蜂蜜营养成分及其功能活性研究进展

蜂蜜是蜜蜂采集植物的花蜜或蜜露,经充分的发酵而成的天然甜物质。蜂蜜在国内外具有悠久的使用历史,最早被用作礼仪用品和药用成分,还是人类最早的甜食。在人类历史上的很长一段时间里,它都是重要的碳水化合物来源,也是唯一大量使用的甜味剂,直到19世纪工业制糖生产开始才被取而代之。中国、土耳其、阿根廷、乌克兰、墨西哥和美国是蜂蜜的主要生产国。全世界每年蜂蜜总产量可达177万吨,而中国蜂蜜总产量居世界首位,占全世界总产量的1/4。本综述的目的是介绍蜂蜜中的营养成分、理化参数和功能活性,为研究蜂蜜的营养价值和开发新产品提供参考。

1 蜂蜜中的营养成分

蜂蜜是一种过饱和的糖溶液,它的成分复杂,含有约181种物质,其中的营养成分主要包括碳水化合物、水、蛋白质、矿物质、维生素、有机酸和多酚类化合物等,这些营养成分的含量主要取决于植物的种类和其生长的地理条件。蜂蜜中的营养成分主要来自于花蜜,花蜜中含有糖类、水、蛋白质、氨基酸、酚类和矿物质等多种成分,这些成分的含量会随着蜜源植物种类而不同,进而造成不同种类蜂蜜中营养成分的差异。以葡萄糖含量为例,洋槐蜜为33.76%、紫云英蜜为35.29%、枇杷蜜为30.05%、椴树蜜为33.41%、枣花蜜为31.83%、荔枝蜜为32.98%、龙眼蜜为33.24%。

1.1 蜂蜜中的常量营养成分

蜂蜜中约含有80%的碳水化合物,主要由单糖(果糖、葡萄糖)、双糖(蔗糖、麦芽糖、海藻糖)、三糖(黑苏糖、麦芽三糖)、低聚糖和其他糖类形式构成,其中单糖含量占到总碳水化合物的70%。对于多数蜂蜜来说,果糖的含量要高于葡萄糖,但CILIA等研究显示油菜蜂蜜中的葡萄糖含量要高于果糖。
蜂蜜的含水量约占13%~25%,水分含量是蜂蜜的重要参数,它会影响蜂蜜的耐藏性、结晶和黏度,而蜂蜜中的含水量与植物的种类、地理环境、气候条件、收获季节、成熟度和养蜂人在收获期间的操作有关。含水量与水分活度高度相关,是决定细菌腐败的标准。蜂蜜中水分活度在0.49~0.65之间,个别蜂蜜的水分活度可达到0.75。细菌生长发育所需的水活度约为0.90;酵母菌约为0.80;霉菌约为0.70。因此蜂蜜具有较好的耐藏性。

蜂蜜中约含0.1%~0.5%的蛋白质,其差异是由蜜蜂的种类和所采集的花蜜决定的。CHUA等报道蜂蜜中的一些蛋白质来自于蜜蜂,如蜂王浆蛋白,它由蜜蜂的唾液腺和咽下腺分泌产生。蜂蜜中存在多种酶,如葡萄糖氧化酶、转化酶(α-葡萄糖苷酶)、过氧化氢酶、酸性磷酸酶、淀粉酶和过氧化物酶等。王淼等指出油菜蜂蜜中含有较高的淀粉酶值,其范围在12.220~12.504 U/100 mL,且得出淀粉酶含量与蜂蜜新鲜程度和营养价值呈正相关。

蜂蜜中约含有0.5%的有机酸,其存在使得蜂蜜呈酸性,蜂蜜的pH值在3.2~4.5之间,如油菜蜂蜜的pH在4.2左右。有机酸是蜜蜂分泌的酶作用在花蜜和蜜露上产生的。蜂蜜中已鉴定出多达32种有机酸,如葡萄糖酸、乙酸、丁酸、柠檬酸、甲酸、丙酸、乳酸、马来酸、苹果酸、草酸和琥珀酸等。蜂蜜中主要的有机酸是葡萄糖酸和柠檬酸,其中葡萄糖酸是葡萄糖氧化的产物,这两种物质的含量被用作区分花蜜的重要指标。有机酸不仅赋予蜂蜜抗菌性和抗氧化性,还作为早期发酵的可能指标,以及治疗病毒感染的潜在用途。

1.2 蜂蜜中微量营养成分

蜂蜜中约含有31种的矿物质,主要是常量元素钾、钠、钙、磷、镁、硫、氯和微量元素铝、镍、铍、锌、锰、铁、铜等,其中钾和钠的含量最多,占蜂蜜矿物质的50%。这些矿物质主要维持人体正常的生理反应,诱导机体代谢和促进循环系统,并在各种生化反应中起到催化剂的作用。此外,一些蜂蜜中还含有重金属元素,如铅(Pb)、镉(Cd)和砷(As),这与当地蜜源植物的生长环境有关。

蜂蜜中约含有0.03%~0.06%的多酚化合物,是数千种具有抗氧化特性的植物性分子的总称。多酚可作为蜂蜜植物来源的可能标志物,如槲皮素和山奈酚被认为是油菜蜂蜜和向日葵蜂蜜的生物标志物。蜂蜜中的多酚化合物可分为黄酮类化合物和酚酸两类,如芹菜素、槲皮素、白杨素、山奈酚、木犀草素、木黄酮和儿茶酚属于黄酮类化合物;咖啡酸、肉桂酸、没食子酸、绿原酸、阿魏酸、对羟基苯甲酸和丁香酸属于酚酸。蜂蜜中总多酚的水平与蜂蜜的颜色、花蜜、蜂胶和花粉有直接相关性,而且抗氧化活性与总多酚的含量也存在高度相关。

蜂蜜中含有微量的维生素,主要为水溶性维生素,以核黄素(维生素B2)、烟酸(维生素B3)、泛酸(维生素B5)、吡哆醇(维生素B6)、叶酸(维生素B9)和维生素C为主,其中维生素C含量最高。COMBARROS-FUERTES等研究显示维生素C在蜂蜜中的浓度为0.34~75.9mg/100g,且几乎存在于所有类型的蜂蜜中。维生素C具有很好的抗氧化活性,但性质极不稳定,易氧化分解。

2 蜂蜜的功能活性

2.1 抗氧化、抗炎、抗菌、抗肿瘤

氧化与抗氧化作用失衡会诱发癌症、糖尿病、动脉粥样硬化和心血管等疾病。罗仕琼研究证实蜂蜜具有十分显著的体外抗氧化作用,且抗氧化能力与多酚含量呈正相关,因此,蜂蜜还被用作抗氧化疗法来对抗氧化应激诱导的神经退行性疾病。蜂蜜中含有丰富的抗炎物质,可有效保护胃黏膜的完整性和降低炎症程度,减少心血管疾病、糖尿病、关节炎和神经衰退性疾病等慢性疾病的发生。

蜂蜜还是天然的抗菌甜味剂,RANI等研究显示,蜂蜜对金黄色葡萄球菌的抑制效果显著,其中的黄酮类化合物和酚酸是主要的抑菌活性物质。此外,蜂蜜的高渗透和酸度等物理性质也是蜂蜜具有抗菌性的关键。肿瘤是机体氧化应激和炎症所诱发的疾病,蜂蜜抗氧化和抗炎功效可抑制肿瘤的生长,HASSAN等研究证实,蜂蜜可提高机体抗氧化能力和诱导细胞凋亡。

学者研究表明,蜂蜜中的多酚化合物、过氧化氢和甲基乙二醛等物质被认为是抗炎、抗菌的关键成分。但仍需要对这些物质的作用机理进行更进一步的鉴定研究,以期为蜂蜜抗氧化类保健品及相关产品的研发提供清晰的理论依据和数据支撑。

2.2 调节肠道菌群

蜂蜜含有多种低聚糖,可通过微生物代谢产生有益物质,从而促进益生元效应,改善肠道菌群稳态。ROSENDALE等证明了麦卢卡蜂蜜可促进益生菌(罗伊氏乳杆菌、鼠李糖乳杆菌和乳双歧杆菌)的丰度,抑制有害菌(大肠杆菌、鼠伤寒沙门氏菌和金黄色葡萄球菌)的生长。

朱静宇等研究发现荞麦蜜能使拟杆菌门相对丰度升高,厚壁菌门相对丰度降低,改善酒精引起的16种菌属变化,缓解酒精导致的肠道菌群失衡。综上所述,蜂蜜中的酚类物质具有抗菌活性,可抑制肠道内有害细菌的生长,减少致病菌的毒性,以及肠道菌群可通过代谢蜂蜜中的低聚糖产生对肠道有益的益生元来发挥作用。

2.3 降低高血压、血糖

高血压是一类由多种因素诱发的慢性疾病,而蜂蜜作为天然的营养补充剂,可有效降低高血压。蜂蜜具有降低血糖的功能。研究表明,蜂蜜与降糖药物二甲双胍具有协同作用,可显著增加糖代谢相关酶的水平来促进糖的代谢,降低血糖。

ASADUZZAMAN等通过一次性腹腔注射65mg/kg新鲜制备的STZ来构建糖尿病大鼠模型,再以灌胃法给予1.0g/kg体重剂量的蜂蜜21d。结果显示,蜂蜜可显著降低糖尿病大鼠的血糖,并降低总胆固醇(TC)水平,减轻糖尿病小鼠的并发症和肝脏的损伤。但蜂蜜降低糖尿病血糖的具体机制仍需进一步研究。

3 蜂蜜在疾病预防中的作用

3.1 蜂蜜对肝脏的保护作用

蜂蜜主要通过加速酒精代谢、抗氧化、抗炎和调节肠道菌群来发挥保肝作用。有学者报道山乌桕蜂蜜能降低肝脏脂肪变性和炎症水平,以及改善肠道菌群来预防酒精引起的肝损伤。YAMAN等研究结果显示蜂蜜可有效降低谷草转氨酶(AST)、谷丙转氨酶(ALT)和γ谷氨酰胺转肽酶(GGT)等的水平,减少肝脏的损伤。梁璐璐等研究了蜂蜜对急性酒精中毒大鼠的解酒作用。结果发现蜂蜜可以减少大鼠血清中的乙醇浓度,提高肝脏乙醇脱氢酶(ADH)的活性,且蜂蜜浓度越高,其效果越明显,这说明蜂蜜具有明显的解酒作用。ZHAO等研究表明,蜂蜜预防急性酒精引起的肝损伤,主要是通过抑制氧化应激来实现。

3.2 蜂蜜在新冠肺炎治疗中的潜在作用

新型冠状病毒(COVID-19)会引起人类产生呼吸道感染、肺炎和心肌炎等疾病,还会攻击淋巴细胞,降低人体免疫力。蜂蜜中的山奈酚、槲皮素、白杨素、木犀草素和芦丁等多种成分不仅可以阻止COVID-19与细胞表面受体结合和抑制新冠病毒的复制,还可以调节炎症、氧化应激和凋亡等细胞通路,降低由COVID-19引起的机体损伤。另外,MUSTAFA等研究显示在新冠病毒感染后约有一半的患者会出现继发性的细菌感染。而蜂蜜已经显示出广泛的抗菌谱,可减少新冠病毒引起的细菌性感染。表2所示为蜂蜜中部分活性成分抗新型冠状病毒的作用机理。

3.3 蜂蜜对人体生殖系统的保护作用

白色念珠菌被认为是引起女性外阴阴道念珠菌病(VVC)的主要原因,克霉唑软膏(climrazole ointment)是治疗VVC的有效药物。BANAEIAN等采用蜂蜜软膏和克霉唑软膏对患者进行VVC治疗实验。结果显示蜂蜜软膏与克霉唑软膏有相似效果,具有减轻炎症、降低瘙痒和阴道分泌物的作用。ZAID等评估了蜂蜜对小鼠绝经后的保护作用。结果显示,蜂蜜显著增加了小鼠子宫的重量和阴道上皮的厚度并且恢复了胫骨的形态,可预防子宫萎缩。

GHOLAMI等研究确认了蜂蜜对缺血再灌注(IR)诱导睾丸损伤具有保护作用,可增加促黄体生成素和睾酮的水平。TARTIBIAN等研究表明,补充蜂蜜可降低男性公路自行车运动员精浆细胞因子IL-1β、IL-6、IL-8、TNF-α的水平,以及活性氧和丙二醛的水平,以减轻高强度自行车训练对运动员精子损伤的影响。

4 小结与展望

蜂蜜是一种绿色天然产品,其富含糖类、氨基酸、蛋白质、酶、矿物质、维生素和生物活性化合物(如多酚类化合物)等,具有较好的体外和体内生物学特性。同时由于蜂蜜具有抗氧化、抗炎、抗菌、抗肿瘤、调节肠道菌群、调节血压、调节血糖、保肝解酒和保护生殖健康等功效,因此它能作为一种健康科学的药食补充剂。但是许多功效只在动物实验上应用,未能在临床上取得突破,且蜂蜜中的活性成分对于疾病的作用机理尚不明晰,需要更深入地了解蜂蜜效应的因素和机制。

此外,我国虽是蜂蜜的生产、消费和出口第一大国,但缺乏类似新西兰麦卢卡等高端蜂蜜产品。麦卢卡蜂蜜含有一种独特的抗菌活性物质——独麦素,具有很强的抗菌及抗氧化作用,可以促进机体伤口自然愈合。另外,麦卢卡蜂蜜的总黄酮类化合物含量达3.764mg/100g,而澳大利亚的藿香蜂蜜(Agastache honey)和茶树蜂蜜(Tea tree honey),总黄酮类化合物含量分别为2.667mg/100g和2.008mg/100g,低于麦卢卡蜂蜜,因此市场上麦卢卡蜂蜜的价格较高。国内也有许多具有地方特色的蜂蜜,但相关的功能研究缺乏科学技术支撑,使得产品开发相对较少。因此,需要加强国产蜂蜜的科研投入,促进蜂蜜产业的发展。

(来源:食品与发酵科技. 2024,60(02),蜂蜜营养成分及其功能活性研究进展)

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