碳-单体同位素分析（C-CSIA）技术用于葡萄糖液化机理研究

建立了碳-单体同位素分析（C-CSIA）技术测定葡萄糖液化产物中特定目标化合物的碳稳定同位素比值分析方法,分析得到的单体化合物δ¹³C值误差小于0.3‰,低于仪器测试允许的偏差（0.5‰）。当葡萄糖在不同温度下液化时,对比了中间产物1,4;3,6-二脱水-α-d-吡喃葡萄糖（DGP）的碳稳定同位素变化及分馏特征。发现温度较低时,DGP发生显著的碳稳定同位素贫化效应,温度越高,DGP分子的碳稳定同位素富集因子越大。此外,在葡萄糖脱水生成DGP过程中仅发生C—O、C—H键的断裂及形成,而在DGP生成乙酰丙酸乙酯过程中,因脱羧、重排异构化反应等,不仅发生了C—O、C—H键断裂及形成,还有C—C键参与反应,导致后者具有更显著的碳稳定同位素动力学效应。该方法适用于葡萄糖催化液化等复杂体系的反应路径研究,可为液化机理研究提供信息。     

应用稳定同位素技术，打击经济动机掺假——《稳定同位素技术应用》专栏导言

食品工业连接农副产品生产、流通和消费,是国民经济的重要支柱产业,也是保障国家食物安全的基础产业,更是承载着国民营养健康的民生产业。近年来,食品造假技术手段不断更新,造假现象屡禁不止,食品安全与真实性问题已成为全球性问题。 稳定同位素技术是当前国际食品流通领域打击假冒伪劣食品有效的科技手段之一,其应用是基于这样一个事实：轻元素（H、C、O、S和N）不只具有一种原子,不同质量数的原子在物理、化学及生化过程中存在同位素分馏作用,导致自然丰度出现特异性变化。该技术于20世纪70年代开始应用在食品分析领域,它不是测定食品的成分组成或特定化合物的含量、比值,而是基于同位素分馏机理和食品（或其某特征化合物）的稳定同位素比值的差异进行判断,因而具有常规理化分析方法无可比拟的优势。欧美等发达国家较早关注稳定同位素食品分析技术对食品质量科学监管的支撑作用,一些稳定同位素技术方法经检验、比对分析后被美国分析化学家协会(AOAC)、欧洲标准委员会（CEN）或国际葡萄与葡萄酒组织（OIV）采纳为官方分析方法标准,在蜂蜜、果汁及葡萄酒领域的产品质量控制及真实性鉴别方面广泛应用。在开局良好的情况下,欧盟第6、7框架计划持续资助了稳定同位素技术在食品真实性和原产地保护产品溯源（Food Authenticity and Traceability）领域的基础理论与应用研究,越来越多的分析方法标准正在制定过程中。 我国食品行业稳定同位素技术研究和标准制定起步较晚,2002年庞国芳院士首次制定了我国第一个稳定同位素食品分析方法国家标准 GB/T 18932.1,用来检测蜂蜜中是否含有C-4植物糖,这也是至今唯一的稳定同位素分析方法的国家标准。近年来,国家投入了大量资金用于购置各级食品和农产品安全检验检测机构的科学仪器设备,其中稳定同位素比值质谱仪及配套设备将近70台（套）,但由于缺乏相应检测技术标准,仪器尚未得到充分的利用。稳定同位素食品分析实验室（Food Analysis using stable Isotope Technique laboratory,FAIT）挂靠在中国食品发酵工业研究院,该实验室专注于稳定同位素在食品安全和食品真实性领域的应用技术研究,研究制定稳定同位素分析方法国家或行业标准,提高我国食品领域稳定同位素分析技术水平,推动食品真实性技术与诚信体系建设,促进食品行业稳步健康发展。 每一项稳定同位素食品分析方法和标准的制定都需要进行多次科学实验与研究,如同位素食品分析方法是否符合食品行业或监管部门的应用需求;实验室间方法比对是否满足重复性和再现性精度要求等。《质谱学报》编辑部与FAIT 共同策划了本专栏,介绍稳定同位素分析技术的科研最新动态,旨在鼓励和引导更多科技工作者投身食品领域中稳定同位素分析技术研究,以期为我国食品质量控制及真实性鉴别与溯源的研究与实践做出更大贡献。 本专栏由6篇论文组成,这些工作是FAIT实验室在方法标准制定过程中的成果总结,以及在某些基础研究领域的初步结论,文中提到的技术是稳定、准确的,同时也是经济可行、并且容易使用的。稳定同位素食品分析技术,虽然至今已有40余年的历史,但纵观欧洲在此领域的研究,尤其是联机技术的发展,该项技术在某些特类食品的研究与应用领域仍处于探索阶段,希望本专栏能够起到抛砖引玉的作用,引起国内食品科技工作者或原地球化学、水文科学、环境科学乃至农业科学的稳定同位素专家的关注,共同探讨稳定同位素食品分析技术的理论与方法,改善和提升我国食品质量安全水平,促进食品工业合理有序发展,更好地保护消费者合法权益。 在这些研究工作中,得到了很多专家、学者与相关机构的支持,在此一并表示感谢！     

高分辨等离子体质谱法测定锂同位素丰度的方法研究

在核燃料中,锂同位素丰度是重要的检测对象。近十多年来,快速发展起来的ICP-MS技术具有分析速度快,成本低,灵敏度高等优点,已应用核材料中铀、铅等同位素测定。本文研究了高分辨等离子体质谱(HR-ICP-MS)测定锂同位素丰度的技术方法,测定了纯锂化合物中锂同位素丰度。     

石油稳定同位素地球化学新进展

本文简述了我国氢、碳、氧稳定同位素标准物质的研究情况和有机质稳定同位素分析技术的进展,总结了我国有机氢、碳稳定同位素研究中的一些重要方面。煤和干酪根碳同位素组成的变化主要是与其类型和沉积环境有关,而与其热演化阶段无关。根据氯仿A、原油及其族组分碳同位素相似性进行油源对比是一种好方法。应用天然气组分的氢、碳同位素能有效地判识天然气的成因类型、成熟度和进行油气源岩对比。应用碳同位素数据还能判识地表油气化探烃气异常的成因和来源,但在实际应用时要注意气态烃可能遭受生物降解作用碳同位素分馏的影响。     

稳定同位素质谱技术在生态系统氮素循环中的应用

自然界中,氮的放射性同位素半衰期短,因此¹⁵N是唯一适用的天然示踪物。采用¹⁵N稀释或者富集技术,通过检测不同形态¹⁵N的丰度,能够较真实地了解陆地生态系统中氮素的固定、矿化、硝化和反硝化等过程。本工作简述了陆地生态系统中氮素循环的各个过程及¹⁵N 同位素分馏机制,简要介绍了稳定氮同位素的测定方法,系统论述了稳定氮同位素技术在生物固氮及土壤氮素转化过程中的研究现状,并在此基础上预测了该方法在国内氮素循环研究中的应用前景。     

干酪根中各种元素的稳定同位素分析

干酪根主要由C、H、O和少量S、N组成,作为石油的先驱物,干酪根中各种元素的同位素分析,对于石油形成和分布的研究以及石油的勘探,具有十分重要的意义。目前,干酪根中C的稳定同位素分析开展得较为普遍,而其它各种元素的同位素分析却很少。本文通过仪器实验条件的最佳化实验,建立了干酪根中各种元素的稳定同位素分析方法,用国际原子能机构标样和国家标准物质对各种标气进行了标定。并对方法的准确性和重复性进行了评价。实验说明分析结果满足石油行业标准和有机地球化学研究的要求。     

水中氦同位素的质谱分析

本文是关于水中氦浓度及其同位素质谱分析技术的研究报告，使用特制的玻璃瓶采集水样，真空脱气率大于９８％，经净化析出Ｈｅ和Ｎｅ送质谱计测量。以空气氦为标样，采用“ＡＢＡ”峰高比分析技术，对蒸馏水，泉水，西太平洋浅层海水等样品的氦浓度同位素组成进行了测试，该项技术已在探讨西太平洋浅层海水氦同位素分布的研究中获得了成功的应用。     

Isotope Ratio Monitoring-LC/MS (IRM-LC/MS): New Applications

应用同位素比气质联用(IRM-GC/MS)获得化合物种同位素比信息的历史由来已久,但在生物、医学、制药和环境领域备受关注的许多化合物没有挥发性或极性极强,所以不能直接用气相分析而需要HPLC.总结过去IRM-LC/MS设计上的经验和教训,热电开发出了采用在LC流动相中氧化化合物的全新的接口--Finnigan LC Isolink.它为同位素比质谱仪开拓了崭新的应用领域:直接分析有机酸、氨基酸、碳水化合物和核基因中的13C/12C比,运用衍生和繁琐的前处理已成为过去.Finnigan LC Isolink的灵敏度、直线性和准确性会被详细讨论,并将介绍它在生物地化学、分子生物学、药物学和食品安全控制上的应用.     

化学同位素标记-质谱分析技术在环境健康研究中的最新进展

代谢组和暴露组的分析表征在环境风险和健康效应研究中具有重要意义。由于人体代谢物和外源性化合物的理化性质多样和样品基质复杂，对其进行综合分析与表征是一项巨大的挑战。质谱(MS)虽然具有强大的定性和定量能力，但存在对一些分析物的灵敏度、特异性等不足的问题。化学同位素标记(CIL)技术与MS结合不仅可以提高检测灵敏度，而且在特异性、准确度、组学覆盖率和分析通量等方面有着显著的优势。近年来，化学同位素标记-质谱(CIL-MS)技术广泛应用于与环境和健康相关的代谢物和暴露标志物的靶向或非靶向分析。本文综述了近3年来CIL-MS在含氨基、羧基、羰基、羟基和巯基的代谢物/外源性化合物研究中的最新进展，关注与其相关的环境风险与健康效应，并总结CIL技术在MS分析中的优势、最新动态以及存在的不足，展望CIL-MS技术的发展趋势。     

Flash HT和GasBench II-IRMS分析水中氢氧同位素的方法比较

为了建立一种更准确、更快速的水中氢氧同位素比值检测分析方法,采用在线的连续流元素分析仪 稳定同位素质谱仪联用（Flash HT-IRMS）,碳还原高温热转化法和多用途气体制备仪-稳定同位素质谱仪联用（GasBench II-IRMS）水平衡法分析了不同来源水样中的氢氧同位素组成。结果显示,Flash HT和GasBench II-IRMS两种分析系统均能获得较好的氢氧同位素分析测试精密度,分别小于0.5‰（δD）和0.1‰（δ¹⁸O)。对比两种分析系统,Flash HT-IRMS分析系统的重现性和精度均优于GasBench II-IRMS。另外,Flash HT-IRMS分析系统可以实现在线单次分析过程中同时测定水中氢氧同位素组成,而且分析时间短、样品消耗量少,仅需0.1 μL。因此,对于微量水样中氢氧同位素组成的分析,Flash HT-IRMS测定系统更具优势。     

气相色谱-燃烧-同位素比值质谱法测定鳀鱼肌肉组织中单体氨基酸的碳稳定同位素组成

The stable carbon isotope compositions of individual amino acids in muscle tissues of the anchovy, Engraulis japonicus, a key species of animal in the Yellow and the East China Sea ecosystem, were determined by the gas chromatography-combustion-isotope ratio mass spectrometry (GC-C-IRMS). Eleven amino acid compounds were identified and their δ(13C) values were successfully measured. The new ability to measure stable carbon isotope compositions of individual amino acids offers a potential method for understanding digest, absorption and metabolism of anchovy, Engraulis japonicus, pathway of carbon transfer through food web and evaluating trophic quality of diet.     

天然存在的碳、氮稳定同位素在生态系统研究中的应用

简要介绍稳定碳、氮同位素在生态系统领域中关于系统的碳源、能量流动、营养结构、污染物的生物放大作用 ,对系统稳定性变化的应用研究作了较为系统的论述 ,并对稳定碳、氮同位素在赤潮研究、环境污染治理、生态动力学建模及有机分子化合物系列示踪技术等方面的应用提出展望。     

PreCon-IRMS测定土壤游离氨基酸态氮稳定同位素丰度

土壤氮大部分为有机氮,大分子类有机氮-蛋白质转化成可溶性氨基酸态氮是土壤氮循环的关键过程和土壤氮素有效性的主要限制因子,其中氨基酸态氮消耗速率在研究土壤肥力、生物机制等方面有着重要的指示作用.本研究建立了一种蒸馏结合化学转化N2 O产生法的氨基酸态氮稳定同位素丰度测定前处理方法,并结合气体预浓缩装置与稳定同位素质谱仪(...     

非传统同位素体系标准物质研发进展

新一代多接收同位素质谱仪为非传统同位素的高精度测量提供了有利的条件,进而使得非传统同位素体系在地学、环境学、海洋学、医学等领域的应用迅速发展,但由于目前尚缺乏相关的同位素计量基、标准,使如何获得可靠和可比的测量结果成为非传统同位素应用研究中的主要问题。因此,研究发展、推广使用准确可靠的非传统同位素体系标准物质是支撑非传统同位素体系良好应用发展的关键要素之一。本文重点阐述了非传统同位素测量存在的主要问题,有证非传统同位素标准物质的研发现状及其发展趋势,旨在提高对研发和正确使用有证同位素标准物质重要性的认识,促进我国同位素计量标准的良好发展和保障测量量值溯源作用的充分发挥。     

High‐precision mass spectrometric analysis using stable isotopes in studies of children

The use of stable isotopes combined with mass spectrometry (MS) provides insight into metabolic processes within the body. Herein, an overview on the relevance of stable isotope methodology in pediatric research is presented. Applications for the use of stable isotopes with MS cover carbohydrate, fat, and amino acid metabolism as well as body composition, energy expenditure, and the synthesis of specific peptides and proteins, such as glutathione and albumin. The main focus of these studies is on the interactions between nutrients and the endogenous metabolism within the body and how these factors affect the health of a growing infant. Considering that the early imprinting of metabolic processes hugely impacts metabolism (and thus functional outcome) later in life, research in this area is important and is advancing rapidly. The major fluxes on a metabolic level are the synthesis and breakdown rates. They can be quantified using kinetic tracer analysis and mathematical modeling. Organic MS and isotope ratio mass spectrometry (IRMS) are the two most mature techniques for the isotopic analysis of compounds. Introduction of the samples is usually done by coupling gas chromatography (GC) to either IRMS or MS because it is the most robust technique for specific isotopic analysis of volatile compounds. In addition, liquid chromatography (LC) is now being used more often as a tool for sample introduction of both volatile and non‐volatile compounds into IRMS or MS for ¹³C isotopic analyses at natural abundances and for ¹³C‐labeled enriched compounds. The availability of samples is often limited in pediatric patients. Therefore, sample size restriction is important when developing new methods. Also, the availability of stable isotope‐labeled substrates is necessary for measurements of the kinetics and concentrations in metabolic studies, which can be a limiting factor. During the last decade, the availability of these substrates has increased. Furthermore, improvements in the accuracy, precision, and sensitivity of existing techniques (such as GC/IRMS) and the development of new techniques (such as LC/IRMS) have opened up new avenues for tackling these limitations. © 2011 Wiley Periodicals, Inc. Mass Spec Rev 31:312–330, 2012     

原油溶解气中稀有气体同位素分析

国内稀有气体同位素分析技术主要应用于分析天然气和固体矿物样品。原油样品采集易受空气污染,并且挥发性有机组分严重影响分析结果。本实验利用压力差设计了一种顺压采样器,以排除空气;采用真空－超声波脱气;通过两级纯化系统,实现溶解气活性组分的完全去除,降低对超高真空仪器Noblesse的污染。结果表明：原油脱气效率达99．5％以上;同位素分析的相对标准偏差＜6．10％。顺压采样器及两级纯化系统的提出,实现了原油稀有气体分析。     

The Rosetta Stone of isotope science and the uranium/lead system

The nucleosynthetic characteristics of U and Pb, together with the interconnectivity between these elements by two radioactive decay chains, are the foundation on which the U/Pb system was able to make a unique contribution to isotope science. The Rosetta Stone is an ancient Egyptian tablet that enabled previously indecipherable hieroglyphics to be translated. In a similar manner, the isotopic investigation of the U/Pb system, by a variety of mass spectrometric instrumentation, has led to our knowledge of the age of the Earth and contributed to thermochronology. In a similar manner, climate change information has been garnered by utilizing the U‐Disequilibrium Series to measure the ages of marine archives. The impact of Pb in the environment has been demonstrated in human health, particularly at the peak of leaded petrol consumption in motor vehicles in the 1970s. Variations in the isotopic composition of lead in samples enable the source of the lead to be “fingerprinted” so as to trace the history of the Pb in ice cores and aerosols. The discovery of nuclear fission of ²³⁵U led to the development of nuclear reactors and the isotopic investigation of the Oklo natural reactors. The mass spectrometer is the modern Rosetta Stone of isotope science, which has enabled the isotopic hieroglyphics of the U/Pb system to be investigated to reveal new horizons in our understanding of nature, and to address a number of societal and environmental problems. © 2010 Wiley Periodicals, Inc., Mass Spec Rev 30:757–771, 2011