鹅掌柴蜂蜜的糖类指纹图谱构建及掺假识别研究

林丹，冯志强，庄俊钰，陈晓嘉，侯真真，黄柳霞

（1.广东省食品工业研究所有限公司，广东广州510308；2.广东省食品工业公共实验室，广东广州510308；3.广东省质量监督食品检验站，广东广州510308）

鹅掌柴蜂蜜，是南方特有冬季蜜种，故俗称“冬蜜”。鹅掌柴也叫鸭脚木、文母树，原产中国台湾、福建、云南、贵州、四川、西藏、广东、海南等地，一般用它的根和皮晒干为药。鹅掌柴蜂蜜色泽为浅琥珀色，较易结晶，质地优良，味甘而略带特有苦味。除具有蜂蜜之清热、补中、解毒、润燥等功效外，还有发汗解表、祛风除湿之功效，对感冒发热、咽喉肿痛、风湿关节痛有较好辅助疗效[1-3]。鹅掌柴蜂蜜的药用功能正逐步引起人们的重视。

由于经济利益的驱使，蜂蜜掺假现象对蜂蜜的质量和销售市场带来严重的问题。最初蜂蜜掺假原料主要是水、蔗糖、转化糖、饴糖、羧甲基纤维素、糊精或淀粉类物质。但是，用这些物质掺假得到的蜂蜜较易辨别，因此现在很少使用，取而代之的是用葡萄糖、果糖、蔗糖、高果玉米糖浆、甜菜糖浆、甘蔗糖浆、果葡糖浆等掺假。葡萄糖和果糖为天然蜂蜜主要成分，蜂蜜国家标准规定蜂蜜中葡萄糖和果糖含量在60%以上，因此这些物质的加入不但没有破坏蜂蜜的风味，还使它们的指标值得到了加强。随着各种合成色素、蜂蜜香精和工业淀粉酶的使用，不法分子更是以水、葡萄糖、果糖、工业糖浆和工业淀粉酶为原料，以蜂蜜国家标准为技术参考，通过加入色素和蜂蜜香精来制造全假蜂蜜，蒙骗消费者，获取暴利[4-7]。假蜂蜜尽管在技术指标上符合国家标准，但它不具天然蜂蜜的全部营养成分，更不具有天然蜂蜜独特的保健功能。

糖类是蜂蜜的主要的成分，其中单糖中的葡萄糖和果糖占蜂蜜总糖的55%～75%，而双糖和三糖的含量因蜜源种类的不同而变化。蜂蜜指纹图谱具有整体性和可以部分量化的特征。每种蜂蜜都有独特的区别于其他种类的化学组分，即有它们白己的指纹特征[8]。本研究通过测定鹅掌柴蜂蜜的糖类指纹图谱，找出鹅掌柴蜂蜜的分布规律，为鹅掌柴蜂蜜的定性鉴别奠定基础。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

选取流通领域上具有代表性的鹅掌柴蜂蜜样品4个，常见的掺假物质有果葡糖浆、玉米糖浆和麦芽糖浆，自制掺假样品20个。

果糖、葡萄糖、蔗糖、麦芽糖，纯度≥99%：Sigma公司；乙腈（色谱纯）：Honeywell公司。

糖标准贮备液（20 mg/mL）：分别吸取经过（96±2）℃干燥2 h的果糖、葡萄糖、蔗糖、麦芽糖各1 g，加水定容于50 mL，置于4℃密封可贮藏一个月。

糖标准使用液：分别吸取糖标准贮备液1.00、2.00、3.00、5.00 mL于10 mL容量瓶、加水定容，分别相当于 2.0、4.0、6.0、10.0 mg/mL 浓度标准溶液。

1.2 设备与仪器

Agilent1200高效液相色谱仪带发光散射检测器ELSD：安捷伦公司；氨基柱（250 mm×4.6 mm×5 μm）：安捷伦公司；AG 204天平：瑞士METTLER公司；KQ5200DE型超声波仪：昆山市超声仪器在限公司；JB-1磁力搅拌器：上海雷磁·创益仪器仪表有限公司；CF15RXⅡ高速冷冻落地式离心机：日本日立制作所。

1.3 试样的制备和保存

未结晶的样品将其用力搅拌均匀；有结晶析出的样品，可将样品瓶盖塞紧后置于不超过60℃的水浴中温热，待样品全部融化后，搅匀，迅速冷却至室温以备检测用。在融化时应该注意防止水分侵入。蜂蜜等易变质试样置于0℃～4℃保存。

动态谓词逻辑(DPL)为一阶逻辑的“动态化”，这就是为什么自然语言通常采用一阶公式表达实践知识的语言形式的原因。

1.4 样品处理

称取均匀后的试样1 g～2 g（精确到0.000 1 g）于50 mL容量瓶，加水定容至50 mL，充分摇匀，用于干燥滤纸过滤，弃去初滤液，后续滤液用0.45 μm微孔滤膜过滤或离心获取上清液过0.45 μm微孔滤膜至样品瓶，供液相色谱分析。

1.5 色谱条件

a）流动相：乙腈+水=70+30（体积比）；b）流速：1.0 mL/min；c）柱温：40 ℃；d）进样量：20 μL；e）漂移管温度：80℃。

1.6 样品测定

将试样溶液注入高效液相色谱仪中，记录峰面积，从标准曲线中查的试样中的糖浓度。

1.7 数据分析

计算数据库的描述统计量并对其进行分析。

利用Sufer软件绘制掺假物质糖类的等值线图，并对图谱进行分析。

采用夹角余弦法计算鹅掌柴蜂蜜与常见掺假物质、掺假蜂蜜糖类指纹图谱的相似度，同时比较各类样品相似度的差异。相似度（夹角余弦）的计算公式如下：

式中：Xi为某样品组分i的含量；Yi为标准指纹图谱组分i的含量；n为某样品标准指纹图谱中所有组分的数目，i为样品中的某一组分。

2 结果与讨论

2.1 鹅掌柴蜂蜜与常见鉴别掺假物质、掺假蜂蜜的糖类组成

从表1数据可知，鹅掌柴蜂蜜中的果糖含量高达40 g/100 g以上，玉米糖浆和麦芽糖浆中的果糖含量均为未检出；葡萄糖含量明显低于果葡糖浆、高于玉米糖浆；麦芽糖含量明显低于玉米糖浆和麦芽糖浆。从表2数据可知，对比鹅掌柴蜂蜜样品，掺假样品中的果糖、葡萄糖和麦芽糖的含量均有变化，因此可以通过分析样品中的糖类变化鉴别鹅掌柴蜂蜜的真伪。

表1 鹅掌柴蜂蜜与常见掺假物质的糖类组成Table 1 Carbohydrate composition of schefflera honey and adulterated material

表2 掺假鹅掌柴蜂蜜的糖类组成Table 2 Carbohydrate composition of adulterated honey

2.2 单一物质掺假蜂蜜的糖类分析

根据表2的数据，以掺假物质量为横坐标，果糖、葡萄糖、蔗糖和麦芽糖作为纵坐标绘制散点图见图1。

图1 掺假鹅掌柴蜂蜜糖类变化规律Fig.1 Carbohydrate composition change of adulterated honey

由图1可知，当掺假物质为果葡糖浆时，葡萄糖、果糖和蔗糖的变化不太明显，掺假后的样品中的麦芽糖均为未检出；当掺假物质为玉米糖浆和麦芽糖浆时，果糖和葡萄糖的含量随着掺假量的增加而减少，麦芽糖含量随着掺假量的增加而增加，蔗糖含量均为未检出。

标准差是最常用及最重要的离散趋势统计量，当数字差别显示越大时，可以标示为变量间的差异越大。对鹅掌柴蜂蜜和各类掺假蜂蜜中果糖、葡萄糖、蔗糖和麦芽糖进行标准差分析，见表3。

表3 鹅掌材蜂蜜及掺假样品的标准差分析Table 3 Standard deviation of schefflera honey and adulteration

从表3中标准差的数据可知，掺假蜂蜜的标准差排序是果糖、麦芽糖、葡萄糖、蔗糖，其中果糖的值最大，其值为12.11，其次为麦芽糖，其值为12.06。果糖和麦芽糖的变化最为明显。

图2 掺假物质与果糖、麦芽糖的等值线图Fig.2 Isogram of fructose and maltose in adulteration

2.3 鹅掌柴蜂蜜掺假的等值分布

对试验中标准差比较大的两种糖类进行交互试验，建立2种糖类与掺假含量的等值线图。以果糖的含量为X轴，麦芽糖的含量为Y轴，绘制出与果葡糖浆、玉米糖浆、麦芽糖浆掺假量的等值线图，图中所取等值点 0、10、20、30、40、50、60、70、80、90、100 表示为掺假物质在样品中的含量，见图2。

从图2直观显示出，玉米糖浆、麦芽糖浆在图中的分布具有明显的梯度变化，玉米糖浆，当获取某掺假待测样品中果糖和麦芽糖的值时，通过确定该值在图中的坐标点，可辨别出待测样品中掺假物质的含量大小。但该方法对于鹅掌柴蜂蜜中掺假果葡糖浆的鉴别不具有明显的鉴别效果。

2.4 鹅掌柴蜂蜜及掺假样品的相似度分析

以鹅掌柴蜂蜜样品1为标准指纹图谱，通过夹角余弦法计算出掺假物质和掺假蜂蜜与标准指纹图谱之间的相似度，见表4。

表4 各类样品与标准指纹图谱的相似度比较Table 4 Similarity of samples and standard fingerprint

从表4可知，掺假物质与鹅掌柴蜂蜜标准图谱比较，果葡糖浆的相似度为0.990 1，玉米糖浆和麦芽糖浆的相似度比较低，分别为0.109 5和0.241 7。单一掺假蜂蜜中，5%～50%果葡糖浆掺假蜂蜜的相似度范围为0.983 5～0.996 5，5%～50%玉米糖浆掺假的相似度范围为0.733 7～0.991 5，5%～50%麦芽糖浆掺假蜂蜜的相似度范围为0.781 7～0.993 9；混合掺假蜂蜜中，样品的相似度均低于0.99。鹅掌柴蜂蜜的相似度均大于0.999，说明标准糖类指纹图谱能够反映鹅掌柴蜂蜜的共同特性，同时也能够反映掺假蜂蜜与鹅掌柴蜂蜜之间的差异。

2.5 鹅掌柴蜂蜜特征指纹图谱的建立

计算出鹅掌柴蜂蜜中果糖、葡萄糖、蔗糖和麦芽糖含量的抽样误差，通过公式计算出特征糖类的置信区间端点，得出鹅掌柴蜂蜜中各个特征糖类的99%置信区间，见表5。

表5 鹅掌材蜂蜜各种糖类含量的范围Table 5 Carbohydrate content of schefflera honey

鹅掌柴蜂蜜中果糖的含量范围为42.27 g/100 g～47.79 g/100 g，葡萄糖的含量范围为21.56 g/100 g～27.53 g/100 g，蔗糖为未检出，麦芽糖为0.92 g/100 g～1.55 g/100 g，研究结果可以为蜂蜜的产品质量控制和掺假检测提供理论依据。

3 结论

通过试验对鹅掌柴蜂蜜掺假果葡糖浆、玉米糖浆和麦芽糖浆的糖类组分和含量进行分析，建立果糖与麦芽糖含量与掺假物质含量的等值线直观图，当掺假物质为果葡糖浆时，葡萄糖、果糖和蔗糖的变化差异性不大，当掺假物质为玉米糖浆和麦芽糖浆时，果糖和葡萄糖的含量随着掺假量的增加而减少，麦芽糖含量随着掺假量的增加而增加，蔗糖含量均为未检出；建立鹅掌柴蜂蜜的标准指纹图谱，对掺假蜂蜜进行相似度分析混合掺假蜂蜜中，鹅掌柴蜂蜜的相似度均大于0.999，其它类别样品的相似度均低于0.99；鹅掌柴蜂蜜中果糖的含量范围为42.27 g/100 g～47.79 g/100 g，葡萄糖的含量范围为21.56 g/100 g～27.53 g/100 g，蔗糖为未检出，麦芽糖为0.92 g/100 g～1.55 g/100 g研究结果可以为蜂蜜的产品质量控制和掺假检测提供理论依据。

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