蜂蜜品質(zhì)及其測(cè)定技術(shù)

丁磊 梁愛心 望玲 李翔 張淑君 │文

1 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物遺傳育種與繁殖教育部實(shí)驗(yàn)室，武漢 430070；2 神農(nóng)架匯野生態(tài)食品有限公司，神農(nóng)架 442499

一、蜂蜜中物質(zhì)成分與分類

1.蜂蜜中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、功能物質(zhì)及其含量

蜂蜜的主要成分包括葡萄糖和果糖（70%以上）、水（14%～25%）、蛋白質(zhì)（0.5%）、多種氨基酸（0.1%～0.78%）、礦物質(zhì)、無(wú)機(jī)鹽、維生素、多種有機(jī)酸、微量元素和多種活性酶[1-3]。蜂蜜作為保健類食品，含有一定量的功能物質(zhì)，例如抗菌的酚類和酶類物質(zhì)，抗腫瘤的酚類物質(zhì)和類黃酮，抗氧化的黃酮類化合物、酚類物質(zhì)和超氧化物歧化酶[3]。

2.影響蜂蜜風(fēng)味和功能的物質(zhì)

蜂蜜中最重要的物質(zhì)是糖類物質(zhì)、水和酚類物質(zhì)。糖類的含量能夠決定蜂蜜的味道；隨著成熟度增高含水量降低，質(zhì)量越好；酚類物質(zhì)使蜂蜜具有消炎、抗菌、抗過(guò)敏、抗血栓形成等生物學(xué)活性[4]。

3.蜂蜜分類

從蜜蜂種類劃分可分為中蜂蜜和意蜂蜜，從狀態(tài)劃分可分為液態(tài)蜜和結(jié)晶蜜，從成熟度劃分可分為成熟蜜和未成熟蜜，從工藝上劃分可分為天然蜜、濃縮蜜和蜂巢蜜，從蜜源品種上劃分可分為百花蜜、槐花蜜、椴樹蜜、荊條蜜、棗花蜜。除此之外，蜂蜜因蜜源不同還有荔枝蜜、龍眼蜜、柑橘蜜等幾十個(gè)蜜種。

二、蜂蜜品質(zhì)及其指標(biāo)

國(guó)標(biāo)中對(duì)蜂蜜的指標(biāo)主要涉及三個(gè)方面，包括感官要求、理化指標(biāo)以及微生物限量[5]。其中感官要求主要是對(duì)色澤、氣味、滋味、狀態(tài)和雜質(zhì)的要求；理化指標(biāo)包括果糖、葡萄糖、蔗糖（不同蜂蜜要求不同）和鋅；微生物限量包括微生物總數(shù)、大腸菌數(shù)、霉菌計(jì)數(shù)、嗜滲酵母計(jì)數(shù)、沙門氏菌、志賀氏菌和金黃色葡萄球菌。各指標(biāo)范圍見表1-3。

表1 國(guó)標(biāo)中對(duì)蜂蜜的感官要求

表2 國(guó)標(biāo)中蜂蜜的理化指標(biāo)

表3 國(guó)標(biāo)中微生物限量

三、優(yōu)質(zhì)蜂蜜及其評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

優(yōu)質(zhì)蜂蜜是高出一般質(zhì)量的蜂蜜，主要是色香味好、成熟、含水量低。在我國(guó)養(yǎng)蜂產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀下，只要不是假蜜、不摻雜，藥殘不超標(biāo)就是合格蜂蜜。而從商品屬性來(lái)看，合格的蜂蜜應(yīng)該天然成熟、不發(fā)酵、農(nóng)藥殘不超標(biāo)、無(wú)污染、無(wú)雜質(zhì)，并且符合安全衛(wèi)生條件。區(qū)別于合格蜂蜜，優(yōu)質(zhì)蜂蜜主要從三個(gè)方面來(lái)衡量——色香味特征、成熟度和含水量[6]。

優(yōu)質(zhì)蜂蜜還可以進(jìn)一步劃分成基本優(yōu)質(zhì)和特別優(yōu)質(zhì)等不同檔次。其中基本優(yōu)質(zhì)蜂蜜應(yīng)具備色香味屬性穩(wěn)定、成熟度高、含水量小于18%、藥殘和農(nóng)殘不得檢出等特點(diǎn)，并且在主要蜜源花期，生產(chǎn)場(chǎng)地只有單一蜜源植物開花泌蜜；特別優(yōu)質(zhì)蜂蜜對(duì)蜜源單一性和蜂蜜的成熟度要求則更高，其含水量應(yīng)小于17%[6]。

蜂蜜一般可分為四等，一等蜜是優(yōu)質(zhì)蜂蜜。一等蜜的顏色呈白色、水白色或特淺琥珀色；狀態(tài)是透明、粘稠的液體或結(jié)晶體；味甜，具有蜜源植物特有的香味；蜜源花種是枇杷、龍眼、荔枝、椴樹、紫云英、槐花等。

四、蜂蜜品質(zhì)測(cè)定方法及其優(yōu)缺點(diǎn)

測(cè)定和評(píng)價(jià)蜂蜜品質(zhì)指標(biāo)的方法包括感官法、電子鼻和電子舌、質(zhì)譜法、光譜法、色譜法、酶活檢測(cè)法、同工酶檢測(cè)法、顯微鏡檢技術(shù)、差示量熱掃描法（DSC）[7]，還有各種方法的聯(lián)合使用[8,9]，各方法優(yōu)缺點(diǎn)見表4。

表4 各測(cè)定方法優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比

五、光譜技術(shù)在蜂蜜品質(zhì)指標(biāo)定量測(cè)定、種類定性分類及摻假鑒別中應(yīng)用

1.光譜技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

關(guān)于中紅外光譜技術(shù)（MIR）在蜂蜜相關(guān)測(cè)定的研究中，國(guó)外做的遠(yuǎn)比國(guó)內(nèi)多。而中紅外的研究比近紅外少，中紅外在蜂蜜品質(zhì)測(cè)定的研究還有很大空間。

（1）蜂蜜品質(zhì)的定量測(cè)定、摻假鑒別

高文佳等[14]運(yùn)用中紅外光譜技術(shù)，偏最小二乘法（PLS）建模，結(jié)合液相色譜法檢測(cè)蜂蜜中的葡萄糖和果糖，建立優(yōu)化了檢測(cè)蜂蜜中葡萄糖和果糖的檢測(cè)模型。實(shí)驗(yàn)采用來(lái)自中國(guó)10 個(gè)省份超過(guò)6 種植物源蜂蜜樣品，對(duì)選定的146 個(gè)樣品進(jìn)行檢測(cè)。預(yù)測(cè)模型經(jīng)過(guò)平滑、求導(dǎo)等處理方式后，交叉驗(yàn)證均方根誤差分別為0.5151%和0.5143%，準(zhǔn)確性較高，表明中紅外光譜技術(shù)可以運(yùn)用于蜂蜜檢測(cè)的質(zhì)量控制，并且對(duì)蜂蜜果糖和葡萄糖的檢測(cè)具有高效性。

Das 等[15]利用傅里葉變換中紅外光譜技術(shù)和電阻抗譜技術(shù)，檢測(cè)不同花卉來(lái)源的蜂蜜摻糖情況。實(shí)驗(yàn)采用印度西孟加拉邦的蜂蜜，研究了分別摻有10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%蔗糖糖漿的蜂蜜，發(fā)現(xiàn)隨著摻入量的增加吸光度增加，光譜峰也在變化。

Kelly 等[16]利用中紅外光譜結(jié)合化學(xué)計(jì)量對(duì)蜂蜜中糖溶液摻假進(jìn)行研究，結(jié)合偏最小二乘法（PLS）分析，主要對(duì)摻入果糖和葡萄糖進(jìn)行研究。實(shí)驗(yàn)采用來(lái)自愛爾蘭的人工養(yǎng)殖蜂蜜，對(duì)99 份真實(shí)和221 份摻假樣品進(jìn)行光譜分析。結(jié)果準(zhǔn)確率為93%，表明能夠成功鑒別純蜂蜜和摻入果糖和葡萄糖溶液的蜂蜜，并且很可能也可以鑒別其他糖溶液。

毛力軍[11]對(duì)中紅外光譜技術(shù)應(yīng)用于蜂蜜摻假預(yù)判進(jìn)行了研究，結(jié)合主成分分析（PCA）建立判別模型。實(shí)驗(yàn)采用來(lái)自中國(guó)20 多個(gè)省的超過(guò)6 種蜂蜜，使用了124 個(gè)摻假樣本和113 個(gè)真實(shí)樣本，在蜂蜜中分別摻入人工轉(zhuǎn)化糖、大米糖漿和果葡萄糖。結(jié)果在添加量低于10%時(shí)誤判，判斷準(zhǔn)確性為97.78%，表明該方法可以對(duì)蜂蜜是否摻假及摻假方式和添加量進(jìn)行判別。

（2）蜂蜜種類的定性分類

Formosa 等[17]研究了衰減全反射中紅外光譜法對(duì)本地蜂蜜和外來(lái)蜂蜜的區(qū)分和分析模型，使用21 種馬耳他蜂蜜樣品和49 種國(guó)外（西西里島、希臘、瑞典）采集的蜂蜜，通過(guò)結(jié)合光譜技術(shù)、光譜變換、變量選擇和偏最小二乘（PLS）判別分析，建立了成功分類本地和外來(lái)蜂蜜的化學(xué)計(jì)量模型。結(jié)果分類的準(zhǔn)確率均大于97%，最高可達(dá)100%。

Schwolow 等[18]利用衰減全反射中紅外光譜法和氣相色譜-離子遷移譜互補(bǔ)聯(lián)合，鑒別不同植物和地理來(lái)源的蜂蜜，利用主成分分析（PCA）和偏最小二乘判別分析（PLS）建模。實(shí)驗(yàn)總共分析了從歐洲各個(gè)國(guó)家采集的64 個(gè)蜂蜜樣品，包括單花相思蜂蜜、低芥酸菜籽蜂蜜和蜜露蜂蜜3 種，建立了可以區(qū)分不同來(lái)源蜂蜜的可靠模型，準(zhǔn)確率高達(dá)100%。

Ruoff 等[19]利用衰減全反射中紅外光譜法對(duì)蜂蜜進(jìn)行了植物和地理來(lái)源的鑒定，實(shí)驗(yàn)采用411 份主要來(lái)自瑞典的蜂蜜，結(jié)果準(zhǔn)確率大于91.7%，表明該方法與化學(xué)計(jì)量相結(jié)合不僅可以鑒別單花蜂蜜，還可以鑒別多花蜂蜜。此外，還可以通過(guò)光譜獲得蜂蜜常規(guī)質(zhì)量控制的幾種被測(cè)量物的定量信息。

陳蘭珍等[12]利用中紅外光譜結(jié)合線性判別（LDA）分析方法，建立了蜂蜜品種鑒別模型。實(shí)驗(yàn)采用來(lái)自不同蜂場(chǎng)的249 個(gè)蜂蜜樣本，包括椴樹蜜、槐花蜜、葵花蜜、苕子蜜、油菜蜜和棗花蜜共6 種不同蜂蜜，實(shí)驗(yàn)結(jié)果模型對(duì)訓(xùn)練集和測(cè)試集樣品的識(shí)別率分別為97.59%和96.30%，表明能夠準(zhǔn)確的鑒別出不同品種蜂蜜，可以作為蜂蜜品種鑒別的新方法。

徐天揚(yáng)等[20]利用中紅外光譜技術(shù)基于主成分分析（PCA）結(jié)合支持向量機(jī)（SVM）或最小支持向量機(jī)（LES-SVM）對(duì)蜂蜜進(jìn)行品種分類研究，建立分類器模型。實(shí)驗(yàn)用采自不同蜂場(chǎng)的392 個(gè)蜂蜜樣本，包括荊條蜜、油菜蜜、洋槐蜜、椴樹蜜和荔枝蜜共5 種蜂蜜。結(jié)果降維到20 維時(shí)平均準(zhǔn)確率高于97%，最高可達(dá)100%，表明該方法鑒別蜂蜜種類是可行的，而且效率高、損失少，減少了人為主觀影響。

2.光譜技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

光譜法具有檢測(cè)速度快、分析簡(jiǎn)便、每次使用成本低和避免人為主觀性影響的優(yōu)勢(shì)[12]，在蜂蜜的測(cè)定中應(yīng)用廣泛。而中紅外光譜與近紅外光譜比起來(lái)包含更多的光譜信息，且振動(dòng)吸收帶更容易辨別[16]。也有研究認(rèn)為近紅外光譜技術(shù)來(lái)源分類效果略好于中紅外光譜技術(shù)[21]。

3.蜂蜜品質(zhì)與分類的光譜方法具體操作及注意事項(xiàng)

（1）采樣

根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要在養(yǎng)蜂場(chǎng)采集足夠的蜂蜜樣品，采集的蜂蜜樣品密封于塑料瓶中，20～25℃保存。

（2）儀器和設(shè)備

中紅外光譜儀和分析軟件

（3）樣本處理

對(duì)樣本進(jìn)行篩選分組，結(jié)晶蜜需用水浴鍋在40～60℃水浴融化成液體蜜。準(zhǔn)確稱取10g 蜂蜜樣品于100mL 燒杯中，加入30mL 水，設(shè)定磁力攪拌器溫度為40℃，攪拌5min 后轉(zhuǎn)移至50mL 容量瓶中，用水定容至標(biāo)線，靜置數(shù)分鐘后待檢。

（4）樣本掃描

測(cè)量前，對(duì)中紅外光譜分析儀進(jìn)行預(yù)熱，標(biāo)準(zhǔn)化，測(cè)試前清洗干凈和調(diào)零。設(shè)置儀器的檢測(cè)參數(shù)分別為：掃描范圍650～4000cm-1、分辨率8cm-1、掃描32 次。每次進(jìn)樣量為8mL，每個(gè)選定樣品掃描2 次取平均值，作為原始光譜。最后利用光譜采集軟件采集光譜。

（5）模型建立

光譜預(yù)處理：影響樣品光譜的因素有很多，如基線漂移、光散射、高頻隨機(jī)噪聲等，為了消除這些影響，增加結(jié)果的可靠性，在建立判別模型之前，需對(duì)原始光譜進(jìn)行預(yù)處理，例如，標(biāo)準(zhǔn)歸一化法、平滑、倒數(shù)、基線矯正等[21]。

波段選擇：將光譜波段分為幾個(gè)波段，除去有干擾峰的波段，建立PLS 模型，用不同預(yù)處理方式優(yōu)化波段，采用交叉驗(yàn)證法對(duì)模型進(jìn)行評(píng)價(jià)，選擇決定系數(shù)大的波段建模[21]。

建模：為驗(yàn)證模型的準(zhǔn)確性，先選取一部分樣品作為測(cè)試集，一部分作為檢驗(yàn)集。選擇具有較強(qiáng)吸收的特征波段，選擇交叉驗(yàn)證誤差最小時(shí)對(duì)應(yīng)的主成分?jǐn)?shù)，建立最優(yōu)的蜂蜜成分快速檢測(cè)模型。

（6）注意事項(xiàng)

（A）采集的蜂蜜樣品一定要真實(shí)可靠

（B）測(cè)定前要注意將光譜測(cè)定儀預(yù)熱

（C）測(cè)定時(shí)實(shí)驗(yàn)室溫度控制在15～30℃，相對(duì)濕度在65%以下

（D）每次測(cè)定使用的模型要注意進(jìn)行矯正

4.存在問題和改進(jìn)

在運(yùn)用紅外光譜儀進(jìn)行常規(guī)測(cè)定時(shí)，需要進(jìn)行大量的初步工作，建立可靠的化學(xué)計(jì)量模型[19]。判別模型在檢測(cè)時(shí)會(huì)出現(xiàn)誤判[11]，靈敏度還有望進(jìn)一步提升，也并不是所有的檢測(cè)模型準(zhǔn)確率都高，只是可作為一種檢測(cè)方式，還需要不斷地改進(jìn)和篩選。目前所報(bào)道的中紅外測(cè)定蜂蜜的模型準(zhǔn)確率通過(guò)多種建模方式聯(lián)合驗(yàn)證已經(jīng)在不斷地提升，甚至有100%的準(zhǔn)確率[18]。中紅外光譜結(jié)合化學(xué)計(jì)量學(xué)方法具有實(shí)現(xiàn)蜂蜜快速檢測(cè)的潛力，但在光譜采集方式、建模方法、波段選擇以及檢測(cè)結(jié)果方面，各個(gè)實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果均有差異[22]。今后的研究可著重于檢測(cè)方法標(biāo)準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn)模型的制定，此外，對(duì)于一些高級(jí)摻假也還不能準(zhǔn)確鑒別出來(lái)。