Новый метод определения ботанического происхождения меда

DOI: 10.24411/0235-2451-2019-11020

УДК 638.162

Новый метод определения ботанического происхождения меда

Г. П. ЧЕКРЫГА, К. Н. НИЦИЕВСКАЯ, Е. В. БОРОДАЙ

Сибирский федеральный научный центр агробиотехнологий РАН, пос. Краснообск, Новосибирский р-н, Новосибирская обл., 630501, Российская Федерация

Резюме. Исследования проводили с целью разработки нового метода определения ботанического происхождения меда. Оценка качества меда по стандартной методике (ГОСТ 31769-2012) выявила сильное варьирование результатов при повторении эксперимента, а по частоте встречаемости пыльцевых зерен невозможно было сделать заключение о ботаническом происхождении меда. Предлагаемый нами способ основан на использовании естественной капли меда (с температурой не более (30 ± 1)°С), объем которой зависит от его влажности и поверхностного натяжения. Присутствующие в капле пыльцевые зерна не подвергают никакой предварительной обработке, поэтому они находятся в своем естественном состоянии, включая и пространственное расположение. Для демонстрации возможности определения ботанического происхождения меда по частоте встречаемости пыльцевых зерен был взят образец с пасеки в урочище Покровское Алтайского края. Морфологические особенности пыльцевых зерен изучали под микроскопом при увеличении 400, их число подсчитывали при увеличении 100. Количественное присутствие каждого типа пыльцевых зерен оценивали в 10 полях зрения в 5 каплях исследуемого образца. После этого рассчитывали среднеарифметическую величину для 50 значений и частоту встречаемости каждого идентифицированного типа пыльцевых зерен. Многократная повторность (50) позволила статистически точно установить средневзвешенное число идентифицированных морфотипов пыльцевых зерен с минимальной ошибкой. Для исследуемого образца основным медоносным растением был дягиль. Погрешность предлагаемого метода не превышает 1 %. Его применение отличается доступностью, простотой в исполнении и воспроизводимостью результатов.

Ключевые слова: пыльцевые зерна, ботаническое происхождение, мед, дягиль.

Сведения об авторах: Г. П. Чекрыга, кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник; К. Н. Нициевская, кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник (e-mail: aksuta88@bk.ru); Е. В. Бородай, ведущий научный сотрудник.

Для цитирования: Чекрыга Г. П., Нициевская К. Н., Бородай Е. В. Новый метод определения ботанического происхождения меда // Достижения науки и техники АПК. 2019. Т. 33. № 10. С. 90-92. DOI: 10.2441 1/0235-2451-2019-11020.

A New Method for Determining the Botanical Origin of Honey

G. P. Chekryga, K. N. Nitsievskaya, E. V. Borodai

Siberian Federal Research Center of Agricultural Biotechnology of the RAS, pos. Krasnoobsk, Novosibirskii r-n, Novosibirskaya obl., 630501, Russian Federation

Abstract. The study aimed to develop a new method for determining the botanical origin of honey. The results of the experiments on the assessment of honey quality according to the standard method (GOST 31769-2012) varied significantly. It was impossible to conclude the botanical origin of honey by the frequency of pollen grains. The proposed method is based on the use of a natural drop of honey with a temperature of not more than 30 C ± 1 C. Its volume depended on its moisture content and surface tension. The pollen grains present in the drop did not undergo any pretreatment; therefore, they were in their natural state, including the spatial arrangement. To demonstrate the possibility of determining the botanical origin of honey by the frequency of pollen grains, a sample was taken from an apiary in Pokrovskoye hole in the Altai Krai. The morphological features of the pollen grains were studied under a microscope at a magnification of 400. Their number was calculated at a magnification of 100. The number of pollen grains of each type was evaluated in 10 fields of view in 5 drops of the test sample. After that, we calculated an arithmetic average for 50 values and the frequency of each identified type of pollen grains. Multifold repetition (50) allowed for statistically accurate determination of the weighted average number of identified morphotypes of pollen grains with minimal error. For the test sample, angelica was the main honey plant. The error of the proposed method did not exceed 1%. The method was characterized by accessibility, simplicity, and reproducibility of the results. Keywords: pollen grains; botanical origin; honey; angelica.

Author Details: G. P. Chekryga, Cand. Sc. (Biol.), leading research fellow; K. N. Nitsievskaya, Cand. Sc. (Tech.), leading research fellow (e-mail: aksuta88@bk.ru); E. V. Borodai, leading research fellow.

For citation: Chekryga G. P., Nitsievskaya K. N., Borodai E. V. A New Method for Determining the Botanical Origin of Honey. Dostizheniya nauki i tekhniki APK. 2019. Vol. 33. No. 10. Pp. 90-92 (in Russ.). DOI: 10.2441 1/0235-2451-2019-1 1020.

Проблема фальсификации меда актуальна для всех потребителей. Пыльцевой анализ - один из основных методов, подтверждающий натуральность продукта. Соотношение пыльцевых зерен в меду предполагает такой же процент присутствия нектара, собранного с этих растении,что определяет цвет, вкус, аромат и консистенцию продукта [1, 2, 3].

На практике чаще используют органолептиче-ский и визуальный способы оценки качества меда, которые недостаточно достоверны из-за субъективности. Визуальное восприятие, то есть цвет меда, по утверждению отечественных и зарубежных исследователей, тесно связан с его ботаническим происхождением [3, 4]. Химическая природа красящих

веществ меда слабо изучена, но они принадлежат группе флавоноидов.

Известен метода определения ботанического происхождения меда с помощью анализа ДНК [5]. К его недостаткам можно отнести использование дорогостоящих реактивов и трудоемкость для установления всех индивидуальных медоносов - источников нектара.

В ГОСТ 31769-2012 предложен метод определения частоты встречаемости пыльцевых зерен. Однако в результате центрифугирования раствора меда происходит деформирование пыльцевых зерен, что в значительной мере затрудняет их последующую идентификацию, а также образуются сгустки слипшихся зерен пыльцы, которые невозможно

разъединить и равномерно распределить по предметному стеклу.

Существует методика А. Н. Халько [6], суть которой заключается в том, что из пробы микропипеткой берут каплю меда (объем которой составляет около 100 мкл) и готовят препарат для световой микроскопии. Пыльцевые зерна идентифицируют, затем высчитывают количественное и процентное соотношение отдельных их видов. Недостаток такой методики заключается в том, что в некоторых видах меда, в частности в акациевом и липовом, количество пыльцевых зерен в 1 г не превышает 15 штук. В этом случае в изучаемом объеме их можно вообще не обнаружить, что ставит под сомнение достоверность получаемых результатов. Кроме того, используемая температура (50...60 °С) неизбежно приведет к некоторой деформации пыльцевых зерен (из-за тепловой денатурации белков), что затруднит их идентификацию.

Из-за описанных недостатков достоверность результатов этих методов вызывает сомнение, так как невозможно установить истинное соотношение пыльцевых зерен, определяющее ботаническое происхождение меда.

Цель наших исследований - разработка объективного, простого в исполнении и воспроизводстве метода определения ботанического происхождения меда.

Условия, материалы и методы. Работу проводили в лаборатории Сибирского научно-исследовательского и технологического института переработки сельскохозяйственной продукции Сибирского федерального научного центра агробиотех-нологий РАН в 2012-2019 гг. в рамках сотрудничества с ООО «ЭкспоНск».

Для демонстрации возможностей применения методики определения ботанического происхождения меда в статье использовали образец меда из Алтай-

ского края, Солтонский район, урочище Покровское, в котором превалируют дикорастущие медоносные растения. Для сравнения проводили оценку этого образца по ГОСТ 31769-2012.

Разработанная методика определения ботанического происхождения меда основана на использовании его естественной капли, объем которой зависит от влажности. Естественная капля - это относительно небольшой объем жидкого вещества, ограниченный поверхностным натяжением. Она образуется при медленном истечении жидкости из небольшого отверстия или стекании ее с края поверхности, в нашем случае со стеклянной палочки. Находящиеся в такой капле пыльцевые зерна не подвергнуты никаким обработкам и находятся в своем естественном состоянии, включая и пространственное расположе-

ние. Ботаническое происхождение пыльцевых зерен устанавливали по определителю [7].

Для исследования брали образец массой около 200 г свежего или закристаллизованного меда, во втором случае его разогревали до (30 ± 1) °С. Каплю меда наносили стеклянной палочкой на предметное стекло, которое закрывали покровным. Морфологические особенности (борозды, оры, поры, характер апертур, текстуру, скульптуру, замер полярной оси и экваториального диаметра пыльцевого зерен) определяли под микроскопом при увеличении 400, количество пыльцевых зерен подсчитывали при увеличении 100. Число пыльцевых зерен каждого типа учитывали в 10 полях зрения в 5 каплях исследуемого образца, после чего рассчитывали среднеарифметическое значение и частоту встречаемости каждого идентифицированного типа пыльцевых зерен. Экспериментальные данные обрабатывали с использованием пакета прикладных программ SnedecorV4.

Частоту встречаемости каждого типа пыльцевых зерен рассчитывают согласно ГОСТ ISO 5725-1-2002 по формуле (1):

где K - частота встречаемости, %; ^п - сумма среднеарифметических значений пыльцевых зерен каждого морфотипа; i - число выявленных морфо-типов пыльцевых зерен.

Результаты и обсуждение. В образце меда, взятого для исследования, наиболее часто встречались пыльцевые зерна (см. рисунок), принадлежащие дягилю (Archangellica Hoffm.) рода Дудник (Angelica) семейства Зонтичные (Apiaceae), борщевику узко-рассеченному (Heracleum dissectum Ledeb.), купырю лесному (Anthriscus silvestris, L. Hoffm.), клеверу белому (Trifolium repens L.).

Среднее количество пыльцевых зерен дягиля в капле меда составило 261,0 шт., борщевика сибирского - 27,1 шт., клевера белого - 15,3 шт., купыря лесного - 11,2 шт. (см. табл.).

Сумма среднеарифметических значений пыльцевых зерен всех встреченных морфотипов в пятидесяти счетных полях составила 341,5 шт., частота встречаемости пыльцевых зерен дягиля - 76,42 %, борщевика сибирского - 7,93 %, клевера белого -4,48 %, купыря лесного - 3,27 %.

По классификации [8], монофлерным считается мед с присутствием пыльцевых зерен одного морфологического типа более 45 %, полифлерным - менее 45 %. По результатам анализа исследуемый мед собран, в основном, с дягиля, следовательно, его можно охарактеризовать как монофлерный.

Рисунок. Пыльцевые зерна

Таблица. Морфологические типы пыльцевых зерен в образце меда

Морфологический тип пыльцевых зерен Количество зерен в капле меда, шт. Частота встречаемости морфотипа, %

Дягиль (Archangellica Hoffm.) 261,0 ± 10,3 76,42

Борщевик сибирский (H. sibiricum L.) 27,1 ± 1,1 7,93

Клевер белый (T. repens L.) 15,3 ± 0,5 4,48

Купырь лесной (A. silvestris, L. Hoffm.) 11,2 ± 1,2 3,27

Лопух войлочный, (Arctium 9,2 ± 0,8 2,69

tomentosum Miller.)

Осот полевой (Sonchus arvensis L.) 4,8 ± 0,10 1,40

Клевер луговой 4,6 ± 0,2 1,35

Осот розовый (Cirsium arvense L. Scop.) 4,0 ± 0,49 1,17

Золотарник обыкновенный, (Solidago 2,3 ± 0,36 0,67

virgarea L.)

Синюха лазурная (Polemonium 2,0 ± 0,1 0,58

coeruleum. L.)

X 341,5 100,0

Многократная повторность(50)позволила статистически точно определить средневзвешенное число идентифицированных морфотипов пыльцевых зерен с минимальной ошибкой (см. табл.).

При оценке этого же образца меда по ГОСТ 317692012, частота встречаемости пыльцевых зерен сильно варьировала, что может повлиять на статус второстепенных медоносов, а, следовательно, и на выводы о ботаническом происхождении меда. Например, в первом испытании пыльцевых зерен дягиля было 76 шт., при повторном исследовании - 183 шт. при частоте встречаемости в первом испытании 53,52 %, во втором - 70,65 %. Кроме того, в первом испытании было обнаружено 11 пыльцевых зерен борщевика сибирского, во втором - 7 зерен, при частоте встречаемости 7,75 и 2,70 %, соответственно. В целом при воспроизводстве испытаний по ГОСТ 31769-2012 разница частоты встречаемости пыльцевых зерен достигала 23 %. Возможно, это обусловлено отсутствием равномерности распределения сгустка пыльцевых зерен при взятии его части, что и приводит к различиям в результатах

и далее к изменению статуса морфотипов пыльцевых зерен. В разработанной методике таких расхождений не наблюдали, и погрешность не превышала 1 %.

Выводы. В результате исследований разработан метод определения ботанического происхождения меда, который заключается в использовании естественной капли образца без предварительной обработки (свежего или разогретого до (30 ± 1) °С). Определение морфологических особенностей пыльцевых зерен проводится с использованием световой микроскопии при увеличении 400, подсчет пыльцевых зерен - при увеличении 100. Преимущество предлагаемого способа перед другими заключается в том, что при его использовании отсутствует деформация пыльцевых зерен, которые находятся в естественном состоянии, включая и пространственное расположение. Многократная повторность (50) позволяет снизить вариабельность результатов подсчета средневзвешенного числа пыльцевых зерен идентифицированных морфотипов и довести погрешность до уровня не более 1 %.

Литература.

1. Flavonoid profiles as markers for the botanical origin of European unifloral honeys / F. A. Tomas-Barberan, I. Martos, F. Ferreres, et al.// Food Agr. 2001. Vol. 5. No 81. Р. 485-496.

2. Ashwini S. D., Kulbhushan W. P., Ashwini A. L. Analysis of pollen grains in different honey samples from the region of Newasa tehsil in Maharashtra // Journal of Pharmacognosy and Phytochemistry. 2018. Vol. 3. No 7. Р. 3438-3442.

3. Pollen Analysis of the Honeys Samples Produced in the Three Phyto-geographical Zones of Benin / F. E. Azonwade, A. Paraiso, M. G. Tossou, et al.// European Scientific Journal. 2017. Vol. 13. No.18. Р. 528-547.

4. Sahney M., Kumar A., Rahi S. Pollen Analysis of Honeys from Varanasi District, Uttar Pradesh // Biological Forum -An International Journal. 2016. Vol. 2. No 8. Р. 126-133.

5. Способ определения ботанического происхождения меда с помощью анализа ДНК// Заявка на изобретение РФ №2015148090, 11.05.2015. Бюл. 14.

6. Халько А. Н. Методика определения пыльцы в меде //Пчеловодство. 2014. № 5. С. 56-57.

7. Определитель растений Новосибирской области / И. М. Красноборов, М. Н. Ломоносова, Д. В. Шауло и др. Новосибирск: Наука, 2000. 490 с.

8. Кашковский В. Г., Чекрыга Г. П., Плахова А. А. Мед и оценка его качества: методическое пособие. Новосибирск: СибНИИП, 2012. 35 с.

References

1. Tomas-Barberan FA, Martos I, Ferreres F, et al. Flavonoid profiles as markers for the botanical origin of European unifloral honeys. Food Agr. 2001;5(81):485-96.

2. Ashwini SD, Kulbhushan WP, Ashwini AL. Analysis of pollen grains in different honey samples from the region of Newasa tehsil in Maharashtra. Journal of Pharmacognosy and Phytochemistry. 2018;3(7):3438-42.

3. Azonwade FE, Paraiso A, Tossou MG, et al. Pollen Analysis of the honeys samples produced in the three phyto-geographical zones of Benin. European Scientific Journal. 201;13(18):528-47.

4. Sahney M, Kumar A, Rahi S. Pollen analysis of honeys from Varanasi District, Uttar Pradesh. Biological Forum - An International Journal. 2016;2(8):126-33.

5. Sposob opredeleniya botanicheskogo proiskhozhdeniya meda s pomoshch'yu analiza DNK[A method for determining the botanical origin of honey using DNA analysis]. Russian Federation application for a discovery RU 2015148090. 2015 May 11. Russian.

6. Khal'ko A. N. [The method for determining pollen in honey]. Pchelovodstvo. 2014;5:56-7. Russian.

7. Krasnoborov IM, Lomonosova MN, Shaulo DV, et al. Opredelitel' rastenii Novosibirskoi oblasti [Key to plants of the Novosibirsk region]. Novosibirsk (Russia): Nauka; 2000. 490 p. Russian.

8. Kashkovskii VG, Chekryga GP, Plakhova AA. Med i otsenka ego kachestva: metodicheskoe posobie [Honey and its quality assessment: a methodological manual]. Novosibirsk (Russia): SibNIIP; 2012. 35 p. Russian.