蜂蜜因其獨(dú)特的香氣和風(fēng)味而在全球廣泛消費(fèi)。根據(jù)蜜源的不同，蜂蜜可以分為天然蜂蜜和人工喂養(yǎng)（糖喂養(yǎng)）蜂蜜。天然蜂蜜是由蜜蜂通過將來自各種花源的花蜜通過酶轉(zhuǎn)化成果糖和葡萄糖，并在儲(chǔ)存過程中蒸發(fā)水分而產(chǎn)生的（Nicolson等人，2022年）。天然蜂蜜的質(zhì)量，包括其風(fēng)味，受到多種環(huán)境因素的影響，如花源、地理來源和季節(jié)變化（Kek等人，2017年）。天然蜂蜜富含植物衍生物，包括酶、維生素、礦物質(zhì)、氨基酸、酚酸和黃酮類化合物（da Silva等人，2016年）。然而，當(dāng)由于季節(jié)或地區(qū)因素導(dǎo)致蜜源有限時(shí)，蜜蜂可能會(huì)被喂食糖漿。這會(huì)導(dǎo)致蜂巢內(nèi)產(chǎn)生糖喂養(yǎng)蜂蜜，將其與天然蜂蜜混合是最常見的蜂蜜摻假方法之一（da Silva等人，2016年）。
由于天然蜂蜜依賴于花源，其生產(chǎn)過程比糖喂養(yǎng)蜂蜜更為耗時(shí)且成本更高。再加上其較高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，導(dǎo)致其市場(chǎng)價(jià)格也更高。糖喂養(yǎng)蜂蜜含有與天然蜂蜜相似的糖分，這決定了其甜度，但缺乏其他植物來源的營(yíng)養(yǎng)成分（Hu等人，2024年）。由于天然蜂蜜和糖喂養(yǎng)蜂蜜在口感、顏色和香氣等主觀屬性上難以區(qū)分，因此存在糖喂養(yǎng)蜂蜜被誤售為天然蜂蜜的情況（Cotte等人，2004年；Walker等人，2022年）。根據(jù)歐盟2023年的報(bào)告，進(jìn)口到歐盟的蜂蜜中有46%存在摻假問題（Tosun，2013年；?diniaková等人，2023年）。此類事件會(huì)損害市場(chǎng)誠信，削弱消費(fèi)者信心，并對(duì)天然蜂蜜產(chǎn)業(yè)的整體價(jià)值產(chǎn)生負(fù)面影響（Tosun，2013年；Zhang等人，2023年）。因此，需要一種可靠的方法來確定天然蜂蜜的真實(shí)性。
穩(wěn)定碳同位素比率分析（SCIRA）是一種常用的分析方法，用于檢測(cè)蜂蜜中的摻假情況（Cotte等人，2004年；Dodd等人，2025年）。該方法通過檢測(cè)δ13C值的差異來識(shí)別蜂蜜摻假，這些差異反映了C4植物糖（如甘蔗和玉米）與C3植物糖（如甜菜、水果和花蜜）中13C和12C同位素的相對(duì)豐度（Tosun，2013年）。然而，這種方法對(duì)于使用甜菜糖漿生產(chǎn)的糖喂養(yǎng)蜂蜜適用性有限（Dodd等人，2025年；Tosun，2013年；Walker等人，2022年）。除了SCIRA之外，還嘗試了其他復(fù)雜的方法，包括用于評(píng)估化學(xué)成分的高效液相色譜（HPLC）（Zhang等人，2021年）、基于DNA的方法用于鑒定蜂蜜的植物來源（Dodd等人，2025年）以及基于NMR的分析技術(shù)（Spiteri等人，2015年）。然而，現(xiàn)有的方法都無法同時(shí)檢測(cè)蜂蜜中的所有潛在摻雜物（Naila等人，2018年）。
為了維護(hù)市場(chǎng)誠信并確保消費(fèi)者信任，有必要驗(yàn)證蜂蜜的真實(shí)性并頒發(fā)認(rèn)證。然而，當(dāng)前先進(jìn)的分析方法需要昂貴的儀器、專業(yè)人員和大量時(shí)間。因此，這些方法對(duì)于小型養(yǎng)蜂人、地方分銷商和消費(fèi)者來說難以獲得。這突顯了需要能夠在現(xiàn)場(chǎng)快速評(píng)估蜂蜜真實(shí)性的診斷工具（Naila等人，2018年；Zhang等人，2023年）。
蜂蜜的摻假方法多種多樣且復(fù)雜，包括混合不同類型的蜂蜜、添加糖漿和色素以及直接喂食蜜蜂糖分，因此需要不斷開發(fā)更快、更易于獲取的檢測(cè)技術(shù)（Yilmaz等人，2014年；Zhang等人，2023年）。即使使用精密儀器，也難以完全識(shí)別所有摻雜物（Naila等人，2018年），這表明需要通過多種互補(bǔ)策略進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)診斷。根據(jù)Naila等人（2018年）的綜述，幾種有前景的現(xiàn)場(chǎng)可應(yīng)用方法包括紫外-可見-近紅外光譜技術(shù)、電化學(xué)方法（如電子舌）、利用抗體、酶或DNA的生物技術(shù)，以及基于流體流動(dòng)特性的流變分析。
基于毛細(xì)管驅(qū)動(dòng)微流控技術(shù)的紙基分析設(shè)備（μPADs）提供了一個(gè)低成本且便攜的平臺(tái)，適用于現(xiàn)場(chǎng)流變特性分析（Chung等人，2019年）。根據(jù)傳統(tǒng)的HPLC分析，添加到蜂蜜中的摻雜物會(huì)改變果糖與葡萄糖的比例，從而影響其流變特性，如流動(dòng)特性、粘彈性和蠕變行為，從而有效檢測(cè)摻假（Yilmaz等人，2014年）。在μPADs中，流體通過毛細(xì)作用在紙張的纖維網(wǎng)絡(luò)中移動(dòng)，其流動(dòng)特性受到粘度、表面張力和與纖維相互作用的影響（Klug等人，2018年）。因此，可以通過μPADs上的流動(dòng)模式分析來測(cè)量流變特性的變化。根據(jù)蜂蜜成分的不同，流動(dòng)特性的變化顯示出在真實(shí)性評(píng)估中的潛力。
此外，通過添加與溶質(zhì)相互作用的反應(yīng)介質(zhì)（如凝集劑）來修改μPAD環(huán)境，可以放大流動(dòng)行為的變化，從而便于區(qū)分不同類型的樣本（Breshears等人，2023年；Kim等人，2022年；Son等人，2025年）。殼聚糖是一種天然的多陽離子聚合物，在pH值低于6.0的酸性條件下可溶解，并形成含有多個(gè)羥基（–OH）和胺基（–NH?）官能團(tuán)的聚合物鏈（Hong等人，2024年）。這種pH依賴性的溶解性使殼聚糖與其他聚合物（如果膠、明膠或右旋糖酐）區(qū)分開來，使其能夠與蜂蜜中的糖和有機(jī)酸形成強(qiáng)氫鍵，并通過有機(jī)酸的羧基（–COOH）實(shí)現(xiàn)疏水性和離子相互作用（Qiao等人，2021a）。由于蜂蜜中糖和有機(jī)酸的含量和組成各不相同（Consonni等人，2019年；El Sohaimy等人，2015年），添加殼聚糖可以影響影響毛細(xì)管流動(dòng)的物理化學(xué)性質(zhì)，如表面張力、粘度和表面電荷。因此，與其他聚合物相比，殼聚糖可能更有效地增強(qiáng)不同類型蜂蜜之間的毛細(xì)管流動(dòng)特性的區(qū)分。
在這項(xiàng)研究中，我們提出了一種新方法，通過分析μPAD上的毛細(xì)管流動(dòng)特性變化來區(qū)分不同類型的蜂蜜，利用殼聚糖這種能夠與蜂蜜中的糖和有機(jī)酸相互作用的天然聚合物。殼聚糖通過與蜂蜜成分的相互作用，引起流變特性的變化，如粘度、表面張力和表面電荷的變化。這些變化反映在μPAD上的流動(dòng)特性差異中。我們定量分析了導(dǎo)致流動(dòng)特性變化的主要蜂蜜成分，并研究了殼聚糖-蜂蜜混合物的物理化學(xué)性質(zhì)，以將這些流動(dòng)變化與蜂蜜類型相關(guān)聯(lián)。特別是，我們發(fā)現(xiàn)天然存在于蜂蜜中的琥珀酸對(duì)殼聚糖引起的流動(dòng)特性變化有顯著影響，并討論了添加琥珀酸后殼聚糖結(jié)構(gòu)和流動(dòng)特性的變化。一種結(jié)合毛細(xì)管流動(dòng)分析與機(jī)器學(xué)習(xí)的簡(jiǎn)單且經(jīng)濟(jì)高效的方法能夠區(qū)分天然蜂蜜和糖喂養(yǎng)蜂蜜，并識(shí)別蜂蜜的植物來源，為無需復(fù)雜設(shè)備的現(xiàn)場(chǎng)真實(shí)性測(cè)試提供了有希望的方向。
