尼勒克縣不同產區的新疆黑蜂蜂蜜理化性質與營養成分分析

師豐豐，周金慧，孫麗萍,，楊才學，張致豪,3，李 熠,

（1.中國農業科學院蜜蜂研究所，北京 100093；2.尼勒克縣農業農村局，新疆伊犁 835700；3.福建農林大學動物科學學院（蜂學學院），福建福州 350002）

新疆黑蜂，又稱伊犁黑蜂，1925～1926 年間傳入新疆伊犁地區，與當地氣候環境相適應，形成我國新疆地區特有的歐洲黑蜂亞種[1?3]。其具有耐高寒、采集力強、抗逆性強、越冬性能好、繁殖快速、種群龐大等優點，極其適應新疆北部等地氣候，是我國本土優良的西方蜜蜂亞種資源[4]。

蜂蜜富含多種營養物質，是一種藥食同源的天然食品[5]。蜂蜜主要由水分（13.21%～26.50%）[6]和碳水化合物（60%～85%）[7]組成。蜂蜜中礦物質（0.11%～0.72%）和維生素（小于0.1%）[6]具有改善胃腸功能、提高機體活力和增強記憶力等多種生物活性功能[8?10]。蜂蜜中微量元素主要來源于蜜源植物，不同蜜源植物類型、不同地區蜂蜜中微量元素含量差異較大[11?12]。因此，檢測蜂蜜中礦物質和維生素含量對于明確地方特色蜂蜜的特點十分必要。

本研究的新疆黑蜂蜂蜜是位于尼勒克縣種蜂場（原新疆維吾爾族自治區農業廳下屬國營種蜂繁殖場）的新疆黑蜂采集新疆伊犁河谷地區山花而釀造的蜂蜜。該地區蜜源植物種類豐富、分布面積廣闊，5 月～9 月均有各類山花開放，其主要蜜源植物有牛至、百里香、蜜花香薷、一枝黃花、大薊、牛蒡、黨參、野薄荷、蒿苯、貝母、直齒荊芥等276 種野生植物[13?14]。尼勒克縣2018 年年產新疆黑蜂蜂蜜690噸[15]，其特有的蜜源環境及其優質的蜂種資源，使其蜂蜜極具研究及開發利用價值。目前已有研究主要集中在新疆黑蜂種質資源開發[16?18]、新疆黑蜂蜂王漿抗氧化活性[19?20]和蜂膠抗菌活性[21?23]，對新疆黑蜂蜂蜜營養成分的研究鮮有報道；王殷等[24]比較了新疆黑蜂、中華蜜蜂和喀爾巴阡蜂所釀百花蜜主要成分及其含量，新疆黑蜂蜂蜜的還原糖含量、可溶性糖含量、黃酮含量高于中華蜜蜂和喀爾巴阡蜂蜂蜜。本研究對采自尼勒克種蜂場7 個產區的新疆黑蜂蜂蜜的理化性質、維生素和礦物質含量進行分析研究，以期發掘新疆黑蜂蜂蜜的營養價值，為當地開發特色蜂蜜提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

乙腈、甲醇 色譜純，賽默飛世爾科技（中國）有限公司；石油醚 沸程30～60 ℃，北京百靈威科技有限公司；無水乙醇（色譜純）、冰乙酸（分析純）北京化工廠；正己烷、乙酸鈉 分析純，上海阿拉丁生化科技股份有限公司；氫氧化鉀、氫氧化鈉 分析純，上海麥克林生化科技有限公司；乙酸鋅 分析純，上海源葉生物科技有限公司；無水硫酸鈉 分析純，國藥集團化學試劑有限公司；鹽酸 分析純，北京化學試劑研究所有限責任公司；淀粉酶（≥100 U/mg）Sigma公司；木瓜蛋白酶（≥10 U/mg）、維生素A、維生素B1、維生素B2、維生素B6、維生素B12、維生素D、維生素E、煙酸、葉酸、泛酸標準品 索萊寶生物科技有限公司；高峰淀粉酶（≥100 U/mg）上海研生實業有限公司；L(+)-抗壞血酸、β-胡蘿卜素標準品，上海源葉生物科技有限公司；尼勒克黑蜂蜂蜜樣品 采集自尼勒克縣新疆黑蜂養殖基地7 個不同產區（詳見表1，A6 產區未獲得樣品），在2019 年7 月～8 月進行采集，采集后于4 ℃保存至檢測。

表1 樣品采集點信息Table 1 Source information of sample

LC-20AD高效液相色譜儀、UV-2550 型紫外-可見分光光度計 日本島津公司；阿貝折射儀 上海光學儀器廠；Synergy HT酶標儀 Bio Tek基因有限公司；Milli-Q Advantage A10 超純水儀 法國默克公司；Vortex-Genie 2 渦旋儀 美國Scientific Industry公司；PHS-3E pH計 上海儀電科學儀器股份有限公司；HWS-28 型電熱恒溫水浴鍋 上海一恒科學儀器有限公司；KLCZ-880A型超凈工作臺 北京亞泰科隆儀器技術有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 理化指標檢測 果糖、葡糖糖和蔗糖采用GB 5009.8-2016 中高效液相色譜法檢測，淀粉酶活性值采用GB/T 18932.16-2003 中分光光度法檢測，水分采用SN/T 0852-2012 中方法檢測。

1.2.2 維生素檢測 維生素D（高效液相色譜法）、α-生育酚、γ-生育酚、δ-生育酚、維生素A和維生素E采用GB 5009.82-2016 中反相高效液相色譜法檢測；維生素B6采用GB 5009.154-2016 中微生物法檢測；維生素B1采用GB 5009.84-2016 中高效液相色譜法檢測；維生素B2采用GB 5009.85-2016 中高效液相色譜法檢測；煙酸采用GB 5009.89-2016 中微生物法檢測；泛酸采用GB 5009.210-2016 中微生物法檢測；生物素采用GB 5009.259-2016 中微生物法檢測；葉酸采用GB 5009.211-2014 中微生物法檢測；維生素B12采用GB 5413.14-2010 中微生物法檢測；維生素K1采用GB 5009.158-2016 中高效液相色譜-熒光檢測法檢測；L(+)-抗壞血酸總量采用GB 5009.86-2016 中高效液相色譜法檢測；β-胡蘿卜素采用GB 5009.83-2016 中高效液相色譜法（色譜條件二）檢測。

1.2.3 礦物質檢測 鈣、鉀、鎂、錳、鈉、鐵、銅和鋅采用GB 5009.268-2016 中電感耦合等離子體發射光譜法（ICP-OES）檢測；磷采用GB 5009.87-2016 中釩鉬黃分光光度法檢測；硒采用GB 5009.93-2017 中氫化物原子熒光光譜法檢測。

1.3 統計分析

每個樣本均進行3 次平行測定，數據采用IBM公司SPSS 19.0 統計分析軟件，進行方差顯著性差異分析，實驗結果以平均值±標準差表示；采用SAS公司SAS 9.4 對數據進行主成分和聚類分析。

2 結果與分析

2.1 理化指標

采用相關國家標準中方法，對尼勒克新疆黑蜂蜂蜜理化指標進行檢測分析，淀粉酶活性[25]及果糖葡萄糖總和[25]均以其與國家行業標準（GH/T 18796-2012）最低限量值比值表示，結果如表2 所示。淀粉酶活性是檢驗蜂蜜新鮮度的重要指標，在生產、加工和貯存中溫度過高都可導致蜂蜜的淀粉酶活性下降[5]。研究發現，來自7 個產區的蜂蜜的淀粉酶活性均高于國家行業標準（不低于4 mL/(g·h)），活性值最低的A2產區蜂蜜，其值接近行業標準的6 倍，活性值最高的A5 產區是行業標準的9 倍多，均值為33 mL/(g·h)[25]，高于陳朝瓊等[26]對7 種川西北草原藥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樣品酶活性很高。7 個產區水分含量均符合國家行業標準（一級蜜不高于20%），A8 產區蜂蜜水分含量最低，為17.7%，表明尼勒克新疆黑蜂蜂蜜樣品具有較高的成熟度。葡萄糖和果糖含量高于國家行業標準（不低于60%），A5 產區蜂蜜還原糖含量是國家行業標準的1.22 倍，還原糖含量較高，容易被人體吸收利用；7 個產區蜂蜜果葡比除A3 產區外，均低于1.20，A3 產區果葡比最高為1.29，蜂蜜中果葡比值越低，則蜂蜜越容易發生結晶[27?28]，另有研究表明水分含量低于18.7%，蜂蜜同樣容易發生結晶[29]，7 個產區尼勒克新疆黑蜂蜂蜜水分含量均不高于18.5%，7 個產區中果葡比值A2 產區（1.14）和A8 產區（1.15）蜂蜜最低，A2 產區（17.9%）和A8 產區（17.7%）水分含量均較低，因此A2 和A8 產區蜂蜜最容易發生結晶。蔗糖除A3 產區蜂蜜檢測到1.24%，低于國家行業標準（不高于5%）[25]，其他各產區蜂蜜均未檢測到，表明尼勒克新疆黑蜂蜂蜜樣品中蔗糖已被轉化為還原糖，且無蔗糖摻假。所有產區各項指標均優于國家行業標準規定的限定值（GH/T 18796-2012）。

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

2.2 維生素含量分析

對所有產區蜂蜜中5 種脂溶性維生素（維生素A、β-胡蘿卜素、維生素D、維生素E（δ-生育酚、α-生育酚、γ-生育酚）和維生素K1）進行檢測，結果如表3所示。除A7 產區外，所有產區僅檢測到維生素E，且全部以δ-生育酚形式存在，含量為0.146～0.290 mg/100 g，脂溶性維生素含量在A1 和A4 產區間、A2 和A8 產區間均無顯著性差異（P>0.05），A3 產區最高，含量達0.290 mg/100 g，A8 次之，A7 產區蜂蜜未檢測到脂溶性維生素。維生素E在體內外中具有抗氧化、保護神經系統和心血管系統等[30]作用。尼勒克新疆黑蜂蜂蜜樣品中維生素E含量相對較高是其特點，但需要進一步追蹤研究，以探明維生素E來源特點及穩定性。蜂蜜中維生素主要為維生素B[31]，較少有脂溶性維生素檢出[7]，新疆紅花蜜中亦未檢出脂溶性維生素[32]，蜂蜜中維生素主要來自其所含花粉[33]，推測尼勒克新疆黑蜂蜂蜜中維生素E與當地蜜源植物花粉的種類和含量有關。

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

對所有產區蜂蜜中9 種水溶性維生素進行檢測，結果如表4 所示。未檢測到維生素B1、生物素、維生素B12和L(+)-抗壞血酸。尼勒克新疆黑蜂蜂蜜檢測到的水溶性維生素均是B族維生素，且以煙酸含量最高，泛酸次之。維生素B2以A4 產區含量最高，達0.159 mg/100 g，與其他產區間差異顯著（P<0.05）；A3、A5 產區次之，且二者間無顯著差異（P>0.05）；A2 產區未檢出；維生素B6以A5 產區含量最高，為0.064 mg/100 g，A4 產區次之，A1 產區含量最低，為0.023 mg/100 g。煙酸、泛酸和葉酸均以A3產區含量最高，分別為1.909 mg/100 g、0.293 mg/100 g和14.564 μg/100 g，且各自與其他產區間差異顯著（P<0.05）；A1、A4、A5 和A7 產區之間煙酸含量無顯著差異（P>0.05）；A1 與A2 產區，A4 與A8 產區間泛酸含量均無顯著差異（P>0.05）；葉酸含量各產區間差異顯著（P<0.05），A5 產區含量最低，為2.185 μg/100 g。

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

文獻記載蜂蜜中維生素主要是B族維生素和維生素C等[9]，但尼勒克新疆黑蜂蜂蜜檢出了多種B族維生素，未檢測到維生素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、過氧化氫酶等使其降解[34]。B族維生素能夠增強機體免疫力、提高記憶力和參與能量代謝[9]，其中煙酸具有抑制心血管疾病的炎癥反應[35]；泛酸聯合維生素B2具有輔助治療口腔潰瘍作用[36]；葉酸聯合維生素B6和維生素B12可改善冠心病心力衰竭伴高同型半胱氨酸患者癥狀[37]。尼勒克新疆黑蜂蜂蜜含有煙酸、泛酸和葉酸及VB2和VB6，長期服用對改善因缺乏上述維生素而出現的各類癥狀或有所幫助。

2.3 礦物質含量分析

對尼勒克新疆黑蜂蜂蜜樣品中的10 種礦物質含量進行檢測，結果見表5。尼勒克新疆黑蜂蜂蜜樣品鈣含量在34.241～61.853 mg/kg之間，高于孫麗萍等[32]報道的新疆紅花蜜22.1～31.7 mg/kg，高于曾志將等[38]報道的油茶蜜27.71 mg/kg；以A7 產區含量最高，達61.853 mg/kg，接近含量最低的A1 產區的2 倍，A1、A4、A5 和A8 產區含量之間無顯著差異（P>0.05），A2、A3 和A8 產區之間鈣含量無顯著差異（P>0.05）。鋅在7 個產區中均未檢出，符合國家標準（GB 14963-2011）≤25 mg/kg的規定。

由表5 可知，鉀在A7 產區含量最高，A3 產區次之，A2 產區含量最低，A1、A2 產區含量無顯著差異（P>0.05），A4、A5 和A8 產區之間含量無顯著差異（P>0.05）；鈉在A3 產區含量最低，A8 產區含量最高，A1、A2、A4、A5 和A7 產區之間含量無顯著差異（P>0.05）。尼勒克新疆黑蜂蜂蜜鉀鈉比在10.33～44.57，A3 產區比值最高，A8 產區最低，均值為21.37，高于文獻中油菜蜜的9.98、紫云英蜜的2.91、葵花蜜的14.97、荊條蜜的11.79[39]，A3 產區蜂蜜鉀鈉比甚至高于文獻中棉花蜜的43.09 和椴樹蜜的43.36[39]；A1、A2、A4、A5 和A8 產區鉀鈉比值均低于20。研究表明，食用高鈉低鉀食物會增加心血管疾病及其綜合征的發生幾率[40]，而食用高鉀低鈉的食物可一定程度地改善高血壓患者的血清一氧化氮、內皮素-1 水平，緩解動脈僵硬度[41]。因此尼勒克地區的新疆黑蜂蜂蜜可以成為高血壓患者理想的食物來源。

表5 尼勒克新疆黑蜂蜂蜜礦物質含量分析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樣品硒含量為0.047～0.243 mg/kg，高于Tuzen等[47]報道的土耳其不同地區蜂蜜硒含量0.025～0.113 mg/kg，Solayman等[11]綜述了來自全球6 大洲的共37 篇研究蜂蜜理化性質及礦物質的文章，其中硒含量范圍為0.00～0.01 mg/kg。對于富硒蜂蜜，目前還沒有相關國家或行業標準，對比國內公開的地方或團體標準，各地方及團體標準對蜂蜜富硒的要求指標各有不同，但7 個產區的尼勒克新疆黑蜂蜂蜜都是含硒蜂蜜，且A3 產區蜂蜜硒含量為0.243 mg/kg，符合上述所有標準富硒產品硒含量的要求，可認定為富硒蜂蜜。A3 產區中硒含量最高，與其他產區間差異顯著（P<0.05），是含量最低的A7 產區的5 倍多，A1 產區次之，A1、A2 和A5 產區之間、A5 和A8 產區之間、A8 和A4 產區之間硒含量無顯著差異（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)

硒元素是人體必需的微量元素之一，具有抗衰老、抗氧化、增強免疫力、解毒、抗癌、保護心腦血管系統和增強男性生殖功能等[48?51]多種生理功能。硒能夠調節自身免疫性甲狀腺炎患者的免疫功能，降低炎性反應，降低甲狀腺自身抗體水平，其效果優于僅常規方法治療[51]。自然界中硒分為無機硒和有機硒，無機硒毒副作用較大，吸收效率低，包括酵母硒、麥芽硒等及礦藏副產品中硒；有機硒是經植物轉化與氨基酸結合后，以硒蛋氨酸存在，人體吸收較好，安全性高[52?53]。硒蛋氨酸在人體中主要以各種硒蛋白存在并發揮生物功能，迄今為止在哺乳動物體內已發現25 種具有生物功能的硒蛋白參與機體各種代謝調節[54]。中國營養學會推薦的成人每日攝入硒的量為50～250 μg[55]，而中國2/3 地區硒攝入量低于最低推薦值，因此補充硒元素十分必要[56]。富硒蜂蜜將是人們補充硒元素的良好選擇。

我國硒資源含量缺乏嚴重，且分布不均，土壤中硒含量在0.003～9.483 mg/kg之間，尼勒克縣西部及南部的伊犁州6 縣的土壤硒資源分布調查研究表明，其98%的地區為富硒或足硒[57]；尼勒克縣西部及西北部察縣、伊寧縣和霍城縣農田硒含量豐富[58]。蜂蜜中礦物質的種類和含量很大程度上取決于蜜源植物類型及其所生長的土壤成分[11,59]。不同地區、不同種類蜂蜜硒含量不同[60]。尼勒克縣種蜂場地區存在硒礦資源，本研究蜂蜜樣品就取自此地，其蜂蜜中硒含量為47～243 μg/kg蜂蜜。陜西省安康市是我國已經探明的富硒地區，產自安康地區的中蜂蜜硒含量范圍為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，表明該地區具有豐富的硒資源，具備發展富硒產業的良好基礎。

2.4 主成分分析

蜂蜜中營養源物質的差異主要是蜜源地環境以及蜜源植物的不同導致，因此可以通過對這些成分進行分析得到各產區蜂蜜特點。對檢測到的鈣、硒、鉀鈉比、淀粉酶活性、維生素B2、維生素B6、煙酸、泛酸、葉酸和維生素E共10 種，依次編為X1～X10，對七個產區（A1、A2、A3、A4、A5、A7、A8）的尼勒克新疆黑蜂蜂蜜依次記為1～7，進行主成分分析和主成分得分。

主成分分析可以將本研究10 個變量處理成相互間沒有相關關系的較少變量，記為Z1～Z10，Z1 解釋原數據的絕大部分變異，Z2 解釋Z1 解釋后剩余的變異中的大部分變異，Z3 解釋Z1、Z2 解釋后剩余的變異中的大部分變異，依次直到Z10 將原數據的總變異全部解釋完畢。將本研究10 組變量數據導入SAS系統中，運行主成分分析程序。結合圖1 中scree plot圖和表7 中前3 個主成分方差累計貢獻率達89%以上，所以通過降維處理，前3 個主成分用于解釋所有變量；從表8 數據可知，Z1～Z10 各主成分特征向量表示各成分與各主成分間的相關性，成分Z1 與硒、煙酸、泛酸和葉酸相關性較強，成分Z2 與鈣相關性較強，成分Z3 與維生素B2、維生素E和淀粉酶活性相關性較強。通過主成分分析，消除各變量間的相關性，可以用3 個主成分就表征10 個變量的趨勢。3 個主成分與7 個產區之間的得分表如表9所示，A3 產區的蜂蜜主成分1 得分較高，其與主成分1 關聯性較好，主成分2 則與A7 產區關聯性較好；依據成分Z1、Z2、Z3 做主成分評分散點圖，結果如圖2 所示，每個點相互完全分離，即通過前3 個主成分的得分可以將各產區完全分離。

圖2 主成分1,2,3 評分散點圖Fig.2 Scatter plot of principal component scores

表7 相關矩陣特征值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

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

2.5 聚類分析

以鈣、硒、鉀鈉比、淀粉酶活性、維生素B2、維生素B6、煙酸、泛酸、葉酸和維生素E為變量，對七個產區（A1、A2、A3、A4、A5、A7、A8）的尼勒克新疆黑蜂蜂蜜依次記為OB1～OB7，進行類平均聚類分析，當聚類距離相差越大，各產區間分離越好，結果如圖3 所示。當聚類距離為1.1 時，七個產區分為2 類，產區A3（圖3 中OB3)和A7（圖3 中OB6)為一類，其他產區為一類；當聚類距離為0.4 時，七個產區分為四類，產區A3 為一類，此類蜂蜜中硒含量、煙酸、泛酸、葉酸含量較高，產區A7 為一類，此類蜂蜜中鈣含量較高，產區A2（圖3 中OB2）和A8（圖3 中OB7）為一類，此類蜂蜜的淀粉酶活性較其他產區差，其他產區為一類。表明尼勒克新疆黑蜂蜂蜜可根據以上10 種變量較好的對不同產區蜂蜜進行分類，為打造尼勒克新疆黑蜂蜂蜜系列化分級產品提供依據。

圖3 聚類分析樹狀圖Fig.3 Dendrogram of cluster analysis

3 結論

通過對尼勒克新疆黑蜂蜂蜜樣品的理化指標、維生素和礦物質分析研究，結果顯示所有產區尼勒克新疆黑蜂蜂蜜淀粉酶活性、水分含量、還原糖含量和蔗糖含量均優于國家行業標準（GH/T 18796-2012），富含多種維生素及礦物質，表現出典型高鉀低鈉和高鈣特征，同時還檢測到硒元素，達到多地富硒產品限量要求，極具開發潛能。主成分分析和聚類分析顯示，各產區間能夠較好地區分，綜合理化性質、維生素及礦物質含量考慮，產于小蜂場溝和塔燈溝產區的新疆黑蜂蜂蜜較其他產區的蜂蜜更具特色，總而言之，尼勒克新疆黑蜂蜂蜜是極具地方特色的蜂蜜。