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同位素标记技术的应用，使有关物质吸收代谢及生物转化的研究取得了相当瞩目的进展。但由于放射性同位素具有潜在的放射性危害，其应用受到了很大的限制，尤其是在婴幼儿、孕妇的研究应用中。因此寻求稳定同位素替代放射性同位素成为科学家新的关注点，天然的稳定同位素13C更是近年来颇受关注。
1973年比利时的一家实验室第一个发现玉米制成的葡萄糖可评估人体口服碳水化合物（CHO）的氧化速率。但当时由于对CHO的认识很少，并没有引起科学界的重视。1989年美国一家营养代谢实验室相继报告了使用富含13C的玉米产品可以用来准确测定人体摄入CHO的氧化率，而不需要商业同位素标记。
富含 13C的植物在自然界中被称为C4植物，如玉米，甘蔗，凤梨等，这是因为它们在光合作用中通过Hatch-Slack途径， 13C发生自然定向的选择，使植物在生长过程中合成的CHO富含13C，其丰度高于另外一些植物如大米、薯类等，后者被称为C3植物。一般来说，C3植物中13C的丰度为1.08%，C4植物中13C的丰度为1.10%，应用同位素比质谱仪（isotope ratio mass spectrometer，IRMS）更易检测出其微小差别。CHO被人体摄入后经肠道内吸收，分解成葡萄糖，氧化产生CO2。所以当人体摄入一定量富含13C的CHO后，血中葡萄糖及呼气CO2中的13C水平也相应升高，因此通过检测血13C-葡萄糖及呼气中13CO2的水平，可以了解CHO在体内吸收代谢及葡萄糖氧化利用的情况。天然稳定同位素13C技术由于无伤害性，操作简单，数据准确，便于重复实验等优点，尤为受到重视。
目前天然稳定同位素13C技术多用于以下几方面研究：
CHO消化吸收率：人体摄入一定量富含13C的CHO后，可通过观察呼气中13C变化曲线，测定 13C和 12C的比率及一定时间内累积 13C的多少评估不同来源、不同结构的CHO在肠道内的吸收率及CHO在体内的氧化代谢率。
不同类型CHO对血糖调节、能量代谢的影响：结合血13C-葡萄糖分析及血清学检验，天然稳定同位素13C技术可以评估不同来源的CHO引起的血糖反应及氧化速率，从而为预防糖尿病等慢性疾病提供有关理论数据。人体在静息和运动过程中能源物质的氧化代谢率有所不同，天然CHO中13C富集程度高于脂肪，所以有的学者利用这一特性，观察受试者在一定运动负荷下，呼气中13C的变化规律来研究运动强度、运动时间对能量代谢的影响。
胃动力学研究：胃动力学研究包括：胃排空速率、胃肠转运时间等。13C技术可根据摄入不同来源的的固体或流食后 13C峰值出现的时间、持续时间，观察胃排空的速率及胃肠转运。
胃肠功能评价：某些CHO如木糖是以在肠道内被细菌发酵后再吸收的方式吸收，如果肠道内细菌过度生长，则木糖代谢产生的CO2增多，利用天然13C-木糖呼气实验可以评价儿童小肠细菌的过度生长。
疾病诊断： 胰腺功能不全，外分泌障碍，儿童囊性纤维化等疾病可导致α-淀粉酶分泌不足，引起CHO代谢障碍。这种病人通常给予淀粉酶制剂予以治疗。应用13C呼气实验技术，可以诊断病人对CHO代谢的状况；并且通过观察给予13C-CHO和淀粉酶制剂后，同时呼气中13CO2的变化判断药物对CHO代谢障碍的疗效。结合H2实验，天然稳定同位素13C技术还可以诊断乳糖酶缺乏引起的乳糖不耐受。
13C技术由于无伤害性、特异、准确、价格低廉，使以前难以完成的人体代谢研究成为可能，如孕妇、儿童及特殊病人等。但是13C技术也受到多种因素的干扰，实验操作应严格控制，如实验前饮食，禁食时间的长短，实验过程中运动状态等。无论如何，天然稳定13C实验技术费用低廉、准确可靠，是CHO代谢研究的较好方法。 | 