稳定同位素技术在食品鉴别中的应用

稳定同位素技术在食品鉴别中的应用BThornton,C-ACraig,HStephenson,RWendler,CShand&AMidwoodAberdeen阿伯丁Dundee邓迪詹姆斯赫顿研究所简介稳定同位素技术在食品鉴别中的应用食品产地溯源产地在哪里？是否掺假?怎么生产?食品品质食品生产名誉/信任:a)全球的著名品牌:例如香槟c)非本土产品:人们更信任来自某一特定区域的食品b)本土产品:人们更信任来自本土领域的食品产地溯源:为什么人们想了解食品/饮料的产地？基于负面背景:a)食品丑闻：食品并非产自特定具有食品品质问题背景的区域例如:美国允许牛肉和猪肉中使用合成的生长激素，欧盟却严格禁止；切尔诺贝利事件发生30年之后，欧盟仍禁用来自该区域的浆果和蘑菇；2008年，欧洲爆发的病毒性甲型肝炎与秘鲁的贝类食品具有关系。Which,July2016产地溯源:为什么人们想了解食品/饮料的产地？道德方面:a)旨在支持本地区域经济发展b)保护环境(缩小食品里程)产地溯源:为什么人们想了解食品/饮料的产地？总结:人们通过食品声誉来判断食品的来源和产地是否可信；食品生产商通过欺诈方式获取高额利益；真正食品生产商或政府部门为了保证食品品质体系安全。产地溯源:为什么人们想了解食品/饮料的产地？TheSundayTimes25/8/131,700吨(新西兰)10,000吨(全球)Manuka蜂蜜生产量消费量产地溯源:问题？产地溯源：利用同位素技术两个假定:1)环境（土壤/水）的同位素特征存在时空差异d18O(whisky)=0.228d18O(water)+0.824R2=0.88-2.50-2.00-1.50-1.00-0.500.000.50-12.00-11.00-10.00-9.00-8.00-7.00-6.00-5.00-4.00-3.00-2.00d18OVSMOW(water)[‰]d18OVSMOW(whisky)[‰]2)同位素特征会从环境迁移到食品δ18O在水和威士忌中的相关性δ15N在苏格兰的表层土中的分布Meier-Augenstein,W.,Kemp,H.F.&Hardie,S.M.L.2012,FoodChemistry133,1070-1074食品产地溯源广泛使用的同位素同位素比例分馏情况信息2H/1H挥发，冷凝，沉淀地理信息（维度等）18O/16O挥发，冷凝，沉淀地理信息（维度等）13C/12CC3和C4植物营养(地理)15N/14N营养水平,农业操作营养(地理)34S/32S细菌环境地理信息(海洋)87Sr/86Sr岩石年代和Rb/Sr比例地质(地理)207Pb/206Pb岩石年代地质(地理)Kellyetal.2005TrendsinFoodScience&Technology16:555-567Evansetal.2015ScienceoftheTotalEnvironment537:447-452食品产地溯源中的影响因子测量的同位素类别数量区分食品来源地的能力通常情况下，食品产地溯源的能力随测量的同位素种类的增加而增强但是，仍有不少影响因素对这一规律产生或多或少的影响全球水同位素（氢和氧）在沉淀过程中的分布模式Copyright2003-2015byGabrielBowenδ2Hδ18O相同的分馏过程决定了相近的全球分布模式。苏格兰水中的87Sr/86Sr苏格兰水中的87Sr/86Sr底部基岩的年代245Ma1000Ma具有相似分馏过程的同位素：如氧和氢具有不同分馏过程的同位素，如氧和锶食品产地溯源中的影响因子区分食品来源地的能力测量的同位素类别数量δ18O和δ2H共同定性-150.0-145.0-140.0-135.0-130.0-125.0-120.0-115.0-110.0-5.00-4.00-3.00-2.00-1.000.001.002.00Bulkd18OVSMOW[‰]Bulkd2HVSMOW[‰]AuthenticScottishWhiskyCounterfeitSamplesSuspectSampleAuthenticmeanCounterfeitCmeanCounterfeitNCmeanMeier-Augenstein,W.,Kemp,H.F.&Hardie,S.M.L.2012,FoodChemistry133,1070-1074加入多元素测试技术，如ICP或TXRF食品产地溯源中的影响因子区分食品来源地的能力测量的同位素类别数量具有相似分馏过程的同位素：如氧和氢具有不同分馏过程的同位素，如氧和锶TXRF用于苏格兰威士忌的产地溯源全反射X-射线荧光仪检测器反射X-射线入射X-射线荧光结果较大区域(全球)较小区域(国家/地区)食品产地溯源中的影响因子区分食品来源地的能力测量的同位素类别数量确切地说，移动几步，你所在的地理位置就在改变，食品产地也是同样在改变。整个样品的全岩同位素分析(例如：肉)样品提取物的全岩同位素分析(例如：水，脂肪，蛋白质)样品提取物中特定化合物组分同位素分析(例如：一系列的单脂类或氨基酸)食品产地溯源中的影响因子区分食品来源地的能力测量的同位素类别数量Techniques化合物组分同位素分析全岩同位素分析元素分析仪-稳定同位素比例质谱仪(δ13C,δ15N,δ34S)高温元素分析仪-稳定同位素比例质谱仪(δ18O,δ2H)(或相当的光腔衰荡光谱技术)热电离质谱仪(δ87Sr,δ207Pb)气相色谱-燃烧-稳定同位素质谱仪(δ13C,δ15N)液相色谱-稳定同位素质谱仪(δ13C)SNIF-NMR®(δ2H)点特异天然同位素分馏核磁共振思考：Copyright2003-2015byGabrielBowen1月份七月份同位素值在时间和空间上均呈现差异；这些差异可以迁移入食品/饮料。氧同位素的沉淀过程:亚洲对同位素数据库的需求•需建立食品的同位素数据库，确保是非掺假食品的同位素值•覆盖区域全面•包含不同季节参数（多年数据）思考：统计学方法思考：通常涉及多变量的统计分析Copyright2003-2015byGabrielBowen1月份7月份采用含氧在内的多同位素与多元素分析相结合来进行龙井茶的产地溯源？采用δ18O来鉴别龙井茶的产期，主要是用于区别价格昂贵的明前茶和后期的龙井茶？氧同位素的沉淀过程:亚洲龙井茶的产地溯源致谢詹姆斯赫顿研究所由苏格兰政府城市环境科学和分析服务部资助。感谢袁玉伟研究员和齐沛沛博士的热忱邀请；感谢浙江省农业科学院农产品质量标准研究所的支持；感谢MaureenProcee和GillianMartin的技术辅助。ThankYou