甜菊糖苷的性质、提取、分离与结构鉴定研究现状

◎ 韩羽彤

（中国农业大学 食品科学与工程学院，北京 100083）

甜菊糖苷是从菊科植物甜叶菊叶片中提取的一种糖苷，属于二萜苷，自然界中存在的糖苷类一般是无味的，但甜菊糖苷的甜度是蔗糖的250 ～300 倍，具有低热量、高甜度等特点，可以作为天然甜味剂。研究表明，除了可以作为甜味剂外，甜菊糖苷还具有降血压、抗癌和抗菌等功效[1]。随着人们生活水平的提高，消费者对人体健康的关注与日俱增，甜菊糖苷作为一种功能性糖苷类具有良好的市场前景。本文对甜菊糖苷的性质、提取、分离与结构鉴定等方面的研究进展进行了概述，并展望了未来研究的方向，为甜菊糖苷的合成及其在食品行业中的应用提供理论依据。

1 甜菊糖苷的化学结构及理化性质

甜菊糖苷属于四环二萜类化合物，包括甜菊苷、莱鲍迪甙A（Reb A）、莱鲍迪甙B（Reb B）、莱鲍迪甙C（Reb C）、莱鲍迪甙E（Reb E）、莱鲍迪甙F（Reb F）、甜茶苷、杜克苷和甜菊双糖苷等，这些甜味成分具有相同的苷元——甜菊醇（图1），其碳十三位槐糖基是主要功能基，碳十九位酯基为助味基，这两个位点上连接数量不等的葡萄糖基、鼠李糖基或木糖基，形成味质、理化性能各异的甜菊糖苷。

图1 甜菊醇苷元结构图

甜菊糖苷纯品为白色结晶性粉末，分子式为C38H60O18，熔点是198 ℃，易溶于水，还可溶于甲醇、乙醇、四氢呋喃，但不溶于苯、醚、氯仿等有机溶剂，有较好的耐热性和稳定性，见光不易分解[2]。甜菊糖苷耐盐性好，无美拉德褐变，不被微生物同化和发酵，因此可延长其制品的保质期。

2 甜菊糖苷的提取与分离

2.1 甜菊糖苷的提取

甜菊糖苷的传统提取方法有浸渍法、溶剂提取法等。随着现代技术的发展，研究人员改良优化了传统的提取方法，开发出超声波提取法和微波辅助提取法等新型提取法。

2.1.1 溶剂提取法

甜菊糖苷易溶于水和醇，采用溶剂提取法时选用的提取剂多为水和乙醇，其具体的做法为浸提法、煎煮法等。浸提法生产周期长、工艺较为复杂；煎煮法的生产周期短、工艺操作简单、产品质量较优。随着社会科学技术的进步，研究人员对甜菊糖苷的溶剂提取工艺进行了优化。陈虎等[3]采取压榨萃取方式提取甜菊糖苷，该工艺具有萃取时间短、萃取效率高的特点。俞坚[4]采取加压溶剂法萃取甜菊糖苷，具有效率高、设备易于操作和低污染的优点，符合当前甜叶菊萃取物现代生产工艺的发展方向。

2.1.2 新型提取法

随着科学技术的发展，甜菊糖苷的新型提取方法逐渐被发掘出来，包括超声波提取法和微波辅助提取法。其中，超声波能使植物细胞壁破裂，其中的生物活性物质被释放提取，具有提取率高、操作简单、用时短及有效成分破坏少等优点，有很好的发展前景。钟利叶等[5]通过正交试验研究甜菊糖苷的超声波法最佳提取工艺条件，用蒽酮比色法进行定量分析，结果发现在料液比为1 ∶60（g ∶mL）、超声时间为60 min、超声功率为150 W、超声温度为55 ℃、提取3 次的条件下，甜菊糖苷提取率为27.32%，提取率高，成本低。

微波辅助提取法是通过样品及溶剂中的偶极分子在高频微波能作用下的提取方法，该方法具有时间短、提取率高、设备简单、应用范围广以及低污染的优点。俞坚等[6]用响应曲面法设计实验，研究最佳微波辅助提取甜菊糖苷的工艺条件，结果发现，微波辅助提取甜菊糖苷工艺除了提取液料比的选择外，提取时间和微波功率也至关重要。如果提取时间过长，会增加甜叶菊中水溶性物质和其他杂质的溶解，还会增加微波设备的维护成本；如果提取功率太高，高能量产生的瞬时高温会导致糖苷类化合物降解或部分降解。

2.2 甜菊糖苷的分离纯化

随着甜菊糖苷分离检测技术的发展，现共发现35种不同结构的甜菊糖苷，包括异甜菊醇的糖基化产物及其同分异构体和8 种甜菊醇，它们有相似的框架，但不同位点添加了不同数目和类型的糖基。糖基数目和种类的差异是造成不同糖苷的口感和甜度差异的主要原因。甜菊糖苷的分离纯化方法有重结晶法、色谱法和离子交换树脂法等，以上多种方法也常常在一个甜菊糖苷提取工艺中综合使用。例如，赵聪敏等[7]将中压色谱与重结晶法结合，达到分离甜菊糖苷的目的，为甜菊糖结晶母液开发利用提供新的思路。刘宗林等[8]将离子交换树脂法与重结晶法结合对甜菊糖苷进行分离纯化，建立了具有工业化发展前景的甜菊糖苷纯化工艺。

2.2.1 重结晶法

重结晶法主要根据甜菊糖苷中的甜叶菊苷、莱鲍迪苷A、莱鲍迪苷C 等在甲醇与水混合溶液中的溶解度存在差异而进行分离，通过调整混合溶液中甲醇和水的比例或加入其他的溶剂，使甜菊糖苷中的主要组分纯化分离。

2.2.2 薄层色谱法

薄层色谱是用涂布于支持板上的支持物作为固定相，用合适的溶剂作为流动相，对混合样品分离、鉴定和定量的一种层析分离技术，该技术已被广泛用于甜叶菊中各种苷类物质的分离、鉴别和含量测定。例如，周莹婷等[9]创新式地筛选理想的薄层色谱展开剂[（氯仿∶甲醇∶水=65 ∶35 ∶10 下层液，1 mL 甲酸）与（正丁醇∶醋酸∶水=4 ∶1 ∶5 上层液）]，建立二维垂直展开方法，可以实现4 种甜菊糖苷的有效分离鉴定。

2.2.3 高效液相色谱法

高效液相色谱法以液体为流动相，采用高压输液系统将具有不同极性的单一溶剂或不同比例的混合溶剂、缓冲液等流动相泵入装有固定相的色谱柱，在柱内各成分被分离后，进入检测器进行检测，实现对试样的分析。孙蕊等[10]研究使用高效亲水液相色谱分离组分，采用紫外-可见检测器进行检测，在确保检测结果准确性和色谱柱寿命的同时，可以大量测定甜菊糖苷的含量，样品前处理简便经济、可移植性好。

2.2.4 离子交换树脂法

离子交换树脂法是利用交换剂与溶液中的离子发生交换进行分离的方法。该法分离效率高、应用范围广、再生处理方便等优点，已被广泛应用于纯化和分离甜菊糖苷。

3 甜菊糖苷的结构鉴定

甜菊糖苷的结构鉴定需要色谱法、质谱法和核磁共振法等多种手段联合使用。在分离纯化样品后，对于不同种类的甜菊糖苷，可以用薄层色谱、高效液相色谱法等多种柱层析色谱进行分离鉴定，随后利用质谱法、核磁共振法等方法确定分离得到的各成分结构。

3.1 质谱法

质谱法用电场和磁场将运动的离子按质荷比进行分离后进行检测，测出离子准确质量，确定离子的化合物组成。一般的液相色谱法可以很好地分离不同的甜菊糖苷，但其紫外检测设备吸收光仅在200～300 nm，对于某些甜菊糖苷的检测灵敏度较差，而质谱仪具有较高的检测灵敏性，可以解决这一问题。朱静雯等[11]利用液相色谱-质谱联用技术对多种甜菊糖苷标准品和“鑫丰3 号”甜叶菊叶片粗提物进行分析测定，确定了不同甜菊糖苷的出峰时间和顺序，获得更多种类的甜菊糖苷紫外检测图谱，完善了甜菊糖苷测定的研究，为进一步研究甜叶菊及甜菊糖苷提供了理论依据。

吕博等[12]建立了一种利用电喷雾质谱法鉴定甜叶菊中甜菊糖苷类结构的方法，与液相色谱-质谱联用技术不同，该方法可以在多种混合物中快速检测出其中的糖苷成分，得出较为完整的结构信息，通过这些信息能够快速确定出糖苷结构，不需要进行复杂的样品前处理。该方法为研究甜菊糖苷及衍生物的结构修饰和代谢反应提供了极有价值的信息。

3.2 核磁共振法

核磁共振法是利用波长为10 ～100 nm 的电磁波照射样品，研究处于强磁场中的原子核对射频辐射的吸收进而获得有关化合物分子结构信息的分析方法。该方法通常与薄层色谱和质谱法等方法进行联用，杨全花[13]在分离多种甜菊糖苷后，用薄层层析色谱法确定化合物的纯度，质谱法确定其分子量，核磁共振法确定其化学结构，成功对甜菊糖苷进行了结构鉴定。庄昊儒[14]用AuCl3-叔丁腈催化体系高立体选择性地构建β-糖苷键，制备瑞鲍迪苷A家族的甜菊糖苷天然产物，同时用核磁共振法确定产物的化学结构，为甜菊糖苷类化合物的合成提供依据。

4 展望

近年来，低糖健康的饮食理念获得了人们的广泛关注，因此高甜度、低热量的甜菊糖苷因为其巨大的应用价值和广阔开发前景，逐渐成为研究热点。

在甜菊糖苷的提取分离与纯化方面，研究的趋势是对提取分离方法的不断改良，以达到提高提取率、降低成本等目的。例如，陈虎等[3]改进传统的溶剂提取方法；钟利叶等[5]开发新的超声波提取法方法；赵聪敏等[7]将多种改进的提取方法联合使用，探究最适宜的提取条件。在结构鉴定方面，同样运用质谱法等多种方法，不断优化鉴定方法，如吕博等[12]对质谱法进行改进，建立电喷雾质谱法鉴定甜菊糖苷类结构的方法。但从植物中提取天然的甜菊糖苷受到作物生长周期、甜菊糖苷含量的限制和提取率的限制，随着对其结构的研究，甜菊糖苷的生物合成逐渐成为研究的重点，其产量的提高也成为未来的研究发展方向。

此外，随着甜菊糖苷被广泛应用于食品行业中，其甜味成分的研究也可能成为未来发展方向。在甜菊糖苷化合物中，甜叶菊苷和莱苞迪甙A 的含量占比大且甜度高，但莱鲍迪苷C 带有一定的后苦味道，影响甜菊糖苷的味质。在最新的研究中，郝志林等[15]利用增甜型酵母抽提物中的游离氨基酸、5'-核苷酸等成分增强甜菊糖苷的甜味感知；邢琳琳等[16]研究大豆分离蛋白-大豆多糖体系对甜菊糖苷苦味的抑制效果。未来，研究人员将通过研究多种生物化学方法对其进行改性，进一步提高甜菊糖苷的感官品质。