张致豪,王蓓,师丰丰,李应,孙丽萍*,韦小平*
(1.福建农林大学动物科学学院(蜂学学院),福建 福州 350002;2.中国农业科学院蜜蜂研究所,北京 100093;3.农业农村部蜂产品质量安全控制重点实验室,北京 100093;4.延安市养蜂试验站,陕西 延安 716000;5.贵州省现代农业发展研究所,贵州 贵阳 550006)
蜂蜜是蜜蜂采集的植物花蜜、分泌物或蜜露经过充分酿造而形成的一种天然甜味物质[1],具有抗氧化、抗菌、消炎、促进伤口愈合等功效[2-3]。蜂蜜中除糖类和水分外,还包括氨基酸、维生素和矿物质等多种营养成分[4]。氨基酸含量约占蜂蜜质量的1%[5],不同品种蜂蜜具有不同的氨基酸组成,枣花蜜、紫云英蜜、洋槐蜜和油菜蜜蜂蜜中含有天冬氨酸、谷氨酸、亮氨酸、精氨酸等多种氨基酸[6],兰州枣花蜜、景泰枣花蜜、陕西枣花蜜、广西荔枝蜜和兰州槐花蜜均含有脯氨酸、丝氨酸和天冬氨酸,其中仅荔枝蜜中含有苏氨酸[7]。氨基酸是食品营养价值评价的重要指标,分为必需氨基酸和非必需氨基酸,必需氨基酸的含量和比例越接近人体必需氨基酸模式,食物的营养价值越高[8-9]。
维生素具有调节免疫、提高机体活力等功能[10],蜂蜜中维生素主要包括B族维生素和维生素C[11-12]。蜂蜜中矿物元素主要有钠、钾、钙等,其组成含量与人体血液矿物质成分接近[13-14]。蜜源植物不同可导致蜂蜜中维生素种类和含量出现差异,而蜜源产地不同同样可导致其矿物质元素种类和含量发生变化[15]。土耳其向日葵蜂蜜中检测到维生素B1、维生素B2、维生素B3(烟酸)、维生素B5(泛酸)、维生素B6和维生素B9(叶酸),但维生素B7(生物素)和维生素B12未检出[16]。尼勒克新疆黑蜂蜂蜜中检测出维生素E、维生素B2、维生素B6、维生素B3(烟酸)、维生素B5(泛酸)、维生素B9(叶酸)等6种维生素以及钾、钠、钙和硒4种矿物质元素[17]。西班牙西北地区板栗蜜还检测出铁、铜、镁、锌和磷等矿物质元素[18]。
贵州省黔东南州麻江县是蓝莓主产区,当地采用中华蜜蜂为蓝莓授粉并生产蓝莓蜜,蓝莓蜜产量可达0.48 kg/脾以上[19]。实验室前期研究发现贵州蓝莓蜜具有酸度偏高、葡萄糖含量高于果糖含量和容易结晶等特点,并且检测到15种酚酸和黄酮类化合物(原儿茶酸、对羟基苯甲酸、香草酸等),且具有一定的自由基清除能力[20],但蓝莓蜜相关营养成分的研究,尤其是氨基酸、维生素和矿物质等成分研究尚未见报道。不同地域相同蜜源植物的蜂蜜,由于产地环境的多样性,在感官、形态以及成分上会有差异性,展现出不同的地域特色[21-23],本研究采用相关国家标准方法对贵州省麻江县3个产地蓝莓蜜中氨基酸、维生素和矿物质成分含量进行测定分析,探讨贵州蓝莓蜜的营养特点,为当地打造区域特色蜂蜜提供数据支持。
蓝莓蜜于2019年5月在贵州省黔东南州麻江县白竹林、麻卡和乌卡坪3个蓝莓种植区域采集,蓝莓种植品种均为兔眼蓝莓(Vaccinium ashei),树龄5年~7年。蜜源植物充足,均为封盖后取蜜,每批样品取3个平行样,采集后置于-20℃冰箱贮藏。
无水乙醇(色谱纯):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;甲醇、乙腈(色谱纯):赛默飞世尔科技(中国)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;无水硫酸钠(分析纯):国药集团化学试剂有限公司;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;维生素B1、维生素B2、维生素 B6、生物素、维生素A、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。
氨基酸自动分析仪(L-8900):日本日立公司;台式离心机(CR22GII型)、高速离心机(1-15PK):美国Sigma有限公司;高效液相色谱仪(LC-20AD)、紫外-可见分光光度计(UV-2550型):日本岛津公司;pH计(PHS-3E型):上海仪电科学仪器股份有限公司;超纯水系统(Milli-Q):美国 Millipore公司;氮吹仪(TTLDC2型):北京同泰联科技发展有限公司;涡动仪(G560E):美国scientific industries公司;电子天平(BSA124S):德国赛多利斯有限公司;振荡型恒温金属浴(TUS-200P):中国上海一恒科技有限公司。
1.3.1 氨基酸含量检测
16种氨基酸(天冬氨酸、苏氨酸、丝氨酸、谷氨酸、甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、甲硫氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸、赖氨酸、组氨酸、精氨酸和脯氨酸)含量采用GB 5009.124—2016《食品安全国家标准食品中氨基酸的测定》中方法检测。
1.3.2 维生素含量检测
维生素A、维生素D3和维生素E采用GB5009.82—2016《食品安全国家标准食品中维生素A、D、E的测定》中方法检测;β-胡萝卜素采用GB 5009.83—2016《食品安全国家标准食品中胡萝卜素的测定》中方法检测;维生素B1采用GB 5009.84—2016《食品安全国家标准食品中维生素B1的测定》中方法检测;维生素B2采用GB 5009.85—2016《食品安全国家标准食品中维生素B2的测定中方法检测;烟酸采用GB 5009.89—2016《食品安全国家标准食品中烟酸和烟酰胺的测定》中方法检测;维生素B12采用GB 5413.14—2010《食品安全国家标准婴幼儿食品和乳制品中维生素B12的测定》中方法检测:维生素B6采用GB 5009.154—2016《食品安全国家标准食品中维生素B6的测定》中方法检测;泛酸采用GB 5009.210—2016《食品安全国家标准食品中泛酸的测定》中方法检测;生物素采用GB 5009.259—2016《食品安全国家标准食品中生物素的测定》中方法检测;叶酸采用GB 5009.211—2014《食品安全国家标准食品中叶酸的测定》中方法检测;抗坏血酸总量采用GB 5009.86—2016《食品安全国家标准食品中抗坏血酸的测定》中方法检测。
1.3.3 矿物质含量检测
钙、钾、镁、锰、钠、铁、铜和锌采用 GB 5009.268—2016《食品安全国家标准食品中抗坏血酸的测定》方法进行检测;磷采用GB 5009.87—2016《食品安全国家标准食品中磷的测定》中方法检测;硒采用GB 5009.93—2017《食品安全国家标准食品中硒的测定》中方法检测。
所有数据均进行3次平行试验测定,采用Microsoft Excel 2019软件绘制表格,Origin 9.1绘制图示。SPSS 19.0软件进行统计学分析,差异显著性分析采用单因素Anova检验,差异显著水平为P<0.05,试验数据以平均值±标准差表示。
16种氨基酸含量测定结果如表1所示。
表1 不同产地蓝莓蜜氨基酸含量及占比Table 1 Content of amino acids of honey in blueberry from different areas
从表1可知,3个产地蓝莓蜜中均检测到14种氨基酸,精氨酸和酪氨酸均未测出,氨基酸总量为138.15 mg/100 g~167.00 mg/100 g,其中苯丙氨酸、谷氨酸和天冬氨酸为蓝莓蜜中3种主要氨基酸,三者占氨基酸总量的51.38%~56.85%;苯丙氨酸含量最高,为34.50 mg/100 g~37.95 mg/100 g,是红花蜜(16 mg/100 g~18 mg/100 g)[24]和龙眼蜜(17.3 mg/100 g)[25]的 2 倍左右,是洋槐蜜(10.6 mg/100 g)和枸杞蜜(13.3 mg/100 g)[25]的3倍左右。
苯丙氨酸、甘氨酸、天冬氨酸、苏氨酸、缬氨酸、丝氨酸和蛋氨酸含量在3个产地间无显著性差异(P>0.05);乌卡坪样品中脯氨酸、组氨酸、赖氨酸、异亮氨酸、亮氨酸显著高于其他两个产地(P<0.05);麻卡产地样品中的组氨酸(2.05 mg/100 g)显著低于其他两个产地(3.25 mg/100 g和4.65 mg/100 g),白竹林产地的脯氨酸(7.65 mg/100 g)含量最低,与其他两个产地间差异显著(P<0.05)。
如表1所示,蓝莓蜜中必需氨基酸占总氨基酸的44.43%~47.65%,符合国际食品法典委员会(Codex Alimentarius Commission,CAC)提出的理想蛋白质的标准:人体必需氨基酸含量/氨基酸总含量在40%左右[26];蓝莓蜜中药效氨基酸占总氨基酸的70.98%~73.58%,高于埃塞俄比亚单花蜜的38.00%~68.23%[27]。蓝莓蜜中药效氨基酸组成及占比见图1。
图1 蓝莓蜜中药效氨基酸组成及占比Fig.1 Composition and proportion of pharmacodynamic acids in blueberry honey
由图1可知,蓝莓蜜药效氨基酸中含量最高的为苯丙氨酸,其次为谷氨酸和天冬氨酸,三者占药效氨基酸的72.37%~77.26%。谷氨酸常用于防治肝性昏迷,天冬氨酸、亮氨酸和苯丙氨酸,均具有重要的药理作用[28]。麻卡产地蓝莓蜜天冬氨酸高于谷氨酸,其他两个产地蓝莓蜜均为谷氨酸高于天冬氨酸,蓝莓蜜药效氨基酸的组成比例不同于毛月慧等[29]检测出市售洋槐蜜的谷氨酸、天冬氨酸和亮氨酸,而枣花蜜中含量较高的药效氨基酸与蓝莓蜜相同,均为苯丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸,与蓝莓蜜中药效氨基酸种类相近。
依据食品中维生素国家标准测定方法,检测3个产地蓝莓蜜中12种维生素的含量,结果见表2。
表2 不同产地蓝莓蜜维生素含量Table 2 Vitamin contents of blueberry honey from different areas μg/100 g
3个产地蓝莓蜜样品中仅检测到1种脂溶性维生素(β-胡萝卜素)和4种水溶性维生素(烟酸、泛酸、叶酸以及生物素),维生素总量为774.88 μg/100 g~1 561.98 μg/100 g,未检测到维生素 C。
β-胡萝卜素是良好的食品添加剂和营养增补剂,对自由基清除能力较强,具有一定的抗氧化、防衰老、增强免疫力、抑制肿瘤生长和抗癌细胞等功效[30]。蓝莓蜜中 β-胡萝卜素含量为 2.23 μg/100 g~4.92 μg/100 g,其中麻卡产地蓝莓蜜中β-胡萝卜素含量最高,显著高于其他两个产地(P<0.05),是白竹林产地的2倍多。
烟酸具有抑制炎症反应和调节肠道健康的功效[31],是贵州蓝莓蜜中含量最高的水溶性维生素,含量为 633.50 μg/100 g~1 405.00 μg/100 g,高于意大利桉树蜜(210μg/100g~340μg/100g)和刺槐蜜(429μg/100g~600 μg/100 g)[32]。3个产地中麻卡产地蓝莓蜜烟酸含量最高,是含量最低的乌卡坪产地的2倍多,3个产地间含量差异显著(P<0.05)。
泛酸是人体代谢所必须的中间产物,参与体内柠檬酸循环、胆碱乙酰化和抗体合成等,也是脂肪酸合成类固醇所必需的物质[33]。蓝莓蜜中泛酸含量为131.00μg/100g~146.50μg/100g,仅次于烟酸含量,与报道的蜂蜜中泛酸含量(25.00 μg/100 g~190.00 μg/100 g)[34]相吻合。
叶酸(VB9)可促进人体神经末梢发育,但人体自身不能合成叶酸,只能从食品中获取[35-36]。蓝莓蜜中叶酸含量为 3.35 μg/100 g~5.35 μg/100 g,高于红花蜜中叶酸含量(2.05 μg/100 g~2.45 μg/100 g)[24];3 个产地中白竹林产地叶酸含量最低,和麻卡产地蓝莓蜜无统计学差异(3.99μg/100g),显著低于乌卡坪产地蓝莓蜜(5.35μg/100g)。
生物素是维持人体正常生长发育必不可少的、自身无法合成的水溶性维生素[37],参与机体蛋白质、脂肪和糖类的代谢[38]。生物素主要存在天然食物中,以动物肝脏、大豆、蛋黄以及酵母中等含量相对较高,但在粮食、蔬菜、水果、肉类中含量很少[39]。生物素相关文献鲜有报道,前期检测了新疆红花蜜中含有生物素0.70 μg/100 g~0.78 μg/100 g[24],而新疆尼勒克黑蜂蜂蜜未检出生物素[17],但贵州3个产地蓝莓蜜均检出生物素,含量在 1.37 μg/100 g~1.57 μg/100 g,其中白竹林产地生物素含量显著低于其他两个产地(P<0.05),而乌卡坪和麻卡产地样品之间无统计学差异。
采用食品安全国家标准元素测定的方法对贵州省3个产地蓝莓蜜中9种矿物质进行检测,结果见表3。
表3 不同产地蓝莓蜜矿物质含量比较Table 3 Comparison of mineral content in blueberry honey from different areas mg/kg
3个产地均检测到钾、钠、钙、锰和铜5种元素,乌卡坪产地蓝莓蜜中还检测到铁元素,镁、锌和硒元素均未检出;3个产地蓝莓蜜中矿物质总含量为559.67 mg/kg~597.09 mg/kg,白竹林产地矿物质总含量最高,乌卡坪次之。
黔东南州地处于贵州东南部,地形复杂,高差悬殊且气候垂直差异较大[40],麻江县蓝莓种植地区矿物质元素种类丰富[41],而蜂蜜中矿物质种类和含量主要是受到土壤、气候条件、形成过程中涉及的花蜜化学成分等因素的影响[42]。这使得贵州蓝莓蜜的矿物质有可能具有独特的地域性特色。
在常量元素中,3个产地的蓝莓中钙含量为51.96 mg/kg~63.72 mg/kg,高于洋槐蜜(31.97 mg/kg)、椴树蜜(47.91 mg/kg)和荆条蜜(18.55 mg/kg),与枣花蜜(54.73 mg/kg)相当[43];白竹林产地蓝莓蜜中钙含量最高,麻卡产地最低,各产地间差异显著(P<0.05)。蓝莓蜜中钾含量为477.50 mg/kg~515.10 mg/kg,各产地间无统计学差异;钾钠比白竹林产地最高为32.37,麻卡产地最低为16.99。研究表明摄入高钠低钾的食物易引起心脑血管等疾病[44],而食用高钾低钠的食物可一定程度上改善高血压症状,机体补充钾元素也可以降低慢性疾病的风险[45],因此食用高钾钠比的蜂蜜有助于人们身体健康。
在微量元素中,3个产地蓝莓蜜中均检测到铜和锰,两种元素各产地间均无显著性差异。蓝莓蜜中铜元素含量为0.73 mg/kg~0.89 mg/kg,高于新西兰的麦卢卡蜂蜜(0.160 mg/kg)和卡奴卡蜂蜜(0.172 mg/kg)[46]。文献报道蜂蜜中锰元素含量为0~4.35 mg/kg[13],贵州3个产地蓝莓蜜中锰元素含量为1.22 mg/kg~1.47 mg/kg,高于市售枸杞蜜的锰元素含量(0.228 mg/kg)和益母草蜜的锰元素含量(0.338 mg/kg)[47]。3个产地中仅乌卡坪产地检测到铁元素,含量为3.80 mg/kg,与西班牙黑莓蜂蜜中铁元素含量(3 mg/kg)[18]相近。
微量的矿物质元素是人体必需的营养,参与调控人体氨基酸代谢、碳水化合物和胆固醇的代谢以及相关生理功能[48-49],在日常的饮食中补充是至关重要的。蓝莓蜜常量元素中的K和Ca含量相对较高,这些元素对于心跳不规律以及缺钙者十分重要。Fe、Mn和Cu是人体必需微量元素,它们对于人体生长发育、免疫机能、新陈代谢以及神经系统功能具有重要作用[50-51],根据GBZ/T 200.4—2009《辐射防护用参考人第4部分:膳食组成和元素摄入量》标准[52],成年人体Fe、Mn和Cu每人每天摄入量分别为25、5 mg和1 mg,因此食用蓝莓蜜亦可起到补充常量和微量元素的作用。
通过对贵州3个产地蓝莓蜜中氨基酸、维生素和矿物质等营养成分的测定与分析可知,贵州蓝莓蜜中富含占总氨基酸含量70%以上的药效氨基酸,对维持机体正常功能很有帮助,高含量苯丙氨酸为蓝莓蜜特色;蓝莓蜜的维生素以B族维生素为主,其中烟酸含量相对丰富,含有微量的β-胡萝卜素和生物素;矿物质元素表现出高钾低钠特征并含有微量元素铜、锰,乌卡坪产地还检测到铁元素。综上所述,贵州蓝莓蜜营养成分种类丰富,具有贵州地域特色,具有成为贵州特色蜂蜜的潜能。