蜂糧的營養(yǎng)成分和微生物發(fā)酵過程研究進(jìn)展

劉玥佳，韓業(yè)君，彭文君，方小明，趙亞周，韓勝明，田文禮*

（1.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院 蜜蜂研究所，北京 100093；2.中國科學(xué)院 過程工程研究所，北京 100190）

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蜜蜂屬于高級社會(huì)性昆蟲，在長期的進(jìn)化過程中，其形成了諸多特異性的組織器官，如工蜂后足上的花粉筐，賦予了它們具有采集花粉的功能，能為蜂群繁育提供大量的新鮮花粉，成為蜂群生活最根本的蛋白質(zhì)營養(yǎng)來源。但是由于新鮮蜂花粉久置會(huì)引起其品質(zhì)的嚴(yán)重降低甚至變質(zhì)，所以蜜蜂一般采集花粉回巢后將其釀制成蜂糧來儲(chǔ)存，具體過程為：采集花粉的工蜂先將花粉筐上的花粉團(tuán)卸在巢房中，然后內(nèi)勤蜂對花粉中的雜質(zhì)進(jìn)行剔選，并吐蜜濕潤，進(jìn)而將花粉團(tuán)嚼碎夯實(shí)；最后在微生物作用下經(jīng)過一段時(shí)間發(fā)酵形成蜂糧。在自然狀態(tài)下巢房內(nèi)的蜂糧是哺育蜂群的主要營養(yǎng)來源，也是蜂群繁衍生息的物質(zhì)基礎(chǔ)。目前國內(nèi)外對蜂糧已有了一定的研究，但蜂糧的開發(fā)利用仍存在一定的技術(shù)難題。近年來蜂糧的營養(yǎng)保健價(jià)值逐漸引起重視，已有作為蜜蜂飼料的蜂糧產(chǎn)品進(jìn)入市場銷售，顯示出良好的開發(fā)前景。本文針對蜂糧的營養(yǎng)成分、發(fā)酵過程、微生物組成及研究現(xiàn)狀等進(jìn)行了綜述，以期為蜂糧產(chǎn)品的研發(fā)和生物學(xué)功能研究提供理論參考。

1 蜂糧的營養(yǎng)成分

蜂糧作為一種純天然的發(fā)酵食品，營養(yǎng)豐富，風(fēng)味獨(dú)特，目前已經(jīng)成為一種極具開發(fā)前景的健康食品，被公認(rèn)是營養(yǎng)豐富的天然食材[1]。NAGAIT等[2]發(fā)現(xiàn)新鮮蜂糧中有豐富的蛋白質(zhì)、總酚和抗氧化劑，能清除人體內(nèi)的“氧自由基”。

ISIDOROV V A等[3]采用氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀（gas chromatographic-massspectrometric，GC-MS）測定了蜂糧的化學(xué)組成成分，測定結(jié)果表明，蜂糧中含有C21～C36等飽和鏈狀烷烴；棕櫚酸、棕櫚酸乙酯、亞麻酸、亞麻油酸等不飽和脂肪酸；甘油、環(huán)醇、纖維醇等醇類；芹黃素、香豆酸、山奈酚等酚類；黃酮、類黃酮、槲皮黃酮等苷類；糖類；氨基酸等。

蘇松坤等[4]就茶蜂花粉與油菜、玉米、向日葵、蕎麥等主要商品蜂花粉的主要營養(yǎng)成分進(jìn)行比較分析發(fā)現(xiàn)，茶蜂花粉的還原糖含量居中；蛋白質(zhì)、氨基酸總量、VB2含量均為最高，而且脂肪含量最低，故以茶蜂花粉為研究材料，系統(tǒng)的研究了蜂糧釀制過程中的營養(yǎng)成分變化規(guī)律：對中國茶的新鮮蜂花粉和5日齡、10日齡、15日齡茶蜂糧中的氨基酸含量進(jìn)行測定發(fā)現(xiàn)，新鮮蜂花粉和混合發(fā)酵（5～10日齡）蜂糧中游離氨基酸含量分別為1 037.46 mg/100 g和801.75 mg/100 g，水解氨基酸含量分別為23.10%和23.36%?；旌习l(fā)酵（5～10日齡）茶蜂糧和新鮮茶蜂花粉樣品中維生素A、B1、B2、C、D、E的含量見表1，新鮮茶蜂花粉和混合發(fā)酵茶蜂糧樣品中軟脂酸、硬脂酸、亞油酸、亞麻酸的含量見表2。由表1和表2可知，與蜂花粉相比，雖然茶蜂糧VB1、VE、亞麻酸含量下降，但是VA、VB2、VC、硬脂酸含量均顯著增高；而且VD，軟脂酸、亞油酸的含量僅有輕微浮動(dòng)。并且，1日齡茶蜂糧中的過氧化氫酶、淀粉酶的活力比新鮮茶蜂花粉高；隨著釀制時(shí)間的延長，茶蜂糧中淀粉酶的活力逐漸增強(qiáng)。

表1 茶蜂花粉和蜂糧中維生素含量Table 1 Vitamin contents in Camellia sinensis bee pollen and bee bread mg/l00 g

表2 茶蜂花粉和蜂糧中脂肪酸含量Table 2 Fatty acid contents in Camellia sinensis bee pollen and bee bread%

徐麗娜[5]對長木蜂蜂糧進(jìn)行了營養(yǎng)學(xué)評價(jià)發(fā)現(xiàn)，長木蜂蜂糧營養(yǎng)成分較為全面，含有糖、粗脂肪、蛋白質(zhì)、游離氨基酸、黃酮、維生素E、維生素C、多種礦質(zhì)元素等營養(yǎng)成分。礦質(zhì)元素中鈣和鐵含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于某些含鈣、鐵較高的蛋類、畜肉類、乳類等制品；維生素E含量僅次于油脂類食品，維生素C含量僅次于嬰兒配方和畜肉類；蜂糧中鉀、鈣、鎂含量高，且具有低鈉高鉀，鋅銅比適宜的優(yōu)點(diǎn)。SOBRAL F等[6]首次研究了蜂糧中的糖苷類黃酮化合物，樣品分別取自葡萄牙東北部的布拉加納的5個(gè)不同的蜂巢和一個(gè)商業(yè)蜂糧。通過高效液相色譜（high performance liquid chromatography，HPLC）儀與二極管陣列檢測器（diodearray detector，DAD）和電噴霧-質(zhì)譜（electrospray ionizationmassspectrometry，ESI-MS）分析技術(shù)分離鑒定了酚類化合物（如類黃酮類化合物）配糖體衍生物的含量。經(jīng)過體外測定，這些樣品有抗癌作用，如MCF-7（乳腺癌）、NCI-H460（非小細(xì)胞肺癌）、HeLa（宮頸癌）和HepG2（肝細(xì)胞癌）。蜂糧中主要的酚類化合物是黃酮醇衍生物，包括槲皮素、山柰酚、楊梅酮、異鼠李素和異棉花皮苷等。SOBRALF等[6]在6個(gè)蜂糧樣本中發(fā)現(xiàn)了32種化合物，其中異鼠李素-O-己糖苷-O-蘆丁糖苷（isrohamnetin-O-hexosyl-O-rutinoside）和異鼠李素-O-戊糖基-己糖苷（isorhamnetin-O-pentosyl-hexoside）是在樣品1中最豐富的化合物，總含量為6 802μg/g提取物；而槲皮素-3-O-鼠李糖苷（quercetin-3-O-rhamnoside）是在樣品3中含量最高的黃酮類化合物，含量為6 480μg/g提取物。

KAPLAN M等[7]研究了8種不同植物花粉蜂糧的脂肪酸成分，并測定樣品的成分組成得出，水分含量為11.4%～15.9%，灰分為1.90%～2.54%，脂肪為5.9%～11.5%，蛋白質(zhì)為14.8%～24.3%。共從蜂糧中鑒定出了37種脂肪酸，其中亞麻酸、亞油酸、十六烷、油酸、二十烯酸和硬脂酸的含量最高，在所有的蜂糧樣品中，棉花蜂糧的ω-3脂肪酸含量最高，為41.3%。所有蜂糧樣品的飽和脂肪酸與不飽和脂肪酸的比值為1.38～2.39，說明蜂糧可用于不飽和脂肪酸的供給。

HRYNIEWICKA M等[8]對蜂王漿凍干粉和蜂糧中的α-生育酚以及輔酶Q10的含量進(jìn)行了測定。研究結(jié)果表明，蜂糧的α-生育酚含量為（80±30）μg/g，而蜂王漿α-生育酚含量為（16±3）μg/g；蜂糧的輔酶Q10含量為（11.5±0.3）μg/g，而蜂王漿輔酶Q10含量為（8.0±0.2）μg/g[7]；故蜂糧中的α-生育酚以及輔酶Q10的含量高于蜂王漿。

BRIDHETT R J等[9]研究表明，蜜蜂對新鮮蜂花粉和蜂糧在食用方面的傾向程度是相同的。通過對蜜蜂習(xí)性的觀察亦發(fā)現(xiàn)，新鮮花粉經(jīng)發(fā)酵長期放置以后，蜜蜂食用傾向程度降低；而經(jīng)過發(fā)酵成為蜂糧以后，不僅蜜蜂食用傾向程度大幅度提高，而且保質(zhì)期大幅度延長，說明蜂糧發(fā)酵以后可能產(chǎn)生了防腐因子。

2 蜂糧的發(fā)酵過程

蜂糧的發(fā)酵是一個(gè)復(fù)雜的微生物演替和代謝的過程，整個(gè)過程約15 d。目前通常把蜂糧發(fā)酵過程分為4個(gè)階段：（1）異源微生物生長階段：開始的12 h，在溫度和濕度適宜的條件下，異源微生物快速生長，其中乳酸菌和酵母菌利用花粉中豐富的營養(yǎng)物質(zhì)大量繁殖。（2）厭氧發(fā)酵起始階段：乳酸菌、酵母菌及某些好氧細(xì)菌達(dá)到一定數(shù)量后，即開始發(fā)酵。厭氧的乳酸菌（如乳鏈球菌屬）利用酵母菌和腐敗細(xì)菌合成的生長因子開始發(fā)育，發(fā)酵基質(zhì)的酸度增加，在抑制其他細(xì)菌生長的同時(shí)，也導(dǎo)致自身的大量死亡，同時(shí)產(chǎn)生大量B族維生素。（3）酸化階段：約在發(fā)酵開始5d以后，乳酸鏈球菌消失，乳酸桿菌大量增殖。乳桿菌在生長增殖中所產(chǎn)生的乳酸比乳鏈球菌多，導(dǎo)致基質(zhì)進(jìn)一步酸化。（4）穩(wěn)定階段：約在發(fā)酵開始7 d以后，高濃度的乳酸抑制乳酸菌和酵母菌等的生長，基質(zhì)內(nèi)酸度達(dá)pH 4.0～4.5，乳酸菌和某些酵母菌開始消失，蜂糧釀制完成[10]。

但是研究表明，蜂糧中的菌群不僅限于上述幾種；而且大量實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，蜂糧品質(zhì)受到蜜蜂種類、蜜蜂自身習(xí)性、花粉源植物區(qū)系、粉源狀況和季節(jié)變化的影響[7，11-12]，加之繁殖習(xí)性和釀制工藝的不同，極大地豐富了蜂糧的研究內(nèi)涵。

3 蜂糧發(fā)酵過程中的微生物種類

3.1 乳酸菌

蘇松坤等[13]對蜂花粉和不同釀制時(shí)間的蜂糧中的細(xì)菌進(jìn)行分離鑒定，分離出12種屬，207個(gè)菌落。ASAMA T等[14]從蜂糧中篩選出一株乳酸菌YB38，經(jīng)證實(shí)可以提高正常人的免疫球蛋白水平，并且有可能應(yīng)用于提高人體免疫能力。劉賽[15]從蜂糧樣品中分離純化出39株菌株，并將革蘭氏陽性、過氧化氫酶陰性以及葡萄糖發(fā)酵陽性的菌株初步認(rèn)定為乳酸菌。從中篩選出產(chǎn)酸性能較好的3株乳酸菌，經(jīng)API 50 CH標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)鑒定，結(jié)果分別為植物乳桿菌（Lactobacillusplantarum）、干酪乳桿菌干酪亞種（Lactobacilluscassis sp casei）、德式乳桿菌德氏亞種（Lactobacillusdebrueckii ssp delbrueckii）。

3.2 酵母菌

酵母菌是蜂糧發(fā)酵初期的另一重要微生物，其某些代謝產(chǎn)物可能剌激乳酸菌的生長。GILLIAM M[16]從杏花的手采花粉、蜜蜂攜帶的花粉團(tuán)（蜂花粉）以及存在于蜂箱蜂房中1個(gè)星期、2個(gè)星期和6個(gè)星期的花粉（蜂糧）中分離出了6個(gè)屬的113種酵母菌，并且所有分離到的菌株都不能發(fā)酵乳糖。木蘭球擬酵母（Torulopsismagnoliae）是除手采花粉外的所有花粉樣品發(fā)酵后數(shù)量最多的分離菌。此外花粉中大部分的酵母菌種在蜂糧中并未發(fā)現(xiàn)，這說明蜂糧釀制過程中酵母菌群也發(fā)生了變化。

3.3 芽孢桿菌

芽孢桿菌廣泛分布于自然環(huán)境中，能很好地適應(yīng)蜜蜂及其他動(dòng)物的腸道環(huán)境。已有學(xué)者從不同的蜂蜜樣品（不同地區(qū)、不同蜜源及不同蜂種）中分離出多種芽孢桿菌（Bacillus），其中，最常見的為枯草芽孢桿菌（Bacillus subtilis）和解淀粉芽孢桿菌（Bacillusamyloliquefaciens）。如張言周等[17]通過平板涂布法，從蜂糧樣品中分離出產(chǎn)芽孢的細(xì)菌，并利用16SrRNA序列同源比對及系統(tǒng)發(fā)育分析對其進(jìn)行初步鑒定，并分析了其耐酸和耐高濃度糖特性。從蜂糧中共分離到16株隸屬于特基拉芽孢桿菌（Bacillus tequilensis）、嗜氣芽孢桿菌（Bacillusaerophilus）、Fictibacillus nanhaiensis、索諾拉沙漠芽孢桿菌（Bacillus sonorensis）、解木糖賴氨酸芽孢桿菌（Lysinibacillusxylanilyticus）、紡錘形賴氨酸芽孢桿菌（Lysinibacillus fusiformis）、Bacillus invictus、甲基營養(yǎng)型芽孢桿菌（Bacillus methylotrophicus）的芽孢桿菌；GILLIAM M等[18]從杏花的手采花粉、蜂花粉以及峰糧中均分離出了枯草芽孢桿菌（Bacillussubtilis）。崔學(xué)沛[19]通過對意蜂蜂糧中篩得的菌群進(jìn)行測序證實(shí)了解淀粉芽孢桿菌（Bacillusamyloliquefaciens）的存在，以此同時(shí)，篩得菌群中的兩株菌的gyr B基因序列與地衣芽孢桿菌（Bacilluslicheniformis）的gyr B基因序列相似度分別為97%和99%，表明該蜂糧中亦含有地衣芽孢桿菌。

3.4 霉菌

GONZALEZG等[20]對蜂花粉中真菌及真菌產(chǎn)生的毒素進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，蜂花粉中含有青霉、曲霉等多種霉菌，并且含有霉菌產(chǎn)生的赭曲霉素A、黃曲霉素B1、B2等毒素。GILLIAM M等[21]從杏花花粉、蜂花粉和蜂糧樣品中分離出148株霉菌，包括青霉（42%）、毛霉（21%）和曲霉（17%）。蘇松坤[22]測定中國茶的手采花粉、蜂花粉以及不同釀制時(shí)期的蜂糧，從這些樣品中共分離出131株霉菌，分別屬于9個(gè)屬，它們是擬青霉屬、曲霉屬、青霉屬、木霉屬、孢菌屬、毛霉屬、小克銀漢霉屬、毛殼菌屬、鐮刀菌屬，其中主要為曲霉菌（45.8%）、青霉菌（26.7%）和毛霉菌（5.3%）。

3.5 菌群來源

ALEJANDRA V等[23]對工蜂蜜胃、蜂腿部攜帶的花粉和巢脾上發(fā)酵兩周及兩個(gè)月的蜂糧中的乳酸菌進(jìn)行了分析，首次證實(shí)蜂糧中的乳酸菌來自于蜜胃反芻花蜜時(shí)加入到花粉中的蜜胃乳酸菌。而且MATTILA H R等[24]研究發(fā)現(xiàn)，207種細(xì)菌是蜜蜂腸道和蜂糧共有的。不過，蜜蜂腸道中發(fā)現(xiàn)的75%的微生物種類在蜂糧中并未被發(fā)現(xiàn)，而蜂糧中發(fā)現(xiàn)的46%微生物在蜜蜂腸道未被發(fā)現(xiàn)。故可推測：蜂糧的發(fā)酵是由蜜蜂反芻花蜜時(shí)帶入的微生物和外源微生物共同完成的。

3.6 菌群研究意義

細(xì)菌、霉菌和酵母菌被稱為大曲中的三大微生物類群，三者數(shù)量占據(jù)絕對優(yōu)勢，蜂糧亦與之相似；隨著現(xiàn)代分子生物學(xué)技術(shù)的發(fā)展，菌種分析手段正向著新老技術(shù)聯(lián)用的方向快速發(fā)展，在彌補(bǔ)方法缺陷的同時(shí)，拓展蜂糧微生物的研究范圍，做到對蜂糧中的各種菌群結(jié)構(gòu)及多樣性進(jìn)行更為全面、實(shí)時(shí)、精確的分析，更加合理的解釋蜂糧發(fā)酵機(jī)理；從類群功能性研究上看，細(xì)菌、酵母菌和霉菌類群的功能性研究仍不夠全面，隨著新技術(shù)的運(yùn)用，新的細(xì)菌、霉菌、酵母菌種正在不斷涌現(xiàn)，因此采用基因組學(xué)、代謝組學(xué)、蛋白組學(xué)等先進(jìn)手段進(jìn)行功能性探究，利用新型功能菌株完成蜂糧生產(chǎn)工藝的強(qiáng)化在今后也就顯得尤為必要[25]。

4 蜂糧生產(chǎn)現(xiàn)狀

蜂糧是蜂群的食物來源，也是蜂群的全價(jià)營養(yǎng)來源。因此整個(gè)蜂群的生殖繁衍都離不開蜂糧。但是由于蜂群自身、外界環(huán)境以及人為等因素的影響，導(dǎo)致蜂巢中時(shí)常會(huì)出現(xiàn)蜂糧儲(chǔ)備不足的情況。所以人工釀制和人工輔助釀制蜂糧應(yīng)運(yùn)而生。

高壽增等[26]通過人工往空的花粉脾上裝花粉，然后刷蜜，最后放入蜂箱中的方法釀制蜂糧。張永華等[27]通過先插入一空脾，待產(chǎn)卵后放在框式隔王板之側(cè)，使其在進(jìn)粉盛期一天之內(nèi)裝滿花粉團(tuán)，然后將其移至不能裝上花粉團(tuán)的地方釀制的方法來人工釀制蜂糧。江武軍等[28]于2012年研發(fā)了一套蜂糧生產(chǎn)設(shè)備，將花粉脾從蜂箱中取出后，用刮擦機(jī)刮去外層蜂蠟，再用鼓風(fēng)機(jī)和加熱器將水分風(fēng)干，放入冷卻設(shè)備冷卻至2℃左右進(jìn)行粉碎，最后用通風(fēng)井將蜂蠟和蜂糧分離，從而得到蜂糧。

還有學(xué)者通過人工輔助發(fā)酵蜂花粉形成人工蜂糧。如劉祥偉等[29]利用“仿蜂糧”發(fā)酵的方法，將剛與天然成熟蜂糧引子混合未開始發(fā)酵的雜花粉定為0日齡人工蜂糧，來進(jìn)行人工模擬蜜蜂發(fā)酵雜蜂花粉得到人工發(fā)酵蜂糧。喬琳[30]通過在蜂花粉中接種5%Bacillus natto與5%Lactobacillusacidophilus的兩種菌，加水量為35%～40%，30℃淺層好氧發(fā)酵的方法來制作蜂糧，并且所得產(chǎn)物氣味芳香，酸甜可口，克服了花粉味澀的缺陷。蘇松坤等[31]將蜂花粉在常溫、常壓條件下加入一定比例水混合，待接入乳酸菌后在30～37℃條件下發(fā)酵形成人工蜂糧。馮永芬[32]以納豆芽孢桿菌和植物乳桿菌作為發(fā)酵菌種來釀制蜂糧。王聰?shù)萚33]為了提高蜂花粉的營養(yǎng)價(jià)值，將從蜂糧中篩選的乳酸菌Lactobacillus sp.strain2-3應(yīng)用于蜂花粉的發(fā)酵中，并以活菌數(shù)、感官評分作為主要考察指標(biāo)，在單因素基礎(chǔ)上對蜂花粉厭氧發(fā)酵工藝進(jìn)行優(yōu)化，結(jié)果表明，蜂糧源乳酸菌可以應(yīng)用于蜂花粉發(fā)酵，并且提高了蜂花粉營養(yǎng)價(jià)值；朱奇等[34]選取發(fā)酵時(shí)間為3～5 d的蜂糧，篩選鏈球菌屬和乳桿菌屬兩個(gè)菌株，混合發(fā)酵釀制人工蜂糧，并與蜂膠一起制成一種抗腫瘤的復(fù)合制品。楊茂森等[35]通過對蜂花粉進(jìn)行滅菌、脫敏處理并人工接種酵母菌與乳酸菌的方法制備了仿生蜂巢花粉，且此蜂巢花粉中淀粉酶、蛋白酶的含量與蜂巢花粉接近。

5 蜂糧發(fā)展前景

目前蜂糧的研究和開發(fā)遠(yuǎn)不及其他蜂產(chǎn)品（蜂蜜、蜂膠、蜂王漿、蜂花粉等），但是蜂糧含有大量的多肽氨基酸等活性物質(zhì)，易于消化吸收，具有抗氧化能力和氧自由基清除活性，能夠提高機(jī)體的免疫機(jī)能，有利于人類的營養(yǎng)和健康[36，37]。蜂糧是蜜蜂生長發(fā)育必須的全價(jià)營養(yǎng)源，蜂花粉轉(zhuǎn)變?yōu)榉浼Z是一個(gè)極其復(fù)雜的微生物作用和生化反應(yīng)的過程。由于天然蜂糧難以采收且成本較高，而人工蜂糧生產(chǎn)技術(shù)中的溫濕度、pH等發(fā)酵條件不好控制，無法完全模擬蜜蜂釀制蜂糧全過程等原因，而且蜂糧品質(zhì)受到花粉源、蜂自身習(xí)性、蜂種類、季節(jié)、繁殖習(xí)性和釀制工藝等的影響，導(dǎo)致蜂糧的開發(fā)及利用仍面臨著巨大的挑戰(zhàn)。因此應(yīng)加強(qiáng)蜂糧的微生物種類、發(fā)酵過程、營養(yǎng)成分變化規(guī)律及生產(chǎn)方式等方面的基礎(chǔ)應(yīng)用研究，為促進(jìn)蜂糧的開發(fā)和利用奠定理論基礎(chǔ)。

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