不同蜜源蜂蜜中微量元素的测定及主成分分析

张飞龙

(西藏自治区农牧科学院农业质量标准与检测研究所，西藏 拉萨 850000)

蜂蜜是蜜蜂采集植物的花蜜、分泌物或蜜露，利用自身的分泌液和花蜜中的消化酶，经充分转化、酿造而成的天然甜性物质。蜂蜜具有极高的营养和保健价值，成分复杂多样，主要包括水分、碳水化合物、维生素、蛋白质和矿质元素等物质[1,2]。其中，矿质元素是维持人体健康的必要成分，在能量代谢、免疫调节等生理过程中发挥了重要作用[3]。植物的花蜜是蜂蜜矿质元素的一个重要来源，不同植物来源、不同产地的蜂蜜中矿质元素含量存在较大差异[4,5]。开展各类蜂蜜中矿质元素的特征分析，可以为蜂蜜营养品质的评价提供依据，对地方特色蜂蜜产业的发展具有重要意义。

米林县位于西藏自治区林芝市西南部，高原温带半湿润季风气候为多种蜜源植物提供了良好的生长环境[6]。该县日照充足、昼夜温差大、污染源少，所产蜜蜂受到众多消费者的青睐。目前对米林县蜂蜜营养成分的研究较少。为此，本研究采用ICP-MS对米林县5种不同单花种蜂蜜中的9种矿质元素进行测定，比较不同蜜源蜂蜜中矿质元素的差异，并对其进行主成分分析，以期为米林县蜂蜜的营养价值评价和产品开发提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料

黄连蜜、益母草蜜、丹参蜜、菊花蜜及香薷蜜采集自米林县境内5个蜜蜂养殖基地，每个蜂场分别从不同蜂箱采集5份，采集后于4℃保存。

1.2 仪器与试剂

NexION 350电感耦合等离子体质谱仪(美国珀金埃尔默公司)、ETHOS UP微波消解仪(意大利Milestone公司)、Milli-Q Advantage A10超纯水仪(美国Millipore公司)、FA1004电子天平(上海上平仪器有限公司)；优级纯硝酸(天津市科密欧化学试剂有限公司)、元素标准溶液(国家标准物质研究中心)、ICP-MS调谐液及内标溶液(美国珀金埃尔默公司)。

1.3 实验方法

参考GB 5009.268—2016《食品安全国家标准食品中多元素的测定》中的微波消解-电感耦合等离子体质谱法测定蜂蜜中矿质元素的含量。

1.4 数据分析

每个样品进行3次平行测定，测定结果以5个样品的平均值±标准差表示。采用Excel 2007对测定所得数据进行整理；采用SPSS 25.0进行相关性分析、主成分分析。

2 结果与分析

2.1 不同蜜源蜂蜜的矿质元素含量测定

蜂蜜矿质元素的检测结果见表1。结果表明，不同蜜源蜂蜜之间各矿质元素的含量均存在较大的差异。菊花蜜中Ca、Cu、Mn含量在5种蜂蜜中最高，其中，Cu、Mn显著高于其它蜂蜜，Ca显著高于香薷蜜、黄连蜜、丹参蜜，Fe含量显著低于其它蜂蜜；益母草蜜中Zn含量显著高于其它蜂蜜，Ca显著高于香薷蜜、黄连蜜、丹参蜜，Mn含量最低；香薷蜜中K、Na含量在5种蜂蜜中最高，其中，Na显著高于其它蜂蜜，K显著高于菊花蜜、益母草蜜、丹参蜜；黄连蜜中Se含量显著高于其它蜂蜜，Cu含量显著低于其它蜂蜜；丹参蜜中Fe、Mg含量在5种蜂蜜中最高，其中，Fe显著高于其它蜂蜜，Mg显著高于菊花蜜、益母草蜜，Na、Ca、Se含量均显著低于其它蜂蜜。由此可见，不同蜜源蜂蜜在矿质元素上各具特色。消费者在购买蜂蜜时建议根据自身实际情况选择。如，缺Fe会影响血红蛋白的合成而造成缺铁性贫血，贫血患者更适合具有较高铁含量的丹参蜜；Se具有抗衰老、解毒、增强免疫力等多种作用[7]，缺Se的消费者建议购买黄连蜜；高钾低钠的食物有益于控制高血压[8]，黄连蜜更适合高血压患者食用。

表1 蜂蜜中矿质元素的含量

2.2 蜂蜜中各矿质元素间的相关性分析

采用Pearson相关系数对蜂蜜中9种矿质元素进行相关性分析，具体见表2。结果表明，各矿质元素间具有不同程度的相关性，总体相关性较强。其中，Ca与Mg存在极显著负相关，Mn与Cu呈显著正相关，Mn与Zn呈显著负相关。

表2 蜂蜜中矿质元素间的相关性分析

2.3 蜂蜜中矿质元素的主成分分析

通过表1、2分析结果可知，不同蜜源蜂蜜矿质元素间存在不同程度的差异性和相关性，由此进一步采取主成分分析法将9个元素变量转化为几个互不相关的综合指标。根据主成分累积方差不低于80%且特征值大于1的原则确定主成分个数。从表3可以看出，仅有前3个主成分的特征值大于1，其方差贡献率依次为44.742%、32.662%、19.520%，累计方差贡献率已达到96.924%，说明前3个主成分可以反映出9种矿质元素含量的大部分信息，因此提取前3个主成分对蜂蜜矿质元素进行评价分析。

成分载荷矩阵反映了不同元素对主成分的影响程度。由表4可知，第1主成分与Ca高度正相关，与Mg、Fe高度负相关；第2主成分与K、Se高度正相关；第3主成分与Zn高度负相关。由于总方差77.404%的贡献来自前2个主成分，再结合相关性分析结果，Ca与Mg极显著相关，Ca可代表Mg元素信息，因此可以将代表元素进一步简化为Ca、Fe、K、Se，即将Ca、Fe、K、Se作为米林县蜂蜜的特征矿质元素。

表3 主成分的特征值与方差贡献率

表4 主成分因子载荷矩阵

根据主成分计算公式得到前3个主成分与9个元素的线性组合：

F1=-0.04×ZK+0.07×ZNa+0.12×ZCa-0.12×ZMg-0.11×ZFe+0.05×ZSe+0.09×ZCu+0.06×ZZn+0.22×ZMn

F2=0.18×ZK+0.16×ZNa-0.01×ZCa+0.04×ZMg-0.06×ZFe+0.16×ZSe-0.09×ZCu-0.06×ZZn-0.12×ZMn

F3=0.09×ZK+0.06×ZNa-0.06×ZCa+0.12×ZMg-0.11×ZFe+0.02×ZSe+0.23×ZCu-0.35×ZZn+0.32×ZMn

以3个主成分的方差贡献率为权重，构建了蜂蜜矿质元素综合评价函数：

Dn=44.742%F1+32.662%F2+19.520%F3

计算5种蜂蜜的矿质元素综合得分值并排名，见表5。结果显示：菊花蜜综合得分最高，矿质元素含量较为丰富，其次为香薷蜜、黄连蜜和益母草蜜，丹参蜜得分最低。

表5 各主成分得分及综合得分

3 结论

米林县蜂蜜中9种矿质元素的分析结果表明，各矿质元素的含量在不同蜜源蜂蜜间差别较大；5种蜂蜜各具特色，Ca、Cu、Mn含量最高的是菊花蜜，Zn含量最高的是益母草蜜，K、Na含量最高的是香薷蜜，Se含量最高的是黄连蜜，Fe、Mg含量最高的是丹参蜜；9种矿质元素之间具有不同程度的相关性，总体相关性较强。通过主成分分析，将蜂蜜中9种微量元素简化为3个主成分，其累积方差贡献率为96.924%；筛选出4个蜂蜜的特征矿质元素，即Ca、Fe、K、Se；矿质元素综合得分由高到低依次为菊花蜜>香薷蜜>黄连蜜>益母草蜜>丹参蜜。