尼勒克县不同产区的新疆黑蜂蜂蜜理化性质与营养成分分析

师丰丰，周金慧，孙丽萍,，杨才学，张致豪,3，李 熠,

（1.中国农业科学院蜜蜂研究所，北京 100093；2.尼勒克县农业农村局，新疆伊犁 835700；3.福建农林大学动物科学学院（蜂学学院），福建福州 350002）

新疆黑蜂，又称伊犁黑蜂，1925～1926 年间传入新疆伊犁地区，与当地气候环境相适应，形成我国新疆地区特有的欧洲黑蜂亚种[1−3]。其具有耐高寒、采集力强、抗逆性强、越冬性能好、繁殖快速、种群庞大等优点，极其适应新疆北部等地气候，是我国本土优良的西方蜜蜂亚种资源[4]。

蜂蜜富含多种营养物质，是一种药食同源的天然食品[5]。蜂蜜主要由水分（13.21%～26.50%）[6]和碳水化合物（60%～85%）[7]组成。蜂蜜中矿物质（0.11%～0.72%）和维生素（小于0.1%）[6]具有改善胃肠功能、提高机体活力和增强记忆力等多种生物活性功能[8−10]。蜂蜜中微量元素主要来源于蜜源植物，不同蜜源植物类型、不同地区蜂蜜中微量元素含量差异较大[11−12]。因此，检测蜂蜜中矿物质和维生素含量对于明确地方特色蜂蜜的特点十分必要。

本研究的新疆黑蜂蜂蜜是位于尼勒克县种蜂场（原新疆维吾尔族自治区农业厅下属国营种蜂繁殖场）的新疆黑蜂采集新疆伊犁河谷地区山花而酿造的蜂蜜。该地区蜜源植物种类丰富、分布面积广阔，5 月～9 月均有各类山花开放，其主要蜜源植物有牛至、百里香、蜜花香薷、一枝黄花、大蓟、牛蒡、党参、野薄荷、蒿苯、贝母、直齿荆芥等276 种野生植物[13−14]。尼勒克县2018 年年产新疆黑蜂蜂蜜690吨[15]，其特有的蜜源环境及其优质的蜂种资源，使其蜂蜜极具研究及开发利用价值。目前已有研究主要集中在新疆黑蜂种质资源开发[16−18]、新疆黑蜂蜂王浆抗氧化活性[19−20]和蜂胶抗菌活性[21−23]，对新疆黑蜂蜂蜜营养成分的研究鲜有报道；王殷等[24]比较了新疆黑蜂、中华蜜蜂和喀尔巴阡蜂所酿百花蜜主要成分及其含量，新疆黑蜂蜂蜜的还原糖含量、可溶性糖含量、黄酮含量高于中华蜜蜂和喀尔巴阡蜂蜂蜜。本研究对采自尼勒克种蜂场7 个产区的新疆黑蜂蜂蜜的理化性质、维生素和矿物质含量进行分析研究，以期发掘新疆黑蜂蜂蜜的营养价值，为当地开发特色蜂蜜提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

乙腈、甲醇 色谱纯，赛默飞世尔科技（中国）有限公司；石油醚 沸程30～60 ℃，北京百灵威科技有限公司；无水乙醇（色谱纯）、冰乙酸（分析纯）北京化工厂；正己烷、乙酸钠 分析纯，上海阿拉丁生化科技股份有限公司；氢氧化钾、氢氧化钠 分析纯，上海麦克林生化科技有限公司；乙酸锌 分析纯，上海源叶生物科技有限公司；无水硫酸钠 分析纯，国药集团化学试剂有限公司；盐酸 分析纯，北京化学试剂研究所有限责任公司；淀粉酶（≥100 U/mg）Sigma公司；木瓜蛋白酶（≥10 U/mg）、维生素A、维生素B1、维生素B2、维生素B6、维生素B12、维生素D、维生素E、烟酸、叶酸、泛酸标准品 索莱宝生物科技有限公司；高峰淀粉酶（≥100 U/mg）上海研生实业有限公司；L(+)-抗坏血酸、β-胡萝卜素标准品，上海源叶生物科技有限公司；尼勒克黑蜂蜂蜜样品 采集自尼勒克县新疆黑蜂养殖基地7 个不同产区（详见表1，A6 产区未获得样品），在2019 年7 月～8 月进行采集，采集后于4 ℃保存至检测。

表1 样品采集点信息Table 1 Source information of sample

LC-20AD高效液相色谱仪、UV-2550 型紫外-可见分光光度计 日本岛津公司；阿贝折射仪 上海光学仪器厂；Synergy HT酶标仪 Bio Tek基因有限公司；Milli-Q Advantage A10 超纯水仪 法国默克公司；Vortex-Genie 2 涡旋仪 美国Scientific Industry公司；PHS-3E pH计 上海仪电科学仪器股份有限公司；HWS-28 型电热恒温水浴锅 上海一恒科学仪器有限公司；KLCZ-880A型超净工作台 北京亚泰科隆仪器技术有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 理化指标检测 果糖、葡糖糖和蔗糖采用GB 5009.8-2016 中高效液相色谱法检测，淀粉酶活性值采用GB/T 18932.16-2003 中分光光度法检测，水分采用SN/T 0852-2012 中方法检测。

1.2.2 维生素检测 维生素D（高效液相色谱法）、α-生育酚、γ-生育酚、δ-生育酚、维生素A和维生素E采用GB 5009.82-2016 中反相高效液相色谱法检测；维生素B6采用GB 5009.154-2016 中微生物法检测；维生素B1采用GB 5009.84-2016 中高效液相色谱法检测；维生素B2采用GB 5009.85-2016 中高效液相色谱法检测；烟酸采用GB 5009.89-2016 中微生物法检测；泛酸采用GB 5009.210-2016 中微生物法检测；生物素采用GB 5009.259-2016 中微生物法检测；叶酸采用GB 5009.211-2014 中微生物法检测；维生素B12采用GB 5413.14-2010 中微生物法检测；维生素K1采用GB 5009.158-2016 中高效液相色谱-荧光检测法检测；L(+)-抗坏血酸总量采用GB 5009.86-2016 中高效液相色谱法检测；β-胡萝卜素采用GB 5009.83-2016 中高效液相色谱法（色谱条件二）检测。

1.2.3 矿物质检测 钙、钾、镁、锰、钠、铁、铜和锌采用GB 5009.268-2016 中电感耦合等离子体发射光谱法（ICP-OES）检测；磷采用GB 5009.87-2016 中钒钼黄分光光度法检测；硒采用GB 5009.93-2017 中氢化物原子荧光光谱法检测。

1.3 统计分析

每个样本均进行3 次平行测定，数据采用IBM公司SPSS 19.0 统计分析软件，进行方差显著性差异分析，实验结果以平均值±标准差表示；采用SAS公司SAS 9.4 对数据进行主成分和聚类分析。

2 结果与分析

2.1 理化指标

采用相关国家标准中方法，对尼勒克新疆黑蜂蜂蜜理化指标进行检测分析，淀粉酶活性[25]及果糖葡萄糖总和[25]均以其与国家行业标准（GH/T 18796-2012）最低限量值比值表示，结果如表2 所示。淀粉酶活性是检验蜂蜜新鲜度的重要指标，在生产、加工和贮存中温度过高都可导致蜂蜜的淀粉酶活性下降[5]。研究发现，来自7 个产区的蜂蜜的淀粉酶活性均高于国家行业标准（不低于4 mL/(g·h)），活性值最低的A2产区蜂蜜，其值接近行业标准的6 倍，活性值最高的A5 产区是行业标准的9 倍多，均值为33 mL/(g·h)[25]，高于陈朝琼等[26]对7 种川西北草原药花蜂蜜淀粉酶活性均值19.57 mL/(g·h)，表明尼勒克新疆黑蜂蜂蜜样品酶活性很高。7 个产区水分含量均符合国家行业标准（一级蜜不高于20%），A8 产区蜂蜜水分含量最低，为17.7%，表明尼勒克新疆黑蜂蜂蜜样品具有较高的成熟度。葡萄糖和果糖含量高于国家行业标准（不低于60%），A5 产区蜂蜜还原糖含量是国家行业标准的1.22 倍，还原糖含量较高，容易被人体吸收利用；7 个产区蜂蜜果葡比除A3 产区外，均低于1.20，A3 产区果葡比最高为1.29，蜂蜜中果葡比值越低，则蜂蜜越容易发生结晶[27−28]，另有研究表明水分含量低于18.7%，蜂蜜同样容易发生结晶[29]，7 个产区尼勒克新疆黑蜂蜂蜜水分含量均不高于18.5%，7 个产区中果葡比值A2 产区（1.14）和A8 产区（1.15）蜂蜜最低，A2 产区（17.9%）和A8 产区（17.7%）水分含量均较低，因此A2 和A8 产区蜂蜜最容易发生结晶。蔗糖除A3 产区蜂蜜检测到1.24%，低于国家行业标准（不高于5%）[25]，其他各产区蜂蜜均未检测到，表明尼勒克新疆黑蜂蜂蜜样品中蔗糖已被转化为还原糖，且无蔗糖掺假。所有产区各项指标均优于国家行业标准规定的限定值（GH/T 18796-2012）。

表2 尼勒克新疆黑蜂蜂蜜理化指标Table 2 Physical and chemical indexes of Xinjiang black bee honey in Nilka

2.2 维生素含量分析

对所有产区蜂蜜中5 种脂溶性维生素（维生素A、β-胡萝卜素、维生素D、维生素E（δ-生育酚、α-生育酚、γ-生育酚）和维生素K1）进行检测，结果如表3所示。除A7 产区外，所有产区仅检测到维生素E，且全部以δ-生育酚形式存在，含量为0.146～0.290 mg/100 g，脂溶性维生素含量在A1 和A4 产区间、A2 和A8 产区间均无显著性差异（P>0.05），A3 产区最高，含量达0.290 mg/100 g，A8 次之，A7 产区蜂蜜未检测到脂溶性维生素。维生素E在体内外中具有抗氧化、保护神经系统和心血管系统等[30]作用。尼勒克新疆黑蜂蜂蜜样品中维生素E含量相对较高是其特点，但需要进一步追踪研究，以探明维生素E来源特点及稳定性。蜂蜜中维生素主要为维生素B[31]，较少有脂溶性维生素检出[7]，新疆红花蜜中亦未检出脂溶性维生素[32]，蜂蜜中维生素主要来自其所含花粉[33]，推测尼勒克新疆黑蜂蜂蜜中维生素E与当地蜜源植物花粉的种类和含量有关。

表3 尼勒克新疆黑蜂蜂蜜脂溶性维生素含量分析Table 3 Analysis of fat-soluble vitamin content of Xinjiang black bee honey in Nilka

对所有产区蜂蜜中9 种水溶性维生素进行检测，结果如表4 所示。未检测到维生素B1、生物素、维生素B12和L(+)-抗坏血酸。尼勒克新疆黑蜂蜂蜜检测到的水溶性维生素均是B族维生素，且以烟酸含量最高，泛酸次之。维生素B2以A4 产区含量最高，达0.159 mg/100 g，与其他产区间差异显著（P<0.05）；A3、A5 产区次之，且二者间无显著差异（P>0.05）；A2 产区未检出；维生素B6以A5 产区含量最高，为0.064 mg/100 g，A4 产区次之，A1 产区含量最低，为0.023 mg/100 g。烟酸、泛酸和叶酸均以A3产区含量最高，分别为1.909 mg/100 g、0.293 mg/100 g和14.564 μg/100 g，且各自与其他产区间差异显著（P<0.05）；A1、A4、A5 和A7 产区之间烟酸含量无显著差异（P>0.05）；A1 与A2 产区，A4 与A8 产区间泛酸含量均无显著差异（P>0.05）；叶酸含量各产区间差异显著（P<0.05），A5 产区含量最低，为2.185 μg/100 g。

表4 尼勒克新疆黑蜂蜂蜜水溶性维生素含量分析Table 4 Water-soluble vitamin content analysis of Xinjiang black bee honey in Nilka

文献记载蜂蜜中维生素主要是B族维生素和维生素C等[9]，但尼勒克新疆黑蜂蜂蜜检出了多种B族维生素，未检测到维生素C，其可能的原因有蜜粉源植物的因素和蜂蜜中葡萄糖氧化酶、过氧化氢酶等使其降解[34]。B族维生素能够增强机体免疫力、提高记忆力和参与能量代谢[9]，其中烟酸具有抑制心血管疾病的炎症反应[35]；泛酸联合维生素B2具有辅助治疗口腔溃疡作用[36]；叶酸联合维生素B6和维生素B12可改善冠心病心力衰竭伴高同型半胱氨酸患者症状[37]。尼勒克新疆黑蜂蜂蜜含有烟酸、泛酸和叶酸及VB2和VB6，长期服用对改善因缺乏上述维生素而出现的各类症状或有所帮助。

2.3 矿物质含量分析

对尼勒克新疆黑蜂蜂蜜样品中的10 种矿物质含量进行检测，结果见表5。尼勒克新疆黑蜂蜂蜜样品钙含量在34.241～61.853 mg/kg之间，高于孙丽萍等[32]报道的新疆红花蜜22.1～31.7 mg/kg，高于曾志将等[38]报道的油茶蜜27.71 mg/kg；以A7 产区含量最高，达61.853 mg/kg，接近含量最低的A1 产区的2 倍，A1、A4、A5 和A8 产区含量之间无显著差异（P>0.05），A2、A3 和A8 产区之间钙含量无显著差异（P>0.05）。锌在7 个产区中均未检出，符合国家标准（GB 14963-2011）≤25 mg/kg的规定。

由表5 可知，钾在A7 产区含量最高，A3 产区次之，A2 产区含量最低，A1、A2 产区含量无显著差异（P>0.05），A4、A5 和A8 产区之间含量无显著差异（P>0.05）；钠在A3 产区含量最低，A8 产区含量最高，A1、A2、A4、A5 和A7 产区之间含量无显著差异（P>0.05）。尼勒克新疆黑蜂蜂蜜钾钠比在10.33～44.57，A3 产区比值最高，A8 产区最低，均值为21.37，高于文献中油菜蜜的9.98、紫云英蜜的2.91、葵花蜜的14.97、荆条蜜的11.79[39]，A3 产区蜂蜜钾钠比甚至高于文献中棉花蜜的43.09 和椴树蜜的43.36[39]；A1、A2、A4、A5 和A8 产区钾钠比值均低于20。研究表明，食用高钠低钾食物会增加心血管疾病及其综合征的发生几率[40]，而食用高钾低钠的食物可一定程度地改善高血压患者的血清一氧化氮、内皮素-1 水平，缓解动脉僵硬度[41]。因此尼勒克地区的新疆黑蜂蜂蜜可以成为高血压患者理想的食物来源。

表5 尼勒克新疆黑蜂蜂蜜矿物质含量分析Table 5 Mineral content analysis of Xinjiang black bee honey in Nilka

由表6 可知，尼勒克新疆黑蜂蜂蜜样品硒含量为0.047～0.243 mg/kg，高于Tuzen等[47]报道的土耳其不同地区蜂蜜硒含量0.025～0.113 mg/kg，Solayman等[11]综述了来自全球6 大洲的共37 篇研究蜂蜜理化性质及矿物质的文章，其中硒含量范围为0.00～0.01 mg/kg。对于富硒蜂蜜，目前还没有相关国家或行业标准，对比国内公开的地方或团体标准，各地方及团体标准对蜂蜜富硒的要求指标各有不同，但7 个产区的尼勒克新疆黑蜂蜂蜜都是含硒蜂蜜，且A3 产区蜂蜜硒含量为0.243 mg/kg，符合上述所有标准富硒产品硒含量的要求，可认定为富硒蜂蜜。A3 产区中硒含量最高，与其他产区间差异显著（P<0.05），是含量最低的A7 产区的5 倍多，A1 产区次之，A1、A2 和A5 产区之间、A5 和A8 产区之间、A8 和A4 产区之间硒含量无显著差异（P>0.05）。

表6 尼勒克新疆黑蜂蜂蜜硒含量及各地富硒食品限量要求（mg/kg）Table 6 Selenium content of Xinjiang black bee honey in Nilka and limit requirements of selenium-rich food (mg/kg)

硒元素是人体必需的微量元素之一，具有抗衰老、抗氧化、增强免疫力、解毒、抗癌、保护心脑血管系统和增强男性生殖功能等[48−51]多种生理功能。硒能够调节自身免疫性甲状腺炎患者的免疫功能，降低炎性反应，降低甲状腺自身抗体水平，其效果优于仅常规方法治疗[51]。自然界中硒分为无机硒和有机硒，无机硒毒副作用较大，吸收效率低，包括酵母硒、麦芽硒等及矿藏副产品中硒；有机硒是经植物转化与氨基酸结合后，以硒蛋氨酸存在，人体吸收较好，安全性高[52−53]。硒蛋氨酸在人体中主要以各种硒蛋白存在并发挥生物功能，迄今为止在哺乳动物体内已发现25 种具有生物功能的硒蛋白参与机体各种代谢调节[54]。中国营养学会推荐的成人每日摄入硒的量为50～250 μg[55]，而中国2/3 地区硒摄入量低于最低推荐值，因此补充硒元素十分必要[56]。富硒蜂蜜将是人们补充硒元素的良好选择。

我国硒资源含量缺乏严重，且分布不均，土壤中硒含量在0.003～9.483 mg/kg之间，尼勒克县西部及南部的伊犁州6 县的土壤硒资源分布调查研究表明，其98%的地区为富硒或足硒[57]；尼勒克县西部及西北部察县、伊宁县和霍城县农田硒含量丰富[58]。蜂蜜中矿物质的种类和含量很大程度上取决于蜜源植物类型及其所生长的土壤成分[11,59]。不同地区、不同种类蜂蜜硒含量不同[60]。尼勒克县种蜂场地区存在硒矿资源，本研究蜂蜜样品就取自此地，其蜂蜜中硒含量为47～243 μg/kg蜂蜜。陕西省安康市是我国已经探明的富硒地区，产自安康地区的中蜂蜜硒含量范围为1.483～43.326 μg/kg[61]。尼勒克新疆黑蜂蜂蜜硒含量是安康中蜂蜂蜜硒含量最高值的1～5 倍，表明该地区具有丰富的硒资源，具备发展富硒产业的良好基础。

2.4 主成分分析

蜂蜜中营养源物质的差异主要是蜜源地环境以及蜜源植物的不同导致，因此可以通过对这些成分进行分析得到各产区蜂蜜特点。对检测到的钙、硒、钾钠比、淀粉酶活性、维生素B2、维生素B6、烟酸、泛酸、叶酸和维生素E共10 种，依次编为X1～X10，对七个产区（A1、A2、A3、A4、A5、A7、A8）的尼勒克新疆黑蜂蜂蜜依次记为1～7，进行主成分分析和主成分得分。

主成分分析可以将本研究10 个变量处理成相互间没有相关关系的较少变量，记为Z1～Z10，Z1 解释原数据的绝大部分变异，Z2 解释Z1 解释后剩余的变异中的大部分变异，Z3 解释Z1、Z2 解释后剩余的变异中的大部分变异，依次直到Z10 将原数据的总变异全部解释完毕。将本研究10 组变量数据导入SAS系统中，运行主成分分析程序。结合图1 中scree plot图和表7 中前3 个主成分方差累计贡献率达89%以上，所以通过降维处理，前3 个主成分用于解释所有变量；从表8 数据可知，Z1～Z10 各主成分特征向量表示各成分与各主成分间的相关性，成分Z1 与硒、烟酸、泛酸和叶酸相关性较强，成分Z2 与钙相关性较强，成分Z3 与维生素B2、维生素E和淀粉酶活性相关性较强。通过主成分分析，消除各变量间的相关性，可以用3 个主成分就表征10 个变量的趋势。3 个主成分与7 个产区之间的得分表如表9所示，A3 产区的蜂蜜主成分1 得分较高，其与主成分1 关联性较好，主成分2 则与A7 产区关联性较好；依据成分Z1、Z2、Z3 做主成分评分散点图，结果如图2 所示，每个点相互完全分离，即通过前3 个主成分的得分可以将各产区完全分离。

图2 主成分1,2,3 评分散点图Fig.2 Scatter plot of principal component scores

表7 相关矩阵特征值Table 7 Correlation matrix eigenvalues

表8 主成分分析特征向量Table 8 Principal component analysis eigenvectors

表9 主成分得分表Table 9 Principal component scores

图1 主成分分析scree plot图Fig.1 Principal component analysis scree plot

2.5 聚类分析

以钙、硒、钾钠比、淀粉酶活性、维生素B2、维生素B6、烟酸、泛酸、叶酸和维生素E为变量，对七个产区（A1、A2、A3、A4、A5、A7、A8）的尼勒克新疆黑蜂蜂蜜依次记为OB1～OB7，进行类平均聚类分析，当聚类距离相差越大，各产区间分离越好，结果如图3 所示。当聚类距离为1.1 时，七个产区分为2 类，产区A3（图3 中OB3)和A7（图3 中OB6)为一类，其他产区为一类；当聚类距离为0.4 时，七个产区分为四类，产区A3 为一类，此类蜂蜜中硒含量、烟酸、泛酸、叶酸含量较高，产区A7 为一类，此类蜂蜜中钙含量较高，产区A2（图3 中OB2）和A8（图3 中OB7）为一类，此类蜂蜜的淀粉酶活性较其他产区差，其他产区为一类。表明尼勒克新疆黑蜂蜂蜜可根据以上10 种变量较好的对不同产区蜂蜜进行分类，为打造尼勒克新疆黑蜂蜂蜜系列化分级产品提供依据。

图3 聚类分析树状图Fig.3 Dendrogram of cluster analysis

3 结论

通过对尼勒克新疆黑蜂蜂蜜样品的理化指标、维生素和矿物质分析研究，结果显示所有产区尼勒克新疆黑蜂蜂蜜淀粉酶活性、水分含量、还原糖含量和蔗糖含量均优于国家行业标准（GH/T 18796-2012），富含多种维生素及矿物质，表现出典型高钾低钠和高钙特征，同时还检测到硒元素，达到多地富硒产品限量要求，极具开发潜能。主成分分析和聚类分析显示，各产区间能够较好地区分，综合理化性质、维生素及矿物质含量考虑，产于小蜂场沟和塔灯沟产区的新疆黑蜂蜂蜜较其他产区的蜂蜜更具特色，总而言之，尼勒克新疆黑蜂蜂蜜是极具地方特色的蜂蜜。