不同蛋白源对蜜蜂代花粉饲料营养价值的影响

薛嘉璐， 王 颖， 张卫星， 刘振国， 王红芳， 胥保华

（山东农业大学动物科技学院，山东泰安 271018）

蛋白质是生命活动的物质基础。蛋白质饲料为蜜蜂肌体组织发育、更新、修补提供原料。蜜蜂主要通过采集蜂花粉来获取蛋白质营养，蜂群要维持正常的繁殖和生产必须保证其蛋白质饲料的供给（陈盛禄，2001）。蜂花粉是蜜蜂的主要蛋白质来源，但是由于春繁、秋繁季节花粉供给不足，不能满足蜜蜂正常生长发育需要，并且天然花粉售价较高，因此，蜜蜂人工代花粉饲料的开发与利用显得格外重要。Kleinschmidt等（1976）研究发现，粗蛋白质水平低于20%的花粉不能满足蜂群生产的需要；吴杰和付学明（1989）研究发现，以酵母粉作为代花粉饲粮饲喂中华蜜蜂可以在缺粉季节充当花粉替代品；李成成（2010）研究发现，以黄豆粉、酵母粉、小麦、玉米和奶粉等配制蜜蜂代花粉饲料，提高了代花粉的适口性；李肖（2014）研究发现，以发酵豆粕和啤酒酵母为蛋白质源的代花粉饲料对蜂群群势的增长有显著效果；魏伟（2017）研究发现，小麦胚芽添加量为45%～65%时，蜂群有较好的采食量和群势的变化。本试验以意大利蜜蜂为研究对象，筛选蜜蜂易采食、适口性好、易消化、来源广泛、价格低廉的4种蛋白质源（玉米蛋白粉、菜籽饼、啤酒酵母、产朊假丝酵母），研究其对意大利蜜蜂蜂群采食量、群势、初生重、酶活性、蛋白质沉积以及对相关基因表达量的影响，评定其作为饲料蛋白质源对蜜蜂的营养价值，以期为制定蜜蜂饲养标准、配制蜜蜂代花粉饲料提供理论依据和参考。

1 材料与方法

1.1 试验动物 试验于2019年7月8日至8月31日在山东农业大学试验蜂场进行，选取意大利蜜蜂 （Apismellifera L.）为试验对象。

1.2 试验设计 选取蜂王繁育力、蜂群工蜂数、子量基本一致的本地意大利蜜蜂蜂群20群，随机分为4组，每组5群。分别以玉米蛋白质粉、菜籽饼、啤酒酵母、产朊假丝酵母为蛋白质源，配制为蛋白质水平基本一致的代花粉饲料。代花粉饲粮组成及营养水平见表1。

表1 试验饲粮组成及营养水平（风干基础）

1.3 饲养管理 试验开始前，对所有蜂群进行逐一检查，保证每群蜂群势基本一致。试验期间，所有组均选用孔径较小的脱粉器控制外勤蜂采集花粉，并在框梁上饲喂试验代花粉日粮，各组试验日粮分别按粉状饲料：蔗糖：水=1：1：0.5的比例混合均匀后，反复揉搓，直到无块状为止。隔6 d检查一次蜂群，确保蜂群长期处于食物充足状态，试验预试期为14 d，试验期为40 d，共54 d。

1.4 测定指标及方法

1.4.1 蜂群采食量的测定 试验开始后，将饲粮团成饼状置于框梁上供蜜蜂采食。记录每群蜜蜂的采食量，并计算出每群蜜蜂的粉料采食量，每3 d更换一次饲粮，为避免水分散失，粉饼上方覆盖一层保鲜膜。

1.4.2 蜂群群势的测定 试验开始之前，对各组蜂群群势进行调整，确保封盖子量、幼虫脾数和成蜂数均基本一致。正式试验期，每隔12 d对各组蜂群群势进行测定，共统计3次。

1.4.3 工蜂初生重的测定 每群取刚羽化出房的蜜蜂10只放入已知重量的离心管中，用电子天平（精确至0.0001g）称重，其平均值记为蜜蜂初生重。

1.4.4 工蜂中肠相关酶活性的测定 分别对7、14 d工蜂中肠蛋白质酶和淀粉酶活性进行测定，使用酶标仪来测定各组吸光度值，根据所检测的各组吸光度值来计算酶活性。

1.4.5 工蜂不同部位蛋白质含量的测定 将7、14 d的工蜂头、胸分别分离开来，去除蜜蜂的腿和翅膀，采用凯氏定氮法对粗蛋白质含量进行测定。

1.4.6 工蜂相关抗氧化基因表达量的测定 分别取被标记的7、14 d工蜂10只，立即置于液氮中，用于对SOD1、SOD2以及CAT基因的相对表达量分析。基因引物序列见表2。

表2 基因引物序列

1.5 数据分析 数据采用SAS 9.2统计软件进行单因素方差分析和邓肯氏法多重比较，结果以“平均值±标准误”表示，以P＜0.05作为差异显著性判断标准。

2 结果与分析

2.1 蜂群采食量的变化 由表3可知，啤酒酵母组蜂群采食量显著高于其他组，每群总采食量相比菜籽饼组高出近900 g配合饲粮（P＜0.05）；菜籽饼组和产朊假丝酵母组之间无显著差异（P＞0.05）。

2.2 蜂群群势的变化 由表4可知，正式试验第12天，各组间群势无显著差异（P＞0.05）；第24天，啤酒酵母组蜂群群势增长显著高于其他组（P＜0.05），菜籽饼组群势增长显著低于玉米蛋白质粉组和啤酒酵母组（P＜0.05），菜籽饼组和产朊假丝酵母组的群势之间无显著差异（P＞0.05）；第36天，玉米蛋白质粉组、啤酒酵母组比菜籽饼和产朊假丝酵母组显著高出2框蜂（P＜0.05）。

表3 不同蛋白源饲料对蜂群采食量的影响g/群

表4 不同蛋白源饲料对蜂群群势的影响

2.3 工蜂初生重的比较 由图1可知，菜籽饼组的工蜂初生重显著低于其他组（P＜0.05），而其他组间无显著差异（P＞0.05）。

图1 不同蛋白源饲料对工蜂初生重的影响

2.4 工蜂不同部位蛋白质含量的比较 由表5可知，7 d工蜂头部蛋白质含量中，啤酒酵母组的蛋白质含量显著低于玉米蛋白质粉和产朊假丝酵母组 （P＜0.05），但又显著高于菜籽饼组 （P＜0.05）；14 d工蜂头部蛋白质含量中，玉米蛋白质粉组显著高于其他三组（P＜0.05）。

由表6可知，7 d啤酒酵母和菜籽饼组的工蜂胸部蛋白质含量显著低于其他组（P＜0.05），其他组间无显著差异 （P＞0.05）；14 d工蜂胸部蛋白质含量各组间无显著差异（P＞0.05）。

表5 不同蛋白源饲料对工蜂头部蛋白质含量的影响μg protein/mg

表6 不同蛋白质源饲料对工蜂胸部蛋白质含量的影响mg protein/mg

2.5 工蜂中肠酶活性的变化 由表7可知，7 d的工蜂中肠α-淀粉酶的活性中，玉米蛋白质粉组显著高于其他组（P＜0.05），菜籽饼组和产朊假丝酵母组之间无显著差异（P＞0.05），菜籽饼组显著低于其他组（P＜0.05）；14 d的工蜂中肠α-淀粉酶的活性中，产朊假丝酵母组显著高于玉米蛋白质粉组（P ＜ 0.05），和其他组无显著差异（P ＞ 0.05）。

表7 不同蛋白质源饲料对工蜂中肠α-淀粉酶活性的影响U/mg prot

由表8可知，7 d的工蜂中肠胰蛋白质酶活性中，啤酒酵母组显著低于其他组（P＜0.05），其他组间无显著差异（P＞005）；14 d的工蜂中肠胰蛋白质酶活性中，玉米蛋白质粉组显著高于啤酒酵母、产朊假丝酵母组（P＜0.05），但和菜籽饼组间无显著差异（P＞0.05）。

2.6 工蜂相关抗氧化基因的变化 由图2可知，SOD1基因表达量中，玉米蛋白质粉组显著高于其他组（P＜0.05）；SOD2基因表达量中，菜籽饼显著高于其他组（P ＜ 0.05），其他组间无显著差异（P ＞ 0.05）；CAT基因表达量中，产朊假丝酵母组显著高于其他组（P＜0.05），其他组间无显著差异（P＞0.05）。

表8 不同蛋白质源饲料对工蜂中肠胰蛋白质酶活性的影响U/mg prot

图2 不同蛋白质源饲料对7 d工蜂抗氧化基因表达量的影响

由图3可知，SOD1基因表达量中，菜籽饼、啤酒酵母组显著高于玉米蛋白质粉和产朊假丝酵母组（P＜0.05）；SOD2基因表达量中，啤酒酵母、产朊假丝酵母组显著高于玉米蛋白质粉、菜籽饼组（P＜0.05）；CAT基因表达量中，玉米蛋白质粉组显著高于菜籽饼和啤酒酵母组（P＜0.05），但和产朊假丝酵母组无显著差异（P＞0.05）。

图3 不同蛋白质源饲料对14 d工蜂抗氧化基因表达量的影响

3 讨论

3.1 不同蛋白质源饲料对蜂群采食量的影响虽然国内外对蜜蜂的代用花粉饲料进行了长期、大量的研究（郭海坤等，2009；Haydak，1967），但却很少有研究不同蛋白质源饲料作为代花粉饲料对蜜蜂的影响，所以本研究旨在通过研究得到一种或几种能够减少花粉使用量的代花粉饲料。蜜蜂的生长发育需要摄取大量的蛋白质，本试验中，其蛋白质的来源主要为人工配制的代花粉饲料，目的是为了代替花粉在生产中的比例。由试验数据显示，蜜蜂对于菜籽饼和产朊假丝酵母的取食量较低。分析可能存在两方面的原因：（1）根据Carpes等（2009）测得花粉中的粗纤维含量平均有3.4%，而菜籽饼中含有10%～12%的纤维素（肖世平等，1995），其粗纤维的含量远远大于花粉中的含量；（2）蜜蜂喜采食芳香气味的食物，但菜籽饼中却很低。

3.2 不同蛋白质源饲料对群势的影响 工蜂是蜂群中数量最多的蜂种，负责采集花粉、花蜜、水等，是蜜蜂食物的提供者及各种蜂群内活动的主要承担者。群势是指蜂群中工蜂的总数，是反映蜂群繁殖力和蜜蜂饲料质量、蜂群健康状况的重要指标，决定了周年养蜂生产的高产和稳产 （周冰峰，2002）。 Mattila 等（2006）研究发现，在春繁阶段，蜂群群势主要受环境、营养状况等因素的影响，饲喂花粉或代花粉饲料可以提高工蜂哺育幼虫的能力，并能培育出数量更多的工蜂。本试验中，蜂群群势呈现先缓慢上升，在24～36 d期间，玉米蛋白质粉和啤酒酵母组群势迅速增长，与其他两组差异显著，这可能与采食量有关。

3.3 不同蛋白质源饲料对工蜂初生重的影响工蜂初生重是衡量工蜂个体性能的重要指标 （程艳华等，2008），不同饲料营养成分会直接影响工蜂的发育状况，而初生重在一定程度上反映了蜜蜂幼虫期的营养吸收及发育状况。在本研究中，饲喂玉米蛋白质粉、啤酒酵母的工蜂有较高的初生重量，说明玉米蛋白质粉和啤酒酵母在一定程度上可以改善饲料的质量，提高哺育蜂的质量，且有望成为代替花粉的人工饲料。同时菜籽饼的工蜂初生重较低，这可能与其采食量较低有关。

3.4 不同蛋白质源饲料对工蜂不同组织蛋白质含量的影响 蜜蜂体蛋白质含量可有效用于评价代用花粉的品质 （DeJong等，2009；Cremonez等，1998）。工蜂蜂体蛋白质含量是对工蜂摄入蛋白质含量的间接反映，蛋白质是蜜蜂身体组织主要的组成物质，约占刚羽化工蜂鲜重的13%，占5日龄工蜂鲜重的15%（李成成等，2010）。意大利蜜蜂蜂体蛋白质含量与发育阶段、饲料、季节、哺育蜂等因素有关，蜜蜂从幼虫期、蛹期、成蜂期蜂体总蛋白质含量呈现先降低后上升的趋势 （李肖，2014；Wigglesworth，1933）。 有研究表明，王浆腺等腺体的发育及其蛋白质的合成必须消耗蛋白质（Sagili等，2005）。本试验中，饲喂菜籽饼的工蜂头部蛋白质含量较低，原因可能是其采食量较低，导致头部的腺体发育不完全，使得蜂体头部蛋白质沉积较低。

3.5 不同蛋白质源饲料对工蜂生理机能的影响淀粉酶是蜜蜂体内催化淀粉中糖苷键水解的一种酶类。本试验中，从日龄上观察工蜂酶活性变化可以看出，随着日龄的增长，酶活性呈现一个上升的趋势，这与魏伟（2017）的研究基本一致。分析原因可能是蜂群中存在充足的蔗糖，工蜂出房后会优先采食花粉或蛋白质饲料，而工蜂后期主要采食蜂蜜或蔗糖溶液，所以蔗糖酶会随着日龄的变化呈现上升的趋势。蛋白质酶主要包括胃蛋白质酶类的蛋白质水解酶、肽酶、血管紧张肽酶和脂肪酶（刘彩珍，2001）。第7天时，饲喂啤酒酵母的工蜂酶活性较低；第14天时，饲喂玉米蛋白质粉的工蜂酶活性较高，推测可能与不同饲料的蛋白质含量有关。同时在本试验中，随着日龄的增长，胰蛋白质酶活性呈现下降的趋势。

超氧化物歧化酶（SOD）有清除体内的超氧阴离子等自由基的作用，过氧化氢酶（CAT）有催化体内的H2O2反应的作用，这两种机能对生物体防御外界伤害具有重要作用，可以保护机体免受损伤（Alul等，2003）。研究表明，工蜂的寿命状况和相关基因的表达会受营养物质的影响，花粉种类和含量能够显著影响SOD1基因的表达（Wang等，2014）。本研究中，对于7日龄的工蜂，饲喂玉米蛋白质粉有较高的SOD1基因表达量，但到14日龄时却大大减少，说明其抗氧化能力逐渐降低。饲喂啤酒酵母的14 d工蜂有较高的SOD2基因表达量；对CAT基因表达量进行分析，14日龄工蜂，饲喂菜籽饼的表达量显著低于其他组，表明饲喂菜籽饼的工蜂抗氧化能力较弱。