食品原產(chǎn)地保護(hù)檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用進(jìn)展

李延華，王偉軍，張?zhí)m威，夏光輝

(1.通化師范學(xué)院制藥與食品科學(xué)系，吉林通化134002;2.哈爾濱工業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，黑龍江哈爾濱150090)

食品原產(chǎn)地保護(hù)檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用進(jìn)展

李延華1，2，王偉軍1，2，張?zhí)m威2，夏光輝1

(1.通化師范學(xué)院制藥與食品科學(xué)系，吉林通化134002;2.哈爾濱工業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，黑龍江哈爾濱150090)

食品原產(chǎn)地保護(hù)檢測(cè)技術(shù)是保證產(chǎn)品質(zhì)量、真實(shí)性和典型性的有效手段。綜述了不同檢測(cè)技術(shù)在食品原產(chǎn)地保護(hù)中的應(yīng)用，包括質(zhì)譜方法、光譜方法、色譜方法、傳感器技術(shù)、基因技術(shù)、免疫技術(shù)、熱力學(xué)技術(shù)以及感官評(píng)定等方法，分析了不同方法在食品原產(chǎn)地保護(hù)時(shí)的檢測(cè)對(duì)象，指出在實(shí)際檢測(cè)過程中應(yīng)結(jié)合統(tǒng)計(jì)學(xué)方法進(jìn)行不同原產(chǎn)地食品以及假冒偽劣產(chǎn)品的鑒別。

食品，原產(chǎn)地保護(hù)，檢測(cè)，應(yīng)用

原產(chǎn)地保護(hù)產(chǎn)品是指利用產(chǎn)自特定地域的原材料，按照傳統(tǒng)工藝在特定地域內(nèi)所生產(chǎn)的產(chǎn)品，其質(zhì)量、特色或者聲譽(yù)在本質(zhì)上取決于其原產(chǎn)地域地理特征，產(chǎn)品經(jīng)審核批準(zhǔn)，以原產(chǎn)地進(jìn)行命名。獲得以原產(chǎn)地命名的產(chǎn)品，其他任何單位和個(gè)人不得偽造其專用標(biāo)志，不得銷售這種產(chǎn)品，即受到了原產(chǎn)地保護(hù)［1］。最初歐盟只對(duì)葡萄酒、蜂蜜、茶葉、橄欖油、橙汁等食品進(jìn)行保護(hù)，隨著新鮮農(nóng)產(chǎn)品貿(mào)易的增加，土豆、洋蔥、開心果、大蒜等新鮮食品的原產(chǎn)地保護(hù)也得到一定發(fā)展。目前歐盟認(rèn)可三種原產(chǎn)地保護(hù)食品體系:a.原產(chǎn)地保護(hù)(Protected designation of origin，簡(jiǎn)稱PDO):食品原料的準(zhǔn)備、預(yù)處理、加工均在某個(gè)地理區(qū)域并使用認(rèn)可的操作(EU regulation 510/2006)。例如法國(guó) Roquefort羊奶干酪;荷蘭 Opperdoezer Ronde土豆;荷蘭Noord－Hollandse干酪。b.地理標(biāo)志(Protected geographical indication，簡(jiǎn)稱PGI):同一地域且原料、生產(chǎn)、加工至少有一個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)相同而制得的食品(EU regulation 510/2006)。例如葡萄牙Borrega da Beira鮮肉;意大利Coppia Ferrarese面包;荷蘭 Westlandse Druif葡萄。c.傳統(tǒng)專業(yè)保證(Traditional speciality guaranteed，簡(jiǎn)稱TSG):加工方面(組成或者加工方式)具有傳統(tǒng)特征的食品(EU regulation 509/2006)。例如意大利Mozzarella干酪;英國(guó) Traditional Farmfresh火雞。以上三種體系中PDO最為常見。原料產(chǎn)地的氣候、土壤、水文及食品加工技術(shù)均影響產(chǎn)品的組成、營(yíng)養(yǎng)、風(fēng)味等特征。地理標(biāo)志使原產(chǎn)地食品得到市場(chǎng)認(rèn)可，產(chǎn)品價(jià)格稍高，一些假冒偽劣產(chǎn)品涌入市場(chǎng)，因而食品原產(chǎn)地保護(hù)的有效檢測(cè)至關(guān)重要。采用合理的檢測(cè)技術(shù)，并結(jié)合有效的分析方法可保證檢測(cè)結(jié)果的可行性和有效性。

1 質(zhì)譜技術(shù)

1.1 同位素比率質(zhì)譜 (Isotope ratio mass spectrometry，IRMS)

同位素質(zhì)譜是根據(jù)同位素組成來區(qū)分相同化合物的技術(shù)，食品中蛋白質(zhì)、碳水化合物、脂肪、礦物質(zhì)的同位素組成與多種因素有關(guān)，如化學(xué)肥料、飼養(yǎng)情況、季節(jié)變化、地理因素。C、N、O、S的穩(wěn)定同位素比率應(yīng)用較多。多元素的穩(wěn)定同位素技術(shù)擴(kuò)大了IRMS的檢測(cè)范圍，Rummel等將歐盟“純果汁”計(jì)劃建立的δ2H，δ13C，δ15N穩(wěn)定同位素比率檢測(cè)方法進(jìn)行改進(jìn)，增加了分析δ34S和87Sr/86Sr進(jìn)而對(duì)橙汁進(jìn)行原產(chǎn)地保護(hù);對(duì)來源于美國(guó)北部、美國(guó)南部、非洲、歐洲的150份果汁樣本的分析指出產(chǎn)品間存在地理、氣候、巖性差異，可通過橙汁中可溶性和不可溶性87Sr/86Sr來確定果汁濃度，多元素分析法可很好地確定產(chǎn)品組成［2］。

1.2 電感耦合等離子體質(zhì)譜(Inductively coupled plasma mass spectrometry，ICP－MS)

ICP－MS可用于樣品中金屬和非金屬成分的痕量分析，對(duì)固體樣品的接受能力與液體樣品相當(dāng)，可通過分析礦物質(zhì)元素的量來獲得指紋圖譜，從而對(duì)食品進(jìn)行地理標(biāo)識(shí)。Heaton等利用ICP－MS與IRMS結(jié)合技術(shù)對(duì)不同產(chǎn)地牛肉樣本進(jìn)行了分析。發(fā)現(xiàn)牛肉因?yàn)槲桂B(yǎng)肉牛時(shí)牧草的不同而具有不同的13C含量;牛肉脂類中δ2H(‰)和δ2O(‰)同位素值與產(chǎn)地緯度有關(guān);H和O的同位素含量的與降雨量有關(guān)。根據(jù) δ13C(‰，脫脂干重)，Sr，F(xiàn)e，δ2H(‰，脂)，Rb和Se六種參數(shù)對(duì)歐洲、南美和澳大利亞的牛肉建立了相應(yīng)的原產(chǎn)地保護(hù)信息［3］。

1.3 質(zhì)子轉(zhuǎn)移反應(yīng)質(zhì)譜(Proton transfer reaction mass spectrometry，PTR－MS)

PTR－MS可在幾秒內(nèi)測(cè)定一系列微痕量(10－12)的有機(jī)物質(zhì)，如烯烴、乙醇、乙醛、酮類、腈、芳香族、含硫化合物，而且該方法完全自動(dòng)化，沒有經(jīng)驗(yàn)的操作人員不會(huì)影響檢測(cè)的結(jié)果。Macatelli等采用PTR－MS結(jié)合最小二乘判別分析法鑒別歐洲產(chǎn)黃油;對(duì)源自歐洲三個(gè)地區(qū)的83個(gè)商業(yè)黃油應(yīng)用PTR－MS進(jìn)行頂空分析，收集數(shù)據(jù)的范圍為m/z=20～150，保留時(shí)間為0.2s－1，周期30s，可通過物質(zhì)的頂空轉(zhuǎn)換濃度的對(duì)數(shù)值對(duì)黃油樣品的進(jìn)行分類［4］。

1.4 氣相色譜質(zhì)譜法(Gas chromatography mass spectrometry，GC－MS)

GC－MS技術(shù)多應(yīng)用于乳制品的原產(chǎn)地保護(hù)，根據(jù)樣品中揮發(fā)性化合物的不同區(qū)分干酪、羊奶制品的地理來源。另外Radovic等應(yīng)用動(dòng)力學(xué)頂空處理后經(jīng)GC－MS測(cè)定揮發(fā)性化合物，從而區(qū)分出來源于丹麥、英國(guó)、荷蘭、西班牙、葡萄牙等地的蜂蜜［5］。

2 光譜技術(shù)

2.1 核磁共振光譜(Nuclear magnetic resonance spectroscopy，NMR)

歐盟規(guī)定一種正宗葡萄酒需使用同位素和核磁共振法為確定其保真性(EU Regulation No.2729/2000)。NMR技術(shù)在橄欖油的原產(chǎn)地保護(hù)中應(yīng)用較多。Mannina等使用1H NMR測(cè)定不同來源的意大利橄欖油樣品以鑒定托斯卡納地理來源的橄欖油［6］。Alonso－Salces等采用1H NMR技術(shù)對(duì)來自西班牙、意大利、希臘、突尼斯、土耳其和敘利亞的橄欖油進(jìn)行地理分析，指出可根據(jù)未皂化部分(乙醇、甾醇、烴類、維生素E)的NMR氫譜來確定的橄欖油地理來源［7］。

2.2 原子光譜(Atomic spectroscopy)

食品中礦物質(zhì)和痕量元素能夠很好地反映土壤類型以及生長(zhǎng)環(huán)境條件，通過評(píng)估樣品中的痕量元素可確定食品的原產(chǎn)地來源。原子光譜可用于分析樣品中的金屬或非金屬原子，常采用原子吸收光譜(AAS)和原子發(fā)射光譜(AES)分析礦物質(zhì)元素。AAS、AES與ICP法結(jié)合可對(duì)咖啡、洋蔥、茶葉、葡萄酒、牛肉等食品進(jìn)行原產(chǎn)地保護(hù)檢測(cè)分析。例如:Gonzalvez等采用ICP－AES結(jié)合方法通過對(duì)葡萄酒中38種礦物質(zhì)元素含量的測(cè)定確定四種西班牙紅葡萄酒樣本的來源［8］。

2.3 紅外光譜(Infrared spectroscopy，IR)

近些年來，近紅外光譜(NIR，14000～4000cm－1)已用于果汁、果酒、蜂蜜、乳粉、魚粉、楓糖漿等食品保真檢測(cè)中。Cozzolino等指出采用近紅外光譜對(duì)不同的白葡萄酒進(jìn)行分類的正確率可達(dá)100%;同時(shí)也指出該方法對(duì)不同來源的牛肉、豬肉、羊肉、雞肉的正確識(shí)別率為80%［9］。中紅外光譜(MIR，4000～400cm－1)對(duì)紅葡萄酒的生產(chǎn)年限的正確分類可高達(dá)100%，而對(duì)同樣的紅葡萄酒的地理分類的正確率為85%［10］。Sivakesava等采用MIR光譜檢測(cè)出添加了甜菜糖漿或甘蔗糖漿的摻假蘋果汁，正確率分別為100%和96.2%［11］。

2.4 拉曼光譜(Raman spectroscopy)

拉曼光譜分析食品的主要優(yōu)點(diǎn)是其對(duì)－C=C－、－C≡C－、－C≡N－的高敏感性，對(duì)水的低敏感性，對(duì)無機(jī)鹽類的高選擇性，可成功區(qū)出分橄欖油、榛子油、蜂蜜等產(chǎn)品。Paradkar等采用該方法對(duì)不同地域來源的蜂蜜進(jìn)行鑒定，指出該檢測(cè)技術(shù)對(duì)蜂蜜中存在的甜菜糖漿、甘蔗糖漿、楓糖漿的正確區(qū)分率為96%［12］。

2.5 熒光光譜和紫外－可見光譜(Fluorescent and UV－vis spectroscopy)

含有內(nèi)在熒光基團(tuán)(如含色氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸殘基)的食品可用熒光光譜測(cè)定，熒光光譜可提供測(cè)試樣的芳香氨基酸信息。研究表明熒光光譜可用于不同類型干酪等制品的原產(chǎn)地保護(hù)，尤其是在Emmental干酪測(cè)定時(shí)可直接檢出色氨酸的含量［13］。紫外－可見光譜已應(yīng)用于檢測(cè)有外源性胭脂紅食用色素存在的食品［14］。

從應(yīng)用角度上講，目前 NIR、MIR、拉曼光譜、NMR在食品地理保護(hù)方面應(yīng)用較多，熒光光譜和紫外－可見光譜的應(yīng)用相對(duì)較少。

3 色譜技術(shù)

3.1 高效液相色譜法(High performance liquid chromatography，HPLC)

HPLC在食品分析中已經(jīng)廣為應(yīng)用，可定量分析食品中的酚類、生物胺、食品添加劑等物質(zhì)，可對(duì)蜂蜜中的黃酮類化合物、堅(jiān)果中的金屬結(jié)合蛋白、橄欖油中的甘油三酯、干酪中的多肽采用HPLC進(jìn)行原產(chǎn)地保護(hù)。Rastija等通過HPLC對(duì)克羅地亞三個(gè)葡萄酒生產(chǎn)廠家的十二種葡萄酒樣的多酚含量進(jìn)行分析，指出產(chǎn)于達(dá)爾馬提亞中部和南部的葡萄酒酚類含量較高，黃酮和反式白藜蘆醇是分析葡萄酒地理來源和類型分類的基礎(chǔ)［15］。

3.2 氣相色譜法(Gas chromatography，GC)

GC是分析食品中揮發(fā)性化合物、半揮發(fā)性化合物的最為常用的方法，采用該法根據(jù)牛乳、橄欖油、橙汁、咖啡中的脂肪酸的不同進(jìn)行地理區(qū)分。Etievant等通過GC測(cè)定烷烴、乙醛、乙醇、酸等成分進(jìn)行葡萄酒原產(chǎn)地保護(hù)技術(shù)研究［16］。

3.3 毛細(xì)管電泳法(Capillary electrophoresis，CE)

毛細(xì)管電泳法的分離分析范圍較廣，可用于核酸/核苷酸、蛋白質(zhì)/多肽/氨基酸、糖類/糖蛋白、酶、堿氨基酸、微量元素、小的生物活性分子的快速分析，以及DNA序列分析和DNA合成中產(chǎn)物純度測(cè)定。上世紀(jì)90年代以來，CE已應(yīng)用于蜂蜜、紅葡萄酒、果汁、中藥等食品的原產(chǎn)地保護(hù)研究中［17］。

4 其他技術(shù)

4.1 傳感器技術(shù)(Sensor technology)

傳感器技術(shù)，有時(shí)稱為“電子鼻技術(shù)”，傳感器陣列可檢測(cè)食物樣中的揮發(fā)性化合物。葡萄酒原產(chǎn)地保護(hù)時(shí)常采用該方法。Penza等采用靜態(tài)頂空取樣方法對(duì)9種來源不同的意大利葡萄酒樣本(3種白葡萄酒、3種紅葡萄酒、3種桃花葡萄酒)進(jìn)行分析，根據(jù)薄膜傳感器陣列的數(shù)據(jù)進(jìn)行特性分類。該研究分析了離子導(dǎo)電性、pH、酒精濃度，同時(shí)由4個(gè)金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜傳感器組成的電子鼻可用于測(cè)定葡萄酒中的揮發(fā)性化合物并生成一個(gè)典型的化學(xué)指紋。指出由陣列傳感器信號(hào)和統(tǒng)計(jì)學(xué)處理可對(duì)葡萄酒提供100%的識(shí)別率和78%的預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率［18］。

4.2 基因技術(shù)(Gene technology)

基因技術(shù)廣泛應(yīng)用于食品檢測(cè)，對(duì)不同肉制品(包括魚類)的食品保護(hù)常采用PCR方法。如Sawyer等指出如果碎羊肉中混有牛肉，使用定量PCR法最低檢測(cè)限可至2%(W/W)［19］。采用PCR技術(shù)來區(qū)分不同種類的魚已受到多方關(guān)注，Jerome等采用該技術(shù)成功地區(qū)分金槍魚和沙丁魚罐頭［20］。另外該法也可對(duì)面粉中摻有的非小麥粗面粉進(jìn)行檢測(cè)。

4.3 免疫技術(shù)(Immunoassay)

在食品原產(chǎn)地保護(hù)檢測(cè)中主要的免疫技術(shù)是ELISA，由于ELISA是建立在抗原與抗體結(jié)合形成抗原抗體復(fù)合物的基礎(chǔ)上，所以主要用于蛋白質(zhì)的檢測(cè)，由于具有反應(yīng)特異性和檢測(cè)時(shí)間長(zhǎng)的限制，該方法應(yīng)用相對(duì)較少。Hurley指出綿羊乳中摻有0.1%的山羊乳時(shí)可由該法檢出［21］。

4.4 熱檢測(cè)技術(shù)(Thermal technology)

熱檢測(cè)技術(shù)分析食品時(shí)常采用差示掃描量熱法(Differential scanning calorimetry，DSC)。DSC允許加熱的食物樣發(fā)生物理變化，此種熱技術(shù)檢測(cè)樣較少，檢測(cè)時(shí)間相對(duì)較短，樣品處理容易。但該方法用于食品原產(chǎn)地保護(hù)中仍有一定的限制，主要用于油脂和食用油的分析。Marikkar等指出DSC可檢出葵花籽油中摻有的豬油和牛油［22］。

4.5 感官評(píng)定(Sensory analysis)

感官評(píng)定是描述食品質(zhì)量的一種較為重要的方法，從外觀上看，食品的風(fēng)味、質(zhì)地對(duì)食品的特征有一定的評(píng)價(jià)。Perez等以Idiazabal干酪的原產(chǎn)地保護(hù)為例，指出食品的原產(chǎn)地保護(hù)需設(shè)立一系列評(píng)定指標(biāo)的評(píng)審小組，對(duì)干酪來說，從形狀、外觀、粘度、顏色、臭味、質(zhì)地、風(fēng)味、回味等感官參數(shù)進(jìn)行總體評(píng)價(jià)，最后給出感官分析數(shù)據(jù)［23］。

5 結(jié)論

不同的檢測(cè)技術(shù)有各自的優(yōu)點(diǎn)和局限性，IRMS、NMR、原子光譜和傳感器技術(shù)在食品原產(chǎn)地保護(hù)的檢測(cè)中應(yīng)用較多，同時(shí)各種復(fù)合方法與新的檢測(cè)方法也不斷涌現(xiàn)。然而對(duì)于設(shè)備昂貴和操作復(fù)雜的檢測(cè)技術(shù)在現(xiàn)實(shí)中很少得到應(yīng)用。因此應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品特征，采用合理、可行的檢測(cè)技術(shù)對(duì)不同產(chǎn)地的食品進(jìn)行鑒定，并結(jié)合統(tǒng)計(jì)學(xué)方法分析產(chǎn)品間存在的差異，進(jìn)而對(duì)食品進(jìn)行原產(chǎn)地保護(hù)。

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Recent application progress for the determination of the geographical origin of food products

LI Yan－h(huán)ua1，2，WANG Wei－jun1，2，ZHANG Lan－wei2，XIA Guang－h(huán)ui1

(1.Department of Pharmercutics and Food Science，Tonghua Normal University，Tonghua 134002，China;2.Department of Food Science and Engineering，Harbin Institute of Technology，Harbin 150090，China)

The application technologies for the determination of the geographical origin of food products was the effective method of assuring the food quality，authenticity and types.The applications of the various technologies were discussed，including mass spectrometry techniques，spectroscopic techniques，chromatography，sensor technology，gene technology，immunoassay，thermal technology and sensory analysis.The detection substances of the technologies were analyzed.At the same time，statistical analysis of the data in practice provided by the analytical instruments was needed to authenticate the geographical origin food and their counterfeit products.

food products;protected designation of origin;determination;application

TS201.1

A

1002－0306(2011)06－0427－04

2010－05－25

李延華(1979－)，女，博士研究生，講師，研究方向:食品科學(xué)。

吉林省教育廳科學(xué)技術(shù)研究項(xiàng)目資助(2009273)。