蜂蜜溯源特征標記物研究進展

梁馨文，李強強，王 凱，吳黎明*

（中國農業科學院蜜蜂研究所，北京 100093）

蜂蜜是由蜜蜂將采集到的植物花蜜、蜜露或其他植物分泌物與蜜蜂自身分泌物結合并充分釀造而制成的甜味物質。蜂蜜植物來源和地理來源的多樣性使其營養成分不盡相同，產品質量和蜂蜜價值存在差異。目前，蜂蜜因其具有的特殊香味和豐富營養價值而深受廣大消費者喜愛，其產品需求量在全球市場中逐步增大；然而受經濟利益的趨使，市場上頻繁出現蜂蜜摻假和以次充好的現象，導致蜂蜜品種、產地標識和市場價格混亂，嚴重損害了消費者的利益和蜂蜜市場的健康發展。因此，鑒定和驗證蜂蜜溯源（包括植物溯源和地理溯源）對蜂蜜的質量安全和品質保障至關重要，更有利于蜂蜜市場的完善和發展。

近年來，大量報道指出，蜂蜜中的特定化學標記物能夠反映相應蜜源的溯源信息，通過發掘與蜂蜜植物源和地理源密切相關的化學成分作為溯源標記物，可為蜂蜜溯源識別提供可靠的依據。然而，蜂蜜是一種成分極其復雜的天然物質，其化學成分和屬性除受植物源和地理源因素影響外，季節、蜂種、貯藏方式、采集技術等條件同樣影響其化學組成，因而進一步加大了蜂蜜溯源識別的難度。由于單個植物化學物質很難準確實現蜂蜜的溯源鑒別，因此需要利用多種植物化學成分綜合識別。本文旨在綜述近年來國內外發表的關于蜂蜜溯源相關的特征成分，為今后進一步實現蜂蜜的準確溯源鑒別提供理論依據。

1 常用蜂蜜溯源鑒別手段

蜂蜜溯源鑒別最常見的手段包括花粉鑒別和化學物質鑒定。通過鑒定蜂蜜中含有的花粉種類和數量可以快速簡便地判斷其植物來源，化學物質鑒定主要是分析蜂蜜品種間和地域間的成分差異，將與蜂蜜植物源和地理源密切相關的化學成分作為溯源標記物，以此實現蜂蜜溯源的準確鑒別。

1.1 利用花粉鑒別

蜂蜜孢粉學是一種通過分析蜂蜜中的花粉形態和數量來實現蜂蜜溯源鑒別判定的方法。蜂蜜中的花粉成分能夠反映蜂蜜的植物來源和地理來源，對區分蜂蜜的品種具有重要意義。利用蜂蜜中的花粉形態鑒別蜂蜜品種是一種較為常用的方法，因為此方法不需要大型儀器設備，小型企業和蜂農個人都可以使用。但利用孢粉學鑒別蜂蜜溯源也存在不足，例如鑒別過程費時、計數過程費力、花粉形態鑒別存在一定困難、結果分析不夠準確，且要求檢測人員掌握豐富的花粉形態學知識并具備專業技能。文獻報道指出，蜂蜜孢粉學具有不確定性，并不適用于快速常規分析[1]。Moar[2]的研究顯示蜂蜜中可以含有與其蜜源不相關的花粉。再者，通過蜜蜂行為或者蜂農在養蜂實踐中造成的污染也可能會改變蜂蜜中的花粉含量。一些來源于棉花、蓖麻油和橡皮樹等植物源的蜂蜜因其花粉含量較少而不能通過蜂蜜孢粉學鑒別。除此之外，Alissandrakis等[3]的報道也證明依據花粉分析不能鑒別出希臘柑橘蜂蜜；Jonathanm等[4]得出因麥盧卡蜂蜜和新西蘭的卡奴卡蜂蜜具有相似的花粉粒形態而無法通過花粉分析區分的結論。綜上所述，雖然花粉分析作為最早使用鑒別蜂蜜植物源的手段，但由于蜂蜜孢粉學存在局限性，并不能僅依據花粉形態鑒別而達到準確快速鑒別蜂蜜植物源的目的，但可以作為鑒別蜂蜜植物源的輔助參考。

1.2 利用植物化學物質鑒別

植物化學物質包括揮發性化合物（松烯類、萜烯類、其他揮發性化合物）、酚類物質（黃酮類、非黃酮類）、糖類、含氮化合物（氨基酸類、非氨基酸類）及其他微量元素。

1.2.1 揮發性化合物作為蜂蜜的特征標記物

蜂蜜中的香氣物質是區分蜂蜜植物源的特征指標之一，因此，發現與蜂蜜品種密切相關的特定揮發性化合物有利于鑒別蜂蜜植物源。一般情況下，因蜂蜜的香氣來自于花蜜或蜜露中的揮發性化合物，故香氣成分受蜂蜜植物源和成熟狀態的影響。此外，在蜂蜜的熱處理和貯藏過程中也可能會形成風味物質[5]。目前，對于蜂蜜香氣成分的研究主要集中在總揮發性物質方面，據報道，從不同植物源的蜂蜜樣品中能夠提取/頂空分離出超過600 種可確定的有機揮發物[6]。蜂蜜中的揮發性化合物可分為7 類：醛、酮、酸、醇、酯、碳氫化合物和環狀化合物，存在于蜂蜜中重要的揮發性化合物主要包括威士忌內酯、甲基-p-茴香醛、肉桂酸、檸檬烯二醇、異戊酸、丁香酚、鄰氨基苯甲酸甲酯、異佛爾酮、α-蒎烯環氧化物、茴香醚、水楊酸甲酯和紫丁香醛。

大量研究表明，同一鮮花、花蜜及蜂蜜中具有相同的揮發性化合物和/或其代謝物[7]，故找出其共有的揮發性化合物可作為蜂蜜的花源標記物。據報道，某些蜂蜜類型可通過一種特征化合物鑒定，如鄰氨基苯甲酸甲酯和異佛爾酮可分別作為柑橘蜂蜜[8]及楊梅蜂蜜、杜鵑花科蜂蜜[9]的化學標記物。除此之外，某些揮發性化合物存在于多種蜂蜜中：苯乙醛對栗蜜、桉樹蜜、薰衣草蜜的香氣具有貢獻作用；在薰衣草蜜和金合歡蜜中均含有庚醛；壬醛存在于杜鵑花蜜、荊條蜜、桉樹蜜和蜜露中[10]，因此絕大多數的蜂蜜品種需多種特征化合物才可以實現鑒別。表1列出了決定蜂蜜香氣的主要特征標記物。

蜂蜜中的特征揮發性成分除可作為植物源標記物外，還可用于蜂蜜的地理源鑒定。Radovic等[11]對揮發性成分的判別可將蜂蜜按地理源分類，研究結果表明：1-戊烯-3-醇可作為英國蜂蜜的特征揮發性成分；丹麥蜂蜜中無3-甲基丁醛；2,2,6-三甲基環己酮、乙酸乙酯-2-羥基丙酸、3-己烯-甲酸和一些未確定的化合物為葡萄牙蜂蜜的主要揮發性標記物；存在1-辛烯-3-醇或2,6,6-三甲基-2,4-環庚二烯-1-甲基，且無戊醛和氧化芳樟醇化合物可判定為西班牙蜂蜜。

表 1 不同品種蜂蜜中的特征揮發性成分Table 1 Characteristic volatile components in different varieties of honey

由此可見，通過香氣成分可鑒定不同植物來源或地理來源的蜂蜜品種。但考慮到其他條件的影響，例如不同的氣候條件、成熟度、加工處理過程、分離條件、其他植物干擾等因素也可能影響蜂蜜的揮發性化合物組成，因此針對特征的揮發性化合物的測定信息還需進一步完善和補充。

1.2.2 酚類化合物作為蜂蜜的特征標記物

蜂蜜中的酚類化合物主要來源于植物，并可從植物轉移到花蜜中[29]，蜂蜜的植物源與黃酮類物質有一定的相關性[30]。已報道蜂蜜中包含的主要酚類物質包括阿魏酸、尿黑酸、丁香酸、高良姜素、槲皮素、楊梅酮、山柰酚、犬尿酸、迷迭香酸和脫落酸等。研究發現，蜂蜜中存在的單個特征酚類化合物或者多個酚類化合物都可以作為鑒別蜂蜜植物源的標記化合物：柑橘蜂蜜中含有大量的黃烷酮[31]；8-甲氧基山柰酚是迷迭香蜜中主要的酚類化合物[32]；柚皮素和木樨草素可作為薰衣草蜜的特征標記物[32]；槲皮素是向日葵蜜的特征標記物[33]；尿黑酸可作為草莓樹蜂蜜的特征標記物[34]；蘆丁為油菜蜜的標記物之一，石楠花蜜和椴樹蜜中都含有橙皮素[35]。表2列出了一些蜂蜜品種中主要的酚類化合物。

由此可見，蜂蜜中的許多酚類物質主要來源于植物，這為不同品種蜂蜜的植物源鑒別提供了一定的依據。但采集季節、環境和加工處理等因素也會影響蜂蜜的酚類化合物成分[36]，故僅通過測定酚類物質來判斷蜂蜜的植物來源并不能實現準確鑒別。

表 2 不同品種蜂蜜中的特征酚類化合物Table 2 Characteristic phenolic components in different varieties of honey

續表2

1.2.3 碳水化合物作為蜂蜜的特征標記物

糖是蜂蜜的主要成分，蜂蜜中存在的單糖為果糖和葡萄糖?？赏ㄟ^定量蜂蜜中單糖和寡糖的含量比來判斷蜂蜜的品種類型，其中果糖和葡萄糖的含量比可作為鑒別蜂蜜植物源的可靠指標[52]，其他碳水化合物的含量比（果糖/葡萄糖、麥芽糖/異麥芽糖、蔗糖/松二糖、麥芽糖/松二糖、麥芽三糖/（棉籽糖+松三糖+吡喃葡糖基蔗糖））也可作為蜂蜜真假鑒別和植物源鑒別指標[53]：在椴樹蜜、甘露蜜和阿拉伯樹膠蜂蜜中，利用極高的麥芽糖/異麥芽糖比（11∶1～25∶9）可鑒別出阿拉伯樹膠蜂蜜[54]；通過低果糖/葡萄糖比（小于1）可將油菜蜂蜜、蒲公英蜂蜜和柳樹蜂蜜從其他種類蜂蜜中區分出來[55]。除此之外，也可通過定性蜂蜜中糖類成分組成來進行蜂蜜溯源：例如，低濃度的鱷梨糖醇可作為鱷梨蜂蜜的化學標記物[56]；Ruiz-Matute等[57]的研究顯示，車前糖和α-3-葡糖異麥芽糖僅存在于西班牙和新西蘭蜂蜜中；Nozal等[53]運用判別分析方法，發現希瑟蜂蜜中含有高含量的吡喃葡糖基蔗糖和黑曲霉糖，黑森林蜂蜜中含有高含量的海藻糖和松三糖，薰衣草蜜中含有異麥芽糖，法國薰衣草蜜和百里香蜜中含有潘糖。此外，多類物質結合也可實現蜂蜜溯源鑒別，麥芽糖、蔗糖結合鄰苯二甲酸或2-甲基庚酸等揮發性化合物的含量可作為鑒別蜂蜜植物源和地理源的信息指標[58]，Truchado等[59]提出黃酮苷類和硫代葡萄糖苷可作為阿根廷二行芥屬蜂蜜的植物源標記物。

值得注意的是，當優勢植物蜜源所占比例較大時，糖類成分和比例可作為蜂蜜品種分類和真實認證的可靠指標；但當優勢植物蜜源所占比例下降時，對糖類測量結果的解釋變得更加困難，幾乎不能夠作為這類蜂蜜的鑒別依據。

1.2.4 氨基酸和蛋白質作為可能的蜂蜜特征標記物

氨基酸可作為鑒別蜂蜜品種的潛在特征標記物：薰衣草蜂蜜中含有較高濃度的酪氨酸[60]；在百里香蜂蜜、杜鵑蜂蜜、甘藍蜂蜜和洋槐蜂蜜4 種蜂蜜中，百里香蜂蜜中具有高含量的脯氨酸[53]；通過谷氨酸和色氨酸的含量可區分同一地區的蜜露和蜂蜜[61]；Boffo等[62]發現野花蜜中苯基丙氨酸和酪氨酸含量較高，柑橘蜜中含有較高濃度的乳酸；另外，Rebane等[63]研究發現，α-丙氨酸、β-丙氨酸、天冬氨酸、γ-氨基丁酸、谷氨酸、甘氨酸、組氨酸、鳥氨酸、苯丙氨酸、脯氨酸、絲氨酸和色氨酸可作為愛沙尼亞蜂蜜的花源標志物，鳥氨酸可用來鑒別薄荷蜜，谷氨酸可用來鑒別油菜蜜，脯氨酸、精氨酸和苯丙氨酸可以用來鑒別石楠屬花蜜；Senyuva等[58]的研究結果顯示苯丙氨酸和酪氨酸含量有助于區分土耳其蜂蜜品種，纈氨酸、亮氨酸、異亮氨酸及其他重要的氨基酸可作為蜂蜜植物源和地理源的特征標記物。

一般情況下，測定5～7 種氨基酸并結合化學計量學能夠實現蜂蜜地理源和植物源的鑒定。此外，也可將1～2 種氨基酸結合植物化學物質（包括揮發性化合物或低聚糖）共同作為鑒別指標以提高鑒別準確率。但是，由于蜂蜜中氨基酸含量較少，使得利用氨基酸來鑒別蜂蜜品種較為困難。

蛋白質的測定也可追蹤蜂蜜植物源。Baroni等[64]應用免疫印跡法分析蜂蜜中的蛋白質，結果表明其能夠區分向日葵蜂蜜和桉樹蜂蜜。Wang Jun等[65]通過建立蜂蜜蛋白的指紋圖譜和條形碼實現蜂蜜植物源和地理源的鑒別。此方法雖具有一定的應用前景，但其費用昂貴，且需要收集大量的不同類型的蜂蜜，存在一定的難度。

1.2.5 其他有機化合物和微量元素作為蜂蜜的特征標記物

蜂蜜中其他類型化學物質也可描述蜂蜜溯源：Beretta等[66]的研究結果表明甘露蜂蜜中存在脂肪族化合物，栗子蜂蜜中含有犬尿喹啉酸及其相關代謝產物，自由和/或共軛環己烷-1,3-二烯-1-羧酸存在于柳樹蜂蜜中；4-羥基喹啉酸、4-喹諾酮-2-羧酸[40]、犬尿酸、3-氨基苯乙酮和1-苯乙醇[67]均可作為栗樹蜂蜜的特征標記物；Donarski等[39]的研究也證明犬尿酸也可作為甜栗蜂蜜的標記物；2-甲氧基苯甲酸、甲基乙二醛、丁香酸甲酯、二羥基丙酮和微量依地酸鈣哌嗪[68]可作為鑒別麥盧卡蜂蜜的特征標記物，其中丁香酸甲酯也可用來描述卡奴卡蜂蜜[4]。

蜂蜜中的微量元素也可用于品種鑒別：西班牙桉樹蜂蜜、希瑟蜂蜜、橙蜜和迷迭香蜂蜜中Zn、Mn、Mg、Na 4 種元素與植物種類密切相關[69]；甘露蜜中具有豐富的K、Al、Ni、Cd、Zn，而油菜蜂蜜中的Na、Ba、Pb可作為其特征標記物[70]；吳招斌等[71]研究發現δ13Ch、δ2H、δ18O、K、Ca、Cu、Sr和Ba是鑒別蜂蜜品種的特征元素；魏月等[72]的研究結果表明通過對Mg、K、Ca、Cr、Mn、Sr、Pb 7 種元素的測定，可實現云南苕子蜜、石榴蜜、橡膠蜜和咖啡蜜的鑒別。蜂蜜中有些礦物質因來源于植物源而可作為化學標記物，但蜂蜜中的Pb和Cd等礦物質可能來源于環境污染，故此類礦物質作為化學標記物存在偏差，使得利用微量元素鑒定蜂蜜品種仍具有一定的難度。

2 結 語

通過對蜂蜜化學成分的分析可獲得關于蜂蜜產品（尤其是當蜂蜜產品來源于同一植物源）及其植物源相關的重要信息。蜂蜜中一些揮發性化合物、多酚、糖類及一些其他成分都與蜂蜜的植物源相關，每種植物的花蜜類型仍然是決定蜂蜜成分的重要因素之一。此外，一些外在或內在因素同樣會引起蜂蜜成分的變化，故僅利用花卉植物的化學成分和植物化學物質來鑒別蜂蜜的植物源和地理源存在一定的偏差。因此利用多種化合物（揮發性物質、酚類化合物、氨基酸、碳水化合物）結合一些輔助參數（電導率、色澤、酶活力）能夠更加準確地鑒別蜂蜜品種。除此之外，多元統計方法也是對蜂蜜身份驗證和質量控制的一個重要補充工具。