史石磊

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

甜葉菊又名甜菊，是一種多年生灌木，原產(chǎn)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(qū)，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(jí)代謝產(chǎn)物甜菊糖苷和甜菊A苷等四環(huán)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(wěn)定性好等特點(diǎn)，并且在體內(nèi)不參與代謝，無毒性、無致癌作用，對(duì)人體無不良反應(yīng)，符合當(dāng)今天然、綠色、安全、保健的消費(fèi)觀念。因此，甜菊糖被廣泛應(yīng)用于糖果、飲料、食品和醫(yī)藥等行業(yè)，可以替代蔗糖用于制作無糖食品和飲料等，國(guó)際上被譽(yù)為“第三糖源”[4]。隨著研究的不斷深入，甜菊糖苷的應(yīng)用逐漸變得廣泛，我國(guó)的總種植面積達(dá)100萬(wàn)畝（1畝=666.67 m2）以上，成為世界上甜葉菊種植面積最大的國(guó)家和世界上第一大甜菊糖生產(chǎn)國(guó)和出口國(guó)。

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(jìn)一步提高甜菊糖苷的提取效率和提取率，國(guó)內(nèi)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(shù)。

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(duì)甜菊糖苷進(jìn)行浸提，這是一種十分傳統(tǒng)的方法，對(duì)設(shè)備和技術(shù)的要求也比較低，便于工業(yè)化[6]。但此法需要花費(fèi)較長(zhǎng)的時(shí)間，同時(shí)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(zhì)，如蛋白質(zhì)、多酚、有機(jī)酸等，其量為甜菊糖苷的5～7倍，因此后續(xù)除雜壓力較大。

但此法仍是工業(yè)化生產(chǎn)的主要提取工藝，國(guó)內(nèi)外不斷在后去的除雜工藝中進(jìn)行優(yōu)化，以便能更加有效地完成甜菊糖的精制工作，如：張夢(mèng)蕾[7]采用殼聚糖絮凝沉淀聯(lián)合反相色譜除雜的方法對(duì)水提液進(jìn)行純化，該方法相比現(xiàn)有工業(yè)生產(chǎn)工藝，具有流程更短、更加環(huán)保、成本更低的優(yōu)點(diǎn)；呂愛弟[8]、楊揚(yáng)等[9]對(duì)甜菊糖的原提取工藝中浸提時(shí)間及溫度等條件進(jìn)行優(yōu)化，從而提高工藝中目標(biāo)產(chǎn)物的回收率；Kova?evi?等[10]通過加壓熱水提取進(jìn)一步對(duì)工藝提取優(yōu)化，從而有效用于回收甜葉菊葉中的熱不穩(wěn)定和非極性到極性成分，為工業(yè)化擴(kuò)大發(fā)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(xì)胞壁，從而使得糖苷能在較低的溫度下從細(xì)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(shí)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(xiàn)有的酶制劑無法完全水解植物細(xì)胞壁，在一定程度上也會(huì)導(dǎo)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(fā)展前景。

Puri等[14]進(jìn)一步驗(yàn)證酶測(cè)提取的可行性，它比傳統(tǒng)的溶劑提取方法有更好的得率。通過響應(yīng)面方法中的一系列試驗(yàn)產(chǎn)生一組最優(yōu)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(fā)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(xì)胞的細(xì)胞壁快速破碎，從而使一些生物活性物質(zhì)能夠較快釋放出來。國(guó)內(nèi)外研究者對(duì)超聲波提取法進(jìn)行試驗(yàn)，對(duì)甜菊糖的提取工藝進(jìn)行優(yōu)化[15-20]。使用超聲波提取法對(duì)甜菊糖苷進(jìn)行提取，具有提取率高、提取時(shí)間短、溶劑用量少、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)超聲波提取也會(huì)使一些雜質(zhì)更易進(jìn)入溶劑中，導(dǎo)致甜菊糖苷提取液中雜質(zhì)的種類和含量上升，給分離帶來困難。但隨著后續(xù)出發(fā)工藝的不斷進(jìn)展，超聲波提取法的工業(yè)化發(fā)展具有較大的發(fā)展前景。

1.4 其他新型提取技術(shù)

國(guó)內(nèi)外也有一些其他的新型甜菊糖苷提取技術(shù)?？娗绲萚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(huán)保，且提取效率高于傳統(tǒng)溶劑，可用于甜葉菊中甜菊糖的綠色提取。同時(shí)，該提取方法可為后續(xù)推廣至其他大宗經(jīng)濟(jì)植物類天然產(chǎn)物的綠色工業(yè)生產(chǎn)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(chǎn)生具有攪拌作用的氣流來分散溶劑，促進(jìn)糖苷與溶劑之間的傳質(zhì)過程。Jentzer等[23]采用加速溶劑萃取法對(duì)甜菊葉干的自動(dòng)提取條件進(jìn)行優(yōu)化。采用響應(yīng)面法研究提取溫度、靜態(tài)時(shí)間和循環(huán)次數(shù)對(duì)甜菊糖苷和利鮑丁苷A得率的影響。

2 甜菊糖應(yīng)用前景

自2020年5月，國(guó)家衛(wèi)生健康委食品安全標(biāo)準(zhǔn)與監(jiān)測(cè)評(píng)估司發(fā)布公告，確認(rèn)甜菊糖苷作為“食品添加劑擴(kuò)大使用范圍”的批準(zhǔn)。彌補(bǔ)包括腌漬的蔬菜、發(fā)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(guó)內(nèi)甜菊糖苷的年產(chǎn)出量不斷提高。2022年國(guó)家衛(wèi)生健康委發(fā)布甜菊糖苷新國(guó)標(biāo)GB 1886.355——2022《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品添加劑 甜菊糖苷》。相對(duì)于2014年版文件，其中對(duì)甜菊糖苷成分范圍、感官要求、鑒別試驗(yàn)及理化指標(biāo)等方面進(jìn)行修改。在范圍中，刪除主要糖苷成分的規(guī)定，并在原有9種糖苷的基礎(chǔ)上新增4種糖苷（瑞鮑迪苷E、M、N、O），同時(shí)詳細(xì)列出全部13種糖苷的分子式、結(jié)構(gòu)式和相對(duì)分子質(zhì)量。在感官要求中，新增顆?；蚱瑺睿M(jìn)一步滿足產(chǎn)品的市場(chǎng)需求。理化指標(biāo)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(cè)定方法。

伴隨著新國(guó)標(biāo)的推出，甜菊糖的產(chǎn)品前景有著更廣泛的規(guī)定，國(guó)內(nèi)外甜菊糖的年需求量也將不斷增長(zhǎng)。此外，甜菊糖本身還具有較大潛在藥用價(jià)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(dòng)脈硬化等患者食用有輔助療效。伴隨著科學(xué)研究的發(fā)展，甜菊糖的應(yīng)用范圍也將不斷地?cái)U(kuò)大。由此可見對(duì)于甜菊糖苷的后續(xù)提取工藝優(yōu)化工作將迫在眉睫，一種提取得率更高、提取周期短、操作簡(jiǎn)單的提取方式更為人們所需要。

綜上，開發(fā)新型提取方式已經(jīng)成為目前提取得率優(yōu)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(shí)所要求的技術(shù)壁壘更加難為攻克。其他一些提取條件的優(yōu)化方式如超聲提取等就目前的科技水平而言，實(shí)現(xiàn)起來難度相對(duì)較小，在日后的工業(yè)生產(chǎn)中有著極大的優(yōu)勢(shì)條件。