同位素与饮食

民以食为天。万物都是由原子构成的，食物也不例外，吃东西就是吃原子。那么，你是否知道，同种元素的原子还有“胖”有“瘦”，“体重”不尽相同？这些胖瘦不一的原子影响着我们的身体，科学家也通过研究它们，发展出一门能帮人吃得更“好”的技术——同位素技术。

那么，什么是同位素呢？原子核内有两种粒子，一种叫质子，另一种叫中子。质子决定着原子的种类，中子影响着原子的“体重”。种类相同而“体重”不同的原子，便是彼此的同位素。

生命之源

水是人体中最常见的物质之一，水分子是由2 个氢原子与1 个氧原子组成的无机化合物。自然界中，氢有三种同位素，分别是氕、氘、氚。其中，氕是最常见的氢，天然状态下约占所有氢的99.98% ；而氘只占0.016% ；氚就更少了，在天然状态下简直可以忽略不计。

氘比氕多一个中子，因此要重一些。这一区别导致重水（几乎全由氘原子组成的水）和天然水的性质存在些许差异，如重水密度略大，冰点略高，沸点略高，黏度约为天然水的1.2 倍。

除了物理性质不同，重水参与化学反应的速率也比天然水缓慢，而水又偏偏参与着生命体内几乎所有反应和构成，比如，DNA的遗传和复制。当人体内氘含量偏高的时候，DNA 转录复制发生的错误很难被DNA 修复酶纠正，而这些错误，可能会对人体产生不可逆转的危害。

尽管天然水中正常含量的氘不会给人体带来明显的危害，但水中的氘还是越少越好。在海面上生成的雨云，在从海岸线飘往内陆的过程中，氘会比氕更容易先随着雨水降落下来。不同纬度、不同海拔的地区，水的蒸发量存在不同，氕会比氘更容易蒸发。因此，不同地区的降雨、地表水和地下水中的氢同位素组成存在明显差异。

总的来说，越接近极地、越偏离海岸、海拔越高，其水中的氘含量就越低。由于植物生长要吸水，所以不同地区植物体内的氢同位素含量也不同。根据这一点，我们可以鉴定食物的原产地，例如鉴定进口葡萄酒和国产葡萄酒，以及鉴定进口橄榄油和国产橄榄油。

真假蜂蜜

蜂蜜是蜜蜂从开花植物的花蕊中采得的花蜜，在蜂巢中经过充分酿造而成的天然甜物质，营养丰富，风味独特，吸引着许多消费者购买，同时也让许多不法分子乘虚而入，在蜂蜜中掺入取自其他植物的糖，欺骗消费者。

蜂蜜含有果糖，往蜂蜜里面加入廉价且同样含有果糖的玉米糖浆是一种造假手段。玉米糖浆加入蜂蜜后不影响外观和口感，常规检测手段不易发现，同位素检测法则是拆穿这一谎言的利器。

根据光合作用途径的不同，植物可分为C3 植物和C4植物。常见的C3 植物有大豆、小麦、水稻、葡萄等，几乎所有的蜜源植物都属于C3 植物；常见的C4 植物有玉米、甘蔗、高粱等。C3 植物和C4 植物中的碳同位素组成存在显著不同。根据蜂蜜中碳同位素的组成，可以推断它来自C3 植物还是C4 植物，是不是正经蜂蜜。

既然向蜂蜜中掺入玉米等C4植物的糖浆太容易被识破，那么掺入取自C3 植物的糖浆是否就可以蒙混过关了呢？

这些假蜜确实一度给辨识蜂蜜是否掺假带来了难题，比如取自水稻的大米糖浆。现在，即便是C3 植物糖浆，同位素技术也能轻松鉴别了。这是因为，蜂蜜中各类糖的碳同位素比值是相差不大的，而一旦C3 植物的糖混入其中，某类糖的碳同位素比值就会产生变化。因此，蜂蜜掺假，在如今的同位素检测技术面前，已无处遁形。

食物溯源

如果说DNA 记录了人类的遗传密码，那么同位素则记录了人类的生活密码。自然界的食物天然就存在着稳定同位素比值之间的差异。当这些食物被人类消化吸收，就会转化成骨骼的组成成分。由此，根据考古遗址里人骨的同位素比值，我们可以追溯其食物来源，了解人类演化史和文明演进史。比如，同位素技术在研究中华民族的饮食文化基因方面就立了一件大功。

科学家对我国北方多个考古遗址中的遗骨做了同位素分析，发现8000 多年前古人的骨头中虽然检出一些C4 植物（主要是粟黍食物）同位素的信号，但非常弱，这反映了此时期粟黍种植尽管已经有所发展，但人们取食依然主要依赖狩猎，农业只是辅助；到了7000 多年前之后，这些信号明显增强，展现了当时粟作农业大发展，人群极度依赖粟作农业的情况。粟作农业自7000年前左右的仰韶文化以后，已经成为我国北方地区非常重要的生产方式，是支撑中华文明形成的物质基础。

粟不仅在国内大放异彩，还不断扩散至欧亚大陆的西端。科学家根据纵贯欧亚大陆考古遗址中人骨的同位素数据，制作了一张“食物地图”。我国黄河流域的人群，皆主要以粟类食物为食；中亚和我国新疆则呈现麦粟食物混食的情形；欧洲人群也时有对粟类食物的摄取。人骨同位素数据清晰反映了粟类作物自黄河流域不断向西辐射至中亚和欧洲的进程。

古代人群的骨骼，就仿若一个个密码箱，等待科学家分析破译，同位素技术正是破译这些密码的关键技术之一。