稳定氢同位素在出口罗非鱼产地溯源中的应用

马冬红王锡昌刘利平刘 源

（1.上海海洋大学食品学院，上海 201306；2.上海海洋大学水产与生命学院，上海 201306）

稳定氢同位素在出口罗非鱼产地溯源中的应用

马冬红1王锡昌1刘利平2刘 源1

（1.上海海洋大学食品学院，上海 201306；2.上海海洋大学水产与生命学院，上海 201306）

探索稳定性氢同位素对中国出口罗非鱼产地溯源的可行性。利用同位素比率质谱仪测定来自广东、海南、广西、福建4个地域来源的罗非鱼组织（腹肉和背肉）中δ2H值。比较分析不同产地来源的罗非鱼组织中氢同位素组成的差异，及其与地域经度、纬度变化的关系，以及稳定性氢同位素用于罗非鱼产地溯源的可行性。结果表明，不同地域的罗非鱼组织中δ2H同位素组成有显著差异（P＜0.05）；罗非鱼背肉与腹肉中δ2H值有显著的相关性；罗非鱼肉中的δ2H值有随着地理纬度增加而减小的趋势；以δ2H同位素为指标，对罗非鱼肉产地的正确判别率高达85%。δ2H同位素是罗非鱼产地溯源的一项很有潜力的指标。

稳定同位素；罗非鱼；产地；δ2H

随着食品贸易的全球化，食品安全突发事件呈迅速上升之势，对人类健康和生命安全构成了极大的威胁。消费者对食品来源和食品安全等方面的信息需求不断增加，而食品可追溯性现已被消费者认为是提供食品来源等相关信息的重要途径。此外，欧盟1760／2000法规规定，在肉、肉制品或含肉量超过20%的食品上必须明确标注其产地来源［1］。因此，目前食品业迫切需要建立一套规范的技术方法用于追溯和检测动物源性食品的产地来源。稳定同位素组成是所有生物体（包括食品产品）的自然属性或自然标签，它与生物体生长的地理环境密切相关，反应生物体所处的环境条件［2］。

稳定同位素分析技术已在一些食品，如蜂蜜、橙汁、葡萄酒等［3－5］中成功应用，主要用于成分掺假鉴别或产地溯源研究。此外，一些同位素分析方法已经得到官方分析化学家协会（AOAC）及欧洲标准化委员会（CEN）的认可［6］。近年来，稳定同位素在一些动物源性食品，如牛乳、奶酪、肉类等［7－10］的产地溯源的应用研究中被认为是一种有效且有前景的分析方法。综合国内外研究报导［2］发现，目前关于动物源性食品中稳定同位素的产地溯源的研究主要集中在牛羊肉等食品上，研究时通常是测定其肌肉粗蛋白中的δ13C、δ15N、δ34S、δ2H等稳定同位素或粗脂肪中的δ13C稳定同位素。Piasentier等［11］对来自英国、西班牙、法国、希腊、意大利和冰岛这6个地区的羊肉样品的粗蛋白中δ13C、δ15N稳定同位素和粗脂肪中δ13C稳定同位素进行了分析检测和原产地溯源分析，结果发现联合使用这3项指标对这6大地区羊肉样品的产地溯源的正确判别率达到79%。在中国利用该方法判断肉制品来源的研究还刚刚起步。郭波莉等［12］应用δ13C、δ15N稳定同位素分析方法对来自中国吉林、贵州、宁夏和河北这4个地区的牛肉样品进行产地溯源分析研究，分析结果表明，利用单一同位素δ13C或δ15N对牛肉样品产地溯源的判别结果较差，用δ13C指标时正确判别率69%，用δ15N指标时正确判别率只有47%，而联合使用这两种同位素可大大提高正确判别率，达到88%。动物源性食品产地溯源中δ13C、δ15N稳定同位素分析检测方法比较成熟，测定结果也比较稳定。但稳定性氢同位素用于动物源性食品产地溯源的应用研究较少［13，14］。利用δ2H稳定同位素判断罗非鱼地理来源的研究在中国还未见报道。本试验分析了来自中国四大产区的罗非鱼组织中δ2H稳定同位素的组成差异，探讨了稳定性氢同位素指标用于中国罗非鱼产地溯源的可行性。

1 材料与方法

1.1 试验材料

罗非鱼：分别从广东、海南、广西、福建4个省的不同地区采集冻罗非鱼片（目前中国罗非鱼出口中最多的形式），规格均为5／7oz（oz是ounce的缩写，英制重量单位，为1磅的1／16）。样品置于－18℃的冰箱中冷冻保存。采样点的具体情况见表1。

表1 样品产地Table 1 The geographical origin of samples

1.2 主要仪器设备

同位素比率质谱仪：DELTA－S，西德菲尼根玛特公司；

电热恒温鼓风干燥箱：DHG－9053A，桑海精密实验设备有限公司；

粉碎机：FDV，佑崎有限公司；

电子天平：BT 224S，赛多利斯科学仪器（北京）有限公司；

索氏抽提器：SZF－06，上海洪纪仪器设备有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 样品前处理 冻罗非鱼片在流动的自来水下解冻15 min后，将背肉和腹肉分开，分别经绞肉机绞碎后，在70℃ 恒温下干燥48 h，用粉碎机粉碎，再用陶瓷研钵充分研磨。将磨好的干燥罗非鱼粉末用滤纸包好置于索氏提取器中，无水乙醚提取4～6 h后，取出滤纸包，待滤纸包中的乙醚充分挥发后，将脱脂干物质（主要为粗蛋白）进行充分研磨，过200目筛后，转移至自封袋中，标记后放入干燥器中保存，直至分析。

1.3.2 稳定性氢同位素比率检测 参考文献［14］，取约1.0 mg罗非鱼粗蛋白粉装入银杯中，室温下平衡72 h。然后将样品装入自动进样盘中。氢同位素通过在1 350℃高温下分解产生氢气测定。H2在载气He的载带下经过稀释仪，最后进入同位素比率质谱仪进行分析检测。其中载气He流量为70 m L／min，He稀释压力为50 k Pa。稳定同位素氢的测定结果以δ‰表示：

式中：

R样品—— 所测样品中2H丰度与1H的丰度比；

R标准—— 国际标准样品中2H丰度与1H的丰度比。

δ2H的标准物质为V－SMOW。

1.4 统计分析

数据用EXCEL软件和SAS软件9.1版进行分析。

2 结果与讨论

2.1 不同地域来源罗非鱼组织（腹肉和背肉）中δ2 H同位素组成分析

测定了来自广东、海南、广西和福建地区的样品，试验结果以每个地区的平均值±标准偏差表示，结果见表2。

表2 不同地区来源的罗非鱼背肉和腹肉中δ2 H的平均值与标准偏差+Table 2 Mean values and standard deviations for δ2 H in dorsal meat and abdominal meat of tilapia from different regions of China

由表2可知，不同地域来源罗非鱼背肉、腹肉中稳定性氢同位素组成均有显著性差异，且有随着纬度的增加而减小的趋势，但它们与经度的变化规律不明显。

罗非鱼腹肉和背肉中δ2H值有极显著的相关性（r＝0.99），如图1所示。这一结果表明罗非鱼腹肉与背肉中δ2H稳定同位素的变化一致，即两者都可反映罗非鱼生长的水域和地域环境。

中国不同地域来源的罗非鱼组织中氢同位素组成有显著差异，有随着纬度增加而减小的趋势，这也能从侧面反映罗非鱼组织中氢同位素组成与地理位置、气候、水源等密切相关。这与前人对生物体中δ2H稳定同位素的研究结果一致。郭波莉等［14］分析了来自吉林、贵州、宁夏和河北的牛组织中氢同位素组成与地域经度、纬度及海拔高度变化的关系，结果表明，不同地域来源的牛组织中δ2H值的差异显著，有随着地理纬度增加而减小的趋势。Heaton等［15］分析研究了来自欧洲、美洲、澳大利亚及新西兰的牛脂肪中δ2H值，结果表明，高纬度地区的牛脂肪中δ2H值比较低，低纬度地区的牛脂肪中δ2H值比较高，即不同产地来源的牛脂肪中的δ2H值与纬度呈负相关。Camin等［13］对欧洲不同地区的羊肉中δ2H值的分析结果表明，δ2H与当地降水或地下水中的δ2H值呈显著正相关，其中来自希腊、英国海岸地区、中欧地区和阿尔卑斯山的脱脂羊肉样品中δ2H值分别为－80‰，－80‰～－90‰，－90‰～－100‰，－100‰～－115‰。

图1 罗非鱼腹肉与背肉中δ2 H值的相关关系Figure 1 Correlation ofδ2 H value between dorsal meat and abdominal meat of tilapia

目前，专家学者关于生物组织中的δ2H值具有纬度效应的认识比较一致。自然界中由于氢同位素质量较小（相对于碳、氮、硫等质量较重的同位素），其更易在物理和生物过程中发生自然分馏，从而导致不同地理来源的生物体中，氢同位素的自然丰度存在极大差异。自然界中有质量数为1和2的两种稳定氢同位素，质量较重的氚（D）在自然界中的含量很低，影响生物体中D／H的一个因素是水源，由于在不断地蒸发和浓缩过程中气相氚的浓度减小，液相氚的浓度相应增加；影响生物体中D／H的另一个因素是温度，温度高的地区（低纬度）的水源中氚的含量较高，这些地区的生物体中的氚的含量也较高［2，16，17］。因此，δ2H 是 判 断产品地 理 来 源 的 理想工具。

2.2 δ2 H同位素溯源

以罗非鱼背肉中δ2H数据为基础，用贝叶斯判别分析方法可将不同地域来源的罗非鱼区分开来，其结果见表3。由表3可知，原始判别中广东一个样品被判别到海南，海南有两个样品被判别到广东，广西有3个样品分别被判别到其他3个地区，因此原始的正确判别率对于广东、海南、广西、福建分别为90%，80%，70%，100%，整体平均正确判别率仅为85%。经过交叉验证的判别分析后，可以看到广东和福建的判别率下降，对于广东、海南、广西、福建的正确判别率分别为80%，80%，70%，90%，而整体的正确判别率为80%。

表3 背肉中δ2 H同位素数据对不同地区罗非鱼的判别分析结果Table 3 Results of discriminant analysis for tilapia from different regions based on theδ2 H isotope data of dorsal meat

3 结论

在本试验中，各地罗非鱼的δ2H显著不同，δ2H可作为判断产品地理来源的一个有力指标，且罗非鱼背肉和腹肉中的δ2H同位素组成均可反映罗非鱼来源地的信息。

在今后的研究分析中还可联合δ13C、δ15N、δ34S等稳定同位素指标来进行产地溯源，构成罗非鱼的稳定同位素产地溯源指纹图谱，以提高稳定同位素分析技术对罗非鱼产地溯源的准确性和实用性。

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Application of hydrogen stable isotope in Chinese export tilapia geographical origin traceability

MA Dong－hong1WANG Xi－chang1LIU Li－ping2LIU Yuan1

（1.College of Food Science and Technology，Shanghai Ocean University，Shanghai201306，China；2.College of Fisheries and Life Science，Shanghai Ocean University，Shanghai201306，China）

To assess the feasibility of isotopic traceability and function ofδ2H values in Chinese export tilapia geographical traceability.Theδ2H values of tilapia（dorsal meat and abdominal meat）collected from Guangdong，Hainan，Guangxi and Fujian regions were investigated with an isotope ratio spectrometer.The differences of hydrogen composition of samples from above four regions were compared and the relationship between the stable hydrogen isotope in tilapia tissues and the longitude，latitude of the region was analyzed，and then the feasibility of applying the hydrogen isotope to trace the tilapia geographical origin was discussed.The results indicated that there were significant differences（P＜0.05）ofδ2H values in tilapia tissues from different regions.In addition，there was very significant correlation ofδ2H values between dorsal meat and abdominal meat of tilapia.Theδ2H values in tilapia tissues decreased with the latitude increased.Based on the values ofδ2H，the correct rate of the discriminant analysis was up to 85%.Stable hydrogen isotope in tilapia tissues is the potential indicator in tilapia geographical origin traceability.

stable isotope；tilapia；geographical origin；δ2H

10.3969／j.issn.1003－5788.2012.01.001

国家自然科学基金资助项目（编号：30901125）；“十一五”国家科技支撑计划课题（编号：2008BAD94B09）；欧盟第七框架项目：Sustaining Ethical Aquaculture Trade（编号：Grant agreement No.222889）；上海市教委重点学科建设项目（编号：J50704）

马冬红（1986－），女，上海海洋大学在读硕士研究生。E－mail：dong＿fly＿high＠163.com

刘源

2011－11－01