王桃紅,祖鐵紅,侯小超,黃德滿,賈光群,黃敬賢,崔宗巖*

1(秦皇島海關(guān)技術(shù)中心,河北 秦皇島,066004)

2(山東海能儀器股份有限公司,山東 濟(jì)南,250000)

3(深圳和鮮食品科技有限公司,廣東 深圳,518000)

薰衣草蜂蜜是以薰衣草(Lavendulaangustifolia)為主要蜜源植物釀造而成,多產(chǎn)自于法國、西班牙、葡萄牙[1]和中國的西北地區(qū)。中國的新疆伊犁州以逆溫帶的氣候和適宜的水肥條件,適宜薰衣草植物大面積種植,被譽(yù)為中國薰衣草之鄉(xiāng)[2],新疆伊犁河谷成為中國薰衣草蜂蜜的主要產(chǎn)區(qū)之一,連片種植的薰衣草是中國稀有的極具特色的蜜源植物。薰衣草蜂蜜一般流蜜季節(jié)為每年的6～7月或者8～9月,流蜜量大,呈淡黃色,薰衣草蜂蜜含有豐富的糖類、氨基酸、酚酸類和黃酮類等營養(yǎng)成分,同時(shí)具有抗菌[3]、抗氧化、鎮(zhèn)靜助眠功效,是一種極具研究和利用價(jià)值的蜂蜜。薰衣草蜂蜜的花粉粒極少,通過孢粉學(xué)分析很難對薰衣草蜂蜜進(jìn)行花源鑒別[4]。

現(xiàn)有的對薰衣草蜂蜜品質(zhì)與風(fēng)味物質(zhì)的研究多集中在國外產(chǎn)區(qū)的蜂蜜樣品,GYERGYK等[1]發(fā)現(xiàn)木犀草素和沒食子酸是匈牙利薰衣草蜂蜜的多酚標(biāo)記物,ESCRICHE等[5]通過揮發(fā)性成分的測定和分析實(shí)現(xiàn)了對薰衣草蜂蜜的花源鑒別。西班牙薰衣草蜂蜜中主要揮發(fā)性成分為2,3-丁二醇、2-甲基-3-丁烯-2-醇、3-甲基-3-丁烯-1-醇、正己醇和2-甲基-2-丁烯-1-醇等醇類物質(zhì)[6]。CASTRO-VZQUEZ等[4]進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)薰衣草蜂蜜的特征揮發(fā)性成分為正己醇。但是,國內(nèi)對薰衣草蜂蜜品質(zhì)與風(fēng)味特性的研究較少。潘柳等[7]對新疆薰衣草蜂蜜中的還原糖含量、淀粉酶值、蛋白質(zhì)含量和總酚酸含量進(jìn)行測定,發(fā)現(xiàn)薰衣草蜂蜜對DPPH自由基有較強(qiáng)的清除能力,祝敏[8]研究了12批新疆產(chǎn)薰衣草蜂蜜的理化指標(biāo)和揮發(fā)性成分,報(bào)道正己醇和和正庚醇為薰衣草蜂蜜的特征香氣成分,但是其研究僅對比了棗花蜜等5種西北地區(qū)特色蜜種,本研究采集不同成熟度的薰衣草蜂蜜樣品,樣品數(shù)量多,且代表性較強(qiáng),并在大量薰衣草蜂蜜樣品分析基礎(chǔ)上,與中國主要蜜源蜂蜜(洋槐蜜、油菜蜜、荊條蜜)的揮發(fā)性成分進(jìn)行全面對比,更加明確了新疆特色薰衣草蜂蜜的特征揮發(fā)性成分,實(shí)現(xiàn)了對薰衣草蜂蜜品質(zhì)和風(fēng)味的系統(tǒng)和全面分析。

采用現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)方法對中國新疆薰衣草蜜的理化指標(biāo)(水分、酸度、淀粉酶值、5-羥甲基糠醛、還原糖、蔗糖)進(jìn)行測定,采用頂空固相微萃取(headspace solid phase micro-extraction,HS-SPME)-氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用(gas chromatography-mass spectrometry,GC-MS)技術(shù)對薰衣草蜂蜜的揮發(fā)性成分進(jìn)行測定,對其理化指標(biāo)和揮發(fā)性成分組成進(jìn)行了系統(tǒng)分析,對其品質(zhì)特征進(jìn)行了綜合評價(jià),為新疆伊犁州的特色薰衣草蜂蜜的品質(zhì)評價(jià)和進(jìn)一步開發(fā)應(yīng)用提供數(shù)據(jù)支持。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

研究所用21批薰衣草蜂蜜樣品均是在薰衣草植物開花流蜜時(shí)節(jié)(7～8月)采自中國新疆伊犁地區(qū),其中8份(No.1～No.8,序號對應(yīng)表1,下同)采自2019年,13份(No.9～No.21)采自2020年,從一線蜂農(nóng)手中采集后一直置于冰箱4 ℃條件下保存。

表1 新疆薰衣草蜂蜜主要理化指標(biāo)

標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì):5-羥甲基糠醛(純度≥99%),美國Sigma-Aldrich Supelco公司;蔗糖(純度≥99%),國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司;葡萄糖(純度≥99.5%)、果糖(純度≥99%)、麥芽糖(純度≥98.0%),上海阿拉丁公司;碘(分析純,純度≥99%)、氯化鈉(分析純,純度≥99.5%)、碘化鉀(分析純,純度≥99%)、乙酸鈉(分析純,純度≥99%)、可溶性淀粉(分析純),天津永晟精細(xì)化工有限公司;冰乙酸(色譜純,純度≥99.7%),美國Tedia有限公司;乙腈(色譜純,純度≥99.9%)、甲醇(色譜純,純度≥99.9%),北京迪科馬科技有限公司;實(shí)驗(yàn)用水為超純水。

1.2 儀器與設(shè)備

ARIAS500阿貝折光計(jì),美國REICHERT公司;UV-2600紫外分光光度計(jì),日本島津公司;ACQUITY超高壓液相色譜儀(配紫外檢測器)、S2690液相色譜儀(配置示差檢測器),美國waters公司;7890B-5977B型氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(配置分流/不分流進(jìn)樣口和固相微萃取專用襯管),美國Agilent公司;MPS多功能樣品前處理平臺(配置自動化頂空固相微萃取手柄),德國Gerstel公司;50/30 μm DVB/CAR/PDMS固相微萃取纖維(實(shí)驗(yàn)前在270 ℃條件下,老化30 min),美國Sigma-Aldrich Supelco公司;DB-5MS毛細(xì)管柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm),美國Agilent公司;HP-C18色譜柱(150 mm×4.6 mm×5 μm),美國Sepax Technologies公司;XBridge BEH Amide 色譜柱(250 mm×4.6 mm,5 μm),美國Waters 公司;20 mL頂空瓶(配制硅膠/聚四氟乙烯隔墊和20 mm鐵蓋),德國Gerstel公司;壓蓋器和啟蓋器,德國CNW公司。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 薰衣草蜂蜜理化指標(biāo)的測定

水分含量測定:參照SN/T 0852—2012《進(jìn)出口蜂蜜檢驗(yàn)規(guī)程》附錄A的方法,使用阿貝折光儀進(jìn)行測定。

酸度含量測定:參照SN/T 0852—2012《進(jìn)出口蜂蜜檢驗(yàn)規(guī)程》附錄B的方法,用標(biāo)定的氫氧化鈉滴定,計(jì)算蜂蜜樣品的酸度。

果糖、葡萄糖和蔗糖含量測定:參照GB 5009.8—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中果糖、葡萄糖、蔗糖、麥芽糖、乳糖的測定》,利用高效液相色譜-示差折光檢測器(high performance liquid chromatography-refractive index detection,HPLC-RI)進(jìn)行測定。

淀粉酶值含量測定:參照GB/T 18932.16—2003《蜂蜜中淀粉酶值的測定方法 分光光度法》,利用分光光度計(jì)測定,換算出淀粉酶值。

5-羥甲基糠醛含量測定:參照GB/T 18932.18—2003《蜂蜜中羥甲基糠醛的測定方法 液相色譜紫外檢測法》,利用高效液相色譜-紫外檢測器(high performance liquid chromatography-ultraviolet detection,HPLC-UV)進(jìn)行測定。

1.3.2 薰衣草蜂蜜樣品揮發(fā)性成分測定

準(zhǔn)確稱取(2.0±0.1) g蜂蜜樣品于20 mL頂空瓶中,密封后置于樣品前處理平臺上進(jìn)行固相微萃取。

采用本實(shí)驗(yàn)室先前優(yōu)化建立的頂空固相微萃取-氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)的測定方法[9]:萃取纖維:50/30 μm DVB/CAR/PDMS纖維頭;萃取時(shí)間:45 min;萃取溫度:60 ℃;平衡時(shí)間:10 min;振蕩速率:250 r/min;進(jìn)樣口解析時(shí)間:5 min。

GC-MS條件:色譜柱選用Agilent DB-5MS毛細(xì)管柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm);載氣:高純氦,流量1.0 mL/min;進(jìn)樣口溫度:270 ℃;進(jìn)樣方式:不分流進(jìn)樣;升溫程序:初始溫度40 ℃保持3 min,以3 ℃/min升溫至160 ℃,然后以10 ℃/min升溫至270 ℃,保持6 min,總運(yùn)行時(shí)間為60 min。傳輸線溫度:270 ℃;離子源溫度:230 ℃;電離方式:EI電離源,能量為70 eV;全掃描模式,掃描范圍:25～450m/z。

定性定量方法:將目標(biāo)色譜峰的質(zhì)譜圖扣除背景空白后,經(jīng)過NIST14譜庫檢索,選取正相和反相匹配度均在800以上,且相似度得分值最高的化合物認(rèn)定為目標(biāo)物。結(jié)合保留指數(shù)(retention index,RI)值、標(biāo)準(zhǔn)品驗(yàn)證等進(jìn)行輔助定性。未準(zhǔn)確定性的物質(zhì)標(biāo)記為未知峰,因色譜柱固定相流失帶來的硅氧烷類化合物,不計(jì)在內(nèi)。揮發(fā)性物質(zhì)的相對含量采用面積歸一化法進(jìn)行計(jì)算。

2 結(jié)果與分析

2.1 新疆薰衣草蜂蜜的主要理化指標(biāo)

利用現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)方法測定薰衣草蜂蜜的理化指標(biāo)(水分、酸度、淀粉酶值、5-羥甲基糠醛、還原糖、蔗糖)。結(jié)果如表1所示。

蜂蜜中水分含量的高低直接影響蜂蜜的品質(zhì)。在加工和貯藏過程中,水分含量過高,蜂蜜會產(chǎn)生一定程度的發(fā)酵,進(jìn)而影響蜂蜜的原有風(fēng)味和口感。另外,蜂蜜中含水量是評價(jià)蜂蜜自然成熟度的重要指標(biāo)[10],一般成熟蜂蜜的含水量在20%以下。由表1知,新疆產(chǎn)區(qū)薰衣草蜂蜜的水分含量為14.4%～20.7%,平均含水量為16.7%。表明除No.7蜂蜜樣品成熟度稍差一些外,其余20批薰衣草蜂蜜均小于20%,達(dá)到現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)GH/T 18796—2012《蜂蜜》規(guī)定一級蜂蜜的水分含量要求。

蜂蜜中酸度是評價(jià)蜂蜜品質(zhì)的重要指標(biāo)。當(dāng)蜂蜜產(chǎn)生一定程度的發(fā)酵時(shí),葡萄糖發(fā)酵氧化產(chǎn)生游離酸,致使蜂蜜酸度升高[11]。GH/T 18796—2012中明確規(guī)定蜂蜜的酸度小于40 mL/kg。由表1可知,薰衣草蜂蜜的酸度為11.4～39.3 mL/kg,均符合GH/T 18796—2012要求。

淀粉酶由工蜂下顎腺分泌,在采集和釀造過程中與花蜜混合,是蜂蜜中天然存在的特有成分。該酶與蜂蜜中糖類的轉(zhuǎn)化密切相關(guān)[12],其含量會隨蜂蜜的成熟而增加。淀粉酶對熱極敏感,加熱蜂蜜會造成淀粉酶的降解,因此淀粉酶是反映蜂蜜新鮮度及過度熱加工的重要質(zhì)量指標(biāo)。GH/T 18796—2012中規(guī)定淀粉酶值≥4 mL/(g·h)。由表1可知,薰衣草蜂蜜的淀粉酶值為4.2～27.7 mL/(g·h),符合GH/T 18796—2012要求。

5-羥甲基糠醛也是一項(xiàng)評價(jià)蜂蜜新鮮度及過度熱加工的重要指標(biāo)。5-羥甲基糠醛主要來源于蜂蜜還原性糖與部分氨基酸或蛋白質(zhì)發(fā)生的美拉德反應(yīng)[12],一旦蜂蜜經(jīng)過長期貯存或加熱處理都會造成5-羥甲基糠醛含量升高。GH/T 18796—2012中明確規(guī)定蜂蜜中的5-羥甲基糠醛含量小于40 mg/kg。由表1可知,薰衣草蜂蜜中的5-羥甲基糠醛含量為1.6～12 mg/kg,平均含量為5.7 mg/kg,遠(yuǎn)低于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)GH/T 18796—2012的最低限量。

還原糖是蜂蜜中含量占比最高的物質(zhì),主要包括果糖和葡萄糖。果糖和葡萄糖的含量是評價(jià)蜂蜜質(zhì)量的重要指標(biāo)。GH/T 18796—2012和GB 14963—2011《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 蜂蜜》均規(guī)定中蜂蜜的果糖和葡萄糖總含量不低于60%。由表1可知,薰衣草蜂蜜中的果糖含量為35.3%～40.3%,平均值為37.4%,葡萄糖的含量為34.8%～30.2%,平均值為32.2%,葡萄糖和果糖的總含量為65%～75%,平均值為69.6%,符合行業(yè)和國家標(biāo)準(zhǔn)要求。與文獻(xiàn)報(bào)道的大宗蜜源植物蜂蜜例如荊條蜜中還原糖相當(dāng)(69.4%)[13],顯著高于棗花蜜(62.9%)和洋槐蜜(62.0%)[14],以及小蜜種蜂蜜如野桂花蜜(61.9%)[15]、茴香蜜(61.0%)[16]和藍(lán)莓蜂蜜(65.2%)[17]的還原糖含量。

果葡比(果糖/葡萄糖,F/G)直接影響蜂蜜的結(jié)晶速率。因?yàn)槠咸烟堑乃苄暂^差,當(dāng)F/G>1.33時(shí),則蜂蜜長時(shí)間不易結(jié)晶,當(dāng)F/G<1.11時(shí),則蜂蜜極易結(jié)晶[18]。由表1可知,薰衣草蜂蜜的F/G為1.11～1.18,平均值為1.16。其數(shù)值高于油菜蜜0.95[19],但低于棗花蜜1.22[8]和荊條蜜1.31[14]和洋槐蜜1.43[20],說明薰衣草蜂蜜隨著貯藏時(shí)間的延長,易形成結(jié)晶,結(jié)論與已有研究[9]一致。

蜂蜜在釀造成熟過程中,蔗糖在蔗糖轉(zhuǎn)化酶的作用下轉(zhuǎn)化為果糖和葡糖糖,蔗糖含量降低,因此蔗糖可以作為蜂蜜成熟度的指標(biāo)[21]。由表1可知,大多數(shù)薰衣草蜂蜜樣品達(dá)到GB 14963—2011中規(guī)定的蜂蜜蔗糖含量(≤5%)要求,含量為0.1%～3.7%,平均值為1.5%。但其中4批次樣品(No.14～No.17)蔗糖含量為5.6%～5.8%,超過GB 14963—2011的要求,但符合國際法典委員會CODEX STAN 12-1981蜂蜜標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的薰衣草蜂蜜中蔗糖含量(≤15%)要求。本研究結(jié)果表明作為一個(gè)小蜜種,薰衣草蜂蜜的蔗糖含量有超過國標(biāo)5%要求的情況,現(xiàn)有文獻(xiàn)也報(bào)道過類似結(jié)果[22],因而建議國標(biāo)修訂過程中考慮將薰衣草蜂蜜蔗糖限量提高,與國際標(biāo)準(zhǔn)一致。

2.2 揮發(fā)性成分測定結(jié)果與分析

采用頂空固相微萃取-氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)測定中國新疆地區(qū)薰衣草蜂蜜揮發(fā)性成分,代表性樣品總離子流色譜圖如圖1所示。結(jié)果表明,薰衣草蜂蜜中共檢測出75種揮發(fā)性成分,其中醇類22種、芳香類3種、醛類13種、酸類11種、萜烯類2種、酮類6種、烷烴類7種、酯類4種、醚類1種等。薰衣草蜂蜜的揮發(fā)性成分種類和數(shù)量對比見圖2,可見其揮發(fā)性成分?jǐn)?shù)量較多、含量較高的均為醇類、醛類和酸類物質(zhì),醇類(54.2%),醛類(32.5%)和酸類(6.1%)總含量高達(dá)92.9%。該結(jié)果與祝敏[8]報(bào)道的醇類是薰衣草蜂蜜主要揮發(fā)性物質(zhì)的結(jié)論基本一致。

1-4-甲基-2-戊醇;2-4-甲基-3-戊烯-2-酮;3-正己醛;4-糠醛;5-正己醇;6-庚醛;7-苯甲醛;8-正庚醇;9-辛醛;10-苯乙醛;11-順式芳樟醇氧化物;12-芳樟醇;13-二氫芳樟醇;14-橙花醚;15-正癸醛;16-乙酸苯乙酯;17-柏木腦

圖2 新疆產(chǎn)區(qū)薰衣草蜂蜜中不同類型揮發(fā)性成分的數(shù)量和相對含量

通過對中國新疆產(chǎn)區(qū)薰衣草蜂蜜中單體揮發(fā)性成分進(jìn)行分析,由圖3可知,相對含量較高的物質(zhì)分別為正己醇(26.0%)、苯乙醛(20.0%)、正庚醇(13.1%)、甘油(3.8%)、庚醛(3.4%)、己醛(3.2%)和脫氫芳樟醇(2.8%)等,前3種物質(zhì)總含量占比可達(dá)59.1%,苯乙醛在所有薰衣草蜂蜜樣品中均有檢出,且含量較高,是中國新疆薰衣草蜂蜜中主要的醛類揮發(fā)性物質(zhì),與SIEGMUND等[23]報(bào)道的苯乙醛為克羅地亞的薰衣草蜂蜜中含量最高的揮發(fā)性成分一致。正己醇和正庚醇是中國薰衣草蜂蜜中含量最高的醇類物質(zhì)。葡萄牙薰衣草樣品中主要的醇類物質(zhì)為乙醇、2-甲基丙醇、3-甲基丁醇、3-甲基-3-丁烯醇、3,7-二甲基-1,5,7-辛三烯-3-醇和糠醇[24]。土耳其薰衣草蜂蜜中主要的醇類物質(zhì)為乙醇、甲醇、異戊基乙醇、檸檬酚和2-丁醇[25]。結(jié)果表明,不同地域的薰衣草揮發(fā)性成分存在一定差異。此外,薰衣草蜂蜜中還含有少量酸類物質(zhì),如乙酸(2.24%)、壬酸(1.01%)和己酸(0.98%)等。

圖3 二十一批新疆薰衣草蜂蜜揮發(fā)性成分含量熱圖

通過對薰衣草蜂蜜中的主要揮發(fā)性成分與實(shí)驗(yàn)室已發(fā)表的洋槐蜜、荊條蜜和油菜蜜[26]揮發(fā)性成分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行對比分析,結(jié)果如圖4所示,薰衣草蜂蜜中苯乙醛含量遠(yuǎn)高于洋槐蜜和油菜蜜,但是顯著低于荊條蜜。正己醇和正庚醇僅在薰衣草蜂蜜中被檢出,且含量較高。庚醛和己醛在薰衣草蜂蜜中的含量顯著高于洋槐蜜等大宗蜜種蜂蜜,且在蕎麥蜜[9]]和柑橘蜜[27]等小蜜種中僅有少量檢出。對比結(jié)果表明,正己醇、正庚醇、庚醛和己醛是薰衣草蜂蜜特征性的揮發(fā)性成分,其中,庚醛和正己醇賦予了薰衣草蜂蜜獨(dú)特的青草香氣[8]。CASTRO-VZQUEZ等[27]研究發(fā)現(xiàn)脫氫芳樟醇為西班牙薰衣草蜂蜜的特征揮發(fā)性成分,但是本研究通過與大宗蜜種對比分析發(fā)現(xiàn),薰衣草蜂蜜中脫氫芳樟醇含量顯著低于荊條蜜中的含量,且在洋槐蜜也檢測出含量相當(dāng)?shù)拿摎浞颊链?推測可能是由于地域不同所致,薰衣草蜂蜜揮發(fā)性成分的測定可以作為一種潛在的產(chǎn)地區(qū)分判別技術(shù)手段。

圖4 薰衣草蜂蜜與幾種大宗蜂蜜[26]主要揮發(fā)性成分含量對比圖

進(jìn)一步對薰衣草蜂蜜理化指標(biāo)與揮發(fā)性成分進(jìn)行相關(guān)性分析,結(jié)果如圖5和圖6所示,研究發(fā)現(xiàn)α-松油醇與水分含量呈一定負(fù)相關(guān)。隨著成熟度的增加,L-α-松油醇含量逐漸增加,α-松油醇可能是蜂蜜釀造過程中成熟度的潛在標(biāo)志物。β-柏烯、柏木-8-烯和雪松醇與酸度呈一定正相關(guān),隨著酸度的增加,此3種物質(zhì)的含量整體呈遞增的趨勢,因?yàn)樗岫扰c蜂蜜的新鮮度有關(guān),所以β-柏烯、柏木-8-烯和雪松醇有望成為蜂蜜新鮮度的潛在標(biāo)志物。該結(jié)果表明,通過對薰衣草蜂蜜揮發(fā)性成分的測定與分析,可以為蜂蜜的品質(zhì)評價(jià)提供一定的借鑒參考。

圖5 L-α-松油醇與水分的相關(guān)性

a-β-柏烯;b-柏木-8-烯;c-雪松醇

3 結(jié)論

采用現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)方法對新疆產(chǎn)區(qū)21批薰衣草的理化指標(biāo)(水分、酸度、淀粉酶值、羥甲基糠醛、還原糖、蔗糖)進(jìn)行測定。發(fā)現(xiàn)除部分樣品的蔗糖含量超過GB 14963—2011中低于5%的規(guī)定外,其余各項(xiàng)指標(biāo)均符合國標(biāo)或行標(biāo)要求。采用HS-SPME-GC-MS技術(shù)對薰衣草的揮發(fā)性成分進(jìn)行檢測,共檢出揮發(fā)性物質(zhì)75種,含量占比較高的物質(zhì)為醇類、醛類和酸類物質(zhì),總含量高達(dá)92.9%。含量較高的揮發(fā)性成分為正己醇、苯乙醛、正庚醇、庚醛、己醛、甘油和脫氫芳樟醇等。通過與相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道的大宗蜜源揮發(fā)性成分進(jìn)行比對,發(fā)現(xiàn)正庚醇、正己醇、庚醛和己醛是新疆薰衣草蜂蜜的特征揮發(fā)性成分。本研究對中國新疆薰衣草蜂蜜的理化指標(biāo)和揮發(fā)性成分進(jìn)行了系統(tǒng)分析,為薰衣草蜂蜜的品質(zhì)評價(jià)和進(jìn)一步開發(fā)應(yīng)用提供了理論依據(jù)和技術(shù)支持。