用碳氮稳定同位素对大米产地溯源的研究

近年来,食品市场发展迅速,食品安全问题也日益突出。食品溯源体系是保证食品安全的有效手段,为保护地方品牌、确保公平竞争、提升消费者信心、防治食品病原体提供技术支持。溯源检测技术有原子光谱法、荧光光谱法、高效液相色谱法、生物技术以及稳定同位素比质谱法。其中,稳定同位素比质谱法是溯源体系中新兴的重要检测手段,且稳定同位素比质谱分析技术开始应用于各个行业如酒类、乳制品以及谷物产地溯源。由于稳定同位素比值的测定很少受到基本效应和仪器条件变化的影响,因此该方法具有精密度高、准确度高、无污染等优点。 植物体内碳氮稳定同位素比会因受到自身种类、外界环境及人类活动的影响而发生变化。植物体内的碳与光合代谢途径有关,不同的光和类型的植物其δ13C的范围不同；温度、降水、大气中C02浓度分别与植物体内的δ13C呈负相关。氮元素受到人类农业活动的影响显著。施加有机肥料可以提高植物体内的δ15N而施加化肥则会贫化植物体内δ’5N,另外,植物体内δ15N还与温度、降水、叶片N等因素有关。 本研究采集了中国由北到南6个省份10种的大米样品,分别是黑龙江(3个)辽宁(3个)河南(1个)、江苏(1个)、湖南(1个)、海南(1个)。利用稳定同位素质谱法检测大米样品中碳氮稳定同位素比。所测定的10个中国大米的δ13C范围在-26.0‰～-28.3‰之间,均值在-27.0%o左右,以-26.0‰--27.3‰出现的频率较高。δ15N的范围是1.1‰-4.1‰之间,均值在2.4左右,以1.0‰-3.0%o出现的频率较高。δ13C波动较小,815N波动较显著。 结合国外相关报道,采用Q型系统聚类的分析方法,探讨中国大米样品与国外大米样品的相似度。以δ13C、δ15N共同作为变量时,美国大米被分为2个群集与中国大米样品所属的2个群集清晰区分；日本大米可以与中国的5个样品清晰聚类,中国大米样品被分为1个群集,日本大米样品被分为3个群集。而当只以δ13C或δ13N为单一变量聚类时,个别中国大米样品与美国或日本的大米样品被划分为一类。由聚类结果发现,变量个数会对聚类效果产生影响。当以δ13C和δ15N作为共同变量分析要比分别以δ13C、δ15N作为独立变量分析的效果好。