基于HPLC-RI与FAAS对云南春蜂蜜理化性质的研究

张 政，陈 超，曹红刚，蔡圣宝，赵风云1, *

1. 甘肃农业大学食品科学与工程学院，甘肃 兰州 730070

2. 昆明理工大学食品安全研究院，云南 昆明 650500

3. 华南农业大学食品学院，广东 广州 510641

基于HPLC-RI与FAAS对云南春蜂蜜理化性质的研究

张 政1, 2, 3，陈 超2，曹红刚2，蔡圣宝2，赵风云1, 2*

1. 甘肃农业大学食品科学与工程学院，甘肃 兰州 730070

2. 昆明理工大学食品安全研究院，云南 昆明 650500

3. 华南农业大学食品学院，广东 广州 510641

云南地区因其得天独厚的自然条件，具有丰富的蜜源植物和矿产资源，产出了多种特色蜂蜜。对该地区的三种特色春蜂蜜(苕子蜜、橡胶蜜和石榴蜜)进行了理化性质的研究，结果表明三种蜂蜜在水分含量、电导率和粘度上均存在显著性差异。利用高效液相色谱仪-示差折光检测器(HPLC-RI)测定三种蜂蜜中的主要糖类，结果显示石榴蜜中的葡萄糖含量最高[35.62 g·(100 g)-1]，橡胶蜜中的果糖含量最高[41.03 g·(100 g)-1]。利用原子吸收光谱仪(FAAS)对三种蜂蜜中的13种矿质元素进行测定，结果显示橡胶蜜中的矿质元素总含量最高(437.34 mg·kg-1)，石榴蜜中的最少(167.24 mg·kg-1)。将矿质元素作为变量进行主成分分析，可将三种蜂蜜相互分开。Cu，Zn和Na可作为苕子蜜的分辨标记，Mg，K，Ca，As和Cd可作为橡胶蜜的分辨标记，Fe，Mn，Ni和Cr可作为石榴蜜的分辨标记。本研究的开展可补充云南特色蜂蜜的研究，为其开发利用提供理论依据。

云南蜂蜜；理化性质；糖类成分；矿质元素；主成分分析

引 言

蜂蜜是蜜蜂采集植物的花蜜、分泌物或蜜露，与自身分泌物混合后，经充分酿造而成的天然甜物质(GB 14963—2011)。蜂蜜的成分复杂，营养丰富，含有糖类、蛋白质和矿物质等多种成分，糖类占蜂蜜成分的75%以上，其中葡萄糖和果糖又占总糖的80%～90%[1]。蜂蜜不但被作为一种直接有效的营养补充来源，而且还有改善胃肠功能、提高机体免疫力和治疗癌症等临床应用[2-3]。

我国是世界上的养蜂大国，每年出口蜂蜜数量占世界出口总量的20%左右[4]。云南省地处我国西南边陲，因其得天独厚的自然条件而拥有丰富的植物资源和矿产资源，被称为“植物王国”和“有色金属王国”[5]。云南蜜源植物种类丰富，月月有花开，四季有蜜采，产出多种特色蜂蜜。公历4月—5月份为晚春时节，此时盛开的蜜粉源植物为蜜蜂春繁越夏提供食物，此时节能生产的商品蜂蜜并不多，主要有苕子蜜(Viciacraccahoney)、橡胶蜜(Heveabrasiliensishoney)、石榴蜜(Punicagranatumhoney)。

本研究在云南多个地区采集了苕子蜜、橡胶蜜和石榴蜜，共40个样品，进行了水分、酸度、糖物质和矿质元素含量等理化指标检测，分析不同地区，不同蜜源植物所产蜂蜜的特性和差异性。本研究的开展可补充云南特色蜂蜜的研究，为科学评估云南丰富矿质元素对蜂蜜品质的影响提供理论依据，还可为检测本地区的蜂蜜掺假带来一定的技术支持。

1 实验部分

1.1 样品的采集

40个样本均为未经加工过的新鲜蜂蜜，三种蜂蜜的采集时间、地点及数量如表1所示。获得蜂蜜样品后及时进行检测分析，备用蜂蜜于4 ℃下密封储存。

1.2 试剂

氢氧化钠、乙醇、邻苯二甲酸氢钾、酚酞试剂等均为优级纯。果糖、葡萄糖和蔗糖标准品，购自于贵州迪大生物科技有限公司。乙腈为色谱纯，产于美国TEDIA公司。各矿物元素标准物质的纯度≥99%，产于国家有色金属及电子材料分析测试中心。实验用水均为超纯水。

表1 苕子蜜、橡胶蜜和石榴蜜样品的采集时间、地点及数量

1.3 仪器

AL204型电子天平，梅特勒-托利多仪器(上海)有限公司。UPHW-I-90T优普系列超纯水机，成都超纯科技有限公司。NIB-100倒置显微镜，宁波永新光学股份有限公司。电导率仪DDG-128A，苏州可雷特电力设备有限公司。数显粘度计SNB-2，上海平轩科学仪器有限公司。WZSI型阿贝折射仪，国营上海光学仪器厂。TU1901型双束紫外可见分光光度计，北京普析通用有限责任公司。Agilent 1260高效液相色谱仪-示差折光检测器(HPLC-RI)，美国安捷伦仪器有限公司。NovAA400P乙炔-空气火焰原子吸收光谱仪(FAAS)，德国耶拿分析仪器股份公司。

1.4 蜂蜜中的花粉检测

参照GB/T 23194—2008蜂蜜中植物花粉检测方法。

1.5 理化指标检测

蜂蜜中蔗糖、葡萄糖和果糖的测定：采用HPLC-RI法进行测定，色谱柱为CarbomixPb-NP糖柱(7.8 mm×300 mm)。

蜂蜜中矿物元素的测定：利用FAAS分别对其中的K，Ca，Na，Mg，Zn，Fe，Cu，Mn，As，Ni，Cr，Cd和Pd进行测定。

水分、灰分、酸度、电导率、粘度和光密度均采用常规方法进行测定。

实验中所有的数据均测定三次。

1.6 数据分析

实验数据的统计使用Office Excel 2010软件。实验数据的差异性和主成分分析使用SPSS19.0软件。

2 结果与讨论

2.1 蜂蜜中的花粉分析

Moar在1985年指出45%通常是一种单花蜜的所需单一花粉的最小数量[6]。通过检测蜂蜜中的主要花粉比例(表2)，苕子蜜、橡胶蜜和石榴蜜中的主要花粉浓度分别为63.86%±2.46%，75.61%±1.72%和62.21%±2.04%，表明本研究选取的40个蜂蜜样品均属于单花蜜。

2.2 蜂蜜的理化指标测定

2.2.1 三种蜂蜜水分、灰分、酸度等指标测定

对三种蜂蜜各项理化指标进行测定，结果如表3所示，苕子蜜、橡胶蜜、石榴蜜的水分含量分别为18.65%±1.26%，19.41%±2.24%，20.51%±1.37%，三者之间差异显著(p<0.05)，均符合GH/T 18796—2012。蜂蜜中的水分含量受到多种因素的影响，如天气、季节和蜂巢的成熟度等[7]。苕子蜜的酸度(2.32%±0.50%)显著高于橡胶蜜(1.93%±0.25%)和石榴蜜(1.95%±0.16%)，橡胶蜜与石榴蜜无显著差异(p>0.05)。蜂蜜的酸度与其中的有机酸含量有直接的关系[8]。橡胶蜜的光密度(0.18±0.01)显著高于苕子蜜(0.15±0.01)和石榴蜜(0.14±0.01)，与实验中观察到橡胶蜜色泽较另外两种蜂蜜深的结果相一致。橡胶蜜中的灰分含量(1.75%±0.39%)显著高于苕子蜜(1.13%±0.25%)和石榴蜜(1.17%±0.33%)，苕子蜜与石榴蜜之间无显著差异。三种蜂蜜之间的电导率和粘度均差异显著。实验中还发现，蜂蜜的粘度与水分含量成反比，水分含量越高，粘度越低，反之亦然。

表2 苕子蜜、橡胶蜜和石榴蜜样品中的花粉测定

Table 2 Pollen analysis ofV.craccahoney,H.brasiliensishoney, andP.granatumhoney

注：苕子蜜、橡胶蜜和石榴蜜中的主要花粉分别为苕子花粉、橡胶花粉和石榴花粉。每个指标后的第一行表示平均值±标准差，n=3。第二行表示实验测得该指标值的范围。下表同

Note: The mainly pollen type represents thatV.craccapollen,H.brasiliensispollen, andP.granatumpollenexist inV.craccahoney,H.brasiliensishoney andP.granatumhoney, respectively. Horizontally, the first and second lines are expressed as mean ±SD of triplicate samplesand the range of experiment data, respectively. As the same as in the following tables

2.2.2 三种蜂蜜中糖含量测定

利用HPLC-RI对三种蜂蜜中的葡萄糖、果糖和蔗糖的含量进行测定，结果如图1所示。石榴蜜的葡萄糖含量[(35.62±1.58) g·(100 g)-1]显著高于苕子蜜[(31.75±1.61) g·(100 g)-1]和橡胶蜜[(33.19±1.99) g·(100 g)-1]。有研究表明葡萄糖含量高易导致蜂蜜产生结晶[9]，与本实验中观察到石榴蜜较另两种蜂蜜更易结晶的结果相一致。橡胶蜜的果糖含量[41.03±1.14) g·(100 g)-1]显著高于苕子蜜[(38.20±2.21) g·(100 g)-1]和石榴蜜[(39.32±2.46) g·(100 g)-1]，有研究表明蜂蜜中的果糖含量高会导致蜂蜜甜度高[10]，与实验中品尝到橡胶蜜在口感上甜于另外两种蜂蜜的结果相一致。苕子蜜的蔗糖含量[(2.78±0.66) g·(100 g)-1]显著低于橡胶蜜[(3.78±0.40) g·(100 g)-1]和石榴蜜[(3.86±0.56) g·(100 g)-1]。蜂蜜的食用和药用价值较高，但是目前市场上常出现在蜂蜜中掺入各种价格低廉的果葡糖浆、麦芽糖浆等现象。顾云[11]等采用HPLC对蜂蜜中葡萄糖、果糖和蔗糖进行测定，来评价蜂蜜的真伪及质量的优劣，结果表明合格的蜂蜜中果糖、葡萄糖含量约为40%，蔗糖含量低于5%，本实验与此有相似的结论。本研究的开展可为消费者选购本地区蜂蜜和鉴定该地区蜂蜜的掺假提供一定的理论依据。

表3 苕子蜜、橡胶蜜和石榴蜜理化指标间的差异

注：表中不同字母代表同一列中的数值之间的差异显著(p<0.05)

Note: Significantpvalues are presented (p<0.05). Vertically, significantly different values are represented as letters

图1 苕子蜜、橡胶蜜和石榴蜜中 葡萄糖、果糖和蔗糖的含量

图中数值代表平均值±标准差，n=3；不同字母代表相同种类的糖在不同蜂蜜中的差异显著(p<0.05)

Fig.1 Content of glucose, fructose and sucrose inV.craccahoney,H.brasiliensishoney, andP.granatumhoney

Values are expressed as mean ±SD of triplicate samples. Significant p values are presented (p<0.05). Significantly different values of same sugarin different honeys are represented as letters

2.2.3 蜂蜜中矿质元素含量测定与分析

2.2.3.1 蜂蜜中矿质元素的含量

利用FAAS对三种蜂蜜中的矿质元素进行测定，结果如表4所示，三种蜂蜜中均含有丰富的矿质元素。K是三种蜂蜜中含量最多的元素，分别为(280.48±77.15) mg·kg-1(橡胶蜜)、(119.99±78.67) mg·kg-1(苕子蜜)和(124.44±39.72) mg·kg-1(石榴蜜)。橡胶蜜中的K和Mg含量显著高于苕子蜜和石榴蜜。三种蜂蜜中的Ca，Ni和Cr含量存在显著差异。橡胶蜜中的As和Cd含量显著高于石榴蜜，与苕子蜜无显著差异。三种蜂蜜之间的Fe，Cu，Mn和Pb含量无显著差异。橡胶蜜的矿质元素总含量高于另外两种蜂蜜，可能是橡胶蜜在色泽上较深，光密度较大(表3)的原因之一。

表4 苕子蜜、橡胶蜜和石榴蜜中的矿质元素的含量

Table 4 Distribution data for mineral elements contentinV.craccahoney,H.brasiliensishoney, andP.granatumhoney

V．craccahoney/(mg·kg-1)H．brasiliensishoney/(mg·kg-1)P．granatumhoney/(mg·kg-1)K124 44±39 72a75 10～208 05280 48±77 15b213 58～436 35119 99±78 67a3 77～245 57Na12 53±5 37a6 28～24 047 40±2 22b4 41～11 618 83±4 41b3 80～19 02Ca4 57±1 15a3 06～6 4038 22±5 06b28 74～48 0410 63±2 63c8 05～16 79Mg9 20±1 83a6 01～12 4397 89±20 21b75 07～147 7311 49±5 51a7 29～28 24Zn7 05±5 43a3 52～23 014 55±1 06ab3 09～7 433 91±1 02b2 59～5 66Fe0 32±0 720 07～2 730 08±0 030 03～0 150 11±0 050 05～0 21Mn4 80±3 500 83～12 495 47±1 172 70～7 106 94±2 782 54～10 54Cu0 32±0 720 07～2 730 08±0 030 03～0 150 11±0 050 05～0 21As0 07±0 03ab0 03～0 140 08±0 02a0 04～0 100 05±0 02b0 02～0 13Ni0 07±0 01a0 06～0 090 80±0 26b0 46～1 201 62±0 32c1 10～2 17Cr1 26±0 15a0 98～1 521 79±0 14b1 50～2 003 15±0 73c2 08～4 34Cd0 03±0 01ab0 02～0 0500 03±0 01a0 02～0 040 02±0 01b0 02～0 04Pb0 48±0 130 34～0 730 47±0 170 34～1 010 39±0 130 28～0 85Totalcontent165 14437 34167 24

注：表中不同字母代表同一行中的数值之间的差异显著(p<0.05)

Note: Significant p values are presented (p<0.05). Horizontally, significantly different values are represented as letters

云南的矿产丰富，种类多样，因此部分重金属元素，如Pb，As，Cr及Mn的含量较有关报道偏高，依然符合GB 2762—2012。通过检测蜂蜜中的矿质元素含量是一种检测蜂蜜掺假的有效方法[12]，本研究可以为鉴定本地区蜂蜜掺假提供一定的理论依据。

2.2.3.2 三种蜂蜜中灰分、电导率与矿质元素含量之间的关系

以三种蜂蜜的矿质元素含量为横坐标，电导率及灰分含量为纵坐标绘图，分析三个指标之间的关系，结果如图2所示。橡胶蜜中矿质元素含量最高，石榴蜜次之、苕子蜜最少，其灰分和电导率也有相同的对应关系。矿质元素含量越高，其灰分含量及电导率的值也越大，呈现出正相关的趋势。Terrab[13]等的研究表明，蜂蜜的电导率与其中所含矿质元素的浓度、有机酸和蛋白质密切相关。Bonheví等[14]和Downey等[15]的研究表明，电导率会随着蜂蜜中灰分含量的增加而升高，本研究与之有相同的结果。

图2 苕子蜜、橡胶蜜和石榴蜜的矿质元素 含量与灰分、电导率之间的关系

Fig.2 Relationships of ash, electrical conductivity and mineral elements content inV.craccahoney,H.brasiliensishoney, andP.granatumhoney

2.2.3.3 主成分分析

将三种蜂蜜中的矿质元素作为变量进行主成分分析(PCA)，第一个组件(PC1)能解释29.44%，其他三个组件 (PC2，PC3和PC4) 分别能解释22.92%，10.27%和8.86%。图3(a)显示变量的载荷(元素浓度)在平面上定义的两个主要组件，即PC1和PC2。Ni，Fe，Cr，Mn与PC1负相关，Mg，K，Ca，As，Cd，Pb，Cu，Zn，Na与PC1呈正相关。另外，Na，Cu和Zn与PC2呈负相关，Ni，Fe，Cr，Mn，Ca，Mg，K，As，Cd，Pb与PC2呈正相关。

蜂蜜种类的区分主要取决于PC1和PC2两个主要组件。在图3(b)的右上方，苕子蜜样品与PC1呈正相关。在三种蜂蜜样品中，苕子蜜样品中Cu，Zn和Na含量最高。在图3(b)的左上部，橡胶蜜样品与PC1呈正相关。橡胶蜜样品中Mg，K，Ca，As和Cd含量最高。在图3(b)的下方，石榴蜜样品与PC1成负相关。石榴蜜样品中的Fe，Mn，Ni，Cr含量较高。结合图3(a)和表4，以上结论均符合数据的统计结果。

主成分分析的结果证实可以用四个变量构成简单的组件以表示元素与蜂蜜样品的关系。Cu，Zn和Na可作为苕子蜜的分辨标记，Mg，K，Ca，As和Cd可作为橡胶蜜的分辨标记，Fe，Mn，Ni和Cr可作为石榴蜜的分辨标记。检测蜂蜜中的矿质元素，不仅可以鉴别蜂蜜的掺假，同时还可以反映蜂场周围环境的污染程度以及对蜂蜜溯源进行判断分析[16]。本实验可以为消费者鉴别及选购本地区蜂蜜提供一定的理论依据。

图3 蜂蜜样本的主成分分析

3 结 论

从云南地区采集了三种特色春蜂蜜(苕子蜜、橡胶蜜和石榴蜜)进行了理化特性的研究分析。三种蜂蜜在水分含量、电导率和粘度上都存在显著差异。利用HPLC-RI对三种蜂蜜中的糖类成分进行测定，结果表明石榴蜜和橡胶蜜中的葡萄糖和果糖含量较高，苕子蜜中的蔗糖含量较低。通过FAAS对三种蜂蜜中的矿质元素进行测定并以其作为变量进行了主成分分析，结果表明三种蜂蜜均有丰富的矿质元素以及独特的标记可将这三种蜂蜜区分开。另外，对蜂蜜中的糖类成分和矿质元素进行分析可以判断该地区蜂蜜的掺假情况。此研究系统地分析了云南地区特色春蜂蜜的理化性质，补充了该地区特色蜂蜜的研究，为本地区春蜂蜜加工、营销及消费者选购起到了一定的技术支持和指导意义。

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*Corresponding author

(Received Jul. 18, 2015; accepted Nov. 22, 2015)

Study Physicochemical Characteristics of Spring Honeys from Yunnan with the Application of HPLC-RI and FAAS

ZHANG Zheng1,2,3, CHEN Chao2, CAO Hong-gang2, CAI Sheng-bao2, ZHAO Feng-yun1,2*

1. College of Food Science and Engineering, Gansu Agricultural University, Lanzhou 730070, China

2. Food Safety Institute, Kunming University of Science and Technology, Kunming 650500, China

3. College of Food Science, South China Agricultural University, Guangzhou 510641, China

Many special honeys are produced in Yunnan province due to abundant nectar plants and minerals resources provided by the unique natural environment in this area. In this work, the physicochemical property of three honeys (Viciacraccahoney,Heveabrasiliensishoney andPunicagranatumhoney) from Yunnan was studied. The results showed that in different honeys the moisture content, electrical conductivity and dynamic viscosity were different. The sugar contents of each honey were determined with HPLC-RI. The results showed thatP.granatumhoney had the most abundant glucose [35.62 g·(100 g)-1], andH.brasiliensishoney had the most abundant fructose [41.03 g·(100 g)-1]. Thirteen different mineral elements in three honey species were determined with FAAS. It was found that the mineral level was from 167.24 mg·kg-1inP.granatumhoney to 437.34 mg·kg-1inH.brasiliensis. Based on the mineral content the three honey species were classified following the principal component analysis (PCA) method. The result showed that Cu, Zn and Na could act as the elemental markers forV.craccahoney, while Mg, K, Ca, As and Cd act as the elemental markers forH.brasiliensishoney, and Fe, Mn, Ni, and Cr act as the elemental markers forP.granatumhoney. This study reported the physicochemical property of three special Yunnan honeys, which could help the further study and utilization of these honeys.

Yunnan honeys; Physicochemical characteristics; Carbohydrate composition; Mineral elements; Principal component analysis

2015-07-18，

2015-11-22

国家自然科学基金地区基金项目(31560576)，国家自然科学基金青年基金项目(31401503)，云南省教育厅基金项目(2014Y080)资助

张 政，1989年生，昆明理工理工大学食品安全研究院硕士研究生 e-mail: 372794280@qq.com *通讯联系人 e-mail: zhaofy@kmust.edu.cn

O657.3

A

10.3964/j.issn.1000-0593(2016)10-3346-05