CN108802163A - 一种快速鉴不同蜂蜜品类的方法 - Google Patents

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李小晶
张丹丹
黄子茜
李许畅
程振
张琼
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    • G01N27/62—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating the ionisation of gases, e.g. aerosols; by investigating electric discharges, e.g. emission of cathode

Abstract

本发明涉及一种快速鉴不同蜂蜜品类的方法。该方法是在室温下利用质子转移反应‑飞行时间质谱仪检测不同种类的蜂蜜的挥发性有机物，实现对蜂蜜种类的识别。本发明提供的鉴定方法，样品的前处理简单；整个实验过程无有机溶剂，安全性高；检测速度快；鉴别准确率高，且仪器可以连续作业，更适合连续、实时检测，便于大规模推广应用；本发明操作简单，实现了挥发性有机物作为指标对不同种类蜂蜜进行快速定性定量分析，为蜂蜜年份的鉴别提供了一种新型、客观、准确的方法。

Description

一种快速鉴不同蜂蜜品类的方法
技术领域
本发明属于食品技术领域，涉及一种快速鉴不同蜂蜜品类的方法，尤其是一种蜂蜜挥发性有机物的不同种类鉴别方法。
背景技术
蜂蜜是蜜蜂采集植物花蜜腺的花蜜或花外蜜腺的分泌液, 混合蜜蜂酶液经过充分酿造, 贮藏在巢脾内的物质, 是公认的具有多种生物学活性的天然食品在预防和治疗中风、创伤、烧伤、白内障等眼疾、溃疡等肠胃疾病, 取得了较好效果。以往人们认为蜂蜜之所以对上述疾病有一定的效果, 归因于蜂蜜抑菌性质。随着对蜂蜜研究的不断深人, 发现蜂蜜中存在大量酚类化合物。这些化合物不仅具有很强的抗氧化活性, 而且有多种生物活性。
就蜂蜜的营养特色、功能作用来看，现有营养保健品资源当中，很少有能与之媲美的。蜂蜜的营养和保健功能主要表现在它含有丰富的糖类物质、酶、维生素、微量元素和氨基酸等。蜂蜜中的微量元素的一个重要来源是植物的花蜜，不同类型的蜜源植物、不同产地同一种植物来源的蜂蜜微量元素含量会存在较大差别。槐花蜜具有保养心脑血管。槐花蜜水白透明，质地浓稠，不易结晶；具有清淡幽香的槐花香味，甘甜适口。洋槐蜜具有之去湿利尿、凉血止血之功效、荞麦蜜具有清热去燥、解毒去痛之功效、油菜花蜜具有清热、润燥、收敛等功效。
传统上鉴别不种类的蜂蜜主要依靠“感官”完成，不但需要鉴别者丰富的鉴别经验，鉴别周期较长，而且容易受到各种主观和外界因素的干扰，数据的“一致性”和“量化性”都不足，难以客观且稳定地表征其实际情况，因此有必要寻找一种标准化且易操作的手段实现不同种类蜂蜜的鉴别。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种快速鉴不同蜂蜜品类的方法，该方法提供的鉴定方法，样品的前处理简单；整个实验过程无有机溶剂，安全性高；检测速度快；鉴别准确率高，且仪器可以连续作业，更适合连续、实时检测，便于大规模推广应用。本发明操作简单，实现了挥发性有机物作为指标对不同种类蜂蜜进行快速定性定量分析，为蜂蜜年份的鉴别提供了一种新型、客观、准确的方法。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种快速鉴不同蜂蜜品类的方法，包括如下步骤：
S1：制备待检蜂蜜样品；
S2：利用质子转移反应-飞行时间质谱仪得到待检蜂蜜样品的统计分析质谱数据，由统计分析质谱数据得到各最优质荷比i对应的质量峰的信号强度X i ，其中，最优质荷比i的取值分别为：97、101、121、149、151、149 m/z；
S3：获取待检蜂蜜样品的判别式函数系数X、Y，满足以下公式：
X=-1.321X97-2.002X101+3.128X121+4.681X149+1.025X151+4.181 X149
Y=2.103X97-1.163X101-0.452X121-3.887 X149+5.691X151- 0.454X149；
S4：根据判别式函数系数X、Y，基于蜂蜜分类判别函数判断待检蜂蜜样品的类别。
在本发明一实施例中，所述蜂蜜分类判别函数具体为：
若(X-2.676)2+(Y-0.152)2≤1.334，则待检蜂蜜样品的类别为油菜花蜂蜜；
若(X+1.24)2+( Y+1.583)2≤1.478，则待检蜂蜜样品的类别为荞麦蜂蜜；
若(X +1.704)2+( Y-1.415)2≤1.477，则待检蜂蜜样品的类别为洋槐蜂蜜。
在本发明一实施例中，所述步骤S1具体为：称取设定重量的待检蜂蜜样品于检测瓶中，将检测瓶置于70℃烘箱下平衡预定时间后备用。
在本发明一实施例中，所述步骤S2中得到统计分析质谱数据的过程具体为：
利用质子转移反应-飞行时间质谱仪对待检蜂蜜样品进行多次扫描并求均值得到样品质谱数据平均值；
在相同的工作条件下，利用质子转移反应-飞行时间质谱仪对空瓶进行多次扫描并求均值得到空白质谱数据平均值；
将样品质谱数据平均值减去空白质谱数据平均值得到统计分析质谱数据。
在本发明一实施例中，所述步骤S2中，通过多次试验得到多组的统计分析质谱数据，再对多组的统计分析质谱数据求均值后用于质量峰的信号强度Xi的计算。
在本发明一实施例中，所述步骤S2中质子转移反应-飞行时间质谱仪的工作条件为：漂移管电压640 V，漂移管温度60 °C，漂移管压力225 pa，电场强度140 Td，漂移管中气体流量40 pa.m3/s，扫描m/z范围30-250。
相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：
1、本发明的基于质子传递反应-飞行时间质谱检测信息的荞麦、油菜花及洋槐蜂蜜鉴别方法，利用PTR-TOF-MS仪器鉴别荞麦、油菜花及洋槐蜂蜜，其数学实质即是对质子传递反应-飞行时间质谱所获得的“指纹数据”进行分类预测，有效解决了“人工鉴别”的需要鉴别人员丰富经验、鉴别的“感官疲劳”而不能长时间进行等问题；
2、判别标准的相对固定性，较好地消除了不同鉴别人员间的判别结果误差，提高了鉴别不同种类的蜂蜜稳定性和一致性；
3、鉴别全过程方便快捷，消耗时间短，制备好的样品完成判别的全过程小于3min；
4、函数分析结果表明判别函数具有良好的稳定性，与实际结果的一致性也高于90%，因此该判别结果具有很好的实用价值，能够很好地实现对荞麦、油菜花及洋槐蜂蜜的标准鉴别，该鉴别方法具有一致性、客观性和通用性，对于维护蜂蜜质量安全信誉、保障消费者安全具有重大意义，为蜂蜜品质评价及销售流通扫清障碍。
附图说明
图1为PTR-TOF-MS检测不同种类蜂蜜指纹图谱。
图2为蜂蜜产地判别函数的分类示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的技术方案进行具体说明。
本发明提供了一种快速鉴不同蜂蜜品类的方法，包括如下步骤：
S1：制备待检蜂蜜样品；
S2：利用质子转移反应-飞行时间质谱仪得到待检蜂蜜样品的统计分析质谱数据，由统计分析质谱数据得到各最优质荷比i对应的质量峰的信号强度X i ，其中，最优质荷比i的取值分别为：97、101、121、149、151、149 m/z；
S3：获取待检蜂蜜样品的判别式函数系数X、Y，满足以下公式：
X=-1.321X97-2.002X101+3.128X121+4.681X149+1.025X151+4.181 X149
Y=2.103X97-1.163X101-0.452X121-3.887 X149+5.691X151- 0.454X149；
S4：根据判别式函数系数X、Y，基于蜂蜜分类判别函数判断待检蜂蜜样品的类别。
所述蜂蜜分类判别函数具体为：
若(X-2.676)2+(Y-0.152)2≤1.334，则待检蜂蜜样品的类别为油菜花蜂蜜；
若(X+1.24)2+( Y+1.583)2≤1.478，则待检蜂蜜样品的类别为荞麦蜂蜜；
若(X +1.704)2+( Y-1.415)2≤1.477，则待检蜂蜜样品的类别为洋槐蜂蜜。
所述步骤S1具体为：称取设定重量的待检蜂蜜样品于检测瓶中，将检测瓶置于70℃烘箱下平衡预定时间后备用。
所述步骤S2中得到统计分析质谱数据的过程具体为：
利用质子转移反应-飞行时间质谱仪对待检蜂蜜样品进行多次扫描并求均值得到样品质谱数据平均值；
在相同的工作条件下，利用质子转移反应-飞行时间质谱仪对空瓶进行多次扫描并求均值得到空白质谱数据平均值；
将样品质谱数据平均值减去空白质谱数据平均值得到统计分析质谱数据。
所述步骤S2中，通过多次试验得到多组的统计分析质谱数据，再对多组的统计分析质谱数据求均值后用于质量峰的信号强度Xi的计算。
所述步骤S2中质子转移反应-飞行时间质谱仪的工作条件为：漂移管电压640 V，漂移管温度60 °C，漂移管压力225 pa，电场强度140 Td，漂移管中气体流量40 pa.m3/s，扫描m/z范围30-250。
以下为本发明的具体实施过程。
本发明利用质子转移反应-飞行时间质谱仪对油菜花蜂蜜、洋槐蜂蜜、荞麦蜂蜜进行质谱检测，并在已知蜂蜜样品的基础上，对质谱数据进行主成分分析，进而建立判别函数。具体分析和建立过程如下：
（1）样品制备：称取10ul待检蜂蜜样品（荞麦蜂蜜、洋槐蜂蜜、油菜花蜂蜜）于检测瓶中，置于30℃摇床下平衡30min，备用；
（2）采集检测信息：采用PTR-TOF-MS进行检测，PTR-TOF-MS仪器条件如下：漂移管电压640V，漂移管温度60°C，漂移管压力225pa，电场强度E/N (Electric field strength/gasnumber density) 140 Townsend (Td，1 Td = 10-17 V.cm2)，漂移管中气体流量56 pa.m3/s，扫描m/z范围20-180。每个样品以每秒一张全谱图的采集速率测量60秒，测量顺序随机。每个样品连续扫描5次，取中间3次扫描质谱数据进行平均，得到样品平均值。取一空瓶，在相同的条件下进行检测，连续扫描空气5次，取后3次扫描质谱数据进行平均，得空白平均值。样品平均值减去空白平均值即得到进行统计分析的PTR-TOF-MS质谱数据，每个样品独立进行3次试验，取平均值，以提高数据的精准度。PTR-TOF-MS采用奥地利Ionicon有限公司所产PTR-TOF-MS1000质子传递反应-飞行时间质谱仪。
（3）数据分析：将获得的蜂蜜挥发性物质的PTR-TOF-MS检测图谱，经PTR-TOF-MS自带软件计算得到m/z（质荷比）整数值。以m/z整数值为自变量，质量峰的信号强度为因变量，对所采集到的3个不同种类的蜂蜜样品的顶空挥发性化合物的指纹图谱进行主成分分析（PCA分析）确定对不同种类的蜂蜜影响较大的挥发性组分的质荷比。其中，前3个主成分的，累积方差贡献率约89.82％（大于85%）。从主成分的特征向量中可以看出，第1主成分代表了变量总方差的39.02%，主要综合了挥发性成分的质荷比m/z：97、101、121、149、151。
（4）判别函数建立：利用由已知蜂蜜样品的挥发性物质，采用逐步判别方法引入97、101、121、149、151 m/z 的变量进行Bayes综合判别分析。
进一步建立基于PTR-TOF-MS指纹图谱区分油菜花蜂蜜、洋槐蜂蜜、荞麦蜂蜜的标准化的典型判别式函数系数：
X=-1.321X97-2.002X101+3.128X121+4.681X149+1.025X151
Y=2.103X97-1.163X101-0.452X121-3.887 X149+5.691X151；
X97、X101、X121、X149、X151、X149 分别表示：检测蜂蜜样品的质荷比在97、101、121、149、151、149 m/z 的响应值，即质量峰的信号强度变量。如图2所示，根据判别式函数系数对蜂蜜类别进行分类，得到对应的判别式函数为：
油菜花蜂蜜：(X-2.676)2+(Y-0.152)2≤1.334；
荞麦蜂蜜：(X+1.24)2+( Y+1.583)2≤1.478；
洋槐蜂蜜：(X +1.704)2+( Y-1.415)2≤1.477；
通过回代判别和交叉验证后输出可知，回代判别中油菜花蜂蜜的正判率为92.9%，洋槐蜂蜜正判率为96.7%，荞麦蜂蜜的正判率为97.7%，总回代判别正确率为96.6%，交叉验证总正判率为95.6%。具有较高的回代正判率和交叉验证正判率，能实现油菜花蜂蜜、荞麦蜂蜜、洋槐蜂蜜的有效区分。另取一批未知源蜂蜜样品进行验证，验证效率高且正确率高。
通过上述数据分析与判断函数建立，本发明提出了一种基于质子传递反应-飞行时间质谱检测的蜂蜜鉴别方法，包括以下步骤：
S1：制备待检蜂蜜样品：称取设定重量的待检蜂蜜样品于检测瓶中，将检测瓶置于70℃烘箱下平衡一定时间后备用。
S2：利用质子转移反应-飞行时间质谱仪得到待检蜂蜜样品的统计分析质谱数据，由统计分析质谱数据得到各最优质荷比i对应的质量峰的信号强度Xi，其中，最优质荷比i的取值分别为：97、101、121、149m/z 。
其中，得到统计分析质谱数据的过程具体为：
利用质子转移反应-飞行时间质谱仪对待检蜂蜜样品进行多次扫描并求均值得到样品质谱数据平均值；
在相同的工作条件下，利用质子转移反应-飞行时间质谱仪对空瓶进行多次扫描并求均值得到空白质谱数据平均值；
将样品质谱数据平均值减去空白质谱数据平均值得到统计分析质谱数据。同时，还可以通过多次试验得到多组的统计分析质谱数据（图1为PTR-TOF-MS检测不同种类蜂蜜指纹图谱），再对多组的统计分析质谱数据求均值后用于质量峰的信号强度X i 的计算。
质子转移反应-飞行时间质谱仪的工作条件为：漂移管电压640 V，漂移管温度60°C，漂移管压力225 pa，电场强度140 Td，漂移管中气体流量56 pa.m3/s，扫描m/z范围20-180。
S3：获取待检蜂蜜样品的判别式函数系数X、Y，满足以下公式：
X=-1.321X97-2.002X101+3.128X121+4.681X149+1.025X151
Y=2.103X97-1.163X101-0.452X121-3.887 X149+5.691X151；
S4：根据判别式函数系数X、Y，基于蜂蜜分类判别函数判断待检蜂蜜样品的类别（图2所示为蜂蜜产地判别函数的分类示意图），其中蜂蜜分类判别函数具体为：
若(X-2.676)2+(Y-0.152)2≤1.334，则待检蜂蜜样品的类别为油菜花蜂蜜；
若(X+1.24)2+( Y+1.583)2≤1.478，则待检蜂蜜样品的类别为荞麦蜂蜜；
若(X +1.704)2+( Y-1.415)2≤1.477，则待检蜂蜜样品的类别为洋槐蜂蜜。
以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种快速鉴不同蜂蜜品类的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：制备待检蜂蜜样品；
S2：利用质子转移反应-飞行时间质谱仪得到待检蜂蜜样品的统计分析质谱数据，由统计分析质谱数据得到各最优质荷比i对应的质量峰的信号强度X i ，其中，最优质荷比i的取值分别为：97、101、121、149、151、149 m/z；
S3：获取待检蜂蜜样品的判别式函数系数X、Y，满足以下公式：
X=-1.321X97-2.002X101+3.128X121+4.681X149+1.025X151+4.181 X149
Y=2.103X97-1.163X101-0.452X121-3.887 X149+5.691X151- 0.454X149；
S4：根据判别式函数系数X、Y，基于蜂蜜分类判别函数判断待检蜂蜜样品的类别。
2.根据权利要求1所述的一种快速鉴不同蜂蜜品类的方法，其特征在于，所述蜂蜜分类判别函数具体为：
若(X-2.676)2+(Y-0.152)2≤1.334，则待检蜂蜜样品的类别为油菜花蜂蜜；
若(X+1.24)2+( Y+1.583)2≤1.478，则待检蜂蜜样品的类别为荞麦蜂蜜；
若(X +1.704)2+( Y-1.415)2≤1.477，则待检蜂蜜样品的类别为洋槐蜂蜜。
3.根据权利要求1所述的基于质子传递反应-飞行时间质谱检测的蜂蜜鉴别方法，其特征在于，所述步骤S1具体为：称取设定重量的待检蜂蜜样品于检测瓶中，将检测瓶置于70℃烘箱下平衡预定时间后备用。
4.根据权利要求1所述的一种快速鉴不同蜂蜜品类的方法，其特征在于，所述步骤S2中得到统计分析质谱数据的过程具体为：
利用质子转移反应-飞行时间质谱仪对待检蜂蜜样品进行多次扫描并求均值得到样品质谱数据平均值；
在相同的工作条件下，利用质子转移反应-飞行时间质谱仪对空瓶进行多次扫描并求均值得到空白质谱数据平均值；
将样品质谱数据平均值减去空白质谱数据平均值得到统计分析质谱数据。
5.根据权利要求1所述的一种快速鉴不同蜂蜜品类的方法，其特征在于，所述步骤S2中，通过多次试验得到多组的统计分析质谱数据，再对多组的统计分析质谱数据求均值后用于质量峰的信号强度Xi的计算。
6.根据权利要求1所述的一种快速鉴不同蜂蜜品类的方法，其特征在于，所述步骤S2中质子转移反应-飞行时间质谱仪的工作条件为：漂移管电压640 V，漂移管温度60 °C，漂移管压力225 pa，电场强度140 Td，漂移管中气体流量40 pa.m3/s，扫描m/z范围30-250。
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