5种云南产蜂花粉矿质元素分析及蛋白质营养评价

黄新球，杨有仙，卢焕仙，杨 爽，梁 铖，卢丽芬，王艳辉*

(1.云南省农业科学院蚕桑蜜蜂研究所，云南 蒙自 661101；2.红河州质量技术监督综合检测中心，云南 蒙自 661199)

【研究意义】蜂花粉是蜜蜂的主要食物，是维持蜜蜂生长繁殖所需除糖类以外几乎所有营养素的来源，研究蜂花粉的营养水平对科学、高效的养蜂生产具有重要意义；蜂花粉还是最主要的蜂产品之一，具有较好的天然保健作用与医疗及美容价值。蛋白质和矿物质是蜂花粉中两类重要的营养成分。食物中蛋白质的含量及质量是食物营养价值的重要方面，氨基酸的含量及组成比例决定着蛋白质的质量。矿质元素是人体所需的六大营养素之一，研究食物中矿质元素含量能指导人们合理健康膳食。食物蛋白质的营养评价是指导膳食营养、食品组合加工、新食品资源的研究与开发等方面的重要参考依据[1]。【前人研究进展】蜂花粉的蛋白质营养情况对蜜蜂健康[2-3]、提高免疫力[4-5]及蜂产品的生产[6]具有较大影响。矿质元素在人体组织的生理作用中发挥重要功能，在中国人群中比较容易缺乏的有钙、铁、锌3种元素[7]，矿质元素对蜜蜂的健康也很重要，当蜂粮中缺乏钙、铁元素时，蜜蜂免疫力低下、抗病毒能力低[8]，矿质元素的含量还影响蜜蜂抵抗病虫害的能力[9]。【本研究切入点】油菜、野玫瑰、茶花、蚕豆、鬼针草5种植物源的蜂花粉是云南最常见的几种蜂花粉，前3种是云南最主要的商品类蜂花粉。云南的蚕豆蜂花粉主要用作春季繁殖蜂群，蜂农普遍反映在附近有蚕豆花的区域繁蜂，蜂群会繁殖得更好，但关于其原因的相关研究鲜有报道。鬼针草在全国很多地方均有分布，在云南分布广且常年开花，是云南地区的主要粉源之一，尤其是在外界没有大片其他粉源季节 (9-10月)，鬼针草花粉是最主要的蜂花粉来源，调查发现该时期蜜蜂群势普遍较弱、病害严重，目前关于鬼针草蜂花粉的营养情况及其与该时期蜜蜂群势弱是否有关系的相关研究鲜见报道。【拟解决的关键问题】研究5种云南主要蜂花粉的矿质元素组成、蛋白质含量并进行营养评价，以期为云南蜂花粉用于食品、保健品的开发及蜜蜂的科学、健康饲养提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料

主要仪器：Optima 8000电感耦合等离子体发射光谱仪(美国PE公司)，KjeltecTM8400凯氏定氮仪(美国FOSS公司)，高效液相色谱仪(美国waters公司)。

5种云南蜂花粉及采集地：蚕豆蜂花粉(红河)、鬼针草蜂花粉(红河)、油菜蜂花粉(罗平)、野玫瑰蜂花粉(泸西)、茶花蜂花粉(普洱)。

1.2 试验方法

1.2.1 蜂花粉矿质元素分析 蜂花粉经减压干燥[10]至恒重，参照GB 5009.268-2016《食品中多元素的测定》方法[11]，用电感耦合等离子体发射光谱 (ICP-OES)测定元素含量。

1.2.2 蜂花粉蛋白质含量测定 参照GB 5009.5-2016《食品中蛋白质的测定》方法[12]，用凯氏定氮仪测定干蜂花粉中蛋白质含量。

1.2.3 蜂花粉氨基酸含量测定 称取干燥后的蜂花粉用盐酸进行水解，以2,4-二硝基氟苯(DNFB)作为柱前衍生试剂，用高效液相色谱仪测定氨基酸含量[13-14]。

色谱条件。色谱柱：kromasil C18 (250×4.6 mm，5 μm)；检测波长360 nm，柱温35 ℃，流速1 mL/min；流动相A：50 mM乙酸钠溶液(乙酸调pH值6.8)；流动相B：50 %乙腈水；洗脱程序：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 营养学评价 (1)化学评分(Chemicalscore, CS)采用联合国粮农组织(1970)[15]推荐的方法，按公式(1)计算：

(1)

式中，Ax为待评蛋白质中某一必需氨基酸的含量；Ae为待评蛋白质中必需氨基酸的总含量；Ex为标准鸡蛋白中相应必需氨基酸的含量；Ee为标准鸡蛋白中必需氨基酸的总含量。

(2)氨基酸评分(Aminoacidscore, AAS)采用氨基酸比值法[16]，按公式(2)计算：

(2)

式中，Ax为待评蛋白质某一必需氨基酸含量；As为WFO/FAO评分模式氨基酸含量。

(3)必需氨基酸指数(Essentialaminoacid, EAAI)采用联合国粮农组织(1973)[17]的方法，按公式(3)计算：

(3)

式中，t为待评蛋白质的氨基酸；s为标准蛋白(鸡蛋)氨基酸；n为比较的氨基酸种数。

(4)生物价(BV)采用Oser[18]提出的用EAAI预测生物价的方法，按公式(4)计算。

BV=1.09×EAAI-11.7

(4)

(5)营养指数(Nutritionalindex, NI)按照采用Bano[19](1982)的方法，按公式(5)计算：

(5)

式中，PP为蛋白质百分含量。

2 结果与分析

2.1 蜂花粉矿质元素含量

如表1所示，蜂花粉中含量较高的元素为Ca、Mg、K、S、P，含量均在1000 mg/kg以上，测定的12种矿质元素总量为10 882.98～27 265.84 mg/kg (1.09 %～2.73 %)，5种蜂花粉中蚕豆蜂花粉矿质元素总量最高，油菜蜂花粉和茶花蜂花粉含量次之，鬼针草蜂花粉含量最低。结合测定的蛋白质含量数据(表2)可发现，蜂花粉的矿物质元素总量与蛋白质含量成正相关，如图1所示，用SPSS 23对数据做相关性分析，二者相关性显著，相关度为0.92。

图1 5种蜂花粉蛋白质和矿物质含量Fig.1 Contents of protein and minerals in 5 bee pollens

中国居民钙的推荐摄入量成人为800 mg/d，常见含钙高的食物如大豆(1910 mg/kg)、牛奶(1040 mg/kg)、鸡蛋黄(1120 mg/kg)[20]中的钙含量均低于蚕豆、油菜、鬼针草3种植物源蜂花粉中钙的含量，因此，这3种蜂花粉可作为补充钙元素的食物来源。

锌是人体必需的微量元素之一，世界卫生组织(WHO)建议成人食物锌的摄入量为12～16 mg/d，食物中含锌量高的有大豆(37.1 mg/kg)、花生(39.2 mg/kg)、小米(25.1 mg/kg)[21]。5种蜂花粉中除油菜蜂花粉锌含量(32.89 mg/kg)略低，其他4种(44.34～66.10 mg/kg)都显著高于上述3种食物，因此，蜂花粉也可作为补充锌元素的极佳选择。

蜂花粉的矿质元素组成与花粉种类有较大关系。从表1中发现，茶花蜂花粉中锰元素含量是另外4种花粉含量的10倍以上；野玫瑰蜂花粉中未测出钠元素；茶花蜂花粉和野玫瑰蜂花粉中硼元素含量非常低；蚕豆蜂花粉中有较高含量的铁元素和镁元素。

2.2 蜂花粉蛋白质及氨基酸含量分析

5种蜂花粉中，以蚕豆蜂花粉蛋白质含量最高(30.16 %)，次为茶花蜂花粉(28.26 %)，油菜蜂花粉(27.40 %)，野玫瑰蜂花粉(21.6 %)，鬼针草蜂花粉(15.96 %)；GB/T 30359《蜂花粉》国家标准[22]规定蜂花粉蛋白质含量不得低于15 %，鬼针草蜂花粉蛋白质含量接近国家标准的临界点。

5种蜂花粉的17种氨基酸总含量为11.04 %～23.31 %(表2)。联合国粮农组织与世界卫生组织(FAO/WHO)提出，理想蛋白质中必需氨基酸/总氨基酸比值(TEAA/TAA)应达到40 %左右，测定的5种云南产蜂花粉TEAA/TAA为38.34 %～41.97 %，符合FAO /WHO提出的理想蛋白模式。

5种蜂花粉蛋白质含量差异较大，但TEAA/TAA比值非常接近，与Yang Kai[23]、Szcesna[24]等人报道的蜂花粉样品TEAA/TAA值较为近似，Szcesna[24]等认为，蜂花粉氨基酸含量和蛋白含量与花粉源植物关系较大，而TEAA/TAA则相对稳定。

表1 蜂花粉矿物质元素含量

注：蜂花粉以干重计。

Note：Bee pollen by dry weight.

表2 5种蜂花粉中氨基酸含量

注：*代表必需氨基酸；TAA，总氨基酸；EAA，必需氨基酸；TEAA，总必需氨基酸；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.

蚕豆蜂花粉的脯氨酸含量(3.08 %)明显高于另外4种蜂花粉的含量，是鬼针草蜂花粉的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 蜂花粉蛋白质营养评价

2.3.1 5种蜂花粉氨基酸评分和化学评分 按照FAO/WHO氨基酸模式，理想蛋白质的总必需氨基酸(TEAA)含量要达35 g/100g pro，将蜂花粉氨基酸含量数据转化为每100 g蛋白质中该氨基酸的含量见表3，5种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，蚕豆蜂花粉、鬼针草蜂花粉略低于该值；5种蜂花粉的赖氨酸、苯丙氨酸+酪氨酸含量均高于或等于FAO/WHO模式；单种氨基酸含量5种蜂花粉均低于全鸡蛋模式。

每100g蛋白质中某氨基酸含量=氨基酸评分和化学评分见表4，数据显示，5种蜂花粉第一限制性氨基酸均为蛋氨酸+半胱氨酸(含硫氨基酸)，第二限制氨基酸均为缬氨酸；以第一限制性氨基酸的评分作为该蛋白质的评分值，从表5可见，5种蜂花粉中蚕豆蜂花粉的氨基酸评分和化学评分均最低，鬼针草蜂花粉两评分均为最高，因此若仅从第一限制性氨基酸与全鸡蛋蛋白及FAO/WHO模式贴近程度来看5种蜂花粉蛋白营养以鬼针草蜂花粉最优，茶花蜂花粉、油菜蜂花粉、野玫瑰蜂花粉次之，蚕豆蜂花粉最差。

2.3.2 5种蜂花粉必需氨基酸指数、生物价和营养指数 必需氨基酸指数(EAAI)越高，表明被评价蛋白质与全鸡蛋模式的必需氨基酸组成越接近。由表5可见，野玫瑰蜂花粉EAAI值最高，茶花蜂花粉和油菜蜂花粉次之，蚕豆蜂花粉和鬼针草蜂花粉最低。生物价(BV)反映食物蛋白质在消化吸收后被机体利用程度，5种蜂花粉的BV值为56.12～64.25，野玫瑰蜂花粉最高，蚕豆蜂花粉和鬼针草蜂花粉较低。营养指数(NI)综合考虑了氨基酸组成和蛋白值含量2个因素，NI值越高的食物能提供的优质营养越多，蚕豆蜂花粉、茶花蜂花粉、油菜蜂花粉评分较高(18.28～19.10)，野玫瑰蜂花粉次之(15.05)，鬼针草分值最低(10.16)。

表3 5种蜂花粉中氨基酸的组成及比较分析

表4 5种蜂花粉蛋白质的氨基酸评分和化学评分

注：AAS，氨基酸评分；CS，化学平分。

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

表5 5种蜂花粉蛋白质的营养评价

3 讨 论

5种蜂花粉的蛋白质含量和矿质元素总量存在显著正相关性，曾志将[25]报道，蜂花粉中矿质元素有很大一部分是与蛋白质以结合态形式存在，这应该是5种蜂花粉蛋白质含量和矿质元素总量成正相关的重要原因。茶花蜂花粉中的锰元素含量是另外4种蜂花粉的10倍以上，董文滨[26]、Yang Kai[23]等人的研究也显示茶花蜂花粉中锰元素含量显著高于其他蜂花粉的含量，这一现象与茶树能富集锰元素[27]有直接关系，因此，锰元素含量可作为茶花蜂花粉区别于其他蜂花粉的鉴别指标。

蚕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]，而脯氨酸对蜜蜂的健康及生长繁殖具有重要意义[30-31]；蜂农普遍反映蚕豆蜂花粉繁蜂效果好，这与蚕豆蜂花粉蛋白质含量高(30.16 %)有关，与蚕豆蜂花粉中脯氨酸含量高也有关系。

不同评价指标产生的评分结果高低顺序存在较大差异，该现象在其他文献[24, 32-33]中也可见，主要是因为各指标的侧重点不一样。化学评分和氨基酸评分侧重的是食物蛋白质中单个必需氨基酸与全鸡蛋蛋白及FAO/WHO模式相应氨基酸的贴近程度；而必需氨基酸指数和生物价则是侧重于食物蛋白中所有必须氨基酸整体组成与模式的贴近度，反映食物中所含的蛋白质的优良程度；但不同食物中蛋白质的含量不同，营养指数综合考虑了必需氨基酸指数和蛋白质含量的差异，侧重于评价相同质量的不同食物能提供优质蛋白量的多少。因此，若从5种蜂花粉能提供的优质蛋白营养量来看，5种蜂花粉蛋白营养优良顺序为茶花蜂花粉、蚕豆蜂花粉、油菜蜂花粉、野玫瑰蜂花粉、鬼针草蜂花粉。

Dolezal A G[8]及Alaux C[4]曾报道蜂粮的营养水平对蜜蜂的健康及免疫力有较大影响。云南地区有较多蜂农反映，在外界几乎没有其他花粉源只有鬼针草花粉的季节，蜂群群势较弱，蜜蜂容易产生病害。实验结果显示，鬼针草蜂花粉营养指数、蛋白质含量、矿质元素总量几个指标都非常低，因此，蜂农反映的情况与该时期蜂花粉营养水平低有较大关系。

蜂农会在外界花粉少的季节购买蜂花粉或代用粉对蜜蜂进行饲喂，但却普遍忽视了不同花粉的营养差异。有些粉源植物虽然花粉多，但花粉的营养水平低(如鬼针草花粉)，不能满足蜜蜂的营养需求。因此，养蜂生产需要关注蜂场周围不同季节花粉源情况，在自然界花粉营养不足的时期，需用营养较充足的花粉对蜜蜂进行适当的饲喂，以保证蜂群的健康生长与繁殖。

4 结 论

5种云南主产蜂花粉中蛋白质含量、矿质元素及氨基酸组成存在较大差异，组成蛋白质的必需氨基酸/总氨基酸比值(TEAA/TAA)差异小，且均接近FAO/WHO提出的理想蛋白质要求。5种蜂花粉的蛋白质含量与矿物质总量成正相关。5种蜂花粉的第一限制性氨基酸均为含硫氨基酸(蛋氨酸+半胱氨酸)。养蜂生产需要根据外界蜂花粉的营养差异作出相应调整。茶花蜂花粉、蚕豆蜂花粉、油菜蜂花粉可作为蜜蜂和人类矿物质及蛋白质营养来源的优质原料。