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《江南大学》 2016年
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单花种蜂蜜掺假检测方法的研究

许艳超  
【摘要】:蜂蜜作为天然物质,具有独特的风味、口感和营养价值,主要成分为葡萄糖和果糖,同时含有维生素,多种有机酸,无机盐,矿物质和微量元素,具有改善肠胃功能,提高免疫力等功效,同时还在烧伤烫伤,预防心血管疾病,促进溃疡、伤口愈合等方面具有较好的疗效。近年来,蜂蜜的营养价值和保健作用逐渐被人们所熟知,国内外对于蜂蜜的需求量也在不断的增加,蜂蜜的产量难以满足日益增长的市场需求,使得一些不法商贩在利益的驱使下,通过掺入低价蜜、糖浆等甜味物质等方式以假乱真、以次充好,增加蜂蜜产量。这严重扰乱了蜂蜜市场秩序,损害了正规蜂农和企业的利益。针对较为普遍存在的蜂蜜掺假现象,目前国内外应用较为普遍且较有效的鉴别检测方法,即稳定碳同位素比例法和大米糖浆掺假的LC-MS/MS鉴定方法,所用仪器较为昂贵,难以推广普及,且只能鉴别C3或C4植物糖浆中一类或一种掺假蜂蜜,有其局限性。因此,本文分别使用基于亲水作用色谱(HILIC)分离-蒸发光散射检测(ELSD)的高效液相色谱法(HPLC)和液相色谱-质谱联用(LC-MS)2种仪器较为普及的分析技术手段,成功的建立了对C4和C3植物糖掺假均适用的HPLC和LC-MS(单四极杆质谱即可)两种仪器较为普及、易于推广应用的掺假检测方法。同时,根据近年来国外研究动态,初步探索了核磁共振氢谱(1H-NMR)鉴定掺假蜂蜜的检测方法。首先采集不同产地、不同种单花种蜂蜜样本,利用稳定碳同位素比例法和花粉粒检测方法验证样本真实性,通过模拟掺假的方式建立掺假量为5%、10%、20%、30%(w/w)的掺假样品集,再分别采用高效液相色谱(配有蒸发光散射检测器,HPLC-ELSD)、高效液相色谱串联质谱、核磁共振氢谱技术测定真假蜂蜜中糖类等主要物质相对含量,通过图谱对比,提取特征峰的相关信息,结合偏最小二乘判别分析(PLS-DA),对蜂蜜掺假进行识别。研究结果表明:通过稳定碳同位素比例法和花粉粒检测验证所采集的蜂蜜样本为真实的单花种蜂蜜,其中只有一个样本的蜜源检测结果与实际蜜源不符,为其他蜜源的单花种蜂蜜。利用亲水作用色谱柱分离低聚糖异构体的优势,采用HPLC-ELSD分析纯真蜂蜜和掺有果葡糖浆、麦芽糖浆的蜂蜜中糖类组成,构建了蜂蜜低聚糖组分的指纹图谱,确定了8个共有特征峰,并通过真假蜂蜜图谱对比可以明显的观察到二糖色谱峰的差异,对提取的8个共有峰的相对面积百分含量进行PLS-DA分析,结果为训练集的判别率为94.02%,验证集的判别率可达100%,能成功的鉴别出果葡糖浆掺入量在10%以上、麦芽糖浆掺入量为5%以上的掺假蜂蜜样品,且该方法仪器较普及,易于推广,较适用于一般的基层蜂蜜企业和检测机构。利用亲水作用色谱柱将蜂蜜中的低聚糖进行分离,采用LC-MS在负离子模式下选择离子监测二糖、三糖、四糖、五糖的质荷比(m/z)为341、503、665、827的分子离子,分别将提取的真蜂蜜与果葡糖浆、麦芽糖浆样品的上述分子离子色谱图进行对比,发现具有明显的差异性,进行PLS-DA判别分析后,可以成功的将真假峰蜜进行分类,在主成分得分图中真假蜂蜜没有出现重叠区域。通过真蜂蜜与掺有10%果葡糖浆和麦芽糖浆蜂蜜样品的1H-NMR分析比较,根据它们的指纹峰差异,结合使用PLS-DA判别分析方法,建立了可以鉴别掺入量为10%以上果葡糖浆的蜂蜜掺假检测方法,为今后进一步应用核磁共振等现代分析技术深入研究和建立更多的对C3和C4植物糖浆掺假均适用且满足不同仪器设备条件实验室检测需求的蜂蜜掺假分析方法奠定了初步的基础。
【关键词】:蜂蜜掺假 高效液相色谱 液相色谱质谱联用 核磁共振 偏最小二乘判别分析
【学位授予单位】:江南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:S896.1;O657
【目录】:
  • 摘要3-5
  • Abstract5-10
  • 1 绪论10-22
  • 1.1 蜂蜜的成分10-11
  • 1.1.1 糖类10
  • 1.1.2 酸类物质10
  • 1.1.3 酶类物质10
  • 1.1.4 维生素10
  • 1.1.5 矿物质和微量元素10-11
  • 1.1.6 其他物质11
  • 1.2 蜂蜜的分类11
  • 1.2.1 根据蜜源植物分类11
  • 1.2.2 根据物理性状分类11
  • 1.3 蜂蜜的营养价值11-12
  • 1.3.1 抗菌作用11-12
  • 1.3.2 抗氧化作用12
  • 1.3.3 抗炎症作用12
  • 1.3.4 对消化系统的作用12
  • 1.3.5 对心血管系统的作用12
  • 1.3.6 其他作用12
  • 1.4 蜂蜜掺假的形式及特点12-13
  • 1.4.1 掺入糖类物质13
  • 1.4.2 以次充好13
  • 1.4.3 掺入外源糖浆13
  • 1.5 蜂蜜掺假检测方法13-19
  • 1.5.1 传统检测手段13-15
  • 1.5.2 色谱法15-17
  • 1.5.3 稳定碳同位素比例法17-18
  • 1.5.4 光谱法18
  • 1.5.5 示差扫描量热法18
  • 1.5.6 其他方法18-19
  • 1.6 蜂蜜掺假的化学模型识别分析19-20
  • 1.6.1 主成分分析法19
  • 1.6.2 偏最小二乘-判别分析法19
  • 1.6.3 人工神经网络19-20
  • 1.7 本课题的研究背景和意义20
  • 1.8 本课题主要研究内容20-22
  • 2 实验材料与方法22-27
  • 2.1 材料和仪器22-23
  • 2.1.1 材料22
  • 2.1.2 仪器与设备22-23
  • 2.2 试验方法23-27
  • 2.2.1 蜂蜜样本的采集和真实性验证23-24
  • 2.2.2 基于HPLC-ELSD的蜂蜜掺假检测24-25
  • 2.2.3 基于HPLC-MS的蜂蜜掺假检测25
  • 2.2.4 基于 ~1H-NMR的蜂蜜掺假检测25-27
  • 3 结果与讨论27-55
  • 3.1 蜂蜜样本的采集和真实性验证27-33
  • 3.1.1 稳定碳同位素比例法验证结果27
  • 3.1.2 蜂蜜样品的蜜源种类验证结果27-33
  • 3.2 基于HPLC-ELSD的蜂蜜掺假检测结果及分析33-39
  • 3.2.1 蜂蜜中低聚糖组分液相图谱33-34
  • 3.2.2 真蜂蜜与模拟掺假蜂蜜的色谱峰特征及差异34-36
  • 3.2.3 真蜂蜜与掺假蜂蜜的判别分析36-37
  • 3.2.4 PLS-DA模型的分析37
  • 3.2.5 PLS-DA模型对样品分类结果37
  • 3.2.6 小结37-39
  • 3.3 基于HPLC-MS的蜂蜜掺假检测结果及分析39-44
  • 3.3.1 真蜂蜜与糖浆的色谱峰特征及差异39-42
  • 3.3.2 真蜂蜜与掺假蜂蜜的判别分析42-43
  • 3.3.3 PLS-DA模型的分析43-44
  • 3.3.4 PLS-DA模型对样品分类结果44
  • 3.3.5 小结44
  • 3.4 基于NMR的蜂蜜掺假检测结果及分析44-55
  • 3.4.1 真蜂蜜与模拟掺假蜂蜜的光谱峰特征及差异44-46
  • 3.4.2 真蜂蜜与掺假蜂蜜的判别分析46-49
  • 3.4.3 PLS-DA模型的分析49-51
  • 3.4.4 PLS-DA模型对样品分类结果51-54
  • 3.4.5 小结54-55
  • 主要结论与展望55-56
  • 致谢56-57
  • 参考文献57-62
  • 附录: 作者在攻读硕士学位期间发表的论文62

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