目标

         阐述如何利用碳同位素指纹识别市售椰子汁的掺假行为。

简介

         欧洲果汁协会（AIJN）认可椰子水为一种果汁，加之其在消费者中享有健康、低碳水化合物饮料的美誉，这使得人们对产品真实性的关注度不断提高。近期，行业内添加糖分以改善口感和增强市场吸引力的做法推动了销售额的增长，但同时也为虚假标签行为创造了机会，尤其是在标注“100%天然”成分方面。本应用说明综合了Psomiadis等人（2018年）的研究成果，重点围绕椰子果肉和糖分（包括来自生椰子和市售椰子水的糖分）的碳同位素指纹分析，以应对这些挑战。如需了解全面的方法细节和作者报告的结果，读者可参考原始出版物。

椰子汁的同位素指纹

         植物因其光合作用途径的不同而呈现出独特的碳同位素指纹（δ¹³C值），这些途径大致可分为C3、C4和CAM三类。这种差异使得区分椰子汁和来自甘蔗等来源的糖分成为可能。椰子汁源自椰子（Cocos nucifera）的胚乳，椰子属于C3植物。相比之下，甘蔗（Saccharum spp.）则属于C4植物。值得注意的是，C3植物的δ¹³C值通常在-33‰至-22‰之间，而C4植物的值则在-16‰至-8‰之间，这为区分这些植物源产品提供了一个清晰的同位素框架。

样品处理与分析设置

         本研究对两组样品的碳同位素指纹进行了表征：（i）在实验室条件下提取的30种真正的椰子衍生组分（果肉、总糖、葡萄糖、果糖和蔗糖）；（ii）来自24种市售瓶装椰子水的类似组分。所有样品均按照ENV12140指南进行处理，以进行果汁中糖分掺假的同位素分析。对于通过元素分析-同位素比值质谱法（EA-IRMS）测定果肉的δ¹³C值，将约45毫升椰子水离心，并用水和丙酮依次洗涤所得果肉，以去除残留糖分、有机酸和脂质，然后进行真空干燥。对于总糖分析，向上清液中加入约2克氢氧化钙（Ca(OH)₂），在90°C下加热3分钟，离心，并用硫酸（H₂SO₄）调节pH至5。通过离心约5毫升椰子水去除颗粒物，然后通过0.2微米膜过滤并储存，直至进行高效液相色谱-元素分析-同位素比值质谱法（HPLC/EA-IRMS）分析，以分离出各种糖分（蔗糖、葡萄糖、果糖）。为确保准确性，使用两种内部验证的二级标准品（乙酰苯胺和高粱粉）对样品进行夹心处理，这些标准品根据初级标准品（IAEA-CH-6和IAEA-600）相对于维也纳皮迪比勒姆石（VPDB）标度进行了可追溯的校准。

散装椰子汁的同位素指纹

         从真正的椰子水中提取的果肉和糖分的碳同位素指纹与C3植物的特征相吻合（图1a），这与AIJN 6.27参考指南中规定的δ¹³C范围一致。应用-21‰的理论阈值来区分C3植物源和C4植物源组分。基于这一阈值，对椰子汁果肉和糖分的整体同位素分析显示，在24种市售样品中，有5种的δ¹³C值表明存在C4植物掺假，对应的污染率为21%。

检测市售椰子汁中添加的糖分

         通过分析各种糖分（蔗糖、葡萄糖和果糖）的碳同位素指纹，而非仅依赖总糖同位素谱图，可以更有效地检测椰子汁中添加的C4植物糖分（图1b）。在真正的椰子汁中，蔗糖、葡萄糖和果糖的δ¹³C值符合预期的C3植物范围。相比之下，当将此方法应用于市售椰子汁时，增强了C4糖掺假的检测能力，识别出38%的样品受到污染。此外，分析灵敏度得到提高，能够检测到低至<10%（w/w）的糖分添加。

图1.（a）椰子果肉和总糖以及（b）椰子果肉和蔗糖在真正椰子水（灰色圆圈）与市售瓶装椰子水（方形）中的碳同位素组成（δ¹³C值）。红色实线表示C3植物源组分的δ¹³C上限（-21‰ VPDB）。空心（白色）方形表示仅通过蔗糖同位素分析识别为掺假的样品（通过总糖同位素谱图未检测到）。

小结

         通过分析特定糖分的碳同位素指纹，可以显著提高对椰子汁中添加C4植物糖分的掺假行为的检测能力。本研究表明，在24种市售样品中，有9种（38%）存在掺假行为。这些发现强调了糖分来源的碳同位素指纹在椰子水中识别欺诈性商业产品方面的关键作用，所有测量均使用元素分析-同位素比值质谱法（EA-IRMS）进行。

参考文献

1. Psomiadis, D., Zisi, N., Koger, C., Horvath, B., Bodiselitsch, B. (2018). J Food Sci

Technol. 55: 2994.

2. Farquhar, G.D., Ehleringer, J.R., Hubick, K.T. (2989). Annu Rev Plant Physiol Plant Mol Biol. 40:503-537.

3. O’Leary, M. (1988) Bioscience. 38: 328-336.

4. AIJN Provisional reference Guideline for Coconut Water/Juice 6.27. February 2017. AIJN, Brussels, Belgium. 

阿拉丁官网：https://www.aladdin-e.com