您寿司中的秘密

(摄影：Oceana/Jenn Hueting) 在餐馆用餐或在超市购物看似简单：作为消费者，您做出选择，用金钱换取商品。这些互动建立在您物有所值的潜在信任之上。然而，近年来，消费者开始要求更高的透明度，据报道，在某些情况下，零售商和餐馆的海鲜标签错误率超过 70% [1]。海鲜是全球交易量最大的食品之一，约有 45 亿人将鱼作为其动物蛋白来源的至少 15% [2]。美国是仅次于中国的第二大海鲜消费国，随着美国心脏协会最近强调了鱼类消费的好处，这种商品的销量达到了历史最高点 [3]。人们对肉类行业环境负担的认识提高，进一步促进了人们转向更多的海鲜蛋白质 [4]。因此，海鲜标签错误的机会也随之增加。加州大学洛杉矶分校生态与进化生物学系的一项近期研究，对 2012-2015 年在洛杉矶的 26 家寿司店进行了采样。该研究由 Demian A. Willette 和 Sara E. Simmonds 领导，发现高达 47% 的样品被错误标记。同样，在 2010-2012 年，全球最大的国际海洋保护组织 Oceana 进行了一项调查，研究了全国范围内海鲜欺诈的普遍性。他们收集了来自 21 个州 674 家餐馆和市场的 1,200 个样品，发现 33% 的样品被错误标记。图 1 展示了一张基于该研究生成的地图以及每个采样州的相应错误标记量 [3]。替换的种类各不相同，通常是用廉价的鱼类，如罗非鱼，代替更昂贵的鱼类，如石斑鱼、鳕鱼和鲷鱼 [3]。在加州大学洛杉矶分校四年研究中采样的不同鱼类中，发现除蓝鳍金枪鱼外，所有寿司鱼类至少被错误标记过一次。比目鱼和红鲷鱼的样品 100% 被错误标记 [1]。

图 1：全国海鲜欺诈检测结果 (摄影：Oceana) 加州大学洛杉矶分校和 Oceana 的研究依赖 DNA 条形码技术来阐明寿司样品的真实身份。DNA 是生命的遗传蓝图，每种生物都有其独特的遗传密码，可用于识别。DNA 条形码是基因组中用于识别物种的特定 DNA 序列。选择的序列是在物种世代中保守的，但物种之间存在可检测的变异水平，可作为物种标识符 [5]。使用的特定序列是细胞色素 c 氧化酶 I (COI) 线粒体基因的一个片段，该片段可以在不依赖颜色或形状等形态指标的情况下识别物种 [4]。

图 2：DNA 条形码流程。(摄影：Bio-Rad) DNA 条形码的基本流程在图 2 中概述。首先，取一块鱼的样品，大小约等于石墨铅笔末端的橡皮擦。然后，提取 DNA。这通过添加缓冲液来实现，缓冲液既有助于破坏细胞膜（从而释放 DNA），又可使 DNA 变性 [5]。变性涉及双螺旋结构的展开并分离成两条单链，暴露出碱基对，使其可用于复制。现在鱼的 DNA 已被分离，必须将 COI 基因充分复制以进行测序，并在凝胶上可视化。此过程称为聚合酶链式反应 (PCR) 扩增。这是通过使用引物完成的，引物是 DNA 聚合酶识别的短 DNA 链，DNA 聚合酶是负责 DNA 复制的酶。使用的引物称为“简并引物”[5]，因为它们在几个碱基位置具有灵活性 [6]。DNA 聚合酶用于延伸引物并复制 DNA，从而有效地扩增样品中存在的 COI 基因量 [5]。

图 3：科学家准备用于 DNA 条形码的鱼类样品。(摄影：Oceana/Jenn Hueting) 随后对样品进行凝胶电泳，UV 透射仪可以可视化每个样品中的 DNA 条带图。然后将样品发送到专业的测序设施，该设施使用反向测序引物对 PCR 产物进行测序，并使用一种称为基本局部比对搜索工具 (BLAST) 的算法来比较产生的 DNA 序列，该算法将样品与已建立的序列数据库进行比较。这将生成一个称为“E 值”的数值，该数值作为同源性的指标，并与凝胶电泳的结果一起用于识别每个样品的物种 [5]。图 4 包含一幅描绘不同鱼类 DNA 条形码的图像。每个 DNA 碱基（C、T、G 或 A）由特定的彩色条表示，这些条按顺序排列并生成特定的条形码。因此，颜色变化表明了不同物种之间存在的碱基差异 [5]。

图 4：不同鱼类的 DNA 条形码。(摄影：Ibol Project) 除了固有的不诚实外，海鲜标签错误还会带来许多其他负面影响。海洋保护项目依靠准确的标签进行计算和建议，这些计算和建议可能因捕获和销售物种的错误记载而产生偏差 [1]。此外，诚实的渔民和企业受到损害，因为他们正确标记的鱼无法与错误标记的鱼的低价竞争。消费者健康也是一个问题。例如，白金枪鱼有 84% 的情况被 escolar 取代， escolar 与严重的消化问题有关，因此在意大利和日本被禁止 [3]。2007 年，河豚鱼被错误标记为安康鱼，导致一些消费者出现暂时性神经损伤，并召回安康鱼。金枪鱼种类之间的替换还导致罐装轻金枪鱼的汞含量升高，而轻金枪鱼通常被推荐为儿童和孕妇更安全的罐装金枪鱼 [1]。DNA 条形码如何改变海鲜标签错误和海鲜行业的未来？尽管美国 90% 的海鲜是进口的，但只有 1% 接受欺诈检查 [3]。如果将 DNA 条形码用作监管措施，它就有能力加强可追溯性和随之而来的责任。目前，很难确切地确定标签错误发生在食物链的哪个环节，是发生在餐馆、零售商，甚至在供应链的更早环节 [3]。通过执法部门、零售商、易于使用的 DNA 条形码工具包以及整个海鲜供应链的责任感来强制执行现有政策，我们可以利用科学来解决这些“鱼类”标签错误的做法。引用的参考文献：

Willette, D.A., Simmonds, A.E., Cheng, S.H., et. Al. (2017). Using DNA barcoding to track seafood mislabeling in Los Angeles restaurants. doi: 10.1111/coni.12888。
Bene, C., Barange, M., Subasinghe, R. et al. (2015). Feeding 9 billion people by 2050 – putting fish back on the menu. Food Security 7: 261-274。
Oceana (2013). Oceana study reveals seafood fraud nationwide. Retrieved from http://oceana.org/sites/default/files/National_Seafood_Fraud_Testing_Results_Highlights_FINAL.pdf
Wong, E.H.K., Hanner, R.H. (2008). DNA barcoding detects market substitution in North American seafood. Food Research International 41: 828-837。
Tighe, D., Andrews, S., Brown, L. (2016). Generate a DNA barcode and identify species. Retrieved from http://slideplayer.com/slide/5768597/
Linhart, C., Shamir, R. (2005). The degenerate primer design problem: theory and applications. J comput Biol 4: 431-56。