刺槐(Robinia pseudoacacia)为蝶形花科或豆科刺槐属落叶乔木[1]，是我国主要蜜源中唯一的木本蜜源植物[2]。刺槐生长速度快、耐盐碱、抗干旱、抗病虫害能力强，适宜多种土壤和气候条件，广泛分布于长江以北大部分地区[3]。陕甘地区气温偏低且平和，刺槐花期较长，一般在12 d左右，不少地方可达15 d以上[4]，为蜜蜂提供了丰富的刺槐蜜源。刺槐蜜约占全国蜂蜜总产量的10%，其颜色浅淡、清香甜润、不易结晶，是各种优质蜂蜜中品质最为典型的品种之一，又以陕甘地区最为著名，深受国内外消费者的喜爱[5]。
刺槐蜜的营养丰富，含有糖类、蛋白质、矿物质等多种成分[6]。蜂蜜中的营养物质含量主要取决于蜜源植物种类，同时也与蜜蜂的生存环境有关[7]。同一蜜种的蜂蜜会因地理环境，如海拔高度、空气湿度、环境受污染程度等因素的影响而有较大的差异[8]。BONCEHI等[9]对西班牙不同地区的鳄梨蜂蜜分析发现，糖类、氨基酸、矿质元素等含量均有较大差异。张晓蕾等[10]研究发现，广西、河北等地刺槐蜜中的矿质元素含量有较大差异。消费者在购买蜂蜜时，不仅关心蜂蜜的质量，对蜂蜜的地理来源也很关注，不同地理来源的蜂蜜价格存在较大差异[11]。蜂蜜来源的真实性也会影响蜂蜜的贸易[12]，许多国家和地区针对名优蜂蜜已建立了原产地保护、地理标识和传统特色保护制度[13]。
本研究在我国刺槐蜜的主产区，陕西省和甘肃省交界的7个县(清水、庄浪、合水、陇县、凤翔、永寿、长武)采集了21个刺槐蜜样本，对水分、pH、灰分、色度、还原糖、果糖、蔗糖和矿质元素含量等理化指标进行测定，分析不同地区所产刺槐蜜的特性和差异性。本实验的开展可补充陕甘地区特色刺槐蜜的研究，并为该地区的蜂蜜地理标识分析和蜂蜜掺假检测提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 样品的采集
分别从甘肃的清水、合水、庄浪县和陕西的陇县、凤翔、永寿、长武县的当地蜂场采集蜂蜜样品，每个县采集3个样品，共采集了21个样品，所有样品均为封盖成熟蜜。样品获得后，及时检测，备用样品置于4 ℃ 贮存。蜂蜜样品采集地点分布如图1所示。
图1 刺槐蜜样品采集地信息
Fig.1 Provenance of the R.pseudoacacia honey samples
1.2 主要试剂
盐酸、氧化镧、高氯酸、硝酸、氯化铯、冰醋酸、D-果糖、 酒石酸钾钠、邻苯二甲酸氢钾等试剂均为优级纯。各元素标准溶液浓度为1 000 μg/mL，产自国家有色金属及电子材料分析测试中心。
1.3 仪器与设备
NovAA400P火焰石墨炉原子吸收光谱仪，德国耶拿分析仪器股份公司；EHD36石墨消解仪，上海民仪电子有限公司；RX-UPTC系列超纯水机，上海睿析科学仪器有限公司；AL204分析天平，梅特勒-托利多国际有限公司；UV756CRT紫外可见光分光度计，上海佑科仪器仪表有限公司；PHS-3C pH计，上海佑科仪器仪表有限公司；WZSI阿贝折射仪，上海佑科仪器仪表有限公司；DHG9070电热恒温鼓风干燥箱，上海中友仪器设备有限公司；SB5200D超声波清洗机，宁波新芝生物科技股份有限公司；各元素空心阴极灯，北京有色金属研究总院。
1.4 理化指标检测
1.4.1 样品预处理
蜂蜜样品制备参考SN/T 0852—2012。
1.4.2 灰分、pH、水分、色度的测定
pH值采用pH计测定；水分含量采用阿贝折射仪测定；灰分含量参照GB 5009.4—2016测定；色度参照LEME等[14]的方法，测定蜂蜜在560 nm的吸光值。
1.4.3 还原糖、果糖、蔗糖的测定
还原糖参照GB 5009.7—2016测定；果糖采用分光光度法进行测定[15]；蔗糖参照GB 5009.8—2016测定。
1.4.4 矿质元素的测定
称取0.5 g蜂蜜置于烧杯中，加入10 mL硝酸-高氯酸混合液(体积比为1∶1)，混合均匀后盖上盖子并静置过夜，再置于石墨消解仪上进行高温消解处理。待冒白色烟雾且消解液澄清透明时取下，置于通风厨中冷却至室温后，转移至25 mL容量瓶，用超纯水定容，摇匀，待用。同时做1组试剂空白对照。利用火焰原子吸收光谱仪测定刺槐蜜中的Na、K、Ca、Fe、Cu、Mg、Zn、Mn、Cr元素含量；
1.5 数据分析
实验中所有的数据均设3组重复。使用Microsoft Excel 2010软件进行数据统计处理。使用Origin 9.0和Heatmap软件作图，使用SPSS 22.0软件对实验数据进行方差分析和主成分分析。
2 结果与分析
2.1 水分、pH、色度及灰分含量测定
对陕甘7县刺槐蜜的水分、pH、色度、灰分含量进行测定，结果如图2所示。7县刺槐蜜的水分含量从低到高分别是庄浪、陇县、清水、长武、凤翔、永寿，水分含量最低为(18.44±1.56)%，最高为(20.82±1.96)%。7县的刺槐蜜的pH值最高是合水(3.71±0.12)，pH值最低的是陇县(3.36±0.13)，7县之间差异不显著(P>0.05)。清水县刺槐蜜的色度值最大，为0.41±0.02，凤翔、永寿县的色度值最小，分别为0.24±0.03、0.25±0.02。灰分含量较高的是清水、庄浪、陇县，分别为(0.24±0.12)%、(0.25±0.06)%、(0.23±0.08)%，显著高于其他4县(P<0.05)。
A-色度；B-pH；C-水分；D-灰分
图2 陕甘7县刺槐蜜中水分、pH、色度及灰分含量差异
Fig.2 Differences of moisture content, pH, color and ash content in R.pseudoacacia honeys from 7 counties of Shaanxi and Gansu provinces
注：图中数值为平均值±SD，n=3；不同字母代表数值间差异显著(P<0.05)(下同)
2.2 还原糖、果糖及蔗糖含量测定
测定刺槐蜜的还原糖、果糖、蔗糖含量，结果如图3所示。7县中陇县和清水县刺槐蜜的还原糖含量最高，分别为(71.69±1.57)%、(71.02±1.88)%；凤翔和永寿县的含量较低，分别为(66.98±2.01)%、(66.54±2.12)%。果糖含量的变化趋势和还原糖一致，含量最高的刺槐蜜来自陇县和清水县，分别为(41.77±1.20)%、(41.58±1.86)%；而凤翔和永寿县的含量较低，分别为(39.09±1.29)%、(39.14±1.63)%。蔗糖含量变化趋势则相反，凤翔和永寿县刺槐蜜的还原糖含量最高，分别为(4.07±0.07)%、(3.92±0.08)%；陇县和清水县的较低，分别为(3.09± 0.11)%、(3.08±0.09)%。
图3 陕甘7县刺槐蜜中还原糖、果糖及蔗糖含量差异
Fig.3 Differences of reducing sugar, fructose and sucrose content in R.pseudoacacia honeys from 7 counties of Shaanxi and Gansu provinces
2.3 矿质元素含量测定与分析
2.3.1 矿质元素含量
通过火焰原子吸收光谱仪对7县刺槐蜜中的10种矿质元素含量进行测定，结果如图4所示。由图4可知，陕甘7县刺槐蜜中矿质元素含量存在差异，10种 矿质元素在刺槐蜜中的含量多少依次为：K>Ca>Mg>Mn>Zn>Na>Fe>Cr>Ni>Cu。
图4 陕甘7县刺槐蜜中矿质元素含量的变化热图
Fig.4 Heatmap showing the content of mineral elements in R.pseudoacacia honeys from 7 counties of Shaanxi and Gansu provinces
方差分析表明，Na元素含量最高的是合水、凤翔县刺槐蜜；K元素含量最高的是庄浪、清水县刺槐蜜；Ca、Mg元素含量最高的是清水县刺槐蜜；Fe元素含量最高的是长武县刺槐蜜；Cu元素含量最高的是长武、合水县刺槐蜜；Zn元素含量最高的是清水、陇县刺槐蜜；Mn元素含量最高的是凤翔、陇县刺槐蜜；Cr、Ni元素含量最高的是陇县刺槐蜜。数据均具有统计学差异(P<0.05)。
2.3.2 主成分分析
主成分分析(principal component analysis，PCA)能够实现对样品分类结果的可视化，把复杂多变量的样品信息简单直观地表达出来，基本能够反映元素分布和蜂蜜之间的关系。通过PCA分析，将10个变量降为3个主成分，3个主成分解释了70.53%的总方差，第一主成分(PC1)表示了43.77%，余下2个主成分分别解释了15.00%(PC2)和11.76%的总方差。显然，PC1和PC2是主要成分，代表了58.77%的方差，变量的载荷图解释了每个元素与2个主要组件的关系。
PC1和PC2变量的载荷图(图5-A)结果表明，Ni、Cr、Zn、K、Mn、Fe、Ca、Mg与PC1呈正相关，而Na和Cu与PC1呈负相关。另一方面，Mg、Ca与PC2呈负相关，其余均与PC2呈正相关。图5-B代表蜂蜜样品的得分图，7县刺槐蜜被分为两大类:清水县、庄浪县、陇县被分为一类；合水县、凤翔县、永寿县、长武县被分为一类。清水县、庄浪县、陇县位于分图的右侧，与PC1正相关，这意味着这些样品中与PC1正相关的矿质元素含量较高。
■-清水县；◆-庄浪县；▼-合水县；▋-陇县；▲-凤翔县；●-永寿县；▄-长武县
A-元素变量载荷图；B-样本分布得分图
图5 刺槐蜜样本的主成分分析
Fig.5 Principal component analysis of R.pseudoacacia honeys
3 讨论
蜂蜜是蜜蜂采集植物的花蜜、分泌物或蜜露，与自身分泌物结合后，经充分酿造而成的天然甜物质[16]。水分含量是评价蜂蜜品质的一个重要标准，它决定了蜂蜜的抗发酵变质能力[17]。蜜蜂通过翅膀扇风去除水分是蜂蜜酿造的重要过程，最终使成熟蜜的水分含量降至20%以下。当蜂蜜中水分含量超过20%时，易发酵产生酸和醇，严重影响蜂蜜的品质[18]。蜂蜜中的水分含量受多种因素的影响，如天气、季节和蜂种等[19]。本实验测定陕甘7县刺槐蜜的水分含量，仅陕西永寿和凤翔县略高于20%，可能与采集样本时，两县的空气湿度较大有关。
蜂蜜中含有机酸、无机酸等多种酸类化合物，有机酸主要为柠檬酸、葡萄糖酸等；无机酸含量较少，如磷酸、盐酸、硼酸、碳酸等[20]。蜂蜜呈酸性，pH值约为3.5～5.5，pH值与蜂蜜的稳定性和货架期有一定的相关性，pH值过高或过低都会影响其在贮藏期间的稳定性及货架期[21]。本实验中测得的7县刺槐蜜的pH值为3.56～3.91，均在合理范围之内。
蜂蜜中最主要的成分是糖类，它占蜂蜜成分总量的四分之三以上，约占蜂蜜干物质的95%左右，与水一起构成蜂蜜的主要成分。葡萄糖和果糖约占蜂蜜总糖含量的85%～95%[22]，均具有还原性，又被称为还原糖。果糖的吸湿性高，能增加蜂蜜的甜度，而葡萄糖溶解性较差，容易影响蜂蜜结晶[23]。还原糖中果糖占主导地位，因为果糖含量高的蜂蜜可以长时间保持液态，或永不结晶。在众多蜂蜜品种中，刺槐蜜的果糖含量相对较高，葡萄糖含量相对较低，故不易结晶。在本研究中，观察到21个刺槐蜜样品均呈现液体状态。蜜蜂在酿造过程中，通过体内分泌的转化酶和淀粉酶等，将花蜜中的淀粉、蔗糖等非单糖转化为还原糖，使还原糖含量达到65%～80%，蔗糖含量降到5%以下。顾云等[24]研究表明，合格的蜂蜜中果糖含量约为40%，蔗糖含量低于5%，本实验有相似的结论。本研究的开展可为消费者选购本地区蜂蜜和鉴定该地区蜂蜜的掺假提供一定的理论依据。
矿质元素是蜂蜜中营养成分的一个重要组成部分，一般蜂蜜中含有K、Ca、Mg、Fe、Cu、Na、Zn、Mn等多种对人体有益的矿质元素[25]，矿物质无法通过生物体自身产生，蜂蜜中的矿质元素主要与蜜源植物及蜜蜂的生存环境有关[26]。TERRAB等[27]研究发现，蜂蜜中矿质元素的含量与灰分、色度存在着一定的关系，蜂蜜中矿质元素含量越高，灰分含量越高，颜色越深。这与本实验的结果一致。本研究发现，7县中清水、庄浪、陇县刺槐蜜的色度、灰分和矿物质总量均高于其他4县。对7县刺槐蜜中的矿质元素含量进行主成分分析也得到类似结果。在陕甘地图(图1)上，如果在陇县和凤翔中间画一条垂直分界线，左边为庄浪、清水和陇县，右边为合水、凤翔、长武、永寿。根据矿质元素主成分分析结果，可将蜂蜜分为两大类，和分界线的分类结果一致。说明甘肃庄浪、清水县和陕西陇县的地质矿物元素组成相近，而甘肃合水和陕西凤翔、长武、永寿县的相近。本研究发现来源于同一种蜜源植物的蜂蜜，可以通过蜂蜜中矿质元素的含量来识别地理位置和地质条件差异。本研究的开展可为陕甘特色刺槐蜜的地理标识分析和溯源研究提供理论依据。
4 结论
本实验在陕甘7县采集21个刺槐蜜样本，对水分、pH、灰分、色度、还原糖、果糖、蔗糖和矿质元素含量等理化指标进行测定，结果表明，陕甘7县刺槐蜜在色度、水分和灰分含量上存在显著差异(P<0.05)，pH值差异不显著(P>0.05)。陇县和清水县刺槐蜜的还原糖和果糖含量最高，蔗糖含量最少。庄浪县的矿质元素含量最高，凤翔县的含量最低；刺槐蜜中矿质元素含量依次为：K>Ca>Mg>Mn>Zn>Na>Fe>Cr>Ni>Cu，且矿质元素含量与刺槐蜜的灰分含量和色度呈明显正相关。PCA分析可将蜂蜜分为两大类，甘肃庄浪、清水县和陕西陇县为一类，甘肃合水和陕西凤翔、长武、永寿县为另一类，与其地理位置分布相吻合。本实验可补充陕甘地区特色刺槐蜜的研究，为该地区的蜂蜜地理标识分析和蜂蜜掺假检测提供理论依据。
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