不同蛋白源對蜜蜂代花粉飼料營養(yǎng)價值的影響

薛嘉璐， 王 穎， 張衛(wèi)星， 劉振國， 王紅芳， 胥保華

（山東農(nóng)業(yè)大學動物科技學院，山東泰安 271018）

蛋白質(zhì)是生命活動的物質(zhì)基礎。蛋白質(zhì)飼料為蜜蜂肌體組織發(fā)育、更新、修補提供原料。蜜蜂主要通過采集蜂花粉來獲取蛋白質(zhì)營養(yǎng)，蜂群要維持正常的繁殖和生產(chǎn)必須保證其蛋白質(zhì)飼料的供給（陳盛祿，2001）。蜂花粉是蜜蜂的主要蛋白質(zhì)來源，但是由于春繁、秋繁季節(jié)花粉供給不足，不能滿足蜜蜂正常生長發(fā)育需要，并且天然花粉售價較高，因此，蜜蜂人工代花粉飼料的開發(fā)與利用顯得格外重要。Kleinschmidt等（1976）研究發(fā)現(xiàn)，粗蛋白質(zhì)水平低于20%的花粉不能滿足蜂群生產(chǎn)的需要；吳杰和付學明（1989）研究發(fā)現(xiàn)，以酵母粉作為代花粉飼糧飼喂中華蜜蜂可以在缺粉季節(jié)充當花粉替代品；李成成（2010）研究發(fā)現(xiàn)，以黃豆粉、酵母粉、小麥、玉米和奶粉等配制蜜蜂代花粉飼料，提高了代花粉的適口性；李肖（2014）研究發(fā)現(xiàn)，以發(fā)酵豆粕和啤酒酵母為蛋白質(zhì)源的代花粉飼料對蜂群群勢的增長有顯著效果；魏偉（2017）研究發(fā)現(xiàn)，小麥胚芽添加量為45%～65%時，蜂群有較好的采食量和群勢的變化。本試驗以意大利蜜蜂為研究對象，篩選蜜蜂易采食、適口性好、易消化、來源廣泛、價格低廉的4種蛋白質(zhì)源（玉米蛋白粉、菜籽餅、啤酒酵母、產(chǎn)朊假絲酵母），研究其對意大利蜜蜂蜂群采食量、群勢、初生重、酶活性、蛋白質(zhì)沉積以及對相關(guān)基因表達量的影響，評定其作為飼料蛋白質(zhì)源對蜜蜂的營養(yǎng)價值，以期為制定蜜蜂飼養(yǎng)標準、配制蜜蜂代花粉飼料提供理論依據(jù)和參考。

1 材料與方法

1.1 試驗動物 試驗于2019年7月8日至8月31日在山東農(nóng)業(yè)大學試驗蜂場進行，選取意大利蜜蜂 （Apismellifera L.）為試驗對象。

1.2 試驗設計 選取蜂王繁育力、蜂群工蜂數(shù)、子量基本一致的本地意大利蜜蜂蜂群20群，隨機分為4組，每組5群。分別以玉米蛋白質(zhì)粉、菜籽餅、啤酒酵母、產(chǎn)朊假絲酵母為蛋白質(zhì)源，配制為蛋白質(zhì)水平基本一致的代花粉飼料。代花粉飼糧組成及營養(yǎng)水平見表1。

表1 試驗飼糧組成及營養(yǎng)水平（風干基礎）

1.3 飼養(yǎng)管理 試驗開始前，對所有蜂群進行逐一檢查，保證每群蜂群勢基本一致。試驗期間，所有組均選用孔徑較小的脫粉器控制外勤蜂采集花粉，并在框梁上飼喂試驗代花粉日糧，各組試驗日糧分別按粉狀飼料：蔗糖：水=1：1：0.5的比例混合均勻后，反復揉搓，直到無塊狀為止。隔6 d檢查一次蜂群，確保蜂群長期處于食物充足狀態(tài)，試驗預試期為14 d，試驗期為40 d，共54 d。

1.4 測定指標及方法

1.4.1 蜂群采食量的測定 試驗開始后，將飼糧團成餅狀置于框梁上供蜜蜂采食。記錄每群蜜蜂的采食量，并計算出每群蜜蜂的粉料采食量，每3 d更換一次飼糧，為避免水分散失，粉餅上方覆蓋一層保鮮膜。

1.4.2 蜂群群勢的測定 試驗開始之前，對各組蜂群群勢進行調(diào)整，確保封蓋子量、幼蟲脾數(shù)和成蜂數(shù)均基本一致。正式試驗期，每隔12 d對各組蜂群群勢進行測定，共統(tǒng)計3次。

1.4.3 工蜂初生重的測定 每群取剛羽化出房的蜜蜂10只放入已知重量的離心管中，用電子天平（精確至0.0001g）稱重，其平均值記為蜜蜂初生重。

1.4.4 工蜂中腸相關(guān)酶活性的測定 分別對7、14 d工蜂中腸蛋白質(zhì)酶和淀粉酶活性進行測定，使用酶標儀來測定各組吸光度值，根據(jù)所檢測的各組吸光度值來計算酶活性。

1.4.5 工蜂不同部位蛋白質(zhì)含量的測定 將7、14 d的工蜂頭、胸分別分離開來，去除蜜蜂的腿和翅膀，采用凱氏定氮法對粗蛋白質(zhì)含量進行測定。

1.4.6 工蜂相關(guān)抗氧化基因表達量的測定 分別取被標記的7、14 d工蜂10只，立即置于液氮中，用于對SOD1、SOD2以及CAT基因的相對表達量分析?；蛞镄蛄幸姳?。

表2 基因引物序列

1.5 數(shù)據(jù)分析 數(shù)據(jù)采用SAS 9.2統(tǒng)計軟件進行單因素方差分析和鄧肯氏法多重比較，結(jié)果以“平均值±標準誤”表示，以P＜0.05作為差異顯著性判斷標準。

2 結(jié)果與分析

2.1 蜂群采食量的變化 由表3可知，啤酒酵母組蜂群采食量顯著高于其他組，每群總采食量相比菜籽餅組高出近900 g配合飼糧（P＜0.05）；菜籽餅組和產(chǎn)朊假絲酵母組之間無顯著差異（P＞0.05）。

2.2 蜂群群勢的變化 由表4可知，正式試驗第12天，各組間群勢無顯著差異（P＞0.05）；第24天，啤酒酵母組蜂群群勢增長顯著高于其他組（P＜0.05），菜籽餅組群勢增長顯著低于玉米蛋白質(zhì)粉組和啤酒酵母組（P＜0.05），菜籽餅組和產(chǎn)朊假絲酵母組的群勢之間無顯著差異（P＞0.05）；第36天，玉米蛋白質(zhì)粉組、啤酒酵母組比菜籽餅和產(chǎn)朊假絲酵母組顯著高出2框蜂（P＜0.05）。

表3 不同蛋白源飼料對蜂群采食量的影響g/群

表4 不同蛋白源飼料對蜂群群勢的影響

2.3 工蜂初生重的比較 由圖1可知，菜籽餅組的工蜂初生重顯著低于其他組（P＜0.05），而其他組間無顯著差異（P＞0.05）。

圖1 不同蛋白源飼料對工蜂初生重的影響

2.4 工蜂不同部位蛋白質(zhì)含量的比較 由表5可知，7 d工蜂頭部蛋白質(zhì)含量中，啤酒酵母組的蛋白質(zhì)含量顯著低于玉米蛋白質(zhì)粉和產(chǎn)朊假絲酵母組 （P＜0.05），但又顯著高于菜籽餅組 （P＜0.05）；14 d工蜂頭部蛋白質(zhì)含量中，玉米蛋白質(zhì)粉組顯著高于其他三組（P＜0.05）。

由表6可知，7 d啤酒酵母和菜籽餅組的工蜂胸部蛋白質(zhì)含量顯著低于其他組（P＜0.05），其他組間無顯著差異 （P＞0.05）；14 d工蜂胸部蛋白質(zhì)含量各組間無顯著差異（P＞0.05）。

表5 不同蛋白源飼料對工蜂頭部蛋白質(zhì)含量的影響μg protein/mg

表6 不同蛋白質(zhì)源飼料對工蜂胸部蛋白質(zhì)含量的影響mg protein/mg

2.5 工蜂中腸酶活性的變化 由表7可知，7 d的工蜂中腸α-淀粉酶的活性中，玉米蛋白質(zhì)粉組顯著高于其他組（P＜0.05），菜籽餅組和產(chǎn)朊假絲酵母組之間無顯著差異（P＞0.05），菜籽餅組顯著低于其他組（P＜0.05）；14 d的工蜂中腸α-淀粉酶的活性中，產(chǎn)朊假絲酵母組顯著高于玉米蛋白質(zhì)粉組（P ＜ 0.05），和其他組無顯著差異（P ＞ 0.05）。

表7 不同蛋白質(zhì)源飼料對工蜂中腸α-淀粉酶活性的影響U/mg prot

由表8可知，7 d的工蜂中腸胰蛋白質(zhì)酶活性中，啤酒酵母組顯著低于其他組（P＜0.05），其他組間無顯著差異（P＞005）；14 d的工蜂中腸胰蛋白質(zhì)酶活性中，玉米蛋白質(zhì)粉組顯著高于啤酒酵母、產(chǎn)朊假絲酵母組（P＜0.05），但和菜籽餅組間無顯著差異（P＞0.05）。

2.6 工蜂相關(guān)抗氧化基因的變化 由圖2可知，SOD1基因表達量中，玉米蛋白質(zhì)粉組顯著高于其他組（P＜0.05）；SOD2基因表達量中，菜籽餅顯著高于其他組（P ＜ 0.05），其他組間無顯著差異（P ＞ 0.05）；CAT基因表達量中，產(chǎn)朊假絲酵母組顯著高于其他組（P＜0.05），其他組間無顯著差異（P＞0.05）。

表8 不同蛋白質(zhì)源飼料對工蜂中腸胰蛋白質(zhì)酶活性的影響U/mg prot

圖2 不同蛋白質(zhì)源飼料對7 d工蜂抗氧化基因表達量的影響

由圖3可知，SOD1基因表達量中，菜籽餅、啤酒酵母組顯著高于玉米蛋白質(zhì)粉和產(chǎn)朊假絲酵母組（P＜0.05）；SOD2基因表達量中，啤酒酵母、產(chǎn)朊假絲酵母組顯著高于玉米蛋白質(zhì)粉、菜籽餅組（P＜0.05）；CAT基因表達量中，玉米蛋白質(zhì)粉組顯著高于菜籽餅和啤酒酵母組（P＜0.05），但和產(chǎn)朊假絲酵母組無顯著差異（P＞0.05）。

圖3 不同蛋白質(zhì)源飼料對14 d工蜂抗氧化基因表達量的影響

3 討論

3.1 不同蛋白質(zhì)源飼料對蜂群采食量的影響雖然國內(nèi)外對蜜蜂的代用花粉飼料進行了長期、大量的研究（郭海坤等，2009；Haydak，1967），但卻很少有研究不同蛋白質(zhì)源飼料作為代花粉飼料對蜜蜂的影響，所以本研究旨在通過研究得到一種或幾種能夠減少花粉使用量的代花粉飼料。蜜蜂的生長發(fā)育需要攝取大量的蛋白質(zhì)，本試驗中，其蛋白質(zhì)的來源主要為人工配制的代花粉飼料，目的是為了代替花粉在生產(chǎn)中的比例。由試驗數(shù)據(jù)顯示，蜜蜂對于菜籽餅和產(chǎn)朊假絲酵母的取食量較低。分析可能存在兩方面的原因：（1）根據(jù)Carpes等（2009）測得花粉中的粗纖維含量平均有3.4%，而菜籽餅中含有10%～12%的纖維素（肖世平等，1995），其粗纖維的含量遠遠大于花粉中的含量；（2）蜜蜂喜采食芳香氣味的食物，但菜籽餅中卻很低。

3.2 不同蛋白質(zhì)源飼料對群勢的影響 工蜂是蜂群中數(shù)量最多的蜂種，負責采集花粉、花蜜、水等，是蜜蜂食物的提供者及各種蜂群內(nèi)活動的主要承擔者。群勢是指蜂群中工蜂的總數(shù)，是反映蜂群繁殖力和蜜蜂飼料質(zhì)量、蜂群健康狀況的重要指標，決定了周年養(yǎng)蜂生產(chǎn)的高產(chǎn)和穩(wěn)產(chǎn) （周冰峰，2002）。 Mattila 等（2006）研究發(fā)現(xiàn)，在春繁階段，蜂群群勢主要受環(huán)境、營養(yǎng)狀況等因素的影響，飼喂花粉或代花粉飼料可以提高工蜂哺育幼蟲的能力，并能培育出數(shù)量更多的工蜂。本試驗中，蜂群群勢呈現(xiàn)先緩慢上升，在24～36 d期間，玉米蛋白質(zhì)粉和啤酒酵母組群勢迅速增長，與其他兩組差異顯著，這可能與采食量有關(guān)。

3.3 不同蛋白質(zhì)源飼料對工蜂初生重的影響工蜂初生重是衡量工蜂個體性能的重要指標 （程艷華等，2008），不同飼料營養(yǎng)成分會直接影響工蜂的發(fā)育狀況，而初生重在一定程度上反映了蜜蜂幼蟲期的營養(yǎng)吸收及發(fā)育狀況。在本研究中，飼喂玉米蛋白質(zhì)粉、啤酒酵母的工蜂有較高的初生重量，說明玉米蛋白質(zhì)粉和啤酒酵母在一定程度上可以改善飼料的質(zhì)量，提高哺育蜂的質(zhì)量，且有望成為代替花粉的人工飼料。同時菜籽餅的工蜂初生重較低，這可能與其采食量較低有關(guān)。

3.4 不同蛋白質(zhì)源飼料對工蜂不同組織蛋白質(zhì)含量的影響 蜜蜂體蛋白質(zhì)含量可有效用于評價代用花粉的品質(zhì) （DeJong等，2009；Cremonez等，1998）。工蜂蜂體蛋白質(zhì)含量是對工蜂攝入蛋白質(zhì)含量的間接反映，蛋白質(zhì)是蜜蜂身體組織主要的組成物質(zhì)，約占剛羽化工蜂鮮重的13%，占5日齡工蜂鮮重的15%（李成成等，2010）。意大利蜜蜂蜂體蛋白質(zhì)含量與發(fā)育階段、飼料、季節(jié)、哺育蜂等因素有關(guān)，蜜蜂從幼蟲期、蛹期、成蜂期蜂體總蛋白質(zhì)含量呈現(xiàn)先降低后上升的趨勢 （李肖，2014；Wigglesworth，1933）。 有研究表明，王漿腺等腺體的發(fā)育及其蛋白質(zhì)的合成必須消耗蛋白質(zhì)（Sagili等，2005）。本試驗中，飼喂菜籽餅的工蜂頭部蛋白質(zhì)含量較低，原因可能是其采食量較低，導致頭部的腺體發(fā)育不完全，使得蜂體頭部蛋白質(zhì)沉積較低。

3.5 不同蛋白質(zhì)源飼料對工蜂生理機能的影響淀粉酶是蜜蜂體內(nèi)催化淀粉中糖苷鍵水解的一種酶類。本試驗中，從日齡上觀察工蜂酶活性變化可以看出，隨著日齡的增長，酶活性呈現(xiàn)一個上升的趨勢，這與魏偉（2017）的研究基本一致。分析原因可能是蜂群中存在充足的蔗糖，工蜂出房后會優(yōu)先采食花粉或蛋白質(zhì)飼料，而工蜂后期主要采食蜂蜜或蔗糖溶液，所以蔗糖酶會隨著日齡的變化呈現(xiàn)上升的趨勢。蛋白質(zhì)酶主要包括胃蛋白質(zhì)酶類的蛋白質(zhì)水解酶、肽酶、血管緊張肽酶和脂肪酶（劉彩珍，2001）。第7天時，飼喂啤酒酵母的工蜂酶活性較低；第14天時，飼喂玉米蛋白質(zhì)粉的工蜂酶活性較高，推測可能與不同飼料的蛋白質(zhì)含量有關(guān)。同時在本試驗中，隨著日齡的增長，胰蛋白質(zhì)酶活性呈現(xiàn)下降的趨勢。

超氧化物歧化酶（SOD）有清除體內(nèi)的超氧陰離子等自由基的作用，過氧化氫酶（CAT）有催化體內(nèi)的H2O2反應的作用，這兩種機能對生物體防御外界傷害具有重要作用，可以保護機體免受損傷（Alul等，2003）。研究表明，工蜂的壽命狀況和相關(guān)基因的表達會受營養(yǎng)物質(zhì)的影響，花粉種類和含量能夠顯著影響SOD1基因的表達（Wang等，2014）。本研究中，對于7日齡的工蜂，飼喂玉米蛋白質(zhì)粉有較高的SOD1基因表達量，但到14日齡時卻大大減少，說明其抗氧化能力逐漸降低。飼喂啤酒酵母的14 d工蜂有較高的SOD2基因表達量；對CAT基因表達量進行分析，14日齡工蜂，飼喂菜籽餅的表達量顯著低于其他組，表明飼喂菜籽餅的工蜂抗氧化能力較弱。