蜂蜜化學成分及其生物活性的研究進展

張洪禮， 王倫興， 陳德琴， 毛建蘭， 吳義華

(遵義職業技術學院 現代農業系，貴州 遵義 563000)

0 引言

蜂蜜是由蜜蜂采集植物的花蜜、分泌物或蜜露與自身分泌物混合后，經充分釀造而成的純天然甜味物質，主要由水(15%～20%)和碳水化合物(75%～80%)組成[1]。此外，蜂蜜還含有其他微量成分、蛋白質、酚類抗氧化劑、氨基酸、有機酸、酚酸、類黃酮、礦物質、維生素和其他植物化學物質[2-3]，具有抗氧化、抗菌、抗炎、降壓、抗增殖、保護肝臟等作用和功效[4-5]。蜂蜜不僅是一種優良健康的食品，還在醫療保健領域具有廣泛的作用，有“大自然中最完美的營養食品”的美譽。因此，進一步深入研究蜂蜜相關科學對充分開發和利用此寶貴資源具有重大意義。鑒于此，從蜂蜜的品種、主要成分及功能活性物質和生物活性等方面歸納和總結國內外有關蜂蜜化學成分及其主要生物學功能的研究現狀，旨在為蜂蜜在食品和醫療保健領域的進一步開發應用研究提供理論參考。

1 蜂蜜的分類

目前，世界上約有320余種蜂蜜，根據蜂蜜來源可將其大致劃分為2種類型：一類是主要從花中獲得的蜂蜜，如單花蜜(槐花、油菜花、五倍子等)、多花蜜(如草地花蜂蜜和森林蜂蜜)等；另一類是蜜蜂采集植物的分泌物或昆蟲排泄物釀制而成的蜜露蜜和甘露蜜，其蜂蜜成分受季節、環境因素影響較大，其顏色從淺棕色至深棕色不等[6]。有研究表明，蜂蜜的抗氧化能力不僅與總酚類化合物的濃度密切相關，還與顏色密切相關。據報道，深色蜂蜜的總酚含量較高，蜂蜜顏色越深其抗氧化能力越高[7]。

2 蜂蜜的主要成分及功能活性物質

2.1 主要成分

蜂蜜是一種含有約200種物質的食物，主要由糖、水和其他物質組成，如蛋白質(酶)、游離氨基酸、必需礦物質、維生素、酚類化合物、揮發性化合物(如單萜類、苯衍生物)和采蜜所得的固體顆粒(如花粉等)，是宏量和微量營養素的重要來源[8]。蜂蜜的主要成分包括(即每100g蜂蜜中)水分17.1 g，總糖79.7 g，蛋白質、氨基酸0.3 g，脂類0.02 g，有機酸0.57 g，總礦物質0.2 g，維生素3.01 mg，黃酮、酚酸類0.14 mg[8]。

2.2 功能活性物質

2.2.1 糖 蜂蜜中的糖以單糖(葡萄糖和果糖)為主，其次是雙糖(蔗糖、麥芽糖、異麥芽酮糖等)和三糖(吡喃葡糖基蔗糖、棉子糖、潘糖等)，主要作用是為機體提供能量。蛋白質含量為0.1%～3.3%，主要參與轉化酶、淀粉酶、葡萄糖氧化酶、過氧化氫酶、過氧化物酶和酸性磷酸酶等的構成，其含量因蜂蜜種類而異[6]。此外，蜂蜜中還有1%左右的必需和非必需氨基酸，其中以脯氨酸含量最豐富[4]。

2.2.2 維生素 蜂蜜中含豐富的維生素，主要有生育酚(VE)、抗出血維生素(VK)等脂溶性維生素；抗壞血酸(VC)、硫胺(VB1)、核黃素(VB2)、煙酸(VB3)、泛酸(VB5)和吡哆醇(VB6)等水溶性維生素。其中，水溶性維生素主要來源于花粉(如B族維生素和VC)，易在加工和貯藏過程中因過濾和氧化反應而損失[4]。

2.2.3 有機酸 蜂蜜中含有約0.57%的具有提升蜂蜜的風味和抗菌活性的有機酸， pH為3.2～4.5。MATO等[9]研究發現，蜂蜜中的主要酸是葡萄糖酸，其次是天冬氨酸、檸檬酸、乙酸、甲酸、富馬酸、半乳糖醛酸和丙二酸等。而蜂蜜中還含有0.04%～0.20%不等的礦質元素，其中鉀元素的含量最豐富。

2.2.4 多酚類物質 多酚類物質賦予了蜂蜜多種生物學功能，是蜂蜜中重要的組成成分，其主要包括香蘭素、咖啡酸、丁香酸、對香豆酸、阿魏酸、鞣花酸、3-羥基苯甲酸、綠原酸、生長素、沒食子酸和苯甲酸，以及不同的黃酮類化合物槲皮素、山奈酚、楊梅素、白楊素、高良姜素和橙皮素等[10]。多酚類物質含量及種類很大程度上取決于花源或蜂蜜品種，因此，酚類物質也可以作為蜂蜜植物來源的標記物之一[11]。

3 蜂蜜的生物活性作用

3.1 抗氧化

氧化應激是機體產生自由基的一種負面作用，當體內的氧化平衡被破壞時會引起脂質、蛋白質等結構和功能損傷，導致人類的許多疾病如癌癥、動脈粥樣硬化和衰老的發生[12-13]。蜂蜜中含有豐富的抗氧化因子，如多酚(酚酸和類黃酮)、維生素C、維生素E、酶(過氧化氫酶、過氧化物酶)和微量元素，此抗氧化因子能夠向自由基提供電子的分子，中和、減少或消除自由基，破壞細胞和生物分子，如核酸、蛋白質和脂類[14]。MIGUEL等[10]研究表明，蜂蜜能夠清除自由基、過氧自由基及一氧化氮，還原鐵離子、螯合金屬離子，抑制脂質過氧化和β-胡蘿卜素漂白；此外，還可以通過體內途徑有效抑制MDA的生成、抑制脂質過氧化、保護細胞膜從而使細胞維持正常功能[15]。綜上，多酚可以與金屬螯合劑有效結合，參與細胞氧化還原平衡酶和非酶系統的調節。因此，蜂蜜的抗氧化能力主要取決于多酚的含量[16]。盡管蜂蜜中的多酚含量較低，其生物利用效率還有待研究，但SCHRAMM等[17]研究表明，每天食用1.5 g/kg體重的蜂蜜，血漿中總酚含量顯著增加，有效減緩慢性疾病的發生。

3.2 抗炎

炎癥是血管組織對有害刺激作出反應，用來消滅引起傷害的病原體或刺激物的生物學過程，如果不及時治療會損傷機體，嚴重時可引起發紅、疼痛和功能喪失[18]。蜂蜜中含有豐富的黃酮和多酚類物質，此物質具有較好的抗炎作用。VANDAMME等[18-19]分別采用蜂蜜對角叉菜膠和LPS誘導的炎癥反應進行抗炎特性測試。SAAD等[20]采用蜂蜜對乙酸誘導的慢性胃潰瘍進行抗炎特性測試發現，蜂蜜(0.625～2.5 g/kg)降低了粘膜髓過氧化物酶活性和炎性細胞因子濃度。在LPS誘導的慢性亞臨床全身性炎癥大鼠中，蜂蜜治療通過降低肝、腎、心臟和肺中的NF-κB表達改善了炎癥標記物，同時也防止了組織學和功能的改變[19]。另有研究表明，小鼠口服蜂蜜可通過抑制炎癥有效地預防順鉑腎毒性[21]；此外，大鼠口服蜂蜜通過抑制硫氧還蛋白相互作用蛋白-Nod樣受體蛋白3(TXNIP-NLRP3)炎癥小體途徑改善高脂飲食誘導的非酒精性脂肪性肝炎[22-23]。MNICA等[24]報道，蜂蜜對大鼠脂肪細胞功能有保護作用。具體而言，攝入4個月的蜂蜜可維持胰島素敏感性，增加脂聯素和PPARγ，并降低TLR4介導的炎癥狀態[24]。然而，蜂蜜抗炎作用的活性成分和作用機制尚未明確。研究表明，一些蜂蜜酚類化合物已被單獨檢測具有一定的抗炎活性。如白楊素可抑制LPS誘導的分離細胞中的環氧合酶-2[25]；木犀草素可減少TNF-α和白細胞組織浸潤[26]；槲皮素在體外和體內人體模型中顯示出抗炎和抗動脈粥樣硬化作用[27]；此外，蜂蜜多酚可提高SOD、谷胱甘肽過氧化物酶、一氧化氮和髓過氧化物酶(MPO)水平，降低結腸炎性細胞因子(IL-6、TNF-α和TGF-β1)，并伴有基因IL-1β、IL-6、TNF-α和IFN-γ的下調和IkB-α的上調[28]。

3.3 抗菌

蜂蜜是天然有效的廣譜抗菌物質，其主要通過過氧化氫調節和非過氧化氫調節抑制或殺滅微生物，從而促進傷口的愈合。

3.3.1 過氧化氫調節 蜂蜜中固有的化學成分(過氧化氫、抗菌肽、植物多酚等)可以阻止營養微生物細胞和孢子的生長[29]。蜂蜜中的葡萄糖在葡萄糖氧化酶的作用下產生過氧化氫。一般情況下，在蜂蜜原漿中無法檢測到過氧化氫的含量，但稀釋后，葡萄糖氧化酶發生活化，使葡萄糖轉化為葡萄糖酸，并釋放過氧化氫[30]。因此，產生的過氧化氫會對細菌細胞造成氧化損傷，進而破壞核酸的完整性，抑制微生物的生長[31]。此外，過氧化氫還可以對傷口進行消毒，刺激血管內皮生長因子(VEGF)的產生，以改善血管生成，對愈合有積極影響[32-33]。

3.3.2 非過氧化氫調節 蜂蜜中的酚類及有機酸可以有效抑制微生物的生長及繁殖，其活性主要受蜜源(植物化學成分)的影響[34-35]。MARA等[36]以氯仿∶乙酸乙酯(4.4∶0.6)為展開劑，從阿根廷蜂蜜樣品中提取到多酚類物質，其具有較高的抑菌效果。同時，pH和高滲透壓也與蜂蜜的抗菌作用有關[37]。在葡萄糖氧化酶作用下，將葡萄糖分解成葡萄糖酸，使蜂蜜的pH顯著降低，在傷口修復過程中，酸性蜂蜜可以使蛋白酶和酯酶的活性降低，提高氧飽和度，清除阻礙愈合過程的某些微生物[38]。較低的pH還可改善靶點的細胞浸潤(成纖維細胞和巨噬細胞)，以加快組織再生[39]。由于蜂蜜原漿濃度高和水分含量低，蜂蜜的吸濕性和高滲性增強，會通過排出生物體內的水分阻礙微生物生長，并因干燥而死亡[40]。此外，蜂蜜中還含有溶菌酶(一種有效的抗菌劑)，與陳年蜂蜜相比，新鮮提取的蜂蜜中的溶菌酶濃度更高[41]。

3.4 調節血糖

大量研究表明，蜂蜜能夠調節正常人或糖尿病患者的血糖。CHEPULIS等[42]研究發現，將大鼠喂養蜂蜜52周后，其糖化血紅蛋白水平顯著降低；OMOTAYO等[43]研究表明，利用尼日利亞蜂蜜對四氧嘧啶誘導的糖尿病大鼠連續飼養3周后發現，其高血糖顯著降低。與右旋糖酐相比，蜂蜜可顯著降低糖尿病患者的血糖濃度[44]。ABDULRHMAN等[45]發現，每天按0.5 mL/kg體重攝入蜂蜜，連續食用12周后，可改善Ⅰ型糖尿病患者的血糖、血脂和肥胖。BAHRAMI等[46]研究發現，連續8周食用蜂蜜對Ⅱ型糖尿病患者的體重和血脂有好處，但會增加血漿中血紅蛋白A1c的水平。其作用機理可能與果糖有關[47]，也可能與保護胰腺免受氧化應激和損傷的抗氧化劑分子有關[48-49]。此外，抑制α-淀粉酶和α-葡萄糖苷酶的能力可以解釋蜂蜜的抗糖尿病活性[50]。LORI等[51]研究發現，蜂蜜提取物對胰島素受體酪氨酸蛋白磷酸酶非受體Ⅰ型(PTP1B：胰島素受體信號傳導的主要負調節因子之一)具有抑制作用，進而調節血糖水平。盡管蜂蜜對糖尿病患者有一定的作用，但具體用于治療代替和糖尿病患者的替代糖還需要進一步的科學研究和臨床試驗。

3.5 抗腫瘤

癌癥是全球第二大致死疾病，據世界衛生組織(WHO)報道，僅2018年全球就有1 810萬人診斷為癌癥，其發病率呈逐年上升趨勢[52]。現代科學研究發現，天然的蜂蜜具有抗突變、促進癌細胞凋亡等作用[53]。WANG等[54]研究發現，以受到紫外線照射后的大腸桿菌為供試對象，蜂蜜會使菌體產生保護作用，通過SOS介導，使突變過程中的一些基因(umuC、recA和umuD)下調，從而保護細胞免受容易出錯的修復途徑的影響。JAGANATHAN等[55]研究發現，蜂蜜通過線粒體膜的去極化誘導人乳腺、宮頸和結腸等癌細胞系，從而降低其膜電位，促進癌細胞的凋亡。MARI等[56]對結腸和膠質瘤C6細胞系的研究表明，未經處理的粗蜂蜜因含有豐富的酚類和色氨酸，可以誘導caspase-3活化和修飾酶PARP(poly ADP-ribose polymerase)裂解。SARAVANA等[57]研究發現，蜂蜜可以調節癌細胞系中p53的水平，p53蛋白在DNA損傷時增加細胞周期蛋白依賴激酶(Cdk)，抑制或阻止異常細胞分裂，進而干擾細胞周期和抑制細胞生長促進癌細胞的凋亡。這些研究進一步證明了蜂蜜具有一定的抗癌作用，但其作用機理還需要進一步科學研究和臨床試驗。

3.6 其他

蜂蜜的其他生物學功能還有維持身體體重、調節血脂血壓、改善記憶力、促進消化系統、治療皮膚創傷、治療胃腸疾病、保護肝臟、增強心肌功能、解酒等作用，SUHANA等[58]研究發現，馬來西亞蜂蜜可以顯著降低肥胖大鼠的增加體重和肥胖指數，改善脂質代謝。HAMID等[59]研究發現，蜂蜜的攝入改善了血清總膽固醇(TC)、甘油三酯(TG)、低密度脂蛋白(LDL)和高密度脂蛋白(HDL)等血脂水平。KHAIRUNNUUR等[60]發現，蜂蜜具有降低氧化應激水平和乙酰膽堿酯酶活性，增加腦源性神經營養因子(BDNF)濃度和內側前額葉皮質和海馬體的神經元增殖，進而減輕噪聲壓力下的老年大鼠記憶缺陷。LADAS等[61]研究發現，普通劑量的蜂蜜對于健康的個體都有潤腸通便的作用。SUBRAHMANYAM[62]研究證明，蜂蜜具有治療皮膚創傷的作用，促進肌肉組織生長的作用。魏本祥[63]研究表明，蜂蜜可以治療胃腸道疾病。KORKMAZ等[64]研究發現，Anzer蜂蜜對于治療由于谷胱甘肽的減少引起的肝損傷效果顯著，證明蜂蜜在一定程度上可以保護肝臟。GUO等[65]研究發現，蜂蜜對血液酒精的去除效果最好，同時顯著提高了乙醇脫氫酶(ADH)和醛脫氫酶(ALDH)等酒精代謝酶的活性，具有很好的解酒功效。

4 結語

一直以來蜂蜜作為一種天然存在的高能量食品，因具抗氧化作用、抗炎作用、抗菌作用、調節血糖作用、抗腫瘤作用、維持身體體重、調節血脂血壓、改善記憶力、促進消化系統、治療皮膚創傷、治療胃腸疾病、保護肝臟、增強心肌功能及解酒等作用被廣泛應用并備受消費者的歡迎。近年來對蜂蜜的化學成分及功效的研究也取得明顯進展，但整體上看，對蜂蜜在食品、醫藥等方面的研究還有待進一步的挖掘，如蜂蜜的醫療、保健及食品開發等還較欠缺，對健康影響的機制需要得到進一步的闡明。此外，由于蜂蜜的來源多樣，有一些蜂蜜對人類有害，如以夾竹桃、杜鵑花、山月桂等為蜜源的蜂蜜。另外，還有一些蜜源植物因受到環境污染物(重金屬、殺蟲劑、抗生素)也可能存在于蜂蜜的安全問題。更有些不良商家以次充好，利用一些采用植物糖漿制成的假蜂蜜，擾亂市場。因此，關于蜂蜜相關科學的進一步研究具有重大的意義，可為充分開發和利用蜂蜜資源提供理論參考。