全 文 ：书日粮与牛组织中稳定性碳同位素的相关性研究
孙丰梅１，２，王慧文３，石光雨１，杨曙明２
（１．河北北方学院食品科学系，河北 张家口０７５１３１；２．中国农业科学院农业质量标准与检测技术研究所，北京１０００８１；
３．河北北方学院牧业工程系，河北 张家口０７５１３１）
摘要：研究了日粮中Ｃ３ 和Ｃ４ 饲料组成不同时，牛不同组织中δ１３Ｃ值的变化规律。１８头１２～１４月龄的青年牛随
机分为６组，分别饲喂Ｃ４ 植物含量为５２．０％，６１．６％，７１．２％，８０．８％，９０．４％，１００．０％的饲料，其他日粮成分为Ｃ３
植物，１３２ｄ后屠宰。利用同位素比值质谱仪测定了牛尾毛、脱脂牛肉、粗脂肪、各种饲料的δ１３Ｃ值。结果表明，牛
组织中碳同位素组成主要受饲料的影响，随着时间的延长，饲喂同一种饲料的牛个体间碳同位素组成差异减小；牛
尾毛、脱脂肌肉、粗脂肪中的δ１３Ｃ值随着Ｃ４ 植物含量在牛饲料中的比例增大而升高，并且均与Ｃ４ 植物含量呈极显
著的相关性（犘＜０．０１）；牛尾毛、脱脂肌肉、粗脂肪中的δ１３Ｃ值依次递减，三者之间相关性达到极显著水平（犘＜
０．０１）。用牛组织中的δ１３Ｃ值可以预测日粮中Ｃ４ 植物所占的比例，牛尾毛、脱脂肌肉、粗脂肪均可作为牛肉溯源的
材料。
关键词：稳定同位素；牛；日粮；δ１３Ｃ
中图分类号：Ｓ８２３．４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００４５７５９（２０１２）０２０２０５０７
随着社会经济的发展，人们生活水平的提高，我国人民的食物需求已从温饱型向小康型转变，消费类型从历
史上的粮食为主变为肉、蛋、奶消费增加［１］，随之而来的动物性食品特别是牛肉的食品安全问题成为人们日益关
注的焦点。由于疯牛病、口蹄疫等人畜共患传染病的发生，消费者强烈要求获知动物性食品来源的真实信息。瑞
士联邦公共卫生局调查显示，８２％的消费者购买食品的主要依据是知晓食品的产地来源［２］。欧盟食品法规规定
从２００５年１月１日起在欧盟范围内销售的所有食品在生产、加工和流通的各个环节都能追溯［３］。为此，在牛肉
生产中急需建立完整的追溯系统。
稳定同位素分析技术在过去的三十年间，已在食品生产的某些领域如蜂蜜、果汁、葡萄酒［４６］等鉴别食品成分
掺假和证实食品产地的真实性中得到成功应用，并且有些同位素分析方法已得到官方分析化学家协会（ＡＯＡＣ）
及欧洲标准化委员会（ＣＥＮ）的承认［７］。近年来，在追溯动物性食品的地理来源如牛乳、奶酪、黄油、牛羊肉［８１４］
等，以及牛的饲料［１５１７］成分中的应用增多，并且被认为是追溯产品产地的一种有效的、有潜力的方法。光合作用
是植物将太阳能转化为化学能的过程，依据其光合作用的不同而分为Ｃ３ 植物、Ｃ４ 植物及ＣＡＭ 类植物，植物适
应光环境作用的能力很大程度上决定了它的分布模式［１８］。Ｃ３ 植物进化程度低，较为原始，主要分布在北方温带
和寒带，而Ｃ４ 植物进化程度高，适宜生长温度较高，在南方热带和亚热带地区生长较多［１９］。研究表明，日粮碳同
位素组成不同，影响动物组织中的δ１３Ｃ值，这主要依赖于Ｃ３、Ｃ４ 光合作用植物在饲料中所占的比例，因此动物组
织中的δ１３Ｃ值是反映其饲料的良好指示物［１５］。Ｂｏｎｅｒ和Ｆｏｒｓｔｅｌ［１４］及Ｓｃｈｍｉｄｔ等［１１］指出，牛肉粗蛋白质中的δ１３
Ｃ值可作为有机养殖的判断指标（主要是在北方的温带和寒温带），因为有机养殖的饲料主要是Ｃ３ 植物（牧草），
而传统养殖主要是Ｃ４ 植物（玉米犣犲犪犕犪狔狊）。在牛肉需求量日益增长的今天，为了获得较高的日增重和日产奶
量，过多的精饲料用于其中（主要为玉米），因此，越来越多的研究要求将稳定同位素方法作为一种定量技术来推
断Ｃ３、Ｃ４ 植物成分在日粮中所占的比例［１７］。
研究了日粮中Ｃ３ 和Ｃ４ 饲料组成不同时，牛不同组织中δ１３Ｃ值的变化规律，以建立牛组织中δ１３Ｃ值和膳食
中Ｃ４ 植物比例间的剂量响应关系，为稳定同位素溯源技术在我国牛肉生产中的应用提供理论依据。
第２１卷 第２期
Ｖｏｌ．２１，Ｎｏ．２
草 业 学 报
ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ
２０５－２１１
２０１２年４月
收稿日期：２０１１０１１０；改回日期：２０１１０５２３
基金项目：国际科技合作项目“牛产品溯源检测技术研究”（２００６ＤＦＡ３２１７０）资助。
作者简介：孙丰梅（１９７７），女，河北新乐人，副教授，博士。Ｅｍａｉｌ：ｓｕｎｆｅｎｇｍｅｉ１９７７＠ｙａｈｏｏ．ｃｏｍ．ｃｎ
通讯作者。Ｅｍａｉｌ：ｙａｎｇｓｈｕｍｉｎｇｃａａｓ＠ｓｉｎａ．ｃｏｍ
１ 材料与方法
１．１ 试验动物与试验设计
２００７年１１月，在北京金维福仁有限公司养殖场，
选择体质健康、体重大小一致、年龄为１２～１４月龄的
西门塔尔杂种公牛１８头作为试验动物，随机分为６
组，每组３个重复，每个重复１头牛。试验从１１月２０
日正式开始，至２００８年４月１日结束，所有试验用牛
被屠宰。日粮配方分为两部分，一部分为基础日粮，一
部分为Ｃ４ 植物部分，具体配比量见表１（干物质计）。
在基础日粮的基础上分别添加０％，２０％，４０％，６０％，
８０％和１００％ Ｃ４ 植物部分。按照配比量计算，１～６
组的Ｃ４ 植物在整个日粮中所占比例分别为５２．０％，
６１．６％，７１．２％，８０．８％，９０．４％，１００％。
表１ 日粮配方
犜犪犫犾犲１ 犇犻犲狋犪狉狔犳狅狉犿狌犾犪
基础日粮部分
Ｂａｓｉｃｄｉｅｔ（％）
Ｃ４植物部分
Ｃ４ｐｌａｎｔｃｏｍｐｏｎｅｎｔ（％）
玉米青贮 Ｍａｉｚｅｓｉｌａｇｅ ４４ 玉米青贮 Ｍａｉｚｅｓｉｌａｇｅ ３０
大豆粕Ｓｏｙｂｅａｎｍｅａｌ １６ 玉米酒糟Ｄｉｓｔｉｌｅｒｍａｉｚｅ ６３
小麦麸皮 Ｗｈｅａｔｂｒａｎ １２ 玉米面 Ｍａｉｚｅｍｅａｌ ７
小麦粉 Ｗｈｅａｔｆｌｏｗｅｒ １１
玉米面 Ｍａｉｚｅｍｅａｌ ８
棉籽饼Ｃｏｔｔｏｎｓｅｅｄｃａｋｅ ９
合计Ｔｏｔａｌ １００ 合计Ｔｏｔａｌ １００
１．２ 饲料样品
在试验过程中，分别采取各种饲料原料。将各种原料６０℃烘干４８ｈ，粉碎，粗饲料玉米青贮过０．１７７ｍｍ
筛，其他原料过０．１４９ｍｍ筛。
１．３ 牛尾毛样品
在试验开始前取每头牛的牛尾毛部分，试验结束时，在原来取牛尾毛的部位再取牛毛。参考Ｓｃｈｗｅｒｔｌ
等［２０］，郭波莉等［２１］及ＤｅＳｍｅｔ等［１６］的处理方法。剪取靠近根部６ｃｍ的牛尾毛样品，用去离子水浸泡清洗，在
６０℃恒温干燥１２ｈ，用甲醇∶氯仿（２∶１）混合液浸泡２ｈ进行脱脂，用去离子水清洗、浸泡３０ｍｉｎ，再用甲醇∶氯
仿（２∶１）混合液浸泡２ｈ。最后用去离子水清洗，６０℃烘干，剪成１～２ｍｍ备用。试验结束时将整段牛尾毛处理
作分析用。
１．４ 牛肉及脂肪样品
屠宰时取牛后臀部肌肉５００ｇ，至－２０℃冰箱保存。取牛肉样品大约５０ｇ用陶瓷刀切成厚２ｍｍ的薄片，放
至冷冻干燥机中干燥。样品完全干燥后，切碎，再用研钵充分研磨至粉末状。用滤纸包好后在索氏提取器中用无
水乙醚提取６～８ｈ，收集脂肪至聚乙烯瓶中。滤纸包及聚乙烯瓶中的样品待乙醚充分挥发后，将脱脂干物质（主
要为粗蛋白）过０．０７４ｍｍ筛后转移至自封袋中，与粗脂肪样品保存在４℃冰箱，直至分析。
１．５ 稳定性碳同位素测定
取大约１．０ｍｇ样品，用锡箔杯包装好后通过自动采样器送到元素分析仪（ＦｌａｓｈＥＡ１１１２型）。在此样品中
的碳元素转化为纯净的ＣＯ２ 气体，然后进入ＴｈｅｒｍａｌＦｉｎｎｉｇａｎＤＥＬＴＡＰｌｕｓＸＬ同位素质谱仪进行检测。
稳定同位素在自然界含量极低，用绝对量表达同位素的差异比较困难，因而国际上公认使用相对量来表示同
位素的富集程度，计算公式为：
δ（‰）＝［（Ｒ样品／Ｒ标准）－１］×１０００
式中，Ｒ－重同位素与轻同位素丰度比，即１３Ｃ／１２Ｃ。国际通用的标准物质是美国南卡罗来纳州ＰｅｅＤｅｅ建造中白
垩系的拟箭石（ＰＤＢ）。
１．６ 数据处理
数据以平均数±标准差表示。利用ＳＰＳＳ软件作单因素方差分析的多项式比较，即作线性和二次分析。利
用ＥＸＣＥＬ软件作相关和回归分析。
２ 结果与分析
２．１ 饲料的δ１３Ｃ值
各 种饲料原料的δ１３Ｃ值测定结果显示（表２），植物的光合作用方式不同，其δ１３Ｃ值显著不同。现今植物界
６０２ ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ（２０１２） Ｖｏｌ．２１，Ｎｏ．２
中９０％的植物属于 Ｃ３ 植物，δ１３Ｃ 值在－２１‰～
－３２‰之间；Ｃ４ 植物的δ１３Ｃ 值较高，在－１２‰～
－１９‰之间。玉米面、玉米酒糟、玉米青贮均属于典型
的Ｃ４ 植物，其δ１３Ｃ值较高；而大豆粕、棉籽饼、小麦麸
和小麦粉为Ｃ３ 植物，其δ１３Ｃ值在－２５‰～－２８‰之
间。由于牛的饲料种类多，多为人工混合，又有秸杆和
牧草等粗饲料，难免混合不均匀，因此对饲料原料分别
取样，根据其在各组中所占的比例，按δＦ 混合＝
δＦ１犡１＋δＦ２犡２＋……＋δＦｎ犡ｎ（δＦ，每种饲料的δ１３Ｃ
值；Ｘ，每种饲料所占的百分比例）计算每组混合饲
表２ 各种饲料原料的δ１３犆值
犜犪犫犾犲２ 犜犺犲δ１３犆狏犪犾狌犲狊狅犳犳犲犲犱犿犪狋犲狉犻犪犾
饲料Ｆｅｅｄｓｔｕｆｆ δ１３Ｃ（‰）
玉米面 Ｍａｉｚｅｍｅａｌ －１２．０９９±０．１３８
玉米酒糟Ｄｉｓｔｉｌｅｒｍａｉｚｅ －１３．０００±０．３４５
棉籽饼Ｃｏｔｔｏｎｓｅｅｄｃａｋｅ －２５．４６６±０．３７９
小麦麸皮 Ｗｈｅａｔｂｒａｎ －２６．２０６±０．２２４
小麦粉 Ｗｈｅａｔｆｌｏｗｅｒ －２７．６５０±０．０８９
玉米青贮 Ｍａｉｚｅｓｉｌａｇｅ －１３．１０４±０．６３５
大豆粕Ｓｏｙｂｅａｎｍｅａｌ －２５．４１４±０．２８８
料的δ１３Ｃ值（表３）。通过计算，每组饲料的Ｃ４ 植物含量与其δ１３Ｃ值呈高度相关（犚２＝１，犘＜０．０１）。
２．２ 试验开始与结束时牛尾毛中碳同位素的变化
试验开始及结束时，牛尾毛的δ１３Ｃ值测定结果显示（图１，表３），试验前每组试验牛的δ１３Ｃ值分散程度很高，
变异系数范围在８．９％～２３．１％；而当试验结束时，相应的每组牛的δ１３Ｃ值趋于一致，变异系数均大大降低，其范
围在０．８９％～８．１１％。刚购买来的牛因来源于不同地区，个体之间的碳同位素组成差异较大，给其喂养相同饲
料，随着时间的推移，各组中不同个体的牛尾毛的碳同位素组成差异减小。由此可以推断，试验前随机分配到每
组的牛，它们的饲料成分不相同，同时说明牛组织中碳同位素组成主要受饲料的影响，而个体对其的影响很小。
表３ 饲喂不同含量的犆４ 植物日粮时牛不同组织的δ１３犆值
犜犪犫犾犲３ 犜犺犲δ１３犆狏犪犾狌犲狊狅犳犮犪狋狋犾犲狋犻狊狊狌犲狊犻狀犱犻犳犳犲狉犲狀狋犆４犮狅狀狋犲狀狋
组别
Ｇｒｏｕｐｓ
Ｃ４植物含量
Ｃ４ｐｌａｎｔｃｏｎｔｅｎｔ（％）
饲料δ１３Ｃ
Ｆｅｅｄｓｔｕｆｆ（‰）
牛尾毛结束δ１３Ｃ
Ｈａｉｒｉｎｔｈｅｅｎｄ（‰）
脱脂肌肉δ１３Ｃ
Ｄｅｆａｔｔｅｄｍｕｓｃｌｅ（‰）
粗脂肪δ１３Ｃ
Ｃｒｕｄｅｆａｔ（‰）
１ ５２．０ －１９．２７９ －１８．１７４±０．９２９ －１８．５８０±１．１４７ －２１．１１４±０．２４４
２ ６１．６ －１８．０１７ －１７．２２１±０．３９１ －１８．１４７±１．１０５ －１９．３１４±１．９０１
３ ７１．２ －１６．７５４ －１６．３５８±０．１７６ －１７．９１４±０．８６２ －１９．６５４±０．１７４
４ ８０．８ －１５．４９３ －１４．９１０±０．３０９ －１６．４６１±０．３８１ －１８．８６６±０．６３０
５ ９０．４ －１４．２３０ －１３．４１２±０．１１９ －１４．７０１±０．４４７ －１７．４８７±０．２８８
６ １００．０ －１２．９６８ －１２．０１５±０．１３６ －１４．７１８±０．６８５ －１７．５５４±０．４４９
注：１～６组为Ｃ４植物含量不同的组别。
Ｎｏｔｅ：１－６ｇｒｏｕｐｓｗｅｒｅｇｒｏｕｐｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔＣ４ｐｌａｎｔｃｏｎｔｅｎｔ．
２．３ 牛不同组织中碳同位素组成情况
试验结束时，随着Ｃ４ 植物含量在牛饲料中的比例增大，对应各组饲料的δ１３Ｃ值也随之增大（表３）。牛尾毛、
脱脂肌肉、粗脂肪中的δ１３Ｃ值均随着Ｃ４ 植物比例的升高而逐渐增加，这种变化在牛尾毛中最为明显。进一步的
方差分析结果表明，无论是在牛的哪一种组织中，各组之间的δ１３Ｃ值差异均达到极显著水平（犘＜０．０１）（表４），
不仅如此，多项式比较结果显示，在３种牛组织中，６个处理组间δ１３Ｃ值均存在着线性关系（犘＜０．０１）（表４），但
二次项比较结果均不存在关系（犘＞０．０５）（表４），不同Ｃ４ 植物含量的处理组别中，牛组织的δ１３Ｃ值存在显著差
异，并在各组之间存在有线性关系。然而，在脱脂肌肉和粗脂肪中，δ１３Ｃ值却出现了反常现象，即并不是每一组
中的δ１３Ｃ值都随着Ｃ４ 植物含量的增加而增加，如第５组脱脂肌肉和脂肪中的δ１３Ｃ值反而高于第６组的，并且值
比较接近，出现这一现象的原因可能是因为碳同位素在牛不同组织中的代谢更新速度不同造成的，碳同位素在牛
尾毛中的更新速率最快，而肌肉和脂肪中则较慢。
７０２第２１卷第２期 草业学报２０１２年
２．４ 牛组织中碳同位素组成与饲料的相关及回归分析
图１ 各处理组试验前和结束时牛尾毛δ１３犆
犉犻犵．１ 犜犺犲δ１３犆狏犪犾狌犲狅犳犮犪狋狋犾犲犺犪犻狉犳狅狉
犲犪犮犺犵狉狅狌狆犻狀犫犲犵犻狀狀犻狀犵犪狀犱犲狀犱
１～６组为Ｃ４植物含量不同的组别。１～６ｇｒｏｕｐｓｗｅｒｅ
ｇｒｏｕｐｓｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔＣ４ｐｌａｎｔｃｏｎｔｅｎｔ．
通过对牛尾毛、脱脂肌肉、粗脂肪中的δ１３Ｃ值与
饲料中Ｃ４ 植物百分含量所作的相关性分析可以看出，
它们之间均呈极显著相关性（犘＜０．０１）。牛尾毛中的
δ１３Ｃ值与饲料中Ｃ４ 植物百分含量相关性最高，相关
系数为０．９９；其次是脱脂肌肉，相关系数为０．９６；而粗
脂肪的相关性最低，但也达到了高度相关，相关系数为
０．９４。将饲料中Ｃ４ 植物百分含量与牛尾毛、脱脂肌
肉、粗脂肪中的δ１３Ｃ值分别作一元回归分析（图２），这
些结果说明利用Ｃ４ 植物在饲料中所占的比例可以预
测出牛组织中的δ１３Ｃ值。同样地，也可用牛组织中的
δ１３Ｃ值估测饲料中Ｃ４ 植物所占的比例，其准确性增
加的顺序依次为粗脂肪、脱脂肌肉、牛尾毛。在本研究
中，如饲料中Ｃ４ 植物所占的比例变化１０％（９５％置信
度水平下），δ１３Ｃ值在牛尾毛、脱脂肌肉、粗脂肪中产
生的变化分别为１．２‰～１．４‰，０．９‰～１．０‰，０．７‰～０．８‰。
２．５ 牛尾毛与脱脂肌肉、粗脂肪中碳同位素的相关性
试验结束时每组中牛尾毛的δ１３Ｃ值最高，脱脂牛肉次之，粗脂肪中的最低（表３，图３）。但三者之间的相关
性达到极显著水平，脱脂牛肉与牛尾毛、粗脂肪的相关系数分别为０．９０４（犘＜０．００１）（图３）和０．８６９（犘＜
０．００１），牛尾毛与牛肉粗脂肪的相关系数为０．８１４（犘＜０．００１）。
表４ 牛不同组织中不同处理组别的δ１３犆值多项式比较（线性和二次项分析）
犜犪犫犾犲４ 犚犲狊狌犾狋狊狅犳狆狅犾狔狀狅犿犻犪犾（犾犻狀犲犪狉犪狀犱狇狌犪犱狉犪狋犻犮）犳狅狉δ１３犆狏犪犾狌犲狊狅犳犱犻犳犳犲狉犲狀狋犵狉狅狌狆狊犻狀犮犪狋狋犾犲狋犻狊狊狌犲狊
组织Ｏｒｇａｎｉｚｅ 项目Ｉｔｅｍ 平方和Ｓｑｕａｒｅｓｕｍ 自由度Ｄｆ 均方 Ｍｅａｎｓｑｕａｒｅ 犉值犉 Ｖａｌｕｅ 犘值犘 Ｖａｌｕｅ
肌肉
Ｄｅｆａｔｔｅｄｍｕｓｃｌｅ
组间Ｇｒｏｕｐｓ ４５．１９６ ５ ９．０３９ １３．２５１ ０．０００
线性项Ｌｉｎｅａｒ，对比Ｐｒｉｏｒｉ ４１．４５４ １ ４１．４５４ ６０．７６８ ０．０００
二次项Ｑｕａｄｒａｔｉｃ，对比Ｐｒｉｏｒｉ ０．５３２ １ ０．５３２ ０．７８０ ０．３９４
粗脂肪
Ｃｒｕｄｅｆａｔ
组间Ｇｒｏｕｐｓ ２８．１７６ ５ ５．６３５ ７．７０８ ０．００２
线性项Ｌｉｎｅａｒ，对比Ｐｒｉｏｒｉ ２４．８２２ １ ２４．８２２ ３３．９５２ ０．０００
二次项Ｑｕａｄｒａｔｉｃ，对比Ｐｒｉｏｒｉ ０．２１５ １ ０．２１５ ０．２９４ ０．５９７
牛尾毛
Ｃａｔｔｌｅｔａｉｌｈａｉｒ
组间Ｇｒｏｕｐｓ ８２．６８５ ５ １６．５３７ ８４．４０５ ０．０００
线性项Ｌｉｎｅａｒ，对比Ｐｒｉｏｒｉ ８１．７２７ １ ８１．７２７ ４１７．１３４ ０．０００
二次项Ｑｕａｄｒａｔｉｃ，对比Ｐｒｉｏｒｉ ０．８０９ １ ０．８０９ ４．１３０ ０．０６５
３ 讨论
３．１ 混合饲料的δ１３Ｃ值
青贮玉米营养价值高，气味芳香，柔软多汁，适口性好，是奶牛、肉牛一年四季特别是冬春季节的优良饲
料［２２］，因此，在本试验设计中，Ｃ４ 植物部分使用了大量的青贮玉米，而Ｃ３ 植物则使用了麸皮、棉籽饼、大豆饼和
小麦粉。因实际需要，在本次试验过程中，饲料中还添加有少量的食盐，小苏打及膨润土，三者在每组饲料中的比
例仅为０．１５％。郭波莉等［２１］报道，牛组织中的碳同位素组成取决于主饲料成分，少量的浓缩饲料、添加剂等对其
影响很小。因此此类添加剂对混和饲料的δ１３Ｃ值影响忽略不计。
８０２ ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ（２０１２） Ｖｏｌ．２１，Ｎｏ．２
图２ 牛不同组织中δ１３犆与犆４ 植物含量关系
犉犻犵．２ 犚犲犾犪狋犻狅狀狊犺犻狆犫犲狋狑犲犲狀狋犺犲犮狅狀狋犲狀狋狅犳犆４
狆犾犪狀狋犪狀犱δ１３犆狏犪犾狌犲狅犳犱犻犳犳犲狉犲狀狋狋犻狊狊狌犲狊
图３ 脱脂牛肉与粗脂肪中δ１３犆值相关关系
犉犻犵．３ 犆狅狉狉犲犾犪狋犻狅狀狅犳δ１３犆狏犪犾狌犲
犫犲狋狑犲犲狀犾犻狆犻犱犳狉犲犲犿狌狊犮犾犲犪狀犱犾犻狆犻犱
３．２ 牛不同组织中碳同位素组成与饲料的关系
食用相同饲料，同一品种的牛个体间δ１３Ｃ值无差异，不同品种的个体间差异较小，饲料对牛各组织中δ１３Ｃ值
的影响远大于品种对其的影响［２１］。本试验结果与此一致，随着时间的延长，同一品种饲喂同一饲料的牛个体间
δ１３Ｃ值差异逐渐减小。
牛组织中的δ１３Ｃ值与其饲料密切相关。本试验中，牛尾毛、脱脂肌肉、粗脂肪与饲料中δ１３Ｃ值、Ｃ４ 植物比例
呈极显著相关性，这种关系有助于不同的养殖场用来推测Ｃ４ 植物在饲料中所占的比例。当脱脂肌肉中的δ１３Ｃ
值为－２０‰时，认为屠宰前２４周，牛饲料中至少含有５０％的Ｃ４ 植物［１４］。Ｂａｈａｒ等［１７］报道，脱脂牛肉与脂肪中的
δ１３Ｃ值与膳食中的碳含量呈高度相关。本研究结果与此一致。ＤｅＳｍｅｔ等［１６］研究发现，牛屠宰后，不同组织如
肾脏的脂肪、肝脏、血液、血浆和肌肉中的δ１３Ｃ值与牛最后育肥阶段饲料的δ１３Ｃ值呈高度正相关，相关系数变化
范围在０．９２～０．９９。但牛毛样品与最后育肥阶段饲料中的δ１３Ｃ值相关性未达到显著水平。他们所用的牛毛样
品取自颈部，在试验开始前，在牛的颈部选取一部位剪掉其毛发，最后屠宰时，又在同一部位取其毛发。分析牛毛
中的δ１３Ｃ值与屠宰前最后阶段饲料中δ１３Ｃ值的相关性，即在每一阶段更换饲料前，未重新剪掉毛发，而且在每一
阶段，喂养牛的饲料有很大差异，造成牛毛中的δ１３Ｃ值与饲料中的δ１３Ｃ值相关性降低。造成这种结果的原因是，
他们用整段牛毛样品来分析，前面两阶段长出的牛毛对检测结果会产生影响，使其与最后育肥阶段的饲料相关关
系不明显［１６］。牛尾毛主要由结构蛋白角蛋白构成，在生长过程中，角蛋白形成在皮下几毫米处，一旦角蛋白的结
构确定，毛发组织的代谢就会停止，每段毛发记录的同位素信息为生长时的食物信息［２０］。本研究中，在试验开始
前，从根部剪掉了牛尾毛，整个试验期内，每组牛的饲料都未改变，因此试验结束时毛发中的δ１３Ｃ值反映的就是
当时的饲料信息。因此，在以牛尾毛作为试验样品时，应根据饲料改变时间和牛尾毛生长速度来确定取样段位。
３．３ 牛尾毛与脱脂肌肉、粗脂肪中碳同位素组成关系
在每一组中，牛尾毛中的δ１３Ｃ值最高，脱脂肌肉次之，粗脂肪中的最低，而且这三者之间有极显著的相关性，
这与郭波莉等［２１］的报道一致。并且在每一组中，δ１３Ｃ值在牛尾毛中的变化均小于肌肉中的（表３），这似乎可以
说明牛尾毛中的碳同位素更新速率高于肌肉中的。Ｂａｈａｒ等［１７］指出，单纯用一种组织中的δ１３Ｃ值不足以用来估
计牛饲料中的Ｃ４ 植物含量，原因是肌肉中的碳同位素更新率较慢，而脂肪组织相对更新较快。脂肪在合成过程
中对１３Ｃ有贫化作用，因此其δ１３Ｃ值相对较低。但是从本研究的结果来看，似乎并不能说明脂肪中的碳同位素更
新速率高于肌肉组织，这与Ｂａｈａｒ等［１７］的报道并不一致。
牛尾毛与其肌肉、脂肪组织中的δ１３Ｃ值高度相关，这说明可用牛尾毛代替肌肉进行牛肉产地溯源的研究。
根据资料报道，牛尾毛的最低生长速度为０．５１ｍｍ／ｄ［２３］。因此可根据牛育肥期的长短，从根部剪取合适的一段
牛尾毛进行分析，即可反映牛育肥期的饲料信息，这样将使同位素溯源技术的应用更为简便。
９０２第２１卷第２期 草业学报２０１２年
４ 结论
牛组织中碳同位素组成主要受饲料的影响，随着时间的延长，饲喂同一种饲料的牛个体间碳同位素组成差异
减小。
牛尾毛、脱脂肌肉、粗脂肪中的δ１３Ｃ值随着Ｃ４ 植物含量在牛饲料中的比例增大而升高，并且均与Ｃ４ 植物含
量呈现极显著的相关性。用牛组织中的δ１３Ｃ值可以预测食物中Ｃ４ 植物所占的比例。
牛尾毛、脱脂肌肉、粗脂肪中的δ１３Ｃ值依次降低，三者之间相关性达到极显著水平。这说明各组织中碳同位
素组成变化趋势一致，均可作为牛肉溯源的材料。
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ＳＵＮＦｅｎｇｍｅｉ１，２，ＷＡＮＧＨｕｉｗｅｎ３，ＳＨＩＧｕａｎｇｙｕ１，ＹＡＮＧＳｈｕｍｉｎｇ２
（１．ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＦｏｏｄＳｃｉｅｎｃｅ，ＨｅｂｅｉＮｏｒｔｈＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｚｈａｎｇｊｉａｋｏｕ０７５１３１，Ｃｈｉｎａ；２．Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆ
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ＨｅｂｅｉＮｏｒｔｈＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｚｈａｎｇｊｉａｋｏｕ０７５１３１，Ｃｈｉｎａ）
犃犫狊狋狉犪犮狋：ＴｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｑｕａｎｔｉｔｙｏｆＣ３ｏｒＣ４ｐｌａｎｔｓｉｎｄｉｅｔｓｏｎｔｈｅｃａｒｂｏｎ（δ１３Ｃ）ｓｔａｂｌｅｉｓｏｔｏｐｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆ
ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｙｐｅｓｏｆｂｅｅｆｔｉｓｓｕｅｓｗｅｒｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．Ｅｉｇｈｔｅｅｎ（１２ｔｏ１４ｍｏｎｔｈｓｏｌｄ）ｙｏｕｎｇｂｕｌｓｗｅｒｅｒａｎｄｏｍｌｙｄｉ
ｖｉｄｅｄｉｎｔｏｓｉｘｇｒｏｕｐｓａｎｄｆｅｄｗｉｔｈａｄｉｅｔｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇｏｆ５２．０％，６１．６％，７１．２％，８０．８％，９０．４％，ｏｒ１００％Ｃ４ｐｌａｎｔ
ｍａｔｅｒｉａｌ．ＴｈｅｒｅｍａｉｎｄｅｒｏｆｔｈｅｄｉｅｔａｒｙｃｏｎｓｔｉｔｕｅｎｔｓｗａｓｆｒｏｍＣ３ｐｌａｎｔｓ．Ｔｈｅｃａｔｔｌｅｗｅｒｅｂｕｔｃｈｅｒｅｄａｆｔｅｒ１３２
ｄａｙｓ．Ｔｈｅδ１３Ｃｖａｌｕｅｓｏｆｃａｔｔｌｅｔａｉｌｈａｉｒ，ｄｅｆａｔｔｅｄｍｕｓｃｌｅ，ｃｒｕｄｅｆａｔａｎｄｅａｃｈｆｅｅｄｍａｔｅｒｉａｌｗｅｒｅｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄｂｙ
ｉｓｏｔｏｐｅｒａｔｉｏｍａｓｓｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ（ＩＲＭＳ）．Ｔｈｅｓｔａｂｌｅｃａｒｂｏｎｉｓｏｔｏｐｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓｏｆｔｈｅｂｅｅｆｔｉｓｓｕｅｓｗｅｒｅｐｒｉ
ｍａｒｉｌｙａｆｆｅｃｔｅｄｂｙｄｉｅｔ，ａｎｄｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｏｆδ１３Ｃｖａｌｕｅｏｆｃａｔｔｌｅｔａｉｌｈａｉｒｆｅｄｏｎｔｈｅｓａｍｅｄｉｅｔｄｅｃｒｅａｓｅｄｗｉｔｈ
ｔｉｍｅ．Ｔｈｅδ１３Ｃｖａｌｕｅｓｏｆｃａｔｔｌｅｔａｉｌｈａｉｒ，ｄｅｆａｔｔｅｄｍｕｓｃｌｅａｎｄｃｒｕｄｅｆａｔａｌｂｅｃｏｍｅｅｎｒｉｃｈｅｄｗｉｔｈｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｐｒｏ
ｐｏｒｔｉｏｎｓｏｆＣ４ｃｏｎｓｔｉｔｕｅｎｔｓｉｎｔｈｅｄｉｅｔ．Ｍｏｒｅｏｖｅｒ，ａｌδ１３Ｃｖａｌｕｅｓｏｆｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｉｓｓｕｅｓ（ｃａｔｔｌｅｔａｉｌｈａｉｒ＞ｄｅｆａｔ
ｔｅｄｍｕｓｃｌｅ＞ｃｒｕｄｅｆａｔ）ｗｅｒｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｃｏｒｒｅｌａｔｅｄｗｉｔｈｔｈｅｃｏｎｔｅｎｔｏｆＣ４ｐｌａｎｔｍａｔｅｒｉａｌ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｓｅｒｅ
ｓｕｌｔｓ，ｉｔｉｓｐｏｓｓｉｂｌｅｆｏｒｔｈｅｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎｏｆＣ４ｐｌａｎｔｍａｔｅｒｉａｌｔｏｂｅｅｓｔｉｍａｔｅｄｆｒｏｍｔｈｅδ１３Ｃｖａｌｕｅｓｏｆｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔ
ｔｉｓｓｕｅｓａｍｐｌｅｓ，ｔｈｕｓｔｈｅｃａｔｔｌｅｔａｉｌｈａｉｒ，ｄｅｆａｔｔｅｄｍｕｓｃｌｅａｎｄｃｒｕｄｅｆａｔｃａｎａｌｂｅｕｓｅｄｔｏｔｒａｃｅｂａｃｋｔｏｄｉｅｔ．
犓犲狔狑狅狉犱狊：ｓｔａｂｌｅｉｓｏｔｏｐｅ；ｂｅｅｆ；ｄｉｅｔ；δ１３Ｃ
１１２第２１卷第２期 草业学报２０１２年