HMF obecny w pokarmach dla pszczół i jego wpływ na zdrowie tych owadów

5-hydroksymetylofurfural (HMF) to organiczny związek chemiczny naturalnie znajdujący się w wielu produktach spożywczych (sokach, miodach, płatkach śniadaniowych). Pojawia się w nich w wyniku rozkładu cukrów prostych m.in. glukozy czy fruktozy. Reakcja ta zachodzi jedynie w sprzyjających warunkach – odpowiedniego stężenia cukrów w produkcie, optymalnej temperatury, pH czy obecności jonów dwuwartościowych. Stąd też nadmierne ogrzewanie lub nieodpowiednie warunki przechowywania mogą zwiększać poziom HMF, co uznawane jest za marker pogorszenia jakości szerokiej gamy produktów spożywczych zawierających cukry [EFSA, 2022; Gregorc i in., 2020].

Fot. Grzegorz Pałys

Poziom HMF w miodzie powszechnie uznawany jest za parametr wskazujący na świeżość miodu oraz świadczy o sposobie jego przechowywania. Miody magazynowane w niskich temperaturach lub świeże cechują się niewielkim stężeniem HMF – od 0,06 mg do nawet 15 mg/kg miodu i nie obniża to jego jakości. Natomiast maksymalna dopuszczalna zawartość HMF w miodzie, po której jakość tego produktu zaczyna się pogarszać, wynosi 40 mg/kg miodu. Na obecność HMF może wpływać także pochodzenie botaniczne miodu oraz strefa klimatyczna. Miody cytrusowe oraz jasne wielokwiatowe (np. akacjowy) cechują się wyższym stosunkiem fruktozy do glukozy, co jest czynnikiem przyspieszającym powstawanie HMF. Stąd też dla miodów pochodzących z regionów tropikalnych ustalono wyższą maksymalną dopuszczalną zawartość HMF na poziomie 80 mg/kg miodu [Codex Alimentarius, 2019; Dyrektywa Rady Europy 2001/110/WE]. Obecność cynku, żelaza czy magnezu przyspiesza powstawanie HMF. Stąd też długotrwałe przechowywanie miodu w metalowych pojemnikach, nawet w niskich temperaturach, również może zwiększać poziom HMF [Gregorc i in., 2020; Shapla i in., 2018].

Toksyczność HMF dla pszczół

Dotychczas nie określono dopuszczalnej granicznej wartości HMF w żywieniu pszczół. Sugeruje się jednak, że podawanie pokarmu zawierającego od 40 do 150 mg HMF/kg pokarmu nie jest szkodliwe dla rodzin pszczelich [EFSA, 2022]. Natomiast obecność 150 mg HMF/kg syropu inwertowanego może wywoływać śmierć 50% wszystkich badanych owadów w ciągu 16–19 dni od rozpoczęcia karmienia [Jachimowicz i Sherbiny, 1975; LeBlanc i in., 2009]. Niektórzy naukowcy wskazują, że maksymalne nieszkodliwe stężenie HMF w pokarmie wynosi jedynie 30 mg/kg [Kammerer, 1989]. Czerw wydaje się mniej wrażliwy na toksyczne działanie HMF niż osobniki dorosłe. Dopiero stężenie 750 mg HMF/kg pokarmu wpływa negatywnie na przeżywalność larw [Krainer i in., 2016].

HMF w karmach dla pszczół

Jakość diety pszczół odgrywa istotną rolę w utrzymaniu ich zdrowia. Źródłem energii niezbędnej dla realizacji zadań w rodzinie pszczelej są węglowodany. Pszczoły pozyskują je w naturalny sposób poprzez zbieranie nektaru lub spadzi. Kiedy naturalne źródła cukrów są ograniczone lub pozyskiwanie miodu przez pszczelarza pozbawiło rodzinę węglowodanów, konieczne jest dodatkowe dokarmianie kolonii [Krainer i in., 2016].

Zasadniczo istnieją cztery rodzaje komercyjnych karm dla pszczół: syrop, fondant, masa cukrowa i cukier suchy. Do grupy syropów można zaliczyć syrop cukrowy przygotowywany z sacharozy (cukru stołowego) oraz syropy inwertowane ze skrobi zbóż, buraczane lub trzcinowe. Syrop inwertowany, w przeciwieństwie do syropu cukrowego, nie wymaga od pszczół enzymatycznego rozkładu sacharozy na glukozę i fruktozę, ponieważ to gotowa mieszanka tych cukrów prostych. Inwert uzyskuje się z sacharozy poprzez hydrolizę katalizowaną kwasem lub enzymami. Zawartość wody w syropach może wahać się od kilku do 50%, a konsystencja odpowiednio od roztworu do żelu lub pasty. Ta grupa karm powszechnie stosowana jest do przygotowania rodziny do zimowli. Gdy temperatura spadnie poniżej 10°C, syropy, zwłaszcza te nieinwertowane, mogą częściowo krystalizować w plastrach. W konsekwencji HMF koncentruje się w części płynnej, która jest jedyną dostępną dla pszczół. Zatem krystalizacja syropu może prowadzić do większej ekspozycji owadów na HMF. Stąd też syropy inwertowane często wzbogacane są fruktozą, co zapobiega krystalizacji produktu w plastrach, ale także może zwiększać prawdopodobieństwo powstawania HMF. Szybsza krystalizacja oraz wyższe stężenie HMF w pokarmie przyczyniło się do wzrostu śmiertelności rodzin pszczelich o 10% w Holandii na przełomie 2009 i 2010 r. [Van der Zee i Pisa, 2011].

Co ciekawe, nawet jeśli pszczelarz zadba o wszystkie wyżej wymienione aspekty przygotowania lub zakupu, transportu i przechowywania pokarmu, to i tak może nie uchronić rodziny przed wysokimi stężeniami HMF. Jednym z powodów jest metoda zwalczania V. destructor. Zastosowanie kwasów organicznych (np. kwas mlekowy, kwas szczawiowy, kwas mrówkowy) obniża pH zmagazynowanego pokarmu i tworzy w ten sposób sprzyjające warunki dla powstawania HMF [BMEL, 2018]. Innym czynnikiem są warunki pogodowe, w których rozpoczyna się podkarmianie pszczół na zimę. Podawanie paszy w sytuacji, kiedy temperatura powietrza wynosi 25°C zwiększy znacząco poziom HMF w pokarmie gromadzonym przez robotnice na czas zimy, jeszcze zanim rozpoczną się pierwsze przymrozki [BMEL, 2018]. Tym samym pszczoły będą narażone na wysokie stężenia tego związku przez cały okres zimowli.

Dlatego też warto w trakcie przygotowania lub zakupu, transportu, przechowywania i podawania pokarmu do rodziny pszczelej mieć w pamięci zasadę:

Wysoka temperatura, niskie (kwaśne pH), długi czas przechowywania to wysokie poziomy HMF w pokarmie dla pszczół.

Dr Agata Nicewicz
mgr Łukasz Nicewicz
Wydział Nauk Przyrodniczych
Uniwersytet Śląski w Katowicach

Literatura

Bailey, L. The Effect of Acid-Hydrolysed Sucrose on Honeybees. J. Apic. Res. 1966, 5, 127–136.

BMEL, 2018. Guidelines for the Prevention of the Occurrence of Hydroxymethylfurfural in Feed for Honey Bees. Federalne Ministerstwo Żywności i Rolnictwa Niemiec.

Ceksteryte V and Racys J, 2006. The quality of syrups used for bee feeding before winter and their suitability for bee wintering. Journal of Agricultural Science, 50, 5–14.

Codex Alimentarius, 2019. Standard for honey. CXS 12-1981. Food and Agriculture Organization of the United Nations i World Health Organization. st. 8.

Dyrektywa Rady Europy 2001/110/WE z dnia 20 grudnia 2001 r. odnosząca się do miodu.

EFSA Panel CONTAM, Bodin L., del Mazo J., Grals-Kraupp B., i wsp., 2022. Evaluation of the risks for animal health related to the presence of hydroxymethylfurfural (HMF) in feed for honey bees. EFSA Journal. 20(4):7227.

Frizzera, D., Del Fabbro, S., Ortis, G., Zanni, V., Bortolomeazzi, R., Nazzi, F., & Annoscia, D. (2020). Possible side effects of sugar supplementary nutrition on honey bee health. Apidologie.

Gregorc, A., Jurišić, S., & Sampson, B. (2020). Hydroxymethylfurfural Affects Caged Honey Bees (Apis mellifera carnica). Diversity, 12(1), 18.

Jachimowicz, T.; Sherbiny, G.E. Zur problematik der verwendung von invertzucker für die bienenfütterung. Apidologie 1975, 6, 121–143.

Kammerer, F. X., Aktueller stand der erkenntnisse über die fütterung von bienen mit zucker. Imkerfreund 1989, 1, 12.

Krainer, S., Brodschneider, R., Vollmann, J., Crailsheim, K., & Riessberger-Gallé, U. (2016). Effect of hydroxymethylfurfural (HMF) on mortality of artificially reared honey bee larvae (Apis mellifera carnica). Ecotoxicology, 25(2), 320–328.

LeBlanc, B. W.; Eggleston, G.; Sammataro, D.; Cornett, C.; Dufault, R.; Deeby, T.; St. Cyr, E., Formation of hydroxymethylfurfural in domestic high-frucose corn syrup and its toxicity to the honey bee (Apis mellifera). J. Agric. Food Chem. 2009, 57, 7369-7376.

Shapla, U. M., Solayman, M., Alam, N., Khalil, M. I., & Gan, S. H. (2018). 5-Hydroxymethylfurfural (HMF) levels in honey and other food products: effects on bees and human health. Chemistry Central Journal, 12(1).

Van der Zee R and Pisa LB, 2011. 2009–10 en toxische invertsuikersiroop. NCB Rapporten 1.

Wilmart O, Reybroeck W, De Meulenaer B, de Graaf DC, Nguyen BK, Huyghebaert A and Saegerman C, 2011. Analyse du risque poseen santeanimale par la presence de l’hydroxymethylfurfural dans lessirops de nourrissement des abeilles domestiques. Annales De M´edecine V´et´erinaire, 155, 53–60.

Zirbes, L., Nguyen, B. K., de Graaf, D. C., De Meulenaer, B., Reybroeck, W., Haubruge, E., & Saegerman, C. (2013). Hydroxymethylfurfural: A Possible Emergent Cause of Honey Bee Mortality? Journal of Agricultural and Food Chemistry, 61(49), 11865–11870.

Zamów prenumeratę czasopisma "Pasieka"