天然深共晶溶剂对百花蜂蜜脱结晶与品质的效应及机制

《Food Chemistry》：Effects and mechanisms of natural deep eutectic solvents on the Decrystallization and quality of multifloral honey

　　

• •
  NADESs 表现出优异的生物相容性。
• •
  添加 NADESs 可以提高蜂蜜的去结晶速率和抗氧化能力，同时不增加 5-HMF 水平。
• •
  NADESs 可以减少多花蜂蜜的晶体尺寸和含量，增强多花蜂蜜体系内的氢键网络结构，使体系更加稳定。
• •
  该过程会影响蜂蜜糖含量和其他成分的变化，从而影响其成熟度。

引言

蜂蜜结晶在现代食品加工应用中存在诸多弊端。例如，消费者对结晶蜂蜜的接受度普遍较低，因为其结晶特性影响蜂蜜的感官质量。正常蜂蜜质地平滑均匀，而结晶蜂蜜晶体大、质地粗糙，吸引力较低（Amariei 等，2020）。此外，结晶限制了蜂蜜的流动性，阻碍了加工和销售（Luo 等，2025）。然而，传统的蜂蜜去结晶技术会增加 5-羟基甲基糠醛（5-HMF）水平，或以其他方式损害蜂蜜质量（Villacrés-Granda 等，2021）。因此，迫切需要一种既能去结晶又能提高质量的工艺。因此，本文旨在通过向多花蜂蜜中添加天然深共晶溶剂（NADESs）来实现去结晶和质量提升。

根据花粉类型，蜂蜜可分为单花蜜和多花蜜。多花蜜是蜜蜂采集多种花源（两种或以上）花蜜并混合而成的产物（Ramli 等，2018）。蜂蜜是一种营养密集的天然食品。其成分复杂，提供广泛的生物活性特性（Cilla 等，2021）。蜂蜜是过饱和葡萄糖溶液。因此，它在加工和储存过程中经常结晶（Naik 等，2019）。多种因素影响蜂蜜结晶的速率、模式和质地。这些因素主要包括果糖与葡萄糖的比值（F/G）、葡萄糖与水的比值（G/W）以及温度。根据 F/G，蜂蜜分为三类：快结晶（F/G < 1.11）、中结晶（1.11 < F/G < 1.33）和慢结晶（F/G > 1.33）（Peláez-Acero 等，2021）。根据 G/W，蜂蜜可分为两种类型。当 G/W < 1.7 时，不结晶。当 G/W > 2.2 时，结晶迅速（Tarapoulouzi 等，2023）。高温增加葡萄糖溶解度，从而抑制结晶。大多数研究表明，蜂蜜在 13–15 °C 时结晶最快（Dettori 等，2018）。

除了蜂蜜的感官特性外，其理化性质也至关重要。蜂蜜中酚类和黄酮类化合物等物质的含量直接影响其营养价值，并赋予抗氧化能力和抗菌性能等生物活性功能。然而，这些活性化合物对热敏感，在加工过程中容易发生氧化降解，导致其抗氧化能力和抗菌功效降低。5-HMF 是蜂蜜在加热或长期储存过程中还原糖发生美拉德反应和脱水反应的产物。过高的 5-HMF 水平不仅表明产品遭受了热损伤，还可能与潜在的毒性风险有关（Luo 等，2025; Villacrés-Granda 等，2021）。蜂蜜去结晶的主要方法包括热处理（如水浴加热和微波加热）、超声处理以及添加去结晶剂（Bucekova 等，2018; Sidor 等，2021）。然而，热处理和超声处理会增加 5-HMF 水平。此外，热处理会导致蜂蜜褐变，并可能损害其酶活性、抗氧化活性和抗菌性能（Villacrés-Granda 等，2021）。根据国际蜂蜜委员会的规定，蜂蜜去结晶的最高温度不应超过 40 °C；将蜂蜜加热到 50 °C 以上可能会改变质量参数并产生有毒化合物（Pereira 等，2023）。超声主要通过诱导空化和化学效应在蜂蜜加工中发挥作用。随着超声穿透材料，会形成空化气泡。这些气泡的崩溃产生微射流，伴随着瞬时高温和高压，促进分子间相互作用并破坏葡萄糖的晶体结构（Scripc? & Amariei, 2021）。D?ugan 等人（2021）比较了常规加热与超声去结晶，发现超声处理缩短了去结晶时间并延长了重新结晶时间。然而，这两种方法都会增加 5-HMF 含量，超声处理也会影响蜂蜜的酶活性和抗氧化能力。除了上述方法外，还可以添加山梨酸和异丁酸等抑制剂来防止蜂蜜结晶；然而，一些国家禁止将其添加到蜂蜜中（Bhandari 等，1999）。Amariei 等人（2020）发现，向蜂蜜中添加海藻糖可以防止结晶，而不影响其化学成分、颜色或质地。值得注意的是，未观察到 5-HMF 含量有显著变化，并且发现海藻糖含量与 F/G 之间存在强相关性。因此，如何在结晶过程中保留营养价值已成为研究热点。

NADESs 是由天然发生的生物代谢物（例如糖、氨基酸、有机酸、多元醇、胆碱及其衍生物）通过分子间相互作用形成的混合溶剂体系，主要是氢键、范德华力和偶极 - 偶极吸引力（Choi 等，2011; Tian, Sun, Xu 等，2022）。由于其可生物降解性和低毒或无毒特性，NADESs 被誉为“21 世纪的溶剂”（Paiva 等，2014），符合食品行业绿色、健康和可持续发展的目标。NADESs 可用作有效的抗菌材料（Koh 等，2023）。Zhu 等人（2025）使用氯化胆碱 - 乳酸 - 改性 NADESs 处理花椒，这不仅提高了精油提取率，还增强了其抗菌活性，为天然食品防腐剂的开发提供了新策略。此外，将 NADESs 纳入食品包装膜不仅提高了膜的拉伸强度，还增加了对大肠杆菌的抗菌效果，从而延长了产品的保质期（Zhang 等，2026）。这些溶剂在食品工业中已被广泛研究，应用于冷冻保护剂、功能性成分提取、食品包装材料和 3D 打印等领域，但对其潜在用途的探索仍需进一步进行（Grala 等，2022; Lou 等，2024; Mazurek-Ho?ys 等，2026; Tian 等，2026）。在食品工业之外，NADESs 已在多个领域得到广泛应用。其作用主要通过氢键、范德华力、静电相互作用和其他非共价相互作用介导；然而，具体机制可能因应用场景而异。研究还表明，NADESs 可以通过氢键降低结晶度（Selvanathan 等，2017）。NADESs 的安全性受到了极大关注。最近的一项研究报告了使用山梨醇和乳酸制备 NADESs，并将其应用于甘草根（Shikova 等，2025）。该研究随后评估了 NADESs 和 NADESs 提取物经小鼠皮肤涂抹和口服后的安全性。结果表明，两者均未引起皮肤水肿、炎症或红斑，均被归类为对皮肤有轻微刺激性；口服后未观察到急性毒性症状或动物死亡。NADESs 的毒性受其组成成分影响；以天然代谢物为原料制备的 NADESs 表现出较低的毒性。

蜂蜜结晶对其市场价值、感官特性和可加工性产生负面影响。常规去结晶方法，如热处理和超声处理，通常被采用。然而，它们会升高 5-HMF 含量，从而降低蜂蜜质量。调节 F/G 可以抑制结晶而不提高 5-HMF 水平。然而这种方法耗时。它还要求精确控制比例。这些因素使其不适合大规模应用。因此，迫切需要一种新颖高效的去结晶技术。作为新兴的绿色溶剂，NADESs 在食品工业中引起了相当大的关注。

本研究旨在考察 NADESs 对蜂蜜的去结晶效果并评估其对蜂蜜质量的影响。我们提出，NADESs 可以通过改变分子间的氢键网络来有效地破坏蜂蜜中的过饱和葡萄糖晶体。这一作用促进了晶体的溶解，而不会引起 5-HMF 的形成或损害营养质量。为了证实这一假设并阐明晶体和质量变化的机制，我们采用了包括光谱学、流变学、热力学和非靶向代谢组学在内的分析方法。这项工作不仅拓宽了 NADESs 在食品领域的应用，也为工业蜂蜜去结晶提供了坚实的理论基础和高度可行的技术路线。

章节片段

材料和试剂

多花蜂蜜，购自中国金寨县金源农业发展有限公司；脯氨酸（Pro）和抗坏血酸（AA）（食品级），河南万邦实业有限公司；1,1-二苯基 -2- 三硝基苯基肼（DPPH），北京索莱宝科技有限公司；2,2- 偶氮双（3- 乙基苯并噻唑 -6- 磺酸）二铵盐（ABTS），上海阿拉丁生化科技有限公司；没食子酸，碳酸氢钠等，上海麦克林生化科技有限公司；

NADESs 表征

NADESs 由氢键供体和受体组成。它们之间形成的氢键和其他分子间相互作用使 NADESs 即使在室温下也能保持液态（Kulinowska 等，2025）。如图 1A 所示，含有 AA 的 NADESs 呈琥珀色、透明、粘稠液体。Sousa 等人（2022）也观察到了类似的结果。除了宏观性质外，显微镜检查下是否存在晶体是关键指标

结论

本研究调查了天然深共晶溶剂（NADESs）对多花蜂蜜结晶控制和质量的影响及其潜在机制。NADESs 由脯氨酸和抗坏血酸制备。这些 NADESs 未产生任何副产品，具有稳定的氢键网络，仅在低温下表现出玻璃化转变。细胞毒性测试表明具有良好的生物相容性。添加 NADESs 有效地增加了

CRediT 作者贡献声明

Jin Hu：调查，数据整理。Yifan Zhang：调查，数据整理。Guohua Jiang：资金获取，概念化。Jinxuan Cao：资金获取，概念化。Lin Mei：写作 – 初稿，方法论，资金获取，概念化。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的竞争财务利益或个人关系可能会影响本文报告的工作。

致谢

本研究得到了 北京工商大学食品风味与健康交叉创新开放项目（资助号 FFHCI-2026021）和 安徽省教育厅协同创新项目（资助号 GXXT-2023-051）的支持。

Jin Hu|Yifan Zhang|Guohua Jiang|Jinxuan Cao|Lin Mei