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摘要：稳定同位素较放射性同位素具有安全、无污染、易控制的优点，在地质、生态、医药、农业等领域研究中得到广泛应用。稳定同位素分析是分离研究、生产和应用的前提，它是稳定同位素科学技术中不可缺少的组成部分。本文结合稳定同位素技术的原理，分析稳定同位素技术在食品行业中的运用。
关键词：稳定同位素；果汁饮料；应用
引言：稳定同位素技术具有示踪、整合和指示等多项功能，且监测快速、结果准确等特点，因而在食品行业研究中日益显示出广阔的应用前景。近年来，由于食品行业出现假劣伪冒的现象严重，运用稳定同位素技术检测食品的假冒伪劣是现代食品行业重要的技术之一。稳定同位素质谱技术可用于鉴别不同种类、不同来源的食品原料，是目前国际上用于鉴别食品成分掺假的一种直接而有效的工具，是一个较新的研究领域，具有广阔的应用前景。
一、稳定同位素技术的原理
稳定同位素技术（Stable Isotope Techniques,SIT)是自原子核的质子和中子被发现后逐渐兴起的新型应用技术，常用的稳定同位素包括碳同位素（13C），氢同位素（D），氮同位素（15N)，氧同位素（18O）等。
首先将样品转化成气体（如CO2，N2，SO2或H2），在离子源中将气体分子离子化（从每个分子中剥离一个电子，导致每个分子带有一个正电荷），接着将离子化气体打入飞行管中。飞行管是弯曲的，磁铁置于其上方，带电分子依质量不同而分离，含有重同位素的分子弯曲程度小于含轻同位素的分子。在飞行管的末端有一个法拉第收集器，用以测量经过磁体分离之后，具有特定质量的离子束强度。
以CO2为例，需要有三个法拉第收集器来收集质量分别为44、45和46的离子束。不同质量离子同时收集，从而可以精确测定不同质量离子之间的比率。如下图1所示：
δ13C样品 ；= {(13C/12C样品) / (13C/12C ；标准) -1} x 1000
标准物质的稳定同位素丰度被定义为0‰。以碳为例，国际标准物质为Pee Dee Belemnite，一种碳酸盐物质，其普遍公认的同位素绝对比率（13C/12C）为0.0112372。如果某种物质的13C/12C比率>；0.0112372，则具有正值；若其13C/12C比率<；0.0112372，则具有负值。
稳定同位素在自然界是以恒定比例存在的，其存在量常以%原子表示。例如，正常氨基酸中的氮是由14N与15N组成的，前者占99.63%，后者占0.37%，标记时将丰度低的同位素的含量提高，其浓度以百分超（即过量原子百分数的简称）来表示，如10过量原子百分数的15N指的是10.37%的氮。
二、稳定同位素技术在食品行业中的运用
目前常用的稳定同位素及时的仪器包括稳定同位素比值质谱仪和碳同位素分析仪。稳定同位素技术应用广泛，以下以食品行业的果汁饮料为例，探讨稳定同位素技术在食品行业的应用。
2.1果汁饮料行业现状分析
随着饮料行业的快速发展和人们对果汁类饮料需求量的渐增，市场上出现的果汁产品的掺假技术也也来越高，给这类产品的检验和鉴别造成了技术性的难题。为了尽快的提高果汁掺假检测和鉴别技术水平，使我国的果汁加工稳步推进和果汁市场的健康发展，开展果汁掺假检测与鉴别的研究势在必行。
近几年，果汁饮料已成为饮料行业中的一支生力军，但是果汁的质量高低及其日益严重的搀假现象，越来越多的果汁产品因质量问题或所标注的产品名称、成分、产地和加工过程的真实性问题而受到消费者的质疑。这不仅有损消费者的合法权益，扰乱饮料行业的健康发展，而且还将直接或间接地影响诚实生产企业的经济利益以及我国果汁类产品的出口贸易。稳定性同位素质谱技术的研究和开发，已作为有效的测试评价手段，逐渐在许多领域得以开展，同时也为快速和有效地鉴别果汁类产品质量和安全提供了一条新的探索途径和渠道。
2.2稳定同位素技术鉴别果汁真伪
我们可以采用元素分析仪-同位素比率质谱议（EA-IRMS）、高温裂解议－同位素比率质谱议（TE-IRMS）以及气相色谱－同位素比值质谱议（GC/C-IRMS）系统联用技术，建立鉴别果汁真伪的稳定性同位素质谱分析方法，迅速弥补我国对掺假果汁类产品检验以及监管方面存在的不足，同时建立果汁产品稳定性同位素比值数据库，为我国有关部门进一步开展果汁类产品的品质、来源以及所标注的产品名称、成分、产地和加工过程之真实性的检测工作提供科学根据和基础，在保护消费者利益方面起重要作用。在果汁类产品真伪的鉴别方面提供一种准确和快速的新途径和新依据，有利于我国对该类产品生产和监管更加趋于合理化和规范化；此外，也将对饮料市场中的果汁类产品的质量和安全性进行分析和评价，提供该类产品相关检测及同位素质谱图谱等分析技术和基础数据支持。
例如果汁中的糖、果肉和有机酸中的13C/12 C的比都有各自独特的范围，这些成分的δ13C/12 C比值相对固定。若在果汁中外加糖、香精、有机酸等物质时，掺假果汁中的δ13C/12 C比值就会发生变化，通过同时检测果汁中果肉、糖或有机酸的δ13C值，将其差值与真正果汁中这二者的差值范围进行比较，即可判断其真伪。
2.3稳定同位素技术在果汁饮料行业的国内外发展
对于鉴别果汁真伪的检测方法，国外早已开始研究使用稳定同位素质技术进行检测，而且该技术目前在国外的使用已经开始趋于普遍，欧洲技术委员会于1998年已公布了同位素比率质谱法测定果汁果肉中稳定碳同位素比率的方法，但我国在这方面对该项技术的应用和研究却几乎没有，为缩小与国际先进水平存在的较大差距，提高我国在果汁掺假检测方面的技术和水平，建立果汁掺假的稳定性同位素质谱技术检测方法就显得十分必要和紧迫。
稳定同位素比率质谱技术在国外已经被广泛的应用于原汁饮料、蜂蜜、葡萄酒、油脂等掺假的鉴别检验；在我国，国家于2002年也已颁布了蜂蜜中碳-4植物糖含量的稳定碳同位素比率测定方法。依据上述国内外技术为参考，吸收国际上关于果汁含量检测和鉴别检验技术成果，充分利用本中心先进的稳定性同位素比率质谱仪及其各配套设备系统，研究和建立果汁掺假的稳定同位素质谱技术方法，并以其判断指标检验和鉴别果汁真伪是完全可行的。
结语
综上所述，稳定同位素技术在食品行业的应用越来越重要，随着科技的发展，它的应用会更加广泛。来自同一食品不同成分的同位素组成相对稳定，同种或不同种食品虽然化学成分相同，但同位素相差甚远，或者同一食品产地不同，同位素有明显差异，分析食品中的稳定同位素参数（13C、18O等），确定正常食品的同位素值，然后根据同位素值的差异即可鉴别真伪，以促进食品行业的健康发展。
参考文献
[1]杨国华.稳定同位素分离[M].原子能出版社,2013.
[2]廖渭伟.稳定同位素的应用[J].现代化工,2015.
论文作者:石敏,贾艳艳
论文发表刊物:《基层建设》2017年2期
论文发表时间:2017/4/18
标签：同位素论文; 果汁论文; 稳定论文; 技术论文; 比率论文; 饮料论文; 食品行业论文; 《基层建设》2017年2期论文;