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(dāng)?shù)厝擞米魈鸩杌蛱鹞秳┦褂谩Ｎ覈?guó)于1976 年將甜葉菊引入中國(guó)，并試種成功，由于我國(guó)氣候和土壤條件適宜，目前，已在我國(guó)福建、云南等地大量種植。甜葉菊葉片中除了有機(jī)酸和無(wú)機(jī)雜質(zhì)以外，還富含黃酮類和甜菊糖苷類化學(xué)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(zhǎng)進(jìn)程而變化，在現(xiàn)蕾期達(dá)到最高。甜菊糖因其無(wú)毒、安全、低熱能等特點(diǎn)而備受青睞，被譽(yù)為“世界第三糖源”，有關(guān)甜菊糖的生物活性以及產(chǎn)品開(kāi)發(fā)研究引起了國(guó)內(nèi)外眾多學(xué)者的興趣。2011年11月，歐盟委員會(huì)批準(zhǔn)甜菊糖可作為食品添加劑使用。國(guó)內(nèi)外學(xué)者大量實(shí)驗(yàn)表明，甜菊糖無(wú)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(dòng)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(qiáng)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(jiàn)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(shí)到其降血壓、降血糖的功能。后期的實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，其降血壓的作用主要是通過(guò)降低細(xì)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(lái)實(shí)現(xiàn)的，其降血糖的作用則是通過(guò)刺激胰島素的分泌和周圍組織對(duì)胰島素的敏感性來(lái)促進(jìn)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(lái)實(shí)現(xiàn)的。

此外，甜菊糖對(duì)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(guò)影響細(xì)胞因子的表達(dá)，通過(guò)抑制 NF-κB 信號(hào)通路，從而減少被多糖所誘導(dǎo)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(duì)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(shí)都會(huì)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(shuō)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(méi)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(duì)革蘭陽(yáng)性菌的抗菌作用強(qiáng)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(qiáng)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(duì)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(diǎn)，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(jì)的提取方法依然是當(dāng)今甜菊糖工業(yè)生產(chǎn)中普遍采用的提取方法。科研工作者也不斷對(duì)水煎煮法進(jìn)行改良優(yōu)化，對(duì)煎煮提取法工藝進(jìn)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(jì)合理的角度提供了新的提取工藝條件。隨著科技的進(jìn)步，一些新的提取技術(shù)漸漸走入科學(xué)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(shì)主要表現(xiàn)為操作簡(jiǎn)單、可連續(xù)性生產(chǎn)和生產(chǎn)時(shí)間短。運(yùn)用三級(jí)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(jí)逆流連續(xù)提取提取周期最短，整個(gè)過(guò)程 只需要 20 min，而提取率依然可達(dá)10.1% 。

2）純化工藝

由于當(dāng)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(huì)對(duì)下一步純化產(chǎn)生很大干擾，因此對(duì)提取料液進(jìn)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(xué)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(duì)人體無(wú)副作用等特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于食品飲料等行業(yè)。1985 年 6 月，我國(guó)衛(wèi)生部批準(zhǔn)將甜菊糖用作食品添加劑；1990 年， 衛(wèi)生部擴(kuò)大其適用范圍， 批準(zhǔn)將其用作醫(yī)藥用甜味劑輔料；1999 年，制定了甜菊糖苷標(biāo)準(zhǔn)（GB 8270-1999），迄今，甜菊糖已被廣泛應(yīng)用于飲料、蜜餞、果脯、糕點(diǎn)、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(guò)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(shí)，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(jìn)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(qiáng)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(zhǎng)飲料的保質(zhì)期，改善酒質(zhì)。

而將甜菊糖用于果脯、糕點(diǎn)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(zhǎng)的促進(jìn)劑，不但能促進(jìn)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(zhǎng)。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(shí)，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(huì)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(huì)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(diǎn)。 甜菊糖具有甜度高、熱量低、無(wú)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(diǎn)，在制藥過(guò)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(jī)化學(xué)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(xué)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定， 手性環(huán)境優(yōu)越的特點(diǎn)，近年來(lái)被開(kāi)發(fā)應(yīng)用于有機(jī)催化、分子識(shí)別及自組裝等方面。

【參考文獻(xiàn)】

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