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同位素技術(shù)在食品安全檢測(cè)中的應(yīng)用
  • 發(fā)布日期:2018-12-05      瀏覽次數(shù):2911
    •   穩(wěn)定同位素

        由于原子核所含有的中子數(shù)不同,具有相同質(zhì)子數(shù)的原子具有不同的質(zhì)量,這些原子被稱(chēng)為同位素。例如,碳的3個(gè)主要同位素分別為12C、13C和14C,它們都有6個(gè)質(zhì)子和6個(gè)電子,但中子數(shù)則分別為6、7和8。

        同位素分類(lèi)

        同位素可分為兩大類(lèi):放射性同位素(radioactiveisotope)和穩(wěn)定同位素(stableisotope)。

        凡能自發(fā)地放出粒子并衰變?yōu)榱硪环N同位素者為放射性同位素。無(wú)可測(cè)放射性的同位素是穩(wěn)定同位素。

        我們通常關(guān)注的穩(wěn)定同位素為C、H、O、N、S五種,這五種穩(wěn)定同位素是自然界中分別為廣泛,是構(gòu)成有機(jī)化合物的主要元素。

        同位素技術(shù)的意義

        穩(wěn)定同位素技術(shù)的出現(xiàn)加深了生態(tài)學(xué)家對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的進(jìn)一步了解,使生態(tài)學(xué)家可以探討一些其它方法無(wú)法研究的問(wèn)題。與其它技術(shù)相比,穩(wěn)定同位素技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于其能使這些生態(tài)和環(huán)境科學(xué)問(wèn)題的研究定量化,并且是在沒(méi)有干擾(如沒(méi)有放射性同位素的環(huán)境危害)的情況下進(jìn)行。

        有些問(wèn)題還只能通過(guò)利用穩(wěn)定同位素技術(shù)來(lái)解決,現(xiàn)在有許多農(nóng)業(yè)研究機(jī)構(gòu)和大學(xué)已經(jīng)開(kāi)始使用高精度同位素質(zhì)譜計(jì)從事合理用肥、果實(shí)營(yíng)養(yǎng)、固氮分析、農(nóng)藥毒性、家畜氣候?qū)ψ魑锏挠绊懙难芯浚约笆称焚|(zhì)量控制等多方面的研究工作。

        與原子能和地質(zhì)研究工作相比,在農(nóng)業(yè)和食品方面應(yīng)用同位素方法從事科研和檢測(cè)工作正處于方興未艾的階段,隨著人類(lèi)社會(huì)的發(fā)展,對(duì)農(nóng)業(yè)的要求也越來(lái)越高,今后大力開(kāi)展和普及運(yùn)用現(xiàn)代化方法研究農(nóng)業(yè)增產(chǎn)、改善果實(shí)質(zhì)量以及進(jìn)行食品質(zhì)量控制檢測(cè)的工作前途無(wú)限廣闊。

        穩(wěn)定同位素比質(zhì)譜儀

        穩(wěn)定同位素的檢測(cè)通常采用穩(wěn)定同位素比質(zhì)譜儀(也稱(chēng)氣體穩(wěn)定同位素質(zhì)譜儀)。穩(wěn)定同位素比質(zhì)譜儀之所以又被成為氣體穩(wěn)定同位素比質(zhì)譜儀是因?yàn)榇祟?lèi)質(zhì)譜只能對(duì)特定的氣體進(jìn)行檢測(cè),所有目標(biāo)檢測(cè)物都需要轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)的氣體才能檢測(cè)。

        Sercon-GSL元素分析儀與 Sercon 20-20穩(wěn)定同位素比質(zhì)譜儀

        穩(wěn)定同位素比質(zhì)譜具體組成

        同位素檢測(cè)的理論基礎(chǔ)

        由于穩(wěn)定同位素在分子質(zhì)量上的差異,所有在自然界或者人工加工過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生同位素分餾現(xiàn)象。

        例如:蒸發(fā)過(guò)程中的同位素分餾,H2O16比H2O18運(yùn)動(dòng)得更快,更容易擴(kuò)散到水汽中,故隨著蒸發(fā)的進(jìn)行,剩下的水中H2O18越來(lái)越多。同理,H2O16比HDO16運(yùn)動(dòng)得更快,隨著蒸發(fā)的進(jìn)行,剩下的水中HDO16越來(lái)越多。

        氫、氧穩(wěn)定同位素的分布規(guī)律--緯度效應(yīng)

        再例如:大氣CO2δ13C≈-6.4‰,但由于植物光合作用吸收利用CO2時(shí)歧視(排斥)13CO2(即同位素分餾),故植物體的δ13C要小于-6.4‰,且C3植被和C4植被對(duì)13CO2的歧視程度不一樣,C3植被更歧視13CO2(即C3植被對(duì)13CO2分餾作用更強(qiáng)),導(dǎo)致C3植被的δ13C小于C4植被的δ13C。(注,根據(jù)上述公式的定義可以得知,13C含量越少,δ13C越小)

        C3植被與C4植被的δ13C分布范圍

        穩(wěn)定同位素技術(shù)在食品溯源和摻雜檢測(cè)中的應(yīng)用

        “You are what you eat!”

        一方水土養(yǎng)育一方人,同樣,來(lái)自不同區(qū)域的動(dòng)植物樣品因各地環(huán)境因素(如氣候,土壤類(lèi)型,水文條件等)的差異,其樣品中的各穩(wěn)定同位素的比值亦有差異。每一種同位素提供某些關(guān)于環(huán)境的信息,這就是關(guān)于它的來(lái)源的環(huán)境指紋,這些“同位素指紋"信息將告訴我們“樣品來(lái)自何處”和“樣品是如何生產(chǎn)”的(原產(chǎn)地和生產(chǎn)方式)。

        基于上述原理,穩(wěn)定同位素廣泛領(lǐng)用與食品溯源,食品摻雜等領(lǐng)域。所謂食品溯源就是根據(jù)食品攜帶的同位素指紋信息,在沒(méi)有背景資料的情況下,確定出食品的產(chǎn)地信息。食品產(chǎn)品是根據(jù)食品本周的同位素信息確定其真實(shí)性。

        食品溯源(以牛肉為例):

        采用S和H兩個(gè)穩(wěn)定同位素對(duì)牛肉的產(chǎn)品進(jìn)行區(qū)分,可以得到很好的區(qū)分度。

        食品摻雜(蜂蜜):

        以C同位素作為蜂蜜的指示元素可以較好的鑒別是否存在摻雜。

       

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