食品原产地保护检测技术应用进展

李延华，王伟军，张兰威，夏光辉

(1.通化师范学院制药与食品科学系，吉林通化134002;2.哈尔滨工业大学食品学院，黑龙江哈尔滨150090)

食品原产地保护检测技术应用进展

李延华1，2，王伟军1，2，张兰威2，夏光辉1

(1.通化师范学院制药与食品科学系，吉林通化134002;2.哈尔滨工业大学食品学院，黑龙江哈尔滨150090)

食品原产地保护检测技术是保证产品质量、真实性和典型性的有效手段。综述了不同检测技术在食品原产地保护中的应用，包括质谱方法、光谱方法、色谱方法、传感器技术、基因技术、免疫技术、热力学技术以及感官评定等方法，分析了不同方法在食品原产地保护时的检测对象，指出在实际检测过程中应结合统计学方法进行不同原产地食品以及假冒伪劣产品的鉴别。

食品，原产地保护，检测，应用

原产地保护产品是指利用产自特定地域的原材料，按照传统工艺在特定地域内所生产的产品，其质量、特色或者声誉在本质上取决于其原产地域地理特征，产品经审核批准，以原产地进行命名。获得以原产地命名的产品，其他任何单位和个人不得伪造其专用标志，不得销售这种产品，即受到了原产地保护［1］。最初欧盟只对葡萄酒、蜂蜜、茶叶、橄榄油、橙汁等食品进行保护，随着新鲜农产品贸易的增加，土豆、洋葱、开心果、大蒜等新鲜食品的原产地保护也得到一定发展。目前欧盟认可三种原产地保护食品体系:a.原产地保护(Protected designation of origin，简称PDO):食品原料的准备、预处理、加工均在某个地理区域并使用认可的操作(EU regulation 510/2006)。例如法国 Roquefort羊奶干酪;荷兰 Opperdoezer Ronde土豆;荷兰Noord－Hollandse干酪。b.地理标志(Protected geographical indication，简称PGI):同一地域且原料、生产、加工至少有一个生产环节相同而制得的食品(EU regulation 510/2006)。例如葡萄牙Borrega da Beira鲜肉;意大利Coppia Ferrarese面包;荷兰 Westlandse Druif葡萄。c.传统专业保证(Traditional speciality guaranteed，简称TSG):加工方面(组成或者加工方式)具有传统特征的食品(EU regulation 509/2006)。例如意大利Mozzarella干酪;英国 Traditional Farmfresh火鸡。以上三种体系中PDO最为常见。原料产地的气候、土壤、水文及食品加工技术均影响产品的组成、营养、风味等特征。地理标志使原产地食品得到市场认可，产品价格稍高，一些假冒伪劣产品涌入市场，因而食品原产地保护的有效检测至关重要。采用合理的检测技术，并结合有效的分析方法可保证检测结果的可行性和有效性。

1 质谱技术

1.1 同位素比率质谱 (Isotope ratio mass spectrometry，IRMS)

同位素质谱是根据同位素组成来区分相同化合物的技术，食品中蛋白质、碳水化合物、脂肪、矿物质的同位素组成与多种因素有关，如化学肥料、饲养情况、季节变化、地理因素。C、N、O、S的稳定同位素比率应用较多。多元素的稳定同位素技术扩大了IRMS的检测范围，Rummel等将欧盟“纯果汁”计划建立的δ2H，δ13C，δ15N稳定同位素比率检测方法进行改进，增加了分析δ34S和87Sr/86Sr进而对橙汁进行原产地保护;对来源于美国北部、美国南部、非洲、欧洲的150份果汁样本的分析指出产品间存在地理、气候、岩性差异，可通过橙汁中可溶性和不可溶性87Sr/86Sr来确定果汁浓度，多元素分析法可很好地确定产品组成［2］。

1.2 电感耦合等离子体质谱(Inductively coupled plasma mass spectrometry，ICP－MS)

ICP－MS可用于样品中金属和非金属成分的痕量分析，对固体样品的接受能力与液体样品相当，可通过分析矿物质元素的量来获得指纹图谱，从而对食品进行地理标识。Heaton等利用ICP－MS与IRMS结合技术对不同产地牛肉样本进行了分析。发现牛肉因为喂养肉牛时牧草的不同而具有不同的13C含量;牛肉脂类中δ2H(‰)和δ2O(‰)同位素值与产地纬度有关;H和O的同位素含量的与降雨量有关。根据 δ13C(‰，脱脂干重)，Sr，Fe，δ2H(‰，脂)，Rb和Se六种参数对欧洲、南美和澳大利亚的牛肉建立了相应的原产地保护信息［3］。

1.3 质子转移反应质谱(Proton transfer reaction mass spectrometry，PTR－MS)

PTR－MS可在几秒内测定一系列微痕量(10－12)的有机物质，如烯烃、乙醇、乙醛、酮类、腈、芳香族、含硫化合物，而且该方法完全自动化，没有经验的操作人员不会影响检测的结果。Macatelli等采用PTR－MS结合最小二乘判别分析法鉴别欧洲产黄油;对源自欧洲三个地区的83个商业黄油应用PTR－MS进行顶空分析，收集数据的范围为m/z=20～150，保留时间为0.2s－1，周期30s，可通过物质的顶空转换浓度的对数值对黄油样品的进行分类［4］。

1.4 气相色谱质谱法(Gas chromatography mass spectrometry，GC－MS)

GC－MS技术多应用于乳制品的原产地保护，根据样品中挥发性化合物的不同区分干酪、羊奶制品的地理来源。另外Radovic等应用动力学顶空处理后经GC－MS测定挥发性化合物，从而区分出来源于丹麦、英国、荷兰、西班牙、葡萄牙等地的蜂蜜［5］。

2 光谱技术

2.1 核磁共振光谱(Nuclear magnetic resonance spectroscopy，NMR)

欧盟规定一种正宗葡萄酒需使用同位素和核磁共振法为确定其保真性(EU Regulation No.2729/2000)。NMR技术在橄榄油的原产地保护中应用较多。Mannina等使用1H NMR测定不同来源的意大利橄榄油样品以鉴定托斯卡纳地理来源的橄榄油［6］。Alonso－Salces等采用1H NMR技术对来自西班牙、意大利、希腊、突尼斯、土耳其和叙利亚的橄榄油进行地理分析，指出可根据未皂化部分(乙醇、甾醇、烃类、维生素E)的NMR氢谱来确定的橄榄油地理来源［7］。

2.2 原子光谱(Atomic spectroscopy)

食品中矿物质和痕量元素能够很好地反映土壤类型以及生长环境条件，通过评估样品中的痕量元素可确定食品的原产地来源。原子光谱可用于分析样品中的金属或非金属原子，常采用原子吸收光谱(AAS)和原子发射光谱(AES)分析矿物质元素。AAS、AES与ICP法结合可对咖啡、洋葱、茶叶、葡萄酒、牛肉等食品进行原产地保护检测分析。例如:Gonzalvez等采用ICP－AES结合方法通过对葡萄酒中38种矿物质元素含量的测定确定四种西班牙红葡萄酒样本的来源［8］。

2.3 红外光谱(Infrared spectroscopy，IR)

近些年来，近红外光谱(NIR，14000～4000cm－1)已用于果汁、果酒、蜂蜜、乳粉、鱼粉、枫糖浆等食品保真检测中。Cozzolino等指出采用近红外光谱对不同的白葡萄酒进行分类的正确率可达100%;同时也指出该方法对不同来源的牛肉、猪肉、羊肉、鸡肉的正确识别率为80%［9］。中红外光谱(MIR，4000～400cm－1)对红葡萄酒的生产年限的正确分类可高达100%，而对同样的红葡萄酒的地理分类的正确率为85%［10］。Sivakesava等采用MIR光谱检测出添加了甜菜糖浆或甘蔗糖浆的掺假苹果汁，正确率分别为100%和96.2%［11］。

2.4 拉曼光谱(Raman spectroscopy)

拉曼光谱分析食品的主要优点是其对－C=C－、－C≡C－、－C≡N－的高敏感性，对水的低敏感性，对无机盐类的高选择性，可成功区出分橄榄油、榛子油、蜂蜜等产品。Paradkar等采用该方法对不同地域来源的蜂蜜进行鉴定，指出该检测技术对蜂蜜中存在的甜菜糖浆、甘蔗糖浆、枫糖浆的正确区分率为96%［12］。

2.5 荧光光谱和紫外－可见光谱(Fluorescent and UV－vis spectroscopy)

含有内在荧光基团(如含色氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸残基)的食品可用荧光光谱测定，荧光光谱可提供测试样的芳香氨基酸信息。研究表明荧光光谱可用于不同类型干酪等制品的原产地保护，尤其是在Emmental干酪测定时可直接检出色氨酸的含量［13］。紫外－可见光谱已应用于检测有外源性胭脂红食用色素存在的食品［14］。

从应用角度上讲，目前 NIR、MIR、拉曼光谱、NMR在食品地理保护方面应用较多，荧光光谱和紫外－可见光谱的应用相对较少。

3 色谱技术

3.1 高效液相色谱法(High performance liquid chromatography，HPLC)

HPLC在食品分析中已经广为应用，可定量分析食品中的酚类、生物胺、食品添加剂等物质，可对蜂蜜中的黄酮类化合物、坚果中的金属结合蛋白、橄榄油中的甘油三酯、干酪中的多肽采用HPLC进行原产地保护。Rastija等通过HPLC对克罗地亚三个葡萄酒生产厂家的十二种葡萄酒样的多酚含量进行分析，指出产于达尔马提亚中部和南部的葡萄酒酚类含量较高，黄酮和反式白藜芦醇是分析葡萄酒地理来源和类型分类的基础［15］。

3.2 气相色谱法(Gas chromatography，GC)

GC是分析食品中挥发性化合物、半挥发性化合物的最为常用的方法，采用该法根据牛乳、橄榄油、橙汁、咖啡中的脂肪酸的不同进行地理区分。Etievant等通过GC测定烷烃、乙醛、乙醇、酸等成分进行葡萄酒原产地保护技术研究［16］。

3.3 毛细管电泳法(Capillary electrophoresis，CE)

毛细管电泳法的分离分析范围较广，可用于核酸/核苷酸、蛋白质/多肽/氨基酸、糖类/糖蛋白、酶、碱氨基酸、微量元素、小的生物活性分子的快速分析，以及DNA序列分析和DNA合成中产物纯度测定。上世纪90年代以来，CE已应用于蜂蜜、红葡萄酒、果汁、中药等食品的原产地保护研究中［17］。

4 其他技术

4.1 传感器技术(Sensor technology)

传感器技术，有时称为“电子鼻技术”，传感器阵列可检测食物样中的挥发性化合物。葡萄酒原产地保护时常采用该方法。Penza等采用静态顶空取样方法对9种来源不同的意大利葡萄酒样本(3种白葡萄酒、3种红葡萄酒、3种桃花葡萄酒)进行分析，根据薄膜传感器阵列的数据进行特性分类。该研究分析了离子导电性、pH、酒精浓度，同时由4个金属氧化物半导体薄膜传感器组成的电子鼻可用于测定葡萄酒中的挥发性化合物并生成一个典型的化学指纹。指出由阵列传感器信号和统计学处理可对葡萄酒提供100%的识别率和78%的预测准确率［18］。

4.2 基因技术(Gene technology)

基因技术广泛应用于食品检测，对不同肉制品(包括鱼类)的食品保护常采用PCR方法。如Sawyer等指出如果碎羊肉中混有牛肉，使用定量PCR法最低检测限可至2%(W/W)［19］。采用PCR技术来区分不同种类的鱼已受到多方关注，Jerome等采用该技术成功地区分金枪鱼和沙丁鱼罐头［20］。另外该法也可对面粉中掺有的非小麦粗面粉进行检测。

4.3 免疫技术(Immunoassay)

在食品原产地保护检测中主要的免疫技术是ELISA，由于ELISA是建立在抗原与抗体结合形成抗原抗体复合物的基础上，所以主要用于蛋白质的检测，由于具有反应特异性和检测时间长的限制，该方法应用相对较少。Hurley指出绵羊乳中掺有0.1%的山羊乳时可由该法检出［21］。

4.4 热检测技术(Thermal technology)

热检测技术分析食品时常采用差示扫描量热法(Differential scanning calorimetry，DSC)。DSC允许加热的食物样发生物理变化，此种热技术检测样较少，检测时间相对较短，样品处理容易。但该方法用于食品原产地保护中仍有一定的限制，主要用于油脂和食用油的分析。Marikkar等指出DSC可检出葵花籽油中掺有的猪油和牛油［22］。

4.5 感官评定(Sensory analysis)

感官评定是描述食品质量的一种较为重要的方法，从外观上看，食品的风味、质地对食品的特征有一定的评价。Perez等以Idiazabal干酪的原产地保护为例，指出食品的原产地保护需设立一系列评定指标的评审小组，对干酪来说，从形状、外观、粘度、颜色、臭味、质地、风味、回味等感官参数进行总体评价，最后给出感官分析数据［23］。

5 结论

不同的检测技术有各自的优点和局限性，IRMS、NMR、原子光谱和传感器技术在食品原产地保护的检测中应用较多，同时各种复合方法与新的检测方法也不断涌现。然而对于设备昂贵和操作复杂的检测技术在现实中很少得到应用。因此应根据产品特征，采用合理、可行的检测技术对不同产地的食品进行鉴定，并结合统计学方法分析产品间存在的差异，进而对食品进行原产地保护。

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Recent application progress for the determination of the geographical origin of food products

LI Yan－hua1，2，WANG Wei－jun1，2，ZHANG Lan－wei2，XIA Guang－hui1

(1.Department of Pharmercutics and Food Science，Tonghua Normal University，Tonghua 134002，China;2.Department of Food Science and Engineering，Harbin Institute of Technology，Harbin 150090，China)

The application technologies for the determination of the geographical origin of food products was the effective method of assuring the food quality，authenticity and types.The applications of the various technologies were discussed，including mass spectrometry techniques，spectroscopic techniques，chromatography，sensor technology，gene technology，immunoassay，thermal technology and sensory analysis.The detection substances of the technologies were analyzed.At the same time，statistical analysis of the data in practice provided by the analytical instruments was needed to authenticate the geographical origin food and their counterfeit products.

food products;protected designation of origin;determination;application

TS201.1

A

1002－0306(2011)06－0427－04

2010－05－25

李延华(1979－)，女，博士研究生，讲师，研究方向:食品科学。

吉林省教育厅科学技术研究项目资助(2009273)。