综述：从蜂巢到实验室——蜂蜜中微生物的生物技术潜力

《World Journal of Microbiology and Biotechnology》：From hive to laboratory – biotechnological potential of microorganisms from honey

本综述系统阐述了蜂蜜微生物群的生物技术潜力，揭示了其作为益生菌、工业酶、有机酸、多糖等高附加值化合物来源的巨大价值。文章详细总结了蜂蜜的独特理化性质（如低水分活度aw、高渗透压、低pH）如何塑造了其内富含的耐渗透微生物（如乳酸菌、芽孢杆菌、接合酵母等）的独特代谢特性，并指出这些微生物在食品（如蜂蜜酒Mead）、医药和化工等领域的应用前景，为未来开发新型生物制品提供了重要资源。

　　

蜂蜜：一个独特的微生物宝库

蜂蜜并非一个无菌的环境，而是一个蕴含丰富微生物资源的宝库。这些微生物主要通过初级污染（如花粉、花蜜、空气、灰尘、土壤及蜜蜂消化道）和次级污染（如采集、加工和储存过程）进入蜂蜜。尽管蜂蜜的高糖含量（如果糖32-44%，葡萄糖23-38%）、低水分活度（a_w0.50-0.65）、酸性pH（3.2-5.5）以及其含有的过氧化氢、防御素-1（Defensin-1）、甲基乙二醛（MGO）、黄酮类化合物等抗菌成分抑制了大多数微生物的生长，但也正因如此，它选择性地富集了一批具有卓越耐受性和独特代谢能力的微生物，包括乳酸菌（Lactobacillus, Lactiplantibacillus）、芽孢杆菌（Bacillus）、葡萄糖杆菌（Gluconobacter）、酵母菌（Saccharomyces, Zygosaccharomyces, Starmerella）和丝状真菌（Talaromyces, Aspergillus, Aureobasidium）等。

这些微生物为了在蜂蜜这种极端环境中生存，进化出了精妙的适应机制。例如，酵母菌如Saccharomyces cerevisiae和Zygosaccharomyces rouxii会通过积累甘油、海藻糖和脂肪酸等相容性溶质来平衡细胞内外渗透压，并通过高渗透压甘油（HOG）途径等信号通路调控糖的摄取与代谢，将碳流向甘油合成方向引导。

微生物的代谢潜能与工业应用

蜂蜜酒（Mead）的酿造

蜂蜜酒作为一种古老的发酵酒精饮料，其生产很大程度上依赖于蜂蜜中的天然酵母菌群。研究显示，从蜂蜜中分离的Saccharomyces cerevisiae菌株在发酵中能产生高达8.5% (v/v)的乙醇，并生成乙醛、乙酸乙酯等赋予蜂蜜酒独特风味的芳香化合物。此外，非酿酒酵母如Saccharomycopsis fibuligera也显示出用于生产低酒精含量、具有特殊香气剖面蜂蜜酒的潜力。

益生菌资源的宝库

蜂蜜是潜在益生菌，特别是乳酸菌（LAB）和芽孢杆菌的重要来源。从蜂蜜中分离的Lactiplantibacillus plantarum和Lactobacillus acidophilus等菌株表现出良好的胃肠道耐受性（耐低pH、耐胆盐），并能产生细菌素等抗菌物质，有效抑制Bacillus cereus, Staphylococcus aureus等食源性致病菌。值得注意的是，孢子形态的Bacillus spp.（如B. pumilus/altitudinis）因其对恶劣环境（如高温、胃酸）的极强抗性，在功能性食品和饲料添加剂开发中更具优势。

高价值代谢物的细胞工厂

蜂蜜来源的微生物是多种高价值化合物的高效生产者。

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  赤藓糖醇（Erythritol）：一种零热量甜味剂。从蜂蜜中分离的Moniliella sp.菌株通过突变育种，在2000 L发酵罐中产量可达189 g/L。Yarrowia lipolytica也能以甘油为碳源生产32.6 g/L的赤藓糖醇。
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  柠檬酸（Citric Acid）：重要的有机酸。Yarrowia lipolytica在生物反应器中利用甘油发酵，柠檬酸产量可达75.7 g/L。Aspergillus niger是工业上更常用的生产菌。
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  普鲁兰多糖（Pullulan）：一种由Aureobasidium pullulans等产生的胞外多糖，具有良好的成膜性和可降解性。蜂蜜来源的Aureobasidium melanogenum TN1-2菌株能从140 g/L蔗糖中生产97 g/L的普鲁兰多糖。该多糖在食品包装、可食用薄膜及医药载体方面应用广泛。
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  微生物油脂（SCOs）与类胡萝卜素：蜂蜜中分离的Rhodotorula toruloides C23菌株能同时积累大量油脂（占细胞干重的69.79%）和类胡萝卜素（6.22 mg/L），所产油脂适合用于制备生物柴油（转化率93.15%），实现了废物资源化和高值化利用。

结论与未来展望

蜂蜜微生物群是一个尚未被充分开发的生物技术资源库。目前的研究大多停留在实验室阶段，其巨大的工业应用潜力亟待挖掘。未来的研究方向应包括：利用宏基因组学等组学技术更全面地解析蜂蜜微生物的多样性；深入挖掘功能基因和代谢通路；优化发酵工艺以实现目标产物的高效、规模化生产；以及评估这些微生物及其产物在食品、医药和农业等领域应用的安全性与有效性。随着研究的深入，蜂蜜中的这些微小居民有望为可持续生物制造和人类健康带来新的解决方案。