(浙江大学动物科学学院,杭州 310058)
蜂王浆是仅次于蜂蜜的主要蜂产品,生物学活性广泛而显著,应用历史悠久。关注国内外蜂王浆研究动态,了解蜂王浆研究热点,将有助于国内蜂王浆科学研究更好地向纵深发展,有助于蜂王浆产业的健康可持续发展。本文对2017年国内外蜂王浆的研究概况进行综述,对公开发表的50篇中英文文献及34项专利的地域分布和研究领域进行统计分析和评述,重点介绍蜂王浆在化学组分、质量控制、生物学活性等领域的研究新进展。
根据Google Scholar、Elsevier、Springerlink、NCBI、ISI Web of Knowledge、中国知网等数据库的搜索结果,2017年度发表与蜂王浆相关的中、英文研究论文共50篇,包括29篇SCI收录论文,14篇普通英文类以及7篇普通中文类,其中5篇是核心期刊论文。相比前几年,2017年度蜂王浆研究论文的数量有所下降(表1)。
表1 2013~2017年蜂王浆研究论文数
在29篇SCI论文中,第一单位来自中国的有9篇,作为蜂王浆研究传统主力的日本有5篇,两国论文数量约占总数的1/2。近几年中东国家的蜂王浆研究异军突起,每年都有多篇论文发表,2017年埃及有4篇、伊朗有1篇SCI论文发表。此外,美国、巴西、德国、意大利、斯洛伐克、泰国、希腊、印度尼西亚、阿尔及利亚均各有1篇。普通英文论文2017年度仍以中东国家为主,埃及、伊朗和沙特共发表了7篇英文非SCI论文,占总数的50%。2017年度国内蜂王浆领域的中文核心论文发表数与去年持平,为5篇。
2017年蜂王浆研究仍然主要集中于生物学活性、化学成分分析和质量控制。在29篇SCI论文中,有21篇是有关蜂王浆生物学活性的研究,8篇是有关蜂王浆成分和质量控制的研究。
近几年来,杀虫剂和抗生素对蜂产品的污染一直是蜂产品质量控制研究的重点和热点。有研究指出,在蜂群中储存的花粉和蜂粮中,能检测出多种杀虫剂[1]。那么这些来自花粉的杀虫剂是否会影响蜂王浆呢?Böhme等[2]针对这一问题设计了相应的实验,他们给蜂群饲喂含有13种杀虫剂的花粉,然后检测蜂王浆中这些杀虫剂的含量,结果在蜂王浆中只检测到痕量的7种杀虫剂。因此,他们认为花粉受到的杀虫剂污染不会被传递至蜂王浆,对蜂王浆的生产和育王不会有什么影响。韩国和埃及两国学者联合报道了两个基于液相色谱的农残快速检测方法,利用LC-MS/MS建立了一个快速检测蜂王浆中螨蜱胺、氟虫腈、蝇毒磷、氟胺氰菊酯、双甲脒及其代谢产物的方法[3];通过结合固相微萃取技术和液质联用技术,建立了一个蜂王浆中洁霉素、泰勒菌素A和泰勒菌素B的快速检测方法[4]。
Pina等[5]对蜂王浆中的极性小分子物质进行研究,基于亲水性液相色谱串联质谱(HILIC-MS/MS),他们建立了一个可以有效地将蜂王浆中具有生物学活性的小分子物质分离和定量的方法,在蜂王浆中一共检测到88个不同的组分,其中64个组分可以精确定量。他们进一步对125个希腊蜂王浆样本进行检测,检测到高含量的赖氨酸、核糖、脯氨酸、松三糖和谷氨酸。此外,还报道了18个首次检出的亲水性组分。
均相液-液萃取法作为一种简单高效的提取方法,被广泛应用于各种检测方法。Tu等[6]研究比较了基于盐分(salting-out liquid-liquid extraction)和糖分(sugaring-out liquid-liquid extraction)的两种均相液-液萃取法在蜂王浆10-HDA提取中的应用。他们选用NaCl、葡萄糖和硫酸镁作为固相分离剂,不同比例的乙腈/水作为液液萃取剂,比较不同条件下10-HDA和蛋白质组分的提取率。实验结果显示,硫酸镁对10-HDA的分离效果要优于NaCl和葡萄糖,而且随着乙腈/水比例的升高,10-HDA的得率也随之上升;而蛋白质的得率则主要与水的比例有关,在3种分离剂中,硫酸镁是提取蛋白质效果最好的物质。因此,使用NaCl配以高浓度的乙腈水溶液是提取10-HDA的最优方法。
2.3.1 蜂王浆对神经系统的保护作用
帕金森病是一种以黑质致密部多巴胺能神经元变性以及死亡为主要特征的神经系统疾病,多发于老人,具体病因主要包括外部环境影响和内部基因调控两个方面。有研究指出,氧化应激可能会引起帕金森病的发生以及恶化,而蜂王浆有良好的抗氧化功效。Inoue等[7]研究了蜂王浆脂肪酸及其衍生物对氧化应激引发的细胞死亡的保护作用并深入分析了相关作用机制。他们发现蜂王浆脂肪酸以及4-过氧化氢-2癸烯酸乙酯(HPO-DAEE)能显著诱导抗氧化酶(HO-1)的表达;使用HPO-DAEE预处理SH-SY5Y细胞能有效降低神经毒素6-OHDA引发的细胞死亡,减少活性氧(ROS)的产生,并通过激活Nrf2-ARE通路上调下游靶基因GCL以及NQO1的表达;同时,HPO-DAEE还能促进eIF2α的磷酸化,进而激活下游的转录因子ATF4,ATF4通过与Nrf-2结合并增强Nrf-2的转录活性,从而保护细胞免受氧化应激的损伤。
研究表明,蜂王浆能改善小鼠的空间记忆能力和认知能力,但是并没有探明发挥这些功效的主要生物学活性组分。Chen等[8]利用超滤的方法,从蜂王浆中提取王浆主蛋白(MRJPs)用于饲喂大鼠,14周后对大鼠进行水迷宫测试以及代谢组学检测。实验结果显示饲喂蜂王浆后,老龄大鼠的逃避潜伏期明显缩短,证明大鼠的空间记忆能力得到了显著改善;而代谢组学研究结果显示,服用蜂王浆的衰老小鼠的代谢物组成更接近于2个月大的年轻小鼠。他们推测MRJPs可能通过影响半胱氨酸代谢通路、牛磺酸代谢通路以及能量代谢通路来增加脑部的葡萄糖供应,减少氧化损伤,从而改善小鼠的记忆能力。
10-HDA是蜂王浆中重要的活性成分。Weiser等[9]首次报道了长期服用Weiser具有护脑作用,他们使用原代海马神经元细胞、SD大鼠以及BALB/C小鼠作为试验模型来评估长期的10-HDA作用对大脑健康以及身体组成的影响。结果显示,10-HDA能促进原代海马神经元细胞生长,神经突延长,增加神经元之间的联系,并能提高神经元细胞在缺氧以及谷氨酸盐刺激环境下的活细胞比例,改善线粒体状态;而在大鼠模型上,10-HDA能有效减少焦虑行为,并能剂量依赖性地增加老年大鼠体重,缓解行为学测试所引起的大鼠体重下降的情况。进一步的实验结果表明,长期服用10-HDA对于小鼠体重和身体组成的影响具有性别特异性:10-HDA会使得雄性小鼠体重增加,肌肉含量上升,并伴随肥胖的发生;而对于雌性小鼠,长期服用10-HDA会增加骨密度,但并不会出现体重上升的情况。因此,他们推测10-HDA可能是通过雌激素受体进而发挥这些功效的。
2.3.2 蜂王浆的降血糖、降血压作用
蜂王浆对糖尿病等慢性病的防治作用已经有了大量的研究。Yoneshiro等[10]最新报道了蜂王浆在预防肥胖上的功效。他们将蜂王浆与高脂日粮一同喂给C57BL/6J小鼠,17周后测定小鼠的运动能力和生理生化指标。结果显示,蜂王浆能抑制高脂日粮引发的白色脂肪和肝三酰甘油增加,同时蜂王浆能维持小鼠的血糖平衡;进一步研究发现蜂王浆能促进解偶联蛋白-1(UCP-1)和线粒体细胞色素C氧化辅酶IV(COX-IV)的表达。
而Watadani等[11]则评估了10-HDA对肥胖/糖尿病模型KK-Ay小鼠的作用。经过4周的饲喂,小鼠的高血糖症状和胰岛素抵抗都有了明显改善,但是对肥胖没有明显作用;进一步研究发现,10-HDA能激活骨骼肌中AMPK的磷酸化,并促进肝脏中过氧化物酶体增殖物激活受体γ共激活因子1α(Pgc-1α)基因的表达。
Sun等[12]报道了一种基于蜂王浆、蜂胶和蜂毒的混合物配方,并用于高血压小鼠模型。实验结果显示,通过调节PPAR-α和PPAR-β基因的表达,这一混合物能有效降低小鼠血液中多种细胞因子的水平,进而降低小鼠血压。
2.3.3 蜂王浆的抗肿瘤作用
Zhang等[13,14]报道了蜂王浆对乳腺癌小鼠的功效。他们使用4T1乳腺癌细胞和4周龄BALB/c小鼠构建了小鼠乳腺癌模型,实验小鼠被分为3组:对照组不饲喂王浆,预治疗组从种瘤前14 d开始饲喂蜂王浆一直持续到种瘤后28 d,治疗组从种瘤开始持续饲喂王浆28 d。使用RNA-seq技术检测预处理组和对照组小鼠肿瘤细胞的表达谱,并检测3组小鼠的生理指标。实验结果表明,蜂王浆能影响4T1细胞的基因表达;同时,预先服用蜂王浆能促进小鼠干扰素-α、超氧化物歧化酶的表达。而在种瘤后才开始给小鼠服用蜂王浆,并不会有明显的功效,这显示蜂王浆对乳腺癌有一定的预防作用。
Abdel-Hafez等[15]评估了蜂王浆能否用于缓解环磷酰胺的细胞毒性,结果显示,在同时服用蜂王浆和环磷酰胺的情况下,小鼠的生理生化指标和组织损伤都要明显优于只服用环磷酰胺的小鼠,表明蜂王浆能有效改善环磷酰胺在用于癌症治疗时对健康细胞的杀伤作用。
2.3.4 蜂王浆对伤口的促修复作用
Bucekova等[16]对蜂王浆促进伤口修复作用进行了深入的研究,发现蜂王浆水提物能显著促进角化细胞的迁移和伤口闭合,并促进角化细胞中金属基质蛋白-9(MMP-9)的表达。而在使用蛋白酶处理蜂王浆水提物之后,水提物便丧失了促进伤口愈合的功效,说明起到上述功能的活性物质是蛋白类成分。使用RP-HPLC和免疫印迹法发现这一关键的功能性成分是蜜蜂防御素-1。他们进一步通过体外表达的方法,人工制备了防御素-1用于细胞实验,结果显示,防御素-1能促进角化细胞的迁移和MMP-9的表达,是蜂王浆促进伤口修复的关键活性成分。
2.3.5 蜂王浆的抗过敏作用
Guendouz等[17]研究了蜂王浆对过敏性反应的防治作用。小鼠随机分组后预先饲喂蜂王浆,7 d后通过腹腔注射β-乳球蛋白构建过敏模型,然后观察其临床反应并检测其血液中过敏指标。实验结果显示,蜂王浆能显著降低小鼠血清中IgG、IgE和血浆中组胺的含量,表明蜂王浆能用于防治过敏性反应。
2.3.6 蜂王浆的抗皮肤黑化作用
Peng等[18]对10-HDA的抗黑色素生成和沉积能力进行研究,使用10-HDA处理B16F1黑素瘤细胞,检测其酪氨酸酶活性、黑色素生成速率以及相关蛋白的表达,结果显示,10-HDA能有效抑制黑色素的生成,并抑制相关蛋白的活性与表达;小鼠实验也显示,在表皮涂抹10-HDA能有效提升小鼠表皮的白皙程度。
随着年龄的增长,骨骼肌会逐渐退化萎缩,严重影响老人的生活质量。有研究指出酶解蜂王浆(pRJ)能促进细胞增殖分化,可被用于治疗少肌症[19]。在此基础上,Meng等[20]评估了pRJ对于老年人肌肉萎缩的缓解效果。他们对163位老年人进行为期1年的双盲实验,结果显示服用pRJ并不能有效提升老年人的肌肉强度,但是可以缓解由年龄增长所引起的肌肉强度的下降,原因可能与pRJ可以激活IGF-1和Akt信号通路有关,而pRJ并不会对老年人的体能起到显著的改善以及缓解效果。他们推测单一的营养物质补充不会发挥理想的效果,如果结合体育锻炼,pRJ可能会对老年人体能具有较好的改善作用。
近年来,蜂王浆用于缓解抗肿瘤药物带来的副作用相关研究比较热门。顺铂是一种非常有效的抗肿瘤药物,但是其肾毒性限制了在临床上的应用。Osama等[21]利用双盲实验研究了蜂蜜和蜂王浆能否用于缓解顺铂引发的急性肾损伤。癌症患者被分为3组,蜂蜜组和王浆组的病人从开始用药前到疗程结束,分别一直服用蜂蜜和蜂王浆,而对照组的患者则只服用顺铂。结果发现,疗程结束后服用蜂蜜和蜂王浆的患者血液中肾损伤指标物肝酪酸和尿素的含量低于对照组患者,表明蜂蜜和蜂王浆能有效减轻顺铂引发的肾损伤。
干眼症是泪液质或量异常或动力学异常,导致泪膜稳定性下降,并伴有眼部不适或眼表组织病变特征的多种疾病的总称。2014年日本学者Kawashima等[22]报道了口服蜂王浆能有效减轻小鼠干眼症模型的病症,2017年Inoue等[23]进一步报道了蜂王浆在临床上的应用尝试,在双盲试验中,服用蜂王浆的患者显著分泌更多眼泪,干眼症症状得到了有效缓解,显示蜂王浆在干眼症治疗上有很广阔的前景。
El-Tarabany等[24]报道了蜂王浆在蛋鸡饲养中的应用。通过在饲料中添加蜂王浆,能有效提高蛋鸡的羽毛生长和血液中红细胞、白细胞总数,饲喂蜂王浆后蛋鸡生产的鸡蛋蛋壳更厚,鸡蛋品质更高。因此,在蛋鸡产蛋时添饲蜂王浆能有效提高蛋鸡的生理指标和鸡蛋的品质。
作为最大的蜂王浆生产和出口国,2017年我国仍然和往年一样,是专利最多的国家,这表明我国在蜂王浆相关领域的开发热情和对知识产权保护的重视。除中国外,日本有3项专利,土耳其有1项专利。
在2017年中国蜂王浆专利中,发明授权有6项,公布的发明专利42项,还有17项实用新型专利和7项外观设计专利(表2)。与往年相比2017年授权的发明专利以蜂王浆质量控制和蜂王浆生产技术为主,没有蜂王浆制品相关的专利。
表2 2017年度中国(大陆)蜂王浆专利概况
国外专利以蜂王浆制品为主,包括基于蜂王浆的血流改善剂“blood flow-improving agent, royal jelly composition, and method for producing royal jelly composition(WO/2017/221845)”和一种含有蜂王浆的记忆增强制剂“enhancer of anti-dementia activity of royal jelly(WO/2017/078175)”。此外,还有涉及到蜂王浆加工的一种蜂王浆组分分离方法“method for producing royal jelly fraction(WO/2017/065314)”和蜂王浆质量控制相关的蜂王浆中总脂肪酸的测定方法“method for determination of total oil/fat content in mayonnaise, royal jelly, and food products containing high amount of emulsifier(WO/2017/093867)”。
在国内专利中,蜂王浆的加工和质量控制仍是发明专利的热点,如“蜂王浆中三种脂肪酸含量的检测方法及应用(CN104155401B)”、“一种蜂王浆新鲜度测定的方法(CN102507527B)”、“组蛋白去乙酰化酶抑制剂于改变蜂王浆中MRJP3蛋白质的新颖用途(CN104585139B)”。此外,还有蜂王浆机具的设计和养蜂生产方法,如:“蜂王及蜂王浆生产器具(CN104430054B)”、“一种用于运输蜂王浆的泡沫保温箱(CN105173407B)”、“一种能提高蜂王浆中10-羟基-2-癸烯酸含量的生产方法(CN103947922B)”,等等。
与2016年相比,2017年蜂王浆研究的论文数量没有明显变化,在质量控制和生物学活性等多个研究领域也有不错进展。国内外专利数量也保持平稳,与往年相比,2017年国内专利主要集中在蜂王浆的质量控制和加工方面,没有蜂王浆制剂相关专利被授权。
作为一种重要的蜂产品,蜂王浆的质量控制一直是研究的一个重点和热点。近几年来相关研究主要集中在杀虫剂和抗生素残留检测方法上。2017年除了对检测方法的优化研究,有学者将关注的目光转向了蜂王浆在生产过程中污染物的来源,为相关研究提供了新的思路。
蜂王浆的生物学活性和相关分子机制也是每年蜂王浆研究的重要方向。从2017年的研究成果来看,蜂王浆对神经系统的保健作用是一个新的热点,共有3篇文献分别报道了蜂王浆对帕金森症的治疗功效和蜂王浆中生物活性成分对神经系统的保护作用,取得了丰硕的成果。蜂王浆用于缓解抗癌药物的副作用是近几年来一直很热门的研究课题,每年都有大量的动物和临床应用研究报道,2017年也不例外,显示蜂王浆在这一方面的应用有着很广阔的前景。
近几年来除了中国和日本这两个研究主力,中东地区的蜂王浆研究也开始逐步提升,成为了一个新的研究主力;而与往年相比,2017年欧美国家的蜂王浆相关研究数量有所下降。加强全球蜂王浆的基础与应用研究,推动蜂王浆科研与产业的良性发展是未来的必然趋势。