打擊食品欺詐：用NMR檢測蜂蜜摻假

□ Léa Heintz 布魯克BioSpin應用NMR部門業務開發與產品經理

蜂蜜不僅是一款甜味美食，更是一種保健食品，它的營養及抗衰老價值曆來備受人們青睞。古埃及金字塔中就曾發現過蜂蜜，其因天然抗菌性與良好的防腐性能得以保存下來。1851年，世界範圍內養蜂業的誕生則始於一種實用的活動框架蜂箱的發明。

據不完全統計，全球蜂蜜市場預計在2023年前以約70%的年增長率快速發展，而消費需求的增加也給蜂蜜行業帶來了更大的壓力。當前，全球蜂蜜市場的巨大需求及其生產中相關國際標準化規則的缺失等已成為不法生產者進行蜂蜜摻假的誘因。這一情況對許多人造成了困擾，首當其衝的便是生產蜂蜜的養蜂人——他們的產品銷量受到超市中廉價產品的擠壓，導致不知曉市場上存在假蜂蜜的消費者選擇價格更低的產品。

同位素比值質譜法(EA-IRMS)/穩定同位素比值分析法(SIRA)是檢測蜂蜜摻假的常用方法，但由於不法生產者的摻假手段多變，以上檢測方法已被證明並不完全可靠。因此，人們開發了幾種新方法以解決EA-IRMS與SIRA的缺陷，如1H-NMR等強有力的技術正逐漸成為應對蜂蜜摻假問題的檢測方案之一，使實驗室能夠更快地識別摻假蜂蜜。當前，核磁共振(NMR)波譜分析已成為打擊蜂蜜摻假的一種更為全麵的方法。

因經濟動機催生的全球性蜂蜜摻假(EMA)

蜂蜜的高價值為市場提供了強大的經濟刺激，並使其麵臨全球範圍內經濟利益驅動型摻假(Economically Motivated Adulteration,EMA)的風險。青睞天然產品的消費者普遍認為蜂蜜有益於健康，這是推動蜂蜜市場預期增長的關鍵因素之一。例如，美國、日本和澳大利亞等國家的消費者渴求更多的單花蜂蜜或特產蜂蜜。但由於受蜜蜂病害、蜜蜂自然棲息地惡化及不利氣候條件等的影響，大多數國家的蜂蜜產量維持不變甚至下降，因此在市場需求持續上升的情況下，出現了蜂蜜供應短缺的情況。根據美國藥典委員會(The United States Pharmacopieial Convention，USP)食品欺詐數據庫的相關信息，蜂蜜被列為第三大摻假目標食品，僅次於牛奶和橄欖油;在歐洲，蜂蜜也被列為十大摻假食品之一。

由於美國尚未建立蜂蜜認證標準，因此確保產品安全和質量的監管工作常常受到阻礙。目前，有幾種類型的EMA與蜂蜜行業有關，包括用廉價糖漿稀釋、對蜜蜂的強化補充喂養，以及謊報真正的原產國等。采用超濾或樹脂技術，不法生產者能夠通過去除花粉及賦予蜂蜜色澤與風味的化學成分來掩蓋其真正的來源和植物品種。此外，某些不法生產者的常見做法之一便是收獲未育熟的蜂蜜，這樣做可以提高蜂蜜產量——所收獲的蜂蜜含水量約50%，通過人工幹燥可將含水量降至18%左右。由於此類蜂蜜未被蜜蜂適當地育熟，故產品質量較為低劣，其性質與成熟蜂蜜大有不同。

盡管有部分國家報告稱蜂蜜出口量大幅增加，但其蜂巢數量增長甚微甚至毫無增長。同時，有證據表明，蜂蜜摻假的情況正在大幅增加(見圖1)。雖然監管部門不斷加強檢測，以及管理機構和貿易組織不懈努力以確保市場上的蜂蜜安全、優質並正確標注，但質量控製的缺失仍可能對全球蜂蜜價格和養蜂人的生計產生深遠影響。

圖 1 東部四大蜂蜜出口國蜂箱總數及蜂蜜出口總量(注：藍線表示蜂蜜出口總量，紅線表示蜂箱總數)

圖片來源：國際貿易中心(ITC)- 聯合國商品貿易統計數據庫和 FAOSTAT

現行檢測方法

目前，對蜂蜜中糖漿的檢測通常采用幾種靶向方法——基於將澱粉轉化為糖的外源酶檢測，包括β-呋喃果糖苷酶、外源澱粉酶等;基於糖漿的特定標誌物，如SM-R和TM-R。有證據表明，不法生產者已經找到去除靶向檢測標誌物的技術，而尋找特定摻假標誌物的成本障礙及鑒定技術相對於不斷發展的摻假手段而言較為滯後，導致過去十年來摻假蜂蜜的數量急劇上升。因此，不局限於某一類摻雜物的非靶向性、多標誌物檢測方法越來越受到人們的重視。

基於EA-IRMS/SIRA的AOAC國際法隻能檢測玉米、甘蔗等C4植物糖漿，而對水稻、穀物等C3植物糖漿並不敏感，不法生產者利用該漏洞改變了自身的生產手法——摻入穀物和大米糖漿以增加蜂蜜產量。新的NMR蜂蜜數據庫表明，EA-IRMS測試隻能檢測出約23.9%的摻假樣品。因此，EA-IRMS的陰性結果並不能被視為蜂蜜真實性的證明，也不再是完全可靠的檢測方法。

雖然液相色譜法結合同位素比值質譜法(LC-EA-IRMS)可檢測不同種類的糖分，但是基於LC-EA-IRMS開發的方法使用非標準化方法進行數據采集和處理，以及使用不同參數和相關參考值(純度標準)來評估蜂蜜中的各種糖漿，故缺乏實驗室間重現性。此外，某些糖漿的同位素模式與蜂蜜相似，更增加了檢測的難度。

多年來，利用已知方法檢測出的蜂蜜摻假量大幅下降，因此需要一種更加統一且通用的分析方法來打擊蜂蜜欺詐問題。

NMR：一種更全麵的解決方案

NMR技術提供了一種更全麵的檢測方法，過去十年中，研究人員已進行了相關研究證明其對食品真實性進行分析的能力。1H-NMR譜可同時觀測蜂蜜中的數百種化學成分，不僅能夠覆蓋每公斤數百克的高濃度產品，也適用於百萬分之幾(ppm)的低濃度產品，包括糖、酸和氨基酸等。同時，1H-NMR可以生成一個“指紋”圖譜，用戶利用蜂蜜指紋圖譜數據庫將待測樣本與所有參考樣本進行比較，即可知曉檢測樣品是否符合要求。該方法不僅可以快速檢測糖漿是否存在，還可以檢測蜂蜜產品所申報的原產國和植物來源是否屬實。此外，與來自同一花源的參考樣品進行比較可以快速發現蜂蜜的反常特征，然後通過進一步分析確認，以便出現新的欺詐方法後及時將其揭穿。

正是由於NMR的高重現性使其能夠建立十分強大的參考樣品(指紋)數據庫，並確保觀察到的譜圖變化真實無誤而非分析誤差引起的漂移。另外，隻要采集並存儲了指紋圖譜，即便數年以後出現新的技術和算法也可隨時對數據進行回顧分析，即將其與更新的蜂蜜參考數據庫進行比較。目前，該蜂蜜數據庫已包含18000個參考樣本、覆蓋50多個國家和100個植物品種，同時還包括1900種已知摻雜糖漿的蜂蜜，而這是鑒定摻糖蜂蜜區別於純蜂蜜的特殊標誌物時所必需的內容。

由於NMR獨特的通用性，1H-NMR結合多變量統計化學、計量學被證明是測定蜂蜜真實性和質量的強大工具。

未來對蜂蜜欺詐的打擊

食品欺詐是威脅養蜂業的重大問題之一，隨著欺詐行為的不斷增多，消費者逐漸對蜂蜜行業失去信心，而以往用於確定真偽的標準方法已被證明不再完全有效。

NMR結合統計分析，強有力地改變了蜂蜜真偽難以判斷和原產地不易分析的尷尬局麵。FoodScreener™平台等技術正在滿足可靠檢測的需求，並結合新出現的軟件模塊(如Honey-Profiling™)以解決蜂蜜摻假問題，促使不法生產者很難甚至無法繼續通過添加外來化學品和糖漿來蒙混過關。如此這般，不僅可以迅速而成功地曝光欺詐行為，也無需付出高昂的成本。

作者簡介：

Léa Heintz：分析化學理學碩士，目前擔任NMR食品應用組的業務開發與產品經理，研究產品包括FoodScreener平台及其篩選方法。此前，他已任職Bruker(布魯克)應用科學家數年，負責開發食品基質的NMR方法以檢測食品的真實性和質量。

關於Bruker公司：

50多年來，Bruker已幫助科研人員取得可提高人類生活品質的突破性發現，並開發出諸多新的應用，其高性能的科研儀器和寶貴的分析解決方案使科研人員得以在分子、細胞和微觀水平上開展對生命和材料的探索。通過與用戶的密切合作，Bruker致力於幫助實現創新、生產力提升以及用戶成功，研究領域涉及生命科學分子研究、製藥應用、顯微鏡、納米級分析、工業應用，以及細胞生物學、臨床成像、臨床研究、微生物學和分子診斷。