穩(wěn)定同位素技術在食品鑒別中的應用

1、穩(wěn)定同位素技術在食品鑒別中的應用,B Thornton, C-A Craig, H Stephenson,R Wendler, C Shand & A Midwood,詹姆斯赫頓研究所簡介,穩(wěn)定同位素技術在食品鑒別中的應用,食品產地溯源,產地在哪里？,是否摻假?,怎么生產?,食品品質,食品生產,名譽 / 信任:a) 全球的著名品牌: 例如香檳,c) 非本土產品:人們更信任來自某一特定區(qū)域的食品,b) 本土產品: 人們更信任

2、來自本土領域的食品,,產地溯源:為什么人們想了解食品/飲料的產地？,基于負面背景:a) 食品丑聞：食品并非產自特定具有食品品質問題背景的區(qū)域,例如:美國允許牛肉和豬肉中使用合成的生長激素，歐盟卻嚴格禁止；切爾諾貝利事件發(fā)生30年之后，歐盟仍禁用來自該區(qū)域的漿果和蘑菇；2008年，歐洲爆發(fā)的病毒性甲型肝炎與秘魯的貝類食品具有關系。,Which, July 2016,產地溯源:為什么人們想了解食品/飲料的產地？,道德方面

3、:a) 旨在支持本地區(qū)域經濟發(fā)展,b) 保護環(huán)境(縮小食品里程),產地溯源:為什么人們想了解食品/飲料的產地？,總結: 人們通過食品聲譽來判斷食品的來源和產地是否可信； 食品生產商通過欺詐方式獲取高額利益； 真正食品生產商或政府部門為了保證食品品質體系安全。,產地溯源:為什么人們想了解食品/飲料的產地？,The Sunday Times 25/8/13,1,700 噸(新西蘭),10,000 噸(全球

4、),Manuka 蜂蜜,生產量,消費量,產地溯源: 問題？,產地溯源： 利用同位素技術,兩個假定:環(huán)境（土壤/水）的同位素特征存在時空差異,2) 同位素特征會從環(huán)境 遷移到食品,δ18O 在水和威士忌中的相關性,δ15N 在蘇格蘭的表層土中的分布,?,?,Meier-Augenstein, W., Kemp, H.F. & Hardie, S.M.L. 2012, Food Chemistry 133, 10

5、70-1074,食品產地溯源廣泛使用的同位素,Kelly et al. 2005Trends in Food Science & Technology16: 555-567,Evans et al. 2015Science of the Total Environment537: 447-452,食品產地溯源中的影響因子,測量的同位素類別數量,區(qū)分食品來源地的能力,,通常情況下，食品產地溯源的能力隨測量的同位素種類的增加

6、而增強,但是，仍有不少影響因素對這一規(guī)律產生或多或少的影響,全球水同位素（氫和氧）在沉淀過程中的分布模式,,Copyright 2003-2015 by Gabriel Bowen,δ2H,δ18O,相同的分餾過程決定了相近的全球分布模式。,蘇格蘭水中的 87Sr/86Sr,蘇格蘭水中的87Sr/86Sr,底部基巖的年代,245 Ma,1000 Ma,具有相似分餾過程的同位素：如氧和氫,具有不同分餾過程的同位素，如氧和鍶,食品產地溯源中

7、的影響因子,區(qū)分食品來源地的能力,測量的同位素類別數量,δ18O 和 δ2H 共同定性,,,Meier-Augenstein, W., Kemp, H.F. & Hardie, S.M.L. 2012, Food Chemistry 133, 1070-1074,加入多元素測試技術，如ICP 或 TXRF,食品產地溯源中的影響因子,區(qū)分食品來源地的能力,測量的同位素類別數量,具有相似分餾過程的同位素：如氧和氫,具有不同分餾過程的

8、同位素，如氧和鍶,TXRF用于蘇格蘭威士忌的產地溯源,全反射X-射線熒光儀,檢測器,反射X-射線,入射X-射線,熒光,結果,,較大區(qū)域(全球),較小區(qū)域(國家/地區(qū)),食品產地溯源中的影響因子,區(qū)分食品來源地的能力,測量的同位素類別數量,確切地說，移動幾步，你所在的地理位置就在改變，食品產地也是同樣在改變。,整個樣品的全巖同位素分析 (例如：肉),樣品提取物的全巖同位素分析(例如： 水，脂肪，蛋白質),樣品提取物中特定化合物組分同位

9、素分析 (例如：一系列的單脂類或氨基酸),食品產地溯源中的影響因子,區(qū)分食品來源地的能力,測量的同位素類別數量,Techniques,化合物組分同位素分析,全巖同位素分析,元素分析儀-穩(wěn)定同位素比例質譜儀 (δ13C, δ15N, δ34S)高溫元素分析儀-穩(wěn)定同位素比例質譜儀 (δ18O, δ2H) (或相當的光腔衰蕩光譜技術)熱電離質譜儀( δ87Sr, δ207Pb),氣相色譜-燃燒-穩(wěn)定同位素質譜儀(δ13C, δ1

10、5N)液相色譜-穩(wěn)定同位素質譜儀(δ13C),SNIF-NMR® (δ2H)點特異天然同位素分餾核磁共振,思考：,Copyright 2003-2015 by Gabriel Bowen,1月份,七月份,同位素值在時間和空間上均呈現差異；這些差異可以遷移入食品/飲料。,氧同位素的沉淀過程: 亞洲,對同位素數據庫的需求,需建立食品的同位素數據庫， 確保是非摻假食品的同位素值覆蓋區(qū)域全面包含不同季節(jié)參數（多年數據

11、）,思考：,統(tǒng)計學方法,思考：,通常涉及多變量的統(tǒng)計分析,,Copyright 2003-2015 by Gabriel Bowen,1月份,7月份,采用含氧在內的多同位素與多元素分析相結合來進行龍井茶的產地溯源？采用δ18O 來鑒別龍井茶的產期，主要是用于區(qū)別價格昂貴的明前茶和后期的龍井茶？,氧同位素的沉淀過程: 亞洲,龍井茶的產地溯源,致謝,詹姆斯赫頓研究所由蘇格蘭政府城市環(huán)境科學和分析服務部資助。,感謝袁玉偉研究員和齊沛沛博士的