基于穩(wěn)定同位素分析技術(shù)的蜂蜜產(chǎn)地鑒別研究

1研究背景及意義不同產(chǎn)地的蜂蜜所富含的營(yíng)養(yǎng)成分不同，其商品價(jià)值也存在巨大差異[1-2]，導(dǎo)致蜂蜜制假、摻假、冒充產(chǎn)地等違法行為層出不窮。因此，解決蜂蜜原產(chǎn)地制假售假等問題，已刻不容緩[3-5]?，F(xiàn)今，蜂蜜產(chǎn)地多樣、復(fù)雜，傳統(tǒng)產(chǎn)地鑒別手段已具有十分明顯的局限性。本文基于穩(wěn)定同位素分析技術(shù)，并采用主成分分析（PCA）、線性判別分析（LDA）、偏最小二乘判別分析（PLS-DA），計(jì)算整體鑒別率，以評(píng)價(jià)該方法在蜂蜜產(chǎn)地鑒別實(shí)踐中的可行性。2基于穩(wěn)定同位素分析技術(shù)的蜂蜜產(chǎn)地鑒別研究2.1材料與試劑（1）蜂蜜樣品。分別采自云南、廣西、陜西、河北、河南、黑龍江6個(gè)省份，每個(gè)省份采集20份，總計(jì)120份。樣本均從當(dāng)?shù)胤滢r(nóng)處直接購(gòu)買，采集后將其放置在4℃條件下保存。（2）試劑。穩(wěn)定碳同位素參照標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)［IAEACH6（δ13C：-10.4‰）］，英國(guó)SerCon公司；二氧化碳?xì)怏w（純度≥99.999%），中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中心；氦氣（純度≥99.999%），北京市亞南氣體有限公司；氮?dú)猓兌取?9.999%），北京北分氣體工業(yè)有限公司；二氧化硫氣體（純度≥99.999%），北京北分氣體工業(yè)有限公司；鎢酸鈉（Na2WO4·2H2O）和濃硫酸（優(yōu)級(jí)純），北京國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；水[GB/T6682—2008（28）規(guī)定的一級(jí)水]。2.2儀器與設(shè)備穩(wěn)定同位素比值質(zhì)譜儀Sercon20-22，英國(guó)Sercon公司；液相色譜串聯(lián)同位素質(zhì)譜儀DeltaVPlus，美國(guó)ThermoFisher公司；元素分析儀EAGSL，英國(guó)Sercon公司；超純水制備儀Milli-QG，美國(guó)Millipore公司；恒溫水浴箱德國(guó)TW20，Julabo公司；臺(tái)式離心機(jī)HeraeusMultifugeX3R，美國(guó)ThermoScientific公司；烘箱UT20，美國(guó)Thermo公司；微量取樣器，德國(guó)Eppendorf公司；尼龍濾膜0.22μL，天津津騰公司。2.3結(jié)果與分析2.3.1不同產(chǎn)地蜂蜜穩(wěn)定碳同位素指紋利用EA-IRMS和LC-IRMS，測(cè)定云南（YN）、廣西（GX）、河北（HB）、河南（HN）、陜西（SX）、黑龍江（HLJ）6省份蜂蜜中碳同位素比值，結(jié)果見表1。蜂蜜中δ13C（Protein）值范圍比δ13C（Honey）值的范圍窄，與李沈軼等[5]研究結(jié)果相同。表16省份蜂蜜中碳同位素比值表2.3.2主成分分析對(duì)測(cè)定的5種δ13C數(shù)據(jù)進(jìn)行PCA分析，僅提取了1種主成分，累積方差貢獻(xiàn)率達(dá)84.25%，結(jié)合PCA得分圖（圖1）得知，6個(gè)省份的樣品大部分區(qū)間重疊，分離效果較差。圖1基于穩(wěn)定同位素分析技術(shù)的蜂蜜PCA得分圖2.3.3線性判別分析對(duì)測(cè)定的6個(gè)省份的蜂蜜的δ13C數(shù)據(jù)進(jìn)行線性判別分析，結(jié)果見表2。表2基于穩(wěn)定同位素分析技術(shù)的蜂蜜產(chǎn)地判別函數(shù)系數(shù)表建立基于穩(wěn)定同位素分析技術(shù)的蜂蜜產(chǎn)地訓(xùn)練集和測(cè)試集，得到6省蜂蜜樣品預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率，測(cè)試集預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率3項(xiàng)指標(biāo)，皆小于50%（見表3），表示該模型不具備預(yù)測(cè)有效性。表3基于穩(wěn)定同位素分析技術(shù)的蜂蜜產(chǎn)地測(cè)試集預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率表2.3.4偏最小二乘判別分析結(jié)合圖2、3可知，方程擬合效果較差。其中，δ13C（Protein）作為關(guān)鍵影響因子，可能與樣本的選擇有關(guān)。換言之，6個(gè)省份地理差異極大，從黑龍江到云南，幾乎跨越了整個(gè)中國(guó)，導(dǎo)致樣本中的蛋白質(zhì)含量產(chǎn)生特征性差異。圖2穩(wěn)定碳同位素指標(biāo)VIP值圖圖3基于穩(wěn)定同位素分析技術(shù)的蜂蜜PLS-DA得分圖3結(jié)語(yǔ)本研究基于穩(wěn)定碳同位素，對(duì)6省蜂蜜進(jìn)行產(chǎn)地鑒別，建立了產(chǎn)地鑒別模型，并采用IRMS測(cè)定了不同產(chǎn)區(qū)蜂蜜樣品中的5種碳穩(wěn)定同位素比值。結(jié)果表明，不同產(chǎn)區(qū)蜂蜜樣品存在顯著性差異（P＜0.05）。在此基礎(chǔ)上，本研究結(jié)合主成分分析（PCA）、線性判別分析（LDA）和偏最小二乘判別分析（PLS-DA），構(gòu)建了基于穩(wěn)定同位素分析技術(shù)的蜂蜜產(chǎn)地鑒別模型。結(jié)果顯示，PCA分析只提取了一個(gè)主成分，累積方差貢獻(xiàn)率為84.25%；LDA分析測(cè)試集預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率小于