稳定同位素在植物源性农产品产地溯源研究进展

产地溯源是保护农产品品牌及地区特色产品、防止欺诈、保护消费者权益的有效保障。稳定同位素指纹分析是用于食品产地溯源的有效技术之一,具有高效、准确、可靠的特点。本文系统分析了近5年来,稳定同位素指纹分析技术在植物源性初级农产品、加工农产品溯源中的应用以及稳定同位素在食品加工过程中分馏变化的研究进展。在此基础上,展望了今后稳定同位素在植物源性农产品产地溯源中的研究重点和发展方向。     

稳定同位素指纹分析在车厘子产地溯源中的应用

为满足进出口食品产地溯源的贸易需求,本研究以不同产地车厘子为研究对象,利用单体分子蛋白质和脂肪的¹³C、²H和¹⁸O同位素组成,通过单因素方差分析、多重比较分析、聚类分析、Fisher线性判别分析、逐步判别分析和留一法交叉验证,建立车厘子产地溯源模型。结果表明,不同产地间车厘子果肉蛋白质或脂肪中δ¹³C、δ²H和δ¹⁸O均存在差异,大部分达到显著性水平;多种同位素指标耦合的产地判别效率显著优于单一同位素指标,且逐步判别分析结果表明,随着耦合指标的增加,产地初始判别率和交叉验证判别率逐步提高,但3个指标耦合后,再增加耦合指标,产地初始判别率和交叉验证判别率不再提高。最后利用蛋白质δ²H、δ¹⁸O和脂肪δ²H 3个指标建立了溯源模型,模型的初始判别率达到100.0%,交叉验证判别率为93.8%。本研究结果为进出口食品产地鉴别提供了一定的依据。     

稳定同位素指纹分析在蚕茧产地溯源中的应用研究

蚕茧产地溯源是丝绸原产地溯源的基础.本研究为了探究蚕茧产地溯源最适方法,以不同产地的蚕茧为研究对象,利用不同产区蚕茧的13C、15N、18O和2H同位素组成,通过单因素方差分析、多重比较分析、Fisher线性判别分析留一法交叉验证,最后建立蚕茧产地溯源模型.单因素方差分析结果表明,不同产地蚕茧的δ13C、δ15N、δ1...     

不同产地羊肉稳定同位素特征差异及其溯源应用

为了探讨稳定同位素碳、氮、氧、氢对羊肉产地溯源的可行性,本研究分别从内蒙古、新疆、宁夏、新西兰、意大利5个地区采集羊肉样品,利用稳定同位素比率质谱仪(IRMS)测定脱脂羊肉的碳、氮、氧、氢稳定同位素比值(δ¹³C、δ¹⁵N、δ²H、δ¹⁸O),结合多元统计学方法对不同地区间脱脂羊肉的δ¹³C、δ¹⁵N、δ²H、δ¹⁸O值组成特征及变化规律进行分析。结果表明,δ¹³C值在5个地区间均存在显著性差异,而δ¹⁵N值和δ¹⁸O值除了在新西兰和意大利2个地区差异不显著外,在其他地区差异均显著;δ²H值仅在宁夏和新疆地区间以及内蒙古和新西兰地区间差异不显著。结合Fisher判别分析发现,利用δ¹³C、δ¹⁵N、δ²H、δ¹⁸O值可以实现对羊肉产地区分,且利用δ¹³C、δ¹⁵N、δ²H、δ¹⁸O值组合指标对羊肉产地的初始判别的整体正确率和交叉验证的整体判别正确率均达100%。本研究结果为δ¹³C、δ¹⁵N、δ²H、δ¹⁸O值在羊肉产地溯源中的应用提供了参考。     

利用稳定同位素进行农产品溯源研究进展

随着消费者对农产品质量与安全要求的提高,农产品溯源保持着良好的发展态势。稳定同位素在农产品研究中应用广泛,主要包括农产品产地溯源、真伪鉴别等。在产地溯源方面,研究较多的是牛肉、羊肉、牛奶、葡萄酒、蜂蜜、水产品、茶叶、谷物等农产品。一直以来,缩小溯源区域范围是产地溯源的难点和重点。稳定同位素技术与矿物元素技术、氨基酸技术、脂肪酸技术相结合是缩小溯源区域范围的最佳方法。在农产品真伪鉴别方面,农产品掺杂掺假形式多样、手段复杂,消费者难以辨别。在农产品加工过程中稳定同位素分馏方面,研究已经展开,且逐步深入。本文综述了2015—2020年稳定同位素在农产品产地溯源、真伪鉴别以及加工过程中的分馏研究进展,阐述了稳定同位素与其他技术结合进行农产品溯源区域范围的研究,并对利用稳定同位素进行农产品溯源研究予以总结和展望。     

农产品溯源领域稳定同位素研究发展态势分析

近年来,农产品溯源的研究(包括真实性识别与产地确证方面)已经成为农产品质量和安全领域关注的热点,稳定同位素分析技术是农产品溯源领域中具有应用前景的技术之一。本文以截至2020年9月Web of Science和中国知网收录的论文、专利、标准以及国家自然科学基金项目为数据源,分析了稳定同位素技术对农产品溯源的研究态势。通过多角度分析发现,中国在利用稳定同位素技术对农产品溯源的研究居国际先进水平,已经形成了多个有影响力的科研团队,稳定同位素技术在判别农产品真伪和追溯农产品地理起源方面具有重要的作用。健全稳定同位素分析的标准体系,丰富农产品稳定同位素产地溯源数据库,结合新技术提高溯源准确率是未来农产品溯源领域发展的方向。     

东北三省和浙江木耳稳定同位素特征与产地溯源

为探究稳定同位素在黑木耳产地溯源中的可行性,本研究从东北(黑龙江、吉林、辽宁)、浙江产地采集74份代表性黑木耳样品,从新疆采集11份代表性黑木耳样品作为外部验证,采用元素分析-稳定同位素比率质谱仪测定δ¹³C、δ¹⁵N、δ²H、δ¹⁸O值,结合化学计量学方法进行产地溯源判定。结果表明,东北黑木耳δ¹³C、δ¹⁵N、δ²H、δ¹⁸O值分别为-24.5‰～-22.7‰、-0.9‰～3.1‰、-62.2‰～-34.6‰、15.9‰～19.4‰;浙江黑木耳δ¹³C、δ¹⁵N、δ²H、δ¹⁸O值分别为-26.2‰～-24.5‰、-0.9‰～1.2‰、-24.9‰～-9.0‰、19.9‰～22.2‰,两产地黑木耳δ¹⁵N值差异不显著(P>0.05),δ¹³C、δ²H和...     

同位素比率质谱法在农产品产地溯源中的研究进展

同位素比率质谱法(IRMS)是根据食品中同位素的自然丰度差异对食品产地进行区分的产地溯源方法。本文介绍了IRMS的原理,总结了IRMS在不同种类农产品的产地溯源方面的研究进展,介绍了各稳定同位素在不同农产品溯源中的优势,并提出了目前这一技术在产地溯源方面的不足,旨在为未来食品溯源研究以及优特农产品的保护工作提供理论基础和方法参考。     

基于稳定同位素和矿质元素的决明子产地特征与溯源判别研究

为了更加精确高效地对中药决明子产区进行判别,本研究采用稳定同位素比质谱(IR-MS)和电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)技术分别检测不同产地决明子稳定同位素比值和多种矿质元素含量特征,并结合化学计量学模型主成分分析(PCA)和人工神经网络(ANN)对决明子产地进行判别。方差统计结果表明,在优质产区(浙江新昌)决明子区别于普通产区决明子方面,19种矿质元素含量存在显著差异(P<0.05);PCA分析(同位素+矿物元素)显示,前2个主成分累计方差贡献率为45.23%,且该模型可显著区分道地产区决明子;ANN模型分析对浙江新昌产区的决明子判别正确率高达100%,且产地判别总体正确率高于90%。以上结果表明,稳定同位素比值和矿质元素含量结合化学计量学模型分析可有效判别决明子不同产区。本研究结果为决明子产地溯源提供了一种新的方法。     

西瓜稳定同位素与多元素特征分析及其产地溯源技术研究

本研究旨在利用稳定同位素与多元素分析技术结合化学计量学统计方法,开发不同省份西瓜产地溯源新策略。通过元素分析仪-同位素比质谱和电感耦合等离子质谱测定新疆、山东、广西、海南等产地的73份西瓜样本的碳、氮、氢、氧稳定同位素比值(δ¹³C、δ¹⁵N、δ²H、δ¹⁸O)与16种矿物元素含量(Na、K、Ca、Sr、Ba、Pb等)。单因素方差统计分析表明,δ¹³C、δ¹⁵N、δ²H、δ¹⁸O值与Na、K、Ca、Cr、Mn等元素含量特征在各省份西瓜样本间具有显著差异(P<0.05),但单一变量不足以将4个产地的西瓜完全进行区分。通过典则判别分析进行多变量统计分析,提取特征变量,构建线性判别函数,可以实现4个省份西瓜样本的原产地区分。该方法对新疆、山东、海南样本判别准确度高达100%,而广西样本判别率为71.4%,误判为海南产地概率为28.6%。由此可知,该策略能够实现大尺度地理空间的西瓜产地溯源,为其产地标识确证和优质品牌保护提供了有效的技术手段。     

库尔勒香梨土壤主要养分与产量关系的研究

以综合管理水平较高的库尔勒香梨(Pyrus Bretschneideri Rehd,简称香梨)示范园为研究区域,通过测定香梨园土壤主要营养元素含量及标准株的产量,构建库尔勒香梨土壤主要营养元素与产量之间关系模型。结果表明:(1)不同土壤层次,0~20 cm土壤有机质含量和有效磷含量高于20~60 cm,0~20 cm碱解氮含量和速效钾含量低于20~60 cm;(2)0~20 cm和20~60 cm土壤层有机质含量与香梨产量关系显著,分别呈对数(P=0.021)和幂函数(P=0.034);0~20 cm土壤层碱解氮与产量关系不显著,而20~60 cm土壤层碱解氮与产量呈对数函数(P=0.053);0~20 cm和20~60 cm土壤层有效磷与产量关系极显著(P=0.014,0.002),相关模型均为对数函数;0~20 cm土壤层速效钾与产量呈幂函数(P=0.041)。总体而言,库尔勒香梨园20~60 cm土壤有机质、碱解氮、有效磷和速效钾含量与库尔勒香梨产量显著相关,表明香梨施肥应深施为宜,施肥深度应≥20 cm;同时,构建土壤养分(x)和单株产量(y)关系模型,即有机质y=28.56x0.22、碱解氮y=16.02lnx+91.72、有效磷y=16.42lnx+110.11、速效钾y=75.96x0.28,达到通过库尔勒香梨目标产量进行定量推荐施肥的目的。     

基于AquaCrop模型的库尔勒香梨生长动态模拟及滴灌制度优化

为探究省力化栽培模式下库尔勒香梨园适宜的灌溉制度,依据4种灌溉定额(3 750,5 250,6 750,8 250 m³/hm²)条件下2年香梨的田间试验数据,通过冠层覆盖度、土壤含水量和蒸散强度(ET_a)和产量指标,确定AquaCrop模型参数。设置不同灌水场景,综合考虑产量、水分利用效率和灌溉水利用效率,利用AquaCrop模型优化香梨灌溉制度。结果表明：Y2W3处理产量高出其余处理3.87%～16.86%,Y2W1处理水分利用效率高出其余处理2.88%～27.20%;AquaCrop模型模拟与试验地实测结果的决定系数(R²)、均方根误差(RMSE)、标准均方根误差(NRMSE)、拟合度指数(d)和Nash效率系数(NSE)评价指标表明,冠层覆盖度R²变化范围为0.89～0.93,土壤含水量d为0.92～0.98,ET_a的RMSE为1.06～1.61 mm/d; AquaCrop模型预测15种不同场景,灌溉定额7 200 m³/h...     

稳定性同位素探针技术在土壤功能微生物原位鉴定的应用

新近发展起来的稳定性同位素探针技术（SIP）与分子生物学方法结合,能够定向发掘复杂环境中参与特定生态过程的微生物资源,是土壤功能微生物原位鉴定的有效手段,具有广阔的应用前景。其原理是环境样品中的功能微生物代谢同化同位素标记的底物,通过对其生物标志物（即DNA、RNA、PLFA等）进行提取、分离、鉴定和比对分析,以此获取介导土壤物质转化和循环过程的功能微生物的直接信息。本文在分别介绍SIP技术在土壤功能微生物原位鉴定过程中的各种前处理方法、生物标志物选择及后续鉴定方法的基础上,综述了SIP技术在研究驱动土壤有机污染物生物降解、碳氮循环等过程的功能微生物原位鉴定的应用进展,展望了SIP技术在土壤微生物基因组学方面的应用前景。     

不同施肥处理对库尔勒香梨长势与产量的影响

为了掌握库尔勒香梨的生长规律及其对土壤氮素、磷素、钾素的响应,在田间试验条件下,设置不同的施肥处理,对20a树龄的库尔勒香梨进行生育期长势与产量监测。结果表明:与不施肥处理相比,施肥能明显促进香梨的生长和果实发育,改善果形指数,提高产量。不同施肥处理下,香梨基径、树高、梢粗、梢长及叶片的生长施肥效应均表现为:N>P>K,而单果重和产量的施肥效应表现为:N>K>P。     

不同有机物料对库尔勒香梨长势与产量的影响

在田间条件下,设置不同有机物料(生物黑炭、羊粪)的施肥处理,对20a树龄的库尔勒香梨进行生育期树体长势与产量监测。结果表明,4-10月为香梨生长期,夏季(5月5日至8月7日)为香梨枝干生长最快时期,嫁接基径、树高、新梢直径和长度的增长量最大;春季(4月1日至5月5日)为香梨叶片生长最快时期,叶片厚度、叶绿素含量及叶面积指数增长量也最大;施用有机物料可以促进香梨树体生长和提高产量,而且随着有机物料施入量的增加其效果越显著。羊粪施肥效应大于生物黑炭。     

不同有机物料对库尔勒香梨果实矿质元素含量的影响

在田间试验条件下,对20 a树龄库尔勒香梨设置不同有机物料(生物黑炭、羊粪)的施肥处理,用原子吸收光谱法测定香梨中7种矿质元素的含量.结果表明:库尔勒香梨果实中Ca,Mg,Fe,Na元素的含量相对较高,Zn,Cu,Mn元素的含量相对较低.施用有机物料能明显提高香梨Ca,Mg,Fe,Zn,Cu,Mn,Na元素的含量,且随着有机物料施入量的增加,其提高效果越明显,施肥效应表现为:羊粪＞生物黑炭.