PSZCZELNICZE ZESZYTY NAUKOWE KINETYKA ENZYMATYCZNEGO DOJRZEWANIA MIODOW OD ROZNYCH RAS PSZCZOL. Oddział Pszczelnictwa IS WPROWADZENIE

Transkrypt

1 PSZCZELNICZE ZESZYTY NAUKOWE ROK XX 1976 KINETYKA ENZYMATYCZNEGO DOJRZEWANIA MIODOW OD ROZNYCH RAS PSZCZOL J er z y K l e m a r e w s k i Oddział Pszczelnictwa IS WPROWADZENIE Wśród liczych prac poświęconych badaniom ras pszczół oraz badaniom miodu, jedynie w kilku znaleźć można doniesienia o różnicach w składzie chemicznym i biochemicznym miodów, spowodowanych różnicami rasowymi pszczół zbieraczek. B o r n u s i inni (1961) oraz Barteis (za Z a n d e r e m 1927) podają zgodne spostrzeżenie, że miód z tego samego pożytku od pszczół miejscowych jest ciemniejszy niż miód od pszczół kaukaskich. B a l ż e k a s (1974) potwierdza istnienie różnic organoleptycznych w miodach, wskazując jednocześnie na różnice w zawartości sacharozy, popiołu i aktywności a-amylazy w miodach od różnych ras pszczół, w warunkach pożytkowych Litwy. C u rył o (1972) podkreśla wpływ rasy na aktywność inwertazową w miodzie. W badaniach krajowych kilkakrotnie szerzej podejmowano temat aktywności enzymatycznej miodu (Dzialoszyński i Kuik 1963, Zal ew ski 1963, 1965, R Y c h l i k, F e d o r o w s k a 1965), jednak autorzy ograniczali się do podania odmian bądź terminu zbioru miodu, nie uwzględniając rasy pszczół. W zakresie dojrzewania miodów, w aspekcie przemian chemicznych najcenniejszy materiał przedstawia praca M a u r i z i o (1962), natomiast zmiany enzymatyczne fosfataz obszernie przeanalizował Z a l e w s k i (1965). W badaniach autorzy ci uwzględnili jedynie nektar oraz miód zasklepiony, dojrzały. Podjęta praca miała na celu przede wszystkim określenie wpływu rasy pszczół na aktywność enzymatyczną miodu. Ponadto postanowiono dokładniej wyjaśnić dynamikę zmian enzymatycznych 'W czasie dojrzęwania kilku miodów jednoodmianowych. 171

2 s MATERIAŁ I METODY W sezonie 1975 zgromadzono łącznine 81 próbek miodów odmianowych - rzepakowego, akacjowego i gryczanego w trzech stadiach dojrzałości - jako nakrop (zawierający % wody), miód niezasklepiony oraz miód dojrzały, zasklepiony. Próbki uzyskiwano w pasiece doświadczalnej, liczącej po trzy rodziny pszczół rasy środkowo-europejskiej - Apis mellifica mellifica, kraińskiej - Apis mellifica carnica, kaukaskiej - Apis mellifica caucasica, o wyrównanej sile. Ponadto wykonano doświadczenie nad podkarmianiem małych liczących około 3000 osobników rodzin badanych ras, czystym roztworem sacharozy w obecności pożytku pyłkowego, a następnie oznaczano aktywność enzymatyczną otrzymanych "syropów pszczelich" (łącznie 24 próbki). Wszystkie próbki ( g) przechowywano do trzech miesięcy w szklanych słoikach, w lodówce do chwili wykonania analiz. We wszystkich próbkach oznaczano zawartość wody oraz aktywność a-amylazy, inwertazy i katalazy. Zawartość wody oznaczano refraktometrycznie wg PN "Miód pszczeli" (1967). Aktywność a-amylazy (tzw. liczbę diastazową) oznaczano zmodyfikowaną metodą W h i t e a, oznaczając ekstynkcję roztworów przy pomocy spektofotometru Zeissa, model VSU 1. Jednostka aktywności a-amylazy wyraża ilość enzymu, zawartą w 100 g miodu, która rozkłada 1,0 g skrobi w warunkach oznaczania (Recommended european regional standard for honey ). Aktywność inwertazy oznaczano polarymetrycznie wg H a d o r n a i Z li r c h e r a (1966), wyrażając działanie enzymu w gramach sacharozy zhydrolizowanej w ciągu 1 godz. w temp. 40 C, przy ph 5,8 przez enzymy zawarte w 100 g miodu. Katalazę oznaczano metodą jedometryczną, opisaną przez D z i a ł o- s z Y ń k i e g o i K u i k (1963), wyrażając aktywność enzymu w ml 0.01 n wody utlenionej, rozłożonej w ciągu 1 godz. w warunkach oznaczania. Wyniki opracowano metodą analizy wariancji (układ 3-czynnikowy) oraz obliczono współczynniki regresji i korelacji dl~ a-amylazy i inwertazy. WYNIKI I DYSKUSJA Liczba diastazowa, będąca miarą aktywności a-amylazy, we wszystkich próbkach miodów znacznie przekracza 8,3 jednostek spełniając w tym względzie wymagania PN "Miód pszczeli". Również aktywność inwertazy wszystkich próbek znacznie przekracza proponowaną w normie europejskiej FAO/WHO dolną granicę - 6,5 jednostek (tab. 1). 172

3 Kinetyka enzymatycznego dojrzewania miodów odmianowych od różnych ras pszczół Die enzymatische Reifekinetik der einheimishen Honige von verschidenen Bienenrassen Tabeia 1 Stopień Miód rzepakowy Miód akacjowy Miód gryczany Syrop pszczeli dojrza- Rasa Repshonig I Akazienhonig Buchweizenhonig Zuckerffitłerungshonig łości pszczół O<j O<j Ul miodu* fil Ul O<j N O<j N 0:1 Bienen Ul Ul fil <'O <'II N Stufe ~ ';,~ :1 ~ ~~ ~ ';.~... Ol ~ ~~ o... o Ol rasse Ql Ql 8 8 -; Cd Ql Ql 8 8 "; ~ El El "; ~ c:.: El 8 -Ol - der Ho- O..: ~ ~ O <: ~ ~ O..: ~ ~ O Ol..: ~ ~ ~ ~... 0:1 :O Ol Ol i' ti ti.:.:i 0:1 i' ti <i.s ~ i' ti <i.::.:: i' <i.s ~ nigreife* ~ ~.~ - ~ ~ ~ ~ ts ~ ~ a 30,4 10,2 11,8 75,3 39,5 10,2 9,0 O 34,8 56,0 38,7 O A.m. b 19,0 10,1 12,7 63,3 18,3 11,7 10,1 42,0 19,5 53,6 37,8 O caucasica c 16,5 12,0 15,4 9,0 17,7 15,1 10,3 40,8 19,1 54,2 38,8 O 19,9 6,6 12,9 89,0 A.m. mellifica A.m. carnica a 34,8 29,4 17,3 36,7 35,9 22,6 15,0 O 40,5 82,3 42,2 O b 20,4 19,5 14,6 22,0 19,5 29,6 17,2 14,1 20,1 72,6 38,6 O c 18,1 34,8 13,6 10,2 17,5 35,4 16,7 16,3 19,8 73,8 37,9 O 20,9 16,7 15,4 44,5 a 32,4 19,1 16,8 13,3 37,2 16,2 12,3 O 37,2 81,8 43,5 O b 20,4 15,3 15,5 26,7 19,7 31,3 20,4 28,7 23,6 71,5 40,4 O c 17,2 29,5 19,6 68,7 18,9 29,0 16,7 24,7 19,3 64,8 41,7 O 19,3 10,5 14,4 30,0 a - nakrop frisch eingelagertes Nektar b - miód niezasklepiony unreifer Honig c - miód zasklepiony - verdeckelter Honig......::J CI.)

4 Potwierdzono bardzo wysoką aktywność badanych gligozydaz (inwertazy i a-amylazy) w miodzie gryczanym, zgodną z wynikami R y c h l i k a i F e d o r o w s k i e j (1965), Z a l e w s k i e g o (1963) i P o u r t a 11i e r a (1972). Poziom tych enzymów w miodzie rzepakowym i akacjowym jest kilkakrotnie niższy i potwierdza wyniki Z a l e w s k i e g o (1963), D u s t- m a n n a (1967 i P o u r t a IIi e r a (1972). Zwraca uwagę stosunkowo wysoka aktywność glikozydaz w syropach pszczelich. W świetle tych wyników wydaje się być słusznym postulat niektórych badaczy, podniesienia dolnej granicy dla liczby diastazowej do 10 jednostek. Analiza statystyczna wyników przedstawionych w tabeli 1 wykazała istnienie wysoce istotnych różnic w aktywności glikozydaz w zależności od rasy pszczół, w obrębie poszczególnych miodów odmianowych. Najbogatsze w te enzymy były miody od pszczół środkowo-europejskich, podczas gdy miody od pszczół kaukaskich są naj uboższe w enzymy hydrolizujące cukrowce. Wyniki analiz syropów pszczelich w pełni to potwierdziły. Z pracy B o r n u s a i innych (1966) wynika, że siła rodzin i wielkość pożytku mają istotny wpływ na poziom sacharozy, a więc tym samym na zawartość glikozydaz w miodzie. Ponieważ do doświadczenia użyto rodzin o wyrównanej sile, a zmiany w liczebności w trakcie sezonu pociągały za sobą proporcjonalnie zmiany w ilości produkowanego miodu, istotnie niższą zawartość a-amylazy oraz inwertazy w miodach od pszczół kaukaskich należy uznać za cechę rasową. Nie stwierdzono jednoznacznego wpływu rasy pszczół na przebieg dojrzewania miodów, natomiast zwraca uwagę odmienna kinetyka dojrzewania enzymatycznego poszczególnych miodów odmianowych. W miodzie rzepakowym aktywność a-amylazy w stadium niedojrzałym znacznie spada w porównaniu z nakropem, a następnie wyraźnie wzrasta w miodzie zasklepionym, podczas gdy poziom inwertazy przez cały czas nie ulega większym zmianom. Wartość liczby diastazowej oraz inwertazy w miodzie akacjowym wykazują ogólnie tendencje wzrostu w miarę dojrzewania miodu. Natomiast w miodzie gryczanym aktywność badanych glikozydaz w czasie dojrzewania ulega obniżeniu, które silniej uwidacznia się dla o-amylazy. Dokładne wyjaśnienie przyczyn takich różnic w przebiegu enzymatycznego dojrzewania różnych odmian jest trudne. Wiążą się one być może z różnicami w składzie nektaru omawianych gatunków roślin lub nawet w składzie pyłku, który zawsze dostaje się w pewnych ilościach do nektaru (w naszych badaniach, w trakcie pobierania nakropów, nie udało się uniknąć wpadania do niego obnóży pyłkowych, które następnie usuwano). Nie jest też wykluczone, że pszczoły reagują odmiennie na różne nektary, wydzielając enzymy mniej lub bardziej intensywnie. W kilku pracach próbowano ustalić zależności pomiędzy niektórymi enzymami: S c h e p a r t z i S u b e r s (1966b) dla 28 próbek miodów amerykańskich stwierdzili prostą i wysoką korelację między a-amylazą a katalazą. Z a l e w s k i (1963) nie otrzymał zależności między inwertazą 174

5 a a-amylazą, podczas gdy w pracy D u s t m a n n a (1967) jest ona dosyć wyraźnie widoczna. Na podstawie wyników niniejszej pracy otrzymano bardzo ścisłą zależność między inwertazą a a-amylazą, wyrażoną liczbowo współczynnikiem korelacji +0,948 dla miodów odmianowych i +0,690 dla syropów pszczelich (ryc. 1 i 2) e 90 ł:::i l. ~.0 V) -E In -- l;::s l. C::) '- 10 ej 3: <:) A N l. A... l;::s l. ti\ 50 ~ X... ~ I::J....Q x \",)... -.J o 2 30 ł Akt. inwetfazy Ryc. 1. Zależność między n-amylazą a ~nwertazą w miodach: Verhiiltnis der Diastase- 2iU der Invertaseaktavitat: - miód rzepakowy - RapshOlIllig X - miód akacjowy - Ak!azienhonig b. - miód gryczlali1y - Buchweizenhonig IInvertose zahl /

6 c: O "ł~ en os \I') O '- ~ ts ~ zo O N... CI ~.-.,# O t::s ts..q N (.J '- -.J 10 o 10 Akt t'nwertaz!i zo / Inrertasezaht / Ryc. 2. Zale2mOŚĆ między o-amylazą a inwertazą w syropach pszczelich Vehaltrns der Diasbase- zu der Invertaseaktdvbtat in Zuckerfutterungshondge Stwierdzona w pracy aktywność katalazy zawiera się w granicach wyników otrzymanych przez D z i a los z y ńs k i eg o i K u i k (1963), przy czym najwyższe aktywności wykazały syropy pszczele, podczas gdy w miodzie gryczanym nie stwierdzono działania tego enzymu. Otrzymane wyniki są pozornie w sprzeczności z dotychczasowymi poglądami, które 176

7 podkreślają roślinne pochodzenie katalazy w miodzie. W celu wyjaśnienia tej sprawy można powołać się na prace S c h e p a r t z a i S u b e r s a (1966a, b) oraz D u s t m a n n a (1967), które wyraźnie wskazują na antagonistyczny charakter inhibiny miodowej (identyfikowanej z glukozooksydazą) wobec katalazy. Wówczas staje się jasne, że w miodach o silnych właściwościach inhibinowych (do nich zaliczany jest miód gryczany), przy stosowanej w pracy metodzie oznaczania enzymu, aktywność katalazy jest prawdopodobnie silnie maskowana działalnością glukozooksydazy. Natomiast syropy pszczele, o znikomej aktywności inhibinowej, otrzymane wobec pożytku pyłkowego, posiadają stosunkowo wysoką aktywność katalazy. Nakropy rzepakowe oraz syropy pszczele, wykazujące najwyższe aktywności, były wizualnie silnie zaprószone pyłkiem, tak więc wyniki w zasadzie potwierdzają teorię o roślinnym pochodzeniu enzymu. WNIOSKI Otrzymane wyniki świadczą o istotnym wpływie ras pszczół na aktywność inwertazy i a-amylazy w miodach. Duże zróżnicowanie aktywności tych enzymów w miodach od poszczególnych ras czyni wątpliwym celowość obliczania średnich aktywności enzymatycznych dla miodów odmianowych, bez uwzględnienia ras pszczół. Aktywność badanych enzymów w syropach pszczelich jest zbliżona do ich poziomu w miodzie rzepakowym i akacjowym i z tego względu metody enzymatyczne nie są pomocne w odróżnianiu miodów naturalnych od zafałszowanych sacharozą. Bardzo wysoka aktywność glikozydaz w miodzie gryczanym, oraz obniżanie się zawartości tych enzymów w miarę dojrzewania miodu gryczanego, nie zostały dotychczas jednoznacznie uzasadnione. Wyjaśnienie tej sprawy wymaga powiązania badań enzymatycznych miodu ze specyficznym przebiegiem nektarowania, analizą nektaru gryki oraz z badaniami fizjologicznymi pszczół. Stwierdzona korelacja między a-amylazą a inwertazą wydaje się być uzasadniona teoretycznie, gdyż oba enzymy należą do tej samej grupy glikozydaz (klasa hydrolaz). Nieobecność katalazy w.nakropie akacjowym oraz jej zmiany w trakcie dojrzewania miodu nie mogą być jednoznacznie wyjaśnione bez dokładnej analizy pyłkowej produktów dojrzewania miodu, oraz bez oznaczania kompleksu enzymów oksydoredukcyjnych - katalaza + glukozooksydaza Pszczelnicze zeszyty 177

8 LITERATURA B a l ż e k a s L (1974) - Mied ot pczeł raźnych porod. Pczelowodstwo (5): 40. B Orn U g L., L {le {lw i l! 2 W., F n b i n ń s k.i A. (1981) - Gromll.d!l~ni{l miodu przez pszczoły trzech ras w warunkach pożytkowych Puław. Pszczelno Zeszt. Nauk. 5 (2): B o r n u s L., K a l i n o w s k i J., Z a l e w s kiw. (1966) - Produkcja i skład chemiczny miodu akacjowego w m. Cigacice, Pszczelno Zesz. Nauk. 10: D u s t m a n n J. (1967) - Messung von Wasserstoffperoxid und EllJZymakitiVlitii't in mi tteleuropaischen Henigen. Z. t. Bieneniorsch: 2: D z i a ł o s z y ń s k i L., K u i k K. (1963) - Aktywność kwaśnej fosfatazy, a-amylazy i katalazy w miodach z okolic Torunia. Pszczelno Zesz. Nauk. 7 (1): H a d o r n H., Z li r c h e r H. (1966) - Eine verbesserte polarimetrische Methode zur Saccharasezahl-Bestimmung in Honig, Dt. Lebensm. Rundschau. 7: l. Hodowla pszczół. Praca zbiorowa. (1972). PWRiL, Warszawa. M a u r i 'z i o A (1962) - Frorn the MW matereal to the runished product: honey. Bee World 43 (1): PN "Miód pszczeli" 67/A P o u r t a 11i er J. (1972) _ Phisikalisch-chemische Bestimmung von Honig, Wissesctuiitlicties Bulletin der Apimondia. Apimondia Verlag. Recommended european regional standard for honey (1970). Bee World 51 (2): R'y c h l i k M., F e d o r o w s k a Z. (1965) - Polskie miody gryczane. Pszczelno Zeszt. Nauk. 9 (1-2): S c h e p a r t z A., S u b e r s M. (1966a) - Catalase in honey. J. apic. Res. 5 (1): S c h e p a r t z A, S u b e r s M. (1966b) - Observations of honey diastase. J. apic. Res. 5 (1): Z a l e w s kiw. (1963) - Aktywność a-amylazy oraz inwertazy w miodach krajowych. Pszczelno Zesz. Nauk. (7 (1): Z a l e w s kiw. (1965) - Fosfatazy w miodach. Pszczelno Zesz. Nauk. 9 (1-2): Z a n d e re., K o c h H. Der Honig. Stuttgart. Eugeun Ulmer KMHETMKA <l>epmehthoro C03PEBAHM.sI ME,ll;OB OT rrsnn PA3HbIX noron E. K JI CM a p c BCK H PC310MC B 1975 rony HCCJle,!10BaHOcPepMeHTHylO akthbhocthansrpa-aenanaasr. HHBepTa3bI H xaranaasr B O,n;HOpO,!1HbIX MC,!1ax:panconsna, akauhcbbimił rpc'łbiwhbjm Ha TPCXypOBHRX HX 3pCJlOCThH- B o6wcc06pahhom HCKTapc, B HC3peJlOMH B 3pCJlOM, 3arrC'łaTaHHOM Mene. 06pa3~hI MC,n;OBrrpoacxomora OT n-ren rpex rropoa. Apirs mellliifica mellifioa, Apis mellifica caucasica H Apis mellifica carnica. Onpezteneao TaKJKCcPCPMCHTHY10aKTHB- HOCThB caxapnux Mc,n;ax, nonyseamrx rrytcm rro,n;kopmkhrr'łcjlhhbixccmhchpactbopom caxapa. CTaTHCTH'łCCKHyCTaHoBJlCHOCYwCCTBCHHhICpa3HH~hI cpcpmchwlohakthbhocthb sa- BHCHMOCTHOT O,n;HOpO,!1HOCTH Me,!1a.rrO,n;BCpJK,n;CHO ocoeeaao BhICOKy1OaKTHBHOCThaJlhcPaaMblJla3bI B rpc'łhwhom MC,n;cB cpabhehhh c pancoasrst H aka~hcbhim. YCTaHOBJlCHOKOppeJlHUHIO+0,948 MCJK,!1yansrpa-awsmaaoa H HHBcpTa30H,n;JlHscex HCCJlC,IlOBaHlihIXMC,n;OB.AKTHBHOCThKaTaJIa3bI HCB03MOJKHO06RCHHTeea CBRSHc,IlpyrHMK pkhcjlhtcjlhhbimhcpcpmchtamh,a TaKJKC6C3 rrbijlh~cboro ahajih3a. 178

9 D[E ENZYiMATiSCHE HONiIGRE[FUNG VON VERSCHlEIDENEN BIENENRASSEN J. Klemarewski Zusammenfassung Im Jahre 1975 wurde Enzymaktivitiit der a-amylase, Invertase und Katalasę in einheimisehen Henigen (Raps-, Akazien; und Buchweizenhonig) in drei Reifestufen - in friseh eingelagertem Nektar, im unreifen Honig und im reifen, verdeekelten Honig ermittelt. Die Honigproben stammten von drei Bienenrassen - Apis mellifica mellifica, Apis melliflca caucasica, Apis mellifica carnica. Es wurden aueh Enzyme in Zuckerfutterungshonigen, die von denselben Bienenrassen herkommen, bestimmt. Es wurden statistiseh weserrtliche Differenzen der Enzymaktivitiiten in einheimisehen Henigen festgestellt. Man hat besonders hohe Diastase- und Invertasezahl im Buchweizenhonig, im Vergleieh mit Raps- und Akazienhonige, bestatigt. Irmerhalb der einheimischen Horrige, wie auch in der Zuckerftitterungshonigen hat man die wesentliehen, von den Bienenrassen stammenden Differenzen in Enzym; aktivitat festgestellt. Die hochśte Diastase- und Invertasezahl zeigten die Honige von heimisehen Bienen (Apis m. mellifiea) und die niedrigste stammte von kaukasisehen Bienen (Apis m. eaueasiea). Es wurde wesentlicher Korellatlonskoefizient +0,948 zwisehen a-amylase und Invertase, fur alle untersuehten Problen naehgewiesen. Die Katalaseaktivitiit kann man nieht eindeutlieh, abgetrennt von anderen oxi- direnden Enzymen und ohne Pollenanalyse im Honig, erkliiren.