“100%椰子水”兑水又兑糖，是它让我们知道真相！

当你拧开一瓶印着“100%”标志的椰子水，畅饮那份清甜时，有没有想过，喝进嘴里的可能是一位“替身演员”？

新京报消费研究院采购的四款市面上常见的宣称100%椰子水产品

近日，新京报的一记“实锤”让椰子水行业经历了一场信任地震：四款市面上常见的以“100%椰子水”被检出添加了外源水和糖。

面对商家信誓旦旦的承诺和消费者满腹的狐疑，新京报拿出了一把极其特殊的“照妖镜”。这把镜子不看形状、不看颜色，只看原子核里的那一点点重量差异。

那些阳澄湖的洗澡蟹、同仁堂的磷虾油、掺糖浆的蜂蜜以及冒充产地的武夷山大红袍，都在这面“照妖镜”下原形毕露。

这把照妖镜被称作“同位素检测”，这真是“科技”碰上了科技，李鬼碰上了李逵。

李逵还是李鬼？

一种高端且朴素的“试金石”

你可能要问：同位素，一个常出现在化学课本里的高冷词汇，生活中到底有多大作用？

同位素检测技术（同位素指纹方法）是现代科学研究的重要工具，通过分析物质里不同同位素组成，科学家可以知道这个东西是从哪里来的、经过了哪些变化，甚至能判断它是不是纯天然的。

那么，什么是元素的同位素呢？

简单点说，同一种元素，就像同一个大家族里的兄弟姐妹。比如“碳”家族，所有碳原子都有6个质子，但有的家里中子数量多、显得“胖”一点，有的中子少、显得“瘦”一点。这些“胖瘦”不同的家人，就是同位素。

重点是：不同来源的东西，它里面同位素的“胖瘦比例”是独一无二的，就像人的指纹。

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元素的最小单位是原子。原子里面有一个原子核，外面围着带负电的电子。原子核由带正电的质子和不带电的中子组成。如果两个原子质子数相同，但中子数不同，它们就是同一种元素的“同位素”。

我们知道自然界的所有物质都是由化学元素组成的，目前，人类已知的化学元素有118种（其中约90种天然存在于自然界）。这些元素分别各自占据门捷列夫元素周期表中的一个位置，每种元素之间的区别在于它们的质子数不同。

元素周期表 图源：图虫创意

化学元素的基本粒子叫做原子，原子由致密的原子核及若干围绕在原子核周围带负电的电子组成，而原子核由带正电的质子和电中性的中子组成。当某些元素具有相同的质子数，只是中子数不同时，我们称它们为同一元素的同位素，意即在元素周期表中占据相同位置的原子。大多数天然元素都存在几种稳定的同位素。

氢（H）元素的两种同位素 图源：见水印

根据原子核是否稳定（是否发生衰变），同位素又可以分为放射性同位素和稳定同位素。正是借助稳定同位素的稳定性，科学家们开发了同位素指纹方法。

自然界中某一元素的各种稳定同位素的相对含量被称为元素丰度，即某特定同位素的原子数占该元素的总原子数的百分比。以碳（C）元素为例，碳同位素有12C、13C和14C三个同位素，12C和13C为稳定碳同位素，其自然丰度分别是98.89%与1.11%。

碳（C）的三种同位素 图源：见水印

同位素组成正是建立在同位素丰度概念上的。仍以C同位素为例，稳定碳同位素组成通常由δ13C表示，即为样品的R值与标准样品R值的千分偏差（其中R=12C/13C，即轻同位素与重同位素的丰度比），其计算公式为：

公式中，R标准为标准物质的R值，标准物质一般为国际公认的自然物质。自然界的所有物质都有自己的同位素组成。

如何辨真假？

自然界中，C4植物（如甘蔗、玉米）与C3植物（如椰子、水稻）因光合作用中碳固定方式不同，其糖分中的碳同位素组成也因此存在明显差异。

椰子，属于C3型植物，它身体里的碳同位素天生就“偏瘦”——重同位素含量低。而甘蔗、玉米这些C4型植物，刚好相反，碳同位素“偏胖”。

于是，科学家只需要做一件事：称一称椰子水里碳原子的“体重分布”。

如果测出来的结果，本该“偏瘦”的椰子水突然“变胖”了——那对不起，说明里面混进了玉米或甘蔗的糖。不管商家在包装上把“100%”印得有多大，在数据面前，都得乖乖现形。

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自然界中，C4植物（如甘蔗、玉米）与C3植物（如椰子、水稻）因光合作用中碳固定方式不同，其关键酶对13C的排斥程度各异，导致体内稳定碳同位素比例显著不同，其糖分中的碳同位素组成也因此存在明显差异。其中C3植物对13C排斥较强，体内13C含量较低，而C4植物对13C排斥较弱，体内13C含量较高。

我们可以看到两种植物的碳同位素范围完全不存在交集，因此通过检测成品椰子水的碳同位素比值，可以精准判断椰子水中是否添加了外源（C4 植物来源）的糖。

但该方法也存在一定的局限性，例如甜菜糖属于C3植物糖，若产品添加了甜菜糖，则无法通过该方法检测出来。

除了检测椰子水的真假，利用C同位素检测技术也被应用于蜂蜜真假的鉴定，是公认的蜂蜜掺假检测的标准方法之一。

因为蜜蜂大多数喜欢采集C3植物（如刺槐、油菜）的花粉，假如测定蜂蜜的δ13C超过值-23.5‰，则大概率是掺假蜂蜜。

你知道吗？借助C同位素可以检测椰子水和蜂蜜是否如商家所说的纯天然 100%，借助其他同位素甚至可以对农产品进行产地溯源。

阳澄湖“洗澡蟹”打假，

让产地造假现形

生活在特定环境中的生物体，不断与外界进行物质交换，其同位素组成就能够在很大程度上反映所处环境的同位素特征。而不同地区由于地质地理环境、气候条件等自然因素不同，其土壤和水体中的基底同位素组成也存在显著差异。

基于这一原理，我们可以借助某种特定元素的同位素组成，对特定农产品进行产地溯源，这就是常说的“同位素指纹”方法。

每年中秋节前后，大闸蟹（学名“中华绒螯蟹”）的季节便到了，阳澄湖等湖区产出的大闸蟹，更是因其优良品质而备受人们青睐。然而，近年来，一些不法商贩用其他地方拉过去的“洗澡蟹”冒充知名湖区产品，这就使得大闸蟹原产地的鉴定成为至关重要的问题。

以往人们常使用形态指标鉴定法来确定大闸蟹原产地，即要从大闸蟹的体长、齿间距、步足长等外部形态指标出发，识别大闸蟹的原产地。除此之外，基于生物学指数、可食部分比例、营养成分组成的生化指标鉴定法、识别微量元素的元素指纹特征鉴定法等，也常被用于大闸蟹原产地测定。但这些方法往往存在检测效率低下、检测结果不够准确等问题。

阳澄湖大闸蟹 图源：见水印

为了解决这个问题，中国科学技术大学的研究团队，通过分析蟹壳中的锶（Sr）同位素的组成，发现同一只大闸蟹不同部位的Sr同位素组成一致，同一产地的大闸蟹Sr同位素组成也是一致的，但不同产地的大闸蟹具有明显不同的Sr同位素组成。

而且，大闸蟹体内的Sr同位素组成与其产地水源相似，并不受饲料的影响，这也说明了螃蟹的Sr同位素组成主要受控于其长期生活的水源，从而实现了对大闸蟹原产地的精确测定。

与水源地Sr同位素组成息息相关的大闸蟹S同位素组成 图源：见水印

近年来，我国在农产品产地溯源方面取得了显著进展。通过碳、氢、氧、硫、锶等稳定同位素指纹与矿物元素信息相结合的多元判别手段，不仅显著提升了对牛羊肉、牛奶、葡萄酒、车厘子等产品来源的识别精度，也为西湖龙井茶、云南普洱茶等地理标志产品的真伪鉴别与原产地保护提供了坚实的科学依据。

随着农产品市场流通日趋复杂，仿冒与产地混淆的手段也层出不穷，但“魔高一尺，道高一丈”，我们正源鉴伪的技术也在不断升级更新。展望未来，随着同位素数据库的持续完善、分析标准的统一以及人工智能等先进手段的深度融合，相信同位素指纹方法必将以更强的“道行”，为大家“舌尖上的美味”保驾护航。

参考文献

[1]赵燕,陈爱亮, 农产品溯源与真实分析技术, 中国农业出版社, 2021

[2]Hao-Ming Yin,Fang Huang, Jun Shen, Hui-Min Yu. Using Sr isotopes to trace the geographicorigins of Chinese mitten crabs[J]. Acta Geochimica, 2020, 39(03): 326-336.

[3]郭波莉等, 同位素指纹分析技术在食品产地溯源中的应用进展, 农业工程学报, 2007

[4]叶珊珊等, 农产品原产地判定的元素 “指纹 ”分析进展, 中国农业科技导报, 2009

[5]王颜红等, 食品产地溯源技术研究进展, 农产品质量与安全, 2012

[6]周秀雯，进口榴莲原产地溯源技术研究, 2021, 中国计量大学

来源丨上海自然博物馆（id:snhm01）