基于同位素指纹的牛肉产地溯源（一）

近年来，我国牛肉产量迅速增加，并已形成东北、中原、西北、西南四大肉牛带。但目前，我国养牛业的追溯管理体系尚不健全。大多数养殖场的牛没有牛耳标签、动物身份证、动物护照等基本的追溯信息，在整个牛肉生产链中未建立全球统一标识系统。这致使我国大部分活牛和牛肉产品无法追溯至源头，养牛业中存在严重的安全隐患，并且在国际贸易中受到很大限制。

国际上研究发现不同地域牛肉中同位素组成有显著差异，但此方面的研究报道很少，且对于不同地域来源的样品，利用同位素对其产地的判别效果不尽相同。从我国东北、中原、西北、西南四大肉牛产区布点采样，利用同位素比率质谱仪、等离子体质谱仪（ICP-MS）测定了脱脂牛肉、粗脂肪、牛尾毛中碳、氮、氢、铅同位素比率，比较了不同肉牛产区牛组织中同位素组成差异，分析了各组织中同位素组成的相关关系，并利用判别分析，比较了各指标对牛肉产地来源的判别情况。在此基础上，初步建立了利用同位素指标进行牛肉产地溯源的判别模型。此项研究旨在探讨同位素指纹技术对我国四大肉牛产区牛肉产地溯源的可行性，了解各项同位素指标对牛肉产地的判别效果，进一步从实际应用中对同位素指纹溯源技术进行深入探讨。

一、我国牛肉产地溯源分析取样及测定

分别从我国四大牛肉产区中选取吉林、贵州、宁夏和河北4个点共采集了59头牛的牛肉样品。牛肉产地的基本信息及采样点的设计见表4-7。

（1）取样方法：屠宰后在每头牛的后臀部取500g肉，装入自封袋中，在-200C冰箱中冷冻保藏。

（2）样品前处理：牛肉样品经绞肉机绞碎，在700C恒温干燥48h，用粉碎机粉碎，置于烧杯中加入石油醚浸提脱脂。脱脂后的牛肉粉进行充分研磨，过200目筛后备用；回收浸提液中的石油醚，得到粗脂肪样品，备用。

（3）氢同位素比率检测：称量lmg的样品放入φ你mm×5mm的银杯中，折成小球状，放入96孔的盘中（酶联免疫板），盖子松散地放在上面。在测定之前，样品和角蛋白标准品均放在实验室的平衡架上，在室温条件下平衡96h以上。样品在12750C的高温下分解成H2、N2和CO气体，然后经过1000C的纯化柱，利用孔径为5A的分子筛除去N2和CO气体，得到纯净的H2，进入连续流动的同位素比率质谱仪（CF-IRMS）中进行测定。载气He的流量为100mL/min，样品在载气作用下的流量为50mL/min。氢同位素比率用δD（‰）表示，δ的相对标准为V-SMOW。计算见式（4-2）。

δD（‰）=（Rsp/Rst—1）×1000 （4-2）

式中，R为轻同位素与重同位素丰度比，即2H/1H；下标sp表示样品，st表示标准。

（4）碳、氮同位素比率检测：称量50μg～800μg样品，先经过FlashEA1112型元素分析仪转化为纯净的C02气体和N2，再经过型号为ConfloIII型稀释仪，最后进入DELTA—ThermoFinnigan质谱仪进行检测。具体的工作参数如下：

元素分析仪：进样器氦气吹扫流量为200mL/min，氧化炉温度为10200C，还原炉温度为650°C，载气氦气流量为90mL/min。

ConfloIII条件设定：He稀释压力为0.6bar，C02参考气压力为0.6bar，N2参考气压力为1.0bar。

质谱仪条件：用USGS24（δ13CPDB=—16.00‰）标定C02钢瓶，用IAEAN1（δ15Nair=0.4‰）标定N2钢瓶。用标定的钢瓶气作为标准。
稳定性碳、氮同位素比率分别用δC（‰）和δ15N（‰）表示，δ13C的相对标准为V—PDB，δ15N的相对标准为空气。计算公式见式(4-3)

Δ（‰）=（R样品/R标准-1）×1000 （4—3）

式中，R为轻同位素与重同位素丰度比，即13C/12C和15N/14N。

（5）铅同位素比率检测：称取0.3g～0.5g脱脂牛肉粉，置于消化管中，加入浓硝酸10mL，盐酸（37%，分析纯）3mL，放入Multiwave3000微波消解仪（美国PE公司）中进行样品消煮。消煮后的样品用7500aICP-MS（美国Agilent公司）测定样品中铅同位素比率。仪器的具体工作参数如下。
微波消解仪条件：微波在10min内从0W增大到1200W，然后在1200W的功率下消解30min，最高温度达190C，最大压力达24bar。消解后得到澄清透明的溶液，用去离子水（＞18.2MQ）洗出样品，定容到50mL，装入塑料瓶待测。

ICP—MS的工作条件：

RF功率：1200W 载气流速：1.12L/min 蠕动栗流速：0. lrps

雾化室温度：20C 氧化物指标：0.45% 双电荷指标：1.01%

3次重复测定，用外标法进行定量，铅同位素标准样品采用Agilent公司的环境标样；用内标法保证仪器的稳定性，Li、Ge、Y、In、Tb、Bi是所选择的内标。当内标元素的RSD（3次重复测定）＞5%，重新测定样品。

（6）锶同位素比率检测：称取0.8g脱脂牛肉粉，放入石英埚中，置于箱式电阻炉，8000C下恒温2h，降温后取出。用HN03溶解离心分离后清液加入到装有DOWEX50W—X8阳离子交换柱上（去除S7Rb），接收Sr部分。处理后的样品用型号为MAT—262（德国Finnigan公司）的热电离质谱（TIMS）进行测定，质量分溜用88Sr/86Sr=8.37521校正。标准样品为NBS987SrC03，其88Sr/86Sr=0.710243（2σ）。

（7）数据处理：用SAS软件对数据进行方差分析、多重比较分析、判别分析并用EXCEL软件进行相关分析。

二、牛肉产地溯源结果分析

同位素测定结果见表4-8、表4-9和表4-10。

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