一滴糖浆的“光谱指纹”：拉曼光谱如何破解蜂蜜真伪与甜味密码

更新时间：2026-01-21

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一杯看似纯净的蜂蜜，一勺宣称“天然无糖"的枫糖浆，你是否真的了解它们的内在成分？在甜味带来的愉悦背后，一场关于成分真实性的科技革命正在悄然展开。

在丹麦 Birkerød 的一家实验室里，一滴蜂蜜正静静躺在不锈钢基板上。一束微弱的 785 纳米激光悄然聚焦其上，几秒钟后，一组独特的光谱曲线在电脑屏幕上跃然而生——这就是拉曼光谱，它正成为食品真实性检测领域的好帮手。

随着消费者对健康食品的需求日益增长，蜂蜜与天然甜味剂市场迅速扩张。高蔗糖摄入与多种慢性疾病的相关性已是不争的事实，天然低糖或无糖甜味剂因此备受追捧。

01 甜味剂的困局，蜂蜜掺假的挑战

过量摄入蔗糖已成为公共卫生问题。世界卫生组织建议将游离糖摄入量控制在总能量摄入的10%以下，理想情况下不超过5%。然而，天然甜味剂市场并非净土。

蜂蜜因其天然属性和低于5%的低蔗糖含量受到青睐，但蜂蜜掺假现象却屡见不鲜。常见手段包括添加廉价糖浆、玉米糖浆或转化糖，这些掺假行为不仅欺骗消费者，更可能对糖尿病患者等敏感人群造成健康风险。

植物基甜味剂如枫糖浆、甜菊糖苷产品同样面临成分真实性的挑战。如何快速、准确地鉴别这些液态甜味食品的真伪与成分构成，成为食品工业和监管机构亟待解决的问题。

传统检测方法如高效液相色谱法虽然精确，但设备昂贵、操作复杂、耗时较长，难以满足现场快速检测需求。此时，拉曼光谱技术以其快速、无损、无需样品前处理的特点，成为解决这一困境的理想选择。

拉曼光谱技术基于拉曼散射效应，当激光照射到样品上时，大部分光子发生弹性散射，但约百万分之一的光子会发生非弹性散射，其频率变化与分子振动能级直接相关。

每一种化学物质都有其独特的分子振动模式，就像人类的指纹一样。拉曼光谱仪通过检测这些“光谱指纹"，能够识别和区分不同物质，即使它们的外观相似。

Lightnovo 的 miniRaman 785 纳米光谱仪配备中工作距离探头（10毫米），能够直接对液态样品进行测量，无需任何样品制备。这一特性使其特别适合蜂蜜、糖浆等黏稠液体的现场检测。

实验设置中，研究人员将约5毫升样品滴在不锈钢基板上，通过精密Z轴聚焦平台调整激光焦点，确保获较强拉曼信号。每个样品连续测量10次光谱，以评估测量的一致性和重复性。

图：Lightnovo miniRaman 光谱仪测量蜂蜜样品的工作示意图

测量获得的原始光谱通常包含显著的荧光背景，这在含有复杂有机成分的蜂蜜和天然甜味剂中尤为明显。如图2所示，蜂蜜、枫糖浆和甜味剂糖浆的原始光谱均显示出强烈的荧光信号，这可能掩盖了关键的拉曼峰。

图2：蜂蜜、枫糖浆、甜味剂糖浆和蔗糖糖浆的原始拉曼光谱对比

通过观察可发现一个有趣现象：所有样品的荧光背景随着连续测量逐渐降低，这是光漂白效应的典型表现。然而，测量后荧光强度反而上升，这可能是激光的热效应、样品中的扩散过程或样品不均匀性导致的。

Miraspec 软件的后处理算法能有效消除荧光背景和光漂白效应。如图3所示，经过基线校正和归一化处理后，光谱中的拉曼峰变得清晰可见，且多次测量结果高度一致。

图3：经过基线校正和归一化处理的蜂蜜与糖浆光谱对比

图4 由图 3 光谱的主成分分析（PCA）得到的前五个主成分载荷图（光谱形式）

为进一步区分不同样品，研究人员对处理后的光谱进行了主成分分析。PCA 是一种统计学方法，能够将高维数据降维，同时保留数据中最主要的变异信息。

分析结果显示，仅前三个主成分就能解释数据总变异的75.2%。如图5所示，解释方差比曲线在第三个主成分处出现明显的“肘点"，这恰好对应了研究中四种不同样品的数量。

更令人惊叹的是，二维得分图清晰展示了不同样品之间的分离情况。如图6所示，蔗糖糖浆的集群沿PC1轴远离其他样品，这与它的光谱明显不同于其他样品的事实相符。

图 5主成分数量对指标的影响：(a) 累积解释方差；(b) 解释方差贡献率

图 6 由图 3 光谱的主成分分析（PCA）得到的前三个主成分得分图：(a) 主成分 2 对主成分 1；(b) 主成分 3 对主成分 1；(c) 主成分 3、主成分 2 对主成分 1（三维散点图）

蜂蜜的集群则沿PC2轴与其他样品明显分离，这反映了蜂蜜复杂成分中包含的独特化合物。即使是成分极为相似的枫糖浆和甜味剂糖浆，也能在PCA分析中区分开来，这很可能归功于枫糖浆中香料成分带来的细微光谱差异。

实验结果表明，Lightnovo miniRaman 光谱仪配合适当的后处理和分析方法，能够有效区分蜂蜜、天然甜味剂糖浆和高蔗糖糖浆。这一技术对于食品行业具有多重应用价值：

在蜂蜜真伪鉴别方面，该系统可快速筛查掺假蜂蜜。通过建立纯正蜂蜜的光谱数据库，任何偏离标准光谱的产品都可能被标记为可疑样品，供进一步检测。

对于天然甜味剂生产商，该技术可用于生产过程中的质量控制。实时监测产品成分一致性，确保每批产品都符合标签声明，维护品牌信誉。

在零售和监管环节，手持式拉曼光谱仪使现场快速检测成为可能。市场监管人员可在不破坏产品包装的情况下，对货架上的蜂蜜和糖浆产品进行初步筛查。

实验室研究也可从中受益，科研人员能够更便捷地分析不同来源、不同加工工艺对蜂蜜和甜味剂成分的影响，为产品优化提供数据支持。

随着便携式光谱技术的不断进步，一台迷你设备就能破解蜂蜜与糖浆的真实成分。过去需要复杂实验室分析的工作，现在能在几分钟内于现场完成。