甜菊糖苷提取工藝進展

史石磊

1. 晨光生物科技集團股份有限公司（邯鄲 057250）；2. 河北省天然色素工程技術研究中心（邯鄲 057250）

甜葉菊又名甜菊，是一種多年生灌木，原產于巴拉圭東北部和巴西接壤的高山草地，廣泛種植于世界各地區，如亞洲、歐洲和北美等[1-3]。甜菊糖主要成分提取自甜葉菊中積累的次級代謝產物甜菊糖苷和甜菊A苷等四環二萜糖苷。甜菊糖是一種天然甜味劑，具有熱量低、甜度高、耐高溫及穩定性好等特點，并且在體內不參與代謝，無毒性、無致癌作用，對人體無不良反應，符合當今天然、綠色、安全、保健的消費觀念。因此，甜菊糖被廣泛應用于糖果、飲料、食品和醫藥等行業，可以替代蔗糖用于制作無糖食品和飲料等，國際上被譽為“第三糖源”[4]。隨著研究的不斷深入，甜菊糖苷的應用逐漸變得廣泛，我國的總種植面積達100萬畝（1畝=666.67 m2）以上，成為世界上甜葉菊種植面積最大的國家和世界上第一大甜菊糖生產國和出口國。

1 甜菊糖提取工藝

甜菊糖苷通常是以甜葉菊的干葉或干葉粉末為原料提取。為進一步提高甜菊糖苷的提取效率和提取率，國內外開展諸多糖苷提取方法的研究，其中主要包括熱水浸提法、酶輔助提取法、超聲波提取法及其他新興提取技術。

1.1 熱水浸提法

甜菊糖苷由于易溶于熱水，因此可使用熱水對甜菊糖苷進行浸提，這是一種十分傳統的方法，對設備和技術的要求也比較低，便于工業化[6]。但此法需要花費較長的時間，同時需要提供較多的熱量。用此法提取得到的水提液，糖苷提取率較低，色澤較深，且含有大量雜質，如蛋白質、多酚、有機酸等，其量為甜菊糖苷的5～7倍，因此后續除雜壓力較大。

但此法仍是工業化生產的主要提取工藝，國內外不斷在后去的除雜工藝中進行優化，以便能更加有效地完成甜菊糖的精制工作，如：張夢蕾[7]采用殼聚糖絮凝沉淀聯合反相色譜除雜的方法對水提液進行純化，該方法相比現有工業生產工藝，具有流程更短、更加環保、成本更低的優點；呂愛弟[8]、楊揚等[9]對甜菊糖的原提取工藝中浸提時間及溫度等條件進行優化，從而提高工藝中目標產物的回收率；Kova?evi?等[10]通過加壓熱水提取進一步對工藝提取優化，從而有效用于回收甜葉菊葉中的熱不穩定和非極性到極性成分，為工業化擴大發展提供良好前景。

1.2 酶輔助提取法

此法通常使用纖維素酶、半纖維素酶和果膠酶來輔助提取甜菊糖苷[11-12]。加入一定量的酶可以破壞植物的細胞壁，從而使得糖苷能在較低的溫度下從細胞中被提取出來。使用酶輔助法有利于提高糖苷的提取率、縮短提取時間、降低提取能耗[13]。然而酶輔助法也存在一定的局限性，如酶制劑成本較高，且現有的酶制劑無法完全水解植物細胞壁，在一定程度上也會導致甜菊糖苷無法完全被提取。但該方法仍是提取工藝中研究較為廣泛的提取方式，具有良好的發展前景。

Puri等[14]進一步驗證酶測提取的可行性，它比傳統的溶劑提取方法有更好的得率。通過響應面方法中的一系列試驗產生一組最優的自變量，以獲得所需的甜菊糖苷濃度水平。伴隨著提取工藝的不斷研究與發展，酶輔助提取法將成為溶劑法提取甜菊糖苷的一種替代方法。

1.3 超聲波提取法

超聲波提取法利用超聲波的空化作用，使植物細胞的細胞壁快速破碎，從而使一些生物活性物質能夠較快釋放出來。國內外研究者對超聲波提取法進行試驗，對甜菊糖的提取工藝進行優化[15-20]。使用超聲波提取法對甜菊糖苷進行提取，具有提取率高、提取時間短、溶劑用量少、操作簡單等優點，但同時超聲波提取也會使一些雜質更易進入溶劑中，導致甜菊糖苷提取液中雜質的種類和含量上升，給分離帶來困難。但隨著后續出發工藝的不斷進展，超聲波提取法的工業化發展具有較大的發展前景。

1.4 其他新型提取技術

國內外也有一些其他的新型甜菊糖苷提取技術。繆晴等[21]利用天然低共熔溶劑（NADES）提取甜葉菊中的甜菊糖，NADES綠色環保，且提取效率高于傳統溶劑，可用于甜葉菊中甜菊糖的綠色提取。同時，該提取方法可為后續推廣至其他大宗經濟植物類天然產物的綠色工業生產提供參考。方秀忠等[22]利用渦輪萃取法將空氣壓縮至容器中，通過增大壓力并產生具有攪拌作用的氣流來分散溶劑，促進糖苷與溶劑之間的傳質過程。Jentzer等[23]采用加速溶劑萃取法對甜菊葉干的自動提取條件進行優化。采用響應面法研究提取溫度、靜態時間和循環次數對甜菊糖苷和利鮑丁苷A得率的影響。

2 甜菊糖應用前景

自2020年5月，國家衛生健康委食品安全標準與監測評估司發布公告，確認甜菊糖苷作為“食品添加劑擴大使用范圍”的批準。彌補包括腌漬的蔬菜、發酵蔬菜制品、新型豆制品、可可制品、巧克力和巧克力制品，包括代可可脂巧克力及制品、餅干等多種食品類別使用甜菊糖苷的空缺。國內甜菊糖苷的年產出量不斷提高。2022年國家衛生健康委發布甜菊糖苷新國標GB 1886.355——2022《食品安全國家標準 食品添加劑 甜菊糖苷》。相對于2014年版文件，其中對甜菊糖苷成分范圍、感官要求、鑒別試驗及理化指標等方面進行修改。在范圍中，刪除主要糖苷成分的規定，并在原有9種糖苷的基礎上新增4種糖苷（瑞鮑迪苷E、M、N、O），同時詳細列出全部13種糖苷的分子式、結構式和相對分子質量。在感官要求中，新增顆粒或片狀，進一步滿足產品的市場需求。理化指標方面更是指出提高甜菊糖苷含量至高于90.0%，并就增加的糖苷種類完善含量測定方法。

伴隨著新國標的推出，甜菊糖的產品前景有著更廣泛的規定，國內外甜菊糖的年需求量也將不斷增長。此外，甜菊糖本身還具有較大潛在藥用價值，有降血糖、防齲齒、健胃、解除疲勞之功能。肥胖、糖尿病、心臟病、高血壓、動脈硬化等患者食用有輔助療效。伴隨著科學研究的發展，甜菊糖的應用范圍也將不斷地擴大。由此可見對于甜菊糖苷的后續提取工藝優化工作將迫在眉睫，一種提取得率更高、提取周期短、操作簡單的提取方式更為人們所需要。

綜上，開發新型提取方式已經成為目前提取得率優化的研究主流，其中酶輔助提取法有較好的研究前景，但同時所要求的技術壁壘更加難為攻克。其他一些提取條件的優化方式如超聲提取等就目前的科技水平而言，實現起來難度相對較小，在日后的工業生產中有著極大的優勢條件。