ПЧЕЛИНЫЙ ВОСК

ПЧЕЛИНЫЙ   ВОСК

ВЫДЕЛЕНИЕ ВОСКА ПЧЕЛАМИ

Пчелиный воск выделяется восковыми железами пчел-воскоделов. Восконые железы являются видоизмененными гиподермальными клетками хитинового покрова пчел и расположены попар­но на последних полукольцах (стерпитах). С внешней стороны эти клетки покрыты гладкой и прозрачной кутикулой, так назы­ваемыми восковыми „зеркальцами", или пластинками.

Развитие восковых желез у пчел-воскоделов начинается в воз­расте 3—5 дней, но наибольшего развития они достигают к 12 —18 дню. У молодых пчел восковые железы слабо развиты, они имеют удлиненно-цилиндрическую форму и в высоту достигают 20 мкм, а позднее — к 12—18 дню — 50—80 мкм. У старых пчел железы атрофируются и выделение воска вначале снижается, а затем полностью прекращается. Иногда — при отсутствии моло­дых пчел — дегенерировавшие железы старых пчел могут вновь начать функционировать, но количество выделенного ими воска меньше. Если молодые пчелы вывелись осенью, то восковые же­лезы у них развиты слабо или же отсутствуют. Весной однако железы этих пчел активируются и начинают выделять воск, тог­да как осенние пчелы с развитыми железами весной следующего года воска выделять не могут. После того как пчелы превратят­ся в летных и начнут брать и приносить взяток, их восковые же­лезы быстро атрофируются н перестают функционировать.

При обильном кормлении пчел медом и пыльцой восковые же­лезы выделяют много воска, находящегося в железах в жидком состоянии, затем воск просачивается через мельчайшие поры вос­ковых „зеркалец" и на их поверхности превращается в твердые восковые пластинки, неправильной пятиугольной формы. Каждая пластинка весит от 0,18 до 0,25 мг. Кормление пчел только сахар­ным сиропом замедляет восковыделение. Чтобы увеличить восковыделение, корм должен содержать белковый компонент, то есть пыльцу, но для нормального выделения воска количество пыльцы не должно превышать определенной нормы. Высказы­вается предположение, что воск синтезируется из углеводов и этот синтез является частью общего метаболизма питательных веществ у пчел. Установлено, что для производства 1 кг воска пчелы рас­ходуют 3,6 кг меда.

Восковыделение пчелиной семьей тесно связано с физиологи­ческим состоянием пчел и зависит от ряда других внешних и внут­ренних факторов. Регулярное поступление в улей продуктивного взятка увеличивает выделение воска, как и наличие незапечатан­ного расплода. Нелетающие пчелы, пчелы кормилицы воспитыва­ют много личинок, в результате чего они потребляют больше кор­ма, что способствует функциональному активированию желез и более интенсивному выделению воска.

Когда взяток малопродуктивен или вовсе не поступает в улей, то уменьшается и расплод. Вследствие этого восковые железы перестают функционировать и постройка сотов прекращается. Восковыделение зависит и от силы пчелиной семьи. Чем сильнее семья, тем больше выделение воска и тем быстрее происходит по­стройка сотов. Из внутренних факторов, определяющих интенсив­ное восковыделение, необходимо отметить наличие в улье пчели­ной матки, от плодовитости и наследственных свойств которой за­висит продуктивность семьи. Если в пчелиной семье почему-ли­бо нет матки, то пчелы-воскоделы прекращают выделять воск и строить соты. При выращивании расплода и при переработке взят­ка пчелы выделяют воск независимо от того будет ли он освоен или нет, другими словами, восковыделение не зависит от желания пчел. Вот почему пчелиное гнездо необходимо своевременно обес­печивать искусственной вощиной для строительства сотов. В про­тивном случае часть воска скопляется на верхних планках рамок и досках магазина, а большая часть восковых пластинок падает «а дно улья, откуда пчелы их выбрасывают наружу.

Максимальное количество воска, которое теоретически может произвести сильная пчелиная семья за год, примерно равно 7 кг. Однако практически это неосуществимо, так как в течение актив­ного сезона не всегда существуют благоприятные условия для восковыделения. Известно, что пчелиная семья использует воск для строительства сотов. Как правило, соты строятся отвесно сверху вниз — и у места строительства пчелы образуют висячие мостки. При постройке сотов восковые пластинки снимаются с брюшных полуколец и разминаются верхними челюстями пчел, смешиваясь с секретом слюнных желез. Из полученных комочков строятся донышки и стенки ячеек. Каждый сот состоит из общего средостения, по обе стороны которого расположены ряды шести­гранных ячеек.

В зависимости от технологии получения различают два глав­ных вида воска — вытопленный и экстракционный. Вытопленный воск получают путем солнечной воскотопки воскового сырья или же плавлением последнего с последующим прессованием. Такой натуральный воск используют, главным образом, для изготовле­ния искусственной вощины. Экстракционный воск экстрагирует­ся из мервы органическими растворителями (бензин, петролейный эфир и т. д.) Качества экстракционного воска ниже и поэто­му он находит применение в различных отраслях промышленно­сти. Отбеленный воск получают путем перетопки его различны­ми способами. В зависимости от сырья, из которого получают воск, и его органолептических свойств в некоторых странах воск делят на три сорта.

Первосортный воск — это чистый воск, без посто­ронних примесей белого или светло-желтого цвета. Его получают на воскотопках из сотов строительных рамок, восковых обрезков, восковых крышечек, медовых ячеек и светлых бракованных сотов.

Второсортный воск — это тоже чистый воск, без посторонних примесей, но в изломе он может иметь неоднород­ную окраску, нижние слои темнее верхних, а общий цвет этого сорта воска желтый или светло-коричневый.

Третьесортный воск — это воск темно-коричне­вого, бурого или серого цвета. В изломе его окраска неоднород­на. Воск третьего сорта получают при прессовании мервы и вы­топков, он содержит посторонние примеси.

СОСТАВ И СВОЙСТВА ВОСКА

В момент выделения воска цвет его белый. Воск, вытопленный из новоотстроенных сотов, тоже белый или светло-желтый. Жел­тый оттенок воска получается при его смешивании с прополисом. Со временем соты темнеют вследствие наслоения невосковых ком­понентов (экскременты и коконы личинок, прополис, цветочная пыльца и т. д.) Цвет вытопленного воска зависит от воскосырья и от технологии его получения и переработки. При нагревании и при соприкосновении воска с металлической тарой цвет его тем­неет. Путем химической отбелки темный воск можно сделать белым.

Натуральный пчелиный воск обладает приятным медовым з а п а х о м. Этот аромат усиливается при нагревании воска. Воск, полученный из недостаточно качественного сырья, издает мервяный запах. Воски, полученные из высококачественного сы­рья, или б е з в к у с н ы, или имеют неприятный своеобразный слабый привкус, особенно, если они получены из менее качествен­ного воскосырья.

Воск имеет кристаллическую, зернистую структуру, которая особенно хорошо заметна у светлых и долго хранившихся образцов. Кристаллизация воска зависит от температурного режима. Формирование зернистости продолжается и после охлаждения воска до комнатной температуры, этот процесс длится 3—4 ме­сяца. В это время постепенно нарастает твердость и эластич­ность воска. Консистенция воска характеризуется твердой и плот­ной структурой, которая на холоде становится хрупкой. Отбелен­ный воск более мягок.

Физические показатели натурального пчелиного воска зави­сят от его состава и варьируют в сравнительно небольшом интер­вале в зависимости от качества воскосырья, от способа его полу­чения и переработки.

Температура п л а в л е н и я воска варьирует от 60 до 68°С, но надо отметить, что воск не плавится при строго постоянной температуре, а в интервале около 1°С. Экстракционный воск и воск, содержащий прополис, имеют более высокую температу­ру плавления.

Температура застывания от 60 до 67°С, но и она изме­няется в пределах вышеуказанных границ и обычно чуть ни­же их.

Относительная плотность воска при температуре 20°С— 0,950 — 0,970, а коэффициент рефракции при 75°С равен — 1,4420—1,4455.

Коэффициент твердости при 20°С варьирует от 3 до 13 и изме­няется в зависимости от температуры —при повышении темпера­туры он уменьшается. Чем еоск более высокого качества, тем коэффициент твердости выше, а следовательно изготовленная из. такого воска искусственная вощина будет более высококачествен­ной. При хранении воска коэффициент твердости увеличивается.

Вязкость воска при температуре 100°С равна 10—15.10~3 Раs, а при температуре плавления —22.10"3.

Коэффициент теплопроводности от 3,47 до 8,16. 10-2 Вт/м2К, а диэлектрическая проницаемость при температуре 18—20°С равна — 2,8—2,9. При нагревании в пчели­ном воске происходит р я д ф и з и к о - х и м и-ч е с к и х изменений. При 30—35°С наступает пластиче­ское размягчение; при 46—47°С нарушается его структура твердо­го тела; при 60—67°С начинается процесс плавления; при 95— 105°С начинается вспенивание; при 140°С наступает отгонка лег­ких маслянистых летучих фракций; при 340—355СС наступает перегонка большей части воска с частичным распадом.

При су­хой перегонке воска можно получить следующие вещества: С02, этилен, пропилен, бутилен, уксусную кислоту, пропионовую кис­лоту, пальметиновую кислоту, углеводороды и т. д. Нагревание воска до 120° в течение 30 минут повышает коэффициент твердо­сти, вероятно, благодаря испарению минимальных количеств во­ды и разложению эмульсии из воды и воска. При очень продолжи­тельном нагревании происходит полимеризация и уплотнение воска, причем цвет его становится черным, а растворимость в бензи­не снижается.

Натуральный пчелиный воск нерастворим в воде и глицери­не, а на холоде — в этаноле и других спиртах. При комнатной температуре воск полностью нерастворим (ни в одном органиче­ском растворителе). При температуре выше точки плавления воск полностью растворяется в ацетоне, бензине, бензоле, ксилоле, толуоле, хлороформе, тетрахлорметане, сероуглероде и в смеси этих растворителей. При температуре кипения воск растворяет­ся в этиловом спирте. Некоторые физические показатели воска зависят от качества воскосырья и от способа его получения. Воск, полученный из свежих сотов и забруса солнечной воскотопкой, превосходит остальные виды воска в отношении температуры плавления, твердости и эластичности. Экстракционные виды вос­ка имеют худшие показатели — заниженную твердость и эластич­ность и более высокую температуру плавления. У отбеленного воска температура плавления и твердость имеют более высокие показатели. С увеличением количества посторонних примесей в воске ухудшаются большинство его физико-химических и физи­ко-механических показателей.

Много исследований посвящено изучению пчелиного воска, но еще 25 лет тому назад эти исследования ограничивались преиму­щественно определением его физико-химических показателей — температурой плавления, удельным весом, коэффициентом реф­ракции, йодным,кислотным.эфирным и омылительным числами— и разработкой ряда технологических процессов и методов, вы­являющих его фальсификацию. Ввиду трудоемкости и отсутствия современных методов исследований, сравнительно мало было точ­ных данных относительно состава воска. Едва в начале 60-ых годов группа австралийских, а в начале 70-ых годов — чехо­словацких и канадских ученых, применяя хроматографические методы, в значительной степени смогли выяснить комплексный состав воска и определить его отдельные компоненты.

Пчелиный воск состоит из 4-ех групп органических соедине­ний, каждая из которых содержит много компонентов — углеводороды (I), свободные кислоты (II), свободные спирты (III) и слож­ные эфиры высших жирных кислот и высших жирных спиртов (IV): СН3(СН)х СН3 (I); СН3(СИ2)Х СООН (II); СН3(СН2)Х СН(11)х СН2ОН(111) и СН3(СН2)хОСО (СН2)У СН3 (IV), где х и у представляют число метиленовых групп.

Для этих соединений характерно, что их молекулы состоят из длинной цепи с различным числом углеродных атомов. Углеводороды состоят только из углеродных и водородных атомов; свободные кислоты имеют свободную карбоксильную группу (—СООН); спирты — свободную гидроксильную группу (—ОН), а сложные эфиры — сложно-эфирную группу, полученную путем обезвоживания одной карбоксильной и одной гидроксильной групп. Означенные углеводородные скелеты соединений 4-ех групп являются насыщенными с прямой цепью и содержат только одну функциональную группу. В пчелином воске есть немного соединений, принадлежащих к указанным группам, которые ненасыщены (с двойными связями), имеют разветвленную углеродную цепь и содержат больше одной функциональной группы. Большинство кислот, спиртов и сложных эфиров имеют обыкновенноназвания, например, церотиновая кислота, мирициловая кислота, пальмитиновая кислота, цериловый спирт, мириилпальмитат и т. д. Химическая номенклатура этих соединений употребляется чаще и происходит от греческих наименований чис­ла углеродных атомов в молекуле, например, церотиновая кисло­та называется еще гексакозановой кислотой.

Пчелиный воск содержит 11—17% углеводородов с нечетный числом углеродов (от С23 до С33). Большинство углеводородов на­сыщены с прямой углеродной цепью, но часть из них имеет двой­ную (ненасыщенные) или же разветвленную цепь. Из насыщенных преобладает углеводород с 27 углеродными атомами (С27), а из ненасыщенных — С33.

Установлено, что пчелиный воск содержит около 70—75% сложных эфиров, таким образом, они являются его главной со­ставной частью. Они представлены несколькими группами сое­динений, различающихся по числу групп сложных эфиров и по наличию других функциональных групп:

—Моносложные эфиры имеют одну сложную эфирную группу и при их гидролизе образуются монокарбоновые кислоты и одно-атомные спирты; Они содержат от 40 до 50 углеродных атомов и являются преимущественно сложными эфирами пальметиновой кислоты (С16) со спиртами, содержащими от 24 до 30 углеродных атомов. Около 10% из них являются сложными эфирами олеино­вой кислоты. Из общего количества сложных эфиров насыщенных 85%, а ненасыщенных — 15%. В состав сложных эфиров входят насыщенные и ненасыщенные спирты.

--Дисложные зфиры имеют две сложные эфирные группы с общим числом углеродных атомов от 56 до 60. При их гидролизе кроме монокарбоковой кислоты и одноатомных спиртов образуют­ся гидрооксикислоты и двуатомные спирты (спирты с двумя гидроксильными группами). Соотношение между насыщенными и ненасыщенными дисложными эфирами—4:1. Основной гидроксикислотой в пчелином воске является — 15-гидроксигексадекановая (15-гидроксипальметиновая), но кроме нее в небольших количествах имеются 14-, 16- и 17-гидроксиоктодекановая, 19-гидроксиэейкозановая и 23-гидрокситетракозановая кислоты. Дву­атомные спирты имеют от 24 до 32 углеродных атомов, причем ос-новным является двуатомный спирт с С24.

  • --Трисложные зфиры имеют три сложные эфирные группы, в состав которых входят гидроксикислоты и двуатомные спирты.
  • --Гидроксимоносложные эфиры и гидроксиполисложные эфиры содержат кроме сложных эфиров и свободную гидроксильную группу. Гидроксимоносложные эфиры состоят из цепей с 40—50 углеродными атомами.
  • --Кислые сложные зфиры имеются в пчелином воске в мини­мальном количестве, они состоят из 32—44 углеродных атомов и сложных эфиров гидроксикислот с пальметиновой кислотой.

После гидролиза сложных зфирсв, главней кислотой, образую­щей сложные эфиры, является пальметиновая кислота, тогда как олеиновая кислота входит в состав моно- и дисложных эфиров. Гидроксигексадекановая кислота составляет 67—84% гидрокси­кислот.

Кроме углеводородов и сложных эфиров, пчелиный воск со­держит известное количество свободных жирных кислот (12—15%) с 22—26 углеродными атомами. В воске имеется минимальное количество свободных спиртов, сходных по своему составу со спир­тами сложных эфиров. Тогда как углеводороды имеют нечетное число углеродных атомов, все кислоты и спирты (свободные и свя­занные в виде сложных эфиров) имеют четное число углеродных атомов.

21 компонент воска составляют — 56% и только 4 из них превы­шают— 5%. В литературе часто отмечают, что основным компо­нентом сложных эфиров согласно утверждению отдельных авто­ров является мирицилпальмитат (С4о) количество его составляет от 30 до 50%.

Пчелиный воск содержит небольшое количество воды (от 0,1 до 2,5%), каротиноидов (12,8 мг в 100 г воска), красящих, аро­матических и минеральных веществ, а также посторонние приме­си — цветочную пыльцу, прополис, оболочки личинок, остатки мертвых пчел и т. д. Количество посторонних примесей зависит от качества воскосырья и способа его получения и очистки.

Существуют известные различия в составе воска, выделенного обыкновенной медоносной пчелой,африканской пчелой и индийскими пчелами. В качественном отношении все виды воска содержат одни и те же компоненты, но количество их различ­но. Сходны по своему составу воск обыкновенной медоносной пчелы и африканской, а воск индийских пчел, не отличаясь друг от друга, различаются от воска обыкновенной и африканской пчел. Воск индийских пчел содержит меньше углеводородов (5—10%), свободных кислот (2—3%) и ненасыщенных соединений. Общее количество сложных эфиров больше, несмотря па меньшее коли­чество моносложных эфиров.

Как уже было упомянуто, хроматографическое исследование воска сложно и трудоемко и поэтому чаще прибегают к лаборато­рному химическому анализу воска для установления его состава. Для этой цели исследуют следующие показатели: кислотное чис­ло, число омыления, эфирное число, йодное число и количество углеводородов. Известную информацию о составе воска дают: ацетильное число, число Рейхарта-Мейссля, число Поленске и гидроксильное число. Эти показатели варьируют в узких грани­цах, другими словами, менее резко изменяются по величине и поэтому используются для определения качества и чистоты воска,и выявления фальсификации. Определение химических показа­телей используется и для определения физических показателей: плотности воска, коэффициента рефракции, температуры плав­ления и т. д., а также некоторых органолептических свойств.

К и с л о т н о е ч и с л о определяет количество свободных кислот и кислых сложных эфиров и выражается в миллиграммах едкого кали, необходимого для нейтрализации кислых соедине­ний, содержащихся в 1 г воска. Для натурального пчелиного воска кислотное число варьирует от 17 до 24, но чаще находится в пределах от 17,5 до 21,5. Кислотное число воска индийских пчел ниже — от 5 до 10.

Число о м ы л е и и я указывает па общее количество ки­слот — свободных и связанных в форме сложных эфиров. Оно вы­ражается в миллиграммах едкого кали, необходимого для нейтра­лизации кислот в 1 г воска и варьирует в пределах от 87 до 102.

Эфирное число указывает на количество сложных эфиров и равняется разнице между омылительным и кислотным числом. Чаще всего оно находится в интервале между 70 и 80, а для воска индийских пчел немного выше — от 80 до 90.

Йодное число определяет количество граммов йода, которые присоединяются к ненасыщенным соединениям в 100 г воска. Для воска обыкновенной медоносной пчелы оно находится в пределах от 7 до 15, а для воска индийских пчел — от 2,4 до 11,4. Отношение между эфирным и кислотным числом сравнительно постоянно — от 3,3 до 4,4. Для воска индийских пчел это соотно­шение значительно выше — от 7,5 до 17,9.

Реже используются: ацетильное, гидроксильное числа и чис­ла Рейхарта —Мейссля и Поленске. Ацетильное и гидроксильное число умазывают на количество свободных гидроксильиых групп в воске, число Рейхарта—Мейссля — па летучие, раство­римые в воде кислоты, а число Поленске — па летучие нераство­римые в воде кислоты.

Определение количества углеводородов является другим ана­литическим показателем и чаще всего определяется посредством колонковой хроматографии. Воск обыкновенной медоносной пче­лы содержит 11—17% углеводородов, а воск индийских пчел — зна­чительно меньше.

Химические показатели пчелиного воска зависят от качества воскосырья и, главным образом, от количества примесей, нахо­дящихся в воске. Обычно много посторонних примесей содержит воск старых сотов. Часть примесей попадает в воск при воскотопке. Увеличение количества посторонних примесей ведет к сниже­нию величин физико-химических показателей. С другой стороны, наличие в воске прополиса ведет к повышению кислотного, омылительного, эфирного и йодного чисел. Отбелка воска также вли­яет на его показатели — уменьшает йодное число и содержание углеводородов и незначительно увеличивает омылителыюе, эфир­ное и кислотное числа.

При длительном хранении пли нагревании воска кислотное число уменьшается, а эфирное — повышается вследствие образо­вания из свободных кислот и спиртов сложных эфнров.





Нашли ошибки в тексте? - выделите участок текста, где вы считаете находится ошибка (лучше выделить целиком фразу), нажмите на клавиатуре одновременно клавиши Ctrl и Enter и во всплывающем окне укажите ваш вариант правильного написания, либо пояснение.
1173
RSS
Нет комментариев. Ваш будет первым!
Загрузка...