不同蜜源蜂蜜中微量元素的測定及主成分分析

張飛龍

(西藏自治區農牧科學院農業質量標準與檢測研究所，西藏 拉薩 850000)

蜂蜜是蜜蜂采集植物的花蜜、分泌物或蜜露，利用自身的分泌液和花蜜中的消化酶，經充分轉化、釀造而成的天然甜性物質。蜂蜜具有極高的營養和保健價值，成分復雜多樣，主要包括水分、碳水化合物、維生素、蛋白質和礦質元素等物質[1,2]。其中，礦質元素是維持人體健康的必要成分，在能量代謝、免疫調節等生理過程中發揮了重要作用[3]。植物的花蜜是蜂蜜礦質元素的一個重要來源，不同植物來源、不同產地的蜂蜜中礦質元素含量存在較大差異[4,5]。開展各類蜂蜜中礦質元素的特征分析，可以為蜂蜜營養品質的評價提供依據，對地方特色蜂蜜產業的發展具有重要意義。

米林縣位于西藏自治區林芝市西南部，高原溫帶半濕潤季風氣候為多種蜜源植物提供了良好的生長環境[6]。該縣日照充足、晝夜溫差大、污染源少，所產蜜蜂受到眾多消費者的青睞。目前對米林縣蜂蜜營養成分的研究較少。為此，本研究采用ICP-MS對米林縣5種不同單花種蜂蜜中的9種礦質元素進行測定，比較不同蜜源蜂蜜中礦質元素的差異，并對其進行主成分分析，以期為米林縣蜂蜜的營養價值評價和產品開發提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 材料

黃連蜜、益母草蜜、丹參蜜、菊花蜜及香薷蜜采集自米林縣境內5個蜜蜂養殖基地，每個蜂場分別從不同蜂箱采集5份，采集后于4℃保存。

1.2 儀器與試劑

NexION 350電感耦合等離子體質譜儀(美國珀金埃爾默公司)、ETHOS UP微波消解儀(意大利Milestone公司)、Milli-Q Advantage A10超純水儀(美國Millipore公司)、FA1004電子天平(上海上平儀器有限公司)；優級純硝酸(天津市科密歐化學試劑有限公司)、元素標準溶液(國家標準物質研究中心)、ICP-MS調諧液及內標溶液(美國珀金埃爾默公司)。

1.3 實驗方法

參考GB 5009.268—2016《食品安全國家標準食品中多元素的測定》中的微波消解-電感耦合等離子體質譜法測定蜂蜜中礦質元素的含量。

1.4 數據分析

每個樣品進行3次平行測定，測定結果以5個樣品的平均值±標準差表示。采用Excel 2007對測定所得數據進行整理；采用SPSS 25.0進行相關性分析、主成分分析。

2 結果與分析

2.1 不同蜜源蜂蜜的礦質元素含量測定

蜂蜜礦質元素的檢測結果見表1。結果表明，不同蜜源蜂蜜之間各礦質元素的含量均存在較大的差異。菊花蜜中Ca、Cu、Mn含量在5種蜂蜜中最高，其中，Cu、Mn顯著高于其它蜂蜜，Ca顯著高于香薷蜜、黃連蜜、丹參蜜，Fe含量顯著低于其它蜂蜜；益母草蜜中Zn含量顯著高于其它蜂蜜，Ca顯著高于香薷蜜、黃連蜜、丹參蜜，Mn含量最低；香薷蜜中K、Na含量在5種蜂蜜中最高，其中，Na顯著高于其它蜂蜜，K顯著高于菊花蜜、益母草蜜、丹參蜜；黃連蜜中Se含量顯著高于其它蜂蜜，Cu含量顯著低于其它蜂蜜；丹參蜜中Fe、Mg含量在5種蜂蜜中最高，其中，Fe顯著高于其它蜂蜜，Mg顯著高于菊花蜜、益母草蜜，Na、Ca、Se含量均顯著低于其它蜂蜜。由此可見，不同蜜源蜂蜜在礦質元素上各具特色。消費者在購買蜂蜜時建議根據自身實際情況選擇。如，缺Fe會影響血紅蛋白的合成而造成缺鐵性貧血，貧血患者更適合具有較高鐵含量的丹參蜜；Se具有抗衰老、解毒、增強免疫力等多種作用[7]，缺Se的消費者建議購買黃連蜜；高鉀低鈉的食物有益于控制高血壓[8]，黃連蜜更適合高血壓患者食用。

表1 蜂蜜中礦質元素的含量

2.2 蜂蜜中各礦質元素間的相關性分析

采用Pearson相關系數對蜂蜜中9種礦質元素進行相關性分析，具體見表2。結果表明，各礦質元素間具有不同程度的相關性，總體相關性較強。其中，Ca與Mg存在極顯著負相關，Mn與Cu呈顯著正相關，Mn與Zn呈顯著負相關。

表2 蜂蜜中礦質元素間的相關性分析

2.3 蜂蜜中礦質元素的主成分分析

通過表1、2分析結果可知，不同蜜源蜂蜜礦質元素間存在不同程度的差異性和相關性，由此進一步采取主成分分析法將9個元素變量轉化為幾個互不相關的綜合指標。根據主成分累積方差不低于80%且特征值大于1的原則確定主成分個數。從表3可以看出，僅有前3個主成分的特征值大于1，其方差貢獻率依次為44.742%、32.662%、19.520%，累計方差貢獻率已達到96.924%，說明前3個主成分可以反映出9種礦質元素含量的大部分信息，因此提取前3個主成分對蜂蜜礦質元素進行評價分析。

成分載荷矩陣反映了不同元素對主成分的影響程度。由表4可知，第1主成分與Ca高度正相關，與Mg、Fe高度負相關；第2主成分與K、Se高度正相關；第3主成分與Zn高度負相關。由于總方差77.404%的貢獻來自前2個主成分，再結合相關性分析結果，Ca與Mg極顯著相關，Ca可代表Mg元素信息，因此可以將代表元素進一步簡化為Ca、Fe、K、Se，即將Ca、Fe、K、Se作為米林縣蜂蜜的特征礦質元素。

表3 主成分的特征值與方差貢獻率

表4 主成分因子載荷矩陣

根據主成分計算公式得到前3個主成分與9個元素的線性組合：

F1=-0.04×ZK+0.07×ZNa+0.12×ZCa-0.12×ZMg-0.11×ZFe+0.05×ZSe+0.09×ZCu+0.06×ZZn+0.22×ZMn

F2=0.18×ZK+0.16×ZNa-0.01×ZCa+0.04×ZMg-0.06×ZFe+0.16×ZSe-0.09×ZCu-0.06×ZZn-0.12×ZMn

F3=0.09×ZK+0.06×ZNa-0.06×ZCa+0.12×ZMg-0.11×ZFe+0.02×ZSe+0.23×ZCu-0.35×ZZn+0.32×ZMn

以3個主成分的方差貢獻率為權重，構建了蜂蜜礦質元素綜合評價函數：

Dn=44.742%F1+32.662%F2+19.520%F3

計算5種蜂蜜的礦質元素綜合得分值并排名，見表5。結果顯示：菊花蜜綜合得分最高，礦質元素含量較為豐富，其次為香薷蜜、黃連蜜和益母草蜜，丹參蜜得分最低。

表5 各主成分得分及綜合得分

3 結論

米林縣蜂蜜中9種礦質元素的分析結果表明，各礦質元素的含量在不同蜜源蜂蜜間差別較大；5種蜂蜜各具特色，Ca、Cu、Mn含量最高的是菊花蜜，Zn含量最高的是益母草蜜，K、Na含量最高的是香薷蜜，Se含量最高的是黃連蜜，Fe、Mg含量最高的是丹參蜜；9種礦質元素之間具有不同程度的相關性，總體相關性較強。通過主成分分析，將蜂蜜中9種微量元素簡化為3個主成分，其累積方差貢獻率為96.924%；篩選出4個蜂蜜的特征礦質元素，即Ca、Fe、K、Se；礦質元素綜合得分由高到低依次為菊花蜜>香薷蜜>黃連蜜>益母草蜜>丹參蜜。