蜂蜜溯源特征標(biāo)記物研究進(jìn)展

梁馨文，李強(qiáng)強(qiáng)，王 凱，吳黎明*

（中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院蜜蜂研究所，北京 100093）

蜂蜜是由蜜蜂將采集到的植物花蜜、蜜露或其他植物分泌物與蜜蜂自身分泌物結(jié)合并充分釀造而制成的甜味物質(zhì)。蜂蜜植物來源和地理來源的多樣性使其營(yíng)養(yǎng)成分不盡相同，產(chǎn)品質(zhì)量和蜂蜜價(jià)值存在差異。目前，蜂蜜因其具有的特殊香味和豐富營(yíng)養(yǎng)價(jià)值而深受廣大消費(fèi)者喜愛，其產(chǎn)品需求量在全球市場(chǎng)中逐步增大；然而受經(jīng)濟(jì)利益的趨使，市場(chǎng)上頻繁出現(xiàn)蜂蜜摻假和以次充好的現(xiàn)象，導(dǎo)致蜂蜜品種、產(chǎn)地標(biāo)識(shí)和市場(chǎng)價(jià)格混亂，嚴(yán)重?fù)p害了消費(fèi)者的利益和蜂蜜市場(chǎng)的健康發(fā)展。因此，鑒定和驗(yàn)證蜂蜜溯源（包括植物溯源和地理溯源）對(duì)蜂蜜的質(zhì)量安全和品質(zhì)保障至關(guān)重要，更有利于蜂蜜市場(chǎng)的完善和發(fā)展。

近年來，大量報(bào)道指出，蜂蜜中的特定化學(xué)標(biāo)記物能夠反映相應(yīng)蜜源的溯源信息，通過發(fā)掘與蜂蜜植物源和地理源密切相關(guān)的化學(xué)成分作為溯源標(biāo)記物，可為蜂蜜溯源識(shí)別提供可靠的依據(jù)。然而，蜂蜜是一種成分極其復(fù)雜的天然物質(zhì)，其化學(xué)成分和屬性除受植物源和地理源因素影響外，季節(jié)、蜂種、貯藏方式、采集技術(shù)等條件同樣影響其化學(xué)組成，因而進(jìn)一步加大了蜂蜜溯源識(shí)別的難度。由于單個(gè)植物化學(xué)物質(zhì)很難準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)蜂蜜的溯源鑒別，因此需要利用多種植物化學(xué)成分綜合識(shí)別。本文旨在綜述近年來國(guó)內(nèi)外發(fā)表的關(guān)于蜂蜜溯源相關(guān)的特征成分，為今后進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)蜂蜜的準(zhǔn)確溯源鑒別提供理論依據(jù)。

1 常用蜂蜜溯源鑒別手段

蜂蜜溯源鑒別最常見的手段包括花粉鑒別和化學(xué)物質(zhì)鑒定。通過鑒定蜂蜜中含有的花粉種類和數(shù)量可以快速簡(jiǎn)便地判斷其植物來源，化學(xué)物質(zhì)鑒定主要是分析蜂蜜品種間和地域間的成分差異，將與蜂蜜植物源和地理源密切相關(guān)的化學(xué)成分作為溯源標(biāo)記物，以此實(shí)現(xiàn)蜂蜜溯源的準(zhǔn)確鑒別。

1.1 利用花粉鑒別

蜂蜜孢粉學(xué)是一種通過分析蜂蜜中的花粉形態(tài)和數(shù)量來實(shí)現(xiàn)蜂蜜溯源鑒別判定的方法。蜂蜜中的花粉成分能夠反映蜂蜜的植物來源和地理來源，對(duì)區(qū)分蜂蜜的品種具有重要意義。利用蜂蜜中的花粉形態(tài)鑒別蜂蜜品種是一種較為常用的方法，因?yàn)榇朔椒ú恍枰笮蛢x器設(shè)備，小型企業(yè)和蜂農(nóng)個(gè)人都可以使用。但利用孢粉學(xué)鑒別蜂蜜溯源也存在不足，例如鑒別過程費(fèi)時(shí)、計(jì)數(shù)過程費(fèi)力、花粉形態(tài)鑒別存在一定困難、結(jié)果分析不夠準(zhǔn)確，且要求檢測(cè)人員掌握豐富的花粉形態(tài)學(xué)知識(shí)并具備專業(yè)技能。文獻(xiàn)報(bào)道指出，蜂蜜孢粉學(xué)具有不確定性，并不適用于快速常規(guī)分析[1]。Moar[2]的研究顯示蜂蜜中可以含有與其蜜源不相關(guān)的花粉。再者，通過蜜蜂行為或者蜂農(nóng)在養(yǎng)蜂實(shí)踐中造成的污染也可能會(huì)改變蜂蜜中的花粉含量。一些來源于棉花、蓖麻油和橡皮樹等植物源的蜂蜜因其花粉含量較少而不能通過蜂蜜孢粉學(xué)鑒別。除此之外，Alissandrakis等[3]的報(bào)道也證明依據(jù)花粉分析不能鑒別出希臘柑橘蜂蜜；Jonathanm等[4]得出因麥盧卡蜂蜜和新西蘭的卡奴卡蜂蜜具有相似的花粉粒形態(tài)而無法通過花粉分析區(qū)分的結(jié)論。綜上所述，雖然花粉分析作為最早使用鑒別蜂蜜植物源的手段，但由于蜂蜜孢粉學(xué)存在局限性，并不能僅依據(jù)花粉形態(tài)鑒別而達(dá)到準(zhǔn)確快速鑒別蜂蜜植物源的目的，但可以作為鑒別蜂蜜植物源的輔助參考。

1.2 利用植物化學(xué)物質(zhì)鑒別

植物化學(xué)物質(zhì)包括揮發(fā)性化合物（松烯類、萜烯類、其他揮發(fā)性化合物）、酚類物質(zhì)（黃酮類、非黃酮類）、糖類、含氮化合物（氨基酸類、非氨基酸類）及其他微量元素。

1.2.1 揮發(fā)性化合物作為蜂蜜的特征標(biāo)記物

蜂蜜中的香氣物質(zhì)是區(qū)分蜂蜜植物源的特征指標(biāo)之一，因此，發(fā)現(xiàn)與蜂蜜品種密切相關(guān)的特定揮發(fā)性化合物有利于鑒別蜂蜜植物源。一般情況下，因蜂蜜的香氣來自于花蜜或蜜露中的揮發(fā)性化合物，故香氣成分受蜂蜜植物源和成熟狀態(tài)的影響。此外，在蜂蜜的熱處理和貯藏過程中也可能會(huì)形成風(fēng)味物質(zhì)[5]。目前，對(duì)于蜂蜜香氣成分的研究主要集中在總揮發(fā)性物質(zhì)方面，據(jù)報(bào)道，從不同植物源的蜂蜜樣品中能夠提取/頂空分離出超過600 種可確定的有機(jī)揮發(fā)物[6]。蜂蜜中的揮發(fā)性化合物可分為7 類：醛、酮、酸、醇、酯、碳?xì)浠衔锖铜h(huán)狀化合物，存在于蜂蜜中重要的揮發(fā)性化合物主要包括威士忌內(nèi)酯、甲基-p-茴香醛、肉桂酸、檸檬烯二醇、異戊酸、丁香酚、鄰氨基苯甲酸甲酯、異佛爾酮、α-蒎烯環(huán)氧化物、茴香醚、水楊酸甲酯和紫丁香醛。

大量研究表明，同一鮮花、花蜜及蜂蜜中具有相同的揮發(fā)性化合物和/或其代謝物[7]，故找出其共有的揮發(fā)性化合物可作為蜂蜜的花源標(biāo)記物。據(jù)報(bào)道，某些蜂蜜類型可通過一種特征化合物鑒定，如鄰氨基苯甲酸甲酯和異佛爾酮可分別作為柑橘蜂蜜[8]及楊梅蜂蜜、杜鵑花科蜂蜜[9]的化學(xué)標(biāo)記物。除此之外，某些揮發(fā)性化合物存在于多種蜂蜜中：苯乙醛對(duì)栗蜜、桉樹蜜、薰衣草蜜的香氣具有貢獻(xiàn)作用；在薰衣草蜜和金合歡蜜中均含有庚醛；壬醛存在于杜鵑花蜜、荊條蜜、桉樹蜜和蜜露中[10]，因此絕大多數(shù)的蜂蜜品種需多種特征化合物才可以實(shí)現(xiàn)鑒別。表1列出了決定蜂蜜香氣的主要特征標(biāo)記物。

蜂蜜中的特征揮發(fā)性成分除可作為植物源標(biāo)記物外，還可用于蜂蜜的地理源鑒定。Radovic等[11]對(duì)揮發(fā)性成分的判別可將蜂蜜按地理源分類，研究結(jié)果表明：1-戊烯-3-醇可作為英國(guó)蜂蜜的特征揮發(fā)性成分；丹麥蜂蜜中無3-甲基丁醛；2,2,6-三甲基環(huán)己酮、乙酸乙酯-2-羥基丙酸、3-己烯-甲酸和一些未確定的化合物為葡萄牙蜂蜜的主要揮發(fā)性標(biāo)記物；存在1-辛烯-3-醇或2,6,6-三甲基-2,4-環(huán)庚二烯-1-甲基，且無戊醛和氧化芳樟醇化合物可判定為西班牙蜂蜜。

表 1 不同品種蜂蜜中的特征揮發(fā)性成分Table 1 Characteristic volatile components in different varieties of honey

由此可見，通過香氣成分可鑒定不同植物來源或地理來源的蜂蜜品種。但考慮到其他條件的影響，例如不同的氣候條件、成熟度、加工處理過程、分離條件、其他植物干擾等因素也可能影響蜂蜜的揮發(fā)性化合物組成，因此針對(duì)特征的揮發(fā)性化合物的測(cè)定信息還需進(jìn)一步完善和補(bǔ)充。

1.2.2 酚類化合物作為蜂蜜的特征標(biāo)記物

蜂蜜中的酚類化合物主要來源于植物，并可從植物轉(zhuǎn)移到花蜜中[29]，蜂蜜的植物源與黃酮類物質(zhì)有一定的相關(guān)性[30]。已報(bào)道蜂蜜中包含的主要酚類物質(zhì)包括阿魏酸、尿黑酸、丁香酸、高良姜素、槲皮素、楊梅酮、山柰酚、犬尿酸、迷迭香酸和脫落酸等。研究發(fā)現(xiàn)，蜂蜜中存在的單個(gè)特征酚類化合物或者多個(gè)酚類化合物都可以作為鑒別蜂蜜植物源的標(biāo)記化合物：柑橘蜂蜜中含有大量的黃烷酮[31]；8-甲氧基山柰酚是迷迭香蜜中主要的酚類化合物[32]；柚皮素和木樨草素可作為薰衣草蜜的特征標(biāo)記物[32]；槲皮素是向日葵蜜的特征標(biāo)記物[33]；尿黑酸可作為草莓樹蜂蜜的特征標(biāo)記物[34]；蘆丁為油菜蜜的標(biāo)記物之一，石楠花蜜和椴樹蜜中都含有橙皮素[35]。表2列出了一些蜂蜜品種中主要的酚類化合物。

由此可見，蜂蜜中的許多酚類物質(zhì)主要來源于植物，這為不同品種蜂蜜的植物源鑒別提供了一定的依據(jù)。但采集季節(jié)、環(huán)境和加工處理等因素也會(huì)影響蜂蜜的酚類化合物成分[36]，故僅通過測(cè)定酚類物質(zhì)來判斷蜂蜜的植物來源并不能實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確鑒別。

表 2 不同品種蜂蜜中的特征酚類化合物Table 2 Characteristic phenolic components in different varieties of honey

續(xù)表2

1.2.3 碳水化合物作為蜂蜜的特征標(biāo)記物

糖是蜂蜜的主要成分，蜂蜜中存在的單糖為果糖和葡萄糖?？赏ㄟ^定量蜂蜜中單糖和寡糖的含量比來判斷蜂蜜的品種類型，其中果糖和葡萄糖的含量比可作為鑒別蜂蜜植物源的可靠指標(biāo)[52]，其他碳水化合物的含量比（果糖/葡萄糖、麥芽糖/異麥芽糖、蔗糖/松二糖、麥芽糖/松二糖、麥芽三糖/（棉籽糖+松三糖+吡喃葡糖基蔗糖））也可作為蜂蜜真假鑒別和植物源鑒別指標(biāo)[53]：在椴樹蜜、甘露蜜和阿拉伯樹膠蜂蜜中，利用極高的麥芽糖/異麥芽糖比（11∶1～25∶9）可鑒別出阿拉伯樹膠蜂蜜[54]；通過低果糖/葡萄糖比（小于1）可將油菜蜂蜜、蒲公英蜂蜜和柳樹蜂蜜從其他種類蜂蜜中區(qū)分出來[55]。除此之外，也可通過定性蜂蜜中糖類成分組成來進(jìn)行蜂蜜溯源：例如，低濃度的鱷梨糖醇可作為鱷梨蜂蜜的化學(xué)標(biāo)記物[56]；Ruiz-Matute等[57]的研究顯示，車前糖和α-3-葡糖異麥芽糖僅存在于西班牙和新西蘭蜂蜜中；Nozal等[53]運(yùn)用判別分析方法，發(fā)現(xiàn)希瑟蜂蜜中含有高含量的吡喃葡糖基蔗糖和黑曲霉糖，黑森林蜂蜜中含有高含量的海藻糖和松三糖，薰衣草蜜中含有異麥芽糖，法國(guó)薰衣草蜜和百里香蜜中含有潘糖。此外，多類物質(zhì)結(jié)合也可實(shí)現(xiàn)蜂蜜溯源鑒別，麥芽糖、蔗糖結(jié)合鄰苯二甲酸或2-甲基庚酸等揮發(fā)性化合物的含量可作為鑒別蜂蜜植物源和地理源的信息指標(biāo)[58]，Truchado等[59]提出黃酮苷類和硫代葡萄糖苷可作為阿根廷二行芥屬蜂蜜的植物源標(biāo)記物。

值得注意的是，當(dāng)優(yōu)勢(shì)植物蜜源所占比例較大時(shí)，糖類成分和比例可作為蜂蜜品種分類和真實(shí)認(rèn)證的可靠指標(biāo)；但當(dāng)優(yōu)勢(shì)植物蜜源所占比例下降時(shí)，對(duì)糖類測(cè)量結(jié)果的解釋變得更加困難，幾乎不能夠作為這類蜂蜜的鑒別依據(jù)。

1.2.4 氨基酸和蛋白質(zhì)作為可能的蜂蜜特征標(biāo)記物

氨基酸可作為鑒別蜂蜜品種的潛在特征標(biāo)記物：薰衣草蜂蜜中含有較高濃度的酪氨酸[60]；在百里香蜂蜜、杜鵑蜂蜜、甘藍(lán)蜂蜜和洋槐蜂蜜4 種蜂蜜中，百里香蜂蜜中具有高含量的脯氨酸[53]；通過谷氨酸和色氨酸的含量可區(qū)分同一地區(qū)的蜜露和蜂蜜[61]；Boffo等[62]發(fā)現(xiàn)野花蜜中苯基丙氨酸和酪氨酸含量較高，柑橘蜜中含有較高濃度的乳酸；另外，Rebane等[63]研究發(fā)現(xiàn)，α-丙氨酸、β-丙氨酸、天冬氨酸、γ-氨基丁酸、谷氨酸、甘氨酸、組氨酸、鳥氨酸、苯丙氨酸、脯氨酸、絲氨酸和色氨酸可作為愛沙尼亞蜂蜜的花源標(biāo)志物，鳥氨酸可用來鑒別薄荷蜜，谷氨酸可用來鑒別油菜蜜，脯氨酸、精氨酸和苯丙氨酸可以用來鑒別石楠屬花蜜；Senyuva等[58]的研究結(jié)果顯示苯丙氨酸和酪氨酸含量有助于區(qū)分土耳其蜂蜜品種，纈氨酸、亮氨酸、異亮氨酸及其他重要的氨基酸可作為蜂蜜植物源和地理源的特征標(biāo)記物。

一般情況下，測(cè)定5～7 種氨基酸并結(jié)合化學(xué)計(jì)量學(xué)能夠?qū)崿F(xiàn)蜂蜜地理源和植物源的鑒定。此外，也可將1～2 種氨基酸結(jié)合植物化學(xué)物質(zhì)（包括揮發(fā)性化合物或低聚糖）共同作為鑒別指標(biāo)以提高鑒別準(zhǔn)確率。但是，由于蜂蜜中氨基酸含量較少，使得利用氨基酸來鑒別蜂蜜品種較為困難。

蛋白質(zhì)的測(cè)定也可追蹤蜂蜜植物源。Baroni等[64]應(yīng)用免疫印跡法分析蜂蜜中的蛋白質(zhì)，結(jié)果表明其能夠區(qū)分向日葵蜂蜜和桉樹蜂蜜。Wang Jun等[65]通過建立蜂蜜蛋白的指紋圖譜和條形碼實(shí)現(xiàn)蜂蜜植物源和地理源的鑒別。此方法雖具有一定的應(yīng)用前景，但其費(fèi)用昂貴，且需要收集大量的不同類型的蜂蜜，存在一定的難度。

1.2.5 其他有機(jī)化合物和微量元素作為蜂蜜的特征標(biāo)記物

蜂蜜中其他類型化學(xué)物質(zhì)也可描述蜂蜜溯源：Beretta等[66]的研究結(jié)果表明甘露蜂蜜中存在脂肪族化合物，栗子蜂蜜中含有犬尿喹啉酸及其相關(guān)代謝產(chǎn)物，自由和/或共軛環(huán)己烷-1,3-二烯-1-羧酸存在于柳樹蜂蜜中；4-羥基喹啉酸、4-喹諾酮-2-羧酸[40]、犬尿酸、3-氨基苯乙酮和1-苯乙醇[67]均可作為栗樹蜂蜜的特征標(biāo)記物；Donarski等[39]的研究也證明犬尿酸也可作為甜栗蜂蜜的標(biāo)記物；2-甲氧基苯甲酸、甲基乙二醛、丁香酸甲酯、二羥基丙酮和微量依地酸鈣哌嗪[68]可作為鑒別麥盧卡蜂蜜的特征標(biāo)記物，其中丁香酸甲酯也可用來描述卡奴卡蜂蜜[4]。

蜂蜜中的微量元素也可用于品種鑒別：西班牙桉樹蜂蜜、希瑟蜂蜜、橙蜜和迷迭香蜂蜜中Zn、Mn、Mg、Na 4 種元素與植物種類密切相關(guān)[69]；甘露蜜中具有豐富的K、Al、Ni、Cd、Zn，而油菜蜂蜜中的Na、Ba、Pb可作為其特征標(biāo)記物[70]；吳招斌等[71]研究發(fā)現(xiàn)δ13Ch、δ2H、δ18O、K、Ca、Cu、Sr和Ba是鑒別蜂蜜品種的特征元素；魏月等[72]的研究結(jié)果表明通過對(duì)Mg、K、Ca、Cr、Mn、Sr、Pb 7 種元素的測(cè)定，可實(shí)現(xiàn)云南苕子蜜、石榴蜜、橡膠蜜和咖啡蜜的鑒別。蜂蜜中有些礦物質(zhì)因來源于植物源而可作為化學(xué)標(biāo)記物，但蜂蜜中的Pb和Cd等礦物質(zhì)可能來源于環(huán)境污染，故此類礦物質(zhì)作為化學(xué)標(biāo)記物存在偏差，使得利用微量元素鑒定蜂蜜品種仍具有一定的難度。

2 結(jié) 語

通過對(duì)蜂蜜化學(xué)成分的分析可獲得關(guān)于蜂蜜產(chǎn)品（尤其是當(dāng)蜂蜜產(chǎn)品來源于同一植物源）及其植物源相關(guān)的重要信息。蜂蜜中一些揮發(fā)性化合物、多酚、糖類及一些其他成分都與蜂蜜的植物源相關(guān)，每種植物的花蜜類型仍然是決定蜂蜜成分的重要因素之一。此外，一些外在或內(nèi)在因素同樣會(huì)引起蜂蜜成分的變化，故僅利用花卉植物的化學(xué)成分和植物化學(xué)物質(zhì)來鑒別蜂蜜的植物源和地理源存在一定的偏差。因此利用多種化合物（揮發(fā)性物質(zhì)、酚類化合物、氨基酸、碳水化合物）結(jié)合一些輔助參數(shù)（電導(dǎo)率、色澤、酶活力）能夠更加準(zhǔn)確地鑒別蜂蜜品種。除此之外，多元統(tǒng)計(jì)方法也是對(duì)蜂蜜身份驗(yàn)證和質(zhì)量控制的一個(gè)重要補(bǔ)充工具。