انبوه مواد شیمیایی که هنگام تولید عسل توسط زنبورهای عسل با هم ترکیب می‌شوند، این شیرین‌کننده‌ی طبیعی را برای میکروب‌هایی که معمولاً غذا را فاسد می‌کنند، ناخوشایند می‌کند.

محتوای قند بالای عسل سبب می‌شود عسل نم‌گیر شود، به این معنا که می‌تواند رطوبت محیط را بمکد و حتی آب سلول‌های میکروبی اطراف خود را جذب کند. عسل دارای سطح کمی از آب که میکروب‌ها بتوانند در آن رشد کنند، است.

زنبورها پس از تبدیل شهد گل به قندهای ساده، مایع شیرین را بالا آورده و آن را به زنبورهای دیگر کندو می‌دهند. همانطور که شهد داخل معده زنبورهاست، «گلوکز اکسیداز» گلوکز را تجزیه و آن را به اسید گلوکونیک و پراکسید هیدروژن تبدیل می‌کند. وقتی زنبورها در نهایت شهد هضم‌شده را در شانه قرار داده و باد می‌زنند، آب به آرامی تبخیر می‌شود و این مایع شیرین را به حالت چسبناک در می‌آورد. 

وجود گلوکونیک و همچنین اسید استیک، فرمیک و سیتریک عسل را حتی از قهوه اسیدی‌تر می‌کند. این محدوده pH کمتر از آن چیزی است که بیشتر میکروب‌ها بتوانند تحمل کنند و پراکسید هیدروژن موجود در عسل ممکن است باکتری‌ها را از تشکیل شبکه‌ای لزج به نام بیوفیلم که معمولاً به سطوح می‌چسبد، باز دارد. 

همه این مواد شیمیایی نمی‌گذارند عسل توسط میکروبها خراب شود. مصرف عسل برای مدت طولانی مانعی ندارد و مشکلی ایجاد نمی‌کند، اما با گذشت زمان تغییر می‌کند. 

شلکه می‌گوید: «ترکیبات عسل به دلیل تبلور، تخمیر، اکسیداسیون و اثرات حرارتی دستخوش تغییراتی می‌شوند. این تغییرات به نوع عسل (روشن یا تیره) و منبع یا منطقه‌ای بستگی دارد که با فصل و گیاهانی که زنبور عسل در جستجوی آن‌هاست، تغییر می‌کنند. برخی از این تغییرات بر ویژگی‌های تغذیه‌ای و حسی از جمله ظاهر اثر می‌گذارند.» 

انواع زنبورها و گل‌ها بر کیفیت و ماندگاری عسل اثر می‌گذارند

وقتی عسل برای مدت طولانی گرم شود یا نگهداری شود، می‌تواند دستخوش واکنش میلارد شود، همان واکنش شیمیایی که شکر را کاراملی و آن را قهوه‌ای می‌کند. با کم‌آب شدن شکرها، یک ترکیب بالقوه سمی به نام ۵-هیدروکسی‌متیل‌فورفورال (HMF) تولید می‌شود. HMF در بسیاری از محصولات غذایی دیگر از جمله غلات صبحانه، میوه‌های خشک و شیر نیز یافت می‌شود. 

سطوح ایمن HMF برای مصرف روزانه هنوز به خوبی شناخته نشدند. برخی تحقیقات نشان داده که HMF می‌تواند منجر به سرطان شود، در حالی که تحقیقات دیگر نشان داده که این ترکیب می‌تواند از واکنش‌های آلرژیک جلوگیری کند. استاندارد Codex Alimentarius، یک استاندارد بین المللی در مورد ایمنی مواد غذایی، حد بالای ۴۰ میلی‌گرم بر کیلوگرم HMF را برای محصولات عسل تعیین کرده است. اما این حد بین انواع مختلف عسل متفاوت است. برای نمونه، عسل آفتابگردان پس از ۱۸ ماه نگهداری مناسب می‌تواند به این حد HMF برسد، در حالی که عسل اقاقیا حدود پنج سال طول می‌کشد تا به همین مقدار HMF برسد. 

گرما منجر به تولید HMF می‌شود، اما خنک شدن سبب کریستالی شدن عسل می‌شود. با سرد شدن عسل، محتوای قند بیش از حد اشباع می‌شود و نمی‌تواند در محلول بماند. همچنین این اتفاق می‌تواند زمانی بیفتد که رطوبت در طول ذخیره‌سازی از عسل خارج شود و سبب ایجاد کریستال در قندها شود. 

بر مبنای یک مطالعه، خواص حسی و شیمیایی عسل زمانی که در دمای ۲۴ درجه سانتیگراد یا در دمای اتاق نگهداری شود، به بهترین وجه حفظ می‌شود. 

شلکه می‌گوید: «به دلیل تمام این متغیرها، دست زدن و بسته‌بندی می‌تواند تا حد زیادی بر ماندگاری عسل اثر بگذارد. عسل خام با آنزیم‌های دست‌نخورده و سایر ترکیبات مفید بصورت حداقلی فرآوری شده و اگر در ظرف در بسته نگهداری شود، می‌تواند برای همیشه ماندگار بماند.» 

به همین ترتیب، عسل پاستوریزه می‌تواند چندین سال دوام بیاورد. اما از آنجا که فاقد برخی آنزیم‌ها و ترکیبات ضدمیکروبی است، اگر به درستی مهر و موم یا نگهداری نشود، ممکن است در معرض آسیب میکروبی قرار گیرد.