蜂蜜,作为一种营养丰富的天然食品,深得大众喜爱。在漫长的人类饮食历史长河中,蜂蜜始终占据着独特而重要的位置。古埃及人将蜂蜜视为珍贵的礼物,用于祭祀神灵和木乃伊的制作;古希腊人赞誉蜂蜜为 “天赐的礼物”,希波克拉底等医学先驱更是将其广泛应用于医疗领域。历经岁月变迁,蜂蜜的魅力丝毫未减,如今它不仅是人们日常饮食中备受喜爱的甜味剂,更因其诸多保健功效。
在日常生活中,食品变质是常见的现象,面包放久了会长霉,牛奶过期后会变酸,肉类储存不当则会腐臭。然而,蜂蜜却如同食品界的 “异类”,在1913年,美国考古学家在埃及金字塔古墓中发现了一坛蜂蜜,经鉴定这坛蜂蜜已历时3300多年,居然一点也没有变质,还能食用。蜂蜜为什么可以历经3300年而不腐呢?今天我们就来提示这背后的化学秘密。
特殊的化学结构
蜂蜜,中成药名。由葡萄糖(glucose),果糖(fructose);其他还含蔗糖,糊精,有机酸,蛋白质,挥发油,蜡,花粉粒,维生素B1、B2、B7、C、K、H,淀粉酶,转人酶,过氧化酶(peroxidase),酯酶,生长刺激素,乙酰胆碱(acetylcholine),烟酸(nicotinicacid),泛酸(pantothenate;pantothenicacid),胡萝卜素(carotene),无机元素钙、硫、磷、镁、钾、钠、碘等组成。具有调补脾胃的功效。主脘腹虚痛;肺燥咳嗽;肠燥便秘;目赤;口疮;溃疡不敛;风疹瘙痒;水火烫伤;手足皲裂。
食物的变质通常与微生物有关,细菌分解食物中的多糖、蛋白质,然后产生一些低分子的物质如氨、硫化氢、酮等,使食品变馊变臭,味道也难闻。不过,蜂蜜特殊的化学结构,杜绝了微生物繁殖的可能。
图1:氨分子信息图
图2:硫化氢分子信息图
首先,蜂蜜是一种糖。糖具有吸湿性,这就意味着在自然状态下,糖所含的水分非常少,天然蜂蜜含水量只有18%左右,其余全是糖,所以,蜂蜜是一种饱和的高渗高糖溶液。细菌和其他生物身体体液是低渗的,在高渗透压的蜂蜜中,微生物会被吸走细胞体内的水分,最后脱水而死。
同时,蜂蜜也非常酸。大多数病原菌生长繁殖的适宜PH值在7.2~7.4之间,而蜂蜜的PH值大约介于3~4.5之间,蜂蜜这种酸度将杀死任何想要在蜂蜜内部生长的细菌。
酸度高、浓度高使得蜂蜜不是微生物栖息的理想场所,有利于蜂蜜的长期保存。然而,蜂蜜并不是唯一吸湿的糖种类。由蔗糖制成的糖浆,也非常吸湿,虽然PH值低于蜂蜜,大概为5.5,但也是酸性的,那么为什么糖浆放久了还是会变质呢?
蜜蜂的特殊“炼金术”
这就要说到蜂蜜的酿造者——蜜蜂,它有着特殊的“炼金术”。
在蜜蜂酿蜜前,需要采集植物蜜腺的花蜜,花蜜的主要成分为蔗糖与水,水分非常多,大概占到60%~80%。但是通过酿蜜,蜜蜂可以去除花蜜大部分的水分。
其中一个最重要的过程是反刍。当采集蜂采蜜时,会将花蜜一滴滴吸入囊中,然后返回蜂巢,吐给内勤蜂继续加工。内勤蜂在加工中,先把蜜汁吸到自己的胃里和转化酶进行混合,然后再吐出去,再吸进来,如此轮番吞吞吐吐要进行100多次,同时其他蜜蜂还会用翅膀不断扇风,排出巢内湿气。这时,花蜜会不断地蒸发水分。另一方面,蜜蜂胃中有一种叫做葡萄糖氧化酶的酶,当蜜蜂从嘴里反刍花蜜到蜂巢酿蜜,这种酶会和花蜜发生化学反应,把花蜜分解成两个副产品:葡萄糖酸和过氧化氢。
图3:葡萄糖酸分子信息图
图4:过氧化氢分子信息图
过氧化氢正是蜂蜜能长期保存的另外一个重要原因。
过氧化氢,是一种氢的氧化物,可能听起来有点陌生,但说到它的水溶液——双氧水,可能大家都会非常熟悉。过氧化氢有很强的氧化性,且具弱酸性,这种化学物质可以杀死可能在蜂蜜里生长的所有细菌,在第二次世界大战中,纳粹德国在集中营中的使用过氧化氢作为生化武器。
其他抗菌成分协同作战
除了过氧化氢,蜂蜜中还含有多种其他具有抗菌活性的成分。例如,蜜蜂在酿造蜂蜜时,会从其腺体分泌一些抗菌物质混入蜂蜜中,其中溶菌酶便是重要的一种。溶菌酶能够破坏细菌细胞壁中的肽聚糖结构,使细菌细胞壁破裂,细胞内容物外泄,最终导致细菌死亡。此外,蜂蜜中含有的黄酮类化合物、酚类化合物等也具有一定的抗菌能力。这些化合物能够通过多种机制抑制微生物的生长,如干扰微生物的能量代谢、破坏细胞膜的完整性等。不同抗菌成分之间相互协同,形成了一个全方位的抗菌体系,如同为蜂蜜配备了一支强大的 “防腐剂军队”,从各个方面抵御微生物的入侵,确保蜂蜜能够长时间保持品质稳定。
低水分含量减少变质风险
水分活度(aw)是衡量食品中水分可被微生物利用程度的一个重要指标。蜂蜜的水分含量较低,一般在 17%-20% 之间,对应的水分活度约为 0.60-0.65。微生物的生长繁殖需要一定的水分活度条件,大多数细菌生长所需的水分活度在 0.90 以上,酵母菌为 0.88 左右,霉菌为 0.80 左右。蜂蜜如此低的水分活度,使得微生物可利用的自由水极少,微生物的代谢活动受到极大限制。例如,微生物细胞内的各种酶促反应需要在水溶液环境中进行,而低水分活度下,酶分子周围的水分子数量不足,酶的活性中心无法与底物充分接触,导致酶促反应难以发生,微生物无法正常生长和繁殖,从而降低了蜂蜜因微生物作用而变质的风险。
虽然蜂蜜本身水分含量低,但它具有一定的吸湿性。当蜂蜜暴露在湿度较高的环境中时,可能会吸收空气中的水分,导致其水分含量升高,水分活度也随之改变。一旦水分活度升高到适宜微生物生长的范围,蜂蜜就有可能变质。因此,在储存蜂蜜时,应选择干燥、密封良好的容器,并放置在阴凉处,避免蜂蜜吸收过多水分。例如,将蜂蜜存放在干燥的玻璃罐或密封塑料瓶中,能够有效减少外界水分对蜂蜜的影响,保持蜂蜜的低水分含量和稳定的水分活度,确保其在长时间储存过程中不会变质。
在古代,由于蜂蜜是细菌“绝缘体”,并含有过氧化氢,它成为了防止伤口感染的完美的“天然创可贴”。闪米特人的粘土板最早记录了蜂蜜的医疗用途,上面详细记载了蜂蜜是如何治疗烫伤和割伤的。古埃及人还经常使用药用蜂蜜,制成药膏治疗皮肤和眼睛疾病。而在中国,迄今蜜丸仍然是制药业最常用的制剂之一。现在,世界各地的医院还在使用一种涂满了蜂蜜的绷带,用于防止病人伤口感染。
当然了,虽然蜂蜜堪称是不朽的食物,也有治療的功效,但如果没有密封好,在潮湿的环境下还是会变质的,而如果密封得好,将会永不变质。
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