伍曉春 曾睿源 吳景文 鄧淞

摘要：? 蜂蜜作為熟知的天然食品，含有豐富的有機(jī)化合物，如糖類(lèi)、維生素、有機(jī)酸、酚類(lèi)和酮類(lèi)等物質(zhì)，這些化合物的性質(zhì)與中學(xué)化學(xué)中常見(jiàn)的化學(xué)反應(yīng)緊密相連。從蜂蜜的化學(xué)視角探討其營(yíng)養(yǎng)成分、釀造過(guò)程、存放與沖泡、發(fā)酵及應(yīng)用、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、生化反應(yīng)，并挖掘其中的教育價(jià)值作為教學(xué)參考，有利于培養(yǎng)學(xué)生對(duì)化學(xué)與人體健康、食品安全緊密相關(guān)的意識(shí)及解決生活實(shí)際問(wèn)題的能力。

關(guān)鍵詞：? 蜂蜜； 中學(xué)化學(xué)； 化學(xué)與生活； 教育價(jià)值

文章編號(hào)： 1005-6629（2024）05-0094-04

中圖分類(lèi)號(hào)： G633.8

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： B

1? 引言

蜂蜜，這一古老的甜食，是由蜜蜂從開(kāi)花植物蜜腺中采集花蜜，經(jīng)過(guò)獨(dú)特的釀造過(guò)程而形成的。兩晉時(shí)期，郭璞在其《蜜蜂賦》中細(xì)膩地描繪了這一過(guò)程：“繁布金房，疊構(gòu)玉室。咀嚼華滋，釀以為蜜，凝如割肪。冰鮮王潤(rùn)，髓滑蘭香。窮味之美，極甜之長(zhǎng)。百藥須之以諧和，扁鵲得之而術(shù)良，靈娥御之以艷顏?！边@段描述揭示了蜂蜜的釀造奧秘，展現(xiàn)了蜂蜜的獨(dú)特風(fēng)味及其在生活中的廣泛應(yīng)用。我國(guó)具有源遠(yuǎn)流長(zhǎng)且燦爛輝煌的蜂文化，是生產(chǎn)、出口蜂蜜大國(guó)，且蜂蜜中富含有機(jī)化合物。為此，本文從化學(xué)視角去研究蜂蜜并探索其教育價(jià)值，以期為中學(xué)化學(xué)教師提供教學(xué)參考，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)化學(xué)與人體健康、食品安全緊密相關(guān)的意識(shí)以及解決生活實(shí)際問(wèn)題的能力。

2? 系統(tǒng)認(rèn)識(shí)蜂蜜的化學(xué)視角

元素化合物知識(shí)是中學(xué)化學(xué)的重要部分，教師通常從物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、制備、鑒別及用途等方面進(jìn)行教學(xué)。其中物質(zhì)性質(zhì)對(duì)物質(zhì)的制備、鑒別方法、存放方式以及應(yīng)用均有重要影響?；谝陨嫌^點(diǎn)，本文將從營(yíng)養(yǎng)成分、釀造過(guò)程、存放與沖泡、發(fā)酵及應(yīng)用、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、生化反應(yīng)六方面，對(duì)蜂蜜進(jìn)行探討。

2.1? 蜂蜜中的營(yíng)養(yǎng)成分

蜂蜜的化學(xué)組成因其來(lái)源的蜂種、蜜源和環(huán)境等因素，表現(xiàn)出較大的差異性。盡管蜂蜜種類(lèi)繁多，但它們的主要成分均為糖類(lèi)（60%～80%），其次是水分（15%～25%），此外含有1%維生素、0.2%～1.6%（意蜂蜜）或0.1%～3.3%（中蜂蜜）蛋白質(zhì)、0.04%（淺色蜜）或0.2%（深色蜜）礦物質(zhì)、0.57%有機(jī)酸和其他植物化學(xué)成分［1］。表1列出了蜂蜜中含有的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。

2.2? 蜂蜜的釀造過(guò)程

春暖花開(kāi)時(shí)，做偵查工作的蜜蜂會(huì)飛出去尋到蜜源，并回到蜂群中匯報(bào)，此時(shí)大量工蜂外出采蜜，將花蜜吸入蜜囊中，與消化液發(fā)生一系列的物理變化和化學(xué)反應(yīng)：首先是物理作用，蜂巢中的內(nèi)勤蜂振翅扇風(fēng)，除去原料中多余的水分，使含水量從平均60%～75%降低到18%左右，形成高質(zhì)量的濃縮蜜液；其次是化學(xué)反應(yīng)，主要涉及糖的化學(xué)轉(zhuǎn)變。采集的花蜜含有蔗糖和淀粉等糖類(lèi)物質(zhì)，蜜蜂通過(guò)體內(nèi)分泌的轉(zhuǎn)化酶，將其分別轉(zhuǎn)化為還原糖——葡萄糖和果糖，使這些單糖類(lèi)物質(zhì)的含量由最初20%增加到約75%左右，即將多糖或二糖分解為人體可直接吸收的單糖類(lèi)物質(zhì)［8］。這一過(guò)程需要蜜蜂多次完成吸入和吐出的動(dòng)作，相應(yīng)地，花蜜等采集物經(jīng)歷多次的物理和化學(xué)變化，轉(zhuǎn)化或釀造出香甜芬芳的蜂蜜。圖1展示的是枇杷花蜜和蜂蜜的液相色譜圖，可以發(fā)現(xiàn)蜂蜜比枇杷花蜜的葡萄糖和果糖的含量更高，蔗糖含量更低，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值相對(duì)更高。

2.3? 蜂蜜的存放與沖泡

在一定條件下，蜂蜜能夠保存很久，并沒(méi)有特定保質(zhì)期。這一現(xiàn)象源于以下幾點(diǎn)原因：一是蜂蜜滲透壓高，水分含量低，微生物對(duì)低水分環(huán)境較不適應(yīng)，容易脫水死亡；二是天然蜂蜜呈酸性，pH都在3.2～4.5，而大多數(shù)病原菌生長(zhǎng)繁殖的適宜pH多在7.2～7.4，因此蜂蜜的這種酸度足以抑制多種病原菌的生長(zhǎng)繁殖［9］；三是蜂蜜中含有葡萄糖氧化酶（GOD），可將葡萄糖氧化為葡萄糖酸和過(guò)氧化氫，其化學(xué)方程式為C6H12O6+H2O+O2GODC6H12O7+H2O2，產(chǎn)生的H2O2依靠其強(qiáng)氧化性，破壞組成細(xì)菌和真菌的蛋白質(zhì)，具有消毒殺菌作用；四是蜂蜜中含有酚類(lèi)化合物、類(lèi)黃酮和脯氨酸，具有抗炎、抗氧化、高效的抑菌活性等功能［10］。

盡管蜂蜜保質(zhì)期很長(zhǎng)，在存放上仍有諸多注意事項(xiàng)。蜂蜜存放于玻璃或陶瓷器具最佳，此外也可短時(shí)間存放于食品級(jí)材料的塑料容器中，切勿存放于金屬容器中。這是由于蜂蜜呈酸性，許多金屬能在酸性環(huán)境下發(fā)生氧化反應(yīng)，使蜂蜜變黑，遭受重金屬污染。此外需要減少蜂蜜與空氣接觸，溫度保持在5～10℃，空氣濕度不超過(guò)75%的環(huán)境中。這是由于高溫和氧氣存在下，蜂蜜中的一些營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)會(huì)發(fā)生化學(xué)變化。如圖2表示蜂蜜中的維生素C（L-抗壞血酸）在高溫或氧氣中被氧化破壞的過(guò)程，此反應(yīng)是一個(gè)質(zhì)子解離過(guò)程，氧化為L(zhǎng)-脫氫抗壞血酸，并進(jìn)一步水解形成2，3-二酮古洛糖酸，有氧條件下再被氧化為草酸和L-蘇阿糖酸，使?fàn)I養(yǎng)成分失效，因此沖泡蜂蜜要使用60℃以下的溫水，選用陶瓷或玻璃杯。

2.4? 蜂蜜的發(fā)酵及應(yīng)用

雖然蜂蜜是高滲透壓物質(zhì)，一般微生物不能在其中生存，但耐高滲透壓的酵母菌可以在水分活度0.88以上、25～35℃下、pH=5～6時(shí)不斷繁殖［11］，分解蜂蜜中的糖分，生成醋酸、酒精、二氧化碳和水，即蜂蜜的發(fā)酵。若在開(kāi)放環(huán)境下，蜂蜜發(fā)酵產(chǎn)生的氣體就會(huì)在表面形成白色氣泡，若在密閉容器中，則可能導(dǎo)致蜂蜜爆炸。蜂蜜發(fā)酵以后，色澤變深，含水量升高，酸度增加，酶值下降，含糖量也下降，降低了食用和利用價(jià)值。

雖然酵母菌是蜂蜜發(fā)酵變質(zhì)的“罪魁禍?zhǔn)住保部梢岳盟勗炜诟写己竦姆涿劬?。自古以?lái)蜂蜜酒被視為各種風(fēng)味的酒精原料，如圖3是其制備工藝流程。其中發(fā)酵這一步驟主要是將糖轉(zhuǎn)化為醇，主要包括以下反應(yīng)：酵母菌在Ehrlich途徑中代謝葡萄糖，α-酮酸通過(guò)丙酮酸或氨基酸的轉(zhuǎn)氨基/脫氨基作用從糖類(lèi)中提取，經(jīng)脫羧作用生成相應(yīng)的醛。然后，這種醛與NADH輔酶一起還原成相應(yīng)的醇，如圖4所示。除醇外，酵母菌還會(huì)產(chǎn)生少量甘油、高級(jí)醇、雙乙酰、乙酰丙酮、2，3-丁二醇、琥珀酸和微量乙酸、乳酸和乙醛，這些物質(zhì)會(huì)對(duì)香氣成分和最終口感產(chǎn)生影響［12］。利用發(fā)酵原理，蜂蜜還可以進(jìn)一步加工為蜂蜜醋、蜂蜜酸奶等。

2.5? 蜂蜜的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)蜜源花種和色澤、香氣、味道等特點(diǎn)，我國(guó)將蜂蜜劃分為三個(gè)等級(jí)。一般來(lái)說(shuō)色澤淺、透明度好、氣味清香、滋味甜潤(rùn)的蜂蜜等級(jí)高，反之色澤深、透明度差、氣味濃香、味道甜膩的蜂蜜等級(jí)低。理化指標(biāo)是判斷蜂蜜質(zhì)量的重要依據(jù)，按照理化品質(zhì)不同，純蜂蜜分為一級(jí)品和二級(jí)品，為確保蜂蜜的品質(zhì)和安全，中華全國(guó)供銷(xiāo)合作總社對(duì)此頒布了《GH/T 18796-2012蜂蜜》［13］。為鑒別蜂蜜的質(zhì)量是否達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，常利用相關(guān)的化學(xué)反應(yīng)來(lái)進(jìn)行檢測(cè)。

2.6? 蜂蜜的生化反應(yīng)

蜂蜜因含有酶等生物大分子而聞名，其來(lái)源包括蜜蜂、植物花蜜、吸食植物的昆蟲(chóng)的分泌物或排泄物及微生物（如酵母菌）。蜂蜜的生化反應(yīng)可分為酶催化反應(yīng)和非酶催化反應(yīng)兩種，這些反應(yīng)會(huì)影響蜂蜜的質(zhì)量和生物活性，如表2所示［14］。

3? 蜂蜜的教育價(jià)值

新課標(biāo)更注重情境素材的具體化和情境教學(xué)的可實(shí)施性［15］。在化學(xué)教材中，真實(shí)情境素材往往來(lái)源于生活經(jīng)驗(yàn)、自然情境、化學(xué)史、科學(xué)探究、生產(chǎn)應(yīng)用等；在化學(xué)試題中，情境可分為STSE、生活經(jīng)驗(yàn)、科學(xué)史實(shí)、科學(xué)探究、模型模擬等?；谏鲜鰧?duì)蜂蜜的綜合研究，將其中的教學(xué)情境素材分為自然生態(tài)類(lèi)、生活經(jīng)驗(yàn)類(lèi)和生產(chǎn)技術(shù)類(lèi)，并分類(lèi)闡述。

3.1? 自然生態(tài)類(lèi)情境

自然界的化學(xué)物質(zhì)和反應(yīng)豐富多樣，引導(dǎo)探索能增進(jìn)學(xué)生對(duì)化學(xué)和生態(tài)的認(rèn)識(shí)，深入研究其原理及應(yīng)用。釀造蜂蜜時(shí)，糖類(lèi)經(jīng)歷的化學(xué)變化主要是由蜜蜂唾液中的轉(zhuǎn)化酶參與糖的水解反應(yīng)。在人教版高中化學(xué)必修第二冊(cè)中，要求學(xué)生對(duì)糖類(lèi)進(jìn)行分類(lèi)，了解糖類(lèi)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，掌握蔗糖、淀粉水解的化學(xué)方程式。蜂蜜釀造的一個(gè)重要過(guò)程是將多糖和雙糖轉(zhuǎn)化為單糖，這與學(xué)生需要掌握的糖類(lèi)知識(shí)緊密關(guān)聯(lián)。蜂蜜中還存在各種酶促的生化反應(yīng)，可作為“化學(xué)反應(yīng)速率”中解釋生命現(xiàn)象也存在大量催化作用的實(shí)例。蜜蜂是人類(lèi)的良師益友，蜂蜜是人類(lèi)的健康之友，教師可通過(guò)講述或讓學(xué)生去室外觀察蜜蜂采集蜂蜜、釀造蜂蜜的過(guò)程，學(xué)生既能初步了解有機(jī)化學(xué)中糖類(lèi)物質(zhì)的知識(shí)，認(rèn)識(shí)到生物體內(nèi)幾乎所有化學(xué)反應(yīng)都存在酶的催化，還能培養(yǎng)觀察與探究能力，增進(jìn)對(duì)生命和自然的熱愛(ài)。

3.2? 生活經(jīng)驗(yàn)類(lèi)情境

化學(xué)與生活有著密切聯(lián)系，如食品和營(yíng)養(yǎng)、醫(yī)療和健康、環(huán)境和能源等領(lǐng)域均需要化學(xué)知識(shí)才能使其不斷發(fā)展。學(xué)生意識(shí)到化學(xué)知識(shí)可以用來(lái)解決日常生活中的問(wèn)題時(shí)，自然對(duì)化學(xué)產(chǎn)生濃厚興趣。教師可引入更多生活實(shí)例，充實(shí)課堂內(nèi)容，提升教學(xué)效果。表3列出了中學(xué)化學(xué)教材里學(xué)生需要掌握的內(nèi)容以及有關(guān)蜂蜜知識(shí)的應(yīng)用。

3.3? 生產(chǎn)技術(shù)類(lèi)情境

遵循STSE教育理念，結(jié)合工業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)技術(shù)進(jìn)行化學(xué)教學(xué)，是推動(dòng)理論與實(shí)踐相結(jié)合的重要途徑。蜂蜜發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)生的糖類(lèi)、醋酸和乙醇等有機(jī)物是高中化學(xué)教材的重點(diǎn)內(nèi)容，課標(biāo)也將我國(guó)釀酒技術(shù)與酒文化、我國(guó)釀造技術(shù)與食醋文化納入了情境素材建議。在人教版化學(xué)教材必修第二冊(cè)“乙醇與乙酸”一節(jié)中，教師可利用波士頓蜜糖爆炸事件的新聞作為引入，啟發(fā)學(xué)生思考為什么蜜糖會(huì)高中化學(xué)選擇性必修3要求學(xué)生認(rèn)識(shí)有機(jī)酸、酮類(lèi)、酚類(lèi)物質(zhì)的性質(zhì)。

蜂蜜是一種新型的抗氧化劑，其強(qiáng)大的抗氧化能力主要?dú)w功于其中的有機(jī)酸、酚類(lèi)、類(lèi)黃酮類(lèi)等生物活性成分。如酚類(lèi)化合物能抑制DNA損傷，對(duì)機(jī)體中自由基的清除效果顯著［16，17］。深入了解蜂蜜的抗氧化性作用，有助于學(xué)生體會(huì)化學(xué)與食品、醫(yī)療的緊密聯(lián)系。

爆炸，從而學(xué)習(xí)葡萄糖、乙醇、乙酸之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系。此外動(dòng)手實(shí)踐和跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)對(duì)發(fā)展學(xué)生技術(shù)素養(yǎng)以及發(fā)揮課程育人功能有重要作用［18］，因此可以開(kāi)展制備蜂蜜酒或蜂蜜醋為主題的課外活動(dòng)，作為化學(xué)和生物學(xué)科融合的教學(xué)實(shí)踐。另外，根據(jù)課標(biāo)要求，學(xué)生需要了解測(cè)定有機(jī)化合物分子結(jié)構(gòu)、組成等常用儀器分析方法。由于蜂蜜的質(zhì)量因成分差異而有所不同，教師可以向?qū)W生介紹檢測(cè)蜂蜜中果糖和蔗糖含量的現(xiàn)代儀器，如液相色譜儀、糖度折光儀和紅外光譜儀等，來(lái)評(píng)估蜂蜜的品質(zhì)，以展現(xiàn)現(xiàn)代科學(xué)儀器在物質(zhì)成分和結(jié)構(gòu)測(cè)定方面的價(jià)值。

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