Аннотация

Мясо и продукты его переработки пользуются высоким потребительским спросом и входят в продуктовую корзину большей части населения. Поэтому разработка способов идентификации мясной продукции вызывает интерес исследователей во многих странах. Изотопная масс-спектрометрия – один из надежных методов идентификации пищевой продукции. Цель исследования – поиск и анализ научной литературы, посвященной применению изотопной масс-спектрометрии для выявления состава мяса и идентификации региона его происхождения, способам пробоподготовки для проведения изотопного анализа.
Объектами исследования являлись российские и зарубежные научные публикации, поиск и анализ которых проводили с использованием методик H. Snyder и R. G. Toracco. Поиск информации осуществляли по базам данных и системам цитирования РИНЦ, Google Scholar, ScienceDirect, MDPI, Springer Link, PubMed и Web of Science. Отобраны и проанализированы доступные обзорные и оригинальные статьи по исследуемой тематике на английском и русском языках преимущественно за период 2010–2023 гг. Включено несколько статей более раннего периода, ввиду их высокой научной значимости.
Анализ научной литературы позволил описать факторы, влияющие на соотношение стабильных изотопов в составе мяса и мясных продуктов, и привести основные методы идентификации. В ряде случаев традиционно используемых методов анализа может быть недостаточно для достоверного определения подлинности мясной продукции и прослеживаемости отдельных ингредиентов. Метод изотопной масс-спектрометрии эффективно классифицирует мясные образцы по рациону кормления животных, особенно при значительных различиях в изотопных характеристиках кормов. Это крайне актуально для специализированного питания, где происхождение животных имеет критическое значение. Метод позволяет идентифицировать органическую мясную продукцию, используя показатели δ¹³C и δ¹⁵N для подтверждения ее подлинности. Кроме того, изотопные характеристики помогают определить географическое происхождение мяса, что способствует борьбе с недобросовестными производителями. Рассмотренный в работе способ пробоподготовки образцов мяса сокращает время подготовки на 30 ч по сравнению с традиционными методами и не требует специализированного оборудования.
Большинство исследователей отмечают метод изотопной масс-спектрометрии как надежный инструмент в рамках оценки подлинности мяса и продуктов его переработки. Значения изотопных отношений водорода (²H/¹Н), углерода (¹³C/¹²С), кислорода (¹⁸O/¹⁶О), азота (¹⁵N/¹⁴N) и серы (³⁴S/³²S) структурных компонентов в составе мясной продукции в значительной степени зависят от рациона кормления животных, вида удобрений, используемых при производстве кормов, а также от геоклиматических условий региона. Значения указанных показателей формируют уникальную изотопную подпись, которая может дать важную информацию о природе происхождения продукции.

Ключевые слова

Мясо, идентификация, изотопная масс-спектрометрия, органическая продукция, прослеживаемость, географическое место происхождения

ФИНАНСИРОВАНИЕ

Работа выполнена за счет гранта Министерства науки и высшего образования Российской Федерации на проведение крупных научных проектов по приоритетным направлениям научно-технологического развития (Соглашение № 075-15-2024-483 от 24.04.2024).

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Лаврухина О. И. Современные методы выявления фальсификации мяса и мясной продукции (аналитический обзор). Труды федерального центра охраны здоровья животных. 2017. Т. 15. С. 153–170. https://elibrary.ru/XRDRSP
2. Юрчак З. А., Маслова Н. В., Старчикова Д. Обзор фальсификации мяса пищевыми добавками. Все о мясе. 2016. № 5. С. 14–17. https://elibrary.ru/WWYILR
3. Семенова А. А. Пищевые добавки в мясной промышленности. Реальность и вымыслы. Контроль качества продукции. 2015. № 7. С. 54–56. https://elibrary.ru/TXPVUB
4. Truonghuynh HT, Li GB, Jaganathan GK. Isotope analysis as a means of tracing aquatic products authenticity, source and geographic origins. Italian Journal of Food Science. 2020;32(3):517–527. https://doi.org/10.14674/IJFS-1778
5. Chernukha I, Yurchak Z, Kuzmina E. Study on the meat isotopick composition for origin identification. Potravinarstvo Slovak Journal of Food Sciences. 2018;12(1):262–266. https://doi.org/10.5219/906
6. Горбунова Н. А. Возможности использования стабильных изотопов для идентификации географического происхождения мяса и мясных продуктов. Обзор. Теория и практика переработки мяса. 2018. T. 3. № 1. C. 46–58. https://doi.org/10.21323/2414-438X-2018-3-1-46-58
7. Huang J, Norgbey E, Nkrumah PN, Opoku PA, Apreku TO. Detection of corn oil in adulterated olive and soybean oil by carbon stable isotope analysis. Journal of Consumer Protection and Food Safety. 2017;12:201–208. https://doi.org/10.1007/s00003-017-1097-x
8. Paolini M, Bontempo L, Camin F. Compound-specific δ13C and δ2H analysis of olive oil fatty acids. Talanta. 2017;174:38–43. https://doi.org/10.1016/j.talanta.2017.05.080
9. Ehtesham E, Camin F, Bontempo L, Frew RD. Stable isotope measurements and modeling to verify the authenticity of dairy products. In: Camin F, Bontempo L, editors. Food Forensics. FL: CRC Press; 2017, ch. 10. https://doi.org/10.1201/9781315151649
10. da Silva DAF, Biscola NP, dos Santos LD, Sartori MMP, Denadai JC, et al. Detecting animal by-product intake using stable isotope ratio mass spectrometry (IRMS). The Veterinary Journal. 2016;217:119–125. https://doi.org/10.1016/j.tvjl.2016.10.002
11. Snyder H. Literature review as a research methodology: An overview and guidelines. Journal of Business Research. 2019;104:333–339. https://doi.org/10.1016/j.jbusres.2019.07.039
12. Torraco RJ. Writing integrative reviews of the literature: Methods and purposes. International Journal of Adult Vocational Education and Technology. 2016;7(3):62–70. https://doi.org/10.4018/IJAVET.2016070106
13. Neupane A, Lazicki P, Mayes MA, Lee J, Jagadamma S. The use of stable carbon isotopes to decipher global change effects on soil organic carbon: Present status, limitations, and future prospects. Biogeochemistry 2022;160:315–354. https://doi.org/10.1007/s10533-022-00963-3
14. Оганесянц Л. А., Панасюк А. Л., Кузьмина Е. И., Ганин М. Ю. Исследование отношений изотопов углерода, кислорода и водорода этанола фруктовых вин. Техника и технология пищевых производств. 2020. Т. 50. № 4. С. 717–725. https://doi.org/10.21603/2074-9414-2020-4-717-725
15. Vinci G, Preti R, Tieri A, Vieri S. Authenticity and quality of animal origin food investigated by stable‐isotope ratio analysis. Journal of the Science of Food and Agriculture. 2013;93(3):439–448. https://doi.org/10.1002/jsfa.5970
16. Соловьев А. И., Подколзин И. В., Амелин В. Г., Никешина Т. Б. Аутентификация пищевых продуктов животного происхождения. Труды Федерального центра охраны здоровья животных. 2015. Т. 13. С. 215–234. https://elibrary.ru/UNXADP
17. Tanz N, Schmidt H-L. δ34S-value measurements in food origin assignments and sulfur isotope fractionations in plants and animals. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 2010;58(5):3139–3146. https://doi.org/10.1021/jf903251k
18. Krivachy N, Rossmann A, Schmidt H-L. Potentials and caveats with oxygen and sulfur stable isotope analyses in authenticity and origin checks of food and food commodities. Food Control. 2015;48:143–150. https://doi.org/10.1016/j.foodcont.2014.06.002
19. Kurle CM, Koch PL, Tershy BR, Croll DA. The effects of sex, tissue type, and dietary components on stable isotope discrimination factors (Δ13C and Δ15N) in mammalian omnivores. Isotopes in Environmental and Health Studies.2014;50(3):307–321. https://doi.org/10.1080/10256016.2014.908872
20. Renou J-P, Bielicki G, Deponge C, Gachon P, Micol D, et al. Characterization of animal products according to geographic origin and feeding diet using nuclear magnetic resonance and isotope ratio mass spectrometry. Part II: Beef meat. Food Chemistry. 2004;86(2):251–256. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2003.08.021
21. Pianezze S, Camin F, Perini M, Corazzin M, Piasentier E. Tracing lamb meat with stable isotope ratio analysis: A review. Small Ruminant Research. 2021;203:106482 https://doi.org/10.1016/j.smallrumres.2021.106482
22. Perini M, Camin F, Bontempo L, Rossmann A, Piasentier E. Multielement (H, C, N, O, S) stable isotope characteristics of lamb meat from different Italian regions. Rapid Communications in Mass Spectrometry. 2009;23(16):2573–2585. https://doi.org/10.1002/rcm.4140
23. Bontempo L, Perini M, Pianezze S, Horacek M, Roßmann A, et al. Characterization of beef coming from different European countries through stable isotope (H, C, N, and S) Ratio Analysis. Molecules. 2023;28(6):2856. https://doi.org/10.3390/molecules28062856
24. McNicol G, Yu Z, Berry ZC, Emery N, Soper FM, et al. 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
25. Zhao Y, Yang S, Wang D. Stable carbon and nitrogen isotopes as a potential tool to differentiate pork from organic and conventional systems. Journal of the Science of Food and Agriculture. 2016;96(11):3950–3955. https://doi.org/10.1002/jsfa.7567
26. Zhao Y, Tu T, Tang X, Zhao S, Qie M, et al. Authentication of organic pork and identification of geographical origins of pork in four regions of China by combined analysis of stable isotopes and multi-elements. Meat Science. 2020;165:108129. https://doi.org/10.1016/j.meatsci.2020.108129
27. Bahar B, Schmidt O, Moloney AP, Scrimgeour CM, Begley IS, et al. Seasonal variation in the C, N and S stable isotope composition of retail organic and conventional Irish beef. Food Chemistry. 2008;106(3):1299–1305. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2007.07.053
28. Inácio CT, Chalk PM. Principles and limitations of stable isotopes in differentiating organic and conventional foodstuffs: 2. Animal products. Critical Reviews in Food Science and Nutrition. 2017;57(1):181–196. https://doi.org/10.1080/10408398.2014.887056
29. Cristea G, Voica C, Feher I, Puscas R, Magdas DA. Isotopic and elemental characterization of Romanian pork meat in corroboration with advanced chemometric methods: A first exploratory study. Meat Science. 2022:189:108825. https://doi.org/10.1016/j.meatsci.2022.108825
30. Ayaz Y, Ayaz ND, Erol I. Detection of species in meat and meat products using enzyme-linked immunosorbent assay. Journal of Muscle Foods. 2006;17(2):214–220. https://doi.org/10.1111/j.1745-4573.2006.00046.x
31. Ballin NZ, Lametsch R. Analytical methods for authentication of fresh vs. thawed meat – A review. Meat Science. 2008;80(2):151–158. https://doi.org/10.1016/j.meatsci.2007.12.024
32. Ballin NZ, Madsen KG. Sex determination in beef by melting curve analysis of PCR amplicons from the amelogenin locus. Meat Science. 2007;77(3):384–388. https://doi.org/10.1016/j.meatsci.2007.04.029
33. Ballin NZ, Vogensen FK, Karlsson AH. Species determination – Can we detect and quantify meat adulteration? Meat Science. 2009;83(2):165–174. https://doi.org/10.1016/j.meatsci.2009.06.003
34. Chernukha I, Yurchak Z, Kuzmina E. Study on the meat isotopick composition for origin identification. Potravinarstvo Slovak Journal of Food Sciences. 2018;12(1):262–266. https://doi.org/10.5219/906
35. Горбунова Н. А. Возможности использования стабильных изотопов для идентификации географического происхождения мяса и мясных продуктов. Обзор. Теория и практика переработки мяса. 2018. Т. 3. № 1. С. 46–58. https://doi.org/10.21323/2414-438X-2018-3-1-46-58
36. Kim KS, Kim JS, Hwang IM, Jeong IS, Khan N, et al. Application of stable isotope ratio analysis for origin authentication of pork. Korean Journal for Food Science of Animal Resources. 2013;33(1):39–44. https://doi.org/10.5851/kosfa.2013.33.1.39
37. Nie J, Shao S, Xia W, Liu Z, Yu C, et al. Stable isotopes verify geographical origin of yak meat from Qinghai-Tibet plateau. Meat Science. 2020;165:108113. https://doi.org/10.1016/j.meatsci.2020.108113
38. Piasentier E, Valusso R, Camin F, Versini G. Stable isotope ratio analysis for authentication of lamb meat. Meat Science. 2003;64(3):239–247. https://doi.org/10.1016/S0309-1740(02)00183-3
39. Erasmus SW, Muller M, van der Rijst M, Hoffman LC. Stable isotope ratio analysis: A potential analytical tool for the authentication of South African lamb meat. Food Chemistry. 2016;192:997–1005. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2015.07.121
40. Liu X, Guo B, Wei Y, Shi J, Sun S. Stable isotope analysis of cattle tail hair: A potential tool for verifying the geographical origin of beef. Food Chemistry. 2013;140(1–2):135–140. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2013.02.020
41. Ballin NZ. Authentication of meat and meat products. Meat Science. 2010;86(3):577–587. https://doi.org/10.1016/j.meatsci.2010.06.001
42. Monahan FJ, Schmidt O, Moloney AP. Meat provenance: Authentication of geographical origin and dietary background of meat. Meat Science. 2018;144:2–14. https://doi.org/10.1016/j.meatsci.2018.05.008
43. Franke BM, Koslitz S, Micaux F, Piantini U, Maury V, et al. Tracing the geographic origin of poultry meat and dried beef with oxygen and strontium isotope ratios. European Food Research and Technology. 2008;226:761−769. https://doi.org/10.1007/s00217-007-0588-x
44. Horacek M, Eisinger E, Papesch W. Reliability of stable isotope values from meat juice for the determination of the meat origin. Food Chemistry. 2010;118(4):910–914. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2009.03.090
45. Camin F, Bontempo L, Perini M, Piasentier E. Stable isotope ratio analysis for assessing the authenticity of food of animal origin. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety. 2016;15(5):868–877. https://doi.org/10.1111/1541-4337.12219
46. Moloney AP, O'Riordan EG, Schmidt O, Monahan FJ. The fatty acid profile and stable isotope ratios of C and N of muscle from cattle that grazed grass or grass/clover pastures before slaughter and their discriminatory potential. Irish Journal of Agricultural and Food Research. 2018;57:84–94. https://doi.org/10.1515/ijafr-2018-0009
47. 郭波莉, 魏益民, Kelly SD, 潘家荣，魏 帅. 稳定性氢同位素分析在牛肉产地溯源中的应用. 分析化学. 2009;37(9):1333–1336.
48. Yanagi Y, Hirooka H, Oishi K, Choumei Y, Hiroshi H, et al. Stable carbon and nitrogen isotope analysis as a tool for inferring beef cattle feeding systems in Japan. Food Chemistry. 2012;134(1):502–506. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2012.02.107
49. 郭波莉，魏益民，潘家荣，李 勇. 碳、氮同位素在牛肉产地溯源中的应用研究. 中国农业科学. 2007;40(2):365–372.
50. Zhao S, Zhang H, Zhang B, Xu Z, Chen A, et al. A rapid sample preparation method for the analysis of stable isotope ratios of beef samples from different countries. Rapid Communications in Mass Spectrometry. 2020;34(13):e8795. https://doi.org/10.1002/rcm.8795
51. Bong Y-S, Shin W-J, Lee A-R, Kim Y-S, Kim K, et al. Tracing the geographical origin of beefs being circulated in Korean markets based on stable isotopes. Rapid Communications in Mass Spectrometry. 2010;24(1):155–159. https://doi.org/10.1002/rcm.4366
52. Nakashita R, Suzuki Y, Akamatsu F, Iizumi Y, Korenaga T, et al. Stable carbon, nitrogen, and oxygen isotope analysis as a potential tool for verifying geographical origin of beef. Analitica Chimica Acta. 2008;617(1–2):148–152. https://doi.org/10.1016/j.aca.2008.03.048
53. 孙丰梅, 石光雨, 王慧文, 杨曙明. 牛不同组织中稳定性同位素氢尧氧尧硫组成探讨. 核农学报. 2012;26(8):1148–1153. https://doi.org/10.11869/hnxb.2012.08.1148