尹 欣,喬 棟,黎洪霞,劉肇龍,吳美佳,龐 杰 ,陳蘭珍,
(1.福建農(nóng)林大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院,福建福州 350002;2.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院蜜蜂研究所,北京 100093)
蜂王漿(Royal jelly)是以采集的花蜜和花粉作為初始原料,經(jīng)由哺育蜂的上顎腺和咽下腺及其他腺體共同分泌而成。蜂王漿一般呈淡黃色,是具有特殊氣味,口感辛辣并略有酸澀的漿狀物質(zhì)。蜂王漿作為天然的保健食品,含有蛋白質(zhì)、有機酸、維生素、酶、多酚等多種營養(yǎng)物質(zhì),具有提高免疫力、抗衰老、抗腫瘤、抑菌抗炎、抗疲勞、降血壓等多種生物活性功能,深受廣大消費者青睞。蜂王漿具有的生物活性功能如抗衰老、美容養(yǎng)顏、抗腫瘤等都與蜂王漿的抗氧化能力息息相關(guān)。Kungi 等綜述了蜂王漿及其組分的抗氧化能力和對蜜蜂、果蠅、鼠等生物健康的影響,發(fā)現(xiàn)抗氧化能力的增強是延長壽命的主要因素之一。蜂王漿抗氧化能力的強弱取決于王漿中的抗氧化成分,而采收時間及采收時期的不同可能導(dǎo)致王漿中抗氧化組分的差異。Liu 等研究了不同采收時間蜂王漿的抗氧化活性,48 及72 h 采收的蜂王漿中蛋白質(zhì)、多酚含量和抗氧化能力均低于24 h 采收的蜂王漿,其結(jié)果表明多酚類物質(zhì)可能是抗氧化活性的主要物質(zhì)之一。諶迪等對比了不同月份所產(chǎn)蜂王漿的成分差異,結(jié)果表明不同月份蜂王漿的王漿主蛋白含量和抗氧化能力均存在顯著差異。10-HDA 是王漿中特有的活性成分,其具有多種生物活性作用。Chen 等發(fā)現(xiàn)10-HDA 可減輕小鼠肺組織的病理變化,對一些炎癥基因也具有抑制效果。Yang 等發(fā)現(xiàn)10-HDA 對動物和人體特有的病原菌,如金色葡萄球菌、木糖葡萄球菌和霍亂沙門氏菌等均有著強效的殺滅作用。蜂王漿本身具有許多較好的生物活性作用,而其品質(zhì)優(yōu)劣影響著其能否有效發(fā)揮活性作用。蜂王漿組成復(fù)雜,且在生產(chǎn)過程中隨著生產(chǎn)時間的延長,受到花期(以主要蜜粉源植物命名花期,如油菜花期和多種蜜粉源植物組成的山花花期等)、蜂種、蜂群更替和地域氣候等多方面因素的影響,使得蜂王漿品質(zhì)無法得到準(zhǔn)確的衡量以及判斷。研究表明,蜂王漿生產(chǎn)過程中花蜜和花粉來源(蜜粉源植物)的差異,會影響蜂王漿的質(zhì)量及其生物功能活性。但少有研究表明蜜源植物花期對蜂王漿品質(zhì)的具體影響,因此有必要對不同花期所產(chǎn)蜂王漿主要成分及其抗氧化活性進行研究。本研究以湖北省鐘祥市不同花期(油菜盛花期、油菜末花期、山花花期、葡萄花期、荊條盛花期和荊條末花期)所生產(chǎn)的蜂王漿為研究對象,通過合理的長期跟蹤取樣,排除蜂種、環(huán)境氣候和地域差異等多種因素的影響,分析比較不同花期所產(chǎn)蜂王漿的10-HDA、總蛋白、水分和總酚酸含量的變化,并進行體外抗氧化實驗,對不同花期所產(chǎn)蜂王漿的品質(zhì)進行探索,以期為指導(dǎo)蜂王漿實際生產(chǎn)及消費者選購優(yōu)質(zhì)蜂王漿提供理論依據(jù)。
蜂王漿 采集于湖北省鐘祥市的兩家蜂場,蜂種為漿蜂,蜂王均是同源繁殖而來,蜂群群勢良好無病蟲害,為確保實驗期間采樣的延續(xù)和準(zhǔn)確性,對蜂箱進行編號標(biāo)記,保證實驗樣品均來源于編號的蜂箱中,采樣時間為2021 年3 月至6 月份,以油菜盛花期(3 月中旬~3 月底)采集的油菜王漿(YCWJ1)、油菜花末期(3 月底~4 月初)采集的油菜王漿(YCWJ2)、山花盛花期(4 月中旬~5 月初)采集的山花王漿(SHWJ)、葡萄盛花期(5 月底~6 月初)采集的葡萄王漿(PTWJ)、荊條盛花期(6 月中旬)采集的荊條王漿(JTWJ1)、荊條花末期(6 月底)采集的荊條王漿(JTWJ2)共24 個實驗樣本。樣品采集時每批次王漿等分于50 mL 離心管中,并立即存放于-18 ℃條件下保存。在盡可能排除蜂種、地域和氣候等因素影響下探究不同花期蜂王漿差異。10-HDA、對羥基苯甲酸甲酯 標(biāo)準(zhǔn)品,上海源葉生物科技有限公司;1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl,DPPH) TCI 化成工業(yè)發(fā)展有限公司;2,4,6-(2-吡啶基)-1,3,5-三嗪(2,4,6- Tri-2-Pyridyl-1,3,5-triazine,TPTZ)、沒食子酸、福林酚 北京索萊寶科技有限公司;無水三氯化鐵 阿拉丁試劑(上海)有限公司;鹽酸、氫氧化鈉、濃硫酸、硼酸、甲基紅、溴甲酚綠 國藥集團化學(xué)試劑有限公司;凱氏定氮催化劑片(硫酸銅混合型) 北京金元興科科技有限公司;其余試劑均為分析純 西隴科學(xué)股份有限公司。
1200 型高效液相色譜儀 美國安捷倫科技有限公司;2300 凱氏定氮儀、消化爐 丹麥福斯公司;XS-105DU 電子天平 瑞士梅特勒-托利多公司;VD23真空干燥箱 德國BINDER 公司;HWS-28 電熱恒溫水浴鍋 上海一恒科學(xué)儀器有限公司;BIOOFUGE離心機 美國Thermo Scientific 公司;SpectraMax i3 酶標(biāo)儀 美國美谷分子儀器;Milli-Q 型純水器美國Millipore;KQ-500DE 數(shù)控超聲波清洗器 昆山市超聲儀器有限公司;QL-866 旋渦儀 海門市其林貝爾儀器制造有限公司。
1.2.1 10-HDA 含量測定 參照國標(biāo)GB 9697-2008蜂王漿進行測定。
1.2.2 總蛋白測定 參照國標(biāo)GB 9697-2008 蜂王漿。采用凱氏定氮儀進行實驗。稱取0.05 g 樣品,加入1 片凱氏定氮催化劑片和3.5 mL 濃硫酸,在消化溫度420 ℃條件下消化2 h,上機測定。滴定溶液:0.1 mol/L 鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定;氫氧化鈉溶液(400 g/L);1%硼酸吸收溶液(含0.1%溴甲酚綠和0.1%甲基紅指示劑)。
1.2.3 水分含量測定 參照國家標(biāo)準(zhǔn)GB 9697-2008蜂王漿。使用真空干燥箱,在-0.095~-0.10 MPa,75 ℃條件下恒溫干燥蜂王漿樣品4 h 后,冷卻至室溫,稱量,重復(fù)干燥至前后兩次質(zhì)量差少于2 mg。
1.2.4 總酚酸測定 參照高慧等的方法。配制0、0.1、0.2、0.4、0.6、0.8 和1.0 mL 的沒食子酸標(biāo)準(zhǔn)溶液(100 μg/mL),標(biāo)準(zhǔn)溶液分別加入1 mL 福林酚顯色試劑充分混勻,3 min 后加入1 mol/L NaCO溶液并用蒸餾水定容至10 mL 充分混勻,黑暗環(huán)境下靜置反應(yīng)1 h 后于760 nm 處測定吸光值,以沒食子酸濃度為橫坐標(biāo)(x),吸光度為縱坐標(biāo)(y)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線,0~100 μg/mL 的沒食子酸標(biāo)準(zhǔn)曲線的線性方程為:y=0.58x+0.0068,相關(guān)系數(shù)=0.9988。
樣品測定:精確稱取5.0 g 蜂王漿樣品于50 mL容量瓶中,用去離子水渦旋溶解,定容至50 mL 后,超聲10 min,15000 r/min 離心10 min,取上清液的100 mg/mL 蜂王漿水溶液稀釋至20 mg/mL。取濃度為20 mg/mL 蜂王漿水溶液1 mL 加入1 mL 福林酚顯色試劑,混勻3 min 后加入1 mol/L NaCO溶液加蒸餾水定容至10 mL 充分混勻,黑暗環(huán)境下靜置反應(yīng)1 h 后760 nm 處測定吸光值,根據(jù)吸光值計算總酚酸含量。
1.2.5 DPPH 自由基清除能力的測定 參照付中民等的方法,并稍作修改。精確稱取2.5 g 蜂王漿樣品于50 mL 離心管中,用去離子水渦旋溶解,定容至50 mL,超聲10 min,15000 r/min 離心10 min,取上清液得50 mg/mL 蜂王漿水溶液。取上述蜂王漿水溶液1 mL 與濃度為0.1 mmol/L 的DPPH 無水乙醇溶液1 mL 充分混勻后,避光靜置反應(yīng)30 min,在517 nm 處測定吸光值A(chǔ),空白組A用1 mL無水乙醇代替DPPH 無水乙醇溶液,對照組A用蒸餾水代替蜂王漿水溶液。清除率計算公式為:
式中:X 表示DPPH 自由基清除率,%。
1.2.6 總抗氧化活性的測定 采用鐵離子還原法(Ferric reducing ability of plasma, FRAP)對蜂王漿總抗氧化活性進行測定,在原有方法上進行適當(dāng)修改。標(biāo)準(zhǔn)曲線:配制1 mmol/L FeSO溶液,并逐級稀釋為0~0.5 mmol/L FeSO溶液,取不同稀釋的FeSO溶液200 μL,加入TPTZ 工作液(300 mmol/L,pH3.6醋酸鹽緩沖溶液;10 mmol/L TPTZ 溶液;20 mmol/L FeCl;三種溶液按10:1:1 比例進行混合調(diào)配即得,試劑需現(xiàn)配現(xiàn)用)1.8 mL,混勻后37 ℃下反應(yīng)10 min 后在593 nm 處測定吸光值,以FeSO濃度,mmol/L 為橫坐標(biāo)(x),吸光度縱為縱坐標(biāo)(y)進行線性回歸得到標(biāo)準(zhǔn)曲線,y=1.1492x-0.0043,相關(guān)系數(shù)=0.9997。
樣品測定:精確稱取4.0 g 蜂王漿樣品于50 mL容量瓶中,用去離子水渦旋溶解,定容至50 mL 后,超聲10 min,15000 r/min 離心 10 min,取上清液得80 mg/mL 蜂王漿水溶液。取上述蜂王漿水溶液200 μL,加入TPTZ 工作液1.8 mL 混勻后在37 ℃反應(yīng)10 min 后于593 nm 處測定吸光度,帶入標(biāo)準(zhǔn)曲線得到蜂王漿的總抗氧化活性(mmol/L)。
通過SPSS 24.0 軟件進行多組樣本間差異顯著性分析和相關(guān)性分析,數(shù)據(jù)以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。使用Graphpad Prism 8 軟件進行單因素方差分析(One-way ANOVA)并繪圖。<0.05 和<0.01 分別為顯著差異和極顯著差異。
Fig.1 The chromatogram of 10-HDA注:A:10-HDA 標(biāo)準(zhǔn)品色譜圖,B:樣品的10-HDA 色譜圖;1:內(nèi)標(biāo)物峰,2:10-HDA 峰。
作為自然界中僅天然存在于蜂王漿中的10-HDA,具有抗菌抗炎、抗腫瘤、抗輻射、神經(jīng)調(diào)節(jié)和降血糖等諸多生理功效,其含量也是評定蜂王漿品質(zhì)高低的主要參考指標(biāo)。蜂王漿樣本的10-HDA色譜圖見圖1。不同花期蜂王漿中10-HDA 含量見圖2,其中,10-HDA 含量最高的是PTWJ,含量為2.20%,遠超國家標(biāo)準(zhǔn)要求的優(yōu)等品(10-HDA 含量高于1.8%)界線。油菜花期YCWJ1 的10-HDA 含量為1.93%,YCWJ2 的10-HDA 含量為1.75%,僅次于PTWJ 的10-HDA 含量。含量最低的是SHWJ,10-HDA 的含量僅為1.41%,恰好達到國標(biāo)要求的合格品(10-HDA 含量需高于1.40%)標(biāo)準(zhǔn)。
圖2 不同花期蜂王漿的10-HDA 含量Fig.2 10-HDA content of royal jelly in different flowering periods
通過顯著性分析發(fā)現(xiàn),PTWJ 中10-HDA 的含量與YCWJ1 存在顯著差異(<0.05),與其他花期所產(chǎn)蜂王漿的10-HDA 含量存在極顯著差異(<0.01)。不同花期蜂王漿10-HDA 的含量存在顯著差異,與王艷輝等的同蜂種不同花期蜂王漿10-HDA 含量無顯著差異的結(jié)果不符。PTWJ 生產(chǎn)時期為6 月初期,平均氣溫為24~32 ℃,與6 月中旬生產(chǎn)的JTWJ1和6 月下旬的JTWJ2 的氣候條件類似。其中JTWJ1 在采樣時受到降雨影響,氣溫出現(xiàn)過大幅降低的情況。JTWJ2 采樣時氣候條件穩(wěn)定,氣溫為25~32 ℃。同一花期內(nèi)雖受到氣候變化影響,JTWJ1和JTWJ2 的10-HDA 含量無顯著性差異(0.05),而PTWJ 與JTWJ1 和JTWJ2 氣候類似,但10-HDA含量均存在極顯著差異(<0.01),說明氣候因素并不是顯著影響蜂王漿10-HDA 含量的主要因素。在排除氣候溫度差異對10-HDA 分泌影響的情況下,可知蜂蜜和蜂糧的營養(yǎng)質(zhì)量和儲備量是影響10-HDA含量的關(guān)鍵因素。文獻表明當(dāng)花粉營養(yǎng)質(zhì)量較低或外界蜜粉源缺乏時都會影響蜂王漿中的10-HDA 含量。而在PTWJ 生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)巢脾中蜂蜜儲備少,蜂糧充裕,但10-HDA 含量高,結(jié)果表明即使在蜂蜜儲備不足的條件下,依靠葡萄花粉的營養(yǎng)物質(zhì)依舊能夠保證10-HDA 高質(zhì)量的分泌。路璐等的研究也表明糖類物質(zhì)對10-HDA 的分泌影響較小,推測蜂糧中某些營養(yǎng)物質(zhì)的多寡是影響10-HDA 分泌量的關(guān)鍵因素。
在油菜花期間,取樣于油菜盛花期YCWJ1 的10-HDA 為1.93%略高于胡元強于湖北省油菜蜜10-HDA 平均值為1.84%的研究結(jié)果,取樣在油菜花期末尾階段的YCWJ2 的10-HDA 含量為1.75%,略低于該結(jié)果。在YCWJ2 取樣前有降雨,降雨進一步加速了油菜花的凋零,致使可采集的油菜花粉量急劇減少。YCWJ2 相較于YCWJ1 的10-HAD 含量有所降低,說明油菜花粉的充足是生產(chǎn)高含量10-HDA蜂王漿的重要保障。
SHWJ 中10-HDA 含量是各花期中最低的,SHWJ的10-HDA 含量與PTWJ 和YCWJ1 的10-HDA 含量均存在極顯著差異(<0.01)。SHWJ 與YCWJ2 的10-HDA 含量相比較存在著顯著性差異(<0.05)。導(dǎo)致SHWJ 中10-HDA 含量低于其他花期的原因之一可能是受到蜂群采集習(xí)性的影響,本研究的蜂種對象為漿蜂,作為意大利蜜蜂的變種,偏好采集大面積蜜粉源,當(dāng)蜜粉源呈現(xiàn)零星小面積分布時,蜂群采集和繁殖積極性不高,進而影響到蜂王漿10-HDA的分泌。另一原因可能是SHWJ 生產(chǎn)時采集到的花粉質(zhì)量良莠不齊,合成10-HDA 所需營養(yǎng)成分偏低,導(dǎo)致10-HDA 分泌量的減少。
如表1 所示,蜂王漿總蛋白含量在13.58%~15.26%之間,符合國標(biāo)要求總蛋白質(zhì)在11%~16%之間的要求。其中,JTWJ2 總蛋白質(zhì)含量最高達到了15.26%。YCWJ2 總蛋白含量最低僅有13.58%,且與SHWJ 和JTWJ2 的總蛋白質(zhì)含量存在顯著差異(<0.05)。結(jié)合YCWJ2 的10-HDA 含量分析,結(jié)果表明油菜花粉含量的降低會大幅度影響油菜蜂王漿的品質(zhì),在季節(jié)氣候蜂群狀態(tài)等因素基本一致能排除多數(shù)影響因素的情況下,表明蜂糧營養(yǎng)成分不僅影響著蜂王漿中10-HDA 的含量,同時也影響著總蛋白質(zhì)含量。
表1 不同花期蜂王漿的總蛋白含量和水分含量Table 1 The total protein content and moisture content of royal jelly in different flowering periods
本次實驗中所有樣品的水分含量均符合國標(biāo)規(guī)定的合格品(≤69.0%)的要求,并且超過了水分含量低于≤67.5%為優(yōu)等品的要求。含水量較高的YCWJ1、YCWJ2、SHWJ 取樣于3 月底至4 月底,氣溫在15~19 ℃之間,空氣濕潤,是較為潮濕的月份,這些環(huán)境因素間接影響著蜂王漿的含水量。而JTWJ1 樣品取樣時間雖是6 月中旬,但在取樣前伴有降雨,氣溫受降雨影響由25~33 ℃降至21~22 ℃,空氣濕度也明顯增加,進而導(dǎo)致蜂王漿水分含量的升高。不同花期蜂王漿水分含量與環(huán)境之間存在聯(lián)系,所處自然環(huán)境中空氣濕度較高時,蜂王漿中含水量均有所上升。
蜂王漿中酚酸類物質(zhì)來源于植物以及植物的次級代謝產(chǎn)物。工蜂采集的植物花粉花蜜中含有酚酸類物質(zhì),這些酚酸類物質(zhì)在蜂巢中經(jīng)過加工釀制后,轉(zhuǎn)存于蜂糧和蜂蜜中,經(jīng)哺育蜂進一步攝入代謝后轉(zhuǎn)移至蜂王漿中。
如圖3 所示,由于蜜粉源植物的不同,蜂王漿中總酚酸含量存在差異。JTWJ1 和JTWJ2 總酚酸含量最高,均與YCWJ2 和PTWJ 存在極顯著性差異(<0.01)。而油菜花期的YCWJ1 和YCWJ2 相比,雖然YCWJ2 在生產(chǎn)時存在油菜花粉采集量減少的情況,但二者的總酚酸含量無顯著性差異(>0.05)。對比荊條花期的JTWJ1 和JTWJ2,JTWJ2 在生產(chǎn)期間受到降雨氣候影響,但JTWJ1 和JTWJ2 總酚酸含量無顯著性差異(>0.05),表明降雨不會顯著影響蜂王漿中總酚酸含量。綜上,同一花期所產(chǎn)蜂王漿的總酚酸含量是保持穩(wěn)定的,主要粉源供應(yīng)的減少和非極端自然天氣的改變不會顯著影響蜂王漿中總酚酸含量的變化。而油菜和荊條花期的共同特點是蜂蜜充沛,在蜂糧和氣候均有變化的情況下,同花期所產(chǎn)蜂王漿總酚酸仍能保持穩(wěn)定。
圖3 不同花期的蜂王漿總酚酸含量Fig.3 The total phenolic acid content of royal jelly in different flowering periods
如圖4 所示,不同花期間所產(chǎn)蜂王漿的DPPH自由基清除能力較強,且差異明顯。JTWJ1、JTWJ2及SHWJ 的DPPH 自由基清除率均高于56%,而YCWJ1、YCWJ2、PTWJ 的DPPH 自由基清除率低于50%。本實驗結(jié)果與諶迪研究的不同采收月份蜂王漿抗氧化活性對比的結(jié)果相似,其研究結(jié)果表明不同月份間蜂王漿的DPPH 自由基清除能力存在顯著差異,本研究表明不同花期間所產(chǎn)蜂王漿DPPH自由基清除能力同樣存在顯著差異(<0.05)。同花期內(nèi)的YCWJ1和YCWJ2,JTWJ1和JTWJ2 自由基清除能力均無顯著性差異(>0.05),不同花期間所產(chǎn)的蜂王漿DPPH 自由基清除能力均有所差異,其中油菜花期的YCWJ1 和YCWJ2,與荊條花期的JTWJ1和JTWJ2 的DPPH 自由基清除能力間存在極顯著差異(<0.01)。SHWJ 由于采集的花粉和花蜜成分差異大,導(dǎo)致花期內(nèi)的單獨樣本間自由基清除率差異較大,因此無法保證該花期所產(chǎn)蜂王漿整體自由基清除率的穩(wěn)定。綜上所述,在保證蜜粉源穩(wěn)定的情況下生產(chǎn)的蜂王漿DPPH 自由基清除能力是較為穩(wěn)定的,而隨著蜜粉源變動所產(chǎn)蜂王漿的DPPH 自由基清除能力也會有所差異。
圖4 不同花期蜂王漿的DPPH 自由基清除能力Fig.4 The DPPH free radical scavenging ability of royal jelly in different flowering periods
如圖5 所示,油菜花期的YCWJ1 和YCWJ2 的總抗氧化能力極顯著(<0.01)低于其他花期所產(chǎn)蜂王漿的總抗氧化能力,而油菜花期所產(chǎn)蜂王漿的總抗氧化相對較低的原因,可能是受到蜂群大量繁殖的影響。JTWJ1 和JTWJ2 的總抗氧化活性與DPPH 自由基清除能力結(jié)果類似,擁有著高DPPH 自由基清除率的同時也有著較高的總抗氧化能力。
圖5 不同花期的蜂王漿總抗氧化能力Fig.5 The total antioxidant capacity of royal jelly in different flowering periods
如表2 所示,DPPH 自由基清除率與總酚酸是顯著正相關(guān)(=0.602,<0.05),說明總酚酸含量越高時蜂王漿的DPPH 自由基清除能力越強,而相關(guān)系數(shù)不高的原因可能是蜂王漿中其他物質(zhì)與總酚酸相互協(xié)同參與了DPPH 自由基清除反應(yīng)。DPPH 自由基清除率與總抗氧化能力呈極顯著正相關(guān)(=0.745,<0.01),表明蜂王漿中DPPH 自由基清除能力越高其總抗氧化能力也會越強。而總抗氧化能力與總酚酸的相關(guān)性分析雖存在顯著正相關(guān)(<0.05),但相關(guān)系數(shù)不高,可能是由于蜂王漿中其他抗氧化物質(zhì)也參與反應(yīng)并占據(jù)主導(dǎo)地位導(dǎo)致的。
表2 抗氧化活性斯皮爾曼相關(guān)系數(shù)Table 2 Spearman correlation coefficient of antioxidant activity
本研究結(jié)果表明,在同地域同蜂種的條件下,不同花期所產(chǎn)蜂王漿中10-HDA 含量存在顯著性差異(<0.05)。PTWJ 的10-HDA 含量最高,YCWJ1 和YCWJ2 的10-HDA 含量其次,油菜花期充足的花粉和花蜜是10-HDA 穩(wěn)定分泌的保證。通過對比不同花期所產(chǎn)蜂王漿中10-HDA 含量,表明蜂糧的營養(yǎng)質(zhì)量可能是影響10-HDA 分泌的主要因素。蜂王漿總蛋白含量受花粉質(zhì)量影響較大。不同花期蜂王漿的DPPH 自由基清除能力和總抗氧化能力有所差異,其中荊條花期所產(chǎn)蜂王漿的自由基清除能力和總抗氧化能力均為最強。不同花期所產(chǎn)蜂王漿的DPPH自由基清除能力,與其總酚酸含量和總抗氧化能力呈極顯著正相關(guān)(<0.01)。