福建地區三種蜂蜜的熒光特性研究

陳文彬　吳德會　李書慧　黃靜玲　楊清云　涂熹娟　楊文超　吳珍紅　繆曉青

（福建農林大學蜂學學院，福建農林大學蜂療研究所，蜂產品加工與應用教育部工程研究中心，福州，350002）

福建地區三種蜂蜜的熒光特性研究

陳文彬吳德會李書慧黃靜玲楊清云涂熹娟楊文超吳珍紅繆曉青

（福建農林大學蜂學學院，福建農林大學蜂療研究所，蜂產品加工與應用教育部工程研究中心，福州，350002）

本文研究了福建地區三種蜂蜜（龍眼蜜、荔枝蜜、八葉五加蜜）的穩態熒光光譜，瞬態熒光壽命以及熒光量子產率。穩態熒光光譜研究表明，龍眼蜜和荔枝蜜顯示出單一熒光發射峰，其最大發射波長分別為440 nm和430 nm，最大激發波長分別為340 nm和335 nm。八葉五加蜜則顯示出雙熒光發射峰，發射位置位于363 nm和460 nm，最大激發波長分別位于330 nm和350 nm。瞬態熒光壽命研究顯示三種蜂蜜的四個熒光發射峰之間均存在顯著差別，其中龍眼蜜和荔枝蜜的熒光壽命分別為8.20±0.13 ns和7.71±0.09 ns，八葉五加蜜的兩個熒光發射峰則分別為3.13±0.66 ps和11.20±0.08 ns。量子產率的測定結果顯示八葉五加蜜為5.80±0.35%，龍眼蜜和荔枝蜜分別為3.93±0.42%和3.07±0.15%。以上結果表明，不同的蜜種在穩態熒光光譜、熒光壽命、熒光量子產率三個主要的熒光性質上均表現出較大的差異，結合這三個熒光參數有望為蜂蜜的植物源性溯源提供更為豐富、穩定的信息。

蜂蜜；熒光；熒光壽命；量子產率

近年來，熒光光譜技術由于快速、靈敏、無損的特點，廣泛應用于食品分析領域［1］。蜂蜜中已報道可能含有的熒光物質包括氨基酸［2］、維生素類［3］、酚類物質等［4］。這些內源性的熒光組分主要與蜜源相關，因此借助蜂蜜中的內源性熒光可進行蜂蜜的植物源以及摻假判別研究［5-7］。例如，K.Ruoff等［5］報道了瑞士地區4種蜂蜜的穩態熒光，并借助化學計量學的方法進行了植物源判別。L.Lenhardt等［6］報道了蜂蜜的熒光光譜結合平行因子分析的方法對塞爾維亞地區4種蜂蜜的植物源研究。國內趙杰文等［7］應用三維穩態熒光光譜對蜂蜜中的大米糖漿摻假進行了初步探討。蜂蜜的植物來源種類繁多，但系統研究熒光性能的蜜種還較少；此外，現有文獻報道主要針對其穩態熒光光譜進行分析，未對蜂蜜熒光的瞬態熒光壽命、熒光量子產率等性質進行研究。本文報道了福建地區三種蜂蜜（龍眼蜜、荔枝蜜、八葉五加蜜）的熒光特性，包括穩態的激發、發射光譜，瞬態的熒光壽命以及熒光量子產率等熒光參數。

1　材料與方法

1.1蜂蜜樣品

龍眼蜂蜜和荔枝蜂蜜采自福建龍海的意蜂蜂場，八葉五加蜂蜜采自福建永泰的意蜂蜂場。稱取1.00 g蜂蜜樣品，用18.2 MΩ超純水定容至100 ml，樣品經0.22 um微孔濾膜過濾后供熒光測定。

1.2穩態熒光光譜測定

取上述的蜂蜜溶液3 mL于1 cm熒光比色皿中，RF5301PC（島津）熒光光譜儀測量穩態熒光光譜。發射光譜采集條件：固定激發波長330 nm，發射光譜采集范圍340～600 nm。激發光譜采集條件：龍眼蜜與荔枝蜜為固定發射波長430 nm，激發光譜采集范圍275～420 nm；八葉五加蜜為分別固定發射波長360 nm和460 nm，相對應的激發光譜采集范圍分別為275～350 nm，275～450 nm。光譜的采集狹縫均為激發狹縫3，發射狹縫5。

1.3熒光壽命測定

取前述的蜂蜜溶液3 mL于1 cm熒光比色皿中，FluoroMax-4（HORIBA Jobin Yvon）熒光光譜儀測定熒光壽命（配備單光子計數附件）。激發光源采用脈沖NanoLED（IBH），衰減曲線分析采用DAS6軟件（HORIBA Jobin Yvon）。平均熒光壽命采用以下公式進行計算：

其中αi為組分i的歸一化指前因子，τi為組分i的熒光壽命。

1.4熒光量子產率的測定

取上述的蜂蜜溶液1 mL于樣品池中，FluoroMax-4（HORIBA Jobin Yvon）熒光光譜儀測定絕對熒光量子產率（配備積分球附件）。激發波長330 nm，光譜積分范圍為350～650 nm。

2　結果與分析

2.1穩態熒光光譜

熒光是物質在吸收光輻射后，由激發態所產生的輻射躍遷而伴隨的發光現象。穩態熒光光譜包括激發與發射光譜。本文所研究的三種蜂蜜的熒光激發光譜與熒光發射光譜如圖1所示。從圖中可以看出，龍眼蜜與荔枝蜜的熒光發射光譜存在差異，其最大發射波長分別位于440 nm和430 nm。除了發射峰位置，龍眼蜜與荔枝蜜的熒光強度也存在不同。在相同濃度（1 g/ 100 mL）以及相同激發波長（330 nm）下，龍眼蜜的最大熒光發射強度約為荔枝蜜的兩倍。龍眼蜜和荔枝蜜的熒光激發光譜同樣存在差異，龍眼蜜的最大激發波長位于340 nm（圖1c），而荔枝蜜的最大激發波長為335 nm（圖1d）。龍眼蜜最大激發波長下的強度約為荔枝蜜的1.6倍。

圖1　福建地區三種蜂蜜的熒光發射光譜（虛線）與熒光激發光譜（實線）：龍眼蜜（a，c），荔枝蜜（b，d），八葉五加蜜（e，f，g）

八葉五加蜜的熒光光譜同龍眼蜜和荔枝蜜較為不同，在330 nm的激發波長下，其熒光發射存在兩個明顯的特征峰，最大發射波長分別位于363 nm和460 nm，且最大熒光強度接近荔枝蜜的5倍。分別掃描這兩個熒光發射峰的激發光譜可以發現，其最大激發波長分別位于330 nm和350 nm，兩個激發光譜的形狀和位置顯著不同，說明兩個熒光的發射峰分屬于不同的熒光組分。

2.2熒光壽命

熒光壽命是熒光分子在激發態的平均滯留時間，可采用單光子計數的方法對熒光的衰減進行測量，進而計算熒光壽命。三種蜂蜜的熒光衰減曲線以及平均熒光壽命分別如圖2和表1所示。

從圖2可以看出，三種蜂蜜的四種熒光組分表現出了不同的衰減趨勢。其中八葉五加蜂蜜兩個不同的熒光組分表現出了極顯著的熒光衰減差別，其中460 nm發射的熒光組分（Em 460）顯示出了較長的熒光壽命，平均為11.2納秒；而發射位置處于360 nm的熒光組分（Em 360）則表現出較短的熒光壽命，平均值為3皮秒。龍眼蜜和荔枝蜜的平均熒光壽命分別為8.20和7.71，統計分析顯示有顯著差異（P＜0.05）。

表1　福建地區三種蜂蜜的熒光壽命與量子產率

圖2　福建地區三種蜂蜜的熒光衰減曲線：龍眼蜜（a），荔枝蜜（b），八葉五加蜜（c為Em 460，d為Em 360）

2.3熒光量子產率

熒光量子產率是熒光物質所發射的光子數與所吸收激發光光子數的比值。本文中采用積分球技術［8］對三種蜂蜜熒光的絕對量子產率進行測定，測定結果如表1所示。在相同的激發波長和相同的積分范圍條件下，三種蜂蜜的熒光量子產率同前述的熒光強度表現出相近的變化趨勢。三種蜂蜜中八葉五加蜂蜜表現出了最大的量子產率值，平均值為5.8%。龍眼蜜次之，平均值為3.93%，荔枝蜜最低，平均值為3.07%。統計分析結果顯示三者之間均存在顯著差異（P＜0.05）。

3　討論

三種蜂蜜的穩態熒光測定結果顯示不同的蜜種具有不同的穩態光譜性質。從熒光光譜比較可以看出，龍眼蜜與荔枝蜜的熒光最大發射波長相差約10 nm，兩種蜜的激發峰則相差5 nm。除峰位置外，龍眼蜜同荔枝蜜相比顯示出更大的熒光發射強度。八葉五加蜜則顯示出了特征的穩態熒光光譜。其發射光譜中存在兩種不同的具有較強熒光發射的組分。

熒光壽命以及熒光量子產率的結果可為蜂蜜的熒光性能提供更為豐富的信息。穩態熒光光譜的強度與熒光物質的濃度以及光源強度等因素相關。因此，不同的儀器以及不同的蜂蜜濃度均會導致采集的穩態熒光光譜強度有所差異。但熒光壽命以及熒光量子產率是熒光物質激發態的基本性質，這兩個參數在一定濃度范圍內與光源強度以及物質濃度無關，因此可以作為穩態熒光光譜的有益補充，避免不同熒光儀器上熒光強度不同帶來的影響。從熒光壽命和熒光量子產率結果來看，三種蜂蜜均存在顯著性差異。穩態光譜結合瞬態光譜和量子產率提供了多維的熒光性質信息，有望為蜂蜜的植物源溯源研究提供更為準確穩定的方法。

致謝：感謝廈門大學化學化工學院何榮坤博士在熒光壽命與量子產率測定中提供儀器和實驗幫助。

［1］Karoui R，Blecker C.Fluorescence spectroscopy measurement for qualityassessment offood systems-Areview［J］.Food and Bioprocess Technology，2011，4:364-386.

［2］Bouseta A，Scheirman V，Collin S.Flavor and Free Amino Acid Composition of Lavender and Eucalyptus Honeys［J］.Journal of Food Science，1996，61:683-687.

［3］León-Ruiz V，Vera S，González-Porto A V，Andrés M P S.［4］Tomás-Barberán F A，Martos I，Ferreres F，et al.HPLC flavonoid profiles as markers for the botanical origin of European unifloral honeys［J］.Journal ofthe Science ofFood and Agriculture，2001，81:485-496.

Analysis of Water-Soluble Vitamins in Honey by Isocratic RP-HPLC［J］.Food Analytical Methods，2011，4:364-386.

［5］RuoffK，Karoui R，Dufour E，et al.Authentification ofthe botanical origin ofhoney by front-face fluorescence spectroscopy.A preliminary study［J］.Journal of Agricultural and Food Chemistry，2005，53: 1343-1347.

［6］Lenhardt L，Bro R，Zekovic I，et al.Fluorescence spectroscopy coupled with PARAFAC and PLS DA for characterization and classification ofhoney［J］.Food Chemistry，2015，175:284-291.

［7］趙杰文，韓小燕，陳全勝，等.基于三維熒光光譜技術對摻假蜂蜜無損鑒別研究［J］.光譜學與光譜分析，2013，33:1626-1630.

［8］Porrès L，Holland A，Palsson L O，et al.Absolute Measurements ofPhotoluminescence Quantum Yields of Solutions Using an IntegratingSphere［J］.Journal ofFluorescence，2006，16:267-272.

Fluorescence Properties of Three Kinds of Honey Harvested in Fujian Province

Chen Wenbin，Wu Dehui，Li Shuhui，Huang Jingling，Yang Qingyun，Tu Xijuan，Yang Wenchao，Wu Zhenhong，Miao Xiaoqing
（College of Bee Science，Fujian Agriculture and Forestry University；Apitheraphy Institute of Fujian Agriculture and Forestry University；MOE Engineering Research Center of Bee Products Processing and Application，Fuzhou 350002）

Fluorescence properties of three kinds of honey（longan honey，litchi honey，and schefflera honey）produced in Fujian province were investigated，which included steady state spectroscopy，life time，and quantum yield. Steady state fluorescence spectroscopy shows that emission maxima of longan and litchi honey is located at 440 nm and 430 nm，respectively.And excitation peak is positioned at 340 nm and 335 nm from longan honey and litchi honey respectively.The emission of schefflera honey exhibits two maxima which locate at 363 nm and 460 nm，whose maxima excitation is detected at 330 nm and 360 nm respectively.Life time measurements show that the fluorescence decay of four emission maximum from three types of honeys are significantly different.The calculated life time is 8.20±0.13 ns and 7.71±0.09 ns for longan honey and litchi honey respectively.And the two emission maximum from schefflera honey present quite different fluorescence decay process，whose life time are 3.13±0.66 ps and 11.20±0.08 ns.The observed quantum yields are 5.80±0.35%，3.93±0.42%，and 3.07±0.15%for longan honey，litchi honey and schefflera honey respectively.The obtained results indicate that honeys exhibited large difference of fluorescence properties among different botanical origin，and the combination of steady state，life time and quantum yield might provide stable multi-way information for the honey classification.

honeys；fluorescence；life time；quantum yield

福建省自然科學基金（2011J05042，2012J05037），福建農林大學大學生創新訓練項目（201510389201），國家自然科學基金（NO.31201861），現代農業產業技術體系（CARS-45-KXJ19）

陳文彬（1982-），男，助理研究員，Email:wbchen@fafu.edu.cn.

繆曉青（1959-），男，教授，研究方向：蜂產品加工與應用，Email:mxqsf88@126.com.