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摘要

对外国奶制品的偏爱是中国市场上出于经济动机的乳制品掺假的原因。采用δ分析法对来自美国、加拿大、中国南方、中国北方、澳大利亚和新西兰的42份牛奶样品进行了分析²H和δ¹⁸O稳定同位素技术鉴别乳制品来源。同位素比值质谱仪与高温转换元素分析仪，thermofisher的组合使用。采用单因素方差分析进行统计分析。研究揭示了δ²H和δ¹⁸O的平均值范围较广，分别为13.86 ~ 22.25‰和-82.86 ~ -28.5‰。δ值有显著差异²H (n = 7;F=20880, P=7.876E-43)和δ¹⁸O（n=7；F=1399.0；P=9.215E-29）来自不同地区的牛奶样品的组成。观察到δ²H和δ¹⁸O成分有助于说明中国市场上不同地区的乳制品（P<0.05）。

关键字

食品安全、纯牛奶、出于经济动机的掺假、稳定同位素比率、来源

介绍

由于许多原因，中国消费者会询问他们购买的食品的信息:食品的真伪和食品的地理位置。食品掺假问题在中国很突出，消费者对在中国市场销售的食品的来源持怀疑态度。食品掺假影响食品质量，对消费者的营养造成负面影响，在某些情况下还导致不利的健康影响，包括死亡。据Lu和Wu[3]称，包括食品掺假在内的与食品安全有关的刑事案件分别增长了179.8%和224.6%;2011年和2012年在中国。因此，研究我国食品欺诈问题是必要的，也是及时的。就掺假而言，牛奶是乳制品行业的一个主要问题。奶制品的巨大利润使他们成为掺假的首要目标。由于中国消费者对外国奶制品的偏好较高，所以在牛奶掺假和贴错标签的问题上，中国消费者是最容易受到影响的。由于通过物理观察来检测真实性可能并不明显，因此迫切需要健壮的技术来提供明确的认证结果。 Stable isotopes of hydrogen (H) and oxygen (O) in milk water are particularly essential for geographical origin assignment of food connected to regional climatic conditions because they are strongly latitude-dependent [5]. The δ¹⁸奶水中O的含量反映了动物饮用地下水的同位素组成，而地下水的同位素组成又与海拔高度、季节性、降水量和离海距离有关。这意味着可以利用氢和氧稳定同位素特征来区分来自不同地理来源的奶制品。本研究的主要目的是利用质谱技术，利用牛奶中H和O的同位素比值，揭示中国市场上牛奶产品的真实地理来源，并解决当地制造商的错误标签和欺骗行为。

材料和方法

样品制备及统计分析

42份牛奶样本来自不同的地理来源，包括美国、加拿大、中国南部、中国北部、澳大利亚和新西兰。每个δ²H和δ¹⁸样本的O组成(每个区域n=7)代表3个重复的平均值。每一份液态奶样品均来自真实来源，100%真实。这些样品由中国南京GOUSU检测有限公司提供。使用Excel analysis ToolPak中的描述性统计和单因素方差分析(ANOVA)对获得的数据进行分析。95%的置信水平被接受，alpha值为0.05在-单向方差分析中被使用。每个δ¹⁸0和δ²样本的H组成代表3个重复的平均值。

奶水

将从美国获得的中度凝乳酶(活性≥105 U/g)添加到纯牛奶中，室温过夜。然后过滤收集乳汁，在−20℃冷冻至分析。

标准

稳定同位素比值用δ (δ)符号表示，用于描述样品与国际标准之间的同位素差异，其由方程定义。

δ（‰）=[（R/R_性病) 1]×1000(1)

在R为同位素比值(即，²H /¹H,¹⁸O /¹⁶O） 样本的最大值，以及R_性病是参考资料的内容。据报道，稳定同位素比率的变化与国际公认标准(即氧和氢的维也纳标准平均海水(VSMOW))的千分点(‰)偏差。

测量

采用连续流动模式(Integra CN, Sercon, Cershire, UK)的同位素比质谱仪(IRMS)对液态奶样品进行分析，并结合高温转换元素分析仪(TC/EA)附闪光元素分析仪1112 HT-Delta V优势，thermofisher用于氧同位素分析。对于氢同位素分析，IRMS配备了能量过滤器进行抑制^＋４He离子附着在Flash EA 1112 HT-Delta V上的优势，thermofisher。反应器由玻璃碳管和玻璃碳填充组成，确保样品和反应气体都不能接触到含氧表面。反应气体在等温气相色谱仪中分离，这也是TC/EA的一部分。气体被允许进入IRMS进行同位素分析。采用标准氢氧气体和VSMOW标准物质定期重复校准系统进行测量。

结果

平均δ²H和δ¹⁸O牛奶样品的成分分别如表1所示。δ的平均值范围²H和δ¹⁸O分别为-82.86±0.26至-28.50±0.17‰和13.86±0.30至22.25±0.34‰。δ的差异²H (F = 20880;P = 7.876 e-43;n = 7)和δ¹⁸样品的O（F=1399.0；P=9.215E-29；n=7）组成具有高度显著性。表2显示了使用氧和氢稳定同位素技术区分牛奶产地的情况

表1。平均值±SD δ¹⁸O和δ²H同位素组成的所有地区的牛奶样品考虑

区域	δ18O组成(‰)	δ2H成分（‰）
美国	13.86±0.30	-65.93 ± 0.32
加拿大	17.35±0.42	-82.86 ± 0.26
中国南部	20.41±0.40	-31.37±0.18
中国北方	21.63 ± 0.25	-28.50±0.17
澳大利亚	22.25±0.34	-39.73±0.16
新西兰	21.62±0.25	-63.95±0.39
统计分析	n = 7;F = 1399.0;P = 9.215 e-29	n = 7;F = 20880;P = 7.876 e-43

描述性统计;α=0.05，置信水平=95%(单因素方差分析)。

表2。利用氧氢稳定同位素技术鉴别牛奶产地

区域	氧同位素分析		氢同位素分析
	P	可行性	P	可行性
美国对加拿大	2.27 e-9	是的	3.176 e-13	是的
澳大利亚vs.新西兰	0.0004262	是的	6.068 e-14	是的
中国南方vs.中国北方	2.2408 e-5	是的	1.427 e-6	是的
美国和澳大利亚	2.146E-12	是的	1.904 e-14	是的
美国对新西兰	9.146 e-13	是的	9.678 e-6	是的
美国vs.中国北部	2.0566E-12	是的	5.9104 e-16	是的
美国vs.中国南部	4.732 e-11	是的	2.901E-15	是的
中国南部vs.澳大利亚	1.558 e-6	是的	5.074平台以及	是的
中国南部对新西兰	1.5531 e-5	是的	7.596E-15	是的
中国南部对加拿大	2.871 e-8	是的	1.511 e-16	是的
中国北部vs.澳大利亚	0.0009054	是的	2.236E-11	是的
中国北部对新西兰	0.8615	没有	1.686 e15汽油	是的
中国北部vs.加拿大	4.2271平台以及	是的	4.2271平台以及	是的
澳大利亚和加拿大	2.558平台以及	是的	4.557 e-16	是的
新西兰vs.加拿大	2.161平台以及	是的	2.442 e-13	是的

每个δ¹⁸0和δ²样本的H组成代表3个重复的平均值。

讨论

食品的稳定同位素分析是确定食品原料来源的有力工具，因为原料的同位素组成反映了自然环境中的许多因素[7]。Renou等人[8]指出，稳定同位素分析是显示不同地区奶制品之间明显差异的有用工具。研究表明，动物组织的H和O稳定同位素值与当地降水的同位素组成相关[9]。δ²H和δ¹⁸动物耗水中O的组成与δ有较强的相关性²H和δ¹⁸O含量存在于动物产品，如牛奶[10]。特别地，Chesson等人[11]建立了δ²H和δ¹⁸乳水的O值显示了饮用水和新鲜饲料消耗的水的同位素组成，但由于食物和大气氧对水体的贡献而略有偏差。Simpkins et al.[12]认为，对H和O同位素分馏的主要影响是水的蒸发，这依赖于气候条件，如湿度、温度和降雨量。此外，降水中H、O同位素比值的系统地理空间格局的主要驱动因素是重同位素的优先剥离(即:²H和¹⁸O） 随着海洋饱和气团向内陆和各大洲移动，水蒸气产生的热量。因此，在全球到区域范围内，环境水资源和人类饮用水的同位素组成的空间变化与降水同位素的地理格局是一致的。研究表明，随着δ²H和δ¹⁸当地水的O含量与一个地区的气候和地理特征有关，乳水含δ²H和δ¹⁸O可以区分不同地区生产的牛奶[11,13]。

从目前的研究来看，δ²H和δ¹⁸从所考虑的区域(表1)可以得到乳汁中O成分的概率分别为9.678E-6和9.215E-29 (P< 0.05)²按地理来源划分的H值在以下地区比较差异显著:美国vs。CA,非盟vs。新西兰,SCvs。美国北卡罗来纳州vs。非盟，美国vs。新西兰、美国vs。美国北卡罗来纳州vs。资深大律师，资深大律师vs。盟,SCvs。新西兰,SCvs。北卡罗来纳州vs。盟,数控vs。新西兰、数控vs。CA,非盟vs。加利福尼亚州，新西兰vs。CA。同样由表2可知，δ¹⁸按地理来源划分的O值也表明，与美国相比，以下地区存在高度显著差异：vs。CA,非盟vs。新西兰,SCvs。美国北卡罗来纳州vs。非盟，美国vs。新西兰、美国vs。美国北卡罗来纳州vs。资深大律师，资深大律师vs。盟,SCvs。新西兰,SCvs。北卡罗来纳州vs。盟,数控vs。CA,非盟vs。加利福尼亚州，新西兰vs。CA.显示P值小于0.05，表明δ²H和δ¹⁸牛奶样品中的O值可以在研究区域之间进行比较，显示出牛奶的真实地理来源。因此，如果诈骗犯坚持说他的乳制品来自某个地区，就可以用氢和氧稳定同位素技术来鉴别乳制品的地理位置。不同产地的样品差异极显著，其原因是水同位素比值的地理差异。然而，O稳定同位素技术未能提供中国北部和新西兰牛奶样品的独特区分(P=0.8615)。这可能是由于动物可能有类似的饮食这一事实支持了Renou等人[8]的工作。Ritz等人[14]还解释说，品种类型的差异和产奶动物上次怀孕后经过的时间差异也会影响δ¹⁸O组成。此外，生产区域内类似的气候条件也可能是原因。这是因为δ的含量¹⁸O取决于气候条件。在过去的[6]研究中，稳定同位素值被用来开发一种新的分析方法，使来自不同地理来源的牛奶样品能够识别。他们发现的结果与我们的结果非常一致，即来自美国、加拿大、中国南部、中国北部、澳大利亚和新西兰六个不同地区的牛奶样品可以很容易地通过δ来区分和分类²H和δ¹⁸O。

由于δ的极端显著差异²H和δ¹⁸O从不同地理区域取得的奶类样本的成分，欺诈者无法将从中国取得的奶类列为从不同地理区域取得的奶类。从我们的研究来看，H和O稳定同位素技术可能有助于为中国市场上的商业分销牛奶的生产来源提供独特的鉴别。从而可以很容易地防止国产纯奶被国外纯奶骗走或在纯奶上贴错标签。

结论

中国向世界大部分地区出口食品，在中国市场上发现不合格产品或贴错标签的产品并不罕见。因此，重要的是，从中国出口到其他国家的食品是货真价实的，消费者得到的是他们支付的价格。在本研究中，稳定的氢、氧同位素组成(δ²H,δ¹⁸O)的42种纯奶(来自不同种植地区(美国、加拿大、中国南方、中国北方、澳大利亚和新西兰)，以区分纯奶的地理来源。从我们上面的讨论可以清楚地看出，使用δ来确定牛奶的地理来源是可能的，但有不同程度的确定性²H、 和δ¹⁸O。

的利益冲突

2021年版权燕麦。所有权利reserv

所有作者均同意提交本杂志，且存在任何利益冲突．

确认

作者感谢中央大学基础研究基金（2015B16214）的资助。江苏省高等教育院校重点学科发展资助的项目。

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