Г.Рембольд.
Вылупившаяся из яйца личинка медоносной пчелы питается молочком, приготовляемым молодыми пчёлами, так называемыми, пчёлами-кормилицами. Эта пища содержит все вещества, необходимые для развития трёх пчелиных особей: трутня, матки и рабочей пчелы. Маточные личинки получают молочко в течение всего личиночного периода, а рабочие и трутневые личинки - только первые три дня личиночной стадии, позднее их выращивают на смеси молочка, пыльцы и мёда. Химический состав молочка приводился в последнее время в различных обзорных статьях (Армбрустер, 1960; Гайдак, 1970; Йохансон, 1955; 1958; Рембольд, 1961, 1964, 1965, 1974; Таузенд, 1962; Уивер, 1966). Там отражена также и более старая литература.
Преимущество интенсивного выращивания расплода станет очевидным, если принять во внимание точное разделение работ в пчелином "государстве". В активный сезон пчелиная матка откладывает в день до двух тысяч яиц. Следовательно, около десяти тысяч ячеек с открытым расплодом различного возраста необходимо очень планомерно снабжать физиологически полноценным питанием. Эту задачу выполняют молодые пчёлы, у которых сильно развиты фарингеальные железы, дегенерирующие после выращивания расплода. Благодаря взаимодействию фарингеальных желез и медового зобика, что ещё будет подробно разъяснено в дальнейшем, приготовляется маточное молочко. Кормовые железы выделяют оба основных компонента - липиды и протеин, - медовый зобик поставляет углеводы. Наряду с возможным, благодаря этому, рациональным кормлением расплода, молочко медоносной пчелы выполняет ещё решающую функцию в детерминации женских каст. В противоположность трутням, чей пол генетически зафиксирован ещё в яйце, вылупляющиеся из женского яйца личинки потенциально могут развиться в рабочую пчелу или в функционально и физиологически совершенно отличную от неё половую особь, а именно в матку. Решение этого вопроса после сложного взаимодействия различных химических сигнальных веществ (8) проявляется в строительстве хорошо известных маточников. В них женские личинки обеспечиваются в избытке питанием. В противоположность расплодной ячейке с рабочей личинкой, где капелька молочка не превышает по величине булавочную головку. В ячейке же, примерно, трёхдневной маточной личинки содержится 300 и более мг маточного молочка ("маточного желе"). Даже в запечатанном маточнике личинка имеет достаточные кормовые запасы.
1. Питание маточной личинки.
Непосредственно наблюдая за процессом кормления, Юнг-Гофманн (1966) обнаружила, что пчёлы-кормилицы выделяют два различных секрета, прозрачный как вода и молочно-мутный. Средний возраст, выделяющих прозрачный корм, пчёл-кормилиц маточной личинке достоверно находится в пределах 17+2 дня, выделяющих белый корм - 12+2 дня. Оба компонента скармливаются маточным личинкам в соотношении 1:1. Соотношение находится в значительной зависимости от возраста пчёл-кормилиц, так как особи более старшего возраста продуцируют молочнообразные компоненты в меньшем количестве. С увеличением возраста личинок кормление их учащается. В пересчёте на час приводятся следующие цифры посещений: 13 кормлений однодневной, 16 - трёхдневной и 25 - четырёхдневной личинки. Продолжительность каждого отдельного кормления также увеличивается. Было подсчитано, что маточная личинка за весь кормовой период получала питание 1600 раз, причём на пребывание у каждой маточной личинки кормилица затрачивала в общей сложности в среднем 17 часов. В каждый маточник было принесено около 1,5г маточного молочка, большая часть которого пожиралась личинкой. По сравнению с этим, уход за рабочим расплодом выглядит скромно. Подсчитано, что за период развития личинки рабочей пчелы, кормилицы кормят её в среднем 143 раза (Линдауэр, 1952).
С первого по четвертый день личиночной стадии, то есть в период сенсибилизационной фазы детерминации, маточные личинки растут даже медленнее рабочих. Затем скорость роста первых скачкообразно повышается и выпрямившаяся личинка (предкуколка) весит 300 - 325 мг, а личинка рабочей пчелы в соответствующем состоянии - в среднем 175 мг (Ванг, 1965). Однако в пределах одной и той же возрастной стадии следует рассчитывать на значительные весовые колебания. Это относится как к расплоду из одной и той же пчелиной семьи, так даже в еще большей степени к расплоду из различных семей.
2. Состав пчелиного маточного молочка.
Для получения маточного молочка обычно применяются те же способы, что и при выводе маток. Обезматоченной и соответствующим образом подготовленной семье (Смит, 1959; Цандер, 1971 ; Кейл, 1971) подставляют 40 - 60 пчелиных личинок 1- 1,5-дневного возраста, которых тот час же берут на свое попечение пчелы-кормилицы. Три дня спустя личинок вместе с содержащимся в маточниках маточным молочком отбирают из семьи. Более старшие личинки находятся в стадии наивысшей скорости роста и их ячейки содержат соответственно меньше свободного маточного корма. Таким способом можно получить в пересчете на мисочку около 250 мг, а на семью от одной серии 15 г маточного молочка. При достаточном навыке для получения 1 кг маточного молочка в сезон требуется 8—10 пчелиных семей.
Маточное молочко представляет собой желтоватую, молочно-мутную и довольно вязкую жидкость, примерно одну треть которой составляют сухие вещества. В молочке могут находиться остатки личиночных оболочек, различные количества пчелиного воска, отдельные пыльцевые зерна. Грубый анализ показывает (табл. 1), что сахара и белок составляют в среднем 90%, жировая и остальные фракции — 10% массы сухого вещества. Обращает не себя внимание то, что 90% липидной фракции распадается на свободные жирные кислоты.
таб.1 Состав маточного молочка.
Подобно любому биологическому материалу, маточное молочко изменчиво по составу. Но изменчивость ограничивается узкими рамками. Поэтому, как показывает таблица 1, даже грубый анализ может быть использован в качестве критерия чистоты продукта.
Более тонкие различия в корме личинок различного возраста обнаруживаются при сравнении корма маточных и пчелиных личинок. Корм 0 - 30-часовых личинок рабочих особей содержит больше протеина, а маточных личинок того же возраста - больше сахаров. 72 – 96 - часовым рабочим личинкам, в противоположность остающемуся постоянным маточному молочку, скармливается заметно больше меда. Как будет яснее показано дальше, молодые личинки обеих каст получают, однако, очень сходное по составу и качественно равноценное питательное молочко.
3. Липидная фракция пчелиного маточного молочка.
В сухом веществе маточного молочка содержится в среднем 10% материала экстрагируемого органическими растворителями, такими как эфир или бензин. Свободные кислоты экстрагируются и выделяются посредством разделения органической фазы в разбавленной щелочи; в среднем они составляют 90% липидной фракции. Их биологическая функция еще не известна: сведения о бактерицидном и антиканцерогенном действии нуждаются в дальнейшем выяснении (Рембольд, 1965). Более точный анализ содержащихся в маточном молочке жирных кислот привел к составлению спектра, представленного на табл. 2. Основным компонентом его является открытая Бутенандтом и Рембольдом (1973) деценоловая кислота 1. В отношении многих других жирных кислот речь может идти о промежуточных стадиях синтеза или распада первой кислоты маточного молочка.
Широкий и очень характерный спектр содержащихся в маточном молочке свободных жирных кислот представляет собой благоприятное аналитическое вспомогательное средство для качественного контроля товарного продукта. В первую очередь, применяется хроматографическая идентификация жирных кислот на бумаге или тонкослойной пластинке, или же, при количественном анализе, хроматография массоспектрометром. Для более точной информации укажем на уже цитировавшиеся обзоры и на обширную оригинальную литературу.
таб.2 Выделенные из фракции свободных кислот маточного молочка алифитические жирные кислоты:
7-гидроксиэптановая - 2,9%;
8-гидроксиоктановая - 1,5%;
метилоптеновая - 1,4%;
9-гидроксидекановая - 2,1%;
10-гидроксидекановая - 17,0%;
декановая - 3,5%;
10-гидрокси-2-деценовая - 59,5%;
деценовая - 5,3%;
дикарбоновая - 8,14%.
4. Низкомолекулярные, водорастворимые составные вещества маточного молочка.
Основная составная часть нежировых низкомолекулярных компонентов - инвертный сахар, образующийся из сырого сахара (сахарозы), содержащегося в нектаре, при переработке последнего в мед. В сухом веществе маточного молочка содержится 9,76% Д-глюкозы, 11,32% — Д-фруктозы и 0,94% сахарозы. Кроме того был обнаружен целый ряд аминокислот и витаминов группы В (табл. 3). В отношении роли маточного молочка в кастообразовании следует отметить, что единственным его значительным отличием от молочка, скармливаемого личинкам рабочих пчел, является концентрация пантотеновой кислоты.
таб.3 Содержание в маточном молочке витаминов.
В пище маточной личинки его содержится 110 - 320 мг на грамм корма, в пище личинок рабочих пчел - только 24 - 46 мг на грамм. Для маточного молочка характерно большое содержание двух других веществ: обеих гетероциклинов - биоптерина и неоптерина.
Как и в случае с пантотеновой кислотой концентрация обоих веществ здесь в 10 раз больше. Данные для биоптерина составляют 25 мг на грамм в маточном корме и 4 мг на грамм в корме личинок рабочих пчел. Соответствующие данные для неоптерина в 10 раз меньше (соответственно 3 и 0,3 мг на грамм). Биоптерин можно определить количественно микробиологическим способом при помощи высокочувствительной к нему Crithidia fasciculate/,. Организм растет полумаксимально при концентрации 2,5X10-5 мг на мл, что позволяет измерять следы биоптерина даже в отдельных железах. Биоптерин, неоптерин и пантотеновая кислота — единственные отличия, обнаруженные при сравнительном химическом анализе, в пище молодых маточных и рабочих личинок. Из них биоптерин и пантотеновая кислота определяются микробиологически, оба птерина оказались также исключительно чувствительными к бумажной хроматографии. В рамках качественного контроля все три могут служить определяющими субстанциями маточного молочка, однако лишь при условии, что во внимание будут приниматься также и другие уже отмеченные выше аналитические критерии.
5. Белковые составные части маточного молочка.
Более трети сухого вещества маточного молочка составляет высокомолекулярный белок! При гидродиализе он задерживается полупроницаемой мембраной. Так надежно и просто его можно отделить от низкомолекулярных частей. Аналитически протеин маточного молочка разделяется на пять электрофоретически различных фракций, две из которых отсутствуют в корме более старших личинок. Белок из корма молодых личинок рабочих, напротив, идентичен белку маточного молочка.
6. Характерные составные вещества маточного молочка.
Нередко возникает проблема проверки качества или доказательства наличия маточного молочка в препаратах. Уже упоминавшиеся при обсуждении отдельных компонентов критерии необходимо, поэтому, в заключение еще раз проанализировать.
1. Маточное молочко, грубо говоря, состоит из смеси богатого содержанием белка и жиров секрета желез и меда. Соотношение обеих частей колеблется лишь в относительно узких пределах, соответствующих данным таблицы 1. Следовательно, разбавление его медом или простой водой легко устанавливается.
2. В качестве старого метода идентификации маточного молочка используются характерные жирные кислоты, представленные в таблице 2. Прежде всего, можно еще обнаружить следы основного компонента — 10-гидроксидеценовой кислоты — I (I), когда жирные кислоты насыщаются обычным способом.
3. Гораздо сложнее количественное микробиологическое определение содержания обеих химически очень лабильных ведущих субстанций: пантотеновой кислоты и биоптерина. Оба определения требуют надежного функционального классического теста. Поэтому, по возможности, для доказательства наличия биоптерина и неоптерина в качестве аналитического критерия используется бумажная или тонкослойная хроматография. Оба деривата птерина можно распознать под ультрафиолетовой лампой в виде интенсивно голубых флоуресцирующих пятен.
Чувствительнейшим качественным контролем может служить описанный в другом месте метод выращивания на маточном молочке молодых пчелиных личинок в термостате.
7. Образование маточного молочка.
Способ кормления молодых пчелиных личинок определяет, вырастет ли из оплодотворенного яйца матка или рабочая пчела. Необходимо, хотя бы вкратце, рассмотреть в конце этого короткого обзора вопрос о том, каким образом оба столь различные по своим функциям вида личиночного корма образуются у кормилиц. Подробные дискуссии на эту тему содержат другие публикации (Рембольд, 1973, 1974).
Голова и грудь маток и рабочих пчел содержат целый ряд желез, из которых впадающие в глотку фарингеальные железы особенно активны у пчел-кормилиц. Они содержат вещества, характерные для молочка (протеин, 10-гидроксидеценовую кислоту-1, биоптерин и пурин). Функции других желез (челюстных, заднеголовных и грудных) недостаточно ясны. Ханзер и Рембольд (1964) исследовали изолированные железы маток и, соответственно, рабочих пчел на содержание в них компонентов молочка. Факт обнаружения повышенного содержания ведущих субстанций - биоптерина и пантотеновой кислоты -в челюстных железах пчел-кормилиц маточных личинок по сравнению с теми же показателями у кормилиц личинок рабочих пчел позволил авторам сделать вывод об особой функции челюстных желез в образовании маточного молочка : ими выделяются характерные для маточного молочка составные части при кормлении маточных личинок. Следовательно, корм маточных личинок состоит из меда, а также секрета от фарингеальных и челюстных желез, корм пчелиных личинок - из меда и секрета фарингеальных желез. Эти химико-аналитические открытия были подтверждены упоминавшимися наблюдениями Юнг-Гомфан (1966).
1. Питание маточной личинки.
2. Состав маточного молочка.
3. Липидная фракция маточного молочка.
4. Низкомолекулярные, водорастворимые составные вещества.
5. Белковые составные части.
6. Характерные составные вещества маточного молочка.
7. Образование молочка.
