《Foods》：Exploratory Characterization of Artisanal Royal Jelly Produced by Apis mellifera siciliana Using 1H-NMR Metabolomics and NIR Spectral Fingerprinting
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意大利的蜂王浆（RJ）产量与进口量相比十分有限，因为国内生产商面临的生产成本远高于国外同行。为削弱进口产品的竞争优势，意大利生产商可采取强调其蜂王浆本地来源的营销策略。对西西里生产商而言，一个尤为值得关注的机会在于获得自西西里亚种（Apis mellifera
意大利的蜂王浆（RJ）产量与进口量相比十分有限，因为国内生产商面临的生产成本远高于国外同行。为削弱进口产品的竞争优势，意大利生产商可采取强调其蜂王浆本地来源的营销策略。对西西里生产商而言，一个尤为值得关注的机会在于获得自西西里亚种（Apis mellifera siciliana，俗称黑蜂）而非广泛分布的意大利蜂（A. mellifera ligustica）的蜂王浆。本研究采用1H-NMR和NIR光谱技术，鉴定由A. m. siciliana生产的手工蜂王浆（n = 5）的关键代谢组学特征，以将其与大规模生产（n = 5）及A. m. ligustica手工样品（n = 6）区分开来。市售样品的市场价格至少比意大利手工产品低五倍，被用作代表A. mellifera ligustica大规模生产蜂王浆的参考。为验证判别代谢物或波长作为潜在生物标志物的适用性，研究人员基于这些特征构建了无监督多变量模型，并将其应用于来自已知意大利产地的A. m. ligustica其他手工样品。在1H-NMR鉴定的36种代谢物中，有7种在A. m. siciliana与大规模生产样品之间表现出统计学显著差异。值得注意的是，葡萄糖、蜜二糖和UDP-葡萄糖在商业样品中更为丰富。来自A. m. ligustica的手工样品在A. m. siciliana与A. m. ligustica大规模生产样品之间呈现中间特征，同时两个手工组之间也观察到特定差异。NIR光谱进一步证实了手工A. m. siciliana与A. m. ligustica大规模生产样品之间的差异轮廓，而来自A. m. ligustica的意大利手工样品与前者表现出更大的相似性。
**论文解读：基于1H-NMR代谢组学与NIR光谱指纹图谱的西西里黑蜂手工蜂王浆探索性表征**
**1. 研究背景与问题**
蜂王浆（royal jelly, RJ）是工蜂分泌用以喂养蜂王及幼龄幼虫的腺体分泌物，其主要成分包括水（60–70%）、蛋白质（9–18%）、碳水化合物（7–18%）、脂质（3–8%）和B族维生素。蜂王浆的商业价值源于其抗菌、抗氧化、抗炎及免疫调节等生物活性，其中10-羟基-2-癸烯酸（10-HDA）因其仅存在于蜂王浆中，被用作真实性鉴定的主要标志物。全球蜂王浆市场在2024年估计达9915万美元，而中国自19世纪末引入意大利蜂（Apis mellifera ligustica）后，通过选育高产蜂王浆品系（HRJB）和规模化饲养，已占据全球95%的市场份额。相比之下，意大利本土蜂王浆产量不足国内需求的10%，主要原因是生产成本远高于进口产品（2024年意大利本土认证蜂王浆价格约为每克2.5欧元，而来源不明的市售产品仅为每克0.4欧元）。为应对这一竞争压力，意大利生产商可采取强调本地来源的营销策略。西西里黑蜂（Apis mellifera siciliana）是源自非洲谱系的地方亚种，与意大利蜂相比具有更强的抗旱、耐高温及抗瓦螨能力，但其蜂产品（尤其是蜂王浆）尚未被系统研究。此前仅有关于黑蜂蜂蜜的化学特征和抗氧化活性的报道，尚无针对黑蜂蜂王浆的代谢组学研究。因此，本研究旨在利用1H-NMR代谢组学和NIR光谱技术，首次探索性表征西西里黑蜂手工蜂王浆的代谢特征，并将其与商业大规模生产及意大利蜂手工蜂王浆进行区分，以期为该珍稀地方产品的品质鉴别和产地营销提供科学依据。
**2. 研究设计与关键技术方法**
研究人员共收集16份新鲜蜂王浆样品，分为三组：5份商业样品（C，代表大规模生产、来源为意大利蜂），6份意大利蜂手工样品（O）和5份西西里黑蜂手工样品（S）。手工样品均未使用外部营养补充剂，通过去王诱导、人工王台移虫（幼虫≤36小时）和5天培育后采集。样品来自西西里岛、兰佩杜萨岛、乌斯蒂卡岛和武尔卡诺岛等地。主要技术方法包括：①水分含量测定（依据ISO 12824:2016协议）；②NIR光谱分析（BUCHI NIRFlex Solids N-500仪器，波数范围10000–4000 cm
?1，分辨率4 cm
?1）；③1H-NMR代谢组学（600.13 MHz Bruker AVANCE III谱仪，CPMG脉冲序列，结合Chenomx和HMDB数据库进行信号归属，以TSP为内标进行绝对定量）；④统计与多变量分析（Wilcoxon检验、Benjamini–Hochberg FDR校正、稳健主成分分析（rPCA）和Pearson相关分析）。
**3. 主要研究结果**
**3.1 代谢组整体特征**
1H-NMR在所有样品中共鉴定并定量了36种代谢物，包括氨基酸及其衍生物（脯氨酸、缬氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、赖氨酸、谷氨酸、天冬氨酸、β-丙氨酸、4-氨基丁酸、肌氨酸）、碳水化合物及代谢相关分子（葡萄糖、果糖、蔗糖、麦芽糖、海藻糖、核糖、纤维二糖、蜜二糖、UDP-葡萄糖）、核苷及核苷酸（腺苷、鸟苷、尿苷）、脂肪酸及衍生物（10-羟基-2E-癸烯酸、癸酸、戊酸、壬二酸、乙酸）以及胆碱及其相关化合物。初步分析显示三组样品组内变异性无显著差异，表明采样范围未对结果造成明显偏倚。
**3.2 西西里黑蜂与商业样品的代谢组差异**
通过Wilcoxon检验，有7种代谢物在S组和C组之间呈显著差异（未调整p值），经FDR校正后仍呈趋势性差异（p < 0.1）。基于这7种代谢物构建的rPCA模型可完全分离两组样品（p < 0.001）。其中泛酸和鸟苷在S组中浓度较高，而蜜二糖、UDP-葡萄糖、葡萄糖和胆碱在C组中浓度较高。将O组样品投影到该模型上，发现其在PC 1方向上与C组和S组均显著分离，且与两组等距，呈现中间特征，表明该代谢物组合能综合反映生产实践（手工vs商业）的影响。
**3.3 西西里黑蜂与意大利蜂手工样品的代谢组比较**
直接比较S组和O组手工样品时，有10种代谢物呈显著差异，其中9种在FDR校正后仍显著。西西里黑蜂样品中脂肪酸类物质（10-羟基-2E-癸烯酸、壬二酸、戊酸）及其他3种分子浓度较低，而腺苷、胆碱、鸟苷和尿苷浓度较高。这些差异主要归因于蜂种亚型的不同，也可能受采样季节干旱导致的花粉资源减少影响。
**3.4 NIR光谱区分西西里黑蜂与商业样品**
基于Wilcoxon检验筛选出的显著差异波长构建rPCA模型，可有效区分S组和C组样品（p < 0.001）。将O组样品投影到该模型时，O组与S组无法区分，但与C组显著不同。这表明NIR光谱对生产实践（手工vs商业）的差异非常敏感，且手工意大利蜂样品的整体分子谱与西西里黑蜂样品更为接近。
**3.5 代谢组与NIR光谱的相关性**
将NIR波长强度与显著差异代谢物浓度进行Pearson相关分析，发现8200–8600 cm
?1区域（碳水化合物C-H倍频特征区）与葡萄糖和蜜二糖浓度呈直接正相关，泛酸则与这两种糖呈负相关，这与NMR定量结果一致，为NIR信号的化学归属提供了支持。
**3.6 水分含量及其与代谢组的关联**
水分测定显示，S组样品含水量（64.75%）显著高于O组（60.68%）和C组（58.51%）。尽管采样期间西西里岛降雨量较历史同期减少72%，但黑蜂蜂王浆的水合度反而最高，这可能与其亚种对干旱环境的适应性相关。在去除蜂种影响后，仅天冬氨酸、UDP-乙酰葡糖胺和尿苷三种代谢物与水分含量呈显著相关，且它们并非区分蜂种或生产方式的差异分子，提示水分主要与生产环境相关，而组间代谢差异主要源于蜂种和生产管理因素。
**4. 讨论与结论**
讨论部分指出，西西里黑蜂蜂王浆中鸟苷、泛酸和琥珀酸浓度较高，可能反映该亚种为适应严酷环境而强化幼虫生物合成支持和能量代谢；而商业样品中较高的葡萄糖和蜜二糖可能源于更充足的花粉资源和优化生产的管理措施。NIR结果进一步支持手工产品与商业产品在整体分子谱上的差异，且该差异主要来自生产方式而不仅是蜂种。水分结果与干旱预期的矛盾提示黑蜂具有特殊的保水调节机制，但其蜂王浆中10-HDA浓度较低，并不表明营养学优势。研究结论为：首次表征了A. m. siciliana手工蜂王浆的代谢组，1H-NMR和NIR分析均可将其与其他产品清晰区分；这些特异特征可为强调该珍稀地方产品的本地来源和手工属性提供依据。研究局限包括商业样品来源无法核实、样本量较小（受纯种黑蜂群稀有性限制）等。未来研究应扩大样本量，并考虑来自西西里主岛的样品，以进一步验证假设。该论文发表于《Foods》。
