◎ 朱小聰

（上?？底R(shí)食品科技有限公司，上海 201103）

甜菊糖苷是一種天然的高倍非營(yíng)養(yǎng)型甜味劑，是繼蔗糖、甜菜糖之外第三種有開發(fā)價(jià)值和保健功能的天然蔗糖替代品，國(guó)際上被譽(yù)為“世界第三糖源”，已在世界大部分國(guó)家被廣泛應(yīng)用于食品工業(yè)及醫(yī)藥化工中。甜菊糖苷提取于菊科小灌木甜葉菊（Stevia rebaudiana）的葉子，該種植物原產(chǎn)于南美巴拉圭東北部[1]。甜菊糖苷的甜度是蔗糖的200 ～350 倍，熱量?jī)H為蔗糖的1/300[2]。

我國(guó)于1977 年引入種植，現(xiàn)今已成為世界上最大的甜葉菊種植國(guó)，同時(shí)也是甜菊糖苷最大生產(chǎn)國(guó)和出口國(guó)，相關(guān)產(chǎn)品已出口到美國(guó)、韓國(guó)、日本及東南亞等國(guó)家和地區(qū)[3]。我國(guó)《食品工業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》中提出，利用新疆、云南、江西、安徽和河北等地特色原料優(yōu)勢(shì)，發(fā)展建設(shè)甜菊糖苷等天然植物提取物產(chǎn)業(yè)，建設(shè)產(chǎn)品特色鮮明、規(guī)模效益突出的食品配料和食品添加劑產(chǎn)業(yè)基地[4]。

1 甜菊糖苷的化學(xué)結(jié)構(gòu)和理化功能特性

1.1 甜菊糖苷的化學(xué)結(jié)構(gòu)

甜菊糖苷為一類四環(huán)二萜類化合物，具有相同的結(jié)構(gòu)單元——甜菊醇（steviol），通過C13 和C19 位上連接不同數(shù)量的葡萄糖基、木糖基或鼠李糖基，從而形成味質(zhì)、理化性能各異的甜菊糖苷，總量約占甜葉菊干葉的13%[5]。其中含量最高的為甜菊苷（Stevioside，ST）和萊鮑迪苷A（Rebaudioside A，RA），是甜菊糖苷味質(zhì)的主要成分，占甜菊糖苷的80%以上。目前，包括化學(xué)合成和酶改性的甜菊糖苷在內(nèi)，不少于40 種的結(jié)構(gòu)已經(jīng)得到了鑒定。甜菊糖苷的化學(xué)結(jié)構(gòu)及典型的甜菊糖苷的分子結(jié)構(gòu)及相對(duì)甜度見圖1 和表1。

圖1 甜菊糖苷的化學(xué)結(jié)構(gòu)圖

表1 甜菊糖苷類物質(zhì)分子結(jié)構(gòu)及相對(duì)甜度表[6-8]

1.2 甜菊糖苷的理化功能特性

甜菊糖苷做為一種性能優(yōu)良的天然甜味劑，具有如下特點(diǎn)[3,9-11]：①甜度高、熱量低。甜度是蔗糖的200 ～350 倍，熱量?jī)H為蔗糖的1/300，味感近似蔗糖；血糖生成指數(shù)較低，糖尿病人可以安全食用。②溶解性好。在酒精和水中溶解性良好，口感方面與各種甜味劑和糖類復(fù)配使用也較好，因而適合在多種食品中添加應(yīng)用。③穩(wěn)定性好。在較極端的熱、光和pH 條件下也表現(xiàn)較穩(wěn)定，在飲料、食品的加工生產(chǎn)過程中基本不發(fā)生變化，干燥狀態(tài)下保存也可保持穩(wěn)定品質(zhì)。④安全性高。甜菊糖苷于南美洲原產(chǎn)地國(guó)家的食用歷史達(dá)到數(shù)百年，現(xiàn)代毒理學(xué)實(shí)驗(yàn)表明其不具有致癌、致畸和致突變毒性；且不易被微生物所利用，長(zhǎng)期攝入不會(huì)導(dǎo)致齲齒。

甜菊糖苷不僅可做為甜味劑，在較高劑量下使用還表現(xiàn)出一定的生物活性和藥理學(xué)性質(zhì)，亦可作為合成其他功能性化合物的前體物質(zhì)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)其相關(guān)研究開展較多。萬會(huì)達(dá)等對(duì)其降血壓、降血糖、抗炎、抗腫瘤、抗腹瀉、治療失憶、增溶性及抑菌等方面的生物活性作用的研究進(jìn)展進(jìn)行了較為全面的綜述[12]。但是，目前甜菊糖苷在保健品中的應(yīng)用仍等同于飲料和食品行業(yè)，只局限于部分替代蔗糖、葡萄糖、糖醇類等高熱量或人工甜味劑，而尚未真正體現(xiàn)其保健功能的貢獻(xiàn)[13]。

2 甜菊糖苷在飲料工業(yè)中的應(yīng)用

2.1 甜菊糖苷的相關(guān)法規(guī)

聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織（FAO）和世界衛(wèi)生組織（WHO）聯(lián)合食品添加劑專家委員會(huì)（JECFA），在2004 年8月第63 次日內(nèi)瓦會(huì)議上通過了甜菊糖苷使用的試行方案[14]。2008 年，美國(guó)FDA 以“不反對(duì)”通過對(duì)高純度RA（含量95%以上）產(chǎn)品在美國(guó)市場(chǎng)GRAS 認(rèn)證的申請(qǐng)，應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)槭称诽砑觿┖凸δ苄允称穂3]。法國(guó)食品安全局（AFSSA）在2009 年公布允許高純度RA（含量97%以上）的原料在法國(guó)食品工業(yè)中應(yīng)用[15]。歐洲食品安全局（EFSA）于2010 年通過了甜菊糖苷的安全性評(píng)估，并建立了安全使用的每日允許攝入量（ADI）[16]，并于2011 年通過可在食品和飲料中使用，在2017 年擴(kuò)大在食品中的應(yīng)用品類。

我國(guó)甜菊糖苷?qǐng)?zhí)行標(biāo)準(zhǔn)最早于1987 年由國(guó)家質(zhì)量檢驗(yàn)監(jiān)督總局發(fā)布實(shí)施，并于1999 年和2014 年兩次修訂，現(xiàn)作為甜菊糖苷食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行 （GB 8270—2014）[17]。國(guó)家衛(wèi)計(jì)委頒布的食品添加劑使用衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)（GB 2760—2014）規(guī)定了甜菊糖苷的食品使用范圍和相應(yīng)最大使用量[18]。國(guó)家衛(wèi)計(jì)委于2016年第8 號(hào)公告，批準(zhǔn)葡萄糖基甜菊糖苷（酶改質(zhì)甜菊糖）可配制成食品用香精用于各類食品（除去部分不能添加食用香精的食品），并可按實(shí)際生產(chǎn)需要適量使用[19]。

2.2 甜菊糖苷的發(fā)展現(xiàn)狀

甜葉菊品種在不斷被培育更新迭代的同時(shí)，甜菊糖苷相關(guān)產(chǎn)品也在快速發(fā)展。第一代產(chǎn)品在應(yīng)用中的局限主要體現(xiàn)在甜味明顯延遲，甜味強(qiáng)度略弱，后甜感較明顯，難以實(shí)現(xiàn)單獨(dú)使用替代8%以上蔗糖的相對(duì)甜度。銷量最高的RA，同樣具有一定程度的后苦味，即使是高純度的產(chǎn)品，也呈現(xiàn)甜中帶苦的味質(zhì)，所以第一代甜菊糖苷必須與其他甜味劑或糖類搭配使用[20]。隨著科技的不斷發(fā)展，研究發(fā)現(xiàn)，RD 相較于其它甜菊糖苷表現(xiàn)出極低的后苦味質(zhì)和顯著增強(qiáng)的甜味品質(zhì)。另外也發(fā)現(xiàn)，在葉片中極少量存在的RM，具有極輕微的苦澀后味和更高的甜味強(qiáng)度，是一種潛力巨大的甜菊糖苷[21]。2018 年以后，口感超級(jí)接近蔗糖的高含量RD 和RM 是市場(chǎng)尋求的熱點(diǎn)，但由于量少價(jià)格過高限制了其市場(chǎng)份額。

通常認(rèn)為，甜菊醇C13 位連接各類糖基（如葡萄糖基、半乳糖基或果糖基等）的產(chǎn)物能表現(xiàn)出更好的味質(zhì)和甜度，因此改善甜菊糖苷的甜味特性可以通過酶促轉(zhuǎn)糖基反應(yīng)以改變甜菊糖的結(jié)構(gòu)組成來實(shí)現(xiàn)[22]。隨著酶改技術(shù)研究的不斷推進(jìn)與深入，新一代產(chǎn)品酶改質(zhì)甜菊糖，已于2016 年由國(guó)家衛(wèi)計(jì)委第8 號(hào)公告批準(zhǔn)配制成食品用香精，可用于各類食品[19]。其相關(guān)產(chǎn)品在起甜、后苦味、余味、與蔗糖甜度的接近度以及替代蔗糖比例等方面都有了極大的改善，還可作為風(fēng)味增強(qiáng)劑，具備很好的風(fēng)味修飾性能，甜味強(qiáng)度能夠和品質(zhì)協(xié)同。諸多性能特點(diǎn)使其能很好地應(yīng)用于食品行業(yè)中，在飲料工業(yè)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)更加凸顯。

2.3 甜菊糖苷在飲料工業(yè)中的應(yīng)用現(xiàn)狀

目前，全球已有20 多個(gè)國(guó)家和地區(qū)出臺(tái)了征收糖稅的相關(guān)政策，世界衛(wèi)生組織也支持用征收糖稅來推動(dòng)人們的健康膳食。一方面，食品生產(chǎn)企業(yè)會(huì)為應(yīng)對(duì)糖稅政策來調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)向發(fā)展低稅健康的飲料和食品；另一方面，消費(fèi)者也會(huì)逐漸意識(shí)到糖稅調(diào)控的目的，改變?cè)瓉聿惶】档娘嬍沉?xí)慣，從而降低糖量的攝入[23]。很多食品生產(chǎn)商已陸續(xù)開始在不影響產(chǎn)品口感的前提下實(shí)施產(chǎn)品減糖計(jì)劃，并不斷開發(fā)上市相應(yīng)產(chǎn)品，低糖、低熱量已然成為全球食品行業(yè)的發(fā)展方向。另外，消費(fèi)者的觀念及認(rèn)知也已在逐步升級(jí)，天然、健康、安全已成為其消費(fèi)第一訴求。多重因素的共同作用，促使了世界各國(guó)對(duì)植物來源高倍甜味劑的需求快速增長(zhǎng)，天然低能量的甜菊糖苷完全契合于甜味劑的發(fā)展趨勢(shì)，順勢(shì)成為目前市場(chǎng)上的主流。

甜菊糖苷已在世界各國(guó)被廣泛應(yīng)用于各類食品中。2011 年以前，美國(guó)的小袋糖（Tabletop）是RA 使用量最大的產(chǎn)品，隨著RA 在瓶裝水中的廣泛使用，飲料行業(yè)成為其第二大市場(chǎng)[24]。甜菊糖苷產(chǎn)品在歐盟獲批后，市場(chǎng)逐漸打開。法國(guó)和英國(guó)重新調(diào)整了雪碧的傳統(tǒng)配方，在其中加入RA?？煽诳蓸饭?014 年推出了綠裝可樂，又于2018年推出一款全部替代白砂糖的甜菊糖可樂[3,24]。近幾年甜菊糖苷產(chǎn)品的開發(fā)及應(yīng)用發(fā)展更為快速。除去世界飲料巨頭可口可樂、百事可樂、雀巢等，國(guó)內(nèi)飲料先驅(qū)康師傅、農(nóng)夫山泉、后起之秀元?dú)馍值绕髽I(yè)也都在加速布局應(yīng)用甜菊糖苷新產(chǎn)品的開發(fā)和推出。

據(jù)Innova 數(shù)據(jù)報(bào)道，如圖2 所示，2019 年全球范圍內(nèi)使用甜菊糖苷飲料新品的發(fā)布量排前3 位的是西歐、北美和亞洲，西歐新品數(shù)量達(dá)到1 717 個(gè)；拉丁美洲相關(guān)新品數(shù)量5 年復(fù)合年增長(zhǎng)率高達(dá)46%，東歐、中東、以及澳洲相關(guān)新品數(shù)量5 年復(fù)合年增長(zhǎng)率均超過30%，具備極大的發(fā)展空間；非洲甜菊糖苷的應(yīng)用發(fā)展相對(duì)緩慢。

眾所周知，冰茶類和碳酸類是全球、亞洲包括中國(guó)在內(nèi)的前兩大消費(fèi)飲料，根據(jù)Innova 數(shù)據(jù)，如圖3所示，全球2019 年含甜菊糖苷冰茶類新品的發(fā)布量近達(dá)250 個(gè)，將近是2015 年的2 倍；碳酸類相關(guān)新品發(fā)展相對(duì)平穩(wěn)；運(yùn)動(dòng)飲料類新品數(shù)量飛躍增長(zhǎng)，從2015年的15 個(gè)劇增到2019 年的94 個(gè)，5 年復(fù)合年增長(zhǎng)率高達(dá)44%，是甜菊糖苷應(yīng)用前景廣闊的飲料類別。

亞洲方面，如圖4 所示，2019 年甜菊糖苷用于碳酸類、包裝水類（加香）、運(yùn)動(dòng)飲料類有較明顯的突破，碳酸類新品數(shù)量達(dá)22 個(gè)，包裝水類（加香）新品數(shù)量5 年復(fù)合年增長(zhǎng)率高達(dá)43%，表現(xiàn)出與全球截然不同的趨勢(shì)；運(yùn)動(dòng)飲料類新品數(shù)量5 年復(fù)合年增長(zhǎng)率也達(dá)到了38%，與全球趨勢(shì)較為一致；冰茶類相關(guān)新品數(shù)量相對(duì)平穩(wěn)，與全球表現(xiàn)趨勢(shì)差別明顯。

圖2 2015 年和2019 年全球含甜菊糖苷飲料新品圖

圖3 2015 年和2019 年全球含甜菊糖苷流行飲料品類圖

圖4 2015 年和2019 年亞洲含甜菊糖苷流行飲料品類圖

3 甜菊糖苷的發(fā)展前景

據(jù)Toluna 調(diào)查網(wǎng)數(shù)據(jù)報(bào)道，美國(guó)消費(fèi)者對(duì)甜菊糖苷的認(rèn)知度已從2009 年的35%快速攀升到2019 年的75%；2015 年對(duì)中國(guó)消費(fèi)者（了解天然甜味劑的群體）的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，其對(duì)甜菊糖苷的正向及中性認(rèn)知比例達(dá)到78%，與葡萄糖的74%和濃縮果汁的82%相當(dāng)，稍低于羅漢果的85%。

隨著全球消費(fèi)升級(jí)以及因糖攝入引起的健康問題的日益嚴(yán)峻，人們對(duì)健康的關(guān)注與減糖食品的需求使得天然甜味劑的訴求逐年劇增。另外，市場(chǎng)給予的良好反饋將促進(jìn)對(duì)甜菊糖苷產(chǎn)品的研發(fā)，外加其本身具有的多種生理功能，甜菊糖苷前景會(huì)越來越好，市場(chǎng)也將會(huì)越來越寬闊。

4 結(jié)語(yǔ)

“健康中國(guó)”國(guó)家戰(zhàn)略的確定，減糖已經(jīng)成為中國(guó)食品行業(yè)共識(shí)。我國(guó)是世界上甜菊糖苷的主要生產(chǎn)國(guó)，在中國(guó)健康食品產(chǎn)業(yè)迎來新的發(fā)展契機(jī)這一大背景下，進(jìn)一步開展基于甜菊糖苷甜味質(zhì)優(yōu)化的甜葉菊品種篩選和改良研究，開發(fā)高生物活性、高品質(zhì)的甜菊糖苷生產(chǎn)工藝，并不斷提升消費(fèi)者認(rèn)知度，將會(huì)加快甜菊糖苷類物質(zhì)在健康食品行業(yè)中應(yīng)用和發(fā)展。