of honey and in honey adulteration. Only 2.2% of the samples were adulterated according to the internal standard carbon isotope ratio analysis method. Botanical origin did not have any major influence on the honey isotope profiles; only black locust honey showed higher δ(13)C values. Some differences were seen across different production years, indicating that the influence of season should be further tested. Statistical and multivariate analyses demonstrated differences among honeys of various geographical origins. Those from the Alpine region had low δ(13)C (-26.0‰) and δ(15)N values (1.1‰); those from the Mediterranean region, high δ(13)C (-24.6‰) and medium δ(15)N values (2.2‰); those from the Pannonian region, medium δ(13)C (-25.6‰) and high δ(15)N value (3.0‰); and those from the Dinaric region, medium δ(13)C (-25.7‰) and low δ(15)N values (1.4‰).