不同花源蜂蜜抗氧化/自由基清除能力与矿物元素谱关联及蜜蜂—养蜂生产正向平衡研究——基于One Health视角

《BioTech》：Antioxidants and Trace Elements in Honey: A Positive Balance for Honeybees and Beekeeping Production

　　

抗氧化剂在预防和治疗人类与动物多种疾病中发挥关键作用，营养保健品（nutraceuticals）的消费是这些化合物的重要来源。在营养保健品中，蜂蜜尤其受到关注，因其复杂组成及对人类和宠物的多种有益效应，是最广泛使用的养蜂产品。此外，蜂蜜是蜂场觅食区域内环境污染的有效生物指示物（bio-indicator），可反映蜜蜂吸收的重金属等污染物可能存在的状况。特别是，蜂蜜的抗氧化剂含量和矿物元素谱（mineral profile）与花蜜的花源直接相关，同时受气候条件、地球化学特征和环境污染影响。因此，本研究旨在采用总多酚含量（TPC）、DPPH（2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl）和铁还原/抗氧化能力（FRAP）试验，考察不同花源品种（Wildflower、Citrus、Acacia、Eucalyptus、Chestnut、Honeydew和Erica）蜂蜜样品的抗氧化/自由基清除能力，并联系通过电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）分析的矿物元素谱（必需微量元素、有毒金属和类金属）。结果记录到不同花源蜂蜜样品具有良好抗氧化活性，表现为高TPC和对DPPH自由基的良好清除活性。FRAP测定的最佳抗氧化活性见于Honeydew和Wildflower蜂蜜（分别为9.40 ± 1.53和5.22 ± 0.08 mmol Fe²⁺E/kg）。所有蜂蜜样品均显示完整矿物元素谱，必需微量元素丰度为（Mn > Zn > Fe > Cu > Se > Cr > Co > Mo），尽管大多数分析样品中存在重金属和类金属痕量（Pb >> Cd > As）。对全部数据所得相关性采用特定双侧统计检验分析，以评估必需金属和有毒金属的存在是否增强和/或抑制蜂蜜最终氧化还原活性。本研究按照One Health方法开展，记录了蜜蜂和养蜂生产的正向平衡，确认蜂蜜作为营养保健品和补充食品对人类和宠物健康的重要性。

研究背景方面，抗氧化剂对人和动物多种疾病的预防与治疗具有重要意义，营养保健品是抗氧化化合物的重要来源；蜂蜜因化学组成复杂、兼具营养与生物活性，被视为重要营养保健品和传统医学资源，并用于兽医补充食品与宠物照护。与此同时，蜂蜜可作为蜂场周边环境污染的生物指示物，重金属等污染物可由蜜蜂吸收并进入养蜂产品。蜂蜜抗氧化成分和矿物元素谱既与花源相关，也受气候、地球化学特征和环境污染影响。已有研究多关注蜂蜜抗氧化成分、矿物谱或花源鉴别，但抗氧化/自由基清除能力与必需微量元素、有毒金属和类金属之间的关系仍有限，尤其有毒金属是否增强或抑制蜂蜜最终氧化还原活性尚需评估。基于此，研究人员按One Health（同一健康）理念开展研究，旨在分析不同花源蜂蜜的抗氧化/自由基清除能力与矿物元素谱，并评估金属含量与抗氧化活性的相关性。研究结论显示，不同花源蜂蜜具有良好抗氧化活性与较完整矿物谱，必需金属与抗氧化活性存在显著相关，Pb与FRAP活性相关，提示植物对重金属暴露的可能适应性反应；该研究记录了蜜蜂与养蜂生产的正向平衡，支持蜂蜜作为营养保健品和补充食品对人类敏感群体和宠物健康的重要性。

关键技术方法概括（不超过250字）：样本来自意大利南部Calabria大区乡村当地养蜂场的新鲜花源蜂蜜，包括Wildflower（n=10）、Citrus（n=10）、Acacia（n=10）、Eucalyptus（n=8）、Chestnut（n=10）、Honeydew（n=8）和Erica（n=8），采集期为4—9月，采用非概率便利抽样。研究人员采用总多酚含量（TPC）、DPPH（2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl）和铁还原/抗氧化能力（FRAP）试验评价抗氧化/自由基清除能力，采用电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）分析必需微量元素、有毒金属和类金属，并以双侧统计检验及Pearson/Spearman相关分析评估金属与抗氧化活性关系。

研究结果：抗氧化活性方面，三种氧化还原试验均证实不同花源蜂蜜具有抗氧化活性；所有样品TPC较高（范围131.92—53.47 mg GAE/100 g蜂蜜），对DPPH自由基清除良好；FRAP最佳活性见于Honeydew和Wildflower蜂蜜（9.40 ± 1.53和5.22 ± 0.08 mmol Fe²⁺E/kg）。矿物元素谱方面，所有蜂蜜样品中必需与有毒金属均高于检出限；必需微量元素总丰度顺序为Mn > Zn > Fe > Cu > Se > Cr > Co > Mo，且花源差异明显：Fe、Mo和Se在Citrus中较丰富，Cr在Eucalyptus和Chestnut中较高，Cu和Zn在Chestnut中较高，Co在Acacia中较高，Mn在Honeydew中较高；重金属中Pb在全部样品中最丰富，Cd和As为痕量。统计分析显示，蜂蜜花源显著影响TPC（Kruskal–Wallis H(6)=49.731，p=5.32×10^?9）、DPPH（Welch’s ANOVA F(6,25.16)=32.752，p=1.03×10^?10）和FRAP（Kruskal–Wallis H(6)=46.760，p=2.09×10^?8）；Eucalyptus的TPC显著高于Citrus、Chestnut、Honeydew和Erica，Wildflower和Acacia的TPC也显著高于Chestnut和Erica；Honeydew的FRAP值显著高于Acacia、Citrus和Erica，Citrus的FRAP值显著低于Wildflower、Chestnut、Honeydew和Eucalyptus。所有金属和类金属浓度均受花源显著影响。相关性分析方面，Pearson和Spearman检验显示蜂蜜抗氧化活性与微量元素存在花源相关关联：Honeydew中Mo与DPPH呈正相关（Pearson’s r=0.8298，p=0.010799，n=8），Acacia中Se与DPPH呈负相关（Spearman’s ρ=?0.6991，p=0.024471，n=10），Wildflower中Pb与FRAP呈正相关（Pearson’s r=0.6626，p=0.036819，n=10）。讨论中还报告Honeydew中Cr与FRAP呈负相关（r=?0.74，p<0.05），Acacia中Cr与FRAP呈正相关（r=0.66，p<0.05），提示Cr作用具有蜂蜜基质/花源依赖性。

讨论部分总结：研究人员认为，蜂蜜抗氧化活性与花源密切相关，TPC、DPPH和FRAP结果与文献中不同地区蜂蜜数据具有一致性；Honeydew和Wildflower的FRAP表现可能与其总抗氧化成分组成及协同作用有关。矿物谱中必需微量元素可提供营养摄入，重金属和类金属可能来自蜂场环境，Pb在多数样品中最高，部分超过EU Regulation 2023/915规定的蜂蜜最大残留限量（>MRL 0.1 mg/kg），可能与交通或历史农药使用有关。必需元素顺序及Pb>Cd>As格局与其他地区报道相似。相关性结果提示必需金属可能增强氧化还原活性，Cr的作用因花源而异，Pb与FRAP的正相关可能反映植物对重金属暴露的适应性反应，即多酚合成上调以对抗Pb毒性。研究局限性包括非概率自愿采样、各组样本量不等、地理范围限于Calabria、花源分类可能误判以及相关性不能证明因果。研究结论（翻译）：通过TPC、DPPH和FRAP试验分析的蜂蜜样品抗氧化活性可被视为因蜜蜂采食的显花植物特定花源而形成的不同特征。矿物元素谱与蜂蜜品种直接相关，但也受显花植物生长土壤的地貌特征、气候和环境条件等影响。抗氧化活性与微量元素之间统计学显著相关提示这些必需金属作为氧化还原活性增强因子的作用。相反，与重金属的相关性可能表明Pb对植物多酚产生及其在蜂蜜中浓度的可能影响。这些数据很有趣，因为有毒金属残留水平可能影响蜜蜂健康和蜂蜜质量。然而，Pb的存在通过增强植物生化生理反应促进多酚产生，可能改善蜂蜜抗氧化谱；该效应被视为植物对重金属暴露的可能适应性反应，考虑到大多数蜂蜜样品中Pb水平最高，这一点非常重要。因此，蜂蜜最终抗氧化活性可能能够平衡Pb可能的有害效应。本研究与其他作者数据一致；然而，进一步研究纳入更大和更平衡的样本组将有价值以加强研究发现。总之，研究人员关于抗氧化活性与微量元素含量相关性的研究结果，按照One Health方法开展，记录了蜜蜂安全和养蜂生产的正向平衡，确认蜂蜜作为营养保健品和补充食品在最敏感人类群体饮食和宠物管理中的重要性。