陜甘不同地區(qū)刺槐蜜理化性質(zhì)分析

趙風(fēng)云，安學(xué)明，王巧莉，陳超，俞偉輝

1(甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué) 食品科學(xué)與工程學(xué)院，甘肅 蘭州，730070) 2(蘭州生物制品研究所有限責(zé)任公司，甘肅 蘭州，730046)3(中儲糧成都儲藏研究院有限公司，四川 成都，610091) 4(岳陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院 生物環(huán)境工程學(xué)院，湖南 岳陽，414000)

刺槐(Robiniapseudoacacia)為蝶形花科或豆科刺槐屬落葉喬木[1]，是我國主要蜜源中唯一的木本蜜源植物[2]。刺槐生長速度快、耐鹽堿、抗干旱、抗病蟲害能力強(qiáng)，適宜多種土壤和氣候條件，廣泛分布于長江以北大部分地區(qū)[3]。陜甘地區(qū)氣溫偏低且平和，刺槐花期較長，一般在12 d左右，不少地方可達(dá)15 d以上[4]，為蜜蜂提供了豐富的刺槐蜜源。刺槐蜜約占全國蜂蜜總產(chǎn)量的10%，其顏色淺淡、清香甜潤、不易結(jié)晶，是各種優(yōu)質(zhì)蜂蜜中品質(zhì)最為典型的品種之一，又以陜甘地區(qū)最為著名，深受國內(nèi)外消費(fèi)者的喜愛[5]。

刺槐蜜的營養(yǎng)豐富，含有糖類、蛋白質(zhì)、礦物質(zhì)等多種成分[6]。蜂蜜中的營養(yǎng)物質(zhì)含量主要取決于蜜源植物種類，同時也與蜜蜂的生存環(huán)境有關(guān)[7]。同一蜜種的蜂蜜會因地理環(huán)境，如海拔高度、空氣濕度、環(huán)境受污染程度等因素的影響而有較大的差異[8]。BONCEHI等[9]對西班牙不同地區(qū)的鱷梨蜂蜜分析發(fā)現(xiàn)，糖類、氨基酸、礦質(zhì)元素等含量均有較大差異。張曉蕾等[10]研究發(fā)現(xiàn)，廣西、河北等地刺槐蜜中的礦質(zhì)元素含量有較大差異。消費(fèi)者在購買蜂蜜時，不僅關(guān)心蜂蜜的質(zhì)量，對蜂蜜的地理來源也很關(guān)注，不同地理來源的蜂蜜價格存在較大差異[11]。蜂蜜來源的真實性也會影響蜂蜜的貿(mào)易[12]，許多國家和地區(qū)針對名優(yōu)蜂蜜已建立了原產(chǎn)地保護(hù)、地理標(biāo)識和傳統(tǒng)特色保護(hù)制度[13]。

1 材料與方法

1.1 樣品的采集

分別從甘肅的清水、合水、莊浪縣和陜西的隴縣、鳳翔、永壽、長武縣的當(dāng)?shù)胤鋱霾杉涿蹣悠?，每個縣采集3個樣品，共采集了21個樣品，所有樣品均為封蓋成熟蜜。樣品獲得后，及時檢測，備用樣品置于4 ℃ 貯存。蜂蜜樣品采集地點分布如圖1所示。

圖1 刺槐蜜樣品采集地信息

1.2 主要試劑

鹽酸、氧化鑭、高氯酸、硝酸、氯化銫、冰醋酸、D-果糖、 酒石酸鉀鈉、鄰苯二甲酸氫鉀等試劑均為優(yōu)級純。各元素標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度為1 000 μg/mL，產(chǎn)自國家有色金屬及電子材料分析測試中心。

1.3 儀器與設(shè)備

NovAA400P火焰石墨爐原子吸收光譜儀，德國耶拿分析儀器股份公司；EHD36石墨消解儀，上海民儀電子有限公司；RX-UPTC系列超純水機(jī)，上海睿析科學(xué)儀器有限公司；AL204分析天平，梅特勒-托利多國際有限公司；UV756CRT紫外可見光分光度計，上海佑科儀器儀表有限公司；PHS-3C pH計，上海佑科儀器儀表有限公司；WZSI阿貝折射儀，上海佑科儀器儀表有限公司；DHG9070電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱，上海中友儀器設(shè)備有限公司；SB5200D超聲波清洗機(jī)，寧波新芝生物科技股份有限公司；各元素空心陰極燈，北京有色金屬研究總院。

1.4 理化指標(biāo)檢測

1.4.1 樣品預(yù)處理

蜂蜜樣品制備參考SN/T 0852—2012。

1.4.2 灰分、pH、水分、色度的測定

pH值采用pH計測定；水分含量采用阿貝折射儀測定；灰分含量參照GB 5009.4—2016測定；色度參照LEME等[14]的方法，測定蜂蜜在560 nm的吸光值。

We thank Prof. YE Yang (Shanghai Institute of Materia Medica, Chinese Academy of Sciences) for suggestions and discussions in preparation of this review. We are grateful to our lab members for assistance in literature search and preparation of this review.

1.4.3 還原糖、果糖、蔗糖的測定

還原糖參照GB 5009.7—2016測定；果糖采用分光光度法進(jìn)行測定[15]；蔗糖參照GB 5009.8—2016測定。

1.4.4 礦質(zhì)元素的測定

稱取0.5 g蜂蜜置于燒杯中，加入10 mL硝酸-高氯酸混合液(體積比為1∶1)，混合均勻后蓋上蓋子并靜置過夜，再置于石墨消解儀上進(jìn)行高溫消解處理。待冒白色煙霧且消解液澄清透明時取下，置于通風(fēng)廚中冷卻至室溫后，轉(zhuǎn)移至25 mL容量瓶，用超純水定容，搖勻，待用。同時做1組試劑空白對照。利用火焰原子吸收光譜儀測定刺槐蜜中的Na、K、Ca、Fe、Cu、Mg、Zn、Mn、Cr元素含量；

1.5 數(shù)據(jù)分析

實驗中所有的數(shù)據(jù)均設(shè)3組重復(fù)。使用Microsoft Excel 2010軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計處理。使用Origin 9.0和Heatmap軟件作圖，使用SPSS 22.0軟件對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析和主成分分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 水分、pH、色度及灰分含量測定

對陜甘7縣刺槐蜜的水分、pH、色度、灰分含量進(jìn)行測定，結(jié)果如圖2所示。7縣刺槐蜜的水分含量從低到高分別是莊浪、隴縣、清水、長武、鳳翔、永壽，水分含量最低為(18.44±1.56)%，最高為(20.82±1.96)%。7縣的刺槐蜜的pH值最高是合水(3.71±0.12)，pH值最低的是隴縣(3.36±0.13)，7縣之間差異不顯著(P>0.05)。清水縣刺槐蜜的色度值最大，為0.41±0.02，鳳翔、永壽縣的色度值最小，分別為0.24±0.03、0.25±0.02。灰分含量較高的是清水、莊浪、隴縣，分別為(0.24±0.12)%、(0.25±0.06)%、(0.23±0.08)%，顯著高于其他4縣(P<0.05)。

A-色度；B-pH；C-水分；D-灰分

2.2 還原糖、果糖及蔗糖含量測定

測定刺槐蜜的還原糖、果糖、蔗糖含量，結(jié)果如圖3所示。7縣中隴縣和清水縣刺槐蜜的還原糖含量最高，分別為(71.69±1.57)%、(71.02±1.88)%；鳳翔和永壽縣的含量較低，分別為(66.98±2.01)%、(66.54±2.12)%。果糖含量的變化趨勢和還原糖一致，含量最高的刺槐蜜來自隴縣和清水縣，分別為(41.77±1.20)%、(41.58±1.86)%；而鳳翔和永壽縣的含量較低，分別為(39.09±1.29)%、(39.14±1.63)%。蔗糖含量變化趨勢則相反，鳳翔和永壽縣刺槐蜜的還原糖含量最高，分別為(4.07±0.07)%、(3.92±0.08)%；隴縣和清水縣的較低，分別為(3.09± 0.11)%、(3.08±0.09)%。

圖3 陜甘7縣刺槐蜜中還原糖、果糖及蔗糖含量差異

2.3 礦質(zhì)元素含量測定與分析

2.3.1 礦質(zhì)元素含量

通過火焰原子吸收光譜儀對7縣刺槐蜜中的10種礦質(zhì)元素含量進(jìn)行測定，結(jié)果如圖4所示。由圖4可知，陜甘7縣刺槐蜜中礦質(zhì)元素含量存在差異，10種 礦質(zhì)元素在刺槐蜜中的含量多少依次為：K>Ca>Mg>Mn>Zn>Na>Fe>Cr>Ni>Cu。

圖4 陜甘7縣刺槐蜜中礦質(zhì)元素含量的變化熱圖

方差分析表明，Na元素含量最高的是合水、鳳翔縣刺槐蜜；K元素含量最高的是莊浪、清水縣刺槐蜜；Ca、Mg元素含量最高的是清水縣刺槐蜜；Fe元素含量最高的是長武縣刺槐蜜；Cu元素含量最高的是長武、合水縣刺槐蜜；Zn元素含量最高的是清水、隴縣刺槐蜜；Mn元素含量最高的是鳳翔、隴縣刺槐蜜；Cr、Ni元素含量最高的是隴縣刺槐蜜。數(shù)據(jù)均具有統(tǒng)計學(xué)差異(P<0.05)。

2.3.2 主成分分析

主成分分析(principal component analysis，PCA)能夠?qū)崿F(xiàn)對樣品分類結(jié)果的可視化，把復(fù)雜多變量的樣品信息簡單直觀地表達(dá)出來，基本能夠反映元素分布和蜂蜜之間的關(guān)系。通過PCA分析，將10個變量降為3個主成分，3個主成分解釋了70.53%的總方差，第一主成分(PC1)表示了43.77%，余下2個主成分分別解釋了15.00%(PC2)和11.76%的總方差。顯然，PC1和PC2是主要成分，代表了58.77%的方差，變量的載荷圖解釋了每個元素與2個主要組件的關(guān)系。

PC1和PC2變量的載荷圖(圖5-A)結(jié)果表明，Ni、Cr、Zn、K、Mn、Fe、Ca、Mg與PC1呈正相關(guān)，而Na和Cu與PC1呈負(fù)相關(guān)。另一方面，Mg、Ca與PC2呈負(fù)相關(guān)，其余均與PC2呈正相關(guān)。圖5-B代表蜂蜜樣品的得分圖，7縣刺槐蜜被分為兩大類:清水縣、莊浪縣、隴縣被分為一類；合水縣、鳳翔縣、永壽縣、長武縣被分為一類。清水縣、莊浪縣、隴縣位于分圖的右側(cè)，與PC1正相關(guān)，這意味著這些樣品中與PC1正相關(guān)的礦質(zhì)元素含量較高。

■-清水縣；◆-莊浪縣；▼-合水縣；▋-隴縣；▲-鳳翔縣；●-永壽縣；▄-長武縣

3 討論

蜂蜜是蜜蜂采集植物的花蜜、分泌物或蜜露，與自身分泌物結(jié)合后，經(jīng)充分釀造而成的天然甜物質(zhì)[16]。水分含量是評價蜂蜜品質(zhì)的一個重要標(biāo)準(zhǔn)，它決定了蜂蜜的抗發(fā)酵變質(zhì)能力[17]。蜜蜂通過翅膀扇風(fēng)去除水分是蜂蜜釀造的重要過程，最終使成熟蜜的水分含量降至20%以下。當(dāng)蜂蜜中水分含量超過20%時，易發(fā)酵產(chǎn)生酸和醇，嚴(yán)重影響蜂蜜的品質(zhì)[18]。蜂蜜中的水分含量受多種因素的影響，如天氣、季節(jié)和蜂種等[19]。本實驗測定陜甘7縣刺槐蜜的水分含量，僅陜西永壽和鳳翔縣略高于20%，可能與采集樣本時，兩縣的空氣濕度較大有關(guān)。

蜂蜜中含有機(jī)酸、無機(jī)酸等多種酸類化合物，有機(jī)酸主要為檸檬酸、葡萄糖酸等；無機(jī)酸含量較少，如磷酸、鹽酸、硼酸、碳酸等[20]。蜂蜜呈酸性，pH值約為3.5～5.5，pH值與蜂蜜的穩(wěn)定性和貨架期有一定的相關(guān)性，pH值過高或過低都會影響其在貯藏期間的穩(wěn)定性及貨架期[21]。本實驗中測得的7縣刺槐蜜的pH值為3.56～3.91，均在合理范圍之內(nèi)。

蜂蜜中最主要的成分是糖類，它占蜂蜜成分總量的四分之三以上，約占蜂蜜干物質(zhì)的95%左右，與水一起構(gòu)成蜂蜜的主要成分。葡萄糖和果糖約占蜂蜜總糖含量的85%～95%[22]，均具有還原性，又被稱為還原糖。果糖的吸濕性高，能增加蜂蜜的甜度，而葡萄糖溶解性較差，容易影響蜂蜜結(jié)晶[23]。還原糖中果糖占主導(dǎo)地位，因為果糖含量高的蜂蜜可以長時間保持液態(tài)，或永不結(jié)晶。在眾多蜂蜜品種中，刺槐蜜的果糖含量相對較高，葡萄糖含量相對較低，故不易結(jié)晶。在本研究中，觀察到21個刺槐蜜樣品均呈現(xiàn)液體狀態(tài)。蜜蜂在釀造過程中，通過體內(nèi)分泌的轉(zhuǎn)化酶和淀粉酶等，將花蜜中的淀粉、蔗糖等非單糖轉(zhuǎn)化為還原糖，使還原糖含量達(dá)到65%～80%，蔗糖含量降到5%以下。顧云等[24]研究表明，合格的蜂蜜中果糖含量約為40%，蔗糖含量低于5%，本實驗有相似的結(jié)論。本研究的開展可為消費(fèi)者選購本地區(qū)蜂蜜和鑒定該地區(qū)蜂蜜的摻假提供一定的理論依據(jù)。

礦質(zhì)元素是蜂蜜中營養(yǎng)成分的一個重要組成部分，一般蜂蜜中含有K、Ca、Mg、Fe、Cu、Na、Zn、Mn等多種對人體有益的礦質(zhì)元素[25]，礦物質(zhì)無法通過生物體自身產(chǎn)生，蜂蜜中的礦質(zhì)元素主要與蜜源植物及蜜蜂的生存環(huán)境有關(guān)[26]。TERRAB等[27]研究發(fā)現(xiàn)，蜂蜜中礦質(zhì)元素的含量與灰分、色度存在著一定的關(guān)系，蜂蜜中礦質(zhì)元素含量越高，灰分含量越高，顏色越深。這與本實驗的結(jié)果一致。本研究發(fā)現(xiàn)，7縣中清水、莊浪、隴縣刺槐蜜的色度、灰分和礦物質(zhì)總量均高于其他4縣。對7縣刺槐蜜中的礦質(zhì)元素含量進(jìn)行主成分分析也得到類似結(jié)果。在陜甘地圖(圖1)上，如果在隴縣和鳳翔中間畫一條垂直分界線，左邊為莊浪、清水和隴縣，右邊為合水、鳳翔、長武、永壽。根據(jù)礦質(zhì)元素主成分分析結(jié)果，可將蜂蜜分為兩大類，和分界線的分類結(jié)果一致。說明甘肅莊浪、清水縣和陜西隴縣的地質(zhì)礦物元素組成相近，而甘肅合水和陜西鳳翔、長武、永壽縣的相近。本研究發(fā)現(xiàn)來源于同一種蜜源植物的蜂蜜，可以通過蜂蜜中礦質(zhì)元素的含量來識別地理位置和地質(zhì)條件差異。本研究的開展可為陜甘特色刺槐蜜的地理標(biāo)識分析和溯源研究提供理論依據(jù)。

4 結(jié)論

本實驗在陜甘7縣采集21個刺槐蜜樣本，對水分、pH、灰分、色度、還原糖、果糖、蔗糖和礦質(zhì)元素含量等理化指標(biāo)進(jìn)行測定，結(jié)果表明，陜甘7縣刺槐蜜在色度、水分和灰分含量上存在顯著差異(P<0.05)，pH值差異不顯著(P>0.05)。隴縣和清水縣刺槐蜜的還原糖和果糖含量最高，蔗糖含量最少。莊浪縣的礦質(zhì)元素含量最高，鳳翔縣的含量最低；刺槐蜜中礦質(zhì)元素含量依次為：K>Ca>Mg>Mn>Zn>Na>Fe>Cr>Ni>Cu，且礦質(zhì)元素含量與刺槐蜜的灰分含量和色度呈明顯正相關(guān)。PCA分析可將蜂蜜分為兩大類，甘肅莊浪、清水縣和陜西隴縣為一類，甘肅合水和陜西鳳翔、長武、永壽縣為另一類，與其地理位置分布相吻合。本實驗可補(bǔ)充陜甘地區(qū)特色刺槐蜜的研究，為該地區(qū)的蜂蜜地理標(biāo)識分析和蜂蜜摻假檢測提供理論依據(jù)。