穩(wěn)定同位素是指在元素周期表中，原子序數(shù)相同，但原子質(zhì)量不同的同種元素的同位素。這些同位素在物理化學(xué)性質(zhì)上與普通元素略有差異，但在化學(xué)性質(zhì)上基本相同。穩(wěn)定同位素在自然界中無(wú)處不在，包括所有化合物、水和大氣，因此也自然地存在于動(dòng)植物和人體內(nèi)。由于其物理化學(xué)性質(zhì)與普通元素相同，穩(wěn)定同位素可以用作示蹤劑來(lái)標(biāo)記化合物用于科學(xué)研究、臨床醫(yī)學(xué)和藥物生產(chǎn)等幾乎所有自然領(lǐng)域。
在動(dòng)植物理化檢測(cè)中，穩(wěn)定同位素的應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
環(huán)境變化研究：穩(wěn)定同位素含量的檢測(cè)可以反映環(huán)境變化，如氣候變化對(duì)植物生長(zhǎng)的影響，以及植物代謝作用的變化。
植物生長(zhǎng)監(jiān)測(cè)：通過(guò)分析植物體內(nèi)穩(wěn)定同位素的分布和比例，可以了解植物的生長(zhǎng)狀況和健康狀態(tài)。
代謝作用分析：穩(wěn)定同位素可以作為示蹤原子，用于研究植物的代謝途徑，如光合作用、呼吸作用等。
食品溯源：穩(wěn)定同位素技術(shù)可以用于動(dòng)物源食品和植物源食品的溯源，幫助識(shí)別食品的產(chǎn)地和真?zhèn)巍?/span>
生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)：穩(wěn)定同位素分析技術(shù)是一種快速、無(wú)損、高效的環(huán)境分析技術(shù)，廣泛應(yīng)用于環(huán)境科學(xué)、生態(tài)學(xué)和生命科學(xué)領(lǐng)域。
檢測(cè)指標(biāo)
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指標(biāo)
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方法
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標(biāo)準(zhǔn)
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樣品
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用量/g
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過(guò)篩要求
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13C同位素分析
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同位素分析儀
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夏魏,聶晶,李鑫等.茶樹不同葉位碳氮?dú)溲醴€(wěn)定同位素分布及變化特征
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烘干樣
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0.1
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100目
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15N同位素分析
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同位素分析儀檢測(cè)動(dòng)植物穩(wěn)定同位素
穩(wěn)定同位素分析儀的核心原理是利用原子核的不穩(wěn)定性，這種不穩(wěn)定性來(lái)源于核素中質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)的不同。不同核素具有不同的衰變速率，因此會(huì)產(chǎn)生不同的放射性崩變信息。通過(guò)觀察樣品放射性崩變信息的變化，可以得到樣品中不同同位素的含量。同位素分析儀的使用離不開一個(gè)關(guān)鍵組件——質(zhì)譜。帶電的離子會(huì)被引入到磁場(chǎng)或電場(chǎng)中，從而產(chǎn)生軌跡偏轉(zhuǎn)。不同的同位素離子因質(zhì)量不同，軌跡也不同。通過(guò)分析軌跡偏轉(zhuǎn)情況，可以得到樣品中不同同位素含量的比例。
樣本采集
動(dòng)物樣本采集
·選擇代表性部位：根據(jù)研究目的選擇合適的組織類型。例如，血液、毛發(fā)、骨骼、牙齒或肌肉都可以用于同位素分析，但不同組織反映的時(shí)間跨度和飲食信息可能不同。
·避免污染：采樣時(shí)應(yīng)盡量減少外部污染，使用清潔的工具，并迅速將樣本放入干凈的容器中密封保存。
·快速冷凍或干燥：為了防止樣本中的有機(jī)物分解，應(yīng)立即冷凍或干燥樣本，尤其是富含水分的組織。
·詳細(xì)記錄：記錄采樣的具體日期、地點(diǎn)、動(dòng)物種類、年齡、性別等信息，以及采樣過(guò)程中的任何特殊條件。
植物樣本采集
·選擇成熟部分：通常選擇成熟的葉片、莖、果實(shí)或種子，因?yàn)樗鼈兡芨玫胤从持参锏拈L(zhǎng)期生長(zhǎng)環(huán)境和營(yíng)養(yǎng)狀況。
·避免邊緣效應(yīng)：采集時(shí)避開植物的邊緣或受損部位，這些部分可能受到非典型條件的影響。
·采樣深度和廣度：為了獲得全面的信息，應(yīng)從同一區(qū)域的不同位置采集多個(gè)樣本，尤其是在研究環(huán)境變化或生態(tài)梯度時(shí)。
·環(huán)境信息記錄：記錄采樣地點(diǎn)的經(jīng)緯度、海拔、土壤類型、光照和水分條件等環(huán)境參數(shù)。
·干燥保存：植物樣本應(yīng)盡快干燥并儲(chǔ)存在陰涼干燥處，以防止霉變和化學(xué)反應(yīng)。
通用注意事項(xiàng)
樣本量：確保采集的樣本量足夠后續(xù)的分析需求，一般建議至少幾毫克到幾十毫克。
標(biāo)簽清晰：每個(gè)樣本都應(yīng)該有清晰的標(biāo)簽，標(biāo)明樣本類型、來(lái)源、采樣時(shí)間和地點(diǎn)等信息。
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樣本要求
采集的樣品，均應(yīng)在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行分析檢測(cè)，如不能及時(shí)分析檢測(cè)的則需要進(jìn)行處理和保存，一般應(yīng)遵循的原則是：環(huán)境干燥、溫度較低、避免光照、密封保存。
鮮樣：取樣后立即放入用于包裝樣本的鋁箔或冷凍保存管（提前進(jìn)行編號(hào)）并放入液氮速凍，-80℃超低溫冰箱保存，足量干冰郵寄運(yùn)輸，避免反復(fù)凍融。
烘干樣：取樣后用柔軟濕布擦凈，不應(yīng)用水沖洗。盡快晾干并將樣品置于105?℃的烘箱中烘 15min以終止樣品中酶的活動(dòng)。經(jīng)過(guò)殺青之后，應(yīng)立即降低烘箱的溫度，維持在70 ～80℃，直到烘至恒重。若測(cè)定樣品中金屬元素的含量，應(yīng)注意金屬器械的污染問(wèn)題，以防干擾。
樣本前處理
干燥與粉碎
·干燥：大多數(shù)情況下，樣本需要先干燥以去除水分。這可以通過(guò)自然風(fēng)干、烘箱干燥或冷凍干燥來(lái)完成。冷凍干燥可以保留更多的原始結(jié)構(gòu)，適用于敏感或脆弱的樣本。
·粉碎：干燥后的樣本通常需要粉碎成粉末狀，以便于后續(xù)的化學(xué)處理和均勻提取。使用研磨機(jī)或研缽進(jìn)行粉碎時(shí)要確保工具清潔，避免引入外來(lái)雜質(zhì)。
化學(xué)預(yù)處理
·酸洗：為了去除可能干擾同位素分析的無(wú)機(jī)成分，如碳酸鹽、磷酸鹽等，樣本粉末通常需要用稀酸（如硝酸、鹽酸）進(jìn)行清洗。這一步驟對(duì)于骨、牙或化石樣本尤為重要。
·脫脂：脂肪可能會(huì)干擾某些同位素的測(cè)量，因此對(duì)于含有較多脂肪的樣本（如動(dòng)物組織），可能需要使用有機(jī)溶劑（如氯仿、甲醇）進(jìn)行脫脂處理。
·蛋白酶解：對(duì)于蛋白質(zhì)含量較高的樣本，如肌肉組織，可能需要進(jìn)行蛋白酶解，以釋放氨基酸中的氮，便于氮同位素分析。
樣本轉(zhuǎn)換
·氣體生成：同位素比質(zhì)譜分析通常需要將樣本轉(zhuǎn)化為氣體形式，如CO2（碳同位素分析）、N2（氮同位素分析）。這可以通過(guò)燃燒、酸解或其他化學(xué)反應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
·凈化與濃縮：生成的氣體可能需要通過(guò)色譜柱進(jìn)行進(jìn)一步的凈化，以去除雜質(zhì)，提高目標(biāo)同位素的濃度。
質(zhì)量控制
·空白實(shí)驗(yàn)：進(jìn)行空白實(shí)驗(yàn)以評(píng)估整個(gè)前處理過(guò)程中的任何潛在污染。
·標(biāo)準(zhǔn)品測(cè)試：使用已知同位素組成的標(biāo)樣進(jìn)行測(cè)試，以校準(zhǔn)設(shè)備和驗(yàn)證前處理方法的有效性。
·重復(fù)性檢查：對(duì)同一樣本進(jìn)行多次前處理和分析，檢查結(jié)果的重復(fù)性，以確保數(shù)據(jù)的可靠性。
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