拉曼光譜在蜂蜜檢測(cè)中的應(yīng)用

于文蛟，歐陽玲秀，李思雨，陳國(guó)通，楊 中，古麗米熱·努拉吉*

（1.新疆維吾爾自治區(qū)分析測(cè)試研究院，新疆烏魯木齊 830011；2.北京服裝學(xué)院 材料設(shè)計(jì)與工程學(xué)院，北京 100029；3.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué) 食品科學(xué)與藥學(xué)學(xué)院，新疆烏魯木齊 830052）

蜂蜜是一種廣受歡迎的天然食品，其具有多種生物活性成分，包括酶、維生素、氨基酸和抗氧化劑等，具有許多健康益處，如促進(jìn)傷口愈合、預(yù)防心血管疾病和提高免疫力等[1-2]。然而，蜂蜜的真實(shí)性和品質(zhì)也成了關(guān)注的焦點(diǎn)，因?yàn)槭袌?chǎng)上存在著許多假冒偽劣蜂蜜，其中包括摻雜糖漿、添加色素和添加防腐劑等。傳統(tǒng)的蜂蜜分析方法主要包括物理性質(zhì)測(cè)試、糖類成分測(cè)定、微生物學(xué)檢測(cè)、色譜和質(zhì)譜等分析方法。雖然這些方法可以有效地檢測(cè)蜂蜜中的一些摻假成分，但仍存在諸如檢測(cè)時(shí)間長(zhǎng)、操作煩瑣、成本高等問題，對(duì)于一些高通量和即時(shí)性檢測(cè)要求的場(chǎng)合不太適用[3-4]。因此，開發(fā)一種無損檢測(cè)方法，對(duì)于快速、準(zhǔn)確地檢測(cè)蜂蜜真實(shí)性和品質(zhì)具有重要意義。近年來，光譜技術(shù)被廣泛應(yīng)用于食品領(lǐng)域的檢測(cè)，其中拉曼光譜作為一種快速、無損、非破壞性的分析方法，受到了越來越多的關(guān)注。拉曼光譜技術(shù)基于分子振動(dòng)產(chǎn)生的激光散射光譜，可以對(duì)分子的結(jié)構(gòu)、組成和成分進(jìn)行分析和鑒定，適用于對(duì)不同成分的快速定性和定量分析[5]。與傳統(tǒng)分析方法相比，拉曼光譜具有檢測(cè)速度快、不需要樣品預(yù)處理、可以直接檢測(cè)樣品中的有機(jī)和無機(jī)成分等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)在多個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，如食品、醫(yī)藥、環(huán)境和材料等[6-9]。在蜂蜜檢測(cè)中，拉曼光譜被廣泛用于蜂蜜農(nóng)獸藥殘留、真實(shí)來源的鑒定、蜂蜜摻假成分的檢測(cè)、蜂蜜中各種成分的定量等方面[10-13]。本文就拉曼光譜在蜂蜜檢測(cè)中的應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)的介紹和分析。

1 拉曼光譜在蜂蜜農(nóng)獸藥殘留檢測(cè)中的應(yīng)用

拉曼光譜可以用于檢測(cè)蜂蜜中的農(nóng)獸藥殘留。蜂產(chǎn)品農(nóng)獸藥殘留檢測(cè)是蜂蜜食品安全的第一道防線，事關(guān)人們的生命健康安全。若對(duì)農(nóng)獸藥殘留的檢測(cè)與監(jiān)管力度不夠，最終會(huì)使農(nóng)獸藥殘留富集于食物鏈，危害人們的生命健康安全。XIE 等[14]采用表面增強(qiáng)拉曼光譜技術(shù)分析蜂蜜中硝基呋喃抗生素呋喃妥因、呋喃他酮和兩者的混合物的殘留，確定了兩種獸藥殘留對(duì)應(yīng)的兩個(gè)特征拉曼位移峰。另外，拉曼光譜技術(shù)還可以檢測(cè)蜂蜜中的重金屬污染物。OROIAN 等[15]利用拉曼光譜技術(shù)檢測(cè)了受重金屬污染的不同種類蜂蜜，發(fā)現(xiàn)根據(jù)植物來源來對(duì)蜂蜜進(jìn)行分類準(zhǔn)確率較高，但不能正確地按照地理來源分類。

2 拉曼光譜在蜂蜜真實(shí)性檢測(cè)中的應(yīng)用

拉曼光譜可以用來鑒別摻雜糖漿和其他添加物的蜂蜜。它可以通過檢測(cè)蜂蜜中糖類、蛋白質(zhì)和其他小分子的特定振動(dòng)頻率來區(qū)分真實(shí)的蜂蜜和摻雜添加物的蜂蜜。添加物的化學(xué)結(jié)構(gòu)不同于蜂蜜中的分子結(jié)構(gòu)，所以它們的振動(dòng)頻率也不同。例如，添加葡萄糖漿的蜂蜜和真實(shí)的蜂蜜可以通過它們的C-H 伸展振動(dòng)區(qū)域進(jìn)行區(qū)分，因?yàn)樗鼈兊恼駝?dòng)頻率不同[16]。OROIA 等[17]也證明了拉曼光譜的可行性，他們通過比較真實(shí)蜂蜜和人工合成的蜂蜜的拉曼光譜，得出了果糖、葡萄糖、水解菊粉糖漿和麥芽汁的典型振動(dòng)頻率，峰的強(qiáng)度隨著加入的糖漿濃度的變化而變化。這為真實(shí)性檢測(cè)提供了一種新的無損檢測(cè)方法。

另外，拉曼光譜還可以用于檢測(cè)不同種類的蜂蜜。不同種類的蜂蜜由于其不同的植物來源和生長(zhǎng)環(huán)境，其成分和分子結(jié)構(gòu)也不同，因此它們的拉曼光譜也不同。例如，Acacia 蜂蜜和colza 蜂蜜的拉曼光譜具有不同的典型振動(dòng)頻率，可以通過它們的振動(dòng)頻率進(jìn)行區(qū)分。BERGHIAN-GROSAN 等[18]研究發(fā)現(xiàn)基于拉曼光譜和機(jī)器學(xué)習(xí)在鑒別Acacia 蜂蜜和colza 蜂蜜時(shí)，其準(zhǔn)確率可達(dá)90.7%。由此可知，用拉曼光譜來鑒別不同種類的蜂蜜是有效、快速檢測(cè)蜂蜜種類的方法，從而可避免因假冒偽劣蜂蜜而引起的健康問題。

3 拉曼光譜在蜂蜜品質(zhì)檢測(cè)中的應(yīng)用

除了真實(shí)性檢測(cè)外，拉曼光譜還可以用于檢測(cè)蜂蜜的品質(zhì)。蜂蜜的品質(zhì)受到多種因素的影響，如采集時(shí)間、儲(chǔ)存條件和加工過程等[19-20]。這些因素可能會(huì)導(dǎo)致蜂蜜中化學(xué)成分和分子結(jié)構(gòu)的變化，從而影響其品質(zhì)[21]。而拉曼光譜可以通過檢測(cè)蜂蜜中的典型振動(dòng)頻率來推測(cè)其化學(xué)結(jié)構(gòu)，從而進(jìn)一步判斷其品質(zhì)。

拉曼光譜可以用于檢測(cè)蜂蜜中的糖類含量。糖類是蜂蜜中最主要的成分之一，也是影響蜂蜜品質(zhì)的重要因素之一，據(jù)相關(guān)資料了解，在蜂蜜加熱過程中不僅許多功能性的酶會(huì)失活，在這個(gè)過程中糖類可能會(huì)轉(zhuǎn)化成具有毒性的MRPs、5-HMF 的反應(yīng)產(chǎn)物[22]，導(dǎo)致糖類的含量可能會(huì)減少。研究表明，蜂蜜中的糖類含量與其拉曼光譜的C-H 伸展振動(dòng)強(qiáng)度呈正相關(guān)[23-24]。因此，通過檢測(cè)蜂蜜中C-H 伸展振動(dòng)的強(qiáng)度，可以確定蜂蜜中的糖類含量，進(jìn)而評(píng)估蜂蜜的品質(zhì)。

此外，拉曼光譜還可以用于檢測(cè)蜂蜜中的花粉含量。蜂蜜中的花粉是一種重要的指標(biāo)，可以用來確定蜂蜜的來源和品質(zhì)。研究表明，蜂蜜中的花粉含量與其拉曼光譜的指紋區(qū)域呈正相關(guān)[25]，因此，通過檢測(cè)蜂蜜中指紋區(qū)域的拉曼光譜，可以確定蜂蜜中的花粉類型和含量，進(jìn)而評(píng)估蜂蜜的來源和品質(zhì)，且拉曼光譜對(duì)H2O、CO2等極性物質(zhì)極其不敏感，檢測(cè)結(jié)果更準(zhǔn)確。例如，符致秋等[26]利用拉曼光譜技術(shù)對(duì)比了不同來源植物的拉曼光譜圖，發(fā)現(xiàn)不同植物花蜜的拉曼光譜有較大差異，可以用于區(qū)分不同來源的蜂蜜。

總之，拉曼光譜在蜂蜜品質(zhì)檢測(cè)中的應(yīng)用，可以為蜂蜜行業(yè)提供一個(gè)新的無損檢測(cè)方法。它可以通過檢測(cè)蜂蜜中糖類、蛋白質(zhì)和其他小分子的典型振動(dòng)頻率，來確定蜂蜜的真實(shí)性和品質(zhì)。這為蜂蜜生產(chǎn)企業(yè)提供了一個(gè)更加快速、準(zhǔn)確、無損的蜂蜜品質(zhì)檢測(cè)手段，有助于提高蜂蜜的質(zhì)量和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

4 結(jié)語

蜂蜜是一種珍貴的食品，其品質(zhì)和真實(shí)性對(duì)消費(fèi)者和生產(chǎn)企業(yè)都非常重要。傳統(tǒng)的蜂蜜品質(zhì)檢測(cè)方法通常需要進(jìn)行樣本前處理，耗時(shí)長(zhǎng)，且容易受到外部干擾。而拉曼光譜技術(shù)的應(yīng)用，提供了一種快速、準(zhǔn)確、無損的蜂蜜品質(zhì)檢測(cè)方法。拉曼光譜技術(shù)可以通過檢測(cè)蜂蜜中糖類、蛋白質(zhì)、花粉等成分的典型振動(dòng)頻率，來確定蜂蜜的品質(zhì)和真實(shí)性。此外，拉曼光譜技術(shù)還可以用于檢測(cè)蜂蜜中其他有機(jī)化合物和無機(jī)物質(zhì)的含量。綜上所述，拉曼光譜技術(shù)在蜂蜜品質(zhì)檢測(cè)中具有廣泛的應(yīng)用前景，有望成為未來蜂蜜品質(zhì)檢測(cè)的主要方法之一。