食品中不可交换氢的同位素分馏机理及掺假鉴别理论研究

“Economically motivated adulteration" (EMA ) is a globally problem in food industries. Carbon and oxygen isotope ratio techniques have been used to detect illegal additon of water and C-4 plant sugar, but the cheap C-3 plant sugar that illegal added in wine, juice, and honey can not be detected by means of carbon or oxygen isotope, there is, therefore an urgent need for this type adulteration detecting. This project will focus on the isotope fractionation mechanism of non-exchangeable hydrogen in food and its application potential for authentication of food, aim at developing analytical techniques for determination of non-exchangeable hydrogen isotope of ethanol and sugar in wine, juice and honey, study the hydrogen isotoe fractionation mechanism during alcoholic fermentation and the natural non-exchangeable hydrogen distribution in food, and discuss the application potential. Finally, the isotope fractinoation mechanism of non-exchangeable hydrogen in food will be proposed and the influencen factors will be discussed, the application model for detecting food fraud using this technique and theory above will be established. The achievement will be used as a reference for further construction of food authenticity assuring system.

食品行业的“经济利益驱动掺假”已成为全球性问题，掺水和添加C4植物原料的造假问题可依靠现有的碳氧同位素技术解决，但廉价C3植物原料的检测仍是当前食品真实性鉴别中亟需突破的技术瓶颈。 本研究围绕食品中不可交换氢的同位素的分馏机理及在食品掺假检测中的应用基础，以葡萄酒、果汁和蜂蜜为研究对象，开展乙醇中不可交换氢的同位素比值分析方法研究，糖转化为乙醇时氢同位素代谢分馏机理研究，食品中不可交换氢的同位素自然分馏机理研究，并探索不可交换氢同位素分析技术应用。建立乙醇、糖中不可交换氢的同位素组成的测定方法，提出食品主要组分中不可交换氢同位素组成的分馏机理和影响因素；建立不可交换氢同位素技术在食品掺伪检测的技术模型，为构建食品真实性保障技术体系提供参考。

食品行业的“经济利益驱动掺假”已成为全球性问题，国内外科技工作者采用稳定同位素技术在解决该问题方面取得了一些突破，但常用的是碳氧同位素分析技术，而氢同位素分析技术由于食品基质的复杂性，相关分析方法和应用原理均亟待突破。本项目基于氢同位素在羟基之间进行同位素交换的理论，以葡萄酒、果汁和蜂蜜为研究对象，开展了乙醇中不可交换氢的同位素比值分析方法和应用理论研究。项目建立了气相色谱-裂解-稳定同位素比值质谱在线测定食品中乙醇氢同位素比值（δD）的方法，排除了水及其他含氢物质对乙醇裂解的影响；建立了水中δD的测定方法，并结合乙醇δD的测定方法建立了乙醇中不可交换氢（甲基与次甲基）δD的分析方法，上述方法的稳定性（SD优于3‰）和准确性经验证均符合分析要求；研究了葡萄酒产品中乙醇不可交换氢的δD分布特征，并成功构建了葡萄酒中木薯/小麦酒精的检测模型；研究葡萄酒乙醇δD的应用理论，以果汁和糖为研究对象，研究了糖发酵过程中的氢同位素分馏机理和影响因素，并以此构建了果汁和蜂蜜中掺入甜菜糖的检测模型和应用理论。项目发表了7篇科技论文，申请了5项国家发明专利，培养了3名研究生。