蜂糧的營養成分和微生物發酵過程研究進展

劉玥佳，韓業君，彭文君，方小明，趙亞周，韓勝明，田文禮*

（1.中國農業科學院 蜜蜂研究所，北京 100093；2.中國科學院 過程工程研究所，北京 100190）

上海孔雀香精香料科技有限公司 吳忠博士

蜜蜂屬于高級社會性昆蟲，在長期的進化過程中，其形成了諸多特異性的組織器官，如工蜂后足上的花粉筐，賦予了它們具有采集花粉的功能，能為蜂群繁育提供大量的新鮮花粉，成為蜂群生活最根本的蛋白質營養來源。但是由于新鮮蜂花粉久置會引起其品質的嚴重降低甚至變質，所以蜜蜂一般采集花粉回巢后將其釀制成蜂糧來儲存，具體過程為：采集花粉的工蜂先將花粉筐上的花粉團卸在巢房中，然后內勤蜂對花粉中的雜質進行剔選，并吐蜜濕潤，進而將花粉團嚼碎夯實；最后在微生物作用下經過一段時間發酵形成蜂糧。在自然狀態下巢房內的蜂糧是哺育蜂群的主要營養來源，也是蜂群繁衍生息的物質基礎。目前國內外對蜂糧已有了一定的研究，但蜂糧的開發利用仍存在一定的技術難題。近年來蜂糧的營養保健價值逐漸引起重視，已有作為蜜蜂飼料的蜂糧產品進入市場銷售，顯示出良好的開發前景。本文針對蜂糧的營養成分、發酵過程、微生物組成及研究現狀等進行了綜述，以期為蜂糧產品的研發和生物學功能研究提供理論參考。

1 蜂糧的營養成分

蜂糧作為一種純天然的發酵食品，營養豐富，風味獨特，目前已經成為一種極具開發前景的健康食品，被公認是營養豐富的天然食材[1]。NAGAIT等[2]發現新鮮蜂糧中有豐富的蛋白質、總酚和抗氧化劑，能清除人體內的“氧自由基”。

ISIDOROV V A等[3]采用氣相色譜質譜聯用儀（gas chromatographic-massspectrometric，GC-MS）測定了蜂糧的化學組成成分，測定結果表明，蜂糧中含有C21～C36等飽和鏈狀烷烴；棕櫚酸、棕櫚酸乙酯、亞麻酸、亞麻油酸等不飽和脂肪酸；甘油、環醇、纖維醇等醇類；芹黃素、香豆酸、山奈酚等酚類；黃酮、類黃酮、槲皮黃酮等苷類；糖類；氨基酸等。

蘇松坤等[4]就茶蜂花粉與油菜、玉米、向日葵、蕎麥等主要商品蜂花粉的主要營養成分進行比較分析發現，茶蜂花粉的還原糖含量居中；蛋白質、氨基酸總量、VB2含量均為最高，而且脂肪含量最低，故以茶蜂花粉為研究材料，系統的研究了蜂糧釀制過程中的營養成分變化規律：對中國茶的新鮮蜂花粉和5日齡、10日齡、15日齡茶蜂糧中的氨基酸含量進行測定發現，新鮮蜂花粉和混合發酵（5～10日齡）蜂糧中游離氨基酸含量分別為1 037.46 mg/100 g和801.75 mg/100 g，水解氨基酸含量分別為23.10%和23.36%。混合發酵（5～10日齡）茶蜂糧和新鮮茶蜂花粉樣品中維生素A、B1、B2、C、D、E的含量見表1，新鮮茶蜂花粉和混合發酵茶蜂糧樣品中軟脂酸、硬脂酸、亞油酸、亞麻酸的含量見表2。由表1和表2可知，與蜂花粉相比，雖然茶蜂糧VB1、VE、亞麻酸含量下降，但是VA、VB2、VC、硬脂酸含量均顯著增高；而且VD，軟脂酸、亞油酸的含量僅有輕微浮動。并且，1日齡茶蜂糧中的過氧化氫酶、淀粉酶的活力比新鮮茶蜂花粉高；隨著釀制時間的延長，茶蜂糧中淀粉酶的活力逐漸增強。

表1 茶蜂花粉和蜂糧中維生素含量Table 1 Vitamin contents in Camellia sinensis bee pollen and bee bread mg/l00 g

表2 茶蜂花粉和蜂糧中脂肪酸含量Table 2 Fatty acid contents in Camellia sinensis bee pollen and bee bread%

徐麗娜[5]對長木蜂蜂糧進行了營養學評價發現，長木蜂蜂糧營養成分較為全面，含有糖、粗脂肪、蛋白質、游離氨基酸、黃酮、維生素E、維生素C、多種礦質元素等營養成分。礦質元素中鈣和鐵含量遠遠高于某些含鈣、鐵較高的蛋類、畜肉類、乳類等制品；維生素E含量僅次于油脂類食品，維生素C含量僅次于嬰兒配方和畜肉類；蜂糧中鉀、鈣、鎂含量高，且具有低鈉高鉀，鋅銅比適宜的優點。SOBRAL F等[6]首次研究了蜂糧中的糖苷類黃酮化合物，樣品分別取自葡萄牙東北部的布拉加納的5個不同的蜂巢和一個商業蜂糧。通過高效液相色譜（high performance liquid chromatography，HPLC）儀與二極管陣列檢測器（diodearray detector，DAD）和電噴霧-質譜（electrospray ionizationmassspectrometry，ESI-MS）分析技術分離鑒定了酚類化合物（如類黃酮類化合物）配糖體衍生物的含量。經過體外測定，這些樣品有抗癌作用，如MCF-7（乳腺癌）、NCI-H460（非小細胞肺癌）、HeLa（宮頸癌）和HepG2（肝細胞癌）。蜂糧中主要的酚類化合物是黃酮醇衍生物，包括槲皮素、山柰酚、楊梅酮、異鼠李素和異棉花皮苷等。SOBRALF等[6]在6個蜂糧樣本中發現了32種化合物，其中異鼠李素-O-己糖苷-O-蘆丁糖苷（isrohamnetin-O-hexosyl-O-rutinoside）和異鼠李素-O-戊糖基-己糖苷（isorhamnetin-O-pentosyl-hexoside）是在樣品1中最豐富的化合物，總含量為6 802μg/g提取物；而槲皮素-3-O-鼠李糖苷（quercetin-3-O-rhamnoside）是在樣品3中含量最高的黃酮類化合物，含量為6 480μg/g提取物。

KAPLAN M等[7]研究了8種不同植物花粉蜂糧的脂肪酸成分，并測定樣品的成分組成得出，水分含量為11.4%～15.9%，灰分為1.90%～2.54%，脂肪為5.9%～11.5%，蛋白質為14.8%～24.3%。共從蜂糧中鑒定出了37種脂肪酸，其中亞麻酸、亞油酸、十六烷、油酸、二十烯酸和硬脂酸的含量最高，在所有的蜂糧樣品中，棉花蜂糧的ω-3脂肪酸含量最高，為41.3%。所有蜂糧樣品的飽和脂肪酸與不飽和脂肪酸的比值為1.38～2.39，說明蜂糧可用于不飽和脂肪酸的供給。

HRYNIEWICKA M等[8]對蜂王漿凍干粉和蜂糧中的α-生育酚以及輔酶Q10的含量進行了測定。研究結果表明，蜂糧的α-生育酚含量為（80±30）μg/g，而蜂王漿α-生育酚含量為（16±3）μg/g；蜂糧的輔酶Q10含量為（11.5±0.3）μg/g，而蜂王漿輔酶Q10含量為（8.0±0.2）μg/g[7]；故蜂糧中的α-生育酚以及輔酶Q10的含量高于蜂王漿。

BRIDHETT R J等[9]研究表明，蜜蜂對新鮮蜂花粉和蜂糧在食用方面的傾向程度是相同的。通過對蜜蜂習性的觀察亦發現，新鮮花粉經發酵長期放置以后，蜜蜂食用傾向程度降低；而經過發酵成為蜂糧以后，不僅蜜蜂食用傾向程度大幅度提高，而且保質期大幅度延長，說明蜂糧發酵以后可能產生了防腐因子。

2 蜂糧的發酵過程

蜂糧的發酵是一個復雜的微生物演替和代謝的過程，整個過程約15 d。目前通常把蜂糧發酵過程分為4個階段：（1）異源微生物生長階段：開始的12 h，在溫度和濕度適宜的條件下，異源微生物快速生長，其中乳酸菌和酵母菌利用花粉中豐富的營養物質大量繁殖。（2）厭氧發酵起始階段：乳酸菌、酵母菌及某些好氧細菌達到一定數量后，即開始發酵。厭氧的乳酸菌（如乳鏈球菌屬）利用酵母菌和腐敗細菌合成的生長因子開始發育，發酵基質的酸度增加，在抑制其他細菌生長的同時，也導致自身的大量死亡，同時產生大量B族維生素。（3）酸化階段：約在發酵開始5d以后，乳酸鏈球菌消失，乳酸桿菌大量增殖。乳桿菌在生長增殖中所產生的乳酸比乳鏈球菌多，導致基質進一步酸化。（4）穩定階段：約在發酵開始7 d以后，高濃度的乳酸抑制乳酸菌和酵母菌等的生長，基質內酸度達pH 4.0～4.5，乳酸菌和某些酵母菌開始消失，蜂糧釀制完成[10]。

但是研究表明，蜂糧中的菌群不僅限于上述幾種；而且大量實驗結果表明，蜂糧品質受到蜜蜂種類、蜜蜂自身習性、花粉源植物區系、粉源狀況和季節變化的影響[7，11-12]，加之繁殖習性和釀制工藝的不同，極大地豐富了蜂糧的研究內涵。

3 蜂糧發酵過程中的微生物種類

3.1 乳酸菌

蘇松坤等[13]對蜂花粉和不同釀制時間的蜂糧中的細菌進行分離鑒定，分離出12種屬，207個菌落。ASAMA T等[14]從蜂糧中篩選出一株乳酸菌YB38，經證實可以提高正常人的免疫球蛋白水平，并且有可能應用于提高人體免疫能力。劉賽[15]從蜂糧樣品中分離純化出39株菌株，并將革蘭氏陽性、過氧化氫酶陰性以及葡萄糖發酵陽性的菌株初步認定為乳酸菌。從中篩選出產酸性能較好的3株乳酸菌，經API 50 CH標準系統鑒定，結果分別為植物乳桿菌（Lactobacillusplantarum）、干酪乳桿菌干酪亞種（Lactobacilluscassis sp casei）、德式乳桿菌德氏亞種（Lactobacillusdebrueckii ssp delbrueckii）。

3.2 酵母菌

酵母菌是蜂糧發酵初期的另一重要微生物，其某些代謝產物可能剌激乳酸菌的生長。GILLIAM M[16]從杏花的手采花粉、蜜蜂攜帶的花粉團（蜂花粉）以及存在于蜂箱蜂房中1個星期、2個星期和6個星期的花粉（蜂糧）中分離出了6個屬的113種酵母菌，并且所有分離到的菌株都不能發酵乳糖。木蘭球擬酵母（Torulopsismagnoliae）是除手采花粉外的所有花粉樣品發酵后數量最多的分離菌。此外花粉中大部分的酵母菌種在蜂糧中并未發現，這說明蜂糧釀制過程中酵母菌群也發生了變化。

3.3 芽孢桿菌

芽孢桿菌廣泛分布于自然環境中，能很好地適應蜜蜂及其他動物的腸道環境。已有學者從不同的蜂蜜樣品（不同地區、不同蜜源及不同蜂種）中分離出多種芽孢桿菌（Bacillus），其中，最常見的為枯草芽孢桿菌（Bacillus subtilis）和解淀粉芽孢桿菌（Bacillusamyloliquefaciens）。如張言周等[17]通過平板涂布法，從蜂糧樣品中分離出產芽孢的細菌，并利用16SrRNA序列同源比對及系統發育分析對其進行初步鑒定，并分析了其耐酸和耐高濃度糖特性。從蜂糧中共分離到16株隸屬于特基拉芽孢桿菌（Bacillus tequilensis）、嗜氣芽孢桿菌（Bacillusaerophilus）、Fictibacillus nanhaiensis、索諾拉沙漠芽孢桿菌（Bacillus sonorensis）、解木糖賴氨酸芽孢桿菌（Lysinibacillusxylanilyticus）、紡錘形賴氨酸芽孢桿菌（Lysinibacillus fusiformis）、Bacillus invictus、甲基營養型芽孢桿菌（Bacillus methylotrophicus）的芽孢桿菌；GILLIAM M等[18]從杏花的手采花粉、蜂花粉以及峰糧中均分離出了枯草芽孢桿菌（Bacillussubtilis）。崔學沛[19]通過對意蜂蜂糧中篩得的菌群進行測序證實了解淀粉芽孢桿菌（Bacillusamyloliquefaciens）的存在，以此同時，篩得菌群中的兩株菌的gyr B基因序列與地衣芽孢桿菌（Bacilluslicheniformis）的gyr B基因序列相似度分別為97%和99%，表明該蜂糧中亦含有地衣芽孢桿菌。

3.4 霉菌

GONZALEZG等[20]對蜂花粉中真菌及真菌產生的毒素進行研究發現，蜂花粉中含有青霉、曲霉等多種霉菌，并且含有霉菌產生的赭曲霉素A、黃曲霉素B1、B2等毒素。GILLIAM M等[21]從杏花花粉、蜂花粉和蜂糧樣品中分離出148株霉菌，包括青霉（42%）、毛霉（21%）和曲霉（17%）。蘇松坤[22]測定中國茶的手采花粉、蜂花粉以及不同釀制時期的蜂糧，從這些樣品中共分離出131株霉菌，分別屬于9個屬，它們是擬青霉屬、曲霉屬、青霉屬、木霉屬、孢菌屬、毛霉屬、小克銀漢霉屬、毛殼菌屬、鐮刀菌屬，其中主要為曲霉菌（45.8%）、青霉菌（26.7%）和毛霉菌（5.3%）。

3.5 菌群來源

ALEJANDRA V等[23]對工蜂蜜胃、蜂腿部攜帶的花粉和巢脾上發酵兩周及兩個月的蜂糧中的乳酸菌進行了分析，首次證實蜂糧中的乳酸菌來自于蜜胃反芻花蜜時加入到花粉中的蜜胃乳酸菌。而且MATTILA H R等[24]研究發現，207種細菌是蜜蜂腸道和蜂糧共有的。不過，蜜蜂腸道中發現的75%的微生物種類在蜂糧中并未被發現，而蜂糧中發現的46%微生物在蜜蜂腸道未被發現。故可推測：蜂糧的發酵是由蜜蜂反芻花蜜時帶入的微生物和外源微生物共同完成的。

3.6 菌群研究意義

細菌、霉菌和酵母菌被稱為大曲中的三大微生物類群，三者數量占據絕對優勢，蜂糧亦與之相似；隨著現代分子生物學技術的發展，菌種分析手段正向著新老技術聯用的方向快速發展，在彌補方法缺陷的同時，拓展蜂糧微生物的研究范圍，做到對蜂糧中的各種菌群結構及多樣性進行更為全面、實時、精確的分析，更加合理的解釋蜂糧發酵機理；從類群功能性研究上看，細菌、酵母菌和霉菌類群的功能性研究仍不夠全面，隨著新技術的運用，新的細菌、霉菌、酵母菌種正在不斷涌現，因此采用基因組學、代謝組學、蛋白組學等先進手段進行功能性探究，利用新型功能菌株完成蜂糧生產工藝的強化在今后也就顯得尤為必要[25]。

4 蜂糧生產現狀

蜂糧是蜂群的食物來源，也是蜂群的全價營養來源。因此整個蜂群的生殖繁衍都離不開蜂糧。但是由于蜂群自身、外界環境以及人為等因素的影響，導致蜂巢中時常會出現蜂糧儲備不足的情況。所以人工釀制和人工輔助釀制蜂糧應運而生。

高壽增等[26]通過人工往空的花粉脾上裝花粉，然后刷蜜，最后放入蜂箱中的方法釀制蜂糧。張永華等[27]通過先插入一空脾，待產卵后放在框式隔王板之側，使其在進粉盛期一天之內裝滿花粉團，然后將其移至不能裝上花粉團的地方釀制的方法來人工釀制蜂糧。江武軍等[28]于2012年研發了一套蜂糧生產設備，將花粉脾從蜂箱中取出后，用刮擦機刮去外層蜂蠟，再用鼓風機和加熱器將水分風干，放入冷卻設備冷卻至2℃左右進行粉碎，最后用通風井將蜂蠟和蜂糧分離，從而得到蜂糧。

還有學者通過人工輔助發酵蜂花粉形成人工蜂糧。如劉祥偉等[29]利用“仿蜂糧”發酵的方法，將剛與天然成熟蜂糧引子混合未開始發酵的雜花粉定為0日齡人工蜂糧，來進行人工模擬蜜蜂發酵雜蜂花粉得到人工發酵蜂糧。喬琳[30]通過在蜂花粉中接種5%Bacillus natto與5%Lactobacillusacidophilus的兩種菌，加水量為35%～40%，30℃淺層好氧發酵的方法來制作蜂糧，并且所得產物氣味芳香，酸甜可口，克服了花粉味澀的缺陷。蘇松坤等[31]將蜂花粉在常溫、常壓條件下加入一定比例水混合，待接入乳酸菌后在30～37℃條件下發酵形成人工蜂糧。馮永芬[32]以納豆芽孢桿菌和植物乳桿菌作為發酵菌種來釀制蜂糧。王聰等[33]為了提高蜂花粉的營養價值，將從蜂糧中篩選的乳酸菌Lactobacillus sp.strain2-3應用于蜂花粉的發酵中，并以活菌數、感官評分作為主要考察指標，在單因素基礎上對蜂花粉厭氧發酵工藝進行優化，結果表明，蜂糧源乳酸菌可以應用于蜂花粉發酵，并且提高了蜂花粉營養價值；朱奇等[34]選取發酵時間為3～5 d的蜂糧，篩選鏈球菌屬和乳桿菌屬兩個菌株，混合發酵釀制人工蜂糧，并與蜂膠一起制成一種抗腫瘤的復合制品。楊茂森等[35]通過對蜂花粉進行滅菌、脫敏處理并人工接種酵母菌與乳酸菌的方法制備了仿生蜂巢花粉，且此蜂巢花粉中淀粉酶、蛋白酶的含量與蜂巢花粉接近。

5 蜂糧發展前景

目前蜂糧的研究和開發遠不及其他蜂產品（蜂蜜、蜂膠、蜂王漿、蜂花粉等），但是蜂糧含有大量的多肽氨基酸等活性物質，易于消化吸收，具有抗氧化能力和氧自由基清除活性，能夠提高機體的免疫機能，有利于人類的營養和健康[36，37]。蜂糧是蜜蜂生長發育必須的全價營養源，蜂花粉轉變為蜂糧是一個極其復雜的微生物作用和生化反應的過程。由于天然蜂糧難以采收且成本較高，而人工蜂糧生產技術中的溫濕度、pH等發酵條件不好控制，無法完全模擬蜜蜂釀制蜂糧全過程等原因，而且蜂糧品質受到花粉源、蜂自身習性、蜂種類、季節、繁殖習性和釀制工藝等的影響，導致蜂糧的開發及利用仍面臨著巨大的挑戰。因此應加強蜂糧的微生物種類、發酵過程、營養成分變化規律及生產方式等方面的基礎應用研究，為促進蜂糧的開發和利用奠定理論基礎。

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