AMINOKW ASY W MLECZKU PSZCZELIM CZTERECH RAS PSZCZOL. ó l, L e o n B o r n u s. Pszczelniczy Zakład Doświadczalny, Oddział Pszczelnictwa

Transkrypt

1 PSZCZELNICZE ZESZYTY NAUKOWE ROK XXVI 1982 AMINOKW ASY W MLECZKU PSZCZELIM CZTERECH RAS PSZCZOL A n n akr ó l, L e o n B o r n u s Pszczelniczy Zakład Doświadczalny, Oddział Pszczelnictwa \-VPROWADZENIE Badania Smaragdowe! (1960), Andrejewej (1965), Biłas z a (1962), B u r m i s t r o we j (1965) oraz K ról (1974) dowodzą, że wychowujące rodziny pszczele różnych ras pszczół w odmienny sposób oddziałują na wychowywanego w nich osobnika. Wydaje się że u pszczół w pewnej mierze może to być spowodowane jakością mleczka pszczelego ew. odmiennego u różnych ras pszczół. W literaturze fachowej można spotkać jedynie nieliczne dane dotyczące składu chemicznego tego produktu, wytwarzanego przez różne rasowo karmicielki pszczele.., W mleczku pszczół trzech ras, pochodzących z różnych stron geograficznych ZSRR, M e l n i c e n k o i B u r m i s t r o w a (1963) określili 19 aminokwasów, przy czym stwierdzono różnice w występowaniu aminokwasów u pszczół tych ras. Mleczko pszczół kaukaskich szarych, górskich zawierało o cztery aminokwasy więcej (wolna cistina, treonina, tryptofan i kwas asparaginowy) niż mleczko pszczół północnych,pochodzących z centralnej Rosji. Cytowani badacze różnice te uznali za przy - czynę wpływu żywiciela na żywionego osobnika. Późniejsze badania M e I- n i c e n k o i Wa w i ł o wa (1969), prowadzone na trzech innych ra~ sach, nie potwierdziły różnic jakościowych w zestawie aminokwasów mleczka. Stwierdzono natomiast występowanie różnic ilościowych - w mleczku pszczół lenkoranskich było 48,02% aminokwasów, u gruzińskich -15,80010,u wschodnich 52,27010.W tych samych publikacjach autorzy ci podają, że mleczko trzech ras (włoskich, lenkoranskich i kaukaskich) różniło się zawartością kwasu rybonukleinowego. Najwięcej wykryto go w mleczku pszczół lenkoranskich, a najmniej u kaukaskich. W badaniach elektroforetycznych białka K ról (1981) stwierdziła, że zaznaczają się wyraźne różnice w zawartości niektórych frakcji białek w mleczku czterech badanych ras (kaukaskiej, kraińskiej, środkowo- 3* 35

2 europejskiej i włoskiej). Ze względu na zróżnicowane dane, dotyczące składu aminokwasów w mleczku pszczół różnych ras, podjęto szczegółowe badania tego składu w mleczku pszczelim czterech głównych ras' pszczół w Europie, przy użyciu nowoczesnej aparatury. Celem doświadczenia było wzbogacenie wiedzy na temat chemicznego składu mleczka pszczelego w różnych populacjach pszczoły miodnej. MATERIAŁ I METODY Do badań wykorzystano mleczko pszczół ras: szara górka kaukaska (Apis mellifica caucasica Gorb.), krainka - Troisek import z Austrii (Apis mell. carnica Pollm.), włoska - import z Włoch (Apis mell. ligusttc«spin.) i krajowa linia mazurska (Apis mell. metl, L.). Badania prowadzono w latach 1978, 1979 i Rodziny doświadczalne znajdowały się co roku na terenie P.Z.D. Górna Niwa w Puławach. O ich czystości rasowej upewniono się, wykonując odpowiednie badania morfologiczne według metody B o r n u s a, D e m i a n o w i c z a i G r o m i s z a (1966, 1968, 1979). Określono długość jzyczka, szerokość III i IV tergitu oraz indeks kubitalny nie tylko u pszczół, ale i u matek pszczelich wychowywanych w rodzinach tej samej rasy. Do badań białka na zawartość aminokwasów pobierano próby mleczka z trzydniowych mateczników, w trzech rodzinach każdej z czterech ras. Próby stanowiły więc średnią z trzech rodzin dla każdej rasy a u- zyskane mleczko w stanie świeżym było poddawane analizom. Mleczko pozyskiwano według metody K ról (1981). Analizom poddawano próby pobierane trzykrotnie w ciągu dwóch lat (1978, 1979) w maju, czerwcu i lipcu. Jedynie mleczka pszczół włoskich w roku 1978 nie badano, zaś w tabelach posłużono się danymi oszacowanymi dla tej rasy w tym roku, wychodząc z zawartości przebadanych aminokwasów. W 1981 roku mleczko od wszystkich ras pobierano do badań tylko w jednym terminie - w lipcu. Procent białka w badanych próbach określano metodą L o w r y i inn. (1951). Następnie dla określenia aminokwasów białko poddano hydrolizie kwaśnej według metody D a v i s a i T h o m a s a (1973). Próby mleczka równoważne 70 mg białka wprowadzano do szklanych ampułek poj. 25 ml. Do próby wprowadzano po 6 N HCL w ilości równej krotnej naważce próby. Zawarty w ampułce i rozpuszczony w próbie tlen wyparto gazowym azotem wprowadzonym do mieszaniny przez kapilarę, a następnie zatopioną ją nad płomieniem. Ampułkę z próbą u- mieszczono w termostacie na 18 godzin w temp. 180 C ± 1 C, po hydrolizie i ostudzeniu ampułki, zawartość jej przesączono przez sączek G-5 i przenoszono do kolby miarowej 50 ml. Po uzupełnieniu kolbki do kreski wodą dest. i wymieszaniu pobierano 4 ml roztworu i po przeniesieniu do kolbki odparowywacza próżniowego w temp. 50 C dodawano 36

3 1 mi standardu wewnętrznego (Norleucyna n M), następnie próbę odparowywano do sucha. Suchą pozostałość rozpuszczano w 10 ml buforu cytryniawego ph 2.2. R.oztwór ten przenoszono na kolumnę automatycznego analizatora AAA 881 prod. Mikrotohma Praha. W celu oznaczenia aminokwasów siarkowych wykorzystano metodę S c h r a m m a (1954). Do każdej próby zawierającej 70 mg białka, u- mieszczonej w kolbie odparowywacza 'próżniowego, dodawano 8 ml świeżo przygotowanego kwasu nadmrówkowego. Próbę zostawiano na noc w temp. pokojowej, w celu całkowitego utleniania się aminokwasów siarkowych. Utlenioną próbę wstawiano do łaźni wodnej z lodem, następnie dodawano 40 6 /0 HBr i po wymieszaniu kolbę odstawiano na kilkanaście minut. Następnie umieszczano ją w łaźni wodnej o temp. 50 c C i odparowywano do uzyskania mazistej pozostałości- Pozostalość tę przemywano 2' ml H 2 0 i ponownie odparowywano. Następnie suchą pozostałość za pomocą 20 ml 6 N HCI przenoszono do 25 ml ampułki. Rozpuszczony tlen oraz tlen nad roztworem odpędzano przy pomocy azotu gazowego. Am-: pulkę zatapiano, a dalszą hydrolizę i inne czynności przeprowadzono wg. metody opisanej wyżej. W badanym białku nie oznaczano 4 aminokwasów a to: cystyny, tryptofanu, glutaminy i asparaginy, gdyż użyty do analiz kwas solny rozkłada te aminokwasy. Zawartość oznaczonych aminokwasów obliczano z pól pików uzyskanych z wykresów analizatora w oparciu o standard wewnętrzny norleucynę. Wyniki opracowano statystycznie metodą analizy wariancji, a oceny różnic dokonano za pomocą testu Duncana. Zamieszczone w tabelach dane o aminokwasach oparte są na średnich wazonych dla poszczególnych lat badań. WYNIKI I DYSKUSJA Użyte do omawianych tu badań pszczoły odpowiadały cechom określonej rasy, co potwierdzaj"! wyniki pomiarów morfologicznych (tab. 1). Stwierdzenie powyższe opiera się zarówno na pomiarach robotnic jak i matek pszczelich a wyniki zgodne są z uzyskanymi przez innych autorów (B o r n u s, D e m i a n Q w i c z, G r o m i s z , 68, 69). Należy zatem stwierdzić, że użyte do analiz mleczko pszczele pochodziło od różnych rasqwopszczół, które różniły SH~ między sobą w zakresie wszystkich trzech badanych cech morfologicznych, a szczególnie istotnie długością języczka i wartością indeksu kubitalnego. Nie stwierdzono istotnych różnic w ogólnej zawartości białka w mleczku pszczelim badanych ras (tabela 2). Zarysowuje się tu jedynie pewna tendencja we wszystkich Jatach badań do jego niższej zawartości u pszczół rasy kaukaskiej. Brak też różnic istotnych w ogólnym procencie białka w mleczku pszczelim z różnych lat. Średnio biorąc, w świeże i 37

4 Tabela Charakterystyka morfologiczna robotnic i matek 4 ras pszczół na podstawie 3 wybranych cech (średnie z łat ) Cecha badana Postać Długość Rasa pszczół Suma III i IV Indeks pszczół języczka tcrgitu w mm kubitalny wmm Apis melilfica oc 6,196 4,515 58,00 mellifica ~~ 3,478 6,629 44,30 Apis mellifica o o 6,608 4,293 52,75 taucasica ~ Q 3,355 6,292 50,60 Apis mellifica oc 6,222 4,608 49,21 earil/ea ~~ 3,503 6,663 41,60 Apis niellifica O o 6,085 4,398 48,05 ligustica ~<.i> 3,512 6,491 40,10 l Tabeła 2 Procentowa zawartość białka w świeżej masie mleczka pszczelego czterech ras pszczół Rasa pszczół I Rok badań średnio Apis mell. mellifica 15,13 16,00 Hi,08 15,72 Apis mell. eaucasica 13,80 14,10 12,80 13,56 Apis mell, carniea 15,80 14,90 14,90 15,20 Apis mell. ligustica 15,52* 15,50 14,22 15,01 Średnio. 15,06 15,15 14,50 14,90 * - Wartość oszacowana masie mleczka określono poziom białka dla wszystkich badanych ras na 14, Procentowa zawartość białka w mleczku badanych, ras. stanowiła podstawę do określenia wielkości prób przeznaczonych do analizy na zawartość.aminokwasów. W każdej badanej próbie mleczka wszystkich ras wykryto po 17 aminokwasów (tabela 3). Stwierdzono występowanie tam zarówno aminokwasów endogennych, jak też egzogennych i względnie egzogennych. Podział ten oparto na ogólnie przyjętym schemacie wg, Szczygła (1975). Jest to jednak podział dla mleczka pszczelego tylko teoretyczny, nie poparty testem biologicznym i ma wartości jedynie orientacyjne. Najwyższy procentowy udział w białku mleczka wszystkich czterech ras pszczół stanowi kwas asparaginowy i asparagina, a najniższy kwas cysteinewy (tabela 3). Analiza statystyczna nie wykazała istotnych różnic w aminokwasowym składzie mleczka pszczelego badanych ras pszczół, w żadnym roku.badań, (a doświadczenia przeprowadzono poprawnie, bo- 38

5 Tabela 3 Procentowa zawartość aminokwasów w białku mleczka pszczelego czterech ras pszczół (średnio z lat , 1979, 1981) Rasy pszczół Aminokwas Apis mell. Apis mell. Apis mell. Apis mell. mellifica caucaslca carmca ligustica Kwas Asparaginowy i asparagina 17,78 17,52 17,21 17,62 Kwas Glutaminowy i glutamina 9,57 9,30 9,30 9,55 Lizyna* 8,91 8,86 8,83 8,58 Leucyna= 7,83 7,90 8,01 8,08 Walina* 5,81 5,55 5,61 5,58 Seryna 4,95 5,36 4,87 5,12 Arginina== 5,06. 5,18 4,77 5,20 Fenyloalanina * 5,28 4,84 5,25 5,07 I zoleucyna * 4,95 4,93 5,00 5,07 Prolina 4,61 4,52 4,45 4,60 Treonina* 3,92 4,11 3,98 4,35 Sulfon metioniny ,92 3,67.3,98 Tyrozyna 3,72 3,59 3,67 3,99 Glicyna 3,14 3,41 3,09 3,27 Alanina 3,23 3,25 3,18 3,25 Histydyna** 2,31 2,83 2,74 2,71 Kwas cysteinowy 1,44 1,41 1~32 1,43 Razem 96,37 94,21 94,96 97,45 * - aminokwasy egzogenne - aminokwasy względnie egzogenne wiem współczynniki zmienności nie przekraczały przewaznie 10%). Dlatego w tabeli 3 podano dla ras tylko przeciętne wartości z trzech lat badań jako średnie ważone ze" wszystkich powtórzeń. Można się tu doszukiwać jedynie pewnej tendencji do zwiększonej nieco procentowej zawartości seryny, glicyny, histydyny a zmniejszonej -zawartości fenyloalaniny w mleczku pszczelim pszczół rasy kaukaskiej, w porównaniu z innymi rasami. W pewnym stopniu potwierdzałoby to dane B u r 111 i- s t r o w e j, Melnicenko iwawiłowa (1963,1969) o zróźnicowanej zawartości aminokwasów w mleczku pszczelim różnych ras pszczół, ale niestety różnice te są zaledwie zauważalne. Daleko do istotnego zróżnicowania. Udowodniono natomiast różnice dla zawartości dwunastu aminokwasów pomiędzy latami badań (tabela 4). Mleczko pszczele z 1978 roku zawierało więcej asparaginy z kwasem asparaginowym, glutaminy z kwasem glutaminowym oraz tyrozyny i glicyny niż mleczko z dwu późniejszych lat. W 1979 roku stwierdzono w mleczku pszczelim istotnie więcej leucyny, seryny, izoleucyny, treoniny i sulfonu metioniny, niż w innych latach. Waliny było istotnie mniej a pro liny istotnie więcej w 39

6 Tabela 4 Procer.towa zawartość aminokwasów w b alku mleczka pszczelego w latach 1978, 1979, 1981 (średnie Z wyników dla 4 ras pszczół) --- lata badań Aminokwas,. średnio Kwas Asparaginowy i asparagina 18,39* 16,96 16,99 17,45 Kwas Glutaminowy i glutamina 9,98* 8,88 9,27 9,39 Lizyna 7,86 9,72 9,33 8,79 Leucyna 7,98 8,04* 7,65 7,95 Walina 5,62 5,94 4,80* 5,64 Sery na 5,37 4,53* 5,88 5,08 Arginina 5,04 4,99 5,53 5,08 Fenyloa anina 4,79 5,23* 5,72* 5,11 Izoleucylna 4,53 5,56* 4,64 4,98 Prolina 4,72 4,08 5,05* 4,49 Treonina 4,37 3,77* 4,24 4,10 Sulfon metioniny 3,50 4,30* 3,60 3,85 Tyrozyna 4,12* 3,39 3,67 3,74 Glicyna 3,41* 3,09 3,10 3,22 Alanina 3,20 3,33 3,00 3,22 Histydyna 2,72 2,49 2,91 2,64 Kwas cysteinowy 1,41 1,32 1,60 1,39 * - Liczby oznaczone gwiazdką różnią się istotnie od nie oznaczonych. mleczku pszczelim z 1981 roku niż w dwu poprzednich latach badań, zaś fenyloalaniny mniej w 1978 roku niż w dwu latach późniejszych. Różnice te można tłumaczyć jedynie odmiennym składem gatunkowym pożytków pyłkowych w poszczególnych latach badań. STRESZCZENIE I WNIOSKI Mleczko pszczele czterech ras pszczół (kaukaska. kraińska, krajowa i włoska) nie różni się między sobą istotnie proce,ntową zawartością białka, którego w świeżej masie mleczka jest około 15' /0. Jedynie w mleczku pszczół kaukaskich zaznacza się tendencja do nieco niiszej ogólnej zawartości białka, około 130/0 w świeżej masie. Nie stwierdzono różnic jakościowych w składzie aminokwasowym mleczka pszczelego od badanych ras pszczół. We wszystkich badanych seriach prób wykrywano każdorazowo po 17 aminokwasów (tabela 3), poza czterema rozkładanymi przez kwas solny. Nie stwierdzono istotnych różnic w procentowej zawartości poszczególnych aminokwasów w białku mleczka pszczelego od czterech ras pszczół. Można mówić tylko o słabej tendencji do nieco wyższej zawartości seryny, glicyny i histydyny i do nieco mniejszej zawartości feny- 40

7 loalaniny w białku mleczka pszczół kaukaskich, w porównaniu z innymi rasami. Stwierdzono istotne rozr.ice w procentowej zawartości 12 aminokwasów w latach badań, co można tłumaczyć odmiennym składem pożytków pyłkowych. Ponieważ nie znaleziono żadnego wpływu czynnika rasy pszczół na zawartość białka i na skład aminokwasów w mleczku pszczelim, nie można zatem wiązać różnic osobniczych, pszczół robotnic badanych ras, z ich pokarmem w czasie wychowu. Zawartość 12 aminokwasów różnicuje się natomiast istotnie w odniesieniu do poszczególnych lat doświadczenia. Wynik ten jest dodatkowym potwierdzeniem, że mimo różnych proporcji W składzie aminokwasów w poszczególnych latach nie wywoływało to różnic w składzie tych aminokwasów w odniesieniu do mleczka różnych ras. Na podstawie wyników tego badania można zatem twierdzić, że cechy osobnicze robotnic różnych ras pszczół z całą pewnością nie bazują na jakości pokarmu larw pszczelich, czyli na mleczku pszczelim. Zmienna zawartość niektórych aminokwasów w 3-ch latach badań dopuszcza sugestię, że typ pożytków pyłkowych może te różnice powodować w składzie mleczka pszczelego. Wytwarzanie więc mleczka w warunkach żywienia pszczół pyłkiem jednego gatunku rośliny mogłoby ewentualnie przynieść dalsze wyjaśnienia zależności składu mleczka od bazy pokarmowej pszczół. Wymagałoby to badań kolejnych z kilkoma gatunkami roślin pyłkodajnych, odgrywających główną rolę w zbiorach pyłku w pasiekach. SPIS LITERKI'URY A n d rej e w a O. L., (1965) - Pczeły kormilcy i plemiennaja rabota. Pczeło : wodctwo. 85(9) : 4-7. B i ł a s z G. D., (1962) - Usłowija wyraszcziwanija matok i nasledowanije prlznakow u pczeł. Pczelowodctwo. 39(4) : B o r n u s L., D e m i a n o w i c z A, G r o m i s z M., (1966) - Morfometryczne badania krajowej pszczoły miodnej Apis meliiiica L., Pszczel. Zesz. nauk., 10( ) : B u r m i s t r o w a N. D., (1965) - Onaprawlenom izmienienii czisła jajowych truboczek u matek. Pczelowodctwo. 85(6) : 15. G r o m i s z M., (1968) - Badania morfometryczne krainki selekcjonowanej w Polsce i Niemieckiej Republice Demokratycznej. Pszczelo Zesz. nauk. 12(3): G r o m i s z M., (1979) - Zmienność IV tergitu odwłokowego w populacji pszczół rasy kaukaskiej. Pszczelo Zesz. nauk. 23 : K ról A, (1974) - Wpływ rasy żywicielek i rasy poddanych larw na efektywność wychowu matek pszczelich. Pszczel. Zesz. nauk. 18(1): K ról A, B o r n u s L., (1977) - Wpływ rasy rodziny wychowującej na cechy morfologiczne i anatomiczne matek pszczelich. Pszczelo Zesz. nauk. 21 : K ról A, (1981) - Frakcje białkowe w mleczku pszczół różnych ras. Pszczei. Zesz. nauk. 25 :

8 L o w r y O. H., R o s e n b r o u g h N. J., F a r r A. L., R o n d ar- R. V.. (1951) - Protein measurement with the Folin reagent. J. biol, Chem., 193: Me1nicenko A. H., Burmistrowa N. D., t1963) - Controlled chan ges in the heredity of colonies and their biochemica1 bases. Comp. Text. Led. XIX Congr. Apimondia. Prague, 2: \1e 1n i c e n k o A. H., W a w i ł o w Ju. L. (1969) - O sodierżani nukleinowych kisłot w matocznym mcłoczk ie.. XXII. Mieżdunar. Kongr. Pczełowodctwa S c h r a m m G., (1954) - Die biochemie der viren. Springer-Verlag. Berlin, Góttingen, Heidelberg S :,1 a r a g d o wa N. P., (1960) - Wlijanie sr.ednerusskich i pomesnych semej wospitatelnic na dlinu chebotka jużnych pczeł. Pczelowodctwo 37/9: 15. S z c z y g i e l A., (1975) - Podstawy Fizjologi Żywienia, P,Z.W.L., AMltIHOKl1CJ10TbI B MATOLIHOM MOJIOLIKE LIETbIP.EX IIOPO,ll; IILIEJI H. K p Y JI, JI. B o P H Y c Pe3loMe COJ\eIDKamle 6eJIOK B MaTO"lHOMMOJIO"lKexerr.rpex IIOpO):1II"IeJI IIOXO:lKe(15 % ), no TO,HbKOy xasxacxoa IIOPOJlbI HeMHOWKOMeHe (13,6 % ). He obnapyxceno 3):1eCb Ka"leCTBeHHblX HH KOJUl"leCTBeHl!bIX pa3hh~ n COCTane a:,ii11ioki1cjiojlsraro-nroro MOJIO"lKa HCCJIe):10BaHblx Il"leJIHHbIX IlOpO):1. Bo acex rrpcfiax nauneao IIO 17 amhhokhcjioa,oa OT BeJlHKOrO conepxcanaa (18% 6eJlKa) no caxtoe MeHbwee (1,5 % ):' acnaparaa, acilapafl1hobar ichcjiota, fjiytamhh, rjiytammhonaa :,J:C:JIOTa, JlM3bIH, JIey~bIH, BaJIMH, cepsnr, aprmhmh, cpehbiji-ajlahmh, M30-Jley~blr:, rrpo.nnu, rpeonan.cyncponscernonnna, TbIP03bIH, rjl>1~bih, a.nanxn, n1ctm,/\bihm LibIcr erruonaa KMCJIOTa. HaI1i'(ellO pa3hmlibi Me:lK,/\y roaamm B CO):1ep:lKaHMM12 ammhokmcjiot.3to MO:lKIlO o6';hcm1t M3MeH'IMBbIMCOCTaneM IIbIJIb~eBbIX B3RTKpB.,ll;aJIbWe MCCJleAoBaHM.HCB.Haamrsre c MOHOKyJlbTypaM pacrenna, rco'ropsre AaIOT B3RTeK IIbIJIbLia, MO:lKeT BbI- HCHMTeCT.l1Jll1HeT CBR3 M :lk):1ybl1j\em rrsmuna l1 XHMH"IeCKHMcocraaow Il"leJll1HOI'O!\.I.J.:1Q\IKa. AMINOACIDS IN ROYAL JELLY OF FOUR BEE RACES A. K ról, L. B o r n u s Summ ary The protein contents in Royal Jelly of four bee r aces is very approximate (15%), some less it found in Royal Jelly from caucasian bee (13,6%). No significant differences in amincacids composition were found in Royal J211y from investigated bee races. In the a11 triais was discovery 17 aminoacids im each one, succesivily from the biggest contents (ca 18% of protein) to the smaltest (ca 1,5% of proteiin): asparagin, aspartic acid, glutamine, glutamie acid, Iy sine, leucine, valine, serine, arginine, phemylanine, izoleucyne, proline, treomine, methionic suphlon, tyrozine, glycine, alanine, histydine and cysteic acid. But it was stated differences between each season for 12 arninoacids, what may be explaio with difference of bee pasture. More accurate investigations connected wit h mo-, noculture of pollen bee pasture may bring next explanation, what is relation between kind of poll en and chemical composition of Royal Jelly.