蜂蜜是蜜蜂采集植物花蜜、分泌物或蜜露，混入自身腺体分泌物经充分酿制而成的天然甜味物质。它不仅是兼具营养与功能特性的传统食品，还构成了包含细菌、真菌（酵母、霉菌）等在内的复杂微生态系统。蜂蜜中的微生物主要来源于蜜蜂肠道、蜜囊、蜂花粉以及空气、土壤和蜜源植物等环境介质；加工过程中可能引入的次生污染物也会进一步改变其微生物组成，进而调控蜂蜜的成熟进程、风味特征、生物活性及储藏稳定性。从化学成分来看，蜂蜜的复杂组分既为微生物提供了生长繁殖基质，也决定了其微生态的独特性。蜂蜜中碳水化合物占鲜质量的80%～85%，以葡萄糖和果糖为主，含少量麦芽糖、蔗糖及其他低聚多糖；水分质量分数为13%～25%，蛋白质量分数为0.1%～0.5%，同时含有微量酶类、有机酸、游离氨基酸、矿物质、维生素及酚类物质。这些成分受蜜源植物、季节变化、地理环境和储存条件影响，直接决定蜂蜜的品质与生物活性。其中丰富的活性成分是蜂蜜发挥抗菌、抗氧化、神经保护、免疫调节及代谢疾病预防等功能的核心基础，为其在功能食品开发和医疗保健领域的应用提供了支撑，对蜂蜜的高值化利用具有重要意义。
值得注意的是，微生物在蜂蜜品质形成、功能特性及安全风险调控中扮演“双重角色”。一方面，蜂蜜中的有益微生物可促进品质优化。研究表明，源自蜜蜂肠道及蜂蜜自身的乳酸菌具有较强的糖代谢能力，能高效利用蔗糖和葡萄糖生成有机酸（如乳酸、富马酸、柠檬酸和苹果酸等）、细菌素、乙醇等有益代谢产物，这些产物不仅有助于宿主营养消化、生长发育、肠道菌群平衡调控及免疫力提升，还能增强蜂蜜风味复杂度与生物活性。另一方面，发酵及腐败微生物的过度繁殖易导致蜂蜜变质，引发食品安全隐患。例如，酿酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）和鲁氏接合酵母（Zygosaccharomyces rouxii）可通过合成甘油、海藻糖等相容性溶质及激活胁迫响应酶系，适应高糖环境引发的渗透胁迫，此类酵母的过度增殖可引起蜂蜜发酵；而单核细胞增生李斯特菌（Listeria monocytogenes）、蜡样芽孢杆菌（Bacillus cereus）、肉毒杆菌（Clostridium botulinum）和白色假丝酵母（Candida albicans）等致病微生物的污染可能对儿童、老年人及免疫力低下人群构成食源性健康威胁，这也凸显了对蜂蜜微生物群落开展系统研究的必要性。
中华蜜蜂（Apis cerana，中蜂）与意大利蜜蜂（Apis mellifera，意蜂）是东西方两大主要驯化蜂种。中蜂作为我国本土优势蜂种，与西方引进的意蜂在形态特征、行为习性及肠道微生物组成与功能方面存在显著差异。研究证实，工蜂在采集与酿蜜过程中，会通过蜜胃残留菌群、唾液腺分泌物及转化酶等腺体产物，将自身特异性微生物群落引入蜂蜜，导致不同蜂种所产蜂蜜的微生物群落结构出现分化。目前，蜂蜜微生物组研究多集中于意蜂蜂蜜（MH），针对我国本土中蜂蜂蜜（CH）微生物群落的系统研究较为匮乏，二者细菌群落的比较分析尤为不足。前期研究发现，同域采集的两种蜂种所产牡荆蜜中，耐高糖酵母群落存在显著差异；且CH中未分类真菌单元占比较高，提示其中可能存在未鉴定的新菌种或新菌属，相关微生物资源及其功能亟待深入挖掘。基于此，青岛农业大学海洋科学与工程学院的郭晶、薛思佳*和青岛市畜牧工作站的黄晓等采用16S rRNA高通量测序技术，系统比较CH与MH的细菌群落特征，旨在揭示两者在细菌群落丰富度、多样性及结构组成上的异同，解析其潜在代谢功能，阐明蜂种对蜂蜜微生物群落的调控机制，为从微生物学角度评估CH与MH特性提供依据，同时为蜂蜜溯源、品质评价及功能开发提供理论参考。
1 CH和MH的基础理化特征
为明确CH与MH细菌群落多样性特征及其功能关联性，笔者前期已对两类蜂蜜的基础理化特性进行系统分析。两组牡荆蜜的核心理化指标均符合国际食品法典委员会CODEX STAN 12—1981《蜂蜜》质量标准要求。具体而言，两者的pH值、含水量、葡萄糖与果糖含量、总蛋白含量及过氧化氢含量均无统计学差异（P＞0.05），表明蜂种差异对蜂蜜主要理化及营养指标无显著影响。值得注意的是，所有样品中均未检测到蔗糖，这是蜂蜜真实性及收获成熟度达标的有力佐证，蔗糖含量升高通常提示蜂蜜采收过早或掺入了外源甜味剂。
2 两种蜂蜜中细菌群落的α多样性分析
为解析CH与MH细菌群落的多样性差异，本研究基于Illumina MiSeq高通量测序平台，对两类蜂蜜样本细菌16S rRNA基因V3～V4高变区进行测序分析。12 个样本共获得1 044 599 条原始序列，经接头与引物修剪、质量过滤、去噪及嵌合体去除等严格生物信息学处理后，最终保留854 615 条高质量有效序列用于下游分析。基于上述序列，共获得959 个ASVs，平均长度为416.10 bp。
采用Chao1指数（物种丰富度）、Simpson指数（群落优势度）、Shannon指数（群落多样性）及Pielou_e指数（物种均匀度）评估α多样性，结果如图1所示。所有样本的群落覆盖率（Goods_coverage指数）均大于0.99，表明测序深度已充分覆盖样本中99%以上的细菌物种，测序数据可真实反映两类蜂蜜的细菌群落组成。α多样性比较结果显示，两组蜂蜜的Chao1指数相近且无显著差异（P＞0.05），说明两者细菌物种丰富度无明显区别；尽管MH组Simpson指数（P＝0.15）、Shannon指数 （P＝0.34）和Pielou_e指数（P＝0.15）的中位数高于CH组，但所有指数的组间差异均未达到统计学显著水平 （P＞0.05），说明两类蜂蜜在细菌群落优势度、多样性及均匀度方面均无显著差异。
3 两种蜂蜜中细菌群落的β多样性分析
为系统比较CH与MH的细菌群落结构差异，基于Jaccard距离矩阵，采用NMDS和PCoA开展β多样性分析。结果显示，两类蜂蜜的细菌群落结构呈现明显分离（图2）。NMDS分析的Stress值为0.158，介于0.1～0.2之间，表明排序结果能够较好地反映样本间的真实差异。PCoA结果显示，前2 个主坐标轴分别解释11.7%和10.3%的群落变异。两种分析方法均一致显示，CH组与MH组样本点各自聚为独立簇群，组间离散程度显著大于组内变异。进一步的多变量方差分析（999 次置换）证实该结构差异具有统计学意义（pseudo-F＝1.928，P＝0.004），表明蜂种作为关键生物因子，在调控蜂蜜微生物区系结构中发挥重要作用。
4 两种蜂蜜中细菌群落的物种组成分析
为明确两类蜂蜜细菌群落的结构差异，本研究系统分析了其在门、纲、属3 个分类水平上的物种组成（图3）。门水平上，两类蜂蜜细菌群落均以厚壁菌门（Firmicutes）和变形菌门（Proteobacteria）为绝对优势菌门，其次为放线菌门（Actinobacteria）、蓝细菌门（Cyanobacteriota）和拟杆菌门（Bacteroidetes），其中CH中厚壁菌门相对丰度高达50%。该结果与Xiong、Santorelli等的研究结论一致，表明厚壁菌门与变形菌门是蜂蜜细菌群落的核心组分，反映出蜂蜜高糖、酸性的基质环境对核心菌群具有较强的选择压力，使其在不同地域及蜂种间保持相对稳定。
纲水平上，厚壁菌门以芽孢杆菌纲（Bacilli）和梭菌纲（Clostridia）为主；变形菌门主要包含α-变形菌纲（Alphaproteobacteria）和γ-变形菌纲（Gammaproteobacteria）；放线菌门以放线菌纲（Actinobacteria）为核心；蓝细菌门以颤藻纲（Oscillatoriophycideae）为主；拟杆菌门则以拟杆菌纲（Bacteroidia）和噬纤维菌纲（Cytophagia）为主要类群。两类蜂蜜在纲水平的组成模式与门水平基本一致，差异主要体现在低丰度菌纲的相对占比上，进一步印证了核心分类单元在不同蜂种蜂蜜中的保守性。
属水平上，MH细菌群落以糖细菌属（Saccharibacter）、丙酸杆菌属（Propionibacterium）、海洋芽孢杆菌属（Oceanobacillus）、芽孢杆菌属（Bacillus）为优势类群，且梭菌属（Clostridium）、普雷沃氏菌属（Prevotella）、假交替单胞菌属（Pseudoalteromonas）等次要菌属的相对丰度均高于CH。相比之下，CH细菌群落结构更为简化，以糖细菌属和盐杆菌属（Salinibacterium）为核心，次要菌属种类较少且丰度极低。这种“优势菌属集中、次要菌属分化”的特征，与Jacinto-Castillo等所报道的规律相近，均体现了蜜蜂宿主对蜂蜜细菌群落的选择性筛选作用。这些具有蜂种特异性的次要菌属，为蜂蜜的蜂种溯源提供了潜在微生物标志物。基于此，未来可开发以PCR技术为核心的快速分子鉴别方法，实现CH与MH的精准判别及真伪鉴定，弥补现有理化分析方法在蜂种溯源方面的局限性。此外，CH细菌群落中未分类菌属占比高达70%，暗示其微生态位中可能蕴藏着丰富的未知细菌资源。未分类序列的富集主要源于两方面因素：一是蜂蜜中可能存在大量目前不可培养或尚未被充分表征的特有微生物；二是现有微生物基因序列参考数据库覆盖度不足。因此，后续研究可结合宏基因组学、高通量培养组学等技术策略，挖掘其中可合成新型抗菌肽、功能性酶或益生元等活性物质的新菌种资源。
糖细菌属在两类蜂蜜中均为核心菌属，这在一定程度上解释了二者α多样性无显著差异的原因，而次要菌属的丰度差异则直接导致β多样性结构的分离。结合图4物种系统发育树分析可更清晰地观察物种组成特征：糖细菌属所在分支在两类蜂蜜中均具有较高丰度，进一步验证其核心地位；丙酸杆菌属、海洋芽孢杆菌属等分支在MH中丰度更高，盐杆菌属分支则在CH中更为突出。同时，MH样本的次级分支数量更多，提示其次要菌属种类更为丰富。从形成机制来看，上述差异可能与两种蜜蜂的采集行为、蜜胃微生物组成及蜂巢微生态环境等因素有关。沈敏等研究发现，即便同一时空条件下采集的黑小蜜蜂蜂蜜，其植物来源种类也存在显著差异，表明蜜源植物多样性可通过引入不同花粉微生物，间接影响蜂蜜细菌群落组成。此外，Zhang Chuang等通过行为观测指出，中蜂觅食行为具有高频次、低负载量的特征，这种模式可能减少其与外界环境中次要微生物的接触机会，导致蜂蜜中次要菌属丰度较低；而意蜂采用高负载觅食策略，可能增加微生物附着与传播概率，使其蜂蜜中次要菌属更为丰富。未来需通过微生物溯源分析或体外接种实验，进一步验证蜜蜂行为与微生物组成的因果关系。
5 蜂蜜中细菌群落的功能预测分析
为阐明CH与MH细菌群落的潜在代谢功能特征，探究蜂种特异性对群落功能的影响，本研究基于16S rRNA基因测序数据，采用PICRUSt2工具对两类蜂蜜细菌群落的功能潜力进行预测。结果显示（图5），尽管两种蜂蜜的细菌群落结构存在显著分化，但其核心代谢功能谱具有高度相似性。两组样本的细菌群落功能基因主要富集在代谢相关的大类，其中以生物合成、降解/利用/同化功能以及前体代谢物与能量生成通路最为突出。该功能特征与蜂蜜高糖、酸性、微厌氧的独特基质环境高度适配，表明蜂蜜理化性质对微生物群落功能具有较强的环境选择压力。
生物合成途径中，功能基因广泛分布于多种基础物质的合成过程，氨基酸生物合成，辅因子、辅酶、电子载体及维生素生物合成，脂肪酸和脂质生物合成，核苷和核苷酸生物合成等相关通路均占据重要地位；同时，碳水化合物生物合成、芳香族化合物合成及次生代谢产物生物合成等通路也占有一定比例。这表明蜂蜜中细菌群落具备活跃的合成代谢能力，能够在蜂蜜这一特殊基质环境中自主合成生长必需的基础生物分子。其生物合成产物（如氨基酸、芳香族化合物和次生代谢产物）可能提升蜂蜜的营养价值并赋予其抗菌特性，这与蜜蜂生态系统中细菌共生体的已知功能一致。例如，乳杆菌属（Lactobacillus）作为蜜蜂肠道微生物群的重要成员及蜂产品常见定植菌，已被证实可产生具有广谱抗菌活性的次级代谢产物，有效抑制幼虫芽孢杆菌（Paenibacillus larvae）、蜜蜂微孢子虫（Nosema ceranae）等腐败微生物和病原体，对蜜蜂抵御病原体感染、维持蜂巢健康具有重要作用。因此，未来研究需通过多阶段样本追踪与体外功能验证，进一步阐明蜂蜜微生物对蜂蜜品质形成及生物活性的调控机制。
降解/利用/同化途径中，碳水化合物降解、核苷和核苷酸降解、次生代谢产物降解、氨基酸降解以及C1化合物利用和同化通路丰度较高。这些功能有助于细菌适应蜂蜜中营养相对匮乏的微环境，调节自身生化特性。具体而言，相关细菌编码的代谢途径可将蜂蜜中复杂碳水化合物水解为葡萄糖和果糖，此类单糖既可为细菌提供核心能量，也可作为下游生物合成的前体物质；部分氨基酸分解代谢途径使细菌能以游离氨基酸作为替代氮源或能量来源；C1化合物的同化潜力则进一步拓宽其代谢灵活性，增强营养限制条件下的生存能力。Lee等通过蜜蜂肠道宏转录组分析发现，肠道内活跃的细菌类群（如γ-变形菌纲、芽孢杆菌纲、放线菌纲）可通过表达糖苷水解酶（GH）参与植物多糖降解，如芽孢杆菌纲的GH13家族基因（淀粉酶、新支链淀粉酶）可高效水解淀粉和支链淀粉中的α-1,4及α-1,6糖苷键，放线菌纲与γ-变形菌纲通过GH3家族β-葡萄糖苷酶分解纤维素与木聚糖。这提示蜂蜜中的细菌可能具备类似多糖降解能力，可分解蜜源花粉残留的淀粉类物质以补充碳源。
前体代谢物与能量生成方面，发酵、糖酵解和三羧酸循环等途径相关基因丰度最高。Lanh等研究表明，毛螺菌科（Lachnospiraceae）物种可通过发酵途径产生乳酸、乙酸等有机酸及细菌素，这些有机酸不仅有助于维持蜂蜜酸性环境，抑制杂菌生长，还参与蜂蜜风味物质形成；细菌素则对金黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）等蜜蜂病原菌具有显著抑制作用。此外，戊糖磷酸途径、光合作用及呼吸作用等相关通路也被有效预测，这些通路是微生物在微氧环境下获取能量的核心机制，其活跃程度与蜂蜜高糖特性密切相关，有助于细菌在氧气受限环境中维持生存。值得注意的是，两组样本中与抗逆性相关的解毒功能（如抗生素抗性）丰度均极低，反映出这些菌群应对环境压力的遗传潜能相对有限。Santorelli等发现，蜂箱中抗生素的使用会显著改变细菌群落功能组成：未使用抗生素的蜂箱中，蜜蜂共生菌（Lactobacillus kunkeei）相对丰度极高（92%～93%），而使用抗生素的蜂箱中共生菌相对丰度显著下降（最低仅0.5%），芽孢杆菌属（Bacillus）、痤疮丙酸杆菌属（Cutibacterium aches）等环境细菌丰度上升，可能导致营养代谢及抗菌活性相关功能基因丰度改变。这表明细菌群落核心代谢功能虽整体保守，但人为干预（如抗生素使用）可能破坏其功能冗余，引发局部功能失衡。
综上所述，功能预测分析表明，尽管中蜂与意蜂所产牡荆蜜的细菌群落结构因蜂种差异存在显著分化，但其核心代谢功能，特别是针对碳水化合物、氨基酸等蜂蜜主要成分的生物合成与降解能力以及核心能量获取方式，表现出高度保守性。这一结果充分说明，蜂蜜自身的基质特性（高糖、酸性、微厌氧）是塑造菌群功能生态位的决定性环境因素，进而驱动不同菌群发生功能趋同进化。
结 论
本研究以同域采集的中华蜜蜂与意大利蜜蜂成熟牡荆蜜为研究对象，基于16S rRNA高通量测序技术及PICRUSt2功能预测方法，系统解析了两种蜂蜜细菌群落的组成特征与功能潜力。结果表明，两组蜂蜜细菌群落的物种丰富度、多样性及均匀度均无显著差异，但群落结构存在显著分化。物种组成上，两类蜂蜜核心优势菌群呈现较高保守性：门水平上均以厚壁菌门和变形菌门为绝对优势类群；属水平上均以糖细菌属为核心优势菌属。群落结构的差异主要源于次要菌属的丰度分布，其中MH中次要菌属的种类更丰富，CH则以盐杆菌属为主要次要菌属，且未分类细菌属占比达70%左右，暗示该生态位可能蕴藏丰富的未知细菌资源。功能预测分析显示，尽管两类蜂蜜细菌群落结构存在差异，但其核心代谢功能高度保守，均以碳水化合物代谢、氨基酸生物合成及发酵途径为核心功能类别，同时检出戊糖磷酸途径、光合作用与呼吸作用等相关通路。上述功能特征与蜂蜜高糖、酸性、微厌氧的基质环境高度适配，表明蜂蜜理化特性对微生物功能具有明确的定向筛选作用。从品质控制角度而言，发酵途径的高活跃性提示，即便成熟蜂蜜，若水分活度升高或储存条件不当，内源微生物仍可能被激活引发发酵变质，因此严格控制蜂蜜水分含量与储存条件，对抑制潜在发酵菌种活性至关重要。同时，这些细菌具备的碳水化合物降解及芳香化合物合成能力，也为其在食品加工领域作为天然风味增强剂或发酵剂的应用提供了理论支撑。综上，本研究证实，蜂种是驱动蜂蜜细菌群落结构分化的关键生物因子，而蜂蜜基质的理化特性则是塑造其核心代谢功能的主导环境因子。研究结果深化了对CH与MH微生物组形成机制的认知，为蜂蜜品质评价、功能菌株挖掘及高值化利用提供了理论参考。
第一作者：
郭晶 本科生
青岛农业大学海洋科学与工程学院
研究方向为食品源益生菌的资源开发与应用，主持国家级大学生创新训练计划项目1 项。
通信作者：
薛思佳 副教授
青岛农业大学海洋科学与工程学院
2011.09-2015.06，就读于内蒙古大学生物学基地班专业，获理学学士学位；2015.09-2019.06，就读于中国海洋大学微生物学专业，获理学博士学位。2019年9月至今，就职于青岛农业大学海洋科学与工程学院。主要研究方向包括微生物资源开发利用、酵母源功能性代谢产物合成途径和调控机制解析、防控水产寄生虫病用益生酵母筛选与工程化改造及应用。主持国家自然科学基金青年基金项目、国家重点研发计划子课题、山东省自然科学基金青年基金和面上项目等；国家海水鱼产业技术体系岗位科学家项目骨干成员；参与国家自然科学基金面上项目多项；发表SCI收录论文20余篇，授权国家发明专利4 项。
引文格式：
郭晶, 黄晓, 生晓红, 等. 同域环境下中华蜜蜂与意大利蜜蜂牡荆蜜中细菌群落结构与功能预测分析[J]. 食品科学, 2026, 47(9): 147-154. DOI:10.7506/spkx1002-6630-20251125-198.
GUO Jing, HUANG Xiao, SHENG Xiaohong, et al. Comparative analysis of bacterial community structures and functions in chaste honey produced by sympatric Apis cerana and Apis mellifera[J]. Food Science, 2026, 47(9): 147-154. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-20251125-198.
实习编辑：魏雨诺；责任编辑：张睿梅。点击下方阅读原文即可查看全文。图片来源于文章原文及摄图网
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