蜂蜜蜜源鉴别与蜂蜜质量控制的方法研究与探索

马永杰，包洪亮，吴鑫鑫，李星宇，宋 粤，胡雪柯，严慧娟，刘晓雨

（1. 洛阳师范学院 食品与药品学院，河南 洛阳 471934；2. 洛阳师范学院 数学科学学院，河南 洛阳 471934）

0 引言

蜂蜜蜜源最主要的是意蜂和中蜂，市场上的中蜂蜂蜜从价格上讲，要比意蜂高；从产量上讲，产量低，比意蜂蜂蜜的价格要高出3~5 倍[1-2]。由于蜂蜜复杂的化学成分、特殊的气味及健康益处，蜂蜜的消费在近几年中不断增长，消费者也越来越重视蜂蜜的品质。然而，商家为了获得更高的利益，使得市场上蜂蜜质量问题颇多，如糖浆掺假后，会破坏蜂蜜的质量和安全性，还会混淆蜂蜜的产地和蜂种的来源。另外，使用价格较低的蜂蜜冒充价格较高的蜂蜜，或者将质量差的蜂蜜添加在优质蜂蜜中，这种情况在蜂蜜市场上经常可见。一些检测技术的落后或不足，促使用意蜂蜂蜜冒充或掺入中蜂蜂蜜的假冒伪劣现象出现频繁。为此，保证蜂蜜的质量也特别重要。对于蜂蜜掺假的质量辨别方法有很多，如气相和液相色谱法[3-5]、电化学[6]、光谱技术[7-8]、核磁共振技术[9-10]、碳同位素法[11]、抗体检测技术[12]、电子舌检测技术[13-15]等。以上分析方法多数前期预处理复杂繁琐，具有较高的检测分析成本和较长操作流程。

由于蜂蜜化学成分复杂，单凭分析指标的几种成分来评定和鉴别蜂蜜的品质，很容易让假冒伪劣产品在市场销售中有可乘之机。所以，应该对蜂蜜的成分及来源进行整体或群集成分的分析。目前，针对非线性化学群集成分分析方法的反应机理[16-17]、应用研究[18-20]，国内已经报道了许多研究成果[21-23]。基于此，在前期工作基础上，利用非线性化学群集成分分析方法对蜂蜜蜜种来源进行鉴别，对蜂蜜的质量进行控制、稳定蜂蜜蜜源的市场价格、提高蜂农养殖的积极性和蜂种资源的开发利用具有一定的意义。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

以蜂蜜为测试样本，中蜂蜂蜜和意蜂蜂蜜样品来自于河南省蜂农。5 个品牌的蜂蜜样本分别是蜂蜜1 号、蜂蜜2 号、蜂蜜3 号、蜂蜜4 号、蜂蜜5 号。其中，中蜜和意蜂蜂蜜分别为6 号和7 号。

所用试剂浓度为1.00 mol/L 硫酸、1.00 mol/L 丙酮、0.01 mol/L 溴化钠、0.80 mol/L 溴酸钠、0.08 mol/L硫酸锰，均购自天津市福晨化学试剂厂。

1.2 仪器与设备

试验所用设备，湖南尚泰测控科技有限公司产品；MZ-1B-2 型非线性化学指纹图谱测定仪；BS 224 S 型电子天平，上海精密科学仪器有限公司产品。

1.3 试验方法

称取5 g 蜂蜜溶于45 mL 蒸馏水中，仪器打开，样品加入反应杯中，盖好反应器盖。将恒温系统温度和搅拌速度分别设定为50 ℃和800 r/min，点击菜单，数据开始收集。搅拌至5.00 min 时，加入溴酸钠0.80 mol/L（5.00 mL）。将E-T 曲线记录下来，直到不再随着时间T 而改变电位E 为止[21-22]。数据处理采用MATLAB（VER.7.11.2010B） 软件。

2 结果与分析

2.1 不同品牌蜂蜜的非线性化学群集成分指纹图谱分析

5 种不同蜂蜜的非线性化学指纹图谱见图1。

图1 5 种不同蜂蜜的非线性化学指纹图谱

研究结果发现，各种蜂蜜特征参数中差别最明显的是振荡寿命（图1 中每个图谱上的箭头所示），其中蜂蜜振荡寿命最长的为4 号，其次为5 号，最短的为1 号。经研究发现，影响蜂蜜图谱振荡寿命的最直接因素是样本量，反应底物的浓度也会在样本量较少时相对降低，从而引起振荡寿命的增加；相反，如果检测样本量太多，反应底物的浓度相对增加，导致反应速度加快和振荡寿命缩短。因此，每次测定时，保持蜂蜜检测样本量一致非常重要；另外，在同量的蜂蜜样本中，从振荡寿命的长短，来评估所测蜂蜜中含有的水分量和蜂蜜纯度的高低。研究通过反应体系和检测量的优化，最终检测量为称取5 g蜂蜜溶于45 mL 蒸馏水中。由图1 可知，5 个品牌的蜂蜜，在检测条件和检测用量相同的情况下，蜂蜜振荡寿命最长的是4 号，这说明该品牌蜂蜜中含有的水分量最大，蜂蜜的纯度最低，相对而言，蜂蜜的振荡寿命最短的是1 号，这说明该品牌的蜂蜜纯度最高。所以，蜂蜜的品质可以根据不同蜂蜜振荡寿命的不同直观地、迅速地鉴别出来。

2.2 不同蜜种的非线性化学群集成分分析指纹图谱

不同蜂种蜂蜜的非线性化学群集成分分析指纹图谱见图2。

图2 不同蜂种蜂蜜的非线性化学群集成分分析指纹图谱

从直观程度讲，蜂蜜的指纹图谱差别不大，但稍微有些不同。通过研究发现，导致蜂蜜的成分存在一定差异的因素是蜜种的生长环境、蜜源植物来源及采集方式等，这些因素会直接影响到蜂蜜的理化特性和物质组成[4-6]。据报道，中蜂蜂蜜成分指标（如酸度、灰分、总酚和果糖含量） 要高于意蜂蜂蜜[8]。由图2 图谱上箭头所示可知，诱导时间比较长的是中蜂蜂蜜（6 号），它的停波时间较短，在曲线轮廓的左端以较宽的幅度呈下凹的趋势；与中蜂蜂蜜相比，意蜂蜂蜜（7 号） 诱导时间短、停波时间长，在曲线轮廓左端位置，向下凹进的趋势幅度较小。基于此，可以通过这些指纹图谱的外观特征差异，直接可以辨别中蜂蜂蜜和意蜂蜂蜜。

2.3 数学模型的构建

构建相似度评价模型是将指纹图谱的参数按照该系列蜂蜜的非线性化学群集成分进行分析，从而得出蜂蜜的品质评价标准。研究利用系统相似度的计算方法[22]，对5 种蜂蜜的非线性化学群集成分分析指纹图谱进行相似度评价，将5 个蜂蜜图参数的平均值设置为参考值，采用系统相似度对5 种蜂蜜进行分析。

蜂蜜的相似度评价结果见表1。

表1 蜂蜜的相似度评价结果

由表1 可知，5 种蜂蜜的相似度都大于0.900 0，平均值为0.926 6。经研究发现，蜂蜜的营养成分和含量对于蜂蜜的品种和产地，有很大的差异。因此，对于同一品种的不同产地，或源蜜在同一产地的不同品种，建立一个相似度评估模型，特别重要。基于此，通过数学模型的构建，可以对蜂蜜的品种进行辨别和质量控制。

3 结论

研究蜂蜜蜜种来源的鉴别采用非线性化学群集成分分析方法，同时对蜂蜜品质进行控制[24]。研究表明，振荡寿命是所有蜂蜜中最明显的差异参数，其中最长的为4 号，其次为5 号，最短的为1 号。此外，中蜂蜂蜜诱导时间长、停波时间短、曲线轮廓左端位置，下凹趋势幅度较宽，意蜂蜂蜜诱导时间短、停波时间较长、曲线轮廓左端位置，下凹趋势幅度较小，因此，蜂蜜蜜源的质量可以通过这些指纹的明显特征差异来区分。从系统相似度的计算方法来看，每种蜂蜜的相似度都大于0.900 0。因此，通过非线性化学群集成分分析方法，可对蜂蜜蜜种来源及蜂蜜的质量进行控制。