БИОЛОГИЧЕСКОЕ ПРОИСХОЖДЕНИЕ МЕДА
Первобытный человек использовал пчелиный мед в пищу задолго до того как пчеловодство стало рациональной отраслью сельского хозяйства. Человек находил мед в дуплах деревьев, у входа в пещеры и в расщелинах скал. С развитием древней цивилизации обстоятельства изменились, мед стал использоваться не только как пищевой продукт, но и как лечебное, косметическое и консервирующее средство. В настоящее время основное количество меда идет в пищу, а известная часть используется в медицине и в диететике.
БИОЛОГИЧЕСКОЕ ПРОИСХОЖДЕНИЕ МЕДА
Медоносные пчелы, перерабатывая собранные ими нектар и падь, производят мед. В зависимости от своего происхождения мед делится на два основных вида — нектарный и падевый.
Нектарный или цветочный мед бывает монофлерный, полученный из нектара одного вида медоноса, и полифлерный, полученный из нектара различных медоносных растений. Падевый мед получается при переработке сладких выделений травянистых вшей или тлей, листоблошек, червецов и других жесткокрылых насекомых, которые они откладывают на листьях и других частях деревьев, и кустов.
Главными источниками меда являются нектар и падь — продукты растительного сока высших растений, циркулирующего в их проводящих тканях и доставляющего питательные вещества всем частям растений. Растительный сок содержит 15—25% сухого вещества. Основным компонентом сока являются углеводы — сахара, составляющие 90% сухого вещества. Спектр Сахаров зависит от вида растений. У некоторых растений, например бобовых и хвойных, сок состоит только из сахарозы, у других растений он содержит олигосахариды (раффиноза, вербаскоза и стагиоза), у третьих — сахарные спирты (манит, сорбит). Очень редко в растительном соке обнаруживаются моносахариды (глюкоза, фруктоза). Количество сахаров в растительном соке меняется не только по сезонам, но и в течение суток. Кроме углеводов растительный сок содержит незначительные количества азотистых соединений (протеины, аминокислоты, амиды), органических кислот (лимонная, винная, щавелевая, яблочная, глюконовая и др.), нуклеиновых кислот, витаминов (тиамин, фолиевая кислота, пантотеновая кислота, никотиновая кислота, пиридоксин, рибофлавин, биотин и витамин С) и минеральных веществ (калий, натрий, магний, фосфор и др.).
Нектар — сахаристая жидкость, выделяемая специальными железами растения, называемыми нектарниками. В зависимости от их расположения различают цветковые и внецветковые нектарники. Цветковые нектарники чаще всего расположены у основания цветка и в других его частях. Внецветковые нектарники находятся на листьях (хлопчатник), на прилистниках(вика, бобовые) и на основании листовой пластинки (черешня).
По своей структуре и функциям оба вида нектарников существенно не различаются. Они имеют выпуклую или вогнутую форму и представляют вздутия, ямки, желобки и т. д.
Существуют различные мнения относительно значения и механизма нектаровыделения растениями. Одни считают, что главное предназначение нектарников сводится к регулированию поступления питательных соков к молодым частям растения (листья, цветки). В своем развитии листья и цветки обильно снабжаются питательными веществами, причем в конце развития их поступление не прекращается, они мало расходуются, благодаря чему скопляются в нектарниках в виде нектара.В последнее время утвердилось мнение, что выделение нектара происходит селективно и что вода и сахара являются основными выделяемыми веществами, благодаря чему происходит уменьшение осмотическото давления в проводящей системе растений. На этом основании нектаровыделение рассматривается как регулятор сахарного содержания, другими словами — осмотического давления. Налицо комплексный активный процесс, в котором участвуют некоторые энзимные системы. Для растений нектаровыделение является важной функцией, привлекающей насекомых-опылителей.
Нектаропродуктивность и содержание в нектаре сахаров зависит от двух факторов — внутренних, зависящих от растений, и внешних, зависящих от экологических условий. К внутренним факторам принадлежат: размеры, возраст и фаза развития цветка, величина поверхности нектарника, положение цветков в растении, растительные вид, сорт и другие. Установлено, что цветок выделяет различное количество нектара в зависимости от фазы его развития. В фазе опыления он наиболее нектаропродуктивен. После опыления нектаропродуктивность уменьшается или приостанавливается. В начале и в середине цветения растения выделяют больше нектара, чем в конце. Цветки, расположенные ближе к верхушке растения, выделяют меньше нектара, но содержание сахара в них выше. Нектаровыделение зависит от пола и сорта растений.
К внешним факторам, оказывающим влияние на выделение нектара, надо отнести температуру и влажность воздуха, почвенные условия, ветры, число солнечных дней, высоту местности над уровнем моря, условия агротехники, сезон года, продолжительность дня и т. д. Если атмосферная влажность высокая, то и нектаропродуктивность будет высокой, а концентрация Сахаров в нектаре — низкой. При сухой погоде количество выделенного нектара резко снижается, а сахаристость его повышается. Эти зависимости связаны с гигроскопичностью сахаров — их способностью впитывать из воздуха влагу и удерживать ее. Оптимальная влажность воздуха для выделения нектара большинством растений колеблется в пределах от 60 до 80%. Температура является важным фактором для многих медоносов, при ее понижении ниже 10°С нектаровыделение прекращается. Оптимальная температура для нектаровыделения находится в пределах от 10 до 30°С. Однако, для различных видов и сортов растений подобный оптимум температуры неодинаков.
Ветреная погода способствует снижению или даже прекращению выделения нектара. У большинства растений нектаровыделение характеризуется определенной суточной ритмичностью. Нектар, выделяемый ночью, как правило более водянистый. В разные часы дня содержание нектара и Сахаров также меняется, обычно в первой половине дня оно выше.
Оптимальное сочетание благоприятно действующих как внутренних, так и внешних факторов способствует оптимальной нектаропродуктивности медоносных растений.
Нектар — это водный раствор Сахаров. В его состав, кроме воды в различных соотношениях, входят сахароза, глюкоза и фруктоза. Их количество в нектаре зависит от вида растения, от географической широты места, от климата, почвенных и других условий и варьирует от 3 до 80%.
В некоторых видах нектара фруктоза, глюкоза и сахароза содержатся приблизительно в равных количествах. Соотношение между фруктозой и глюкозой варьирует в широких границах, обычно оно больше 1 и достигает 28. Такое соотношение между фруктозой и глюкозой установлено в нектаре акании, каштана, клевера и других растений семейства губоцветных. Очень редко — в нектаре одуванчика, рапса и груши — количество глюкозы больше, чем фруктозы. В некоторых видах нектара в небольших количествах содержатся олигосахариды: мальтоза, раффиноза, мелибиоза, мелецитоза и другие. Если в растительном соке преобладает сахароза и нет моносахаридов, то неотар содержит преимущественно глюкозу и фруктозу. Кроме того, в свежесобранном нектаре, содержащем только моносахариды, при хранении обнаруживаются сахара, с более высокой молекулярной массой. Все эти изменения происходят иод воздействием зкзима инвертазы, который выделяется нектарниками. Этот энзим расщепляет не только сахарозу на глюкозу и фруктозу, но посредством реакции переноса групп, катализирует синтез более высших Сахаров. Под действием инвертазы в нектаре осуществляются трансглюкозидазные и трансфруктозидазные реакции.
Кроме Сахаров, нектар содержит небольшие количества азотистых веществ и фосфорных соединений, органических кислот, витаминов (в частности витамина С), пигментов, ароматических веществ, минеральных солей, энзимов (инвертазы, амилазы, кислой фосфатазы) и аминокислот. Количество золы варьирует от 0,23 до 0,45%. Обычно нектар имеет кислую реакцию (рН — 2,7 — 6,4) и очень редко — щелочную (рН — до 9,1). Некоторые виды нектара содержат ядовитые для пчел и человека вещества (адро-медотоксин или ацетиландромедол).
Падь представляет собой сахаристую жидкость, которая выделяется разными видами тли, червепами, блошками и другими подужесткокрыдыми насекомыми, поселяющимися для прокорм-ки на листьях и побегах различных растений. Эти насекомые выделяют падь в виде мельчайших кипель. Пчелы собирают эти капли и перерабатывают их в падевый мед. Свежевыделенная падь прозрачна, но на воздухе она быстро темнеет и густеет. До недавнего времени считалось, что насекомые усваивают только азотные соединения (аминокислоты, белки) растительного сока, а поглощенные углеводы выделяют в неизменном виде. В последнее время установлено, что количество азотных соединений в пади такое же как в растительном соке, а углегодный. спектр, меняется под воздействием энзимов, проходя через пищеварительный канал насекомых. Количество сухого вещества в пади составляет 5—1-8%.. Удельная плотность 1,0—1,3, а рН —5,1—7,9. Углеводы составляют 90—95% сухого вещества и состоят из сахарозы, глюкозы, фруктозы, мальтозы, трегалозы, мелецитозы, эрлозы, раффинозы, манозы, рамнозы и стагиозы. Большинство олигосахаридов синтезируется под воздействием энзимов, выделяющихся насекомыми при тех же трансферных реакциях, при которых происходит и синтез нектара. Пропорциональное соотношение Сахаров зависит от вида насекомых и растений. Сахарный спектр пади более комплексный и содержит больше олигосахаридов, чем нектар. Некоторые виды пади содержат сахарные спирты — дульцит, сорбит, рибит и инозит. В пади всегда имеется известное количество энзимов — инвертазы, диастазы и протеазы. Количество азотистых веществ составляет 0,2—1,0% сухого вещества. В пади установлено наличие 22 аминокислот и амидов, некоторые из них обнаружены и в растительном соке. Падь содержит некоторые органические кислоты и много минеральных веществ. Присутствие последних обусловливает токсичность пади и падевого меда для пчел. Некоторые олигосахариды и сахарные спирты также вредны и трудно-усваиваемы пчелами.
Количество выделенной пади на листьях и побегах растений зависит от числа и развития насекомых и от климатических условий.
Другим источником меда является так называемая медвяная роса. Это сахаристый сок, выделяемый листьями широколистных и хвойных деревьев и некоторыми травами. При выделении медвяного сока нектарные железы и тля не принимают участия. Медвяная роса является продуктом растительного сока и по своему составу ближе к нектару, поэтому ее често называют падью растительного происхождения. Она выделяется растениями только при определенных благоприятных условиях. Некоторые исследователи считают, что медвяной росы нет,так как растения не могут выделять, растительный сок без участия тли или нектарников.
ПЕРЕРАБОТКА НЕКТАРА В МЕД
Пчелы высасывают нектар из нектарников хоботком и собирают его в медовом зобике. В это время нектар обогащается энзимами (инвертазой, диастазой, глюкооксидазой), непрерывно выделяемыми глоточными железами пчел. Таким способом сырьевой продукт обогащается инвертазой, играющей главную роль в превращении нектара в мед. Развитие и функция желез зависят от возраста и физиологического состояния пчел.
У молодых пчел железы сильно развиты и выделяют не инвертазу, а маточное молочко, которым они кормят личинок. Самое большое количество инвертазы выделяют железы летных пчел в возрасте около четырех недель, то есть пчел-сборщиц. Нектар переносится в улей в медовом зобике, максимальная емкость которого 70—80 мг. Среднее количество нектара, переносимое одной пчелой, составляет около 40 мг, но фактически в улей попадает не более 30 мг, так как часть собранного нектара используется ири полете в качестве энергетического источника. Пчела-сборщица передает нектар нескольким нелетным пчелам, находящимся в Улье, которые начинают его перерабатывать в мед.
При превращении нектара в мед происходят два основных процесса — выпаривание воды (не более 20%) и гидролиз сахарозы од воздействием инвертазы до глюкозы и фруктозы. Ранее считалось, что основная часть воды нектара устраняется еще во время полета пчелы в улей, поступая через полупроницаемую стенку медового зобика в гемолимфу. В настоящее время достоверные исследования установили, что стенки зобика не пропускают воду, кроме того, содержание воды в нектаре, доставленном в улей, более высокое, чем в исходном нектаре вследствие его разбавления секретами глоточных желез. Водность нектара в улье редуцируется до 5—20%. Нелетные пчелы, получившие нектар от пчел- сборщиц, многократно перемещают его из зобика в хоботок и обратно. Таким образом, нектар в виде тонкой пленки вступает в контакт с теплым и сухим воздухом улья и водность его снижается до 35— 10%. Одновременно, полученный продукт обогащается энзимами. После этого пчелы помещают полупереработанный нектар в виде мелких капель или тонкой пленки на дно или на стенки сотов. Обычно восковая ячейка наполняется примерно на одну четверть зли одну треть ее высоты. Выпаривание воды продолжается посредством интенсивной вентиляции улья пчелами. При содержании воды ниже 20% пчелы запечатывают ячейки, тем самым предотвращая поглощение влаги из воздуха. Окончательная переработка гектара происходит в течение 1—3 дней в зависимости от содержания в нем воды, его температуры, влажности воздуха в улье, силы пчелиной семьи, взятка нектара и т. д.
Во время переработки нектара в нем происходят сложные биохимические процессы, затрагивающие прежде всего углеводы. Под действием инвертазы происходит гидролиз сахарозы до глюкозы и фруктозы. Кроме того, синтезируются олигосахариды, которых нет ни в нектаре, ни в пади. Таким образом сахарный спектр меда, с одной стороны, зависит от качественного и количественного состава Сахаров в нектаре и пади, а с другой — от энзимных процессов, происходящих в них. Расщепление сахарозы до глюкозы и фруктозы обеспечивает более высокую сахарную концентрацию в меде, благодаря большей растворимости моносахаридов. Высокое содержание углеводов предотвращает развитие обыкновенных микроорганизмов и процессов брожения при сохранении меда.