本文譯自：The Chemistry of Honey / Bee Culture
原文作者：Sharla Riddle
原文發表：July 25, 2016
蜜蜂是化學家。 利用酶和脫水，這些自然界的科學家能夠將花蜜中的糖轉化為過飽和的能量食物。
這是個不小的成就 - 蜂蜜由至少181種成分所組成。它獨特的風味是複雜的化學程序的一個結果，這就是為什麼糖漿替代品就是無法比較。他們無法模仿大自然的化學知識。單單去年（2015），美國的蜜蜂就生產出高達1.58億磅的蜂蜜。這裡面有很多化學作用。
蜂蜜主要由葡萄糖和果糖組成。科學家稱之為過飽和溶液。當糖被攪拌進一杯水時，通常會在底部留下一些糖。那是因為水（溶劑）只能溶解一定的量。但是，如果水被加熱，可以溶解更多的糖。因此，在過飽和時，熱、酶或其他化學試劑可以增加溶解的物質量。這些溶液易於結晶。糖漿、牛奶糖和蜂蜜都被認為是過飽和溶液。由於它的過飽和低含水量（15-18％），蜂蜜是粘稠的。這意味著它的濃度相當高，且有時是固態。它的主要成分是碳水化合物（糖），但它還含有維生素、礦物質、氨基酸、酶、有機酸、花粉、香氣和風味化合物。
所有蜂蜜始於花蜜。雖然蜂蜜粘稠且含水量低，但花蜜含水量約為80％。它是一種非常淡的溶液 - 無色且不像蜂蜜那麼甜。它在化學上也是不同的。通過使用酶，蜜蜂能夠將花蜜中的複合糖轉化為更簡單的糖。這就是為什麼蜂蜜比普通食用糖更容易消化的原因。它的糖（葡萄糖和果糖）比蔗糖（食用糖）更簡單。
糖有時被稱為“甜味碳水化合物”。（碳水化合物是三大類食物之一，另兩類是蛋白質和脂肪。） 一些糖如葡萄糖和果糖很簡單，而其他糖如蔗糖（食用糖）較複雜。蜜蜂的秘密武器是它能夠將花蜜中的這些複合糖轉化為單醣。這個過程叫做水解。為了將蔗糖（食用糖）變成葡萄糖和果糖，必須加入熱、酸、或酶。這在實驗室中是一個複雜的過程。但是，當談到蜂蜜化學時，蜜蜂（和牠們分泌的酶）遠比科學家更有效率。
因為蜂蜜中95％至99.9％的固形物是糖，為了瞭解蜂蜜，有必要瞭解糖。純甘蔗糖幾乎都是蔗糖。它被稱為雙醣，在兩個簡單的糖結合時形成。這就是它有時被稱為“二糖”的原因。在花蜜中發現的蔗糖是由簡單的糖（葡萄糖和果糖）製成的。這些簡單的糖被稱為單醣，意思是“一糖”。儘管果糖和葡萄糖具有相同的化學式（C6H12O6），但它們是兩種不同的糖。那是因為他們的原子排列不同。這種原子排列的差異使得果糖的味道比葡萄糖更甜。蜂蜜也比食用糖稍甜，因為蜂蜜含有更多的果糖。
蜜蜂不只是採集花蜜，牠們也通過化學方式改變花蜜。他們在唾液腺中產生一種叫做轉化酶的酶。酶是加速生化反應的有機化合物。這些酶在反應中沒有用完，因此它們可以反複使用。蜜蜂採集花蜜後，加入轉化酶。這種酶有助於將蔗糖轉化為等量的葡萄糖和果糖。這是蜂蜜的開始。其它酶也有助於提升蜂蜜的味道。澱粉酶是一種幫助將直鏈澱粉分解為葡萄糖的酶。葡萄糖更容易消化，這是讓蜂蜜更甜的原因。另一種酶，葡萄糖氧化酶接著分解葡萄糖並穩定蜂蜜的pH。過氧化氫酶將過氧化氫轉化為水和氧氣。這使過氧化氫含量保持在低水平。 （儘管有些人認為蜂蜜中的過氧化氫有助於保存它，但它可能更多地歸因於其微酸性pH和低含水量。）
像任何優秀的化學家一樣，蜜蜂遵循既定程序來製作蜂蜜。 採集蜂通過它們的長喙（類似麥稈的舌頭）吸取花蜜。然後在牠們攜帶花蜜的同時添加轉化酶。這種轉化酶開始在蜜胃（囊）中將蔗糖分解成葡萄糖和果糖。然後採集蜂將花蜜轉交給內勤蜂，在那兒更多的酶加了進去。每當另一隻蜜蜂接手花蜜時，這種添加酶的過程就會繼續。內勤蜂在20分鐘內反芻並重新吸入花蜜，這進一步分解了糖。當花蜜的含水量降低至大約20％時，它會被存入蜜脾，在此蜜蜂搧風來加速蒸發過程並進一步濃縮蜂蜜。當水的濃度低至17-18％之間時，蜜蜂停止搧風並將其移至儲存位置。以此方式，透過蒸發和酶的作用，形成了過飽和溶液。
像任何過飽和溶液一樣，蜂蜜易於結晶。當蜂蜜中的長鏈葡萄糖（多醣）被分解時結晶就發生了。葡萄糖分子通常在一粒灰塵或花粉上開始彼此粘附。然後這些葡萄糖晶體沉到罐子的底部。結晶的問題在於當葡萄糖與蜂蜜分離時，剩餘的液體含有較高百分比的水。酵母菌，現在有足夠的水和糖導致蜂蜜發酵。這就是為什麼結晶的蜂蜜可能比未結晶的蜂蜜更快地發酵。溫度會影響結晶。蜂蜜最好儲存在50°F（10°C）以上。研究人員還得出結論，從蜜脾取出並用提取器和泵處理的蜂蜜比蜜脾中留存的蜂蜜更容易結晶，因為細微顆粒物質的摻入會啟動結晶。導致結晶的其他因素是蜂蜜中的灰塵、氣泡和花粉。結晶並非總是不好。鮮奶油狀的（可塗抹）蜂蜜取決於控制下的結晶。儘管天然結晶也會產生顆粒狀晶體，但控制下的結晶可產生光滑和鮮奶油狀的產品。
加熱蜂蜜也會引起化學變化。有時，由於所謂的美拉德反應（Maillard reaction）過程，蜂蜜會變暗。由於蜂蜜是pH值約為4的微酸性，隨著時間的推移，有時會發生褐變。這是因為蜂蜜中的氨基酸開始與糖反應。焦化作用，即糖的褐變，是在加熱開始破壞蜂蜜中的分子鍵時引起的。當這些鍵斷裂再重新形成時，就會產生焦糖。熱也會影響蜂蜜和高果糖漿。當加熱果糖時，有時會形成HMF（羥甲基糠醛）。 HMF對蜜蜂致命。 HMF可以在相對較低的溫度（ 43～46°C ）下形成。如果蜜蜂被餵食了在炎熱條件下儲存或運輸的高果糖漿，它可能會殺死牠們。
熱和結晶也會影響蜂蜜的顏色。蜂蜜中的結晶體會使其看起來顏色較淡。這就是為什麼鮮奶油狀蜂蜜的顏色較淡。在自然界中，蜂蜜的顏色通常歸因於蜂蜜所取得的花蜜的種類。因此，秋季收集的蜂蜜通常與春季收集的蜂蜜顏色不同。那是因為不同種的花在盛開。美國農業部將蜂蜜分為七種顏色類別：水白、超白、白、超淺琥珀、淺琥珀、琥珀和深琥珀。淺色的蜂蜜通常比深色蜂蜜具有更溫和的味道。
蜂蜜是吸濕性的。意思是它會收集水分。如果它沒有被加蓋，蜂蜜將開始從大氣中收集水分。蜂蜜中的這種額外水分將使酵母菌啟動發酵過程。通常，蜂蜜含水量低，有助於保存。但是，如果其含水量超過25％，它將開始發酵。這就是為什麼從蜂箱中收取封蓋蜜是個好主意。它具有較低的水分含量，並且較不會發酵。
美國各州都有生產蜂蜜。美國農業部估計美國有超過2.66億個蜂群，平均每個蜂群產出59磅蜂蜜。讓這些數字如此耀眼的原因是，蜂蜜不是人造的。它只是由人類引導。蜂蜜生產中真正的化學家是蜜蜂。他們尋找並將花蜜轉化為蜂蜜的能力已經帶來了數百種不同花卉品種的蜂蜜。這是一些甜蜜的統計數字。
留言列表
