蜂蜜蜜源鑒別與蜂蜜質(zhì)量控制的方法研究與探索

馬永杰，包洪亮，吳鑫鑫，李星宇，宋 粵，胡雪柯，嚴(yán)慧娟，劉曉雨

（1. 洛陽師范學(xué)院 食品與藥品學(xué)院，河南 洛陽 471934；2. 洛陽師范學(xué)院 數(shù)學(xué)科學(xué)學(xué)院，河南 洛陽 471934）

0 引言

蜂蜜蜜源最主要的是意蜂和中蜂，市場上的中蜂蜂蜜從價格上講，要比意蜂高；從產(chǎn)量上講，產(chǎn)量低，比意蜂蜂蜜的價格要高出3~5 倍[1-2]。由于蜂蜜復(fù)雜的化學(xué)成分、特殊的氣味及健康益處，蜂蜜的消費在近幾年中不斷增長，消費者也越來越重視蜂蜜的品質(zhì)。然而，商家為了獲得更高的利益，使得市場上蜂蜜質(zhì)量問題頗多，如糖漿摻假后，會破壞蜂蜜的質(zhì)量和安全性，還會混淆蜂蜜的產(chǎn)地和蜂種的來源。另外，使用價格較低的蜂蜜冒充價格較高的蜂蜜，或者將質(zhì)量差的蜂蜜添加在優(yōu)質(zhì)蜂蜜中，這種情況在蜂蜜市場上經(jīng)?？梢姟Ｒ恍z測技術(shù)的落后或不足，促使用意蜂蜂蜜冒充或摻入中蜂蜂蜜的假冒偽劣現(xiàn)象出現(xiàn)頻繁。為此，保證蜂蜜的質(zhì)量也特別重要。對于蜂蜜摻假的質(zhì)量辨別方法有很多，如氣相和液相色譜法[3-5]、電化學(xué)[6]、光譜技術(shù)[7-8]、核磁共振技術(shù)[9-10]、碳同位素法[11]、抗體檢測技術(shù)[12]、電子舌檢測技術(shù)[13-15]等。以上分析方法多數(shù)前期預(yù)處理復(fù)雜繁瑣，具有較高的檢測分析成本和較長操作流程。

由于蜂蜜化學(xué)成分復(fù)雜，單憑分析指標(biāo)的幾種成分來評定和鑒別蜂蜜的品質(zhì)，很容易讓假冒偽劣產(chǎn)品在市場銷售中有可乘之機。所以，應(yīng)該對蜂蜜的成分及來源進(jìn)行整體或群集成分的分析。目前，針對非線性化學(xué)群集成分分析方法的反應(yīng)機理[16-17]、應(yīng)用研究[18-20]，國內(nèi)已經(jīng)報道了許多研究成果[21-23]?；诖?，在前期工作基礎(chǔ)上，利用非線性化學(xué)群集成分分析方法對蜂蜜蜜種來源進(jìn)行鑒別，對蜂蜜的質(zhì)量進(jìn)行控制、穩(wěn)定蜂蜜蜜源的市場價格、提高蜂農(nóng)養(yǎng)殖的積極性和蜂種資源的開發(fā)利用具有一定的意義。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

以蜂蜜為測試樣本，中蜂蜂蜜和意蜂蜂蜜樣品來自于河南省蜂農(nóng)。5 個品牌的蜂蜜樣本分別是蜂蜜1 號、蜂蜜2 號、蜂蜜3 號、蜂蜜4 號、蜂蜜5 號。其中，中蜜和意蜂蜂蜜分別為6 號和7 號。

所用試劑濃度為1.00 mol/L 硫酸、1.00 mol/L 丙酮、0.01 mol/L 溴化鈉、0.80 mol/L 溴酸鈉、0.08 mol/L硫酸錳，均購自天津市福晨化學(xué)試劑廠。

1.2 儀器與設(shè)備

試驗所用設(shè)備，湖南尚泰測控科技有限公司產(chǎn)品；MZ-1B-2 型非線性化學(xué)指紋圖譜測定儀；BS 224 S 型電子天平，上海精密科學(xué)儀器有限公司產(chǎn)品。

1.3 試驗方法

稱取5 g 蜂蜜溶于45 mL 蒸餾水中，儀器打開，樣品加入反應(yīng)杯中，蓋好反應(yīng)器蓋。將恒溫系統(tǒng)溫度和攪拌速度分別設(shè)定為50 ℃和800 r/min，點擊菜單，數(shù)據(jù)開始收集。攪拌至5.00 min 時，加入溴酸鈉0.80 mol/L（5.00 mL）。將E-T 曲線記錄下來，直到不再隨著時間T 而改變電位E 為止[21-22]。數(shù)據(jù)處理采用MATLAB（VER.7.11.2010B） 軟件。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同品牌蜂蜜的非線性化學(xué)群集成分指紋圖譜分析

5 種不同蜂蜜的非線性化學(xué)指紋圖譜見圖1。

圖1 5 種不同蜂蜜的非線性化學(xué)指紋圖譜

研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，各種蜂蜜特征參數(shù)中差別最明顯的是振蕩壽命（圖1 中每個圖譜上的箭頭所示），其中蜂蜜振蕩壽命最長的為4 號，其次為5 號，最短的為1 號。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，影響蜂蜜圖譜振蕩壽命的最直接因素是樣本量，反應(yīng)底物的濃度也會在樣本量較少時相對降低，從而引起振蕩壽命的增加；相反，如果檢測樣本量太多，反應(yīng)底物的濃度相對增加，導(dǎo)致反應(yīng)速度加快和振蕩壽命縮短。因此，每次測定時，保持蜂蜜檢測樣本量一致非常重要；另外，在同量的蜂蜜樣本中，從振蕩壽命的長短，來評估所測蜂蜜中含有的水分量和蜂蜜純度的高低。研究通過反應(yīng)體系和檢測量的優(yōu)化，最終檢測量為稱取5 g蜂蜜溶于45 mL 蒸餾水中。由圖1 可知，5 個品牌的蜂蜜，在檢測條件和檢測用量相同的情況下，蜂蜜振蕩壽命最長的是4 號，這說明該品牌蜂蜜中含有的水分量最大，蜂蜜的純度最低，相對而言，蜂蜜的振蕩壽命最短的是1 號，這說明該品牌的蜂蜜純度最高。所以，蜂蜜的品質(zhì)可以根據(jù)不同蜂蜜振蕩壽命的不同直觀地、迅速地鑒別出來。

2.2 不同蜜種的非線性化學(xué)群集成分分析指紋圖譜

不同蜂種蜂蜜的非線性化學(xué)群集成分分析指紋圖譜見圖2。

圖2 不同蜂種蜂蜜的非線性化學(xué)群集成分分析指紋圖譜

從直觀程度講，蜂蜜的指紋圖譜差別不大，但稍微有些不同。通過研究發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致蜂蜜的成分存在一定差異的因素是蜜種的生長環(huán)境、蜜源植物來源及采集方式等，這些因素會直接影響到蜂蜜的理化特性和物質(zhì)組成[4-6]。據(jù)報道，中蜂蜂蜜成分指標(biāo)（如酸度、灰分、總酚和果糖含量） 要高于意蜂蜂蜜[8]。由圖2 圖譜上箭頭所示可知，誘導(dǎo)時間比較長的是中蜂蜂蜜（6 號），它的停波時間較短，在曲線輪廓的左端以較寬的幅度呈下凹的趨勢；與中蜂蜂蜜相比，意蜂蜂蜜（7 號） 誘導(dǎo)時間短、停波時間長，在曲線輪廓左端位置，向下凹進(jìn)的趨勢幅度較小?；诖耍梢酝ㄟ^這些指紋圖譜的外觀特征差異，直接可以辨別中蜂蜂蜜和意蜂蜂蜜。

2.3 數(shù)學(xué)模型的構(gòu)建

構(gòu)建相似度評價模型是將指紋圖譜的參數(shù)按照該系列蜂蜜的非線性化學(xué)群集成分進(jìn)行分析，從而得出蜂蜜的品質(zhì)評價標(biāo)準(zhǔn)。研究利用系統(tǒng)相似度的計算方法[22]，對5 種蜂蜜的非線性化學(xué)群集成分分析指紋圖譜進(jìn)行相似度評價，將5 個蜂蜜圖參數(shù)的平均值設(shè)置為參考值，采用系統(tǒng)相似度對5 種蜂蜜進(jìn)行分析。

蜂蜜的相似度評價結(jié)果見表1。

表1 蜂蜜的相似度評價結(jié)果

由表1 可知，5 種蜂蜜的相似度都大于0.900 0，平均值為0.926 6。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，蜂蜜的營養(yǎng)成分和含量對于蜂蜜的品種和產(chǎn)地，有很大的差異。因此，對于同一品種的不同產(chǎn)地，或源蜜在同一產(chǎn)地的不同品種，建立一個相似度評估模型，特別重要。基于此，通過數(shù)學(xué)模型的構(gòu)建，可以對蜂蜜的品種進(jìn)行辨別和質(zhì)量控制。

3 結(jié)論

研究蜂蜜蜜種來源的鑒別采用非線性化學(xué)群集成分分析方法，同時對蜂蜜品質(zhì)進(jìn)行控制[24]。研究表明，振蕩壽命是所有蜂蜜中最明顯的差異參數(shù)，其中最長的為4 號，其次為5 號，最短的為1 號。此外，中蜂蜂蜜誘導(dǎo)時間長、停波時間短、曲線輪廓左端位置，下凹趨勢幅度較寬，意蜂蜂蜜誘導(dǎo)時間短、停波時間較長、曲線輪廓左端位置，下凹趨勢幅度較小，因此，蜂蜜蜜源的質(zhì)量可以通過這些指紋的明顯特征差異來區(qū)分。從系統(tǒng)相似度的計算方法來看，每種蜂蜜的相似度都大于0.900 0。因此，通過非線性化學(xué)群集成分分析方法，可對蜂蜜蜜種來源及蜂蜜的質(zhì)量進(jìn)行控制。