碳、氮同位素在牛肉产地溯源中的应用研究

【目的】探索稳定性同位素对中国牛肉产地溯源的可行性，了解牛不同组织中δ13C和δ15N指标在其中的作用。【方法】利用同位素比率质谱仪测定了来自吉林、贵州、宁夏、河北4个地域牛肉、牛尾毛、饲料中的δ13C和δ15N值，比较了不同地域牛组织中稳定性碳、氮同位素组成的差异，分析了各组织中同位素组成的相关关系，并结合牛的喂养方式，研究了δ13C和δ15N值的变化规律。【结果】不同地域牛组织中稳定性碳同位素组成有极显著差异，排序依次为吉林>贵州>宁夏>河北。吉林、宁夏两地样品与贵州、河北两地样品之间的δ15N值有极显著差异，且后者高于前者。不同地域喂养牛的主饲料成分有其明显的地域特征。脱脂牛肉粉、粗脂肪、牛尾毛中碳、氮同位素之间呈极显著相关性。【结论】牛组织中δ13C值可预测其膳食中C4植物所占的比例，δ15N值可区分牧区与农区喂养的牛；δ13C指标对牛肉产地来源的正确判别率高于δ15N指标，两项指标相互补充可显著提高产地来源的正确判别率；脱脂牛肉粉、粗脂肪、牛尾毛中δ13C、δ15N值均可作为牛肉产地溯源的指标，它们对牛肉产地来源的判别规律一致。     

牛不同组织中稳定性碳同位素组成及变化规律研究

[目的]稳定性同位素分析是用于产品产地溯源的一种有效技术，在食品安全追溯制度建设中有重要应用价值。本研究探讨了牛不同组织中稳定性碳同位素组成特征，以及牛的品种、饲料对牛组织中δ^13C值的影响，旨在为牛肉产地的同位素溯源技术方法的建立提供理论依据。[方法]采用MAT253型同位素比例质谱仪（IRMS），测定了牛尾毛、脱脂牛肉、牛肉粗脂肪的δ^13C值，并进行了相关性分析。[结果]牛尾毛、脱脂牛肉、牛肉粗脂肪的δ^13C值依次递减的顺序为牛尾毛〉脱脂牛肉〉牛肉粗脂肪，三者之间的相关性达到极显著水平；饲料对牛组织中碳同位素组成的影响远大于牛品种对它们的影响；牛不同组织中稳定性碳同位素组成取决于主膳食的构成和成分，浓缩饲料、添加剂等少量成分对它们的影响很小。[结论]牛组织中δ^13C值是表征牛主膳食构成及追溯牛来源地的一项重要指标。     

饲料中C3植物含量对牛组织中稳定同位素碳、氮组成的影向

研究了饲料中C3植物含量不同时对牛不同组织中稳定性同位素碳、氮组成的影响。18头12~14月龄的青年牛随机分为6组,分别饲喂C3植物含量为50.0%、60.0%、70.0%、80.0%、90.0%、100.0%的饲料,132 d后屠宰。利用同位素比值质谱仪测定了牛尾毛、脱脂牛肉、粗脂肪、各种饲料的δ13C和δ15N值。结果表明,牛组织中碳同位素主要受饲料的影响,牛尾毛、脱脂肌肉、粗脂肪中的δ13C值随着C3植物含量在牛饲料中的比例增大而降低,并且均与C3植物含量呈极显著的负相关关系,用牛组织中的δ13C值可以预测饲料中C3植物所占的比例。牛组织中的氮同位素一定程度上受饲料因素的影响,但未随C3植物含量呈现规律性变化。牛不同组织中δ13C和δ15N与饲料之间的富集或贫化比例与其他报道并不一致。     

羊组织中碳、氮同位素组成及地域来源分析#br#

 【目的】探讨羊组织中C、N同位素组成特征及其在地域间的变化规律,为利用稳定性同位素技术进行羊肉产地溯源提供科学依据。【方法】利用稳定性同位素比率质谱仪（IRMS）测定来自内蒙古自治区锡林郭勒盟、阿拉善盟和呼伦贝尔市3个牧区,重庆市和山东省菏泽市2个农区羊肉、羊颈毛及饲料样品中的δ13C和δ15N值,比较不同地域羊组织中稳定性碳、氮同位素组成的差异,分析羊组织同位素组成的相关关系,结合羊的饲喂方式和地域环境,探讨C、N同位素组成的变化规律。【结果】不同地域羊组织的δ13C、δ15N值有显著性差异,其δ13C值与牧草δ13C值高度相关,主要受牧草种类的影响;δ15N值与饲料和地域环境有关。脱脂羊肉、粗脂肪及羊颈毛的δ13C、δ15N值均呈极显著性相关。【结论】稳定性C、N同位素可以作为追溯羊肉产地及其饲喂体系的参考指标。脱脂羊肉、羊颈毛、粗脂肪均可用于羊肉产地溯源研究。     

羊组织中碳、氮同位素组成及地域来源分析

【目的】探讨羊组织中C、N同位素组成特征及其在地域间的变化规律,为利用稳定性同位素技术进行羊肉产地溯源提供科学依据。【方法】利用稳定性同位素比率质谱仪(IRMS)测定来自内蒙古自治区锡林郭勒盟、阿拉善盟和呼伦贝尔市3个牧区,重庆市和山东省菏泽市2个农区羊肉、羊颈毛及饲料样品中的δ13C和δ15N值,比较不同地域羊组织中稳定性碳、氮同位素组成的差异,分析羊组织同位素组成的相关关系,结合羊的饲喂方式和地域环境,探讨C、N同位素组成的变化规律。【结果】不同地域羊组织的δ13C、δ15N值有显著性差异,其δ13C值与牧草δ13C值高度相关,主要受牧草种类的影响;δ15N值与饲料和地域环境有关。脱脂羊肉、粗脂肪及羊颈毛的δ13C、δ15N值均呈极显著性相关。【结论】稳定性C、N同位素可以作为追溯羊肉产地及其饲喂体系的参考指标。脱脂羊肉、羊颈毛、粗脂肪均可用于羊肉产地溯源研究。     

烟叶稳定碳同位素组成受控因素分析

【目的】探讨烟叶稳定碳同位素组成的受控因素,为烟草种植评价指标体系的完善及生态适应性机理研究提供新的理论依据。【方法】选取我国西南、东南、长江中上游和黄淮4个主要一级烟草种植区生理成熟期烟叶进行稳定碳同位素组成(δ~(13)C)分析。【结果】供试烟叶样本δ~(13)C值分布在-27.76‰～-25.39‰,平均值为-26.46‰。烟叶δ~(13)C值与经度呈显著负相关关系,经度每增加1°,烟叶δ~(13)C值减小0.09‰;与纬度呈二次抛物线关系。不同叶位烟叶δ~(13)C值具有显著差异,表现为上部叶片中部叶片下部叶片。4个种植区烟叶δ~(13)C值为西南种植区≈黄淮种植区长江中上游东南种植区。利用碳同位素对不同香型烟叶聚类结果表明,不同产地的清香甜香型和醇甜香型烤烟能够被明确聚类,而对焦甜焦香型、清甜蜜甜香型、焦甜醇甜香型和蜜甜香型4种香型烤烟没有明显的聚类效果。【结论】烟叶稳定碳同位素组成与经度呈负相关关系,与纬度呈二次抛物线关系,不同叶位烟叶稳定碳同位素组成不同,利用δ~(13)C值可以对清香甜香型和醇甜香型烤烟进行有效聚类。     

桂林岩溶土壤和植被的稳定碳同位素组成及季节性变化特征

【目的】以桂林岩溶土壤为例,通过长期监测岩溶土壤及植被有机碳的δ13C值,研究其稳定碳同位素组成及季节性变化特征,为我国南方岩溶地区碳循环途径提供科学依据。【方法】选择3个试验点,定期采集土壤及优势种植被黄荆和檵木样品,测定有机碳含量和δ13C值。【结果】土壤有机碳的δ13C值具有明显的季节性变化特征,范围在-27.50‰～-17.92‰;优势种黄荆和檵木其各部位有机质的平均δ13C值范围为-28.23‰～-25.15‰,而土壤中有机碳的δ13C值范围为-22.32‰～-19.00‰;土壤有机碳的含量表现为洼地灌木丛〉坡地灌木丛〉洼地灌草丛,且都为表层土（0～5cm）〉深层土（10～20cm）。【结论】土壤有机碳的δ13C值变幅较大,但坡地灌木丛、洼地灌木丛和洼地灌草丛三者的变化规律并不一致;总体上土壤δ13C值随土层深度的增加而逐渐减小,表明土壤有机碳的δ13C值明显高于当地植被有机碳的δ13C值。     

小麦籽粒氨基酸碳氮稳定同位素的测定与分析

 【目的】利用气相色谱-燃烧-同位素比值质谱仪（gas chromatography-combustion-isotope ratio mass spectrometry,GC-C-IRMS）测定小麦籽粒氨基酸碳氮稳定同位素组成。【方法】以小麦临汾50744为材料,水解得到其籽粒蛋白质氨基酸,将氨基酸标准样品以及小麦籽粒氨基酸衍生化为N-新戊酰基,O-异丙醇（N-pivaloyl-isopropyl,NPP）氨基酸酯,利用GC-C-IRMS测定其碳氮稳定同位素组成。【结果】氨基酸标准样品的碳氮同位素组成分析表明,NPP氨基酸酯的平均重现性δ13C为0.47‰,δ15N为0.28‰,并没有产生大的同位素分馏,因此δ13C和δ15N都能得到满意的测定结果。运用GC-C-IRMS测定了小麦临汾50744籽粒蛋白质氨基酸的稳定碳氮同位素的自然丰度,其中δ13C的变化范围在-28.7‰到-34.7‰,δ15N的变化范围为-6.2‰到9.5‰。采用系统聚类分析进行分类,根据δ13C可以将氨基酸分为两类;根据δ15N可以将氨基酸分为三类。【结论】运用GC-C-IRMS结合NPP氨基酸酯衍生物可以测定小麦籽粒氨基酸的稳定碳氮同位素,这对于揭示氨基酸代谢途径的差异以及逆境胁迫下氨基酸的合成差异具有重要的意义。     

稳定同位素碳、氮、氧在牛肉产地溯源中的应用

为了探讨利用稳定同位素技术对我国牛肉产地溯源的可行性,采集不同地区的牛肉及饮水样品,分别测定脱脂牛肉中13C和15N的δ值,牛粗脂肪中18O及饮水中18O的δ值.结果表明,不同地域来源脱脂牛肉中碳、氮同位素组成有显著差异,粗脂肪中的18O的δ值也有显著差异,并且与各地饮水中的18O的δ值高度相关,利用稳定同位素技术可以区分不同产地来源的牛肉,同时利用牛肉中13C的δ值可推断牛饲料的主要成分.     

日粮中玉米含量对肉鸡碳·氮同位素组成的影响

[目的]研究日粮中玉米含量对肉鸡肌肉中δ^23 C和分δ15 N值的影响。[方法]以不同玉米含量的基础日粮饲喂160只1日龄的从肉鸡21d,然后更换日粮继续饲喂21d,取其胸部肌肉测定稳定性碳和氮同位素组成。[结果]结果表明：在试验的前21d鸡肉中δ^13 C的值与基础日粮中δ^13 C的值呈显著正相关（相关系数达0．97,P〈0．01）;更换基础日粮后,鸡肉中δ^13 C的值与日粮中δ^15 C的值仍呈高度正相关（相关系数达0．84,P〈0．01）,而鸡肉中δ^15N值无明显的变化规律。[结论]基础日粮中玉米含量决定了鸡肉中稳定性碳同位素的组成,而鸡肉中稳定性氮同位素的组成受日粮中玉米含量的影响较小。     

芒果品种资源叶片δ~(13)C与若干生理指标的相关性分析

为了分析芒果品种植株叶片碳稳定性同位素(δ13C)与叶片若干生理指标的相互关系,测定64个芒果品种的δ13C值,及叶片中氮、磷、钾、水分、叶绿素和脯氨酸的含量。结果表明:芒果叶片δ13值与叶片含水量、叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素和脯氨酸含量的相关性均不显著;芒果叶片氮、磷、钾含量均与δ13C值呈显著的正相关(P0.05);多元逐步回归分析结果表明,叶片氮含量是引起品种间δ13C差异的主要因素。     

桂林岩溶土壤和植被的稳定碳同位素组成及

【目的】以桂林岩溶土壤为例,通过长期监测岩溶土壤及植被有机碳的δ13C值,研究其稳定碳同位素组成及季节性变化特征,为我国南方岩溶地区碳循环途径提供科学依据。【方法】选择3个试验点,定期采集土壤及优势种植被黄荆和檵木样品,测定有机碳含量和δ13C值。【结果】土壤有机碳的δ13C值具有明显的季节性变化特征,范围在-27.50‰~-17.92‰;优势种黄荆和檵木其各部位有机质的平均δ13C值范围为-28.23‰~-25.15‰,而土壤中有机碳的δ13C值范围为-22.32‰~-19.00‰;土壤有机碳的含量表现为洼地灌木丛>坡地灌木丛>洼地灌草丛,且都为表层土（0~5 cm）>深层土（10~20 cm）。【结论】土壤有机碳的δ13C值变幅较大,但坡地灌木丛、洼地灌木丛和洼地灌草丛三者的变化规律并不一致;总体上土壤δ13C值随土层深度的增加而逐渐减小,表明土壤有机碳的δ13C值明显高于当地植被有机碳的δ13C值。     

添加有机物料后红壤CO2释放特征与微生物生物量动态

 【目的】对不同有机物料施入红壤后CO2释放特征及几种形态碳、氮变化进行了观测,并分析其相互关系,以阐明添加有机物料后红壤中CO2释放量及几种碳、氮形态的变化特征。【方法】采用室内恒温培养试验,向红壤中添加5种有机物料（猪粪、牛粪、鸡粪、玉米秸秆和小麦秸秆）,培养期间定期采样分析红壤CO2释放量及土壤微生物量碳、氮（SMBC、SMBN）的动态变化。【结果】添加有机物料后,各处理CO2释放速率在培养前期较高,在培养18-20 d后基本趋于稳定。整个培养期间,土壤CO2-C的累积过程符合一级反应动力学方程。添加不同有机物料后红壤CO2潜在释放量从高到低顺序为：小麦秸秆（1.51 g•kg-1）＞玉米秸秆（1.38 g•kg-1）＞猪粪（0.89 g•kg-1）＞鸡粪（0.78 g•kg-1）＞牛粪（0.50 g•kg-1）。添加几种有机物料后红壤CO2释放量存在显著差异,秸秆类有机物料分解释放CO2量相当于动物有机肥的2倍以上,其中小麦秸秆最高,牛粪最低,且有机物料分解释放CO2量与SMBC、SMBN、土壤可溶性有机碳（WSOC）和有机物料C/N呈显著相关。【结论】等碳量的有机物料施入红壤后能显著提高土壤CO2的释放速率和释放量,且土壤CO2释放量与土壤微生物量、可溶性碳和有机物料的C/N紧密相关。添加有机物料处理,土壤微生物生物量和碳源、氮源的有效性较高,有利于土壤养分的转化和释放。     

加工对牛肉稳定碳同位素组成的影响

【目的】比较加工和未加工牛肉之间稳定碳同位素组成差异,分析不同加工方式对牛肉稳定碳同位素组成变化的影响,探讨稳定碳同位素对牛肉加工制品产地溯源的可行性。【方法】分别从吉林省榆树市、河北省张家口市、宁夏自治区吴忠市采集牛肉样品,其碳同位素平均组成呈高、中、低梯度分布。牛肉样品经剔除表面脂肪、筋和膜处理后,分成四份,一份作为对照样品,其余三份分别作为煮制、煎制和烤制处理样品。煮制处理工艺为将牛肉切分为1.5 cm3,在超纯水中回流煮沸30 min;煎制处理工艺为将牛肉切分为5 cm×5 cm×1-1.5 cm,在195℃下煎制13 min;烤制处理工艺为将牛肉样品切成5 cm×5 cm×1-1.5 cm,在180℃烘烤30 min。对未加工及加工牛肉样品进行冷冻干燥、磨粉及脱脂处理。利用元素分析-同位素比率质谱仪（EA-IRMS）检测未加工和煮制、煎制、烤制加工牛肉样品,以及加工副产物汤渣、烤渣和煎渣中的δ13C值。对加工前后的牛肉样品中δ13C值进行单因素方差分析、配对样本t检验分析和Duncan’s多重比较分析,比较未加工牛肉、不同加工处理牛肉及加工副产物之间碳同位素组成差异,并利用碳同位素为指标对未加工和加工牛肉产地来源进行系统聚类分析。【结果】煮制、煎制和烤制处理与未加工脱脂牛肉之间的碳同位素组成无显著差异,加工前后碳同位素差值范围在0.006‰-0.489‰;煮制和烤制加工处理前后牛肉粗脂肪中碳同位素无显著差异,但煎制处理前后牛肉粗脂肪中δ13C值显著降低（P＜0.05）,3组煎制牛肉样品粗脂肪中δ13C平均值分别降低7.790‰、7.288‰和4.104‰,说明煎炸油影响牛肉粗脂肪中碳同位素组成;碳同位素比率高、中、低的牛肉样品经煮制和烤制后,其副产物汤渣、烤渣与加工后脱脂牛肉中碳同位素组成无显著差异,而煎制后的副产物（煎渣）与脱脂牛肉之间有显著差异,而与加工牛肉的粗脂肪中碳同位素组成比较接近;利用碳同位素对3个地域中未加工和不同加工后牛肉样品产地的聚类结果表明,加工和未加工的牛肉均按照各自的地域来源被明确聚类,而且各地域加工处理前后的牛肉均被聚为一类。【结论】煮制、煎制和烤制对牛肉碳同位素组成无显著影响,δ13C值可作为牛肉加工制品产地溯源的指标。     

牦牛肉中稳定同位素指纹特征及影响因素

【目的】分析牦牛肉中稳定碳、氮、氢同位素组成,以及它们受地域、牧草和饮水的影响,为其产地溯源及真伪鉴别提供技术支撑。【方法】从青海省海北、海南、玉树3个不同地域采集牦牛肉、牧草及水样品,利用GPS定位采样地的经度、纬度及海拔高度,利用元素-稳定同位素比率质谱仪（EA-IRMS）分析样品中稳定碳、氮、氢同位素比率。【结果】牦牛脱脂肌肉、粗脂肪中的δ¹³C平均值分别为（-23.99±0.25）‰和（-28.77±0.50）‰;脱脂肌肉中的δ¹⁵N和δ²H平均值分别为（4.04±0.91）‰和（-107.99±11.08）‰。牦牛肉中δ¹³C、δ¹⁵N值主要受其食用的牧草影响,地域对牦牛肉中的δ¹³C值也有一定的影响,即牦牛肉中δ¹³C值有随海拔的增加而增加的趋势。青海省海北、海南、玉树3个地区牧草和水中的δ²H值均有极显著差异,牧草中δ2H值由高到低的顺序依次为海南＞海北＞玉树,水中δ²H值由高到低的顺序依次为海北＞海南＞玉树。牦牛肌肉中δ²H值由高到低的顺序依次为海南＞海北＞玉树,与牧草中δ2H值的地域变化顺序一致。说明牦牛肉中的δ²H值与牧草、饮水密切相关,均有随海拔升高而降低的趋势,且牧草对牦牛组织中氢同位素组成的影响可能大于水的影响,但这还需要进一步研究证实。【结论】牦牛肉中稳定同位素指纹与高海拔地区的牧草、饮水、地形密切相关,具有独特的指纹特征。     

小麦制粉产品稳定碳、氮同位素组成特征

【目的】小麦制粉产品稳定同位素指纹相对于全粒粉是否存在分馏效应,这些产品能否用于小麦的产地溯源,以及利用稳定同位素是否能实现对小麦制粉产品来源地的鉴别还不清楚。系统分析全麦粉及各制粉产品中碳、氮同位素在地域间、基因型间的差异,揭示小麦制粉产品碳、氮同位素的组成特征及相关性,为小麦及其制品产地溯源提供理论与技术支撑。【方法】2014年将3个不同基因型小麦品种(邯6172、衡5229和周麦16),种植于河北石家庄赵县、陕西杨凌区和河南省新乡辉县。每个地域3个小区,每小区面积10 m~2,试验田按照当地小麦品种区域试验管理。2015年收获期于3个地域共采集27份小麦样品,小麦籽粒粉碎制得全麦粉;同时将小麦籽粒加工制粉,得到面粉、次粉和麸皮。利用元素分析-同位素比率质谱仪(EA-IRMS)测定全麦粉及制粉产品(麸皮、次粉和面粉)中的稳定碳、氮同位素。结合单因素方差分析及Duncan多重比较分析解析碳、氮同位素在不同地域、不同基因型以及不同制粉产品间的差异,结合皮尔逊相关分析及线性回归分析,解析不同种类样品碳、氮同位素的相关性。【结果】不同地域来源全麦粉及制粉产品中碳、氮同位素均有显著差异(P0.05),碳同位素在地域间变化趋势为杨凌辉县赵县,氮同位素在地域间变化趋势为辉县赵县杨凌;全麦粉、麸皮和面粉中碳同位素及各类产品中氮同位素在基因型间均无显著差异,次粉中碳同位素在邯6172和衡5229之间有显著差异;碳同位素在全麦粉和不同制粉产品间存在显著差异(P0.05),面粉对13C略显富集,次粉和麸皮相对贫化13C,而氮同位素在四类产品间无显著差异;全麦粉和各制粉产品碳、氮同位素相互之间均呈极显著相关关系(P0.01)。【结论】碳同位素在小麦不同制粉产品间有显著差异,氮同位素在小麦不同制粉产品间无显著差异,不同制粉产品与小麦全麦粉中碳、氮同位素呈极显著相关关系;全麦粉及制粉产品中碳、氮同位素具有显著的地域特征,可用于小麦及其制粉产品的产地溯源。