Особенности минерального состава мёда урбанизированных экосистем

Минеральный состав продуктов пчеловодства представляет интерес с разных позиций.

Формирование минерального состава продуктов пчеловодства во многом определяется природноклиматическими, геоботаническими и антропогенными факторами среды (Conti, Botre, 2001; Bogdanov, 2006; Szcęsna, 2007). Главным образом минеральный состав мёда изучается с целью контроля над содержанием токсичных и питательных элементов, что необходимо для обеспечения безопасности потребителей и санитарно-гигиенического состояния пчёл. Содержание минеральных элементов в мёде определяет многие его полезные свойства: пищевую ценность, активность ферментов и др.

В совокупности другими показателями (пыльцевой спектр, органолептические свойства) минеральный состав может использоваться для определения географического и ботанического происхождения. Уровень накопления токсичных элементов в продукции пчеловодства выступает одним из интегральных показателей степени антропогенной нагрузки на экосистемы и используется в апимо-ниторинге.

Однако исследования минерального состава продуктов пчеловодства могут иметь более фундаментальное научное и прикладное значение. Продукты пчеловодства являются компонентами пищевой цепи медоносных пчёл, и в их составе отражаются биогеохимические особенности территории медосбора. Комплексное изучение минерального состава мёда в связи с другими компонентами ландшафта может дать более глубокое представление о процессах миграции химических элементов в природных и природно-антропогенных ландшафтах. Антропогенная нагрузка существенным образом влияет на характер миграции элементов в урбанизированных экосистемах, в том числе в пищевой цепи медоносных пчёл. Накопление токсичных элементов и снижение доли биофильных элементов в продуктах пчеловодства представляет угрозу для здоровья человека и самих медоносных пчёл. Понимание биогеохимических факторов образования минерального состава продуктов пчеловодства имеет большое значение для рационального планирования агроландшафтов, проведения природоохранных мероприятий, в том числе по сохранению медоносной пчелы.

Объекты

Исследованы меды, собранные на территории г. Перми, пос. Ферма (Пермский р-н, удаление от краевого центра 12 км), г. Чернушка. В качестве контроля использовали меды, собранные на удаленной от крупных индустриальных центров территории: с. Юговское (Кунгурский р-н, расстояние от районного центра 38 км).

Методы

Данные по пыльцевому анализу, т.е. ботаническому происхождению мёда предоставлены испытательной лабораторией ООО Центр исследований и сертификации «Федерал» (г. Пермь). Содержание воды в мёде определяли стандартным рефрактометрическим методом (ГОСТ Р 53126-2008). Массовую долю воды использовали для оценки качества мёда и пересчёта результатов элементного анализа на сухой вес мёда. Ферментативную активность мёда

(диастазное число) определяли методом, стандартизированным в Германии (DIN 10750-2006 Анализ меда. Определение активности диастазы). Содержание гидроксиметилфурфурола (ГМФ) определяли по ГОСТу Р 52843-2007.

Валовое содержание минеральных элементов определяли методом эмиссионной оптической спектрометрии с индуктивно связанной плазмой (ICP-OES) и масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой (ICP-MS). Минеральный состав мёда определяли на базе Института химии окружающей среды университета Leuphana (Германия).

Данные по содержанию металлов в почвах г. Перми взяты из более ранних работ авторов (Кай-городов, Новоселова, Мозжерина, 2010).

Результаты и их обсуждение

Ботаническое происхождение мёда

Минеральный состав мёда во многом зависит от ботанического происхождения, т.е. определяется химическим составом нектара и пыльцы медоносных растений.

Как показывают данные, приведенные в табл. 1, исследуемые меды имеют сходное ботаническое происхождение. Основными источниками взятка выступают некоторые виды клевера, донника и липа мелколистная, а также виды семейства зонтичных.

Таблица 1 Ботаническое происхождение исследованных медов

Место отбора мёда	Частота встречаемости пыльцевых зерен, %	Содержание минеральных элементов в мёде, мг/кг
		Элемент		Урбанизированные территории			Фоновая территория (с. Югов-ское)	Нормальное содержание в мёде*
г. Пермь	Клевер гибридный ( Trifolium hibridum L . ) – 46.83 Донник ( Melilotus spp. L.) – 13.9 Зонтичные ( Apiaceae Lindl.) – 12.54
				г. Пермь	пос. Ферма	г. Чернушка
пос. Ферма	Липа мелколистная ( Tilia cordata Mill . ) –	Co		0.38	0.28	0.49	0.30	1 – 3.5
	47.15	Cu		1.41	1.47	1.51	1.33	0.2 – 6
	Клевер белый ( Trifolium repens L.) – 17.1	Ni		0.85	0.89	0.77	0.65	0 – 0.5
	Донник ( Melilotus spp. L.) – 13.21	Zn		1.84	1.11	1.16	4.64	0.5 – 20
г. Чернушка	Липа мелколистная ( Tilia cordata Mill.) – 35.9	Pb		2.25	2.57	1.70	1.61	0.01 – 0.3
	Клевер белый ( Trifolium repens L.) – 26.07 Донник ( Melilotus spp. L.) – 13.73							1.0**
			* данные по S. Bogdanov (2006). ** ПДК согласно «Единым санитарноэпидемиологическим и гигиенических требованиям к товарам, подлежащих санитарно-эпидемиологическому надзору (контролю) Таможенного союза России, Белоруссии, Казахстана». Исследованные металлы были разделены на
с. Юговское	Зонтичные ( Apiaceae Lindl.) – 27.03 Клевер белый ( Trifolium repens L.) – 23.24 Липа мелколистная ( Tilia cordata Mill.) – 14.05

Физико-химические свойства мёда

В экологических исследованиях могут использоваться только мёды натурального происхождения, не имеющие фальсификаций. Для подтверждения натуральности и отсутствия фальсификаций используется ряд физико-химических показателей мёда. Важнейшими из них являются доля воды, уровень ферментативной активности и содержание ГМФ.

Согласно табл. 2, исследуемые мёды характеризовались низким содержанием воды, ГМФ и высокой активностью диастазы, что свидетельствует об их натуральности, высокой степени спелости и сохранности природных свойств.

Таблица 2

Физико-химические свойства мёдов

Населенный пункт	Доля воды, %	Диастазное число, ед. Готе	Содержание ГМФ, мг/кг
г. Пермь	16.57	37.54	1.64
пос. Ферма	17.70	14.54	3.36
г. Чернушка	18.36	12.85	1.81
с. Юговское	19.24	11.03	1.86
Нормативное требование	Не более 20	Не менее 6	Не более 25

Минеральный состав мёда

В антропогенных экосистемах, как известно, существенно меняются потоки вещества, и содержание химических элементов зачастую отличается от фоновых уровней. В пищевых цепях медоносных пчёл урбанизированных экосистем усложняются пути поступления химических элементов, и увеличивается их спектр. Химическая деформация внешней среды находит свое отражение в минеральном составе продуктов пчеловодства.

Содержание минеральных элементов в мёде исследованных городов представлено в табл. 3.

Таблица 3

три группы:

• •    содержание ниже обычного для мёда (Co);

• •    содержание в пределах обычного (Cu, Zn);

• •    содержание выше обычного (Ni, Pb).

По сравнению с фоном высоко урбанизированные и прилегающие к ним участки (г. Пермь, пос. Ферма) отличались более высоким содержанием свинца, меди и никеля в мёде, что объяснятся высоким техногенным поступлением металлов.

Ландшафты Пермского края характеризуются высоким естественным геохимическим фоном многих микроэлементов. На территории края имеется множество биогеохимических аномалий с повышенным содержанием цинка, меди, кобальта, ванадия и других металлов.

Геохимические характеристики г. Перми и особенности состава мёда

Для характеристики геохимических условий урбанизированных ландшафтов были рассчитаны геохимические коэффициенты некоторых химических элементов (соотношение валового содержания элемента в почве к кларку литосферы) в почвах разных зон г. Перми (Кайгородов, Новоселова, Мозжегоро-ва, 2010; табл. 4). Для выявления особенностей формирования состава мёда рассчитаны транслокационные коэффициенты элементов мёда (соотношение содержания элемента в мёде к содержанию подвижной формы в почве, табл. 5).

Почвы как компоненты ландшафта более на дежно характеризуют его геохимические особенно сти, чем динамичные водная и воздушная среда.

Таблица 4

Коэффициенты геохимической аккумуляции (К гх )* тяжелых металлов в почвах г. Перми

Элемент	Зона города
	центр	прилегающая к центру	удаленная от центра	пешеходная
Co	0.44	0.51	0.49	0.49
Cu	0.26	0.27	0.27	0.30
Ni	0.20	0.20	0.15	0.25
Zn	0.24	0.32	0.30	0.34
Pb	4.34	5.30	4.11	4.35

* - отношение к кларку литосферы по А.Е. Ферсман (1964).

В исследуемых почвах наблюдается геохимическое рассеивание большинства металлов (К гх <1), что свидетельствует об отсутствии их техногенной аккумуляции в почвах исследованных участков. Содержание свинца в 4–5 раз превышает кларки литосферы, что говорит об его активном техногенном поступлении в почвы г. Перми.

Таблица 5

Коэффициенты аккумуляции металлов (К т ) в мёде г. Перми

Элемент	К т
Co*	>3.8
Cu	5.7
Ni*	>8.5
Zn	8.1
Pb	8.3

* - содержание элемента в подвижной форме менее 0.1 мг/кг ( ниже предела обнаружения метода ) .

Соотношение содержания металлов в мёде к их подвижному количеству в почве (К т – транслокационный коэффициент) может характеризовать интенсивность миграции элементов в системе «почва-растение-пчела-мёд» и отражать биогеохимические особенности территории.

Как показывают коэффициенты, в мёде наблюдается активное накопление минеральных элементов. Относительно содержания подвижных форм металлов в почвах их содержание в мёде выше в несколько раз. Это может объясняться несколькими причинами. Во-первых, большая часть представленных элементов – необходимые растениям микроэлементы, которые могут активно аккумулироваться и поступать в продукты пчеловодства.

Во-вторых, в урбанизированных экосистемах повышено атмосферное поступление различных загрязнителей, в том числе и металлов, которые могут, минуя почву, через листья растений включаться в пищевые цепи пчёл, либо непосредственно попадать в их организм и в ульи.

Мёд, как правило, является относительно «чистым» продуктом пчеловодства, т.е. в меньшей степени накапливает загрязняющие вещества и элементы, в отличие от прополиса, воска и пыльцы (Акимов, Наумкин, 2000; Колбина, 2009). Наши исследования показывают, что в урбанизированных экосистемах минеральный состав мёда во многом определяется техногенными геохимическими особенностями территории и характеризуется повышенным накоплением микроэлементов и тяжелых металлов.