Маточное молочко в среднем содержит от 60 до 70% воды, 14-18% белков, 10-17% Сахаров, 5,5-7,0% жира, до 1,2% зольных элементов, большое количество витаминов и гормонов. По количеству белков оно превосходит коровье молоко в 5 раз, углеводов - в 4-6 раз, жиров - в 2-3 раза. Калорийность 1 кг вырабатываемого пчелами молочка равна 1385 ккал (коровьего - 691, женского - 700).
Белки маточного молочка богаты незаменимыми аминокислотами и потому являются полноценными. В их составе обнаружена 21 аминокислота. Наряду с так называемыми протеиногенными аминокислотами, входящими в состав белковых молекул, большое значение имеет в этом молочке аминомасляная кислота, играющая важную роль в передаче нервных импульсов и улучшающая обмен веществ в клетках головного мозга. Кроме аминокислот, связанных молекулами белков, в маточном молочке содержатся свободные аминокислоты, а также амины и амиды.
Основными группами белковых веществ молочка являются простые белки - альбумины и глобулины, а также сложные белки - гликопротеиды, липопротеиды, нуклеопротеиды, в составе которых вместе с белковым компонентом находятся остатки молекул углеводов, липидов и нуклеиновых кислот. Значительное количество белков молочка обладает ферментативной активностью, катализирует процессы гидролитического расщепления сахарозы, крахмала, сложных эфиров холина, белков, окисления глюкозы, аскорбиновой кислоты и других органических соединений, участвуя таким образом в обменных процессах.
Липиды молочка представлены жирами, фосфолипидами (лецитины, сфингомиелины, кефалины и др.), стеролами (бета-ситостерол, стигмастерол, холестерол; 24-метилен-холестерол и др.).
Многообразен и углеводный состав молочка. В нем содержатся глюкоза, фруктоза, мальтоза, изомальтоза, генциобиоза, тураноза, трегалоза, неотрегалоза и др.
Молочко содержит многочисленные органические кислоты. Среднее их содержание составляет 4,8%. Основное место среди них занимает специфическая для пчелиного молочка 10-окси-трансдеценовая кислота, поступающая в него из мандибулярных желез пчел. Найдены также 9-окси-дельта-деценовая, 9-кето-2-деценди-карбоновая, 10-оксидекановая, п-оксибензойная, лауриновая, адипиновая, янтарная, пальмитиновая, субериновая, стеариновая, азелаиновая, олеиновая, линолевая, себациновая, миристиновая, липоевая и др., обладающие определенными биологическими свойствами, являющиеся компонентами обменных процессов.
Среди витаминов маточного молочка значительное место занимают пантотеновая и никотиновая кислоты, пиридоксин, тиамин, рибофлавин, биотин, инозит, аскорбиновая кислота, бета-каротин, витамины D и А.
В молочке обнаружены специфические органические соединения - птеридиновые производные: биоптерин и неоптерин, наличием которых объясняется синее свечение его растворов в ультрафиолетовых лучах. Эти вещества поступают в молочко с секретом мандибулярных желез пчел. Эти соединения входят и в состав витаминов группы фолиевой кислоты, играющих важную роль в кроветворении и некоторых процессах обмена веществ.
В составе маточного молочка найдены соединения калия, натрия, кальция, фосфора, магния, железа, марганца, цинка, хрома, кобальта, меди, никеля, серебра, золота и др.
В значительных количествах (0,3-1,2 мг/г) содержится ацетилхолин, принимающий участие в передаче импульсов от нервов к исполнительным органам. Он является важным компонентом деятельности парасимпатической нервной системы, расширяющим кровеносные сосуды и понижающим кровяное давление. Кроме ацетилхолина, установлено также наличие свободного холина, нормализующего обмен жиров в организме и предупреждающего жировое перерождение печени и развитие атеросклероза.
Нуклеиновые кислоты пчелиного молочка представлены в основном рибонуклеиновой кислотой (РНК). Кроме нуклеиновых кислот, имеются также нуклеотиды (главным образом производные аденина и урацила). С нуклеиновыми кислотами и нуклеотидами связаны процессы деления клеток, хранения и передачи наследственной информации (наследованных признаков), биосинтеза белков в организме, многих других процессов жизнедеятельности.