使用光譜儀發現蜂蜜摻
使用光譜儀發現蜂蜜摻
雷射螢光法達成甜蜜點
重點 :
• 蜂蜜
• 摻假品
• 食品詐欺
技術 :
• 螢光
• 雷射誘導螢光
應用 :
• 防偽檢測
• 類黃酮測量
背景
因為它的天然甜味、悠久的歷史和作為「手工」食品而廣受歡迎，蜂蜜是世界上最受歡迎的味道之一。這百年來，蜂蜜幫助我們的食物和飲品變甜之外，也能廣泛的使用在藥物之中。
蜂蜜的風味、顏色、味道的多變性會根據蜜蜂採集到不同花朵的花蜜以及花朵生長的環境。不同的花朵與環境會生出有著不同成分的獨特花蜜。結果造就了蜂蜜有著無盡的品種。
作為一種價格昂貴的純天然產品，蜂蜜經常被摻入玉米糖漿、糖蜜、澱粉和水並藉由這種不是100%純的成品來欺騙消費者。根據統計，蜂蜜是食物詐欺裡的前五名，僅次於橄欖油和牛奶。檢測摻假蜂蜜的挑戰性在於花蜜的差異導致的成分自然變化。而加工過程和儲存條件又增加了額外的變數。
螢光偵測用來分辨蜂蜜樣品
螢光光譜技術是個令人感興趣的方式，用來從摻假蜂蜜中分辨出純蜂蜜，因為各種蜂蜜成分有著可分辨的螢光反應(1, 2)。這些光譜差異能用來快速篩選蜂蜜來檢測出假蜂蜜。
螢光測量是個理想的方式，用來快速篩選蜂蜜樣品，因為是非破壞式以及易於執行。幾乎不需要樣品製備，測試不需要複雜或昂貴的儀器或訓練有素的人員。同時，蜂蜜的螢光測量有著潛力用在當作品質保證工具，透過檢測因為進行液化或巴氏殺菌時過熱而產生蜂蜜降解的特徵(2)。
案例研究: 蜂蜜的雷射誘導螢光
在埃及開羅農業工程研究所(AENRI)的研究人員使用Ocean Insight的模塊化光譜儀來進行不同雷射波長所激發的螢光偵測，以對蜂蜜進行雷射誘導螢光 (LIF) 測量。他們的目標是表徵純品、摻假、過熱和儲存蜂蜜的螢光光譜，以及開發一種方式能簡單、快速和非破壞性來對蜂蜜品質和摻假蜂蜜的偵測(2)。研究員觀察在許多樣品的光譜間差異，讓他們能分辨純蜂蜜和摻假蜂蜜。舉例來說，濃度為 1% 的糖蜜在光譜曲線上表現出輕微的肩部。此外，團隊還使用 LIF 測量來表徵蜂蜜的新鮮度。
額外實驗
因為雷射螢光的結果帶給我們一個靈感，我們訂製了類似的實驗，使用Ocean Insight的背照式CCD陣列光譜儀以及365nmLED來進行螢光激發。
我們從當地的雜貨店購買數種蜂蜜來量測螢光光譜。包含了三葉草蜂蜜、金花蜂蜜、橙花蜂蜜、有機蜂蜜等多種蜂蜜，價格從每盎司0.45元到將近1元。所有的樣品都是在美國生產，除了來自巴西的有機蜂蜜。
將未稀釋的蜂蜜滴入一次性的比色皿然後放在樣品架上，發射激發光以及收集螢光的光纖互成90度擺放。量測蜂蜜樣品(每個樣品的量測次數固定)得到的螢光光譜顯示在圖一。所有樣品都觀察到螢光強度的差異和光譜形狀的細微差異。
每個光譜結果中觀察到的在400~700nm的寬螢光峰是來自樣品中的類黃酮(抗氧化化合物)。這些螢光光譜的形狀各異主要來自於製作這些蜂蜜的花粉中的類黃酮成分不同。請注意，在365nm處的小峰不是來自蜂蜜的螢光，而是因為激發光藉由因未稀釋而高折射率的蜂蜜樣品散射到光譜儀中。
主導蜂蜜螢光光譜的類黃酮是多酚(圖一)。這些植物代謝物決定了蜂蜜的顏色、香味、風味，以及提供抗氧化和其他健康好處。每個蜂蜜樣品的獨特螢光光譜說明了螢光光譜技術的能力以及靈敏度來表徵蜂蜜。
圖一 : 純蜂蜜通過365nm激發出的螢光。光譜以螢光反應為主是因為蜂蜜中有類黃酮，
結論
我們進行的量測著重在使用單一激發波長的一小組純蜂蜜樣品的螢光。額外的量測(像是在埃及和其他全球研究實驗室裡做的)可以藉由大量可用的模組化光譜組件輕鬆完成。測量可以通過擴展使用的對螢光激發LED波長範圍來找出最佳的激發波長來偵測蜂蜜的真偽。此外，Ocean Insight的可見光-近紅外光譜儀以及經典的型號可以用在蜂蜜分辨上。
無論哪種情況，藉由使用模塊化光譜儀元件，測量可以在實驗室環境之外，能夠在裝瓶期間或是在銷售地點測試蜂蜜品質來驗證蜂蜜是100%純度。
參考
1. Ruoff, Karoui, et al. “Authentication of the Botanical Origin of Honey by Front-Face Fluorescence Spectroscopy. A Preliminary Study,” Journal of Agriculture and Food Chemistry, April 2005.
2. El-Bialee, Rania, et al. “Discrimination of Honey Adulteration Using Laser Technique,” Australian Journal of Basic and Applied Sciences, 7(11) Sept 2013, Pages: 132-138