Аннотация

Томаты (Solanum lycopersicum L.) относятся к наиболее популярным овощным культурам. Увеличивающимся спросом, в том числе у российского потребителя, пользуются томаты, отмеченные знаком «органик». Однако сельскохозяйственная отрасль испытывает недостаток инструментальных методов анализа, способных подтвердить «органический» способ производства продукции. Перспективным методом, способным выявить фальсификат среди органической продукции, является метод изотопной масс-спектрометрии. Цель исследования заключалась в оценке возможности использования значений изотопных характеристик общего азота и общего углерода томатов для установления идентификационных критериев для продукции, выращенной в открытом грунте или в теплицах в атмосфере, которая обогащена диоксидом углерода.
Объектами исследования являлись 16 образцов томатов, 14 из которых были приобретены в российских торговых сетях. 2 образца были выращены в открытом грунте без использования химических удобрений. Состав стабильных изотопов углерода и азота в образцах определяли с использованием изотопного масс-спектрометра IRMS Delta V Advantage с дополнительными вспомогательными модулями.
Выявили, что томаты, выращенные в теплицах с атмосферой, которая обогащена диоксидом углерода, имеют диапазон значений показателя δ¹³C от –44 до –32 ‰, а в обычной теплице от –30 до –24 ‰. Установлено, что 6 из 16 исследованных образцов томатов относятся к продукции, выращенной в условиях искусственного обогащения атмосферы диоксидом углерода. 3 образца имеют пограничные значения показателей δ¹³C и δ¹⁵N, идентификация которых затруднена как по использованию обогащения искусственным диоксидом углерода, так и по типу вносимых удобрений.
Метод изотопной масс-спектрометрии является мощным инструментом при выявлении фальсифицированной органической продукции. Изотопные характеристики общего углерода в томатах, выращенных в атмосфере с искусственным обогащением углекислым газом, имеют более низкие значения в сравнении с натуральной органической продукцией. Полученные значения позволяют сделать вывод об органической или химической природе удобрений.

Ключевые слова

Томаты, изотопная масс-спектрометрия, изотопы углерода, изотопы азота, идентификация, место происхождения, фальсификация, растениеводство

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Survey of the global tomato market [Internet]. [cited 2023 Feb 10]. Available from: https://fruitnews.ru/home/category/analitika/obzor-mirovogo-rynka-tomatov.html
2. Regions in Russia that grow tomatoes on an industrial scale [Internet]. [cited 2023 Feb 10]. Available from: https://agroklassiksnab.ru/kultivirovanie/gde-v-rossii-vyrashhivayut-pomidory-v-promyshlennyh-masshtabah
3. Comparative survey of conventional and organic farming [Internet]. [cited 2023 Feb 10]. Available from: https://www.greencross.by/ru/SG-sposoby-vedenija-selskogo-hozjajstva
4. Organic vs. natural products: What's the difference? [Internet]. [cited 2023 Feb 10]. Available from: https://plus-one.ru/manual/2022/03/24/organicheskie-i-naturalnye-produkty-v-chem-raznica
5. Puig R, Soler A, Widory D, Mas-Pla J, Domenech C, Otero N. Characterizing sources and natural attenuation of nitrate contamination in the Baix Ter aquifer system (NE Spain) using a multi-isotope approach. Science of the Total Environment. 2017;580:518–532. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2016.11.206
6. Oganesyants LA, Panasyuk AL, Kuzmina EI, Ganin MYu. Isotopes of carbon, oxygen, and hydrogen ethanol in fruit wines. Food Processing: Techniques and Technology. 2020;50(4):717–725. (In Russ.). https://doi.org/10.21603/2074-9414-2020-4-717-725
7. Kuzmina EI, Ganin MYu, Sviridov DA, Egorova OS, Shilkin AA, Akbulatova DR. Using modern instrumental methods for coffee identification. Food Systems. 2022;5(1):30–40. (In Russ.). https://doi.org/10.21323/2618-9771-2022-5-1-30-40
8. Oganesyants LA, Panasyuk AL, Kuz'mina EI, Sviridov DA, Ganin MYu. Modern methods for vegetable oils from various raw materials identification. Food Industry. 2021;(12):56–59. (In Russ.). https://doi.org/10.52653/PPI.2021.12.12.010
9. Snyder KA, Robinson SA, Schmidt S, Hultine KR. Stable isotope approaches and opportunities for improving plant conservation. Conservation Physiology. 2022;10;(1). https://doi.org/10.1093/conphys/coac056
10. McNicol G, Yu Z, Berry ZC, Emery N, Soper FM, Yang WH. Tracing plant-environment interactions from organismal to planetary scales using stable isotopes: A mini review. Emerging Topics in Life Sciences. 2021;5(2):301–316. https://doi.org/10.1042/ETLS20200277
11. Liu H, Nie J, Liu Y, Wadood SA, Rogers KM, Yuan Y, et al. A review of recent compound-specific isotope analysis studies applied to food authentication. Food Chemistry. 2023;415. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2023.135791
12. Ehleringer JR, Chesson LA, Valenzuela LO, Tipple BJ, Martinelli LA. Stable isotopes trace the truth: From adulterated foods to crime scenes. Elements. 2015;11(4):259–264. https://doi.org/10.2113/gselements.11.4.259
13. Christopher B, Oliver K. EA-IRMS: Detecting organic grown vegetables [Internet]. [cited 2023 Feb 10]. Available from: https://tools.thermofisher.com/content/sfs/brochures/AB-30399-IRMS-Organic-Vegetables-AB30399-EN.pdf
14. Laursen KH, Mihailova A, Kelly SD, Epov VN, Bérail S, Schjoerring JK, et al. Is it really organic? – Multi-isotopic analysis as a tool to discriminate between organic and conventional plants. Food Chemistry. 2013;141(3):2812–2820. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2013.05.068
15. Schmidt H-L, Robins RJ, Werner RA. Multi-factorial in vivo stable isotope fractionation: Causes, correlations, consequences and applications. Isotopes in Environmental and Health Studies. 2015;51(1):155–199. https://doi.org/10.1080/10256016.2015.1014355
16. Bateman AS, Kelly SD, Woolfe M. Nitrogen isotope composition of organically and conventionally grown crops. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 2007;55(7):2664–2670. https://doi.org/10.1021/jf0627726
17. Verenitch S, Mazumder A. Isotopic characterization as a screening tool in authentication of organic produce commercially available in western North America. Isotopes in Environmental and Health Studies. 2015;51(2):332–343. https://doi.org/10.1080/10256016.2015.997723
18. Choi W-J, Ro H-M, Hobbie EA. Patterns of natural 15N in soils and plants from chemically and organically fertilized uplands. Soil Biology and Biochemistry. 2003;35(11):1493–1500. https://doi.org/10.1016/s0038-0717(03)00246-3
19. Verenitch S, Mazumder A. Carbon and nitrogen isotopic signatures and nitrogen profile to identify adulteration in organic fertilizers. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 2012;60(34):8278–8285. https://doi.org/10.1021/jf302938s
20. Farquhar GD, O’Leary MH, Berry JA. On the relationship between carbon isotope discrimination and the intercellular carbon dioxide concentration in leaves. Australian Journal of Plant Physiology. 1982;9(2):121–137. https://doi.org/10.1071/pp9820121
21. Saurer M, Fuhrer J, Siegenthaler U. Influence of ozone on the stable carbon isotope composition, δ13C, of leaves and grain of spring wheat (Triticum aestivum L.). Plant Physiology. 1991;97(1):313–316. https://doi.org/10.1104/pp.97.1.313
22. Trandel MA, Vigardt A, Walters SA, Lefticariu M, Kinsel M. Nitrogen isotope composition, nitrogen amount, and fruit yield of tomato plants affected by the soil-fertilizer types. ACS Omega. 2018;3(6):6419–6426. https://doi.org/10.1021/acsomega.8b00296
23. Afanasev RA, Nosikov VV, Litvinskiy VA, Voronchiihina IN. Oat productivity formation under radioactive pollution soddy-podzolic soil. Plodorodie. 2019;109(4):26–29. (In Russ.). https://doi.org/10.25680/S19948603.2019.109.09
24. Litvinskiy VA, Nosikov VV, Sushkova LO, Grishina EA. The possibility of using of the stable isotopes of sulphur and nitrogen as a criteria allowing to identify the nutrients at organic farming. Agrochemical Herald. 2019;(6):79–82. (In Russ.). https://doi.org/10.24411/0235-2516-2019-10096