氢、氧稳定同位素在植源性食品真实性鉴别中的应用

以国内外研究文献为基础,综述氢（H）、氧（O）稳定同位素在植源性食品真实性鉴别中的研究进展,阐明影响同位素分馏的环境气候因素和引起同位素分馏的物理、化学过程,为植源性食品真实性鉴别建立统计评估的数据库提供参考。H、O稳定同位素在多种植源性食品产地鉴别、掺假鉴别、有机鉴别中等均得到了广泛的应用, H、O稳定同位素可较直观的反映谷物、果蔬、葡萄酒、茶叶产地纬度、海拔及相关气候信息,在产地鉴别、种植模式鉴别中发挥重要作用。果汁、酒类可利用H、O稳定同位素实现外源水及酒精的掺假鉴别。在植源性食品真实性鉴别中,利用H、O稳定同位素进行产地真实性、食品掺假、种植模式鉴别中均取得较好成果。H、O稳定同位素可被认为是食品真实性鉴别的有效手段之一。     

基于稳定氧同位素的葡萄酒掺水鉴别方法研究

为了准确鉴别葡萄酒是否掺水，试验制备不同稳定氧同位素(δ¹⁸O)分布范围的水，添加外源水发酵获取不同酒精度的葡萄酒，采用水平衡仪-稳定同位素质谱仪(EQ-IRMS)测定葡萄酒中水的δ¹⁸O。结果表明：发酵前后葡萄汁中水的δ¹⁸O仅相差0.03‰；掺入不同稳定氧同位素的外源水，掺水量与葡萄酒中水的δ¹⁸O呈良好相关关系，当葡萄汁中水的δ¹⁸O与外源水δ¹⁸O的绝对值相差4.48‰时，模型可判断至少5.5%的掺水量。通过建立基于稳定氧同位素的掺水鉴别模型，可为葡萄酒掺水鉴别研究和相关标准的建立提供科学合理的技术手段及数据支持。     

水中δ~(18)O在全汁葡萄酒鉴别中的应用研究

研究采用Gasbench联用同位素质谱仪(Gasbench-IRMS)检测了3个不同品种葡萄汁在实验室模拟发酵前后水中δ18O,结果表明,发酵前后水中δ18O变化小于0.1‰;掺入外源水后,其水中δ18O呈现明显且良好的线性负相关变化,预测模型能够判断至少10%的掺水量,且与实际掺水量的误差在±1%左右。水中δ18O可以作为鉴别葡萄酒是否添加外源水的客观指标。不同产区葡萄汁样本水中δ18O存在较大差异,能够作为葡萄酒产地鉴别的有效依据。结果证明了稳定同位素技术能够作为葡萄酒真实性鉴别的有效手段,通过建立各产地品种葡萄汁的δ18O同位素数据库,为全汁葡萄酒及产地葡萄酒鉴定方法和标准的建立提供技术支撑。     

Gasbench Ⅱ-IRMS测定新鲜橙汁水中氧同位素方法

橙汁中水的氧(δ18O)同位素比值对于果汁真实性技术鉴别具有重要意义。文章分别考察反应瓶气密性、样品体积、平衡时间和乙醇等因素对橙汁中水的氧同位素影响分析;添加乙醇可有效抑制鲜橙汁的微生物发酵,避免测定过程因橙汁发酵产生CO2干扰橙汁水中氧同位素有效测定问题。经优化建立GasBenchII-IRMS测定新鲜橙汁中水的δ18O比值在线分析方法。结果表明,当橙汁样品体积200μL~1000μL、加入10%乙醇、反应24h~48h后测定,同一样品中水的δ18O比值的重复性和再现性标准偏差(1σ)均小于0.1‰,完全符合测定要求,方法操作简便,可实现大批量连续测定。     

饮料酒真实性鉴别技术：同位素比质谱和核磁共振技术

回顾了饮料酒原产地鉴别及其添加物鉴别技术。从目前现状看,单一同位素比质谱技术(IRMS)并不能很好的鉴别饮料酒的原产地及其添加物,更多的是使用氢或氧核磁共振(NMR)技术来鉴别,特别是特殊位点天然同位素组分-核磁共振(SNIF-NMR)。当然,将元素分析与同位素比质谱和核磁共振技术相结合,建立真实样品数据库,使用化学计量学的判别技术,可以有效的鉴别饮料酒的真实性。     

GC-C-IRMS测定葡萄酒中6种风味物质的碳同位素比值

建立一种利用气相色谱-燃烧-稳定同位素比值质谱仪测定葡萄酒中的6种风味物质(乙醇、甘油、异戊醇、乳酸乙酯、乙酸、2,3丁二醇)的碳稳定同位素比值的方法。采用滤膜过滤,稀释或直接上机测定,优化测定方法,风味物质分离完全,分析时间小于20 min。6种风味物质标准溶液测量精度(standard deviation,SD)范围为0.064‰～0.227‰,样品测量精度为0.115‰～0.300‰。利用该技术分析部分葡萄酒样品,结果表明不同地域样品及不同组分间C同位素比值存在一定差异。     

基于矿物元素和稳定同位素技术不同产地陈皮鉴别研究

为开展不同产地陈皮中矿物元素含量和稳定同位素比值的影响,并建立产地溯源模型,采集我国4个地区(广东、福建、四川和重庆)共160份陈皮样品,用电感耦合等离子体质谱法测定陈皮中21种矿物元素的含量,用元素分析质谱法测定陈皮中4种稳定同位素比值,研究不同产地陈皮中矿物元素含量、稳定同位素比值差异并进行产地溯源。结果表明,除Zn外,其余20种矿物元素的含量、4种稳定同位素的比值在4个地区间均存在显著差异(P＜0.05) ,陈皮样品中含量最高的是K,其次是Ca,最低的是Y。对160个陈皮样品的矿物元素含量和稳定同位素比值进行主成分分析法(PCA)、偏最小二乘判别分析法(PLS-DA)、正交偏最小二乘判别分析法(OPLS-DA)和交叉验证的结果表明,矿物元素、稳定同位素可以对不同产地来源的陈皮样品进行鉴别,线性判别(LDA)交叉验证准确率为93.8%,通过VIP值筛选得出产地鉴别的关键因子是Cu、K、Ga、Ni、Y、Ba、La、Nd、V、Cr、Rb、Fe、Mn、Co及δ18^O。综上,利用矿物元素结合稳定同位素技术可以有效地鉴别陈皮的地理来源,这项技术的应用可以为判断陈皮的产地和真实性提供可靠的技术支持。     

基于多元素和稳定同位素技术的桃产地溯源

目的 研究利用桃中多元素和稳定同位素地域特征进行产地溯源的可行性。方法 应用电感耦合等离子体质谱和稳定同位素比质谱技术,测试桃样品中54种元素和碳(13C/12C)、氮(15N/14N)、氢(2H/1H)、氧(18O/16O) 4种稳定同位素比值,分析不同产地桃的特征指标,采用逐步判别分析,建立产地判别模型,开展平谷、顺平和丹东桃产地溯源。结果 不同产地桃中碳和氧同位素比值差异显著(P<0.05),Na、Mg、Al、K、Mn、Cu、Zn、Rb、Sr、Cd和Ba等11种元素含量差异显著(P<0.05)。筛选C、H、O、Mg、Al、K、Fe、Cu、Zn、Cd等10项指标建立产地判别模型,进行原始回代检验和留一交叉检验,判别准确率均为100%。结论 研究表明,同时利用桃中多元素含量和稳定同位素比值特征指标建立产地判别模型,能够区分不同产地的桃,为桃产地溯源的可行性提供方法依据。     

稳定同位素技术在有机农产品真实性鉴别中的应用进展

近年来, 有机农产品深受消费者的青睐, 然而在经济利益驱动下, 无良商家伪造有机农产品的现象时有发生, 使得有机农产品的真实性问题逐渐成为全球关注的焦点。有机农产品真实性鉴别对确保食品质量安全, 保护合法经营, 重建我国消费者对有机农产品的信任, 完善有机农产品质量监督体系均具有十分重要的意义。稳定同位素技术是用于有机食品真实性鉴别的方法之一, 具有高效、准确、可靠的特点, 已广泛应用于蔬菜、水果、茶叶、葡萄酒、谷物、鸡蛋、肉类、牛奶等。本文在查阅大量有关稳定同位素技术在有机农产品真实性鉴别的相关文献的基础上, 总结了稳定同位素鉴别有机农产品的原理, 系统分析了近几年国内外学者关于稳定同位素技术在植物源性和动物源性有机农产品的研究进展, 并展望了今后稳定同位素在有机农产品真实性鉴别的研究重点和发展方向。     

植物体中的碳稳定同位素分馏影响因素及在食品真实性鉴别中的研究进展

植物体通过光合作用、呼吸作用等与原产地生态环境进行物质交换,促进自身生长发育和营养物质的合成与积累。碳稳定同位素是植物体的关键组成元素,也是食品真实性鉴别和溯源的重要指标,在植物体整个生育期会随着产地生态环境因子的变化而发生分馏,这种分馏效应的大小决定了碳稳定同位素能否成为准确、稳定、可靠的产地溯源指标。分馏的大小除了生物体自身因素外,还要分析气象因子和生态环境因子对碳稳定同位素的影响,进一步分析影响碳稳定同位素分馏的因素。经纬度、海拔、日照强度、干旱程度、平均气温等因素均会影响碳稳定同位素的组成。本文在大量文献基础上,综述了近年来国内外植物体内的碳同位素分馏及影响因素、植源性食品真实性鉴别应用的研究进展,以期揭示碳稳定同位素可作为产地真实性鉴别指标的稳定性、可靠性特征,从而为产地溯源提供更加准确的技术手段。     

Isotopic and Elemental Authenticity Markers: a Case Study on Cypriot Wines

This study monitors variations in isotopes and elements in relation to grape variety, environmental factors and provenance in order to address the wine authenticity issue. Inductively coupled plasma atomic emission spectroscopy (ICP-AES) assessed the wines’ elemental content. Site-specific nuclear isotope fractionation-nuclear magnetic resonance and isotope ratio mass spectrometry methodologies determined in authentic and commercial wines the distribution of the naturally occurring stable isotopes of the deuterium/hydrogen (D/H) ratios and carbon (¹³C/¹²C) in ethanol of wine and oxygen ratio (¹⁸O/¹⁶O) in wine water. Chemometrics delineated the elements and isotopes responsible for wine classification. Specifically, unsupervised principal component analysis (PCA) framed the importance of grape variety and provenance, while supervised analysis pinpointed the vineyard effect and highlighted the contribution of the vintage year. Validation steps ensured that the extracted models do not predict randomly and their results are reliable. In fact, the acquired results can be incorporated to the EU Wine Isotopic Databank database providing both a guide and a tool for eventual candidatures for denomination of origin and support both Cypriot wine and winemakers. In this context, this research contributes to authenticity assurance of wines and adds value to final products, while it helps controlling hazards arising from environmental changes.     

DETERMINATION OF STABLE ISOTOPE RATIOS IN FOOD ANALYSIS

Within the last few years, stable isotope analysis has gained increasing importance in authenticity control of food and food ingredients. The development of the methodology from its start in the geological sciences is reviewed, the requirements and the specific features of the technique in the area of food quality assessment are outlined, and the progress in instrumentation during the last few decades is described. Scope and limits of the analysis of stable isotope ratios to assess the quality and to determine the origin are demonstrated for foods, such as fruit juice, wine, spirits, or beer. The classical approaches investigating hydrogen, carbon and oxygen isotopes as well as strategies including elements, such as nitrogen and sulfur, are reviewed. The present state of the art and future possibilities of the methodology are discussed.     

葡萄酒真伪鉴别技术研究进展

葡萄酒行业的年份酒、产地酒概念炒作等情况很多,不仅损害消费者的利益,而且对整个葡萄酒行业的健康发展起阻滞作用,因此,研究葡萄酒真伪鉴别技术显得尤为重要。该文主要综述香气成分分析、同位素比值分析、代谢产物的分析、微量元素的分析等技术在年份酒、产地酒的真伪鉴别方面的应用,为推动我国葡萄酒质量检测技术的进步奠定基础。     

基于元素含量和稳定同位素比值的宁夏贺兰山东麓地区有机葡萄酒甄别

对贺兰山东麓产区生产的有机和非有机葡萄酒的元素含量和稳定C、N同位素比值分布特征进行分析,并利用此数据对宁夏贺兰山东麓地区有机与非有机葡萄酒进行甄别。结果表明,有机与非有机葡萄酒在一些金属元素如Na、Mg、K、Al和Cu的含量上具有显著差异,而且有机葡萄酒的乙醇和丙三醇的δ~(13)C值显著低于非有机葡萄酒,但δ~(15)N显著高于非有机葡萄酒。利用C、N稳定同位素和一些金属元素含量,结合主成分分析,可对贺兰山东麓地区有机和非有机葡萄酒进行有效区分,为我国有机葡萄酒掺假检测以及该地区的葡萄酒产业发展提供技术支撑,具有重要的应用前景。     

Origin assessment of domestic and imported beef sold in the Korean markets using stable carbon and oxygen isotopes

In this study, stable carbon and oxygen isotope data were used to determine the country of origin of imported beef circulating in the Korean market. Using carbon isotopes closely related to the animal diets, Korean beef could easily be distinguished from United States (US) and New Zealand beef. However, oxygen isotopes were more effective in distinguishing the Korean from Australian beef. The oxygen isotopes have specific characteristics reflecting the latitude where cattle feed. Statistical analyses indicate that analyzing both carbon and oxygen isotopes is very useful to assess the country of origin of beef sold in the Korean market. Additionally, we compared the carbon isotopic compositions of defatted and non-defatted beef to evaluate the effect of fat content on carbon isotope values. Our results suggest that by using muscles or tissues that have small amounts of fat, carbon isotope analysis of beef samples may be performed without the inconvenient conventional pretreatment procedure, allowing for easier and faster isotopic analysis.     

不同产地三文鱼的稳定同位素指纹特征及原产地溯源

本研究从深圳口岸获取我国三文鱼主要进口国（法罗群岛、挪威、智利、加拿大以及澳大利亚）的三文鱼样品共16?份,并采集中国产三文鱼（虹鳟）样品2?份,分析三文鱼肌肉、表皮、鳞片以及骨骼中的碳、氮、氢、氧、硫稳定同位素比值,比较不同产地以及不同部位同位素分布差异,采用判别分析对不同产地进行判别。三文鱼的碳、硫以及氢、氧稳定同位素具有显著的产地差异。不同组织之间同位素呈现明显的同位素分馏效应。鳞片以及表皮同位素比值对产地的指示效果优于肌肉和骨骼,结果表明采用稳定同位素能完全将以上产地的样品区分开,且还能将中国的虹鳟与进口的三文鱼进行区分。对市场随机购买的6?份三文鱼样品的产地鉴别结果表明,稳定同位素技术能有效鉴别市场中三文鱼的产地造假行为,可用于对市场上三文鱼的产地追溯,以期为我国食品安全提供技术保障。     

稳定碳同位素技术在食品掺杂和溯源检测的应用

稳定碳同位素技术能有效地应用在各类食品的掺杂和溯源检测中。由于光合作用对稳定碳同位素产生的分馏效应,可运用稳定碳同位素比值分析法(Stable Carbon Isotope Ratio Analysis,SCIRA)检测不同光合途径的食品掺杂;同时,气候和地理因素也对稳定碳同位素分馏有一定影响,可单独或者联合其他因素作为溯源检测指标;各种分解反应也导致同一分子内稳定碳同位素产生了一定的分馏规律,运用特异性天然同位素分馏核磁共振(Specific Natural isotope Fractionation Of Nuclear Magnetic Resonance,SNIF-NMR)可进行检测;此外,稳定碳同位素还可在同位素稀释质谱法(IDMS,Isotope Dilution Mass Spectrometry)中作为标记去检测食品中的兽药残留。本文综述了稳定碳同位素技术在各类食品掺杂和溯源检测中的研究进展,并对其应用前景进行展望,旨在推动稳定碳同位素技术在我国的应用步伐,并完善我国现有的食品检测技术。