5種云南產(chǎn)蜂花粉礦質(zhì)元素分析及蛋白質(zhì)營養(yǎng)評價

黃新球，楊有仙，盧煥仙，楊 爽，梁 鋮，盧麗芬，王艷輝*

(1.云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蠶桑蜜蜂研究所，云南 蒙自 661101；2.紅河州質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督綜合檢測中心，云南 蒙自 661199)

【研究意義】蜂花粉是蜜蜂的主要食物，是維持蜜蜂生長繁殖所需除糖類以外幾乎所有營養(yǎng)素的來源，研究蜂花粉的營養(yǎng)水平對科學(xué)、高效的養(yǎng)蜂生產(chǎn)具有重要意義；蜂花粉還是最主要的蜂產(chǎn)品之一，具有較好的天然保健作用與醫(yī)療及美容價值。蛋白質(zhì)和礦物質(zhì)是蜂花粉中兩類重要的營養(yǎng)成分。食物中蛋白質(zhì)的含量及質(zhì)量是食物營養(yǎng)價值的重要方面，氨基酸的含量及組成比例決定著蛋白質(zhì)的質(zhì)量。礦質(zhì)元素是人體所需的六大營養(yǎng)素之一，研究食物中礦質(zhì)元素含量能指導(dǎo)人們合理健康膳食。食物蛋白質(zhì)的營養(yǎng)評價是指導(dǎo)膳食營養(yǎng)、食品組合加工、新食品資源的研究與開發(fā)等方面的重要參考依據(jù)[1]?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】蜂花粉的蛋白質(zhì)營養(yǎng)情況對蜜蜂健康[2-3]、提高免疫力[4-5]及蜂產(chǎn)品的生產(chǎn)[6]具有較大影響。礦質(zhì)元素在人體組織的生理作用中發(fā)揮重要功能，在中國人群中比較容易缺乏的有鈣、鐵、鋅3種元素[7]，礦質(zhì)元素對蜜蜂的健康也很重要，當(dāng)蜂糧中缺乏鈣、鐵元素時，蜜蜂免疫力低下、抗病毒能力低[8]，礦質(zhì)元素的含量還影響蜜蜂抵抗病蟲害的能力[9]?！颈狙芯壳腥朦c】油菜、野玫瑰、茶花、蠶豆、鬼針草5種植物源的蜂花粉是云南最常見的幾種蜂花粉，前3種是云南最主要的商品類蜂花粉。云南的蠶豆蜂花粉主要用作春季繁殖蜂群，蜂農(nóng)普遍反映在附近有蠶豆花的區(qū)域繁蜂，蜂群會繁殖得更好，但關(guān)于其原因的相關(guān)研究鮮有報道。鬼針草在全國很多地方均有分布，在云南分布廣且常年開花，是云南地區(qū)的主要粉源之一，尤其是在外界沒有大片其他粉源季節(jié) (9-10月)，鬼針草花粉是最主要的蜂花粉來源，調(diào)查發(fā)現(xiàn)該時期蜜蜂群勢普遍較弱、病害嚴(yán)重，目前關(guān)于鬼針草蜂花粉的營養(yǎng)情況及其與該時期蜜蜂群勢弱是否有關(guān)系的相關(guān)研究鮮見報道?！緮M解決的關(guān)鍵問題】研究5種云南主要蜂花粉的礦質(zhì)元素組成、蛋白質(zhì)含量并進(jìn)行營養(yǎng)評價，以期為云南蜂花粉用于食品、保健品的開發(fā)及蜜蜂的科學(xué)、健康飼養(yǎng)提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

主要儀器：Optima 8000電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀(美國PE公司)，KjeltecTM8400凱氏定氮儀(美國FOSS公司)，高效液相色譜儀(美國waters公司)。

5種云南蜂花粉及采集地：蠶豆蜂花粉(紅河)、鬼針草蜂花粉(紅河)、油菜蜂花粉(羅平)、野玫瑰蜂花粉(瀘西)、茶花蜂花粉(普洱)。

1.2 試驗方法

1.2.1 蜂花粉礦質(zhì)元素分析 蜂花粉經(jīng)減壓干燥[10]至恒重，參照GB 5009.268-2016《食品中多元素的測定》方法[11]，用電感耦合等離子體發(fā)射光譜 (ICP-OES)測定元素含量。

1.2.2 蜂花粉蛋白質(zhì)含量測定 參照GB 5009.5-2016《食品中蛋白質(zhì)的測定》方法[12]，用凱氏定氮儀測定干蜂花粉中蛋白質(zhì)含量。

1.2.3 蜂花粉氨基酸含量測定 稱取干燥后的蜂花粉用鹽酸進(jìn)行水解，以2,4-二硝基氟苯(DNFB)作為柱前衍生試劑，用高效液相色譜儀測定氨基酸含量[13-14]。

色譜條件。色譜柱：kromasil C18 (250×4.6 mm，5 μm)；檢測波長360 nm，柱溫35 ℃，流速1 mL/min；流動相A：50 mM乙酸鈉溶液(乙酸調(diào)pH值6.8)；流動相B：50 %乙腈水；洗脫程序：0～15 min，34 %的B；16～28 min，61 %的B；29～35 min，59 %的B；36～40 min，100 %的B。

1.2.4 營養(yǎng)學(xué)評價 (1)化學(xué)評分(Chemicalscore, CS)采用聯(lián)合國糧農(nóng)組織(1970)[15]推薦的方法，按公式(1)計算：

(1)

式中，Ax為待評蛋白質(zhì)中某一必需氨基酸的含量；Ae為待評蛋白質(zhì)中必需氨基酸的總含量；Ex為標(biāo)準(zhǔn)雞蛋白中相應(yīng)必需氨基酸的含量；Ee為標(biāo)準(zhǔn)雞蛋白中必需氨基酸的總含量。

(2)氨基酸評分(Aminoacidscore, AAS)采用氨基酸比值法[16]，按公式(2)計算：

(2)

式中，Ax為待評蛋白質(zhì)某一必需氨基酸含量；As為WFO/FAO評分模式氨基酸含量。

(3)必需氨基酸指數(shù)(Essentialaminoacid, EAAI)采用聯(lián)合國糧農(nóng)組織(1973)[17]的方法，按公式(3)計算：

(3)

式中，t為待評蛋白質(zhì)的氨基酸；s為標(biāo)準(zhǔn)蛋白(雞蛋)氨基酸；n為比較的氨基酸種數(shù)。

(4)生物價(BV)采用Oser[18]提出的用EAAI預(yù)測生物價的方法，按公式(4)計算。

BV=1.09×EAAI-11.7

(4)

(5)營養(yǎng)指數(shù)(Nutritionalindex, NI)按照采用Bano[19](1982)的方法，按公式(5)計算：

(5)

式中，PP為蛋白質(zhì)百分含量。

2 結(jié)果與分析

2.1 蜂花粉礦質(zhì)元素含量

如表1所示，蜂花粉中含量較高的元素為Ca、Mg、K、S、P，含量均在1000 mg/kg以上，測定的12種礦質(zhì)元素總量為10 882.98～27 265.84 mg/kg (1.09 %～2.73 %)，5種蜂花粉中蠶豆蜂花粉礦質(zhì)元素總量最高，油菜蜂花粉和茶花蜂花粉含量次之，鬼針草蜂花粉含量最低。結(jié)合測定的蛋白質(zhì)含量數(shù)據(jù)(表2)可發(fā)現(xiàn)，蜂花粉的礦物質(zhì)元素總量與蛋白質(zhì)含量成正相關(guān)，如圖1所示，用SPSS 23對數(shù)據(jù)做相關(guān)性分析，二者相關(guān)性顯著，相關(guān)度為0.92。

圖1 5種蜂花粉蛋白質(zhì)和礦物質(zhì)含量Fig.1 Contents of protein and minerals in 5 bee pollens

中國居民鈣的推薦攝入量成人為800 mg/d，常見含鈣高的食物如大豆(1910 mg/kg)、牛奶(1040 mg/kg)、雞蛋黃(1120 mg/kg)[20]中的鈣含量均低于蠶豆、油菜、鬼針草3種植物源蜂花粉中鈣的含量，因此，這3種蜂花粉可作為補(bǔ)充鈣元素的食物來源。

鋅是人體必需的微量元素之一，世界衛(wèi)生組織(WHO)建議成人食物鋅的攝入量為12～16 mg/d，食物中含鋅量高的有大豆(37.1 mg/kg)、花生(39.2 mg/kg)、小米(25.1 mg/kg)[21]。5種蜂花粉中除油菜蜂花粉鋅含量(32.89 mg/kg)略低，其他4種(44.34～66.10 mg/kg)都顯著高于上述3種食物，因此，蜂花粉也可作為補(bǔ)充鋅元素的極佳選擇。

蜂花粉的礦質(zhì)元素組成與花粉種類有較大關(guān)系。從表1中發(fā)現(xiàn)，茶花蜂花粉中錳元素含量是另外4種花粉含量的10倍以上；野玫瑰蜂花粉中未測出鈉元素；茶花蜂花粉和野玫瑰蜂花粉中硼元素含量非常低；蠶豆蜂花粉中有較高含量的鐵元素和鎂元素。

2.2 蜂花粉蛋白質(zhì)及氨基酸含量分析

5種蜂花粉中，以蠶豆蜂花粉蛋白質(zhì)含量最高(30.16 %)，次為茶花蜂花粉(28.26 %)，油菜蜂花粉(27.40 %)，野玫瑰蜂花粉(21.6 %)，鬼針草蜂花粉(15.96 %)；GB/T 30359《蜂花粉》國家標(biāo)準(zhǔn)[22]規(guī)定蜂花粉蛋白質(zhì)含量不得低于15 %，鬼針草蜂花粉蛋白質(zhì)含量接近國家標(biāo)準(zhǔn)的臨界點。

5種蜂花粉的17種氨基酸總含量為11.04 %～23.31 %(表2)。聯(lián)合國糧農(nóng)組織與世界衛(wèi)生組織(FAO/WHO)提出，理想蛋白質(zhì)中必需氨基酸/總氨基酸比值(TEAA/TAA)應(yīng)達(dá)到40 %左右，測定的5種云南產(chǎn)蜂花粉TEAA/TAA為38.34 %～41.97 %，符合FAO /WHO提出的理想蛋白模式。

5種蜂花粉蛋白質(zhì)含量差異較大，但TEAA/TAA比值非常接近，與Yang Kai[23]、Szcesna[24]等人報道的蜂花粉樣品TEAA/TAA值較為近似，Szcesna[24]等認(rèn)為，蜂花粉氨基酸含量和蛋白含量與花粉源植物關(guān)系較大，而TEAA/TAA則相對穩(wěn)定。

表1 蜂花粉礦物質(zhì)元素含量

注：蜂花粉以干重計。

Note：Bee pollen by dry weight.

表2 5種蜂花粉中氨基酸含量

注：*代表必需氨基酸；TAA，總氨基酸；EAA，必需氨基酸；TEAA，總必需氨基酸；CP，粗蛋白。

Note：*represented essential amino acid; TAA, total amino acid; EAA, essential amino acid; TEAA, total essential amino acid; CP,crude protein.

蠶豆蜂花粉的脯氨酸含量(3.08 %)明顯高于另外4種蜂花粉的含量，是鬼針草蜂花粉的4.67倍、野玫瑰蜂花粉的3.90倍、油菜蜂花粉的2.44倍、茶花蜂花粉的1.56倍。

2.3 蜂花粉蛋白質(zhì)營養(yǎng)評價

2.3.1 5種蜂花粉氨基酸評分和化學(xué)評分 按照FAO/WHO氨基酸模式，理想蛋白質(zhì)的總必需氨基酸(TEAA)含量要達(dá)35 g/100g pro，將蜂花粉氨基酸含量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為每100 g蛋白質(zhì)中該氨基酸的含量見表3，5種蜂花粉中野玫瑰蜂花粉、茶花蜂花粉、油菜蜂花粉均接近FAO/WHO模式值，蠶豆蜂花粉、鬼針草蜂花粉略低于該值；5種蜂花粉的賴氨酸、苯丙氨酸+酪氨酸含量均高于或等于FAO/WHO模式；單種氨基酸含量5種蜂花粉均低于全雞蛋模式。

每100g蛋白質(zhì)中某氨基酸含量=氨基酸評分和化學(xué)評分見表4，數(shù)據(jù)顯示，5種蜂花粉第一限制性氨基酸均為蛋氨酸+半胱氨酸(含硫氨基酸)，第二限制氨基酸均為纈氨酸；以第一限制性氨基酸的評分作為該蛋白質(zhì)的評分值，從表5可見，5種蜂花粉中蠶豆蜂花粉的氨基酸評分和化學(xué)評分均最低，鬼針草蜂花粉兩評分均為最高，因此若僅從第一限制性氨基酸與全雞蛋蛋白及FAO/WHO模式貼近程度來看5種蜂花粉蛋白營養(yǎng)以鬼針草蜂花粉最優(yōu)，茶花蜂花粉、油菜蜂花粉、野玫瑰蜂花粉次之，蠶豆蜂花粉最差。

2.3.2 5種蜂花粉必需氨基酸指數(shù)、生物價和營養(yǎng)指數(shù) 必需氨基酸指數(shù)(EAAI)越高，表明被評價蛋白質(zhì)與全雞蛋模式的必需氨基酸組成越接近。由表5可見，野玫瑰蜂花粉EAAI值最高，茶花蜂花粉和油菜蜂花粉次之，蠶豆蜂花粉和鬼針草蜂花粉最低。生物價(BV)反映食物蛋白質(zhì)在消化吸收后被機(jī)體利用程度，5種蜂花粉的BV值為56.12～64.25，野玫瑰蜂花粉最高，蠶豆蜂花粉和鬼針草蜂花粉較低。營養(yǎng)指數(shù)(NI)綜合考慮了氨基酸組成和蛋白值含量2個因素，NI值越高的食物能提供的優(yōu)質(zhì)營養(yǎng)越多，蠶豆蜂花粉、茶花蜂花粉、油菜蜂花粉評分較高(18.28～19.10)，野玫瑰蜂花粉次之(15.05)，鬼針草分值最低(10.16)。

表3 5種蜂花粉中氨基酸的組成及比較分析

表4 5種蜂花粉蛋白質(zhì)的氨基酸評分和化學(xué)評分

注：AAS，氨基酸評分；CS，化學(xué)平分。

Note：AAS, amino acid score; CS, chemical score.

表5 5種蜂花粉蛋白質(zhì)的營養(yǎng)評價

3 討 論

5種蜂花粉的蛋白質(zhì)含量和礦質(zhì)元素總量存在顯著正相關(guān)性，曾志將[25]報道，蜂花粉中礦質(zhì)元素有很大一部分是與蛋白質(zhì)以結(jié)合態(tài)形式存在，這應(yīng)該是5種蜂花粉蛋白質(zhì)含量和礦質(zhì)元素總量成正相關(guān)的重要原因。茶花蜂花粉中的錳元素含量是另外4種蜂花粉的10倍以上，董文濱[26]、Yang Kai[23]等人的研究也顯示茶花蜂花粉中錳元素含量顯著高于其他蜂花粉的含量，這一現(xiàn)象與茶樹能富集錳元素[27]有直接關(guān)系，因此，錳元素含量可作為茶花蜂花粉區(qū)別于其他蜂花粉的鑒別指標(biāo)。

蠶豆蜂花粉中脯氨酸含量非常高，脯氨酸是蜂蜜中含量最高的氨基酸[28-29]，而脯氨酸對蜜蜂的健康及生長繁殖具有重要意義[30-31]；蜂農(nóng)普遍反映蠶豆蜂花粉繁蜂效果好，這與蠶豆蜂花粉蛋白質(zhì)含量高(30.16 %)有關(guān)，與蠶豆蜂花粉中脯氨酸含量高也有關(guān)系。

不同評價指標(biāo)產(chǎn)生的評分結(jié)果高低順序存在較大差異，該現(xiàn)象在其他文獻(xiàn)[24, 32-33]中也可見，主要是因為各指標(biāo)的側(cè)重點不一樣?；瘜W(xué)評分和氨基酸評分側(cè)重的是食物蛋白質(zhì)中單個必需氨基酸與全雞蛋蛋白及FAO/WHO模式相應(yīng)氨基酸的貼近程度；而必需氨基酸指數(shù)和生物價則是側(cè)重于食物蛋白中所有必須氨基酸整體組成與模式的貼近度，反映食物中所含的蛋白質(zhì)的優(yōu)良程度；但不同食物中蛋白質(zhì)的含量不同，營養(yǎng)指數(shù)綜合考慮了必需氨基酸指數(shù)和蛋白質(zhì)含量的差異，側(cè)重于評價相同質(zhì)量的不同食物能提供優(yōu)質(zhì)蛋白量的多少。因此，若從5種蜂花粉能提供的優(yōu)質(zhì)蛋白營養(yǎng)量來看，5種蜂花粉蛋白營養(yǎng)優(yōu)良順序為茶花蜂花粉、蠶豆蜂花粉、油菜蜂花粉、野玫瑰蜂花粉、鬼針草蜂花粉。

Dolezal A G[8]及Alaux C[4]曾報道蜂糧的營養(yǎng)水平對蜜蜂的健康及免疫力有較大影響。云南地區(qū)有較多蜂農(nóng)反映，在外界幾乎沒有其他花粉源只有鬼針草花粉的季節(jié)，蜂群群勢較弱，蜜蜂容易產(chǎn)生病害。實驗結(jié)果顯示，鬼針草蜂花粉營養(yǎng)指數(shù)、蛋白質(zhì)含量、礦質(zhì)元素總量幾個指標(biāo)都非常低，因此，蜂農(nóng)反映的情況與該時期蜂花粉營養(yǎng)水平低有較大關(guān)系。

蜂農(nóng)會在外界花粉少的季節(jié)購買蜂花粉或代用粉對蜜蜂進(jìn)行飼喂，但卻普遍忽視了不同花粉的營養(yǎng)差異。有些粉源植物雖然花粉多，但花粉的營養(yǎng)水平低(如鬼針草花粉)，不能滿足蜜蜂的營養(yǎng)需求。因此，養(yǎng)蜂生產(chǎn)需要關(guān)注蜂場周圍不同季節(jié)花粉源情況，在自然界花粉營養(yǎng)不足的時期，需用營養(yǎng)較充足的花粉對蜜蜂進(jìn)行適當(dāng)?shù)娘曃?，以保證蜂群的健康生長與繁殖。

4 結(jié) 論

5種云南主產(chǎn)蜂花粉中蛋白質(zhì)含量、礦質(zhì)元素及氨基酸組成存在較大差異，組成蛋白質(zhì)的必需氨基酸/總氨基酸比值(TEAA/TAA)差異小，且均接近FAO/WHO提出的理想蛋白質(zhì)要求。5種蜂花粉的蛋白質(zhì)含量與礦物質(zhì)總量成正相關(guān)。5種蜂花粉的第一限制性氨基酸均為含硫氨基酸(蛋氨酸+半胱氨酸)。養(yǎng)蜂生產(chǎn)需要根據(jù)外界蜂花粉的營養(yǎng)差異作出相應(yīng)調(diào)整。茶花蜂花粉、蠶豆蜂花粉、油菜蜂花粉可作為蜜蜂和人類礦物質(zhì)及蛋白質(zhì)營養(yǎng)來源的優(yōu)質(zhì)原料。