蜂蜜成熟过程中主要成分和抑菌特性变化研究

2020年12月15日17:05:38蜂蜜成熟过程中主要成分和抑菌特性变化研究已关闭评论 305

蜂蜜蜜蜂采集植物的花蜜、分泌物或蜜露,并与自身分泌物混合后,经充分酿造而成的天然甜物质。蜂蜜中的成分复杂而多样,主要包括葡萄糖、果糖、水分及多种微量成分,如酶类、氨基酸、有机酸、类胡萝卜素、维生素、矿物质和芳香族物质等。不同来源蜂蜜的成分组成差异很大,其主要取决于生产方式、蜜源植物、加工技术、地理环境以及蜜蜂品种等。

多年来,因价格因素和生产方式的限制,我国养蜂人员生产出大量的非成熟蜂蜜,严重降低了市场上的蜂蜜质量。随着人民对美好生活的向往,生产成熟蜂蜜已逐渐成为蜂业界的普遍共识。成熟蜂蜜是指蜂巢中的蜂蜜经酿造、脱水,含水量降至18%以下,其中的双糖充分转化成单糖,葡萄糖和果糖的总含量达到70%以上,既未添加任何人为物质,也未从中去除任何物质。一般认为,相对于非成熟蜂蜜,成熟蜂蜜的营养价值更高,生物学功能更全面。 自古以来,蜂蜜一直被用于治疗伤口感染和肠道疾病,直到抗生素的出现,蜂蜜的临床应用才逐渐被替代。然而,由于抗生素的大量使用,使得微生物的耐药性在全球范围内急剧提高,并且新的抗生素的开发鲜有成效。蜂蜜对抗生素抗性微生物的强效抑制活性再次引起人们的关注,多种蜂蜜已被批准应用于临床。蜂蜜对微生物的抑制机理主要来自三个方面:①蜂蜜含有大量的碳水化合物,高渗透压会导致细菌细胞脱水死亡;②蜂蜜中的葡萄糖氧化酶和过氧化氢均具有抑菌活性;③来自蜜源植物的黄酮类、酚类化合物、挥发性物质和香豆素类物质对微生物也具有抑制作用。成熟蜂蜜的含水量多在18%以下,其对应的水分活度(water activity, Aw)为0.68以下,而大多数细菌生长繁殖所需的Aw范围为0.90~0.98。因此,天然成熟蜂蜜中可被细菌利用的自由水很少。研究发现,糖水的抑菌能力远低于天然蜂蜜,表明蜂蜜的抑菌作用除了高渗环境外,还有来自蜂蜜的酸性体系以及植物花蜜中的杀菌物质。为探究蜂蜜在自然成熟过程中其主要成分和抑菌特性变化,为生产成熟蜂蜜提供理论基础,以低、高浓度和封盖蜂蜜为研究对象,采用分光光度法测定其淀粉酶值、并通过高效液相色谱对蜂蜜进行成分分析,以及采用平板菌落计数法测试3种蜂蜜对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、白色念珠菌的抑菌活性。结果表明:低浓度蜂蜜的水分含量为(241.12±11.02)mg·g-1,显著高于高浓度蜂蜜和封盖蜂蜜(P<0.05)。随着蜜蜂成熟度的升高,其脯氨酸、果糖的含量以及淀粉酶活性显著上升(P<0.05),蔗糖含量显著下降(P<0.05)。体外抑菌结果显示,3种蜂蜜样品均对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和白色念珠菌产生强烈的抑菌效果,抑菌率达到85%以上,且高浓度蜂蜜和封盖蜂蜜对金黄色葡萄球菌和白色念珠菌的抑菌效果显著优于低浓度蜂蜜(P<0.05)。综上所述,水分含量、淀粉酶活性和脯氨酸含量可在一定程度上表征蜂蜜的成熟度;蜂蜜普遍具有较强的抑菌能力,且随着成熟度的提高而增强。淀粉酶是蜜蜂工蜂在采蜜和酿蜜过程中由咽下腺分泌到蜂蜜中的一种物质。本研究结果发现,蜂蜜的淀粉酶值随着其成熟度的升高而升高,这与Semkiw等的研究结果相一致。然而,封盖蜂蜜与高浓度蜂蜜的淀粉酶值差异并不显著(P>0.05),说明仅依据淀粉酶值不足以表征蜂蜜的成熟度,因为蜂蜜的淀粉酶值还受到其他因素的影响。Oddo等研究认为,蜂蜜中的酶含量与工蜂日龄、蜜源植物种类、糖分含量等密切相关。 含水量是蜂蜜的一个重要质量参数,国际蜂蜜委员会(International HoneyCommission, IHC)规定用于商业贸易的蜂蜜最大含水量为20%。本研究结果显示低浓度蜂蜜的含水量为(241.12±11.02)mg·g-1,明显不符合行业标准。而经过蜂巢中的自然成熟过程,高浓度蜂蜜和封盖蜂蜜的含水量已分别降低到了(164.83±5.62)和(155.38±8.86)mg·g-1。蜂蜜在蜂巢内储存酿造过程中,工蜂内勤蜂会通过扇风、高温等方式蒸发蜂蜜中的多余水分,促使蜂蜜的自然成熟。蜂蜜是一种复杂的饱和或过饱和溶液,主要由糖和水分组成,其中糖分占到了干物质的95%~99%。蜂蜜中的蔗糖主要来自于花蜜,在蜂蜜成熟过程中会由多糖转化成单糖。因此,成熟蜂蜜中蔗糖含量不应过高。 研究中荆条花期蜂蜜的蔗糖含量在1.04%~3.12%之间,符合GB14963-2011食品安全国家标准 蜂蜜中规定的不超过5%。王远研究得出荆条花期蜂蜜的蔗糖含量在1.06%~2.19%之间,与本研究结果相差一致。脯氨酸是最主要的氨基酸,占到蜂蜜中氨基酸总量的50%~85%,主要来源于蜜蜂的分泌物,植物的花蜜、蜜露和花粉,且天然蜂蜜中的脯氨酸含量应不低于0.18mg·g-1。 研究测定的3种蜂蜜样品中脯氨酸含量均达到0.34 mg·g-1以上,超过蜂蜜掺假的检测指标值。Meda等研究表明,蜂蜜在不断成熟过程中,脯氨酸含量会逐渐升高,这与本研究的结果相一致;并且脯氨酸可在一定程度上表征蜂蜜的成熟度。 大肠杆菌是细菌的模式生物,对抗生素极其敏感,但由于人类过度使用抗生素而迅速变化并获得耐药性。金黄色葡萄球菌是医院感染的主要病原菌,对临床上广泛应用的多种抗生素呈现多重耐药性,所致感染不仅治疗难度大、病死率高,而且有逐年增加的趋势。白色念珠菌是人类粘膜上最常见的酵母,是全球免疫功能低下者发病率和死亡率升高的主要原因之一,并已被证明是美国医院患者中第三大最常被分离的血液病原体。蜂蜜对60种细菌具有抑制作用,包括需氧菌、厌氧菌、革兰氏阴性菌、革兰氏阳性菌、霉菌和酵母等,最早的相关报道起始于1892年。Mohapatra等和Al-Naama等研究表明,蜂蜜对革兰氏阴性菌具有较强的抑制作用,而白色念珠菌、铜绿假单胞菌和伤寒沙门菌则对蜂蜜有较强的耐受力,该结论与本研究结果相一致。研究还发现,蜂蜜的成熟度越高,抑菌能力越显著。该结果也初步证明,蜂蜜的抑菌能力与高渗透压密切相关。此外,蜂蜜的抑菌活性还受到物理因素和化学因素的影响。Alkhyat等发现,蜂蜜的抑菌能力随着pH的升高而增强,也有报道发现蜂蜜中含有多种植物源的抑菌成分,包括萜类、黄酮类、苯酚类等。因此,蜂蜜的抑菌特性可能来源于其中的某种或某几种因素的共同作用,最终使蜂蜜表现出较强的抑菌活性。 对低、高浓度和封盖蜂蜜进行主要成分和抑菌特性的比较分析,发现随着工蜂对蜂蜜反复吞吐酿制,蜂蜜逐渐成熟,其中的淀粉酶活性增强、水分降低、单糖(葡萄糖和果糖)含量升高、二糖(蔗糖)含量降低、以及脯氨酸含量上升。其中,水分含量、淀粉酶值和脯氨酸含量可以在一定程度上表征蜂蜜的成熟度。蜂蜜对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和白色念珠菌表现出了强烈的抑菌特性,尤其是高浓度蜂蜜和封盖蜂蜜,可推测蜂蜜的成熟度越高,其抑菌效果越好。总而言之,成熟蜂蜜应该具有更好的营养价值,抑菌效果也更加显著,为满足人们日益增长的对美好生活向往的需求,提供更多的选项。

(来源:蜂蜜成熟过程中主要成分和抑菌特性变化研究;中国农业科技导报 2020,22(02),101-106 ;欧爱群 郭娜娜 刘富海 刘然 彭文君 李江红;福建农林大学动物科学学院(蜂学学院) ,中国农业科学院蜜蜂研究所, 北京天宝康高新技术开发有限公司)

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