2022年03月05日 10:10
【科學快訊】
來源：X-MOL資訊
談到蜜蜂，夥伴們的印象一般是勤勞的昆蟲，能釀出甜美的蜂蜜，但也有尾針保護自己。不過，這世上也存在沒有蜂針、不蜇人的蜜蜂——膜翅目蜜蜂科麥蜂族（Meliponini）下的蜜蜂都是如此。此類蜜蜂分布於世界熱帶或亞熱帶地區（我國雲南、海南等地也有分布）。和常見的蜜蜂一樣，無刺蜂群也是由分工明確的工蜂、蜂王和雄蜂組成，但無刺蜂個體更小（體長只相當於傳統蜜蜂的三分之一）（圖1）。這種個頭小、沒螫針的昆蟲看起來實在不起眼，然而它們卻有一項獨門絕技：釀得一手絕世好蜜。
無刺蜂的蜂蜜雖然在產量上遠低於傳統蜂蜜，但因其醇厚的口味被美食家視為珍饈，市場價格非常昂貴。當然，貴也有貴的道理，以往的研究發現，與傳統蜂蜜的糖成分以果糖和葡萄糖等單糖為主不同，無刺蜂蜜主要含一種二糖——海藻酮糖（trehalulose）（圖2）。海藻酮糖是一種能夠替代蔗糖的高價值天然甜味劑，有較低致齲齒率、較高的抗氧化作用、其小腸水解吸收率只有蔗糖的三分之一，因此有較低血糖指數，可以說有很好的保健效果。還有一點也很重要，天然海藻酮糖除了存在於無刺蜂蜜中，自然界的其他來源還非常罕見。
圖2。
海藻酮糖的化學結構（1），海藻酮糖是1a和1b構成的互變異構體。圖片來源：J。
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Food Chem。
那麼，無刺蜂是如何釀出這等絕世好蜜的呢？海藻酮糖又是從何而來呢？近日，澳大利亞昆士蘭大學Natasha L。
Hungerford 等研究者用糖類飼喂實驗結合現代分析化學技術找到了其中的關鍵——蔗糖。在大自然中，無刺蜂獲得富含蔗糖的花蜜，就可產生富含海藻酮糖、對健康有益的蜂蜜。看到這裏，覬覦這種高價格蜂蜜的奸商們心裏是不是浮現了「一個大膽的想法」？其實，研究者們也想到了這一點，他們在文章中也報道了鑒別方法，以區分天然蜂蜜與人工給無刺蜂飼喂蔗糖而得到的假蜂蜜。
具體來說，他們選擇的研究對象是能構築獨特螺旋形蜂巢的澳大利亞無刺蜂（Tetragonula carbonaria）（圖4）。他們將蜂群轉移到人工蜂巢，蜂巢設計為扁平狀觀察盒，上面覆蓋透明塑料膜，便於觀察裏面的蜂群活動。人工蜂巢有圓孔作為成蜂進出的通道，若要禁止成蜂外出可以用細網封閉圓孔，圓孔所在區域安裝了塑料喂食器。實驗期間，成蜂被關閉於蜂巢中不能外出覓食，飼喂蔗糖溶液後收集的蜂蜜樣品編號為S0-7，飼喂葡萄糖、果糖溶液後編號為GF1-3。其中，樣品S0-4收集自二月下旬的同一個蜂群，S5-7收集自四月的另一個蜂群。樣品S0的特殊之處在於為無刺蜂提供了一個人工蜜罐（honey pot），以分析蜜罐在海藻酮糖蜂蜜形成過程中扮演的角色。
圖4。
澳大利亞無刺峰的天然蜂巢（左）和本實驗設計的人工蜂巢（中、右）。圖片來源：J。
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對於收集到的樣品，他們分別通過超高效液相色譜-串聯質譜聯用儀（UHPLC-MS/MS）和離子色譜耦合脈沖安培檢測器（IC-PAD）兩種不同技術進行分析。結果顯示，人工飼喂產生的蜂蜜比天然蜂蜜顏色更淺，粘稠度更低。樣品S1-7中主要含海藻酮糖（占總糖比例為64.5-71.6%），含量排第二的是一種未知的三糖（占總糖比為8.8−11.7%），他們隨後通過制備型高效液相色譜（HPLC-ELSD）分離到了這種三糖，通過核磁（NMR）和高分辨質譜（HRAM LC-MS/MS）鑒定為伊爾糖（erlose），果糖和葡萄糖的含量較少，未檢測到蔗糖。樣品S0的糖類組成與S1-7類似，只是有少量蔗糖殘留，說明蜜罐的變化對蜂蜜組成有一點影響，但不顯著。樣品GF1-3則只含有葡萄糖和果糖（圖5）。實驗結果表明，無刺蜂可以將蔗糖轉化為海藻酮糖、伊爾糖和少量果糖、葡萄糖，人工蜜罐對海藻酮糖的生成沒有影響，但無刺蜂對果糖和葡萄糖沒有這樣的轉化能力。這項結論對發展無刺蜂蜜產業有重要指導意義：要獲得富含海藻酮糖的無刺蜂天然蜂蜜，就要創造條件，盡量讓無刺蜂靠近自然界富含蔗糖的蜜源植物。
圖5。
運用UHPLC-MS/MS和IC-PAD技術分析蔗糖溶液（左）和果糖、葡萄糖溶液（右）飼喂無刺蜂產生的蜂蜜化學成分。圖片來源：J。
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不過，哪有那麼容易找到富含蔗糖的蜜源植物？既然人工給無刺蜂投喂廉價的蔗糖也能產生富含海藻酮糖的高價蜂蜜，只知利益的奸商們會放過這個簡單操作嗎？如何讓「假蜂蜜」現出原形？Hungerford等人巧妙地利用植物代謝機制差異和同位素比例質譜（IRMS）技術破解了這一難題。
原來，無刺蜂在自然環境下采蜜的花源絕大多數屬於碳三植物（C3），通過卡爾文循環固定二氧化碳進行光合作用，合成的糖有較低的13C/12C比（-22到-28‰），而制糖工業選取的糖源來自碳四植物（C4），如甘蔗、玉米，C4植物通過Hatch-Slack途徑合成的糖有較高的13C/12C比（-9到-15‰）。因此，他們通過IRMS分析，發現蔗糖飼喂無刺蜂產生的蜂蜜13C/12C值高於天然蜂蜜（前者為-12.29到-12.02‰，後者為-25.17到-29.60‰）。這樣，「假蜂蜜」就無處遁形了。
Feeding Sugars to Stingless Bees： Identifying the Origin of Trehalulose-Rich Honey Composition
Natasha L。
Hungerford*， Jiali Zhang， Tobias J。
Smith， Hans S。
A。
Yates， Sadia A。
Chowdhury， James F。
Carter， Matheus Carpinelli de Jesus， and Mary T。
Fletcher
J。
Agric。
Food Chem。， 2021， 69， 10292–10300， DOI： 10.1021/acs.jafc.1c02859
（本文由天生西南供稿）
