地理標(biāo)志羊肉產(chǎn)地溯源的研究進(jìn)展

朱宇　

隨著我國(guó)居民收入水平提高，人口規(guī)模不斷擴(kuò)大，城鎮(zhèn)化進(jìn)程加快推進(jìn)，膳食結(jié)構(gòu)逐漸升級(jí)，人們對(duì)優(yōu)質(zhì)高蛋白、低脂肪動(dòng)物蛋白的消費(fèi)需求也迅速增長(zhǎng)。由于具有低脂肪、高蛋白、高纖維素、易消化、不油膩、高營(yíng)養(yǎng)價(jià)值等優(yōu)點(diǎn)，羊肉深受消費(fèi)者喜愛。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)羊肉消費(fèi)量從2011年的405.47萬噸增長(zhǎng)至2021年的554.84萬噸。根據(jù)《全國(guó)肉羊優(yōu)勢(shì)區(qū)域布局規(guī)劃（2008-2015年）》最新劃分，按照“資源優(yōu)勢(shì)、產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)、增長(zhǎng)優(yōu)勢(shì)和集中連片”原則，我國(guó)肉羊生產(chǎn)的主要地區(qū)劃分為中原肉羊優(yōu)勢(shì)區(qū)域（主產(chǎn)省：山東、河北、河南、安徽等），中東部農(nóng)牧交錯(cuò)帶肉羊優(yōu)勢(shì)區(qū)域（主產(chǎn)?。簝?nèi)蒙古、黑龍江等），西北肉羊優(yōu)勢(shì)區(qū)域（主產(chǎn)?。盒陆?、甘肅等）和西南肉羊優(yōu)勢(shì)區(qū)域（主產(chǎn)?。核拇?、云南、湖南等）。

產(chǎn)地溯源技術(shù)研究已經(jīng)成為全球研究熱點(diǎn)，同位素質(zhì)譜分析技術(shù)、核磁共振分析技術(shù)等前沿技術(shù)也已得到食品監(jiān)管、食品企業(yè)、科研領(lǐng)域等的認(rèn)可和積極反饋。其中，穩(wěn)定同位素質(zhì)譜分析技術(shù)在多個(gè)行業(yè)得到有效應(yīng)用，聯(lián)用多種技術(shù)還能夠有效彌補(bǔ)同位素質(zhì)譜分析技術(shù)的不足。例如，結(jié)合礦物質(zhì)元素，可以更好地進(jìn)行多維溯源分析，有效進(jìn)行產(chǎn)地溯源鑒別；基于離子遷移譜技術(shù)，可以對(duì)樣品中揮發(fā)性有機(jī)物進(jìn)行分離和檢測(cè)，分析速度快，結(jié)果準(zhǔn)確，產(chǎn)地溯源效率高；基于高分辨質(zhì)譜技術(shù)分析標(biāo)志性差異物，能夠顯著縮短檢測(cè)時(shí)間等。

隨著食品造假技術(shù)的發(fā)展，采用常規(guī)手段越來越難以檢測(cè)食品添加成分，所以不斷開發(fā)新的產(chǎn)地溯源方面的分析檢測(cè)方法和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是保障食品安全的重要舉措。本文著重對(duì)近年來地理標(biāo)志羊肉產(chǎn)地溯源分析技術(shù)、應(yīng)用、研究成果展開論述。

一、產(chǎn)地溯源分析技術(shù)及其應(yīng)用

在產(chǎn)地溯源分析中，常利用元素分析-穩(wěn)定同位素比值質(zhì)譜法（EA-IRMS）測(cè)定同位素組成，單體穩(wěn)定同位素分析技術(shù)（CSIA）也因具有高分辨率、高靈敏度的技術(shù)特點(diǎn)而被廣泛使用。CSIA是20世紀(jì)90年代發(fā)展出的穩(wěn)定同位素分析技術(shù)，因結(jié)果不受其他反應(yīng)物、產(chǎn)物及元素的干擾而具備較高的準(zhǔn)確性，最初應(yīng)用于環(huán)境有機(jī)污染物降解過程評(píng)價(jià)、辨識(shí)解析污染物來源等，后來逐漸在研究生物體某種化合物的同位素組成中應(yīng)用，是分析地理標(biāo)志產(chǎn)品產(chǎn)地溯源、真?zhèn)舞b別的有效技術(shù)。

依靠不同外設(shè)預(yù)處理裝置，可以將穩(wěn)定同位素質(zhì)譜IRMS分為元素分析儀-同位素比質(zhì)譜（EA-IRMS）、多用途氣體在線制備裝置-同位素比質(zhì)譜（GasBench-IRMS）、氣相色譜-同位素比質(zhì)譜（GC-IRMS）、液相色譜-同位素比質(zhì)譜（LC-IRMS）、痕量氣體預(yù)濃縮裝置-同位素比質(zhì)譜（PreCon-IRMS）和碳酸鹽裝置-同位素比質(zhì)譜（KIELIV-IRMS）等。主要應(yīng)用于比較不同地理標(biāo)志產(chǎn)品中同位素成分的有EA-IRMS、GC-IRMS、LC-IRMS、PreCon-IRMS，而應(yīng)用于單體穩(wěn)定同位素分析的技術(shù)則是（GC-IRMS）、高效液相色譜-同位素比質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)（HPLC-IRMS）。不過，目前關(guān)于GC-IRMS、LC-IRMS和GasBench-IRMS應(yīng)用于產(chǎn)地溯源的案例遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于EA-IRMS。 所以，針對(duì)不同類型的地理標(biāo)志產(chǎn)品，應(yīng)當(dāng)根據(jù)產(chǎn)品特異性選擇不同的聯(lián)用技術(shù)進(jìn)行有效鑒別。

穩(wěn)定同位素產(chǎn)品溯源研究的發(fā)文量排名前10的研究機(jī)構(gòu)分別是秦皇島海關(guān)技術(shù)中心、中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與檢測(cè)技術(shù)研究所、大連海事大學(xué)、中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所、浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與檢測(cè)技術(shù)研究所、新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與檢測(cè)技術(shù)研究所、西北農(nóng)林科技大學(xué)、黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)、山東農(nóng)業(yè)大學(xué)、清華大學(xué)。其中，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與檢測(cè)技術(shù)研究所建立了我國(guó)首個(gè)牛奶穩(wěn)定同位素?cái)?shù)據(jù)庫，涵蓋我國(guó)4大奶源帶、10大主產(chǎn)省區(qū)的牛奶穩(wěn)定同位素?cái)?shù)據(jù)庫以及對(duì)應(yīng)地區(qū)的飼料、飲水等穩(wěn)定同位素?cái)?shù)據(jù)庫，并從喂養(yǎng)方式、季節(jié)、泌乳期等角度研究了穩(wěn)定同位素分餾機(jī)制，奠定了我國(guó)在農(nóng)產(chǎn)品穩(wěn)定同位素溯源方面的領(lǐng)先地位。研究團(tuán)隊(duì)針對(duì)地理標(biāo)志產(chǎn)品如魯西黃牛、鹽池灘羊、甘肅黑山羊、四川紅原牦牛奶等開展了基于穩(wěn)定同位素的產(chǎn)地溯源研究，確定了地理標(biāo)志真實(shí)樣品的穩(wěn)定同位素特征值區(qū)間，通過將地理標(biāo)志產(chǎn)品與易仿冒地區(qū)樣品的穩(wěn)定同位素、礦物元素值進(jìn)行比較，獲得了鑒別真實(shí)地理標(biāo)志產(chǎn)品的關(guān)鍵溯源因子。秦皇島海關(guān)技術(shù)中心開展了基于穩(wěn)定同位素和8種礦物質(zhì)元素國(guó)家地理標(biāo)志葡萄酒產(chǎn)地判別和產(chǎn)品身份表征的溯源技術(shù)研究，首次針對(duì)地標(biāo)葡萄酒建立了鑒別技術(shù)并形成數(shù)據(jù)庫，以及以穩(wěn)定同位素和礦物質(zhì)元素為身份表征指標(biāo)的葡萄酒產(chǎn)品追溯技術(shù)體系。中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院基于茶葉單位行業(yè)優(yōu)勢(shì)與特色，建立了地域高值特色產(chǎn)品西湖龍井茶基于穩(wěn)定同位素等指標(biāo)的產(chǎn)地特征數(shù)據(jù)庫以及產(chǎn)地溯源判別模型，預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率大于90%。浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與檢測(cè)技術(shù)研究所針對(duì)浙產(chǎn)靈芝和浦江縣巨峰葡萄構(gòu)建了穩(wěn)定同位素產(chǎn)地特征數(shù)據(jù)庫以及產(chǎn)地溯源判別模型，預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率大于90%。從以上案例不難看出，雖然研究領(lǐng)域有所不同，但產(chǎn)地溯源分析技術(shù)在各個(gè)行業(yè)均有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。

二、產(chǎn)地溯源技術(shù)的局限性

目前，穩(wěn)定同位素溯源分析技術(shù)應(yīng)用的對(duì)象較少，大宗農(nóng)產(chǎn)品的穩(wěn)定同位素技術(shù)開展較少，針對(duì)地理標(biāo)志等區(qū)域特色的穩(wěn)定同位素技術(shù)有待開發(fā)。聯(lián)用技術(shù)的應(yīng)用明顯不足，單分子穩(wěn)定同位素技術(shù)領(lǐng)域研究落后。我國(guó)多數(shù)大宗農(nóng)產(chǎn)品主產(chǎn)區(qū)的土壤、水分等穩(wěn)定同位素?cái)?shù)據(jù)庫還未建立，地理標(biāo)志產(chǎn)品的原產(chǎn)地土壤、水分與產(chǎn)品的穩(wěn)定同位素相關(guān)性研究也不夠深入。不同領(lǐng)域穩(wěn)定同位素標(biāo)準(zhǔn)制定嚴(yán)重滯后，標(biāo)準(zhǔn)樣品大部分依賴進(jìn)口，無法滿足目前穩(wěn)定同位素領(lǐng)域技術(shù)研究需求。

基于穩(wěn)定同位素分析技術(shù)進(jìn)行食品溯源研究和應(yīng)用的過程中，還存在穩(wěn)定同位素分布特點(diǎn)不明、影響因素及作用機(jī)制缺少研究成果等問題。例如，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與檢測(cè)技術(shù)研究所在研究牛奶產(chǎn)地溯源過程中，不同產(chǎn)地的牛奶穩(wěn)定同位素比值差異來源不清，存在哪些影響因素（氣候、地域、飼料、飲水等）、具體的作用機(jī)制均需要研究，這樣才能確定穩(wěn)定同位素技術(shù)在食品溯源領(lǐng)域的可靠性和實(shí)用性。同時(shí)，穩(wěn)定同位素測(cè)定時(shí)配套的標(biāo)準(zhǔn)樣品匱乏，極大影響了穩(wěn)定同位素技術(shù)在食品領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。此外，基于穩(wěn)定同位素分析技術(shù)鑒別不同類型地理標(biāo)志產(chǎn)品產(chǎn)地溯源成分，由于不同地域的本底數(shù)據(jù)缺乏，國(guó)內(nèi)各個(gè)區(qū)域數(shù)據(jù)無法共享，所以迫切需要建立我國(guó)地下水、土壤的穩(wěn)定同位素大數(shù)據(jù)庫及共享平臺(tái)，促進(jìn)穩(wěn)定同位素技術(shù)在食品溯源領(lǐng)域的應(yīng)用，為穩(wěn)定同位素技術(shù)在食品產(chǎn)地溯源方面提供數(shù)據(jù)支持。

如今，產(chǎn)地溯源技術(shù)正從單一的分析技術(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)槎鄠€(gè)分析技術(shù)聯(lián)合使用。單一使用穩(wěn)定同位素技術(shù)無法完成精準(zhǔn)分析產(chǎn)品的任務(wù)，應(yīng)用兩種以上技術(shù)結(jié)合的方式則能夠有效解決分析方法的局限。常規(guī)產(chǎn)品溯源的分析技術(shù)流程是：先分析研究對(duì)象被摻假造假的可能性，針對(duì)這些可能性選擇最合適的溯源技術(shù)；再收集樣品，構(gòu)建樣品庫；然后測(cè)定廣泛的指標(biāo)，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，構(gòu)建自然指紋圖譜；最后將待測(cè)樣品的指紋與參考數(shù)據(jù)庫的指紋進(jìn)行比較，判斷結(jié)果。與數(shù)理統(tǒng)計(jì)結(jié)合是產(chǎn)品溯源中重要的一部分，其中數(shù)據(jù)處理方法主要分為聚類分析、主成分分析、判別分析等，由于不同的數(shù)據(jù)庫具備不同的數(shù)學(xué)特征，不能統(tǒng)一采用相同的方法，而是要根據(jù)數(shù)據(jù)特性尋求最合理的處理方法，進(jìn)行降維、判別、驗(yàn)證分析。此外，產(chǎn)地溯源通常利用增加指標(biāo)、結(jié)合多種技術(shù)組合的方式來提高溯源模型的精度，無形中增加了試驗(yàn)人員的工作量，提高了溯源的成本，下一步應(yīng)當(dāng)充分考慮利用算法創(chuàng)新來提高溯源模型的精度。

三、地理標(biāo)志羊肉產(chǎn)地溯源研究進(jìn)展

20世紀(jì)初，以法國(guó)國(guó)家科學(xué)研究中心、意大利埃德蒙馬赫基金會(huì)、歐盟委員會(huì)聯(lián)合研究中心等機(jī)構(gòu)為代表，基于穩(wěn)定同位素分析技術(shù)研究食品的產(chǎn)地溯源，主要集中應(yīng)用在牛肉、羊肉、乳制品、谷物、酒類、食用油等產(chǎn)品。在地理標(biāo)志等地域特色農(nóng)產(chǎn)品的穩(wěn)定同位素溯源研究方面，意大利的地理標(biāo)志羊肉、牛奶、奶酪、肉制品等食品都開展了基于穩(wěn)定同位素的技術(shù)研究，保證地理標(biāo)志產(chǎn)品的真實(shí)性；法國(guó)建立的以穩(wěn)定同位素和核磁技術(shù)為基礎(chǔ)的“葡萄酒銀行”，是進(jìn)行葡萄酒產(chǎn)地真實(shí)性判斷的法定依據(jù)。

在我國(guó)，穩(wěn)定同位素指紋、礦質(zhì)元素指紋和近紅外光譜是羊肉產(chǎn)品產(chǎn)地溯源的主要技術(shù)。王倩等通過穩(wěn)定同位素分析技術(shù)對(duì)新西蘭以及中國(guó)寧夏、甘肅、安徽的羊肉、全骨粉、脫脂骨粉與骨膠原的δ13C、δ15N值進(jìn)行分析，證明脫脂羊肉樣品對(duì)產(chǎn)地溯源判別效果最佳，穩(wěn)定同位素分析技術(shù)可以有效鑒別不同產(chǎn)地來源的羊肉。礦物元素指紋圖譜技術(shù)與水、土壤等因素息息相關(guān)，不同產(chǎn)地具有不同的元素組成特征，因此根據(jù)不同產(chǎn)地的礦物元素指紋圖譜，可以鑒別不同產(chǎn)品的產(chǎn)地溯源。Sun等采用ICP-MS法分析不同地區(qū)的羊肉中元素含量，發(fā)現(xiàn)不同產(chǎn)地的羊肉中21種元素含量有明顯差異，可以對(duì)不同產(chǎn)地羊肉樣品進(jìn)行有效鑒別。王燕等基于元素分析儀-同位素比質(zhì)譜儀聯(lián)用法分析內(nèi)蒙古旗縣的不同部位羊肉樣品中的δ13C、δ15N值，結(jié)果發(fā)現(xiàn)通過δ13C、δ15N值能夠鑒別部分旗縣羊肉樣品。張寧等采用近紅外光譜技術(shù)對(duì)山東、河北、內(nèi)蒙古、寧夏、新疆5個(gè)產(chǎn)地的羊肉樣本進(jìn)行掃描，發(fā)現(xiàn)不同產(chǎn)地羊肉的近紅外光譜差異性顯著，并建立了相關(guān)判別模型。孫淑敏等基于近紅外光譜技術(shù)對(duì)內(nèi)蒙古錫林郭勒盟、呼倫貝爾、阿拉善、重慶、山東菏澤的羊肉進(jìn)行分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在全光譜范圍內(nèi)，不同地區(qū)的羊肉近紅外光譜有明顯差異，由此建立了相關(guān)的判別模型，能夠有效進(jìn)行羊肉產(chǎn)地溯源，同時(shí)利用不同的聯(lián)用技術(shù)能夠高效鑒別地理標(biāo)志羊肉。張季等利用快速蒸發(fā)電離質(zhì)譜分析方法對(duì)不同產(chǎn)地羊肉進(jìn)行產(chǎn)地溯源研究，建立了一種習(xí)水麻羊的產(chǎn)地溯源新型檢測(cè)方法。趙燕等利用頂空氣相色譜-離子遷移譜對(duì)羊肉樣品中揮發(fā)性有機(jī)物進(jìn)行分離和檢測(cè)，根據(jù)揮發(fā)性有機(jī)物數(shù)據(jù)與化學(xué)計(jì)量學(xué)方法相結(jié)合建立判別模型，可以有效鑒別不同地理標(biāo)志羊肉產(chǎn)地溯源。

作者簡(jiǎn)介：朱宇（1983-），男，漢族，甘肅蘭州人，工程師，大學(xué)本科，研究方向?yàn)榈乩順?biāo)志運(yùn)用促進(jìn)。