蜂糧的化學(xué)成分和生物活性概述
中國(guó)蜂業(yè)雜志 中國(guó)蜂業(yè)雜志 2023-08-30 19:30 發(fā)表于北京
李佳麗1 熊劍2 曹喆1 郭軍1 │編譯
蜂糧是蜜蜂把采集的花粉通過(guò)咀嚼并混入腺體分泌物后,填裝到巢房?jī)?nèi),加入少量的花蜜或蜂蜜,在34~36℃和一定濕度條件下在蜂箱內(nèi)經(jīng)過(guò)兩個(gè)星期的發(fā)酵而成。蜂糧本身含有廣泛的營(yíng)養(yǎng)成分,主要含有水、蛋白質(zhì)、氨基酸、脂肪酸、碳水化合物、礦物鹽、多酚、類(lèi)黃酮及一些生物活性物質(zhì)等。其中脂質(zhì)、維生素和酚類(lèi)化合物作為天然的抗氧化劑,可以作為一種有價(jià)值的食品添加劑。由于蜜蜂采集花粉來(lái)源不同,蜂糧的化學(xué)成分和生物活性也有所差異,但這并不影響蜂糧所隱藏的潛在價(jià)值。
蜜蜂將采集的花粉與自己的消化酶混合填埋至巢房中,然后用一層薄薄的蜂蜜和蜂蠟保存,經(jīng)過(guò)自然發(fā)酵最后才成為蜂糧。花粉外壁由孢粉素(一種對(duì)花粉具有化學(xué)抗性的化合物)構(gòu)成,而厭氧發(fā)酵過(guò)程能夠?qū)⒒ǚ弁獗谶M(jìn)行生物轉(zhuǎn)化,在水分和溫度適宜的條件下,通過(guò)不同酶的連續(xù)干預(yù)才最終完成這種生物轉(zhuǎn)化。除酶以外,一些微生物物種,如假單胞菌、乳酸桿菌、酵母菌等也參與了發(fā)酵(一些微生物代謝產(chǎn)生的酶也可能參與)。發(fā)酵過(guò)程中花粉壁被破壞,這使得蜂糧具有更好的生物利用度。與蜜蜂花粉相比,蜂糧對(duì)人體的耐受性更好,其pH值較低(3.8~4.3),這是因?yàn)槠淙樗岷吭谑覝叵聝?chǔ)存期間具有良好的穩(wěn)定性。蜂糧的化學(xué)成分取決于工蜂采集花粉的植物,并且可能有很大的差異;即使在同一個(gè)蜂房或蜂箱中,也可能找不到相同的蜂糧樣本。蜂糧具有不同于花粉的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和成分組成,并具有新的營(yíng)養(yǎng)素,如維生素K。對(duì)于蜜蜂蜂群來(lái)說(shuō),蜂群發(fā)展并保持健康所需的營(yíng)養(yǎng)素來(lái)自花蜜和花粉。花蜜提供碳水化合物,花粉提供剩余的膳食需求,如蛋白質(zhì)、脂類(lèi)、維生素和礦物質(zhì)。然而,蜜蜂不直接食用花蜜或花粉,而是食用生物轉(zhuǎn)化后形成的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值更高的蜂蜜和蜂糧。
一、蛋白質(zhì)和氨基酸
蜂糧中的蛋白質(zhì)含量是最受關(guān)注的營(yíng)養(yǎng)特征之一。蜂糧中的蛋白質(zhì)含量范圍為14.1~37.3g/100g,平均值為23.1(±2.9)g/100g,從結(jié)果來(lái)看,蜂糧中的蛋白質(zhì)含量與蜂花粉相似(約23.8g/100g),因?yàn)槊鄯湔T導(dǎo)的生化過(guò)程旨在降解花粉粒的外層,蜂糧中發(fā)現(xiàn)的酶包括淀粉酶、磷酸酶和葡萄糖氧化酶。蜂糧還含有谷氨酸、天門(mén)冬氨酸、脯氨酸等氨基酸,其中精氨酸、纈氨酸、組氨酸、亮氨酸、異亮氨酸、賴(lài)氨
酸、蛋氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、蘇氨酸、半胱氨酸、酪氨酸、丙氨酸、甘氨酸和絲氨酸含量最多。脯氨酸和谷氨酸的存在與蜜蜂采集的花粉質(zhì)量有關(guān);當(dāng)谷氨酸濃度大于20mg/g則表示該蜂糧是蜜蜂剛剛收集花粉發(fā)酵而成,而脯氨酸值較低表示該蜂糧是蜜蜂采集的花粉經(jīng)過(guò)很長(zhǎng)時(shí)間發(fā)酵而來(lái)。
二、脂質(zhì)
蜂糧中的脂質(zhì)含量因植物來(lái)源不同而有所差異。脂類(lèi)是以脂肪酸為代表,脂肪酸是由碳、氫、氧三種元素組成的一類(lèi)化合物,是中性脂肪、磷脂和糖脂的主要成分。脂肪酸有很多功能:(1)能提供熱量,是很好的能量來(lái)源;(2)脂肪酸貯存在脂肪細(xì)胞中,以備動(dòng)物體不時(shí)之需;(3)作為合成其他化合物的原料;(4)能保持細(xì)胞膜的相對(duì)流動(dòng)性,以保證細(xì)胞的正常生理功能;(5)使膽固醇酯化,降低血液中膽固醇和甘油三酯含量;(6)提高腦細(xì)胞活性,增強(qiáng)記憶力和思維能力。但蜂糧中的脂肪酸含量相對(duì)于其他含量是較低的,但當(dāng)蜜蜂采集油菜花粉時(shí),其脂肪酸含量高于其他花粉,脂肪酸的存在有助于提高蜂產(chǎn)品的生物價(jià)值。2006年,Human和Nicolson一項(xiàng)研究報(bào)道了南非的一種本土蜜蜂的蜂糧中只有18種脂肪酸;?eksteryt?等(2008)的研究發(fā)現(xiàn)春季和夏季采集的花粉發(fā)酵的蜂糧(含有>45%的油菜或柳樹(shù)花粉)中鑒定出22種脂肪酸,包括5種ω-3、4種ω-6和3種ω-9多不飽和脂肪酸。十八碳烯酸和二十碳四烯酸是最豐富的不飽和脂肪酸,約占總脂肪酸的15%。?eksteryt?和Jansen在2012年的另一項(xiàng)研究中發(fā)現(xiàn)在春油菜和柳樹(shù)花粉蜂糧中鑒定的22種脂肪酸中,十八碳三烯酸(ω-3)的含量最高(27%~43.8%)。脂肪酸是對(duì)蜜蜂的生育和健康具有重要意義的化合物。目前的文獻(xiàn)表明,蜂糧是對(duì)人體營(yíng)養(yǎng)至關(guān)重要的多不飽和脂肪酸(PUFA)的良好來(lái)源。PUFA不能在人體內(nèi)內(nèi)源性合成,必須從食物中獲得。蜂糧和蜂花粉中的不飽和/飽和脂肪酸之間的比率與在生蛋黃和加工蛋黃中獲得的相同指數(shù)密切相關(guān),其值分別為0.58和0.64。蛋黃的PUFA成分與蜂糧和蜂花粉的PUFA組成的比較表明,所有這些產(chǎn)品都具有相同的脂肪酸。因此,蜂糧可以被認(rèn)為是人類(lèi)飲食中PUFA的潛在來(lái)源。然而,目前有關(guān)蜂糧各種特性的研究報(bào)道較少,因此需要對(duì)這一領(lǐng)域開(kāi)展更多的研究。
三、碳水化合物
根據(jù)花粉來(lái)源的不同,蜂糧的碳水化合物含量變化很大。根據(jù)化學(xué)分析,蜂糧碳水化合物的平均含量在24.40%~34.80%之間,果糖含量最高(占總鮮重的57.51%),其次是葡萄糖(占總鮮重的42.59%)和麥芽糖(占總鮮重的3.37%),蔗糖占0.12%,這也反映了花粉發(fā)酵過(guò)程中蔗糖在單糖中的水解分解及其在蜂糧中的轉(zhuǎn)化。其余的雙糖(海藻糖、圖拉諾糖和異麥芽糖)約占總鮮重的1.82%。
四、礦物質(zhì)
從化學(xué)成分上看,除上述化合物外,蜂糧還含有鈣、鎂、磷、鐵、鈉、鉀、鋁、錳、硫、銅等礦物質(zhì)。在蜂糧中,鐵、鉀、鋅含量最高,其次是鈣和磷。其中比較蜂糧與花粉成分時(shí),蜂糧中的鈣、鉀、磷、鎂、鐵含量均高于花粉,但鋅、錳含量則有所下降,可能地理?xiàng)l件和土壤因素會(huì)影響蜂糧中的礦物質(zhì)含量,此外,花粉經(jīng)發(fā)酵轉(zhuǎn)變?yōu)榉浼Z中其微生物活性也發(fā)生了變化。總的來(lái)說(shuō)蜂糧中的總成分含量比花粉增加了7.54%,這種成分的改變可能是發(fā)酵過(guò)程中微生物活性的變化和發(fā)生的各種化學(xué)反應(yīng)引起的。
五、蜂糧的生物活性及其作用
由于蜜蜂采集的花粉來(lái)源不同,蜂糧中化合物含量和數(shù)量也因此不同。我們使用于制備提取物的不同溶劑,如甲醇、乙醇、己烷或水,以評(píng)估它們對(duì)蜂糧中的生物活性化合物的濃度及其生物活性特性的影響,其中以甲醇為溶劑萃取效率最佳,采用HPLC和GS-MS方法在牛肉面包中鑒定了不同的生物活性化合物,如香豆酸、山奈酚、兩種槲皮素、芹菜素、異鼠李素、阿魏酸、咖啡酸、白菊素和柚皮素等,在蜂糧中還有親脂性抗氧化劑,如α-生育酚和輔酶Q10,它們?cè)谏矬w細(xì)胞中發(fā)揮著必要的調(diào)節(jié)和代謝功能,并參與生育酚自由基的再生。除此以外,蜂糧中含有很多酶和非酶抗氧化劑,主要包括葡萄糖氧化酶、過(guò)氧化氫酶、抗壞血酸、類(lèi)黃酮、酚類(lèi)和其他有機(jī)物酸,還能產(chǎn)生抗微生物、抗氧化、抗炎等生物效應(yīng)。蜂糧對(duì)人類(lèi)和動(dòng)物健康有益,當(dāng)蜂糧與其他藥物一起使用時(shí),對(duì)慢性關(guān)節(jié)炎、心血管疾病和糖尿病等患者的免疫系統(tǒng)產(chǎn)生積極影響,參與脂質(zhì)代謝,保護(hù)肝臟并且能改善肝臟功能,并且蜂糧對(duì)老年人神經(jīng)衰弱等癥狀具有良好的治療效果。
六、蜂糧消化率
人類(lèi)和動(dòng)物食用蜂糧,他們身體內(nèi)部吸收其營(yíng)養(yǎng)成分是有限的,并不能百分百完全吸收其中的有效成分,眾所周知,花粉是由外壁和內(nèi)壁兩層組成,花粉外壁抵擋部分營(yíng)養(yǎng)被吸收,通?;ǚ壑挥?8%~59%可以被機(jī)體吸收,若去除花粉外壁,其中38.7%~85.3%的蛋白質(zhì)會(huì)被吸收,蜂糧是花粉經(jīng)過(guò)發(fā)酵而來(lái),發(fā)酵作用轉(zhuǎn)化了花粉外壁,因此食用蜂糧來(lái)替代蜂花粉,可以提高營(yíng)養(yǎng)成分的消化率和生物利用度。因此,蜂糧在人類(lèi)食品領(lǐng)域具有廣泛的利用前景。
七、抗菌和抗腫瘤活性
蜂糧具有潛在的抗氧化和抗菌特性。近年來(lái),蜂糧被認(rèn)為是天然保健食品,是人類(lèi)的潛在能量來(lái)源和功能食品,并對(duì)某些疾病具有廣泛的治療特性。從人體病理中分離出的耐藥菌株,包括大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、蠟樣芽孢桿菌和銅綠假單胞菌,經(jīng)過(guò)稀釋的蜂糧均對(duì)這些耐藥菌株表現(xiàn)出較強(qiáng)的抗菌活性,其中革蘭氏陽(yáng)性菌對(duì)蜂糧的敏感性高于革蘭氏陰性菌。
蜂糧對(duì)不同人類(lèi)腫瘤細(xì)胞系的抗腫瘤活性具有中等抑制作用,如乳腺癌、非小細(xì)胞肺癌、宮頸癌、肝細(xì)胞癌以及非腫瘤肝細(xì)胞。
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