福建地区三种蜂蜜的荧光特性研究

陈文彬　吴德会　李书慧　黄静玲　杨清云　涂熹娟　杨文超　吴珍红　缪晓青

（福建农林大学蜂学学院，福建农林大学蜂疗研究所，蜂产品加工与应用教育部工程研究中心，福州，350002）

福建地区三种蜂蜜的荧光特性研究

陈文彬吴德会李书慧黄静玲杨清云涂熹娟杨文超吴珍红缪晓青

（福建农林大学蜂学学院，福建农林大学蜂疗研究所，蜂产品加工与应用教育部工程研究中心，福州，350002）

本文研究了福建地区三种蜂蜜（龙眼蜜、荔枝蜜、八叶五加蜜）的稳态荧光光谱，瞬态荧光寿命以及荧光量子产率。稳态荧光光谱研究表明，龙眼蜜和荔枝蜜显示出单一荧光发射峰，其最大发射波长分别为440 nm和430 nm，最大激发波长分别为340 nm和335 nm。八叶五加蜜则显示出双荧光发射峰，发射位置位于363 nm和460 nm，最大激发波长分别位于330 nm和350 nm。瞬态荧光寿命研究显示三种蜂蜜的四个荧光发射峰之间均存在显著差别，其中龙眼蜜和荔枝蜜的荧光寿命分别为8.20±0.13 ns和7.71±0.09 ns，八叶五加蜜的两个荧光发射峰则分别为3.13±0.66 ps和11.20±0.08 ns。量子产率的测定结果显示八叶五加蜜为5.80±0.35%，龙眼蜜和荔枝蜜分别为3.93±0.42%和3.07±0.15%。以上结果表明，不同的蜜种在稳态荧光光谱、荧光寿命、荧光量子产率三个主要的荧光性质上均表现出较大的差异，结合这三个荧光参数有望为蜂蜜的植物源性溯源提供更为丰富、稳定的信息。

蜂蜜；荧光；荧光寿命；量子产率

近年来，荧光光谱技术由于快速、灵敏、无损的特点，广泛应用于食品分析领域［1］。蜂蜜中已报道可能含有的荧光物质包括氨基酸［2］、维生素类［3］、酚类物质等［4］。这些内源性的荧光组分主要与蜜源相关，因此借助蜂蜜中的内源性荧光可进行蜂蜜的植物源以及掺假判别研究［5-7］。例如，K.Ruoff等［5］报道了瑞士地区4种蜂蜜的稳态荧光，并借助化学计量学的方法进行了植物源判别。L.Lenhardt等［6］报道了蜂蜜的荧光光谱结合平行因子分析的方法对塞尔维亚地区4种蜂蜜的植物源研究。国内赵杰文等［7］应用三维稳态荧光光谱对蜂蜜中的大米糖浆掺假进行了初步探讨。蜂蜜的植物来源种类繁多，但系统研究荧光性能的蜜种还较少；此外，现有文献报道主要针对其稳态荧光光谱进行分析，未对蜂蜜荧光的瞬态荧光寿命、荧光量子产率等性质进行研究。本文报道了福建地区三种蜂蜜（龙眼蜜、荔枝蜜、八叶五加蜜）的荧光特性，包括稳态的激发、发射光谱，瞬态的荧光寿命以及荧光量子产率等荧光参数。

1　材料与方法

1.1蜂蜜样品

龙眼蜂蜜和荔枝蜂蜜采自福建龙海的意蜂蜂场，八叶五加蜂蜜采自福建永泰的意蜂蜂场。称取1.00 g蜂蜜样品，用18.2 MΩ超纯水定容至100 ml，样品经0.22 um微孔滤膜过滤后供荧光测定。

1.2稳态荧光光谱测定

取上述的蜂蜜溶液3 mL于1 cm荧光比色皿中，RF5301PC（岛津）荧光光谱仪测量稳态荧光光谱。发射光谱采集条件：固定激发波长330 nm，发射光谱采集范围340～600 nm。激发光谱采集条件：龙眼蜜与荔枝蜜为固定发射波长430 nm，激发光谱采集范围275～420 nm；八叶五加蜜为分别固定发射波长360 nm和460 nm，相对应的激发光谱采集范围分别为275～350 nm，275～450 nm。光谱的采集狭缝均为激发狭缝3，发射狭缝5。

1.3荧光寿命测定

取前述的蜂蜜溶液3 mL于1 cm荧光比色皿中，FluoroMax-4（HORIBA Jobin Yvon）荧光光谱仪测定荧光寿命（配备单光子计数附件）。激发光源采用脉冲NanoLED（IBH），衰减曲线分析采用DAS6软件（HORIBA Jobin Yvon）。平均荧光寿命采用以下公式进行计算：

其中αi为组分i的归一化指前因子，τi为组分i的荧光寿命。

1.4荧光量子产率的测定

取上述的蜂蜜溶液1 mL于样品池中，FluoroMax-4（HORIBA Jobin Yvon）荧光光谱仪测定绝对荧光量子产率（配备积分球附件）。激发波长330 nm，光谱积分范围为350～650 nm。

2　结果与分析

2.1稳态荧光光谱

荧光是物质在吸收光辐射后，由激发态所产生的辐射跃迁而伴随的发光现象。稳态荧光光谱包括激发与发射光谱。本文所研究的三种蜂蜜的荧光激发光谱与荧光发射光谱如图1所示。从图中可以看出，龙眼蜜与荔枝蜜的荧光发射光谱存在差异，其最大发射波长分别位于440 nm和430 nm。除了发射峰位置，龙眼蜜与荔枝蜜的荧光强度也存在不同。在相同浓度（1 g/ 100 mL）以及相同激发波长（330 nm）下，龙眼蜜的最大荧光发射强度约为荔枝蜜的两倍。龙眼蜜和荔枝蜜的荧光激发光谱同样存在差异，龙眼蜜的最大激发波长位于340 nm（图1c），而荔枝蜜的最大激发波长为335 nm（图1d）。龙眼蜜最大激发波长下的强度约为荔枝蜜的1.6倍。

图1　福建地区三种蜂蜜的荧光发射光谱（虚线）与荧光激发光谱（实线）：龙眼蜜（a，c），荔枝蜜（b，d），八叶五加蜜（e，f，g）

八叶五加蜜的荧光光谱同龙眼蜜和荔枝蜜较为不同，在330 nm的激发波长下，其荧光发射存在两个明显的特征峰，最大发射波长分别位于363 nm和460 nm，且最大荧光强度接近荔枝蜜的5倍。分别扫描这两个荧光发射峰的激发光谱可以发现，其最大激发波长分别位于330 nm和350 nm，两个激发光谱的形状和位置显著不同，说明两个荧光的发射峰分属于不同的荧光组分。

2.2荧光寿命

荧光寿命是荧光分子在激发态的平均滞留时间，可采用单光子计数的方法对荧光的衰减进行测量，进而计算荧光寿命。三种蜂蜜的荧光衰减曲线以及平均荧光寿命分别如图2和表1所示。

从图2可以看出，三种蜂蜜的四种荧光组分表现出了不同的衰减趋势。其中八叶五加蜂蜜两个不同的荧光组分表现出了极显著的荧光衰减差别，其中460 nm发射的荧光组分（Em 460）显示出了较长的荧光寿命，平均为11.2纳秒；而发射位置处于360 nm的荧光组分（Em 360）则表现出较短的荧光寿命，平均值为3皮秒。龙眼蜜和荔枝蜜的平均荧光寿命分别为8.20和7.71，统计分析显示有显著差异（P＜0.05）。

表1　福建地区三种蜂蜜的荧光寿命与量子产率

图2　福建地区三种蜂蜜的荧光衰减曲线：龙眼蜜（a），荔枝蜜（b），八叶五加蜜（c为Em 460，d为Em 360）

2.3荧光量子产率

荧光量子产率是荧光物质所发射的光子数与所吸收激发光光子数的比值。本文中采用积分球技术［8］对三种蜂蜜荧光的绝对量子产率进行测定，测定结果如表1所示。在相同的激发波长和相同的积分范围条件下，三种蜂蜜的荧光量子产率同前述的荧光强度表现出相近的变化趋势。三种蜂蜜中八叶五加蜂蜜表现出了最大的量子产率值，平均值为5.8%。龙眼蜜次之，平均值为3.93%，荔枝蜜最低，平均值为3.07%。统计分析结果显示三者之间均存在显著差异（P＜0.05）。

3　讨论

三种蜂蜜的稳态荧光测定结果显示不同的蜜种具有不同的稳态光谱性质。从荧光光谱比较可以看出，龙眼蜜与荔枝蜜的荧光最大发射波长相差约10 nm，两种蜜的激发峰则相差5 nm。除峰位置外，龙眼蜜同荔枝蜜相比显示出更大的荧光发射强度。八叶五加蜜则显示出了特征的稳态荧光光谱。其发射光谱中存在两种不同的具有较强荧光发射的组分。

荧光寿命以及荧光量子产率的结果可为蜂蜜的荧光性能提供更为丰富的信息。稳态荧光光谱的强度与荧光物质的浓度以及光源强度等因素相关。因此，不同的仪器以及不同的蜂蜜浓度均会导致采集的稳态荧光光谱强度有所差异。但荧光寿命以及荧光量子产率是荧光物质激发态的基本性质，这两个参数在一定浓度范围内与光源强度以及物质浓度无关，因此可以作为稳态荧光光谱的有益补充，避免不同荧光仪器上荧光强度不同带来的影响。从荧光寿命和荧光量子产率结果来看，三种蜂蜜均存在显著性差异。稳态光谱结合瞬态光谱和量子产率提供了多维的荧光性质信息，有望为蜂蜜的植物源溯源研究提供更为准确稳定的方法。

致谢：感谢厦门大学化学化工学院何荣坤博士在荧光寿命与量子产率测定中提供仪器和实验帮助。

［1］Karoui R，Blecker C.Fluorescence spectroscopy measurement for qualityassessment offood systems-Areview［J］.Food and Bioprocess Technology，2011，4:364-386.

［2］Bouseta A，Scheirman V，Collin S.Flavor and Free Amino Acid Composition of Lavender and Eucalyptus Honeys［J］.Journal of Food Science，1996，61:683-687.

［3］León-Ruiz V，Vera S，González-Porto A V，Andrés M P S.［4］Tomás-Barberán F A，Martos I，Ferreres F，et al.HPLC flavonoid profiles as markers for the botanical origin of European unifloral honeys［J］.Journal ofthe Science ofFood and Agriculture，2001，81:485-496.

Analysis of Water-Soluble Vitamins in Honey by Isocratic RP-HPLC［J］.Food Analytical Methods，2011，4:364-386.

［5］RuoffK，Karoui R，Dufour E，et al.Authentification ofthe botanical origin ofhoney by front-face fluorescence spectroscopy.A preliminary study［J］.Journal of Agricultural and Food Chemistry，2005，53: 1343-1347.

［6］Lenhardt L，Bro R，Zekovic I，et al.Fluorescence spectroscopy coupled with PARAFAC and PLS DA for characterization and classification ofhoney［J］.Food Chemistry，2015，175:284-291.

［7］赵杰文，韩小燕，陈全胜，等.基于三维荧光光谱技术对掺假蜂蜜无损鉴别研究［J］.光谱学与光谱分析，2013，33:1626-1630.

［8］Porrès L，Holland A，Palsson L O，et al.Absolute Measurements ofPhotoluminescence Quantum Yields of Solutions Using an IntegratingSphere［J］.Journal ofFluorescence，2006，16:267-272.

Fluorescence Properties of Three Kinds of Honey Harvested in Fujian Province

Chen Wenbin，Wu Dehui，Li Shuhui，Huang Jingling，Yang Qingyun，Tu Xijuan，Yang Wenchao，Wu Zhenhong，Miao Xiaoqing
（College of Bee Science，Fujian Agriculture and Forestry University；Apitheraphy Institute of Fujian Agriculture and Forestry University；MOE Engineering Research Center of Bee Products Processing and Application，Fuzhou 350002）

Fluorescence properties of three kinds of honey（longan honey，litchi honey，and schefflera honey）produced in Fujian province were investigated，which included steady state spectroscopy，life time，and quantum yield. Steady state fluorescence spectroscopy shows that emission maxima of longan and litchi honey is located at 440 nm and 430 nm，respectively.And excitation peak is positioned at 340 nm and 335 nm from longan honey and litchi honey respectively.The emission of schefflera honey exhibits two maxima which locate at 363 nm and 460 nm，whose maxima excitation is detected at 330 nm and 360 nm respectively.Life time measurements show that the fluorescence decay of four emission maximum from three types of honeys are significantly different.The calculated life time is 8.20±0.13 ns and 7.71±0.09 ns for longan honey and litchi honey respectively.And the two emission maximum from schefflera honey present quite different fluorescence decay process，whose life time are 3.13±0.66 ps and 11.20±0.08 ns.The observed quantum yields are 5.80±0.35%，3.93±0.42%，and 3.07±0.15%for longan honey，litchi honey and schefflera honey respectively.The obtained results indicate that honeys exhibited large difference of fluorescence properties among different botanical origin，and the combination of steady state，life time and quantum yield might provide stable multi-way information for the honey classification.

honeys；fluorescence；life time；quantum yield

福建省自然科学基金（2011J05042，2012J05037），福建农林大学大学生创新训练项目（201510389201），国家自然科学基金（NO.31201861），现代农业产业技术体系（CARS-45-KXJ19）

陈文彬（1982-），男，助理研究员，Email:wbchen@fafu.edu.cn.

缪晓青（1959-），男，教授，研究方向：蜂产品加工与应用，Email:mxqsf88@126.com.