蜂蜜抑菌成分与作用机制研究进展！

作为一种天然食品，蜂蜜中含有200余种化学物质，其中碳水化合物是蜂蜜主要成分，尤其是果糖、葡糖糖等还原性糖，蜂蜜中也含有蛋白质、有机酸、维生素（维生素B6、硫胺、烟酸、核黄素和泛酸）、矿物质（钙、铜、铁、镁、锰、磷、钾、钠和锌）、酚类化合物和多种挥发性化合物。

各物质的相互作用使蜂蜜的黏稠度、色泽、风味和颗粒性出现程度性差异，蜂蜜的高营养价值与功能保健特性也使其受到消费者的广泛关注，因此，蜂蜜在医疗和食品研发领域具有潜在的市场价值和巨大的应用前景。蜂蜜的组分分析与抗菌活性研究是蜂蜜产品高值利用和开发的新方向，综述该方面研究，对于蜂蜜产品的深入研究和系列抑菌剂的开发具有重要价值。

随着蜂蜜产品的附加值不断提高，消费者对蜂蜜制品的需求也逐渐提升，随着耐药病原体的快速发展与传播，药物抗菌剂的效果逐渐降低，一些微生物对抗菌剂的耐药性成为公众健康与抗生素的共同挑战，在一些具有抗菌活性的天然产物中提取抗菌物质，有利于新型抗菌剂的研发，蜂蜜中含有丰富的抑菌物质，如过氧化氢（H2O2）、类黄酮、蛋白提取物等。

综述：蜂蜜中主要化学组分的生物特性与含量变化，如糖类、蛋白质、维生素和矿质元素等，也对蜂蜜中活性物质的抑菌机制，如自由基清除机制、促炎介质调控机制、类黄酮构效机制等进行探究与展望，旨在更新蜂蜜中活性物质的质量参数，为蜂蜜抑菌剂的产业化应用提供理论依据，对蜂蜜制品与蜂蜜提取物的应用具有重大的现实意义。

1 活性成分

糖类是蜂蜜中主要化学成分，占蜂蜜含量的80%以上，蜂蜜的能量、黏度、颗粒性、饱满度、结晶化、分类鉴定及储存时间等特性都与糖类物质密切相关。Erban等发现通过测定果糖与葡萄糖（F/G）的比率可以预测蜂蜜的结晶化程度。Kaskoniene等发现果糖与葡萄糖之间的浓度梯度是进行单花蜂蜜分类与鉴别的重要指标。蜂蜜在存储期间糖类会发生降解反应，戊糖和己糖在缓慢烯醇化的过程中分解，形成呋喃等不良化合物；可将糖降解物作为蜂蜜热处理和储存条件的指标。

蜂蜜蛋白质和氨基酸来源于蜜蜂唾液腺和咽部的腺体和花蜜分泌物。蜂蜜中存在很多蛋白酶，如转化酶、α-和β-葡萄糖苷酶、过氧化氢酶、酸性磷酸酶、淀粉酶和葡萄糖氧化酶等。淀粉酶包括α-淀粉酶和β-淀粉酶。α-淀粉酶水解α-1，4-糖苷键中的淀粉链，产生糊精和低聚糖。β-淀粉酶在末端水解淀粉链，导致麦芽糖的形成。蜂蜜中的另一种重要的酶是葡萄糖氧化酶。它将葡萄糖转化为葡萄糖内酯，水解为葡萄糖酸。
除葡萄糖内酯外，葡萄糖氧化酶还产生过氧化氢，具有抗菌作用。氨基酸占蜂蜜成分的1%左右，其相对比率取决于蜂蜜（花蜜或蜜露）的来源。蜂蜜和花粉中最丰富的氨基酸是脯氨酸。脯氨酸主要来源于蜜蜂将花蜜转化为蜂蜜期间的唾液分泌物。在蜂蜜中，脯氨酸代表50%～85%的氨基酸。

蜂蜜中含有少量维生素，它们主要来自悬浮的花粉粒。蜂蜜中的维生素包括硫胺（维生素B1）、核黄素（维生素B2）、烟酸（维生素B3）、泛酸（维生素B5）、吡哆醇（维生素B6）、生物素（维生素B8或维生素H）和叶酸（维生素B9）。几乎所有类型的蜂蜜中都存在维生素C，具有显著的抗氧化、抗衰老和缓解肌肉酸痛的作用，由于蜂蜜的p H较低，蜂蜜中的维生素能够长时间保存，但是维生素容易受到多种酶促反应和光照、温度等外界因素的影响，因此在不同条件其含量会发生显著变化。

2 抑菌物质与作用机制

2.1 H2O2

H2O2在蜂蜜的抗菌活性中起着关键作用，研究表明H2O2的最低抑制质量浓度（MIC）在10～1 000μg/m L的范围内，此外，用CAT处理蜂蜜后，发现抗菌活性明显降低，也证明H2O2是主要的抗菌剂。蜂蜜中的H2O2浓度在多个水平上进行调节，没有一种单一的化合物或因素可以控制和预测H2O2的最终量。早期研究表明，可通过蜜蜂GOx的合成速率和过氧化氢酶的分解速率预测H2O2的水平，但是最新证据表明，蜂蜜胶体结构与H2O2密切相关。

Brudzynski等研究不同蜂蜜的胶体结构、抗菌活性和过氧化氢生成之间的关系和过氧化氢生成与深色、中等和浅色蜂蜜相变点之间的关系。相变点代表维持蜂蜜两相胶体构象所需的紫外线吸收化合物的临界阈值浓度。由高浓度的蜂蜜紫外线吸收化合物决定的两相胶体构象促进H2O2的产生，而单相胶体状态则抑制H2O2的产生。单相稀态构象破坏H2O2分子的稳定性，降低其浓度。通过确定给定蜂蜜中的相变点，可以预测过氧化氢的浓度是否达到最低抑菌浓度。

推测胶体颗粒及其周围区域是一个反应室，允许分子与其他颗粒和周围糖溶液扩散和交换。尽管有研究表明，蜂蜜中的H2O2抑菌效果与葡糖糖氧化酶的合成与分解速率密切相关，另一部分研究则对该观点存在质疑，蜂蜜的胶体构象与H2O2的抑菌效果呈“倒U形”关系，蜂蜜的这种构象有利于保持较高的H2O2水平，确保其稳定性，进而保持蜂蜜的抗菌活性，蜂蜜胶体构象将对探究H2O2的生成机理提供新的理论依据。

2.2 蛋白提取物（TPE)

通过亲和层析从TPE中获得5种蛋白质组分，命名为F1、F2、F3、F4和F5，总蛋白提取物（TPE）抑制5种细菌菌株的生长，其中大肠杆菌和金黄色葡萄球菌对TPE的敏感性最高，蜂蜜蛋白质组分呈现的广谱抗菌活性可能是由MRJP（主要蜂王浆蛋白质）和蛋白酶等蛋白质引起的，这些蛋白质可能会破坏并导致细菌膜完整性的丧失。

大肠杆菌的MIC范围为50.0±0.1μg/m L，铜绿假单胞菌的MIC范围为200.0±1.0μg/m L，分别是最敏感和最不敏感的细菌。F1的MIC在抑制金黄色葡萄球菌和大肠杆菌生长方面比TPE低41～50倍。对于鼠伤寒沙门菌、单核增生李斯特菌和铜绿假单胞菌，相同组分的MIC比TPE低2.6～5倍。革兰阴性菌（如大肠杆菌、铜绿假单胞菌和鼠伤寒沙门菌）由于其保护肽聚糖层的外膜，对抗生素和抗菌蛋白不太敏感。特别是，具有较高MIC的铜绿假单胞菌表现出比大肠杆菌高100倍的限制性膜通透性，并具有外排泵，这使其更不易受感染，因此可以避免细菌死亡，蜂蜜中蛋白质组分对食源性病原体具有非常好的抗菌活性。

2.3 黄酮类物质

蜂蜜中酚类化合物具有抗炎、抗氧化、高效的抑菌活性等作用。这些特性使蜂蜜成为开发新型抗菌药物的潜在来源。但是这些酚类化合物的剂量和成分因地理分布、季节和植物来源而异。有效的抗菌活性使蜂蜜成为开发新的抗真菌治疗策略的潜在来源。

在酚类化合物中黄酮类化合物起主要作用，黄酮类化合物通常被认为是控制慢性炎症性疾病的天然来源，在伤口愈合方面也有显著疗效，对慢性伤口组织中预先存在的微生物起作用，特别是金黄色葡萄球菌、铜绿假单胞菌和大肠杆菌。黄酮类化合物能够抑制促炎酶（如COX、LOX、i NOS）和促炎介质（包括一氧化氮、细胞因子和趋化因子）。转录因子如NF-κB也受类黄酮调节，此外还控制多种炎症介质的特异性表达。

黄酮类化合物根据芳香环和杂环的相互作用、杂环的氧化状态和官能团分为不同亚型。最新的分类包括黄酮醇、黄酮、异黄酮、黄烷醇和黄烷酮。在过去10年中，含有生物活性化合物的天然食品消费量呈逐年上升趋势。蜂蜜是酚类化合物种类繁多的食品之一。Bergamo等证实山奈酚和槲皮素比芹菜素和白杨素具有更强的还原铁（III）和清除ABTS自由基的能力，这与C3位置上存在羟基有关。

2.3.1 自由基清除作用机制

当机体细胞和组织不断受到生理氧代谢过程中产生的或外源性因素诱导的自由基和活性氧损伤威胁时。活性氧可能导致从炎症损伤到癌症的大量疾病。蜂蜜中类黄酮以多种方式发挥抑菌作用，包括螯合参与自由基形成的过渡金属、直接清除活性氧、抑制产生超氧阴离子的酶及通过减少烷基和过氧自由基防止过氧化过程。王倩等通过铁离子还原/抗氧化能力法（FRAP）和自由基清除（ABTS）方法评估山奈酚、芹菜素、槲皮素和白杨素的抑菌活性。山奈酚和槲皮素比芹菜素和白杨素具有更强的还原铁（III）和清除ABTS自由基的能力，这与C3位置上存在羟基有关。

Li等则将芹菜素更强的抑菌活性归因于DPPH和ABTS测定后C4位置上的羟基。在最新用DPPH方法进行的一项研究中，槲皮素的抑菌作用（9μmol/L抑制率为50%）高于其糖苷（12μmol/L抑制率为50%）。Ibrahim等研究6种黄酮类化合物作为5-LOX抑制剂的作用，其中2种发现于蜂蜜中。槲皮素和柚皮素在3.7和2.3μmol/L时分别抑制50%的酶活性。应结合好氧细菌的生活活性，对类黄酮的清除活性氧机制做进一步深入研究，若将其机理用于其他食品的加工储存过程中，能有助于延缓产品保质期。

2.3.2 促炎介质调节机制

血清蛋白和一些特定细胞（如嗜酸性粒细胞、单核细胞、巨噬细胞、淋巴细胞和中性粒细胞）从血液迁移到炎症组织会导致包括炎症在内的系列疾病发生。类黄酮可能通过降低不同促炎细胞因子/趋化因子的表达发挥作用，包括肿瘤坏死因子（TNF-α）、白细胞介素（IL-1β）、白细胞介素（IL-1β）、IL-2、IL-6、IL-8和单核细胞趋化蛋白（MCP-1）。促炎和抗炎细胞因子（如IL-10、IL-4和TGF-β）之间的平衡是疾病进展的关键。因此，细胞因子是类黄酮等新型抗炎剂的研究靶点。在抗炎潜力评估期间，优先考虑黄酮类化合物，木犀草素和槲皮素，其次是芦丁。

类黄酮的抗炎潜力可能与调节促炎基因表达的能力有关，这些基因控制多种介质的产生，如一氧化氮、细胞因子和促炎酶。一些免疫系统因子，包括核因子（NF-κB）、过氧化物酶体增殖物激活受体（PPAR-γ）、叉头盒P3(Fox P3）、T盒转录。蜂蜜中参与炎症级联反应的细胞及由细胞产生的控制炎症过程的介质（损伤后的促炎作用、组织破坏和修复组织的抗炎作用）这一过程为黄酮类化合物抑菌效果反应提供新证据。

2.3.3 类黄酮构效机制

类黄酮通过多种机制发挥其抑菌抗炎作用，在多项研究中，黄酮类化合物的结构与某些炎症介质的调节之间的关系已建立。花生四烯酸级联级联反应的调节酶是炎症和免疫反应的关键。黄酮类化合物可能作为激酶的竞争底物。Middleton等证实槲皮素是1种对三磷酸底物（如ATP和GTP）具有竞争性的抑制剂。木犀草素竞争性地阻断蛋白激酶C和蛋白酪氨酸激酶催化肽上的ATP底物结合位点。糖苷类黄酮和甲氧基对酶抑制效果较差。

磷脂酶A2(PLA2）也是黄酮类化合物靶向的重要炎症介质。A环和C环的共价性对PLA2抑制起决定性作用。环氧化酶（COX）和脂氧化酶（LOX）更容易被多羟基类黄酮抑制。对于LOX，B环中的儿茶酚基是酶抑制的决定因素。O’Leary等评估黄酮类化合物对COX-2转录的活性，并报道槲皮素C3位置上的游离羟基将有助于COX-2抑制，而槲皮素-3-葡萄糖醛酸由于葡萄糖醛酸处于相同位置而效果较差。

Raso等也建议将槲皮素和芹菜素作为COX-2抑制剂。Mutoh等评估9种黄酮类化合物对COX-2转录的活性，结果显示B环C3’和C4’位置的游离羟基增加对酶的抑制。Honmore等对黄酮类化合物进行分子对接，表明高良姜素对COX-2具有很高的亲和力，因此可以探索作为这种酶的选择性抑制剂。Choi等通过分子对接，证实白杨素是COX-2的选择性抑制剂。Lee等阐释山奈酚抑制激酶的分子机制。Yadavalli等评估对LOX的抑制作用，表儿茶素没食子酸酯与受试黄酮类化合物（儿茶素、表儿茶素和二氢槲皮素）中的目标酶结合能力最好。

3 结语与展望

利用蜂蜜提取物治疗耐药菌感染具有多种优势：不易引起病菌耐药共性、较中药复方而言，蜂蜜化学组分更明确；蜂蜜中部分物质如H2O2、类黄酮、蛋白提取物等被证实具有较高抑菌活性，且具有较强光谱长效性，抑菌谱广泛；抑菌机制多样化，可协同医药类抗菌剂，增效对病菌耐药性的调控；化学稳定性好，提取加工较易且安全无毒；清除自由基、防止过氧化、改善药物作用靶点，降低促炎和抗炎细胞因子表达。

蜂蜜作为一种天然食品，在功能保健领域具有广阔应用前景，对蜂蜜的主要化学组分、抑菌活性物质、抑菌机制进行综述，为利用蜂蜜提取物开发系列安全高效蜂蜜的天然药物提供理论支撑，为结核病、破伤风、流感、肝炎等相关传染病的治疗途径提供最新数据帮助，并未合成抗菌药物耐药性中的微生物适应问题提供新的研究进展。
（来源：食品工业. 2023，44(03)， 蜂蜜抑菌成分与作用机制研究进展）