王鵬

（河北省質量技術監(jiān)督局審查事務中心，石家莊 050051）

賈亮亮，段媛媛，段日升

（河北省地礦局水文工程地質勘查院，石家莊 050021）

食品的產地溯源有利于保護原產地，保護地區(qū)名牌。在食品產地溯源方面同位素指紋分析是一種有效的技術，在食品安全領域應用廣泛［1］，推動了食品安全追溯體系的建立與完善。穩(wěn)定碳、氮同位素測定常用于生物地球化學領域，在生態(tài)系統(tǒng)尤其是海洋生態(tài)系統(tǒng)方面的研究應用起步較晚。近些年，穩(wěn)定同位素技術應用于海洋生態(tài)系統(tǒng)的結構、功能及食物鏈和生物生產力等方面的研究逐漸增多［2］。由于水體中的一些動物生活環(huán)境復雜且難以控制，用傳統(tǒng)食性分析方法研究有很大的困難。穩(wěn)定同位素技術在分析水生動物的食性方面突出了它的重要價值，但目前這方面的研究還較少。正是應這種需求，筆者將穩(wěn)定碳、氮同位素法應用于生態(tài)系統(tǒng)研究中，利用穩(wěn)定同位素質譜儀測定并分析鮑魚中的碳、氮同位素的含量，取得了理想的結果。

1 實驗部分

1.1 主要儀器與試劑

穩(wěn)定同位素比率質譜儀：DELTA V advantage型，美國Thermo Fisher 公司；

元素分析儀：Flash EA1112HT 型，美國Thermo Fisher 公司；

鮑魚：大連獐子島。

1.2 儀器工作條件

元素分析儀條件：氧氣和氦氣壓力均為0.14 MPa，氧化管溫度為950℃，還原管溫度為680℃。

質譜條件：二氧化碳調諧氣壓為0.2 MPa，高電壓為2 240 V，阱電流為100 μA。

1.3 實驗方法

1.3.1 樣品預處理

按統(tǒng)計學方法隨機選擇樣品，將樣品分別去殼，去內臟，自來水清洗，再用蒸餾水和二次水沖洗，重復洗幾次。將清洗干凈的樣品用榨汁機勻漿，置于冷凍專用托盤中，在-20℃溫度下預先冷凍24 h，之后再放置于真空冷凍干燥箱中干燥24 h，研磨后過120 μm(120 目)篩，備用。

1.3.2 樣品測定

通過百萬分之一天平稱取預處理好的樣品粉末0.1～2 mg，用錫杯包裹住粉末，預先將元素分析儀氧化管溫度升至950℃，還原爐管升溫至680℃，經過元素分析儀轉化為純凈的CO2氣體和N2，將樣品粉末放入固體自動進樣器中，調節(jié)同位素比率質譜儀為C N 測定模式，并進行樣品檢測。

穩(wěn)定碳、氮同位素比率分別用δ13C 和δ15N 表示，δ13C 的相對標準為V-PDB，δ15N 的相對標準為空氣。計算公式：

式 中：δ——樣品相對于工作標準的δ13C 和δ15N 值，‰；

R樣品——樣品的同位素13C 與12C，15N 與14N 比值；

R標準——工作標準同位素13C 與12C，15N 與14N 比值。

2 結果與討論

2.1 樣品的制備

由于樣品稱樣量較小，所以選用5 mm×8 mm規(guī)格的錫杯。稱取的樣品以錫杯包裹時，要注意錫杯包裹的緊密性。每折疊一次需用鑷子扁平面用力擠壓其折疊面，盡量將錫杯中的空氣排擠干凈，否則空氣中的CO2會影響到樣品測定值的準確性。

2.2 載氣條件的選擇

儀器使用高純氦氣作為載氣，其作用是將樣品燃燒生成的氣體輸送到元素分析儀的氣體凈化系統(tǒng)，然后將樣品氣體或調諧用參考氣體輸送到質譜儀。載氣的流量影響到樣品產生的離子流強度、樣品峰的峰形及本底值的情況，因此要首先確定適量的載氣條件［3-4］。實驗表明在測定樣品時，使用較大的載氣壓力，樣品反應產生的CO2和N2會被稀釋，從而降低本底值，同時離子流強度過小也可能達不到質譜要求的線性范圍；而使用的載氣壓力過小則會出現樣品峰加寬而拖尾，造成樣品氣體的殘留，影響測定準確度。考慮這兩方面影響，為了保證足夠的離子流強度，同時兼顧較好的峰形，選擇載氣壓力為0.14 MPa。

2.3 氧化劑填料的選擇

元素分析儀氧化柱通常選用的氧化劑填料主要有兩種：氧化銅-銅和氧化鉻-氧化鈷，據有關研究報道［5］，氧化鉻-氧化鈷的氧化能力優(yōu)于氧化銅-銅，用氧化鉻-氧化鈷作為氧化柱填料能夠更為真實地反映樣品的同位素組成，而且相對于氧化銅柱，氧化鉻-氧化鈷柱在高溫下不易破裂。本實驗選用銀絲代替鈷，既能達到出硫的目的，又能使柱效更高。柱的填充順序如下：石棉→銀絲→石棉→氧化銅→石棉→氧化鉻→石棉→氧化鉻→石棉。

2.4 樣品測定結果

在儀器的最佳工作條件下，采用樣品與工作物質比較的測量方法，按照同位素的比率計算公式，得出樣品中碳、氮穩(wěn)定同位素的測定平均值分別為-16.74‰和7.60‰。

2.5 精密度和準確度試驗

為保證結果的準確性和儀器的穩(wěn)定性，用碳、氮同位素的標準物質作為參考樣對方法進行考查，結果列于表1。測得均值在允許誤差范圍內，表明方法的準確度較高。用測定結果的相對標準偏差來考察方法的精密度，結果發(fā)現本方法測定碳、氮同位素的相對標準偏差分別為0.02%和0.05%，表明本方法均具有良好的重現性。

表1 精密度和準確度試驗（n=7）

2.6 樣品中碳、氮的同位素分析

在海洋生態(tài)系統(tǒng)中，浮游植物穩(wěn)定碳同位素的組成和變化直接影響著以其為食的浮游動物和其它水生生物的碳同位素的組成。據有關文獻報道［6］，海洋中營養(yǎng)植物的δ13C 值主要受溶解無機碳同位素的組成和濃度、光合作用中羧化酶的同位素分餾作用、植物細胞內的CO2或HCO3-濃度及環(huán)境的溫度和海水中的細胞密度等的影響。碳同位素組成的一般規(guī)律是夏季較重，冬季和春季較輕。可能是由于水溫的變化對溶解在水中的二氧化碳分餾作用的影響，該解釋對碳同位素和貧碳的浮游植物有很好的參考價值。穩(wěn)定碳同位素組成的來源：一種是浮游植物，通過對許多浮游植物碳同位素的測定發(fā)現，其碳同位素變化范圍為（-35.9～-19.2）×10-3，平均值為（-23.2±2.4）×10-3；另一種是底棲藻類，其δ13C 值范圍為（-22.9～-15.2）×10-3，平均值為（-18.5±2.4）×10-3。海洋生態(tài)系統(tǒng)中生物的δ15N值可以解釋為生物因子的變化狀況和其棲息環(huán)境變化之間的關系，生物中δ15N 值主要受食物源和生物的新陳代謝兩方面因素的影響。生物的新陳代謝會引起氮同位素的分餾，使15N 同位素在生物體內進一步富集。

3 結語

通過對穩(wěn)定同位素質譜法測定鮑魚碳、氮同位素的研究，建立了一種準確、穩(wěn)定測定鮑魚的分析方法。通過對樣品的前處理和儀器條件的優(yōu)化，使得測定結果更加準確可靠。本方法測定鮑魚中碳、氮同位素的比率分別為-16.74‰和7.60‰，從分析結果得知，不僅符合這種海生貝類的生活習性，而且為進一步追溯其碳、氮同位素的來源提供了重要的依據，有利于原產地特征信息的提取，研究重要識別要素及特征信息，為以后的研究提供了參考方向，有助于深入了解原產地產品特色的形成機理和制定相應的保護措施。

［1］ 郭波莉，魏益民，潘家榮.同位素指紋分析技術在食品產地溯源中的應用進展［J］.農業(yè)工程學，2007，23(3): 284-288.

［2］ 張遴，蔡硯，李高華，等.穩(wěn)定同位素比質譜法測定蘋果和濃縮蘋果汁的δ13C 值［J］.理化檢驗：化學分冊，2012，48(1): 8-14.

［3］ 崔杰華，祁彪，王顏紅.植物樣品中穩(wěn)定碳同位素的EA-IRMS系統(tǒng)分析方法［J］.質譜學報，2008，29(1): 24-29.

［4］ 張遴，蔡硯，樂愛山，等.穩(wěn)定同位素比質譜法鑒別蔗糖和甜菜糖［J］.食品科學，2010，31(2): 124-126.

［5］ 曹藴寧，劉衛(wèi)國，寧有豐，等.氧化條件對有機碳同位素測定的影響因素討論［J］.地球學報，2005(26): 55-56.

［6］ 蔡德陵，張淑芳，張經.穩(wěn)定碳、氮同位素在生態(tài)系統(tǒng)研究中的應用［J］.青島海洋大學學報，2002，32(2): 287-295.