蜂蜜的微生物学:生命的甜蜜交响曲The microbiology of honey: A sweet symphony of life

环球医讯 / 硒与微生态来源:phys.org美国 - 英语2024-12-20 23:59:00 - 阅读时长7分钟 - 3228字
本文探讨了蜂蜜中的微生物群落及其对人体健康的影响,详细介绍了蜂蜜的成分、抗菌特性以及食用蜂蜜的安全性问题。
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蜂蜜的微生物学:生命的甜蜜交响曲

蜂蜜是一种由多种蜜蜂种类酿造的复杂物质,因其甜味和健康益处而备受赞誉。事实上,人类已经使用被称为“液体黄金”的蜂蜜数代,用以缓解感冒症状和促进伤口愈合,归因于其抗炎、抗氧化和抗菌特性。这些说法是否有科学依据?如果有,是什么赋予了蜂蜜这些药用特性?

虽然公众可能认为蜂蜜是一种常见的杂货店商品,但它也是各种微生物的家园,这些微生物在黏稠的物质中形成了一个局部的微生物组。当考虑人类消费、健康和福祉时,这些微生物的存在提出了几个重要问题。例如,生蜂蜜、巴氏杀菌蜂蜜或特别年幼的消费者食用蜂蜜是否安全?深入研究蜂蜜的微生物学,了解影响其微生物组成的因素,并探索其对人类健康的潜在影响。

蜂蜜的组成及其与微生物的关系

蜂蜜主要由糖、水和蜜蜂产生的各种有机化合物组成。最著名的蜜蜂种类是西方蜜蜂(Apis mellifera),这种蜜蜂被西方农民驯化用于大规模生产蜂蜜销售。然而,还有8种其他已知的蜜蜂种类可以产蜜,包括东方蜜蜂(Apis cerana)和黑带蜜蜂(Apis nigrocincta)。

在复杂的生物过程中,蜜蜂利用外部花蜜和蜜露,通过酶的作用将麦芽糖和蔗糖转化为蜂蜜中的主要糖分——果糖和葡萄糖。由于蜂蜜是一种吸引人的糖源,它可以成为多种微生物的栖息地,包括芽孢杆菌(Bacillus)、克雷伯菌(Klebsiella)、酵母菌(Saccharomyces)和曲霉菌(Aspergillus)。这些微生物通过蜜蜂的消化道和环境(空气、土壤、尘埃、植物)引入。因此,蜂蜜中的微生物多样性会因多种因素而显著变化,包括蜜蜂的微生物组、花蜜的来源、蜂巢的地理位置和环境条件。

一些微生物是有益的。例如,某些细菌会产生乳酸等化合物,有助于蜂蜜的酸度和保存特性。而其他微生物可能是不受欢迎的。如酵母菌(Saccharomyces 和 Candida)可能存在于高水分含量的蜂蜜批次中,导致变质。

蜜蜂肠道微生物组在蜂蜜的加工和化学组成中起着重要作用。全球蜜蜂肠道中普遍存在的两种主要乳酸菌群是乳杆菌(Lactobacillus)和双歧杆菌(Bifidobacterium)。这些细菌有助于蜂蜜的酸度、益生菌特性和抗菌肽。其他有益于蜜蜂健康的微生物群也存在于蜜蜂肠道中,包括肠杆菌(Enterobacter)、克雷伯菌(Klebsiella)、柠檬酸杆菌(Citrobacter)和沙雷氏菌(Serratia)。

如果这些有益微生物群受到干扰,会影响蜜蜂的健康,使其容易感染疾病,最终导致蜂巢崩溃。例如,烟曲霉(Aspergillus fumigatus)是一种已知的机会性真菌病原体,可以感染免疫功能低下的群体,也可以通过受污染的花蜜影响蜜蜂幼虫,导致石子病。

蜂蜜的抗菌特性

尽管这些微生物的数量较低,但蜂蜜的天然组成创造了一个不利于微生物生长的环境。工蜂头部的一个分泌器官——咽头腺产生一种名为葡萄糖氧化酶的酶。葡萄糖氧化酶将葡萄糖转化为过氧化氢(H2O2)和水。

在蜂蜜制作过程中,工蜂会将酶与采集回来的花蜜一起反刍。H2O2 然后被困在蜂蜜中,形成相对较低的 pH 值,作为天然防腐剂。这种低 pH 值加上蜂蜜的高糖和低水分含量(渗透效应),共同构成了天然屏障,防止大多数有害细菌的生长。

然而,不同蜂蜜来源的酸度会因季节性花卉和蜂巢使用的资源而变化。蜜蜂收集的环境花蜜也会对蜂蜜的微生物组成产生影响。不同的花朵会产生化学成分各异的花蜜。因此,全球有300种独特的蜂蜜风味,基于地区性的花卉种群。美国蜜蜂的花蜜来源包括加州的牛油果花、纽约和中西部部分地区的小麦花以及佛罗里达州、德克萨斯州部分和南加州的柑橘花。

一种知名的单花蜂蜜(由单一花源的花蜜和花粉制成的蜂蜜)是麦卢卡蜂蜜,其花蜜来源于新西兰和澳大利亚特有的灌木——茶树(Leptospermum scoparium)的花朵。

麦卢卡蜂蜜因其抗炎和抗菌特性而闻名,部分原因是其中含有一种名为甲基乙二醛(MGO)的化合物,该化合物由茶树花蜜中的二羟基丙酮(DHA)生成。MGO 浓度的增加与更强的抗菌效果呈正相关。然而,研究表明,麦卢卡蜂蜜中还有其他特性,包括 H2O2 和渗透效应,使得整个产品比其任何单一成分更具有抗菌效果。

一篇发表在《mSystems》杂志上的文章评估了麦卢卡蜂蜜整体形式的抗菌效果,将其与人工蜂蜜和单独的 MGO 进行比较,发现麦卢卡蜂蜜的非过氧化物抗菌活性(NPA)不如其整体形式的抗菌效果强。

更具体地说,转录组分析发现,麦卢卡蜂蜜处理的铜绿假单胞菌(P. aeruginosa)上调了与抗生素耐药性和易感性以及噬菌体/转座子相关的基因。这些发现表明,麦卢卡蜂蜜可以影响铜绿假单胞菌中不同基因激活途径的转录上调。更重要的是,这些和其他研究的结果表明,蜂蜜本身有多个方面对其抗菌和潜在药用特性有所贡献。

从实际应用来看,目前还没有确凿的研究证明麦卢卡蜂蜜消费对治疗糖尿病、肠道健康或癌症等人 类健康疾病的影响,关于麦卢卡蜂蜜改善伤口愈合和对抗感染的研究也有限。然而,在一项临床试验中,麦卢卡蜂蜜被认为可以减轻接受化疗的肺癌患者的喉咙疼痛,但该治疗并未显示出优于当前最佳支持性护理的效果。该研究最终呼吁进一步研究,重点关注蜂蜜作为临床使用中替代阿片类药物的治疗缓解方案的潜力。

蜂蜜中的微生物是否会导致疾病或不适?

经过最少加工的蜂蜜通常保留了更多的天然微生物多样性。这种未经巴氏杀菌的形式也称为“生蜂蜜”。生蜂蜜经过过滤以去除蜂巢中的硬蜂蜡块,但仍会保持许多由蜜蜂在酶消化过程中生成的微生物和潜在抗氧化剂,使蜂蜜呈现浑浊状态。

对于花粉过敏的人来说,生蜂蜜的风险更大。由于加工较少,花粉仍可能存在于生蜂蜜中,极端情况下甚至可能导致过敏性休克。蜜蜂用来构建蜂巢结构的腺体蛋白是另一个过敏关注点。

相比之下,巴氏杀菌蜂蜜由于加工过程中的高温,其微生物负载通常较低。巴氏杀菌蜂蜜会经历显著的热休克加工和过滤,可能会去除一些对人类肠道健康有益的微生物。

蜂蜜的储存方式也会显著影响其微生物组成,因为暴露在水分、热量和空气中会促进微生物生长和变质。例如,一项针对土耳其安纳托利亚地区栗子蜂蜜和杜鹃花蜂蜜的生物学活性测试发现,这些蜂蜜对8种微生物(金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌、粪肠球菌、幽门螺杆菌、大肠杆菌、阴沟肠杆菌、铜绿假单胞菌、热带念珠菌和白色念珠菌)表现出中等抑制作用,仅对少数微生物如幽门螺杆菌、金黄色葡萄球菌、白色念珠菌和热带念珠菌有抑制作用。

无论蜂蜜经过何种加工和储存方式,食用蜂蜜时应考虑一些健康问题。其中最重要的一点是,无论是生蜂蜜还是巴氏杀菌蜂蜜,都可能含有少量肉毒梭菌(Clostridium botulinum),这种细菌可以产生肉毒毒素,这是一种神经毒素,作用于神经肌肉接头的乙酰胆碱抑制剂,可导致瘫痪。如果不及时治疗,肉毒中毒可能是致命的。肉毒梭菌主要以孢子形式存在于土壤、岩石和海洋环境中。因此,通过灰尘或花粉将肉毒梭菌引入蜂巢被认为是罕见的,但并非不可能。

如果早期发现,成人可以通过注射肉毒抗毒素或胃肠道去污(如洗胃或催吐)来治疗肉毒中毒。然而,如果病情进展到瘫痪阶段,则无法逆转。

对于1岁以下的儿童,肉毒梭菌暴露的影响更为严重,且进展速度更快。6个月以下的婴儿,其消化系统和黏膜免疫系统仍在发育中,因此肉毒梭菌可以在婴儿肠道环境中定植,导致肠道运动障碍和肌肉瘫痪。多个卫生机构建议,12个月以下的儿童不应食用蜂蜜(生蜂蜜或巴氏杀菌蜂蜜),以预防潜在的婴儿肉毒中毒。

蜂蜜的未来展望

蜂蜜的微生物学揭示了一个在这一天然甜味剂中共存的奇妙微生物世界。从有益的益生菌到潜在扩展的抗菌特性,蜂蜜不仅是一种美食,还是一种具有令人瞩目的健康益处的神奇物质。随着我们继续深入研究蜂蜜的微生物学,我们可能会发现这一金色灵丹中隐藏的更多秘密。


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