## 中文标题 植物来源、加工工艺和掺假对马拉维北部蜂蜜理化和光学性质的影响

《Cogent Food & Agriculture》：Influence of botanical origin, processing techniques, and adulteration on the physicochemical and optical properties of honey from Northern Malawi

　　

本研究评估了植物来源、加工工艺和红糖糖浆掺假对马拉维北部蜂蜜理化和光学性质的影响，同时评估了常规质量参数在检测掺假方面的适用性。研究人员从四种植物来源（自然植被、松树林、咖啡种植园和夏威夷果种植园）获取了八个纯正蜂蜜样本，采用冷加工和热处理工艺进行处理，并以0%、10%、30%和50%（v/v）的比例掺入红糖糖浆。一个4 × 2 × 4因子实验生成32个处理组合，每组三次重复（共96次测定）。采用标准方法测定了水分含量、电导率（EC）、粘度、密度、°Brix和颜色（L*、a*、b*、色相角）。进行了三因素方差分析（ANOVA）、皮尔逊相关分析和主成分分析（PCA）。植物来源、加工工艺和掺假对所有测定性质均有显著影响（p < 0.05）。随着掺假程度的增加，水分、EC、亮度和黄度升高，而粘度、密度、°Brix和红度降低。掺假与水分（r = 0.99）、EC（r = 0.99）和粘度（r = ?0.98）之间存在强相关性。PCA解释了总变异的95.1%，并清晰地将纯正蜂蜜与掺假蜂蜜区分开来。这些发现表明，常规理化和光学测量为马拉维的蜂蜜真实性鉴定提供了可靠、低成本的互补指标。

## 论文解读

### 一、研究背景与科学问题

蜂蜜是蜜蜂（*Apis mellifera*）采集花蜜或植物活体组织分泌物，经酶转化、脱水并储存于蜂巢中的天然甜味物质。作为一种复杂的生物基质，蜂蜜含有糖类、有机酸、氨基酸、酶、矿物质、酚类化合物、维生素及其他生物活性成分，其组成因花源和环境条件而异，进而影响其营养品质、感官特性和生物学活性。然而，蜂蜜经济价值的持续攀升也导致全球供应链中掺假行为日益猖獗，其中添加廉价糖浆是最常见的经济驱动型掺假方式之一。红糖糖浆、甘蔗糖蜜等本地可得甜味剂在非洲非正式市场中的使用尤为普遍，但现有研究多聚焦于精制糖浆（如葡萄糖浆、高果糖玉米糖浆）的检测，对红糖糖浆的关注明显不足。考虑到红糖糖浆保留了大量糖蜜来源的矿物质，其对蜂蜜电导率、颜色等指标的影响可能与精制糖浆存在本质差异，因此针对特定掺假物建立检测策略具有重要的科学和现实意义。

马拉维年产蜂蜜约60公吨，其中半数以上来自北部地区，养蜂业是当地农村生计的重要组成部分。然而，该国缺乏系统的蜂蜜质量基线数据，且尚未制定专门的国家蜂蜜质量标准，这严重制约了质量保证、消费者保护和监管执法工作的开展。与此同时，同位素比质谱、核磁共振波谱、傅里叶变换红外光谱等先进检测技术虽具有高分析性能，但其设备昂贵、操作复杂，难以在马拉维等中低收入国家的常规实验室中推广。在此背景下，常规理化测量以其低成本、易操作、普及率高的优势，结合适当的多元统计方法，有望为蜂蜜真实性筛查提供有效的第一线手段。

尽管已有大量研究分别探讨了植物来源或糖浆掺假对蜂蜜品质的影响，但鲜有研究在同一因子实验框架内同时考察植物来源、加工工艺和红糖糖浆掺假的综合效应。本研究正是针对上述知识空白，首次以全因子实验设计整合三种变异来源，对北马拉维蜂蜜开展系统研究，旨在建立科学基线，支持蜂蜜真实性验证、质量保证和国家标准的制定。

### 二、研究设计与主要技术方法

本研究从马拉维北部四种主要蜜源植被类型采集蜂蜜样本：自然植被（Mzimba地区Mphalayi生产者和营销合作社）、松树林（Chikangawa地区Lusangazi养蜂场）、咖啡种植园（Mzuzu地区Chipunga农场有限公司）和夏威夷果种植园（Nkhata Bay地区Kawalazi庄园有限公司），每种来源各取冷加工和热处理两个批次，共8个原始蜂蜜样本。实验采用4 × 2 × 4三因素完全随机设计（CRD），即植物来源（4个水平）× 加工工艺（2个水平）× 红糖糖浆掺假浓度（0%、10%、30%、50%），生成32个处理组合，每组三次重复（共96次测定）。样本在2026年1—2月（湿季）采集后，于4°C避光保存，分析前恢复至25°C。测定指标包括水分含量、电导率（EC）、密度、粘度、°Brix及颜色参数（L*、a*、b*、色相角），所有测定均按AOAC（2023）和FAO/WHO（2024）标准方法执行。统计分析采用Minitab 20软件，包括三因素方差分析（ANOVA）、Tukey HSD多重比较、皮尔逊相关分析和主成分分析（PCA）。

### 三、主要研究结果

**水分含量：** 三因素方差分析表明，植物来源、加工工艺、掺假水平及其交互作用均对水分含量有显著影响（p < 0.05）。所有植物来源的蜂蜜中，水分含量随红糖糖浆掺假浓度增加呈渐进式上升。咖啡种植园蜂蜜水分含量最高，松树林蜂蜜最低。热处理样品的含水量略高于冷加工样品。

**电导率（EC）：** 电导率在不同植物来源、加工工艺、掺假水平及其交互作用间均存在显著差异。无论植物来源如何，电导率均随红糖糖浆浓度增加而逐步升高，自然植被蜂蜜电导率最高，松树林蜂蜜最低。

**密度：** 密度受所有实验因素的显著影响（p < 0.05），且随掺假水平增加而持续下降，纯正蜂蜜的密度最高。冷加工与热处理样品之间仅观察到微小差异。

**粘度：** 粘度在各处理间差异显著（p < 0.05），红糖糖浆浓度增加导致所有植物来源蜂蜜的粘度逐步降低，热处理蜂蜜粘度普遍低于冷加工蜂蜜。

**总可溶性固形物（°Brix）：** °Brix受植物来源、加工工艺、掺假水平及其交互作用的显著影响，且随掺假增加而逐步下降，表明天然糖含量被稀释。无论植物来源如何，纯正蜂蜜的可溶性固形物均高于掺假样品。

**皮尔逊相关分析：** 水分含量与电导率（r = 0.99）、黄度b*（r = 0.96）呈强正相关，与粘度（r = ?0.98）、密度（r = ?0.97）和总可溶性固形物（r = ?0.96）呈强负相关，表明各理化性质的变化具系统性而非孤立性。

**主成分分析：** PCA前两个主成分解释了总变异的95.1%，纯正蜂蜜与30%和50%掺假样品形成清晰分离的聚类。载荷图显示，水分含量、电导率、粘度、密度、总可溶性固形物和颜色参数是样品区分的主要贡献变量。

### 四、讨论与结论总结

讨论部分指出，水分含量是掺假最敏感的指标之一，红糖糖浆的水相稀释效应导致蜂蜜中糖浓度降低和水分活度升高；电导率的升高则归因于红糖中残留糖蜜所富含的钾、钙、镁等矿物质，这与精制糖浆的行为不同，说明电导率响应受掺假物化学成分的强烈影响。密度、粘度和°Brix的降低反映了高度浓缩糖基质的稀释，而颜色参数的变化（L*、b*和色相角升高，a*下降）源于天然色素的稀释以及蜂蜜基质内光散射特性的改变。单一理化参数易受天然植物变异、季节因素和处理条件干扰，而多参数联合与PCA结合时，能有效区分纯正蜂蜜与掺假样品，形成稳健的“理化指纹”。10%低水平掺假样品与纯正蜂蜜存在重叠，提示低程度掺假的检测需结合更高灵敏度的补充技术。常规分析方法因其低成本、快速、可重复性强，适合资源有限实验室作为初步筛查工具，可疑样品可进一步送交精密仪器确证，从而提高监管效率并降低分析成本。

根据研究结论，植物来源、加工工艺和红糖糖浆掺假均显著影响北马拉维蜂蜜的品质，其中掺假的效应最为显著。随着掺假增加，水分含量、电导率、亮度和黄度升高，而粘度、密度、总可溶性固形物和红度降低，天然理化特性被实质性改变。常规理化与光学测量在联合解读时提供了可靠且互补的真实性指标，PCA能够解释超过95%的总变异并清晰区分纯正蜂蜜与30%和50%掺假样品。本研究为北马拉维蜂蜜建立了首批全面的理化和光学基线数据集，填补了关于红糖糖浆掺假在本地生产条件下影响的知识空白，为制定以证据为基础的国家蜂蜜质量标准和真实性验证方案奠定了科学基础，并为资源有限实验室提供了经济可行的掺假筛查策略。