基于液相色谱-低分辨质谱指纹图谱技术的蜂蜜地理溯源认证研究

《Food Analytical Methods》：Authentication of Honey Geographical Origin Using Liquid Chromatography–Low-Resolution Mass Spectrometry (LC-LRMS) Fingerprints

本研究针对蜂蜜地理溯源认证难题，开发了基于液相色谱-低分辨质谱（LC-LRMS）的指纹图谱技术。研究人员通过分析10个国家169个蜂蜜样本，结合化学计量学方法，成功实现了蜂蜜地理起源的准确鉴别，并对掺假蜂蜜进行定量检测。该方法为蜂蜜真实性认证提供了快速有效的解决方案，对打击蜂蜜欺诈行为具有重要意义。

　　

蜂蜜作为一种天然甜味剂，因其独特的营养价值和保健功能而备受消费者青睐。然而，高昂的市场价格使得蜂蜜成为食品欺诈的主要目标之一。近年来，蜂蜜掺假和标签误导等问题日益严重，特别是地理起源的虚假标注，严重损害了消费者权益和合法生产者的利益。欧盟协调行动"From the Hives"的研究结果显示，高达46%的蜂蜜样本存在不合规嫌疑，这凸显了建立有效认证方法的紧迫性。

针对这一挑战，巴塞罗那大学的研究团队在《Food Analytical Methods》上发表了一项创新性研究，开发了基于液相色谱-低分辨质谱（LC-LRMS）指纹图谱的技术方案，用于蜂蜜地理起源的认证。该方法不仅能够准确区分不同国家的蜂蜜产品，还能对掺假行为进行定量检测，为蜂蜜真实性控制提供了强有力的技术支撑。

研究团队采用的主要技术方法包括：首先通过LC-LRMS分析169个来自10个国家的蜂蜜样本，建立指纹图谱数据库；其次利用化学计量学工具（包括主成分分析PCA、偏最小二乘判别分析PLS-DA和分层模型构建器HMB）进行数据分析和模型建立；最后通过偏最小二乘（PLS）回归对西班牙蜂蜜掺假案例进行定量分析。样本队列来自澳大利亚、中国、哥斯达黎加、法国、意大利、日本、荷兰、新西兰、塞尔维亚和西班牙等多个产区。

LC-LRMS指纹图谱的特征分析

研究结果显示，不同国家蜂蜜的LC-LRMS指纹图谱存在显著差异，特别是在11-15分钟保留时间区间内，离子信号的数量和强度表现出明显的国家特征。新西兰和澳大利亚的蜂蜜样本在13.5分钟附近出现特征峰，其强度远高于其他国家的样本。通过质谱分析发现，m/z 165.0（可能为甲氧基苯乙酸）和m/z 195.0（可能为羟基咖啡酸）等离子信号是新西兰和澳大利亚蜂蜜的特有标志物。

基于PCA的蜂蜜探索性分析

PCA分析显示，质量控制（QC）样本紧密聚集，表明分析方法具有良好的重现性和稳健性。新西兰蜂蜜在PCA得分图上与其他国家的样本完全分离，显示出独特化学特征。其他国家的样本也呈现出一定的聚集趋势，如澳大利亚样本分布在正象限，而日本样本集中在负象限。

基于地理起源的蜂蜜分类

多类别PLS-DA模型的分类性能表现良好，灵敏度和特异性分别达到46.7%-100%和85.9%-100%，分类误差低于30%。采用分类决策树结合HMB策略后，分类性能显著提升，灵敏度和特异性分别提高至83.3%-100%和92.6%-100%（中国对日本案例除外）。预测未知样本的总体分类准确率达到67.3%，显著优于先前报道的LC-UV方法。

研究还成功实现了基于大陆尺度的蜂蜜分类，欧洲、亚洲和大洋洲样本的区分准确率较高，灵敏度超过82.1%，特异性高于78.7%，分类误差控制在16%以内。特别是在大洋洲样本中实现了完美区分。

基于PLS回归的蜂蜜掺假定量分析

作为概念验证，研究还评估了LC-LRMS指纹图谱在蜂蜜掺假定量检测中的应用。针对西班牙蜂蜜掺入意大利、塞尔维亚和中国蜂蜜的三种情景，PLS回归模型表现出良好的预测能力。内部验证的预测误差低于20%，外部验证的预测误差不超过23%，证明了该方法在实际应用中的可行性。

该研究的创新性在于将LC-LRMS指纹图谱与先进的化学计量学方法相结合，为蜂蜜地理起源认证提供了快速、可靠的技术方案。与传统方法相比，该方法不需要对蜂蜜中的所有化学成分进行完全鉴定，而是通过整体指纹图谱的特征模式进行区分，大大提高了分析效率。此外，研究中发现的特征离子信号为后续开发针对性更强的靶向分析方法提供了重要线索。

研究的实际意义在于为监管部门和检测实验室提供了一种实用的蜂蜜真实性控制工具。特别是在保护原产地命名保护（PDO）和地理标志保护（PGI）产品方面，该方法能够有效遏制地理起源的虚假标注行为，维护市场秩序和消费者权益。未来研究可以进一步扩大样本规模，提高模型的泛化能力，并将该方法扩展到其他食品的真实性认证领域。

尽管该方法在区分地理邻近国家的蜂蜜时仍存在一定挑战，但通过优化样本代表性和引入更多化学描述符，有望进一步提高分类准确性。总体而言，这项研究为食品真实性认证领域提供了重要的技术参考和方法学借鉴，推动了食品安全检测技术的进步和发展。