打击食品欺诈：用NMR检测蜂蜜掺假
Léa Heintz
蜂蜜不仅是一款甜味美食，更是一种保健食品，它的营养及抗衰老价值历来备受人们青睐。古埃及金字塔中就曾发现过蜂蜜，其因天然抗菌性与良好的防腐性能得以保存下来。1851年，世界范围内养蜂业的诞生则始于一种实用的活动框架蜂箱的发明。
据不完全统计，全球蜂蜜市场预计在2023年前以约70%的年增长率快速发展，而消费需求的增加也给蜂蜜行业带来了更大的压力。当前，全球蜂蜜市场的巨大需求及其生产中相关国际标准化规则的缺失等已成为不法生产者进行蜂蜜掺假的诱因。这一情况对许多人造成了困扰，首当其冲的便是生产蜂蜜的养蜂人——他们的产品销量受到超市中廉价产品的挤压，导致不知晓市场上存在假蜂蜜的消费者选择价格更低的产品。
同位素比值质谱法（EA-IRMS）/稳定同位素比值分析法（SIRA）是检测蜂蜜掺假的常用方法，但由于不法生产者的掺假手段多变，以上检测方法已被证明并不完全可靠。因此，人们开发了几种新方法以解决EA-IRMS与SIRA的缺陷，如1H-NMR等强有力的技术正逐渐成为应对蜂蜜掺假问题的检测方案之一，使实验室能够更快地识别掺假蜂蜜。当前，核磁共振（NMR）波谱分析已成为打击蜂蜜掺假的一种更为全面的方法。
因经济动机催生的全球性蜂蜜掺假（EMA）
蜂蜜的高价值为市场提供了强大的经济刺激，并使其面临全球范围内经济利益驱动型掺假（Economically Motivated Adulteration，EMA）的风险。青睐天然产品的消费者普遍认为蜂蜜有益于健康，这是推动蜂蜜市场预期增长的关键因素之一。例如，美国、日本和澳大利亚等国家的消费者渴求更多的单花蜂蜜或特产蜂蜜。但由于受蜜蜂病害、蜜蜂自然栖息地恶化及不利气候条件等的影响，大多数国家的蜂蜜产量维持不变甚至下降，因此在市场需求持续上升的情况下，出现了蜂蜜供应短缺的情况。根据美国药典委员会（The United States Pharmacopieial Convention，USP）食品欺诈数据库的相关信息，蜂蜜被列为第三大掺假目标食品，仅次于牛奶和橄榄油;在欧洲，蜂蜜也被列为十大掺假食品之一。
由于美国尚未建立蜂蜜认证标准，因此确保产品安全和质量的监管工作常常受到阻碍。目前，有几种类型的EMA与蜂蜜行业有关，包括用廉价糖浆稀释、对蜜蜂的强化补充喂养，以及谎报真正的原产国等。采用超滤或树脂技术，不法生产者能够通过去除花粉及赋予蜂蜜色泽与风味的化学成分来掩盖其真正的来源和植物品种。此外，某些不法生产者的常见做法之一便是收获未育熟的蜂蜜，这样做可以提高蜂蜜产量——所收获的蜂蜜含水量约50%，通过人工干燥可将含水量降至18%左右。由于此类蜂蜜未被蜜蜂适当地育熟，故产品质量较为低劣，其性质与成熟蜂蜜大有不同。
尽管有部分国家报告称蜂蜜出口量大幅增加，但其蜂巢数量增长甚微甚至毫无增长。同时，有证据表明，蜂蜜掺假的情况正在大幅增加（见图1）。虽然监管部门不断加强检测，以及管理机构和贸易组织不懈努力以确保市场上的蜂蜜安全、优质并正确标注，但质量控制的缺失仍可能对全球蜂蜜价格和养蜂人的生计产生深远影响。
现行检测方法
目前，对蜂蜜中糖浆的检测通常采用几种靶向方法——基于将淀粉转化为糖的外源酶检测，包括β-呋喃果糖苷酶、外源淀粉酶等;基于糖浆的特定标志物，如SM-R和TM-R。有证据表明，不法生产者已经找到去除靶向检测标志物的技术，而寻找特定掺假标志物的成本障碍及鉴定技术相对于不断发展的掺假手段而言较为滞后，导致过去十年来掺假蜂蜜的数量急剧上升。因此，不局限于某一类掺杂物的非靶向性、多标志物检测方法越来越受到人们的重视。
基于EA-IRMS/SIRA的AOAC国际法只能检测玉米、甘蔗等C4植物糖漿，而对水稻、谷物等C3植物糖浆并不敏感，不法生产者利用该漏洞改变了自身的生产手法——掺入谷物和大米糖浆以增加蜂蜜产量。新的NMR蜂蜜数据库表明，EA-IRMS测试只能检测出约23.9%的掺假样品。因此，EA-IRMS的阴性结果并不能被视为蜂蜜真实性的证明，也不再是完全可靠的检测方法。
虽然液相色谱法结合同位素比值质谱法（LC-EA-IRMS）可检测不同种类的糖分，但是基于LC-EA-IRMS开发的方法使用非标准化方法进行数据采集和处理，以及使用不同参数和相关参考值（纯度标准）来评估蜂蜜中的各种糖浆，故缺乏实验室间重现性。此外，某些糖浆的同位素模式与蜂蜜相似，更增加了检测的难度。
多年来，利用已知方法检测出的蜂蜜掺假量大幅下降，因此需要一种更加统一且通用的分析方法来打击蜂蜜欺诈问题。
NMR：一种更全面的解决方案
NMR技术提供了一种更全面的检测方法，过去十年中，研究人员已进行了相关研究证明其对食品真实性进行分析的能力。1H-NMR谱可同时观测蜂蜜中的数百种化学成分，不仅能够覆盖每公斤数百克的高浓度产品，也适用于百万分之几（ppm）的低浓度产品，包括糖、酸和氨基酸等。同时，1H-NMR可以生成一个“指纹”图谱，用户利用蜂蜜指纹图谱数据库将待测样本与所有参考样本进行比较，即可知晓检测样品是否符合要求。该方法不仅可以快速检测糖浆是否存在，还可以检测蜂蜜产品所申报的原产国和植物来源是否属实。此外，与来自同一花源的参考样品进行比较可以快速发现蜂蜜的反常特征，然后通过进一步分析确认，以便出现新的欺诈方法后及时将其揭穿。
正是由于NMR的高重现性使其能够建立十分强大的参考样品（指纹）数据库，并确保观察到的谱图变化真实无误而非分析误差引起的漂移。另外，只要采集并存储了指纹图谱，即便数年以后出现新的技术和算法也可随时对数据进行回顾分析，即将其与更新的蜂蜜参考数据库进行比较。目前，该蜂蜜数据库已包含18000个参考样本、覆盖50多个国家和100个植物品种，同时还包括1900种已知掺杂糖浆的蜂蜜，而这是鉴定掺糖蜂蜜区别于纯蜂蜜的特殊标志物时所必需的内容。
由于NMR独特的通用性，1H-NMR结合多变量统计化学、计量学被证明是测定蜂蜜真实性和质量的强大工具。
未来对蜂蜜欺诈的打击
食品欺诈是威胁养蜂业的重大问题之一，随着欺诈行为的不断增多，消费者逐渐对蜂蜜行业失去信心，而以往用于确定真伪的标准方法已被证明不再完全有效。
NMR结合统计分析，强有力地改变了蜂蜜真伪难以判断和原产地不易分析的尴尬局面。FoodScreener?平台等技术正在满足可靠检测的需求，并结合新出现的软件模块（如Honey-Profiling?）以解决蜂蜜掺假问题，促使不法生产者很难甚至无法继续通过添加外来化学品和糖浆来蒙混过关。如此这般，不仅可以迅速而成功地曝光欺诈行为，也无需付出高昂的成本。
