天然甜素產業研究現狀與展望

黃華學 何安樂 劉庚貴 黃俊

【關鍵詞】天然;甜素;羅漢果;甜茶;甜葉菊

【中圖分類號】F326 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2021）06-0119-03

0 前言

隨著社會生產力的發展和公眾飲食結構的變化，高糖、高熱量的攝入對人體健康的威脅日益嚴重，“嗜糖”與糖尿病、肥胖之間的矛盾日益突出，如何在滿足公眾對甜的追求的同時，維護機體健康，是現代社會急需解決的問題。根據國際市場研究報告和數據公司Research and Markets最新報告，2015年全球市場的食品甜味劑達877億美元，并且其市場規模將以15.5%的復合增長率（CAGR）增長，2020年將到達1 100億美元;全球天然甜素及其產品發展的趨勢是蔗糖逐步被限制，合成甜味產品如阿斯巴甜正在逐步被棄用[1]。因此，開發安全、零熱量，不會引起糖尿病、肥胖等健康問題，同時其口感與蔗糖相似甚至超過蔗糖的天然甜素，是天然甜素產業健康發展的關鍵。

天然甜素是指以羅漢果、甜茶、甜葉菊及青錢柳等純天然植物為原料，經過提取、分離和純化制得的甜味劑單體成分，再經過復配或直接作為甜味劑產品應用到食品、保健品及藥品的甜味產品或物質。天然甜素來源于羅漢果、甜葉菊、甜茶等特色資源植物中，其口感與蔗糖相同，但熱量低、不影響機體血糖水平，被認為是一類天然、安全、健康的甜味產品或代糖產品，可直接替代蔗糖，減少公眾蔗糖攝入量。

天然甜素產業是一個典型的技術驅動型產業，其重要特點是技術含量高、技術更新快、市場變化快，產業發展對新技術的需求十分強烈。在質量與安全、成本與效益、風味與健康、規模與裝備等方面，天然甜素產業與蔗糖產業相比還存在較大差距，直接限制了公眾的接受度，嚴重影響了其替代蔗糖的市場占有率。因此，發展該產業，不僅是解決當前嗜糖與健康之間矛盾的重要途徑，而且與“健康中國”“減糖行動計劃”“鄉村振興”“扶貧攻堅”等國家相關政策完全吻合。這對推動天然甜素產業的技術、產品、規模和效益升級具有重大的戰略意義。

1 天然甜素產業研究現狀

1.1 羅漢果甜苷

羅漢果是我國特有的藥食同源植物，原產于廣西桂林，現在已推廣至湖南、廣東及江西等地。羅漢果甜苷是以羅漢果為原料，經過提取分離純化而制得的三萜皂苷類化合物的總稱，主要包括羅漢果甜苷V、11-氧苷、賽門苷I、羅漢果甜苷Ⅱ、羅漢果甜苷ⅠE等，其總量占羅漢果鮮果重的0.4%左右。羅漢果甜苷V是最主要的甜苷物質，其甜度約為蔗糖的300倍，其含量也最高，也是評價羅漢果及羅漢果甜苷的最常用指標。羅漢果甜苷的甜味主要取決于苷元上的葡萄糖配基的位置、數量及立體結構。例如，位于C-11位置的羥基被破壞之后會呈現顯著的苦味，同時如果其苷元的葡萄糖配基高于4個，則會顯著降低羅漢果甜苷的后苦味[2]。羅漢果甜苷的滋味不僅與其自身成分有關，而且與其濃度有關，高濃度的羅漢果甜苷帶有強烈的后甜，甚至后苦味，但是低濃度的則會非常接近蔗糖的滋味，且帶有羅漢果的清香。

目前，羅漢果甜苷的產品主要由羅漢果甜苷V、羅漢果粉、羅漢果濃縮汁、羅漢果糖等系列產品。其中，通過工業制備液相產業化制備羅漢果甜苷V的最高含量已經達到90%，顏色潔白，口感純正;傳統大孔吸附樹脂層析純化分離也實現了含量不低于80%的產業化生產;按照有機產品生產要求也實現了含量不低于60%的產業化生產;此外，羅漢果甜苷產品脫農殘、脫重金屬、脫塑化劑及脫有機溶劑方面的研究和產業化已比較成熟，每年我國都有大量符合有機產品標準的有機羅漢果提取物出口。

1.2 甜茶苷

對甜茶的研究要遠遠早于羅漢果，早在20世紀80年代就已經有學者開始對甜茶進行研究且對甜茶的研究較深入。甜茶是從甜茶懸鉤子中提取的一種低熱量、高甜度的二萜苷類物質，主要原產于廣西等地，傳統以其嫩葉制茶，具有清熱、潤肺、止咳之功效。甜茶苷是甜茶的主要甜味物質，主要包括甜茶素、甜茶苷-A、舒格羅克苷等二萜及苷類物質，其中甜茶素是甜茶苷的主要甜味成分，其含量最高且甜度相當于蔗糖的300倍[3]。

由于甜茶苷其原料本身含量較高，極易結晶，所以市場上的甜茶苷含量要遠遠高于羅漢果甜苷，99%含量的甜茶苷已經形成規模化生產，其口感也得以大大提高。但是相比羅漢果，甜茶苷的口感要遜色一些，其苦澀味較重，帶有重金屬味，但是現在已經有研究表明可以通過活性炭或者特殊大孔吸附樹脂對其滋味進行有效改良且效果明顯。

1.3 甜菊糖

甜菊糖也稱甜菊糖苷，被認為是“世界第三天然湯源”，是從草本植物甜葉菊中結果提取、分離和純化而制得的一類苷元糖配體物質，其苷元部分為四環雙萜化合物，類似羅漢果甜苷與甜茶苷，低熱量和高甜度是其顯著的特點，其熱量相當于蔗糖的1/300，甜度是蔗糖的200～300倍，對高血壓、高血糖、肥胖及齲齒等都具有很好的治療效果。甜菊糖中的主要甜味物質是萊鮑迪苷A和甜菊苷，兩者占甜菊糖苷總量的70%～80%，也是衡量甜菊糖苷含量的主要成分[4]。甜菊糖中尤以萊鮑迪苷A滋味最佳，最接近蔗糖，而甜菊苷則具有不良的余味和苦澀味。甜菊糖的使用一般需要進行滋味矯正或者復配之后才能應用到食品保健品中。

甜菊糖的研究頗早且成熟，傳統的提取分離技術已經實現含量99%以上的規模化生產，而且物理方法滋味改良技術也已經實現了良好的效果，在實際生產中也得到了大量的推廣和應用。現在越來越多的研究人員側重于對甜菊糖苷進行酶促改性，通過對甜菊糖苷糖基的改性改善甜菊糖的滋味且效果良好，這大大推動了甜菊糖苷的應用領域和產業發展。

2 天然甜素產業發展面臨的主要問題

2.1 規模化提取分離工藝長期處于瓶頸期

甜葉菊作為天然甜素的代表，其研究歷史最悠久，時間最長，研究也最為深入，從前期的以提高甜菊糖苷含量為目標到后期以酶促改性為主要手段進行滋味改良，都是傳統的工藝。同時，甜茶和羅漢果更是延續了甜葉菊的研究路線，模仿甜菊糖的傳統工藝進行提取分離，從而制得高含量甜素產品，無論何種甜素產品，都是基于罐式提取、連續逆流、絮凝、膜過濾、大孔吸附樹脂層析、離子交換樹脂脫色、濃縮與干燥等傳統工藝，雖然有些工藝設備進行了升級或改進，但是整個工藝路線都未有質的突破，更多的只是進行工藝的改進和參數的優化，尤其是甜素物質中單一成分的分離，都是小批量生產或者完全沒有實現規模化生產，這成為制約天然甜素產業進一步發展的重要因素。

2.2 原料農業種植推廣面積不夠

羅漢果和甜茶都是原產于廣西，甜葉菊原產于南美巴拉圭和巴西交界的高山草地，現在通過引種或推廣在中國的南部地區已經開始大面積推廣種植，尤其是甜葉菊。但是，羅漢果和甜茶的推廣種植面積還是跟不是市場消費容量的增長需求，尤其是羅漢果，目前只能在廣西、湖南、江西及廣東等部分地區進行種植，并且對土壤和丘陵采光等要求苛刻。以羅漢果為例，2017年羅漢果提取物產量約500 t，預計未來幾年將達到600 t以上，需要羅漢果鮮果約4萬hm2（60萬畝），而廣西適合羅漢果種植的面積僅僅只有2萬hm2（30萬畝），適合高品質羅漢果種植的基地更是嚴重不足。

2.3 終端應用普及型不夠

合成甜味劑具有價格低廉、滋味良好及使用方便等優點，在市場上占據了很大的份額，如甜蜜素、三氯蔗糖及安賽蜜等甜味劑應用極為普遍，而天然甜素，如羅漢果甜苷、甜茶苷及甜菊糖等具有價格高昂、滋味欠佳，不能直接使用等缺點，導致這類產品只能在大型企業或者家庭高端消費中得以應用，日常家庭或者食品行業都幾乎不用，這類添加有天然甜素的產品銷量也頗為有限，市場上天然無糖食品非常少見，尤其是在中國更為明顯，天然甜素產品主要還是出口到發達國家。所以如何迎合國人的消費理念，開發國內市場，普及推廣和應用天然甜素產品，對于促進天然甜素產業發展具有重要的意義。

2.4 滋味口感有待于進一步改善

與合成甜味劑一樣，天然甜味劑也存在滋味不純、略帶苦澀或金屬味等缺點，如羅漢果甜苷帶有悠長的后甜味、甜茶帶有苦澀味和金屬味、甜菊糖帶有澀味和苦味等，它們無法直接進行添加使用，必須進行滋味改良和矯正，使其更接近于蔗糖的口感[5]。目前，酶促改性甜菊糖苷的研究較多且取得了良好的效果，而甜茶通過純化方法也取得了顯著的效果，羅漢果通過種植技術提升和工藝改進也能制得口感較佳的羅漢果甜苷V。此外，天然甜素通過與糖醇、掩蔽劑或其他植物提取物進行復配提升口感滋味也是業內慣用的方案，但是目前無論以何種方式，其與蔗糖相比還是有一定的差距，這嚴重限制了天然甜素產業終端應用和推廣[6]。

3 天然甜素產業未來發展的主要解決方案

3.1 天然甜素資源高產優質標準化種植

3.1.1 高產優質甜素品種資源的優選

采用引種馴化、適宜性試種、抗性分析及關鍵品質成分與功能成分跟蹤檢測分析等技術方法，結合各種植區的氣候特點，針對羅漢果、甜茶、甜葉菊等的品種進行優選，優選高產優質且適合湖南省的品種進行種植，篩選適合種植的高產優質品種。

3.1.2 標準化種植技術

篩選出優良品種之后，采用營養調控、定向授粉、水肥一體化等先進技術，對優良品種種植的育苗、水肥管理、病蟲害防治、采收與儲藏等進行田間試驗，結合當地的土質和氣候特點，按區域制定高產高品質標準化種植技術規程。

3.2 天然甜素高效綜合提取制備

3.2.1 天然甜素高純品及單體綠色高效提取技術研究

羅漢果甜苷、甜茶苷及甜菊糖苷是天然甜素的關鍵性甜味物質，針對這些甜味成分，在現有提取純化工藝基礎之上，創新攻關，從得率、純度、生物活性、提制效率和生產成本等方面，突破產業化生產制備羅漢果甜苷、甜茶苷及甜菊糖苷單體的技術瓶頸。

3.2.2 天然甜素滋味矯正關鍵性技術研究

針對羅漢果甜苷等天然甜素帶有后甜、甜茶苷帶有苦澀味及甜菊糖苷帶有金屬味的缺點，通過專用樹脂聯用、特種活性炭吸附及納濾分子膜技術等對其進行滋味改良，針對性地開發脫苦、脫色、脫金屬味和改善后甜的關鍵性核心技術。

3.3 天然甜素品質改良與終端產品開發

3.3.1 天然甜素化學修飾與分子結構改造

根據羅漢果等天然甜素化學結構與理化性質，采用天然甜素→改變連接糖基數量、種類、位置→改變三萜母核結構→與蔗糖參數對比→確定甜味飽和度→確定滋味口感等技術方法，實現其化學修飾與分子結構改造。

3.3.2 天然甜素復配關鍵性技術研究

羅漢果甜苷、甜茶苷及甜菊糖苷由于其甜味的不飽和性，使其在實際應用中必須加以復配以達到勝似蔗糖的甜感。針對其固有的缺點，通過添加適宜的菊粉、糖醇等食品添加劑的技術方法，不斷地通過食品感官評價調整復配配方，最終獲取口感更貼近甚至優于蔗糖的天然甜素。

3.3.3 天然甜素應用開發關鍵性技術研究

順應世界“減糖降糖”趨勢，將天然甜素進行終端產品應用與開發。在符合國家相關法律要求的前提下，以其高甜度、低熱量、具有一定生理功能的顯著優點，將天然甜素應用于食品、功能產品甚至藥品中，開發適用于糖尿病、高血壓、肥胖及不宜食糖人群的產品及關鍵性核心技術。

4 結語

隨著生活水平的提高，糖尿病患者、肥胖人數等均呈現出較快的發展速度，而糖尿病也成為危害人類健康的主要疾病之一，肥胖人群更是高血壓、高血脂、糖尿病的易發人群。天然甜素具有甜度高、用量少、熱值小，有些又不參與代謝過程等優點，是未來甜味產品的主要發展方向。

可以預測，隨著我國飲料、食品、醫藥等甜味物質需求行業的不斷發展，未來甜素的市場需求量會不斷看漲，尤其是在醫藥行業需求方面，兒童用藥在未來發展前景看好，而且天然甜素又是兒童藥品必需的添加劑之一。在天然甜素主要的需求市場——食品、飲料加工行業，隨著人們健康意識的不斷提高，高糖分、高熱量的產品的市場增速正在出現下降趨勢，傳統的甜味產品正在被健康天然甜素所替代。行業未來需求前景看好，尤其是天然甜素，需求市場前景極為廣闊。

參 考 文 獻

[1]劉士勇.國內外糖尿病防控現狀[J].中國社區醫師，2020，36（26）：13-14.

[2]王晨，張思聰，王健，等.羅漢果甜苷應用研究進展及發展建議[J].現代食品，2020（14）：61-65.

[3]鄭婷，黃民理，康平，等.桂北地區新興優勢產業——甜茶的可持續發展研究[J].企業科技與發展，2017（6）：4-6.

[4]孫紹鵬，周衛強，李皓然，等.新型甜味劑甜菊糖苷產品的開發及其應用進展[J].現代食品，2020（5）：45-49.

[5]曾艷，裴雯雯，朱玥明，等.3種天然甜味劑的風味、生理功能及應用研究進展[J].食品安全質量檢測學報，2019，10（15）：4840-4847.

[6]陳高偉，劉鐘棟.天然甜味劑替代蔗糖的研究[J].中國食品添加劑，2019，30（7）：173-179.