ترکيبات شيميايي عسل متنوع و پيچيده است . ترکيب عسل هايي که منشا گياهي دارند فرق مي کند. چهار پنجم وزن عسل را کربو هيدرات ( مواد قندي نشاسته اي ) تشکيل مي دهد و بقيه آن عبارتند از : پروتئين ، املاح معدني ، عناصر معطر ، آنزيم ها ، ويتامين ها ، گرده گل ( پولن گياهي ) و مقدار کمي آب
قندها
بيش از ۹۵% بخش جامد عسل را کربو هيدرات ها تشکيل مي دهند که عمدتا قندهاي ساده يا مونو ساکاريدها ميباشند مانند گلوکز (دگستروز) و لوولوز (مزوگتوز) که به ترتيب تقريبا ۴۰% و ۳۴% عسل را تشکيل مي دهند. علاوه بر قندهاي ساده فوق قندهاي مرکب ديگري (پلي ساکاريدها) که از دو يا سه قند ساده درست شده اند در عسل وجود دارد، مانند مالتوز، ساکارز، لاکتوز، و همچنين قندهاي ايزومالتوز، نيگروز، تورانوز، مالتولوز، کوجيبوز، ترهالوز آلفا و بتا، جنتيوبيوز، رافينوز، راميناربيوز، مالتوتريوز، کستوز، پانوز، ايزومالتوزيل گلوکز، ارلوز، ايزومالتوسيل تريوز، تندروز، سنتوز، ايزوپانوز، ايزومالتوسيسلتترااوز و ايزومالتوزيل پنتائوز. مالتوز به مقدار کم و ساکارز ( قند معمولي ) با اينکه با غلظت زياد در شهد يافت مي شود ، در حدود ۱ تا ۲ درصد عسل را تشکيل مي دهد . اين قند در اثر آنزيمي به نام انورتاز که مهمترين آنزيم موجود در عسل است و از غده بزاقي زنبور ترشح مي شود به قندهاي ساده يعني گلوکز و لوولوز تبديل مي شود. در عسل معمولا ميزان فروکتوز يا لوولوز (L) بيش از مقدار گلوکز يا دکستروز (D) است و نسبت لوولوز به دکستروز (L / D) بالاتر از يک است و شيريني، انرژي و ويژگي هاي فيزيکي عسل بيشتر مربوط به اين دو قند است. لوولوز ( قند ميوه ) از شيرين ترين قندهاي طبيعي است که ( ۱/۷ بار شيرين تر از ساکارز )قند نيشکر و ۲ تا ۲/۵ بار شيرين تر از گلوکز (قند انگور) مي باشد. جداسازي کربو هيدرات هاي عسل کار مشکلي است و تا سال ۱۹۴۵ روش دقيقي براي اندازه گيري گلوکز و فروکتوز وجود نداشت . امروزه جداسازي و تعيين دقيق ميزان ترکيبات قندي عسل بوسيله روش و دستگاه پيچيده ( high Performance Liquid Chromatography ( HPLCامکان پذير است .
اسيدها
اسيدهاي عسل به دليل شيريني زياد آن به خوبي در دهان احساس نمي شوند با اين حال اسيد ها نقش مهمي در طعم عسل دارند. اسيدهاي موجود در عسل عبارتند از: اسيد فرميک، اسيد استيک، اسيد بوتيريک، اسيد ماليک، اسيد ساکينيک، اسيد گلوکنيک، اسيد لاکتيک و اسيد پيروگلوتاميک. اصلي ترين اسيد در عسل اسيد گلوکنيک است که از تاثير آنزيم گلوکزاکسيداز بر گلوکز توليد مي شود. ميزان تغييرات اسيد گلوکنيک احتمالا چگونگي تبديل کامل شهد به عسل در شرايط مختلف محيطي، داخل کندو و ميزان مقاومت و تراکم قند شهد را نشان مي دهد. اسيديته عسل معمولا بين ۳٫۲ تا ۴٫۵ بوده که معادل PH سرکه ضعيف است.
آنزيمها
آنزيمها مواد پيچيده اي از پروتئين ها هستند که در سلولهاي زنده تشکيل شده و در فعل و انفعالات حياتي موجودات نقش مهمي را بر عهده دارند. عسل حاوي آنزيمهاي مختلفي است:
۱- اينورتاز: اين آنزيم از غده بزاقي زنبور ترشح و ساکارز موجود در شهد گل را به گلوکز و لوولوز تبديل مي نمايد. فعاليت اينورتازها و دياستازها موجب تشکيل هيدروکسي متيل فورفورال (H,M,F) در عسل مي شود.

۲- گلوکزاکسيداز: اين آنزيم از غدد شيري زنبور عسل ترشح مي شود؛ گلوکز را اکسيد کرده و آن را اسيد گلوکونيک و پراکسيد هيدروژن تبديل مي کند.

۳- دياستاز: اين آنزيم که نشاسته را از بين مي برد؛ توسط زنبور طي عمل آوري به شهد افزوده مي شود. طرز عمل اين آنزيم شناخته شده نيست زيرا شهد نشاسته ندارد.
به جز آنزيمهاي فوق آنزيمهاي اندکي در عسل وجود دارند مثل کاتالاز که پر اکسيد هيدروژن را از بين مي برد و اسيد فسفاتاز که فسفات را از فسفاتهاي ارگانيک جدا مي کند. آنزيم اينهيبين (Inhibine) در عسل خاصيت باکتري کشي دارد و از رشد باکتري در عسل جلوگيري مي کند.
آنزيمهاي عسل به مرور زمان و در اثر حرارت کاهش يافته و ممکن است از بين بروند.
ويتامين ها
اگر چه ويتامين ها در عسل به مقدار کمي وجود دارند اما از اهميت زيادي برخوردارند؛ زيرا آنها مخلوط با کربوهيدرات ها، املاح معدني و اسيدهاي آلي مي باشند. مقدار ويتامينهاي موجود در عسل بستگي به مقدار گرده گل دارد که توسط زنبوران عسل به آن افزوده مي شوند.
مواد معدني
مواد معدني در عسل بطور متوسط ۰٫۱۷ درصد است و بيشترين عناصر عسل بترتيب عبارتند از: پتاسيم، کلسيم، سديم، فسفر، منيزيم، آهن، مس و سرب. عسل هاي تيره رنگ مواد معدني بيشتري در مقايسه با عسل هاي روشن دارند.
پروتئين ها و اسيدهاي آمينه
مقدار کمي پروتئين و اسيد آمينه در عسل وجود دارد که هم منشا گياهي دارد و هم توسط زنبور توليد مي شود. در عسل ۱۶ اسيد آمينه وجود دارد ( اسيد اسپارتيک، اسيد گلوتاميک، پرولين،گليسين، آلائين، سيستئين، والين، ايزولوسين، تروئين، فنيل آلائين، ليزين، اورنيتين، هيستيدين، آژرنين، متيونين و لوسين ) و حدودا ۰٫۰۵ درصد نيتروژن در عسل وحود دارد.
آيا روشي براي تشخيص عسل واقعي از تقلبي وجود داد؟
تنها راه شناسايي دقيق عسل هاي طبيعي وتقلبي استفاده از روش هاي آزمايشگاهي است. بين عامه مردم متداول است که به صورت تجربي با استفاده از برخي خواص فيزيکي عسل مانند چسبندگي ، غلظت ، خاصيت جذب آب ، کشش سطحي ، خواص گرمايي ، رنگ عسل و کريستاله شدن ، طبيعي بودن عسل را تشخيص دهند. استفاده از اين روشها براي شناسايي عسل روشهاي مطمئني نيستند .
براي مثال استفاده از خاصيت چسبندگي عسل که روشي ساده براي تشخيص احتمالي عسل طبيعي ذکر مي گردد براي عسل ها ي مرکبات که درصد آب بالايي دارند نتيجه درستي در پي نخواهد داشت.