（营养与食品卫生学专业论文）关中地区牛肉产地同位素溯源技术的研究.pdf

摘要 摘要 利用稳定性碳、氮同位素技术是用于牛肉产地溯源的有效方法。本课题首先为了解 决实际研究中牛肉样品采集困难及成本问题，设计了脱脂牛肉、粗脂肪和牛尾毛组织之 间的6 b c 、6 1 5 n 值的相关性试验，得到了它们之间6 1 3 c 值的相关系数分别达到了r 2 内毛 = o 9 6 3 5 、r 2 腊肉= o 9 5 4 0 和r 2 鹰6 = 0 9 8 2 3 ，6 1 5 n 值的为r 2 内6 = 0 8 9 2 9 ，说明了这三种组织 之间碳、氮同位素组成有显著的相关性。在以后利用碳、氮同位素技术的研究中可以用 ”牛尾毛组织代替牛肉组织作为试验样品。 根据动物组织中同位素组成的影响因素，研究了品种和饲料对牛尾毛组织中6 d c 、 6 1 5 n 值的影响。结果表明，饲料对牛尾毛组织中6 1 3 c 、6 1 5 n 值的影响远大于品种和个体 的影响，尤其与主饲料的成分密切相关，而且饲料对6 1 3 c 值的影响程度大于对6 1 5 n 值 的影响。 接着以陕西省关中地区为例，研究了利用牛尾毛作为试验样品进行小地理范围牛肉 产区划分的可行性。综合对试验数据的方差分析和聚类分析结果，得到的分区结果为杨 凌区、眉县为一个产区；岐山县、乾县、永寿县为一个产区；麟游县单独为一个产区； 而扶风县、凤翔县则差异和聚类情况不明显，样品可分别划分至以上三个产区。结果表 明利用该种方法进行小地理范围的牛肉产区划分是有效可行的。 将关中地区育肥牛的四种主饲料( 麸皮、玉米、小麦秸杆和草料) 的6 1 3 c 、6 1 5 n 值 分别进行方差分析，结果表明各采样区县麸皮、玉米、小麦秸杆中的6 1 3 c 值和玉米、 草料中的6 1 5 n 值在显著水平( p 粗脂肪，而在河北省张北县的顺序为脱脂牛肉 牛尾毛 粗脂肪。 总体来看，两地脱脂牛肉和牛尾毛组织样品中的6 1 3 c 值均较为接近，且都明显大于粗 脂肪中的6 1 3 c 值，表明粗脂肪对6 1 3 c 有贫化作用。吉林省长春市五棵树镇牛三种不同 组织样品中的6 1 3 c 值均显著大于河北省张北县的样品，进一步的证明了利用稳定性碳 同位素丰度比值可以有效区分不同地域来源的牛肉。此外，吉林省长春市五棵树镇各组 织样品的变异系数较河北省张北县大，说明了吉林省长春市五棵树镇的样品之间变异幅 度较大，数据没有河北省张北县稳定。 将两个采样地点的脱脂牛肉、牛尾毛和粗脂肪三种组织的6 1 3 c 值分别做相关性分 析，结果分别见图2 2 、2 3 、2 4 。 牛尾毛的6 1 3 c 值( ) 一2 42 22 0- 1 81 6- 1 41 21 0 图2 - 2 牛尾毛与脱脂牛肉6 1 3 c 值相关关系 f i g 2 2t h ec o r r e l a t i o no f6 1 3 cb e t w e e nc a t t l et a i lh a i ra n dd e f a t t e dm u s c l e 1 4 漠v趔unl99啜廿婆婆 o 2 4 6 8 0 2 4 0 0 4 o o 之 之 之 第二章不同牛组织中6 1 3 c 、6 1 n 值的相关性研究 粗脂肪的6 1 3 c 值( ) 一3 0- 2 82 6- 2 4 2 22 0 - 1 8 - 1 6 1 4 1 0 1 2 - 1 8 2 0 一2 2 - 2 4 ，、 漠 j 粤 u 2 露 墨 廿 磐 翟 图2 - 3 粗脂肪与脱脂牛肉6 1 3 c 值相关关系 f i g 2 3t h ec o r r e l a t i o no f6 1 3 cb e t w e e nc r u d ef a ta n dd e - f a t t e dm u s c l e 牛尾毛的6 1 3 c 值( ) 2 4 - 2 2- 2 01 8- 1 6 - 1 4 - 1 21 0 1 4 1 6 1 8 珈暑 u 2 2 g 捌| 薹 梨 - 2 6 2 8 3 0 图2 - 4 牛尾毛与粗脂肪6 ”c 值相关关系 f i g 2 - 4t h ec o r r e l a t i o no f 6 1 3 cb e t w e e nc a t t l et a i lh a i ra n dc r u d ef a t 从以上三图中可以看出，脱脂牛肉、牛尾毛、粗脂肪中碳同位素具有极高的相关性， 脱脂牛肉与牛尾毛、牛肉粗脂肪的相关系数分别为0 9 6 3 5 和0 9 5 4 0 ，牛尾毛与牛肉粗脂 肪的相关系数为0 9 8 2 3 。这说明了牛不同组织中碳同位素组成变化趋势基本相同，用它 们对牛肉产地来源进行判别效果基本一致。 1 5 江南入学硕+ 学位论文 2 3 2 牛各组织中氮同位素组成特征及其相关性 利用上述试验方法对样品进行处理，因粗脂肪组织中不含氮元素，故只得到的脱脂 牛肉和牛尾毛组织中的6 1 氐值数据( 表2 3 ) 。 表2 - 3 牛不同组织中6 1 5 n 值 t a b 2 3t h e6 1 nv a l u e so fc a t t l et i s s u e s 从表2 3 中可以看出，两个采样地点的牛各组织中6 1 s n 值从大到小呈现统一的规律 性，都为脱脂牛肉 牛尾毛。吉林省长春市五棵树镇牛脱脂牛肉和牛尾毛组织样品中的 6 1 5 n 值和河北省张北县牛对应组织样品中的值相近，说明利用稳定性氮同位素的丰度比 值判断不同地域来源的牛肉样品没有利用碳同位素效果好。另外，河北省张北县两种组 织样品的变异系数均大于吉林省长春市五棵树镇相同组织中的变异系数，表明长春市五 棵树镇样品较张北县更加稳定。 将两个采样地点的脱脂牛肉和牛尾毛组织中的6 1 n 值分别做相关性分析，如图2 5 。 1 6 第二二章不同牛组织中8 1 3 c 、6 1 5 n 值的相关性研究 9 8 漠 型7 星 实 廿6 日皿 口 婆 5 4 45 6 78 牛尾毛的6 1 5 n 值( ) 图2 - 5 牛尾毛与脱脂牛肉6 1 5 n 值相关关系 f i g 2 5t h ec o r r e l a t i o no f8 1 5 nb e t w e e nc a t t l et a i lh a i ra n dd e f a t t e dm u s c l e 从上图中可以看出，脱脂牛肉和牛尾毛组织中氮同位素具有明显的相关性，达到了 0 8 9 2 9 。与碳同位素相比，这两种组织之间氮同位素丰度比值的相关系数较小，这说明 了牛不同组织中氮同位素组成变化趋势基本相同，用它们对牛肉产地来源判别结果基本 一致，但判别效果没有利用碳同位素好。 2 3 3 讨论 通过对吉林省长春市五棵树镇、河北省张北县共十组脱脂牛肉、牛尾毛、粗脂肪组 织中的碳、氮同位素丰度比的检测和相关性分析，得到了这三种组织碳同位素丰度比之 间有极高的相关性，相关系数分别为0 9 6 3 5 、0 9 5 4 0 和0 9 8 2 3 。说明这三种组织之间碳 同位素组成的变化趋势基本相同，均可以作为试验样品进行牛肉产地的溯源。脱脂牛肉 和牛尾毛组织之间氮同位素丰度比之间也有较高的相关性，相关系数为o 8 9 2 9 。说明利 用稳定性氮同位素进行牛肉产地判别使用脱脂牛肉和牛尾毛组织可以取得基本一致的 效果。综上所述，在利用碳、氮稳定性同位素技术进行牛肉的产地溯源或别的相关研究 中，可以利用牛尾毛组织代替牛肉组织作为样品，能够得到一致的结果。 2 4 本章小结 ( 1 ) 吉林省长春市五棵树镇、河北省张北县样品中脱脂牛肉、牛尾毛、粗脂肪三 种组织之间碳同位素组成的相关系数分别为0 9 6 3 5 、0 9 5 4 0 和0 9 8 2 3 ，脱脂牛肉和牛尾 毛组织的氮同位素的相关系数为0 8 9 2 9 ，它们的相关性均达到了较高的水平。 ( 2 ) 在利用碳、氮稳定性同位素技术进行牛肉产地溯源或别的相关研究中，利用 牛尾毛组织作为试验样品可以得到和牛肉组织基本一致的结果。 1 7 江南人学硕+ 学位论文 第三章牛尾毛组织中8 1 3 c 、8 1 5 n 值与牛品种和饲料的关系 3 11 行言 同位素指纹技术是追溯食品产地来源的有效方法之一，国际上目前主要集中在两方 面进行探索研究，一方面是从不同国家、不同地域收集大量试验样品，探索区分不同地 域、不同种类食品的有效溯源指标；另一方面结合饲料、地形、气候、地质等因素探讨 食品中各同位素指标的变化规律。由于同位素指纹技术对食品产地溯源大多研究还仅处 于探索阶段，涉及食品中同位素指标变化规律及机理方面的研究还很少，关于牛组织中 同位素组成变化机理的研究报道则更少。 不同地域牛组织中的同位素组成差异研究为同位素指纹溯源技术的可行性奠定了 基础，而牛组织中各同位素的变化规律及机理探讨将为此方法的实用性、稳定性、便捷 性等提供理论依据，同时也为以后利用气象、地球化学等信息预测食品中同位素组成信 息提供理论依据。 本章首先根据各农户喂养牛的品种和喂养方式的不同在吉林省长春市五棵树镇四 农户家采集牛尾毛样品及饲料样品，来判断牛品种和喂养饲料两种因素对牛尾毛组织中 碳、氮同位素组成的影响程度。接着根据各农户的喂养方式和采集的饲料样品中碳、氮 同位素组成来判断饲料成分配比对牛尾毛组织中碳、氮同位素组成的影响。最后结合河 北省张北县的牛尾毛样品和主要饲料样品来判断不同地域来源的牛尾毛组织中碳、氮同 位素组成与其喂养主要饲料的关系。 3 2 试验材料与方法 3 2 1 主要设备及试剂 3 2 1 1 主要设备 王麻子剪刀( 大) 医用小剪刀 低温冰箱 n j l 0 1 型电热鼓风干燥箱烘箱 实验室l k 2 0 0 手提式万能粉碎机 m a t d e l t a p l u sx p 同位素质谱仪 f l a s he a l11 2 型元素分析仪 3 212 主要试剂 甲醇 三氯甲烷 去离子水 北京王麻子剪刀厂 无锡市苏新金属制品厂 合肥美菱股份有限公司 南京万能加热设备厂 武汉银彩科技有限公司 t h e r m of i n n i g a n 公司 t h e r m oe l e c t r o ns p a 公司 北京化工厂 北京化工厂 中国农大设备科 第三章牛尾毛组织中6 1 3 c 、6 n 值与牛品种和饲料的关系 3 2 2 试验材料 牛尾毛样品：2 0 0 7 年8 月，按照实验设计从吉林省长春市五棵树镇和河北省张北县 两地各采集牛尾毛样品1 0 个，共2 0 个。 取样方法：在每头牛的尾部紧贴皮层处剪取1 c m ? 牛尾毛，用细线系住根部，装入 自封袋中保藏。 饲料样品：按照与牛尾毛采样农户对应的方法在吉林省长春市五棵树镇和河北省张 北县采集饲料，并调查各农户喂养方式和各种饲料的添加配比，确定主饲料种类。 ； 取样方法：将饲料按种类装入8 号自封袋中保藏。 一 具体采样信息见表3 1 表3 1 采样信息 采样地区 经度( e )纬度( n )海竖安度主饲料牛尾毛( 个) l m j 3 2 3 试验方法 3 2 3 1 牛尾毛处理方法 见2 2 3 2 。 3 2 3 2 饲料处理方法 将各种饲料放入烘箱中，在7 0 。c 的条件下烘干，用万能粉碎机粉碎，过1 0 0 目筛， 放入自封袋中置于0 - - 一4 保存。 3 2 3 3 稳定性碳、氮同位素比率检测 见2 2 3 3 。 3 3 结果与讨论 3 3 1 牛品种和饲料对牛尾毛组织中碳，氮同位素组成的影响程度 本试验为了研究牛品种和饲料对牛尾毛组织中碳、氮同位素组成的影响程度，选择 吉林省长春市五棵树镇四农户家中进行样品采集，该四农户家中肉牛喂养情况符合试验 设计，即分别有牛品种和饲料的相同与不同的喂养情况。各牛尾毛组织中6 1 3 c 、6 1 n 具 体数值见表3 2 。 1 9 江南人学硕+ 学位论文 表3 - 2 不同牛尾毛组织中6 1 3 c 、6 1 s n 值比较 户 61 3 c ( ) 差值( ) 5 1 5 n ( )差值( 铷) 注：表格中的“d ”表示差值，“d ”的下标号与牛品种的下标号一致，按下标号顺序将所对应的牛各组 织中的 i t 3 c 值进行相减即得到差值 n o t e ：t h e “d ”i nt h et a b l er e p r e s e n t st h ed i f f e r e n c e a n di t sf o o t n o t ei si d e n t i c a lw i t hc a t t l et y p e t h e d i f f e r e n tv a l u ei st h es u b t r a c t i o no f6 ”ci nc a t t l ed i f f e r e n tt i s s u e sa c c o r d i n gt ot h ef o o t n o t eo r d e r 牛组织中的同位素组成既受它们所食用的植物饲料中同位素组成的影响，也受代谢 过程中同位素分馏的影响。通过对吉林省长春市五棵树镇的牛尾毛样品及其饲料调查分 析可以看出，使用相同饲料、同一品种的牛尾毛组织中碳同位素组成很接近，如a 农户 两头黑白花牛、d 农户两头黄牛牛尾毛组织中6 1 3 c 值的差值分别为0 0 9 3 和0 0 7 2 o 。 食用不同饲料、同一品种的牛尾毛组织中的碳同位素组成有很大差异，如来自b 、c 两 农户的夏洛莱牛牛尾毛的6 1 3 c 值分别相差3 6 9 6 o 。此差异主要是由于不同农户饲喂牛 的饲料种类和配比不同造成。而食用相同饲料，不同品种的牛各组织中碳同位素组成差 异虽然大于同一品种的牛之间的差异，但却小于由于饲料不同引起的差异，如d 农户家 黑白花牛与两头黄牛的牛尾毛组织中6 1 3 c 的差异分别为1 7 3 2 和1 6 6 2 ，显著大于a 、 d 两农户喂养相同饲料的同品种牛的0 0 9 3 和0 0 7 2 0 ，但小于同品种牛喂养不同饲料 的b 、c 农户夏洛莱牛之间的差异3 6 9 6 o 。 养殖情况与牛品种对牛尾毛组织中氮同位素组成的影响比较复杂，通过分析来自d 农户三头牛牛尾毛组织中的6 1 5 n 值的差异可以看出，两头黄牛的牛尾毛组织中6 1 5 n 值 的差值1 0 9 2 0 大于黑白花牛与第二头黄牛的差值0 7 0 1 ，但却小于黑白花牛与第一头 黄牛的差值1 7 9 3 。比较来自a 农户两头黑白花和来自b 、c 两农户的夏洛莱牛尾毛 组织中的6 1 5 n 值可以发现，b 、c 两农户两头夏洛莱牛的牛尾毛中6 1 5 n 值的差值大于a 农户两头黑白花牛6 1 5 n 值的差值，即喂养不同种类饲料的牛个体的差异大于喂养相同 种类饲料的牛个体之间的差异。 总之，食用相同饲料，同一品种的牛个体之间碳同位素组成几乎无差异，不同品种 的牛之间有一定差异，但差异较小；食用不同饲料，即使同一品种的牛个体之间碳同位 素组成也有较大差异，可见，饲料对牛尾毛组织中碳同位素组成的影响远大于品种对其 的影响。而对于氮同位素，饲料种类对牛尾毛组织中6 1 n 值的影响不十分明显，或者 饲料和品种对牛尾毛组织中6 1 5 n 值均有一定影响，其变化机理比较复杂，还有待进一 步深入研究。 3 3 2 饲料成分配比对牛尾毛组织中碳同位素组成的影响 饲料对牛尾毛组织中碳同位素的组成有决定性影响，但对氮同位素组成则影响不明 第二章牛尾毛组织中6 1 3 c 、6 1 5 n 值与牛品种和饲料的关系 显，本节根据吉林省长春市五棵树镇四农户采取的饲料结合其牛尾毛组织中的6 1 3 c 值 分析了饲料成分配比对牛尾毛组织中碳同位素组成的影响。 在牛的不同育肥阶段，喂养饲料的配比有较大差异。吉林省长春市五棵树镇的牛喂 养的饲料主要有精饲料玉米酒糟、玉米面、大豆饼和粗饲料稻草、玉米秸秆，粗饲料主 要是稻草，只有少数为玉米秸秆。五棵树镇牛的育肥一般均经历三个阶段，而且随着育肥 期的延长，3 种精饲料的比例不断增加，粗饲草的比例不断降低，如表3 3 所示。玉米 酒糟是吉林省长春市五棵树镇育肥牛的主要饲料，3 个育肥阶段的平均比例达到7 1 1 ， 大豆饼所占的比例最小，平均为3 1 ，玉米酒糟、玉米面和玉米秸秆都为c 4 植物，稻 草、大豆饼为c 3 植物，它们之间的碳同位素组成有很大差异，如表3 - 4 所示。从表3 3 中可知，育肥阶段牛的饲料中c 4 植物( 玉米酒糟、玉米面) 所占的比例平均为8 2 5 ， c 3 植物( 大豆饼、稻草) 所占的比例平均为1 7 5 。可见，吉林省长春市五棵树镇所采 集的样品牛主要以c 4 植物作为饲料。结合表3 2 中牛尾毛组织的6 1 3 c 值分析可以看出， 牛尾毛中的6 1 3 c 值与玉米酒糟、玉米面中的6 1 3 c 值比较接近。说明牛尾毛组织中的6 1 3 c 值主要与其所食用的主饲料成分有关。 表3 3 不同育肥阶段各种饲料所占比例 不同阶段 雾萎麓霁萎躲筹樊麓霁萎躲 3 3 3 不同地域牛尾毛组织中碳、氮同位素与饲料的关系 吉林省长春市五棵树镇与河北省张北县牛尾毛组织和饲料中碳、氮同位素组成如表 3 5 所示，两地育肥牛作用的主饲料中6 1 3 c 、6 1 5 n 值如表3 6 、3 。7 所示。 2 1 一一一一一一一一一 坠；哪 一一一一一一一一一 一一，耋曼蕈吾6 江南人学硕士学位论文 表3 - 5 各采样地区牛尾毛组织中的8 1 3 c 、6 1 s n 值 t a b 3 5t h e8 1 3 c 、6 1 s nv a l u e so fc a t t l et a i lh a i ri nt h es a m p l e da r e a s 如表3 5 所示，吉林省长春市五棵树镇牛尾毛组织样品中的6 1 3 c 值明显大于河北省 张北县样品，而6 1 5 n 值则河北省张北县样品明显较大，6 1 3 c 、a n 值均有显著差异，进 一步说明了吉林省长春市和河北省张北县之间牛尾毛样品碳、氮同位素指纹有其各自的 特征，可以利用样品中这两种元素的丰度比值进行牛肉产地溯源的研究。以下将结合两 地育肥牛采用主饲料的不同，研究主饲料对牛尾毛组织中碳、氮同位素组成的影响。 表3 - 6 牛主饲料中6 1 3 c 值 t a b _ 3 - 6t h e6 ”cv a l u eo fs t a p l ef e e d s 地域饲料均值8 1 3 c ( o )变异系数( ) 吉林省长春市五棵树镇和河北省张北县中的牛尾毛组织中碳同位素组成有极显著 差异，这与不同地域喂养牛的主饲料种类差异较大有关。五棵树镇的牛主要以c 4 植物 玉米酒糟、玉米面为饲料，稻草、大豆饼等植物占的比例很小，张北县的牛饲料主要是 披碱草、筱麦秸秆，均为c 3 植物。因此张北县的牛尾毛组织中6 1 3 c 值明显低于以c 4 植物为主饲料的五棵树镇。因此，牛尾毛组织中6 1 3 c 值与牛饲料中c 4 植物与c 3 植物比 例密切相关。 表3 - 7 牛主饲料中6 1 s n 值 t a b 3 7t b e 6 1 ：nv a l u eo fs t a p l ef e e d s 地域饲料 均值6 n ( )变异系数( ) 吉林省长春市五 玉米面 0 3 8 3 0 。0 8 1 2 1 。1 4 9 棵树镇玉米酒糟0 6 1 7 0 1 1 3 1 8 3 1 4 河北省张北县煮霎霖；9 ，4 8 4 9 4 - 0 0 4 8 6 3 ； ；4 1 6 1 9 0 i 从表3 7 中可以看出，来自同一地域，同类饲料的6 1 5 n 值差异很大，如吉林省长春 市五棵树镇主饲料玉米面、玉米酒糟的6 1 5 n 值的变异系数为2 1 1 4 9 、1 8 3 1 4 ，河北 省张北县的披碱草、莜麦秸秆的6 1 n 值的变异系数更大，分别为2 1 1 9 5 、1 4 6 0 4 ， 正是由于同一地域同类植物饲料中6 1 5 n 值有很大差异，致使不同地域来源饲料中6 1 5 n 值的界限不很明显，使得不同地域牛尾毛组织中6 1 氐值之间相互重叠，牛肉产地的正 确判别率降低，这也与饲料中碳、氮同位素各自的变化特征有关。但6 1 5 n 与6 1 3 c 两项 一 辨 一0 5一陇醯铉弱鹊砑船m啊”m n 商3 9 3 五怎2 9 3 h 一 一唧孓&t i孓钆&曼t&的 县一6 仅 丛 5 堕 、8 剐丽蝴麟撕呦嘲蝴呦一 蕊嚣茏嚣嚣嚣脚 一 ， 一) 5 燃一娜删溜批抛祧一川泓一椭一 一 5 奔一 6 6 - - - - - - - - - - 4 一嘲一一一一一一一一一一一 一 m 粕。2 3 4 5 6 7 8 9 m 第三章牛尾毛组织中6 ”c 、6 1 5 n 值与牛品种和饲料的关系 指标结合，可相互补充，提高对牛肉产地的判别正确率。 3 3 4 讨论 3 341 牛尾毛组织中碳同位素组成的影响因素 饲料对牛尾毛组织中碳同位素组成的影响远大于品种和个体的影响，而且主饲料成 分与牛尾毛组织中6 1 3 c 值直接相关，牛尾毛中6 1 3 c 值与其饲料中c 4 植物与c 3 植物比 例密切相关。这些研究结果与国外报道基本一致。b o n e r 等指出6 1 3 c 主要用于区分不同 农场喂养牛的饲料种类1 5 引。s t e f a a nd es m e t 等研究也表明牛的肌肉、毛发、肝脏、血液。 和血浆中的6 1 3 c 值与牛屠宰前最后育肥阶段饲料中的6 1 3 c 值高度相关，相关系数变化 范围在0 9 2 - - 一0 9 9 之间。从而得出，植物在饲料中的比例可用各组织中的6 1 3 c 值预测 出来，而且喂养相同饲料的动物个体之间同位素组成差异较小，用少量的样本就可追踪 出动物的饲料组成【6 5 】。此外，s c h w e r t l 等研究发现饲料中c 4 植物的比例与牛尾毛的6 1 3 c 直接相关，而且c 4 植物的比例可以解释6 1 3 c 值9 6 的总变异。他认为牛尾毛中的6 1 3 c 值是提供动物饲料中玉米含量的一项重要指标 6 0 l 。他还发现，尽管浓缩饲料的6 1 3 c 值 变化很大，但它们对牛尾毛的6 1 3 c 值影响较小，这主要由于浓缩饲料在饲料中平均占 8 ，对5 1 3 c 值的贡献小于o 5 。可见，一个地区牛尾毛组织中的碳同位素组成取决于 主饲料成分，少量的浓缩饲料、添加剂等对碳同位素组成影响很小。不同地域同类饲料 中6 1 3 c 值差异比较小，而且国外研究结果还表明，青贮、干草及鲜草的6 1 3 c 值变化幅 度也很小，意味着这些因素对牛饲料中碳同位素组成影响较小。吉林省长春市五棵树镇 和河北省张北县牛尾毛组织中碳同为素组成有极显著差异的主要原因是不同地域牛饲 料中主饲料成分种类有各自的特征，由此可知，在牛主饲料种类差异较大的区域，6 ”c 指标是判别牛肉产地来源的一项重要而有效的指标。 3 3 4 2 牛尾毛组织中氮同位素组成的影响因素 、 牛尾毛组织中6 1 5 n 值的变化规律比较复杂，饲料、品种与个体对6 1 5 n 值均有一定 的影响，但影响机理还不十分清楚。这一方面可能与饲料中氮同位素组成的变化比较复 杂有关，另一方面可能与牛个体对饲料中氮同位素富集程度复杂有关。除固氮植物外的 植物中的氮取决于土壤中的氮素，而土壤中氮同位素组成取决于地理和气候条件，并与 农业施肥有关，它们会影响矿化、硝化、氮的吸收和反硝化等生物转化过程，进而影响 氮同位素分馏效应和氮的流失程度惭稍】。施肥能明显影响土壤中的氮同位素组成，如牧 区土壤中的肥料主要是动植物废物等有机肥，而农区主要施用化肥，有机肥中6 1 5 n 明 显富集，其中6 1 5 n 值的范围为1 0 2 0 ，而人工合成的化学肥料中6 1 5 n 比较贫化， 它们的6 1 5 n 值范围为3 0 。3 【删，这就是牛尾毛组织中的6 1 氐值可区分出牧区与农区 喂养的牛的原因。 3 4 本章小结 牛尾毛组织中的碳、氮同位素组成受饲料、品种、个体等多种因素的影响，通过本 章研究分析，得出以下结论： 江南人学硕十学位论文 ( 1 ) 饲料对牛尾毛中碳同位素组成的影响远大于牛品种和个体对其的影响，而且 主饲料成分与牛尾毛中6 1 3 c 值直接相关，牛尾毛组织中6 1 3 c 值与牛饲料中c 4 植物与 c 3 植物比例密切相关。 ( 2 ) 牛尾毛组织中的氮同位素组成变化规律比较复杂，饲料、品种与个体综合对 6 1 5 n 值造成影响，无明显主要影响因素。 第四章利用碳、氮同位素技术对关中地区肉牛产区的划分 第四章利用碳、氮同位素技术对关中地区肉牛产区的划分 4 1 前言 近年来，受疯牛病、口蹄疫、禽流感等人畜共患流行病的影响，利用稳定性同位素 分析技术对肉制品进行产地来源判断的研究同益增多。国外研究发现，从不同国家抽取 牛肉样品中6 1 3 c 和6 1 5 n 值差异很大。欧洲各国羊肉样品用碳、氮同位素比率进行判别分 析，发现它们对样品地域的正确判别率为7 9 。可见，不同地域的肉品中碳、氮同位素 的丰度比组成有显著差异。利用同位素技术对食品的产地溯源尚处于一个新的领域，国 际上大多数研究处于初步的探索阶段【7 0 。7 2 】，我国也积极开展了这方面的研究。郭波莉等 研究表明，我国四大肉牛产区( 东北、中原、西北、西南) 牛肉样品中碳、氮同位素比 率有极显著差异，不同地域牛组织中的同位素指纹有其各自特征，牛尾毛中6 硌c 值对地 域的整体正确判别率( 7 3 ) 远高于用牛尾毛中6 1 5 n 值的整体正确判别率( 4 7 ) 。结合 牛尾毛中碳、氮两项指标进行分析，整体正确判断率提高至0 8 5 t 删。 目前的研究仅是从不同地域随机取样，进行差异分析，说明了同位素指标对牛肉产 地溯源的可行性，而关于如何依据同位素指标划分肉牛区域仍属未知，并对牛肉产地溯 源的具体范围还不十分清楚。根据第二章内容，不同的牛组织如脱脂牛肉、粗脂肪、牛 尾毛中碳、氮同位素具有极显著的相关性，可以用牛尾毛组织代替牛肉组织作为研究材 料进行牛肉产地溯源研究，本章研究中即选用牛尾毛作为研究材料，通过陕西省关中地 区八个不同区县牛尾毛样品的采集和碳、氮同位素组成的检测，对检测结果进行了差异 分析和聚类分析，探讨了采样地区具体牛肉不同产地区域的划分情况。 本章通过研究利用牛尾毛组织中稳定性碳、氮同位素组成的差异对陕西关中地区肉 牛不同产地区域的划分，探讨了利用该种方法在小地理范围内的产区划分情况，为今后 牛肉产地溯源研究和同位素指纹数据库的建立提供了理论依据。 4 2 试验材料与方法 4 2 1 主要设备及试剂 4 2 1 1 主要设备 王麻子剪刀( 大) 医用小剪刀 低温冰箱 n j l0 1 型电热鼓风干燥箱烘箱 实验室l k 2 0 0 手提式万能粉碎机 m a t d e l t a p l u sx p 同位素质谱仪 f l a s he a l l1 2 型元素分析仪 北京王麻子剪刀厂 无锡市苏新金属制品厂 合肥美菱股份有限公司 南京万能加热设备厂 武汉银彩科技有限公司 t h e n n of i n n i g a n 公司 t h e r m oe l e c t r o ns p a 公司 江南人学硕+ 学忾论文 42 1 1 主要试剂 甲醇 三氯甲烷 去离子水 4 2 2 试验材料 北京化工厂 北京化工厂 中国农大设备科 2 0 0 7 年1 0 月在陕西省关中地区八个县区采集牛尾毛样品共8 0 个，所采集的样品品 种全部为中国地方良种秦川牛，该牛种是中国体格高大的役用牛种之一，主要产于陕西 省关中地区。具体采样点和样本数见图4 - 1 和表4 i 。 牛尾毛的采样方法为在每头牛的尾巴紧贴皮层处剪取约1 c m 2 牛尾毛，用细线系住 根部，装入自封袋保存待用。 表t l 牛尾毛样品的数量理来源 t a b 4 - 1 t h en u m b e r a n d 哪e o f c a t t l e t a i lh a i r 采样地点个数( 个)纬度( n )经度( e )平均海拔高度( m ) 杨凌区 1 03 42 8】0 83 06 0 8 扶风县 眉县 岐山县 麟游县 风翔县 乾县 永寿县 1 0 79 8 1 0 77 7 1 0 77 5 1 0 77 8 1 0 75 3 1 0 82 0 目 1 夭f 采许点地崮 f 罂4 - 1 m a p o fs a m 叫n gp o i n t s i n g u a n z h o n ga ”。 第四章利心碳、氮同像素技术对关中地区肉牛产区的划分 4 2 3 试验方法 4 2 3 1 牛尾毛处理方法 见2 2 3 2 。 4 2 3 2 稳定性碳、氮同位素比率检测 见2 2 3 3 。 4 2 4 数据处理 用d p s 软件对数据进行方差分析和聚类分析。聚类分析采用系统聚类法，不对数 据进行转化，聚类距离采用欧式距离，聚类方法采用离差平方和法。 4 3 结果分析 4 3 1 不同地域牛尾毛中碳、氮同位素组成特征 利用上述试验方法对采集样品进行处理，得到的数据总结于表4 2 。表中数据呈现 一定的规律性，各区县稳定性碳同位素的平均值从大n d , 依次为杨凌区、眉县、扶风县、 凤翔县、麟游县、岐山县、乾县、永寿县。稳定性氮同位素的平均值从大n d , 依次为杨 凌区、眉县、凤翔县、永寿县、乾县、岐山县、扶风县、麟游县。从表中可以看出，各 区县平均的6 1 3 c 值从1 6 2 6 9 到2 2 2 6 0 0 ，变化幅度大于6 1 5 n 值的从4 6 6 7 o 至02 6 8 0 ，说明所采集各区县样品中稳定性碳同位素之间的差异较稳定性氮同位素明显。 表化牛尾毛中5 1 3 c 和6 1 5 n 值及其变异系数 t a b 4 26 1 3 ca n d6 1 勺崎v a l u ea n dt h e i rc o e f 6 c i e n to fc a t t i et a i lh a i r 取样点 6 1 3 c ( )6 1 5 n ( ) 注：表中的数值为关中地区不同区县牛尾毛样品稳定性碳、氮同位素的平均值，括号内为标准偏差 4 3 2 不同地域牛尾毛碳、氮同位素组成差异分析 4 3 2 1 碳同位素组成差异 将陕西关中地区采集的牛尾毛样品中稳定性碳同位素丰度比值进行方差分析，结果 2 7 江南人学硕士学能论文 如表4 3 所示。从表中可以看出，眉县、杨凌区的平均值较大，分别与岐山县、乾县、 永寿县之间有显著水平差异( p 0 0 5 ) 和极显著水平差异( p 0 0 1 ) 。眉县、杨凌区样品 之间没有交叉，表现一致，说明该两个区县样品可以与其它区县的区分开来，永寿县、 乾县和岐山县样品的平均值较小，分别与杨凌区、眉县、扶风县有显著水平的差异 ( p o 0 5 ) ，分别与杨凌区、眉县之间有极显著水平的差异( p o 0 1 ) ，说明永寿县、乾 县和岐山县的样品可与其它区县样品进行区分。而扶风县、风翔县、麟游县之间则差异 不显著，无法明确进行区分。 依据碳同位素丰度比组成差异的分析表明，眉县和杨凌区的牛尾毛样品之间无显著 差异，按产地划分可归为同一个区域；岐山县、乾县、永寿县可划分为一个区域；而扶 风县、风翔县、麟游县之间互有交叉，不可准确归类，可结合氮同位素丰度比组成差异 的分析进一步进行产地划分。 表4 - 3 牛尾毛中6 1 3 cd u n c a n 多重比较分析 望垒：垡! 墅兰望竺翌! 璺翌：! 苎坚苎垃! 垫竺! 垒：g2 11 苎垡! ! 塑! ! 坠兰i ! 取样点均值p005 p o 0 1 注；表中字母不同即表示有差异， ( p o 0 5 ) 表示显著性差异，( p 0 0 1 ) 表示极显著差异。 4 322 氮同位素组成差异 样品中稳定性氮同位素丰度比值的方差分析结果如表4 4 所示，由表中可知，眉县、 风翔县、杨凌区之间在显著性与极显著性水平上均无差异，它们与岐山县、扶风县和麟 游县均有显著水平( p 0 0 5 ) 和极显著水平( p o 0 1 ) 的差异，故其可以归为一类。麟 游县在显著水平( p o 0 5 ) 和极显著水平( p o 0 1 ) 均可与其它区县进行区分，可单独 归为一类。而永寿县、乾县、岐山县、扶风县之间差异不显著，可大致粗略的归为一类。 综上所述，按照氮同位素丰度比的方差分析结果，采样地区的牛尾毛样品按其差异 情况大致可划分为三类，杨凌区、眉县、风翔县样品为一类；麟游县样品单独划为一类； 永寿县、乾县、岐山县和扶风县之间互有交叉，无显著性差异，可大致粗略的归为一类。 表4 _ 4 牛尾毛中6 1 5 nd u n c a n 多重比较分析 坠垒：墨! 坠宝望翌翌璺坠：! 苎翌苎垃! i 兰竺! 垒：垫2 11 苎垡! 竺! 翌i ! 塾苎堡 取样点均值p005 p 0 0 1 第四章利埘碳、氮同位素技术对关中地区肉牛产区的划分 4 3 3 不同县区牛尾毛中碳、氮同位素聚类分析 4 331 碳同位素聚类分析 将关中地区牛尾毛样品中碳同位素结果进行聚类分析，如图4 2 所示，从聚类距离 为2 2 3 处将树型图切断，所有样品可聚为三类，图中从左到右的第一类中主要包括杨凌 区和眉县的样品，还包括4 个扶风县样品和3 个凤翔县样品，但杨凌区和眉县样品全部 在此类中，故杨凌区和眉县可聚为一类；第二类主要是永寿县、乾县和岐山县的样品， 分别占到各自样品数的9 0 、7 0 和6 0 ，因此这三个县的样品可聚为一类，该类中 还包括3 个风翔县样品、2 个扶风县样品和2 个麟游县样品；由于8 0 的麟游县样品集 中在第三类中，故该县样品可单独聚为一类，该类中还有4 个凤翔县样品、4 个扶风县 样品，3 个岐山县样品、3 个乾县样品和1 个永寿县样品。 根据碳同位素的比率进行聚类，杨凌区和眉县样品完全被聚为一类；乾县、岐山县 和永寿县样品聚为一类；麟游县样品单独为一类；而凤翔县和扶风县样品聚类不明显， 分散于三个区域中，无法聚为一类。 圈晡凹蚋埔凶嘲习凹凹聃埔球哇确嘲坤嘲擅韭伊瞄l 球埔埔晡碹球审晡璩螂晡璋呻蝌蝴堕嘲畸球埔确蝴晡嶂埔咄蝴砷冀瞰蛹琼埔蛐曲晡椭嘲碲呻 趟曩毯娌匠5 盘f 趔型趟测哩舞哩熹蜊型趔聩畦嚷旨了 ； 匠t 弓蒙节寻审融掣鞭素掣掣彝雌审撇掣弓亏匠臻拦黑警露西纛裘捌匠寻群审匠毙宅亏楚 楚牙燕j 枣埔蹲鬟：孽：醯b s 蜒k匠磷蜘麓0 s ：晕嚣馨菇稳