甜菊糖苷提取工艺进展

史石磊

1. 晨光生物科技集团股份有限公司（邯郸 057250）；2. 河北省天然色素工程技术研究中心（邯郸 057250）

甜叶菊又名甜菊，是一种多年生灌木，原产于巴拉圭东北部和巴西接壤的高山草地，广泛种植于世界各地区，如亚洲、欧洲和北美等[1-3]。甜菊糖主要成分提取自甜叶菊中积累的次级代谢产物甜菊糖苷和甜菊A苷等四环二萜糖苷。甜菊糖是一种天然甜味剂，具有热量低、甜度高、耐高温及稳定性好等特点，并且在体内不参与代谢，无毒性、无致癌作用，对人体无不良反应，符合当今天然、绿色、安全、保健的消费观念。因此，甜菊糖被广泛应用于糖果、饮料、食品和医药等行业，可以替代蔗糖用于制作无糖食品和饮料等，国际上被誉为“第三糖源”[4]。随着研究的不断深入，甜菊糖苷的应用逐渐变得广泛，我国的总种植面积达100万亩（1亩=666.67 m2）以上，成为世界上甜叶菊种植面积最大的国家和世界上第一大甜菊糖生产国和出口国。

1 甜菊糖提取工艺

甜菊糖苷通常是以甜叶菊的干叶或干叶粉末为原料提取。为进一步提高甜菊糖苷的提取效率和提取率，国内外开展诸多糖苷提取方法的研究，其中主要包括热水浸提法、酶辅助提取法、超声波提取法及其他新兴提取技术。

1.1 热水浸提法

甜菊糖苷由于易溶于热水，因此可使用热水对甜菊糖苷进行浸提，这是一种十分传统的方法，对设备和技术的要求也比较低，便于工业化[6]。但此法需要花费较长的时间，同时需要提供较多的热量。用此法提取得到的水提液，糖苷提取率较低，色泽较深，且含有大量杂质，如蛋白质、多酚、有机酸等，其量为甜菊糖苷的5～7倍，因此后续除杂压力较大。

但此法仍是工业化生产的主要提取工艺，国内外不断在后去的除杂工艺中进行优化，以便能更加有效地完成甜菊糖的精制工作，如：张梦蕾[7]采用壳聚糖絮凝沉淀联合反相色谱除杂的方法对水提液进行纯化，该方法相比现有工业生产工艺，具有流程更短、更加环保、成本更低的优点；吕爱弟[8]、杨扬等[9]对甜菊糖的原提取工艺中浸提时间及温度等条件进行优化，从而提高工艺中目标产物的回收率；Kovačević等[10]通过加压热水提取进一步对工艺提取优化，从而有效用于回收甜叶菊叶中的热不稳定和非极性到极性成分，为工业化扩大发展提供良好前景。

1.2 酶辅助提取法

此法通常使用纤维素酶、半纤维素酶和果胶酶来辅助提取甜菊糖苷[11-12]。加入一定量的酶可以破坏植物的细胞壁，从而使得糖苷能在较低的温度下从细胞中被提取出来。使用酶辅助法有利于提高糖苷的提取率、缩短提取时间、降低提取能耗[13]。然而酶辅助法也存在一定的局限性，如酶制剂成本较高，且现有的酶制剂无法完全水解植物细胞壁，在一定程度上也会导致甜菊糖苷无法完全被提取。但该方法仍是提取工艺中研究较为广泛的提取方式，具有良好的发展前景。

Puri等[14]进一步验证酶测提取的可行性，它比传统的溶剂提取方法有更好的得率。通过响应面方法中的一系列试验产生一组最优的自变量，以获得所需的甜菊糖苷浓度水平。伴随着提取工艺的不断研究与发展，酶辅助提取法将成为溶剂法提取甜菊糖苷的一种替代方法。

1.3 超声波提取法

超声波提取法利用超声波的空化作用，使植物细胞的细胞壁快速破碎，从而使一些生物活性物质能够较快释放出来。国内外研究者对超声波提取法进行试验，对甜菊糖的提取工艺进行优化[15-20]。使用超声波提取法对甜菊糖苷进行提取，具有提取率高、提取时间短、溶剂用量少、操作简单等优点，但同时超声波提取也会使一些杂质更易进入溶剂中，导致甜菊糖苷提取液中杂质的种类和含量上升，给分离带来困难。但随着后续出发工艺的不断进展，超声波提取法的工业化发展具有较大的发展前景。

1.4 其他新型提取技术

国内外也有一些其他的新型甜菊糖苷提取技术。缪晴等[21]利用天然低共熔溶剂（NADES）提取甜叶菊中的甜菊糖，NADES绿色环保，且提取效率高于传统溶剂，可用于甜叶菊中甜菊糖的绿色提取。同时，该提取方法可为后续推广至其他大宗经济植物类天然产物的绿色工业生产提供参考。方秀忠等[22]利用涡轮萃取法将空气压缩至容器中，通过增大压力并产生具有搅拌作用的气流来分散溶剂，促进糖苷与溶剂之间的传质过程。Jentzer等[23]采用加速溶剂萃取法对甜菊叶干的自动提取条件进行优化。采用响应面法研究提取温度、静态时间和循环次数对甜菊糖苷和利鲍丁苷A得率的影响。

2 甜菊糖应用前景

自2020年5月，国家卫生健康委食品安全标准与监测评估司发布公告，确认甜菊糖苷作为“食品添加剂扩大使用范围”的批准。弥补包括腌渍的蔬菜、发酵蔬菜制品、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、饼干等多种食品类别使用甜菊糖苷的空缺。国内甜菊糖苷的年产出量不断提高。2022年国家卫生健康委发布甜菊糖苷新国标GB 1886.355——2022《食品安全国家标准 食品添加剂 甜菊糖苷》。相对于2014年版文件，其中对甜菊糖苷成分范围、感官要求、鉴别试验及理化指标等方面进行修改。在范围中，删除主要糖苷成分的规定，并在原有9种糖苷的基础上新增4种糖苷（瑞鲍迪苷E、M、N、O），同时详细列出全部13种糖苷的分子式、结构式和相对分子质量。在感官要求中，新增颗粒或片状，进一步满足产品的市场需求。理化指标方面更是指出提高甜菊糖苷含量至高于90.0%，并就增加的糖苷种类完善含量测定方法。

伴随着新国标的推出，甜菊糖的产品前景有着更广泛的规定，国内外甜菊糖的年需求量也将不断增长。此外，甜菊糖本身还具有较大潜在药用价值，有降血糖、防龋齿、健胃、解除疲劳之功能。肥胖、糖尿病、心脏病、高血压、动脉硬化等患者食用有辅助疗效。伴随着科学研究的发展，甜菊糖的应用范围也将不断地扩大。由此可见对于甜菊糖苷的后续提取工艺优化工作将迫在眉睫，一种提取得率更高、提取周期短、操作简单的提取方式更为人们所需要。

综上，开发新型提取方式已经成为目前提取得率优化的研究主流，其中酶辅助提取法有较好的研究前景，但同时所要求的技术壁垒更加难为攻克。其他一些提取条件的优化方式如超声提取等就目前的科技水平而言，实现起来难度相对较小，在日后的工业生产中有着极大的优势条件。