碳稳定同位素在牛奶产地溯源中的应用

2019-11-29明荔莉范稚莉毕林彬李卫岗

质量安全与检验检测 2019年5期

明荔莉范稚莉毕林彬李卫岗

（拱北海关技术中心广东珠海 519000）

1 前言

随着消费者对进口牛奶的需求量日益增加，人们对牛奶的产地溯源也提出了更高要求。目前，稳定同位素溯源技术已被证明是食品产地溯源的一个好方法[1，2]，对食品产地溯源的研究主要集中在植物源食品[3，4]以及乳品[5，6]、肉品[7]的产地来源分析。本文利用碳稳定同位素技术，建立元素分析-稳定同位素质谱法（EA-IRMS），测定不同产地牛奶中δ13C 值，探讨δ13C 值在牛奶产地溯源中的应用。

2 实验部分

2.1 仪器与试剂

DELTA V ADVANTAGE 同位素质谱仪（美国Thermo Fisher 公司）；元素分析仪；氦气、氧气、二氧化碳，纯度为99.99%；锡杯；咖啡因同位素标准物质IAEA-600。

2.2 样品制备

采购不同国家的12 种有机牛奶和10 种普通牛奶。样品放置于冰箱冷冻成固体，然后在冷冻干燥机中冻干。冻干后用玛瑙碾钵将样品磨碎，备用。

2.3 仪器条件

元素分析仪炉温为980℃，气相色谱（GC）柱温50℃，氦气流速110 mL/min，氧气流速175 mL/min，吹扫气流速为200 mL/min；离子源电压2.9 kV；轰击电压120.8 eV。

2.4 碳同位素质谱检测

称取约1 mg 冻干的牛奶粉末样品，用锡杯包好后，经高温氧化还原和GC 柱的分离，样品中的碳元素转化为二氧化碳气体，进入质谱检测。

3 结果与讨论

3.1 精度和准确度

重复7 次测定已知δ13C 值的质控样品，其δ13C值的标准偏差（SD）值小于0.3‰，在仪器分析允许误差范围内，其精度和准确度能达到实验要求。

3.2 方法稳定性

连续测定同1 个牛奶7 个平行样品的δ13C 值，计算7 次测定结果的SD 为0.187‰（表1）。结果表明，本方法重现性好，满足稳定性要求。

表1 EA-IRMS 法测定同一个牛奶7 个平行样的结果

3.3 碳同位素

不同产地有机牛奶和普通牛奶的δ13C 值具有明显的差异性，详见图1。

产自新西兰的有机牛奶δ13C 值为-29.769‰，明显偏负；产自荷兰的两种有机牛奶的δ13C 值接近，分别为-26.723‰和-26.552‰；产自中国的有机牛奶δ13C值的范围为-19.836‰～-17.940‰，明显高于新西兰和荷兰的有机牛奶。

对于10 种普通牛奶，产自德国的普通牛奶的δ13C值的范围为-22.790‰～-21.919‰，产自中国的普通牛奶的δ13C 值的范围为-21.165‰～-18.017‰，明显高于德国的牛奶。中国几种品牌的普通牛奶δ13C 值的差异均大于仪器方法允许的误差，存在明显差异。

图1 不同产地有机牛奶和普通牛奶的δ13C 值

3.4 产地溯源分析

由图1 可知，荷兰、新西兰和中国有机牛奶的δ13C值存在显著性差异，能够明显区分；产自德国和中国的普通牛奶δ13C 值存在明显的地域性差异；产自中国不同地区的有机牛奶和普通牛奶的δ13C 值也能有效进行区分。在奶牛所食主要饲料类型相同情况下，牛奶中δ13C 值的差异体现了不同产地同类型植物δ13C 值的差异，不同产地的植物δ13C 值的差异则是产区温度、有效水含量等环境因子的综合反映[8]。综上所述，无论是有机牛奶还是普通牛奶，产地对其碳稳定同位素比值的影响存在显著差异，是产区温度、有效水含量等环境因子的综合反映。