57817-89-7 / 甜菊糖

【背景及概況】^[1][2]

甜葉菊，原產(chǎn)于巴拉圭和巴西交界的高山草地，并被當?shù)厝擞米魈鸩杌蛱鹞秳┦褂?。我國?976 年將甜葉菊引入中國，并試種成功，由于我國氣候和土壤條件適宜，目前，已在我國福建、云南等地大量種植。甜葉菊葉片中除了有機酸和無機雜質(zhì)以外，還富含黃酮類和甜菊糖苷類化學成分。黃酮類化合物具有抗腫瘤，抗氧化等多種藥理活性；甜菊糖苷（Steviol glycosides）則是一類具有多種用途的甜味劑。

甜菊糖，俗稱甜菊糖甙，為甜葉菊中的甜味成分，在甜葉菊的葉子、莖、根等部位均有分布，但以葉子中含量最高，且其含量隨生長進程而變化，在現(xiàn)蕾期達到最高。甜菊糖因其無毒、安全、低熱能等特點而備受青睞，被譽為“世界第三糖源”，有關(guān)甜菊糖的生物活性以及產(chǎn)品開發(fā)研究引起了國內(nèi)外眾多學者的興趣。2011年11月，歐盟委員會批準甜菊糖可作為食品添加劑使用。國內(nèi)外學者大量實驗表明，甜菊糖無急性及亞急性毒性、遺傳毒性和致癌性，而且兼有藥理活性如預(yù)防動脈粥樣硬化、高血糖、肥胖、高血壓、心臟病、齲齒等病癥，還有一定的消炎和抗癌作用，還被發(fā)現(xiàn)可以作為免疫增強劑使用。因此，甜菊糖可以替代蔗糖，是一種天然的功能性甜味劑。

【理化性質(zhì)及結(jié)構(gòu)】^[2]

甜菊糖為白色結(jié)晶或粉末，易溶于水和甲醇，穩(wěn)定性好，不易受溫度、pH值和微生物發(fā)酵的影響，其成分中其中甜菊糖 （Stevioside）的含量最高（10%左右），萊鮑迪苷 A（Rebaudiana A）甜度最高且口感最好，其含量為1%左右。其基本結(jié)構(gòu)及主要成分見表：

【藥理作用】^[2]

數(shù)百年前，用甜葉菊作甜味劑的人就已經(jīng)意識到其降血壓、降血糖的功能。后期的實驗研究發(fā)現(xiàn)，其降血壓的作用主要是通過降低細胞外Ca^2＋的內(nèi)流、減少 Na^＋再吸收和刺激血管舒張劑前列腺素生成三種途徑來實現(xiàn)的，其降血糖的作用則是通過刺激胰島素的分泌和周圍組織對胰島素的敏感性來促進血液中葡萄糖的代謝、抑制腸道中葡萄糖的吸收和肝臟中葡萄糖的生成兩種途徑來實現(xiàn)的。

此外，甜菊糖對血壓正常的人并不發(fā)揮降壓作用，且僅僅在血糖高的情況下才發(fā)揮其降血糖的作用，因此正常人也可大量食用。甜菊糖和甜菊醇可通過影響細胞因子的表達，通過抑制 NF-κB 信號通路，從而減少被多糖所誘導的促炎因子的生成，還能有效抑制引起局部炎癥和皮膚癌的 TPA 的生成，從而具有抗炎作用。 甜菊糖和苦參提取物復(fù)配使用對引起嬰幼兒腹瀉的輪狀病毒具有抑制所用，但單一使用其中任何一種時都會使抗腹瀉作用降低。被東莨菪堿誘發(fā)了記憶障礙的大鼠在服用甜菊糖苷之后，其腦部 ACh E 活性和腦氧化應(yīng)激水平升高的情況被抑制，說明甜菊糖具有抗失憶作用。甜葉菊不同溶劑的提取物均屬于混合物，其中的化合物成分極為復(fù)雜，不僅包括甜菊糖苷類化合物，還包括黃酮、尼克酸、核黃素、生物堿、單寧等。以水作為溶劑的甜葉菊提取物并沒有表現(xiàn)出抗菌作用，但以丙酮作為溶劑的甜葉菊提取物對革蘭陽性菌的抗菌作用強于格蘭陰性菌，以丙酮、乙醇溶液作為溶劑的甜葉菊提取物抗菌活性強于僅以丙酮作為溶劑的提取物的抗菌活性，以乙酸乙酯作為溶劑的甜葉菊提取物對毛癬菌和白色念珠菌表現(xiàn)出很高的抗菌活性。

【制備】^[3]

1）提取工藝

甜菊糖中的所有糖苷都易溶于水，且水為溶媒具有易得、成本低、污染小等優(yōu)點，為目前甜菊糖工業(yè)生產(chǎn)中普遍采用的提取溶劑。水煎煮法作為一種傳統(tǒng)的、經(jīng)濟的提取方法依然是當今甜菊糖工業(yè)生產(chǎn)中普遍采用的提取方法?？蒲泄ぷ髡咭膊粩鄬λ逯蠓ㄟM行改良優(yōu)化，對煎煮提取法工藝進行了優(yōu)化，得出最佳提取條件為料液比 1∶14，78℃ 下提取 56 min，提取效率10. 45%，從經(jīng)濟合理的角度提供了新的提取工藝條件。隨著科技的進步，一些新的提取技術(shù)漸漸走入科學工作者的視野。其中連續(xù)逆流提取法提取甜菊糖是一種較優(yōu)的現(xiàn)代工業(yè)化提取方法，與傳統(tǒng)工藝相比其優(yōu)勢主要表現(xiàn)為操作簡單、可連續(xù)性生產(chǎn)和生產(chǎn)時間短。運用三級逆流連續(xù)提取、三罐串聯(lián)逆流提取及單罐提取 3 種方法提取甜菊苷，發(fā)現(xiàn) 種方法提取率相近，其中三級逆流連續(xù)提取提取周期最短，整個過程 只需要 20 min，而提取率依然可達10.1% 。

2）純化工藝

由于當前工業(yè)生產(chǎn)中多采用水為溶媒，在提取液中存在大量的多糖、蛋白質(zhì)、鞣質(zhì)等水溶性雜質(zhì)，其含量高于甜菊糖苷 3～6 倍，若不去除會對下一步純化產(chǎn)生很大干擾，因此對提取料液進行前處理尤為重要。目前工業(yè)生產(chǎn)中常用的甜菊糖苷純化方法主要有醇沉法、大孔吸附樹脂法、化學絮凝法和膜分離法。

【應(yīng)用】^[2][4]

1. 甜菊糖苷在食品飲料行業(yè)的應(yīng)用

甜菊糖由于其甜度高、熱量低、口感清新、對人體無副作用等特點被廣泛應(yīng)用于食品飲料等行業(yè)。1985 年 6 月，我國衛(wèi)生部批準將甜菊糖用作食品添加劑；1990 年， 衛(wèi)生部擴大其適用范圍， 批準將其用作醫(yī)藥用甜味劑輔料；1999 年，制定了甜菊糖苷標準（GB 8270-1999），迄今，甜菊糖已被廣泛應(yīng)用于飲料、蜜餞、果脯、糕點、乳制品、降血壓或減肥等功能性食品以及卷煙行業(yè)中。甜菊糖雖然甜度高，但后味卻帶有苦澀和甘草的余味，原因可能是其提取過程中苦味雜質(zhì)的殘留或甜菊糖的基本結(jié)構(gòu)和糖配基等的影響。然而，將甜菊糖與檸檬酸、蘋果酸乳酸以及氨基酸等混合使用時，可消除甜菊糖后味的影響，有利于提高甜菊糖的口感。此外，將甜菊糖與其他甜味劑進行復(fù)配，制成復(fù)合甜味劑，如赤蘚糖醇和甜菊糖的天然復(fù)配，不僅增強了其保健功能，而且降低了赤蘚糖醇的成本，掩蓋甜菊糖的不良口感。甜菊糖可替代 15%~35% 的蔗糖生產(chǎn)飲料或酒類，不僅不影響口感，而且由于甜菊糖的抑菌效果，還能延長飲料的保質(zhì)期，改善酒質(zhì)。

而將甜菊糖用于果脯、糕點制作，不僅大大降低了成本，還降低了熱量，滿足了日常低糖攝入人群的需求。將甜菊糖用于乳制品的生產(chǎn)，不僅能改善乳制品的口感，甜菊糖作為雙歧桿菌生長的促進劑，不但能促進人體內(nèi)雙歧桿菌和乳酸桿菌的增殖，還能抑制大腸桿菌等的生長。用甜菊糖替代30%~50%的蔗糖加工水產(chǎn)品，能防止水產(chǎn)制品中蛋白質(zhì)變質(zhì)或因酸敗反應(yīng)而引起褐變、發(fā)霉現(xiàn)象。將甜菊糖用于醬油等調(diào)味品中，不僅能防止其褐變反應(yīng)，還能抑制其咸度。

2. 甜菊糖苷在醫(yī)藥行業(yè)中的應(yīng)用

目前，在藥劑中，一般使用蔗糖作為矯味劑，但在臨床應(yīng)用中卻存在一些弊端。 比如大量的蔗糖將限制糖尿病患者的使用，同時，由于蔗糖的存在使得藥劑色澤變黃，影響外觀。 除此之外，蔗糖在藥劑使用中具有大量食用可能會誘發(fā)癌癥，造成齲齒；在酸性的中藥藥劑溶液中不穩(wěn)定，會降低其甜度；在清熱解毒及收澀類藥劑中甜度降低；蔗糖的存在不利于微生物的控制，從而影響藥劑質(zhì)量等缺點。 甜菊糖具有甜度高、熱量低、無副作用、預(yù)防齲齒、在 3~10 的p H 范圍內(nèi)穩(wěn)定、不發(fā)酵的特點，在制藥過程中，使其成為代替蔗糖用作糖漿、沖劑、丸劑等藥劑的矯味劑。

3. 甜菊糖苷在有機化學中的應(yīng)用

將甜菊糖苷在酸性條件下水解，可得到一種具有貝葉烷骨架的四環(huán)二萜類化合物-異斯特維醇，因其分子結(jié)構(gòu)本身的剛性和特有的凹槽結(jié)構(gòu)以及其化學結(jié)構(gòu)穩(wěn)定， 手性環(huán)境優(yōu)越的特點，近年來被開發(fā)應(yīng)用于有機催化、分子識別及自組裝等方面。

【參考文獻】

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[2] 劉貴君, 石浩. 甜菊糖的應(yīng)用研究進展[J]. 浙江化工, 2016, 47(11): 34-41.

[3] 徐健, 李維林. 甜菊糖藥理作用及生產(chǎn)工藝研究進展[J]. 食品與發(fā)酵工業(yè), 2013, 39(10): 207-214.

[4] 楊遠志, 李發(fā)財, 琚爭艷, 等. 甜菊糖的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展前景[J]. 發(fā)酵科技通訊, 2011, 40(1): 40-44.