UV-Vis spectroscopy and chemometric: a simple method to differentiate honey, partially ripe honey and nectars

Abstract

Honey is a supersaturated solution of sugars that also contains small amounts of enzymes, vitamins, phenolic compounds (e.g., flavonoids), terpenes, organic acids and hydrogen peroxide. The presence of such substances explains honey’s biological activity and absorbance of ultraviolet radiation. Honey is one of the three most adulterated foods worldwide. High-complexity and sensitivity techniques are used to detect such adulterations, like isotopic analysis and Nuclear Magnetic Resonance. However, a simpler, high-speed, low cost and more accessible analytical method would be more convenient to perform food analyses, particularly for bee products. In this regard, UV-Vis spectroscopy coupled with chemometric analysis has been widely and successfully used to analyze bee products. Therefore, this study aims to validate a methodology based on the use of UV-Vis spectroscopy coupled with chemometric analysis to differentiate the nectar recently collected by bees from partially mature honey and honey. Samples of different geographical and botanical origins were collected from two locations in Argentina; one trial was carried out in Tucumán (in the main lemon flow) and the other in Entre Ríos (eucalyptus flowering). Spectra between 190 nm and 420 nm were recorded and different projection methods were applied, including principal component analysis, FreeViz, and linear discriminant analysis. From the results, it is concluded that UV-Vis spectroscopy coupled with chemometric analysis allows differentiating recently collected nectar from partially mature honey and honey and that phenolic compounds are highly present in mature honey, which could favourably affect its biological activity.

La miel es una solución sobresaturada de azúcares que además contiene pequeñas cantidades de enzimas, vitaminas, compuestos fenólicos (por ejemplo, flavonoides), terpenos, ácidos orgánicos y peróxido de hidrógeno. La presencia de estas sustancias explica la actividad biológica de la miel y la absorción de radiación ultravioleta. La miel es uno de los tres alimentos más adulterados a nivel mundial. Para detectar dichas adulteraciones se utilizan técnicas de alta complejidad y sensibilidad, como el análisis isotópico y la resonancia magnética nuclear. Sin embargo, un método analítico más simple, rápido, de bajo costo y más accesible sería más conveniente para realizar análisis de alimentos, particularmente para productos apícolas. En este sentido, la espectroscopia UV-Vis junto con el análisis quimiométrico se han utilizado amplia y exitosamente para analizar productos apícolas. Por lo tanto, este estudio tiene como objetivo validar una metodología basada en el uso de espectroscopía UV-Vis acoplada al análisis quimiométricos para diferenciar el néctar recién recolectado por las abejas de la miel parcialmente madura y de la miel. Se recolectaron muestras de diferentes orígenes geográficos y botánicos en dos localidades de Argentina; un ensayo se realizó en Tucumán (en el flujo principal de néctar de limón) y el otro en Entre Ríos (floración de eucaliptos). Se registraron espectros entre 190 nm y 420 nm y se aplicaron diferentes métodos de proyección, incluyendo el análisis de componentes principales, FreeViz y el análisis discriminante lineal. De los resultados se concluye que la espectroscopía UV-Vis acoplada al análisis quimiométrico permite diferenciar el néctar recientemente recolectado de la miel parcialmente madura y de la miel y que los compuestos fenólicos están presentes principalmente en la miel, lo que podría incidir favorablemente en su actividad biológica.