基于元素与稳定同位素比值的三疣梭子蟹溯源技术研究

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三疣梭子蟹(Portunus trituberculatus),俗称梭子蟹,是我国重要的经济蟹类。我国的三疣梭子蟹主要分布于黄渤海和东海海域,不同产地的三疣梭子蟹价格存在较大差异,因此市面上经常会用养殖或者低价值产区的三疣梭子蟹代替高价值区的三疣梭子蟹。在过去几十年里,中国政府致力于推动水产品标签化和原产地指标化,以维护市场秩序,保护水产品价值及维护消费者利益。稳定同位素和多元素分析可以通过特定区域的环境特征来识别动植物产地,是目前国际上应用于鉴别食品真实性和产地溯源的一种新型有效工具。本文应用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)建立了三疣梭子蟹中18种元素(Na、Mg、Al、K、Ca、Ti、Mn、Fe、Co、Cu、Zn、As、Se、Rb、Sr、Ag、Cd、Ba)的测定方法,以K元素为例,对测定过程中可能引入的测量不确定度因素(重复性、称量、回收率、定容、样品稀释、标准溶液配制和标准曲线拟合)进行了详细计算和评定。应用稳定同位素比质谱仪(IRMS)建立了三疣梭子蟹中δ13C、δ15N两种稳定同位素比值测定方法,以δ13C为例,从重复性、参考气、标准物质和标准曲线拟合方面对测定方法的测量不确定度进行进行了评定。基于上述两种方法,本研究以黄海、渤海和东海3个主产区海域的三疣梭子蟹为对象,分析了其不同组织(腿部肌肉、腹部肌肉、腮和肝胰性腺)中18种元素及碳、氮稳定同位素比值,并应用单因素方差分析、主成分分析、逐步分析判别法等化学计量学方法对测定结果进行统计分析,研究了不同产地三疣梭子蟹各组织中稳定同位素比值及元素含量的差异,不同组织中碳氮稳定同位素比值的相关性分析,对比元素与稳定同位素比值单独判别及两者结合的判别效果,并在此基础上建立了三疣梭子蟹的产地判别模型。主要结论如下:(1)在ICP-MS测定三疣梭子蟹元素过程中,对不确定度起主要贡献的为回收率引入的不确定度,其次是重现性和标准曲线拟合引入的不确定度。(2)在IRMS测定三疣梭子蟹稳定同位素比值时中,标准曲线计算引入的不确定度最大,其次是重复性,其他部分引入的不确定较小。(3)通过对比不同组织及不同产地三疣梭子蟹中元素含量,发现除了腿部肌肉中的Cu,腹部肌肉中的Ti、Mn、Fe和Cd,腮中的Al、Ca、Rb和Sr,肝胰性腺中的Al、Ca、Fe、Sr和Ag外,其他大部分元素在三个产地间存在显著差异(p<0.05),其中舟山的样品中大多数元素的含量低于潍坊或连云港的样品。三疣梭子蟹所有组织的元素判别正确率均能达到94%以上,且各组织之间的判别正确率差别不大,由此说明,利用不同组织的元素对三疣梭子蟹产地判别是可行的。(4)对比不同产地三疣梭子蟹中稳定同位素比值,三个产地三疣梭子蟹不同组织的δ13C分布范围为-23.7‰~-15.7‰,δ15N分布范围为9.4‰~13.5‰,与δ15N相比,δ13C在不同组织间的变化更大,腿部肌肉、腹部肌肉和腮的稳定同位素值在不同产地间差异显著(p<0.05)。根据相关性结果,三疣梭子蟹两种肌肉组织内δ13C和δ15N值变化趋势基本一致,肌肉组织与腮中δ13C值也具有强相关性,而肌肉组织与肝胰性腺的δ13C和δ15N值之间均具有弱相关性。三疣梭子蟹肌肉和腮组织在判别模型中表现良好,判别率均能达到95%以上,而肝胰腺中同位素集中性较差,判别率较低。(5)将元素和稳定同位素指标进行结合分析,在0.01的显著性水平上继续对这些指标进行逐步判别分析,所有组织的正确判别程度都有提高。腿部肌肉、腹部肌肉、腮和肝胰性腺腺的鉴别正确率分别为100%、100%、100%和94.7%,表明所有的组织都能在一定程度上区分三疣梭子蟹的产地。
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