黃偉志

(廣州市增城區(qū)仙村鎮(zhèn)人民政府，廣東 廣州 511335)

甜菊糖苷，又稱(chēng)甜菊糖，是一種天然甜味劑。2008年，美國(guó)FDA批準(zhǔn)甜菊糖雙甙A作為甜味劑在食品中使用。2014年，我國(guó)頒布GB 2760—2014《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品添加劑使用標(biāo)準(zhǔn)》，對(duì)甜菊糖苷應(yīng)用范圍及用量做出了明確規(guī)定(見(jiàn)表1)。2017年8月，加拿大衛(wèi)生部批準(zhǔn)源自甜葉菊的所有甜菊糖苷作為甜味劑用于一系列食品中。據(jù)INNOVA數(shù)據(jù)，2014年至2018年期間，含甜菊糖的新產(chǎn)品發(fā)布量在全球范圍內(nèi)以每年平均增長(zhǎng)13%的趨勢(shì)遞增。2019年，全球食品飲料新品中，甜菊糖的使用量已經(jīng)僅次于安賽蜜和三氯蔗糖等甜味劑，這表明甜菊糖苷逐漸被廣泛認(rèn)可，應(yīng)用前景廣闊。

表1 甜菊糖苷使用范圍及添加量

續(xù)表1:

根據(jù)國(guó)家衛(wèi)健委辦印發(fā)的《健康口腔行動(dòng)方案(2019—2025)》，我國(guó)積極開(kāi)展“減糖”專(zhuān)項(xiàng)行動(dòng)，采取一系列措施支持企業(yè)進(jìn)行“低糖”或者“無(wú)糖”食品研究。甜菊糖苷可替代蔗糖，具有輔助降血糖功能，但其部分苷類(lèi)化合物帶有苦味，制約了它的發(fā)展。目前，人們?yōu)榱私鉀Q這個(gè)苦味難題，主要集中在開(kāi)發(fā)新型苷類(lèi)化合物或研究通過(guò)提高瑞鮑迪苷D(Rebaudioside, Reb D)和瑞鮑迪苷M(Rebaudioside, Reb M)含量以達(dá)到改善苦味的目的[1]。本文綜述了甜菊糖苷的理化性質(zhì)、功能特點(diǎn)及其在食品工業(yè)中的應(yīng)用情況，以期為甜菊糖苷的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)利用提供參考意見(jiàn)。

1 甜菊糖苷概述

甜菊糖苷具有高甜度(為蔗糖甜度的200～350倍)、低熱量(僅為蔗糖的1/300)的特性，易溶于水，微溶于甲醇、乙醇，不依賴(lài)胰島素代謝，不會(huì)在人體內(nèi)儲(chǔ)存，被認(rèn)為是21世紀(jì)最理想的“第三代糖源”。甜菊糖苷來(lái)源于甜葉菊。甜葉菊原產(chǎn)于巴拉圭和巴西，在中國(guó)、新加坡、馬來(lái)西亞等國(guó)家也有種植。甜葉菊中已發(fā)現(xiàn)40多種糖苷化合物，主要包括甜菊苷(ST)、懸鉤子苷、瑞鮑迪苷A～O(Rebaudioside A～O, Reb A～O)、杜克苷(A、B)、甜菊雙糖苷、甜菊醇、異甜菊醇、甜菊單糖苷等。構(gòu)成甜味成分的結(jié)構(gòu)為四環(huán)二萜母環(huán)，該化合物中的糖單元都是通過(guò)β-鍵與母體連接。取代基不同，糖苷系列化合物不一樣，甜味也不一樣(見(jiàn)表2)。目前，取代基R1、R2主要有葡萄糖基(Glc)、鼠李糖基(Gha)、木糖基(Xyl)及氫原子(H)基團(tuán)[2-3]。

表2 甜葉菊中主要苷類(lèi)成分及特征

2 甜菊糖苷功能

2.1 抗氧化功能

甜菊糖苷由多種苷類(lèi)化合物組成。Lopez等[4]研究了甜葉菊乙醇提取物清除DPPH自由基和超氧化物自由基的能力，當(dāng)其濃度達(dá)到250 μg/mL時(shí)，DPPH自由基和超氧化物自由基清除率達(dá)到最大值，分別為90%和81%。通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在大鼠心臟成纖維細(xì)胞中，甜菊糖苷(以甜菊苷和瑞鮑迪苷A為主要成分)可通過(guò)增加谷胱甘肽細(xì)胞內(nèi)含量和增強(qiáng)超氧化物歧化酶、過(guò)氧化氫酶的表達(dá)及活性來(lái)抵消氧化應(yīng)激。Yu等[5]研究發(fā)現(xiàn)，甜葉菊莖稈的熱水提取物能抑制魚(yú)油的氧化。張童童等[6]研究發(fā)現(xiàn)，甜菊糖苷中的甜菊酚對(duì)DPPH自由基和ABTS自由基的清除率分別為92.1%和29.6%。Casas-Grajales等[7]研究了甜菊糖苷對(duì)長(zhǎng)期使用硫代乙酰胺(TAA)所致的大鼠肝損傷的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)服用甜菊糖苷一定時(shí)間后，甜菊糖苷與受體tnfr1、tlr4-md2結(jié)合，對(duì)促炎介質(zhì)具有拮抗作用，表明甜菊糖苷具有抗氧化作用。

2.2 輔助降血糖、降血壓

甜菊糖苷在胃腸道中不被酶分解消化，并且可以增強(qiáng)胰島素的敏感性，促進(jìn)胰島素的釋放和肝糖原的形成，激活相關(guān)受體，從而達(dá)到降血糖的效果[8]。Jeppesen等[9]以患糖尿病的大鼠為研究對(duì)象，研究甜菊糖苷對(duì)大鼠體內(nèi)胰島素分泌的影響。實(shí)驗(yàn)證明，甜菊糖苷能顯著降低大鼠空腹血糖，其作用機(jī)制可能與降低血清二肽基肽酶-4水平、改善胰島素敏感性等有關(guān)。有研究表明，甜菊糖苷可輔助降血壓是由于其可抑制鈣離子內(nèi)流[10]。Hsieh等[11]給中國(guó)輕度原發(fā)性高血壓患者每日服用500 mg 甜菊糖苷粉，兩年后發(fā)現(xiàn)，甜菊糖苷具有顯著降低心臟收縮壓(從95±4.2 mm Hg降到89±3.2 mm Hg)和舒張壓(從150±7.3 mm Hg降到140±6.8 mm Hg)的作用(p<0.05)。Chan等[12]研究發(fā)現(xiàn)，高血壓志愿者每天三次服用甜菊糖250毫克/千克體重，持續(xù)一年，可明顯降低血壓。因此，以甜菊糖苷替代部分蔗糖食用，可輔助降血糖、降血壓。

2.3 抑癌作用

甜菊糖苷中的甜菊醇有貝殼杉烯型四環(huán)二萜骨架結(jié)構(gòu)，使其具有抗腫瘤作用[13]。Zhang等[14]研究了具有內(nèi)酯結(jié)構(gòu)的活性化合物(甜菊醇合成)對(duì)人體癌細(xì)胞的抑制作用，結(jié)果顯示，有3種化合物對(duì)白血病癌細(xì)胞、肝癌細(xì)胞和乳腺癌細(xì)胞具有明顯的抑制效果，其中化合物2b對(duì)抗人肝癌細(xì)胞的IC50值達(dá)到0.09 μM。甜菊醇能明顯抑制人結(jié)腸癌細(xì)胞中TNF-α誘導(dǎo)的IL-8釋放，減弱TNF-α刺激的IκB→NF-κB信號(hào)傳導(dǎo)，降低結(jié)腸癌細(xì)胞活性[15]。Ren等[16]研究了甜菊糖苷對(duì)人結(jié)腸癌HT-29細(xì)胞的抗增殖作用，發(fā)現(xiàn)在48小時(shí)和72小時(shí)，甜菊糖苷以5 μM的劑量顯著抑制癌細(xì)胞生長(zhǎng)。Khare等[17]研究了甜菊糖苷對(duì)乳腺癌細(xì)胞MDA-MB-231和SKBR3生長(zhǎng)的抑制影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，隨著甜菊糖苷的濃度增加，乳腺癌細(xì)胞活力下降，癌細(xì)胞凋亡的速率增加，表明甜菊糖苷具有誘導(dǎo)乳腺癌細(xì)胞凋亡的作用和良好的抗癌活性。

2.4 其他功能

甜菊糖苷還具有保護(hù)心肌活性、改善腸道功能、促進(jìn)礦物質(zhì)吸收、抗過(guò)敏、抑制動(dòng)脈粥樣硬化、預(yù)防齲齒、治療失憶等功能[18]，其功能機(jī)制見(jiàn)圖1。

圖1 甜菊糖苷功能機(jī)制

3 甜菊糖苷在食品工業(yè)中的應(yīng)用

Mintel報(bào)告指出，2017年全球范圍內(nèi)推出的含甜葉菊的食品和飲料數(shù)量比2016年增長(zhǎng)了10%以上，僅在2017年就有3500個(gè)新品推出，越來(lái)越多的食品飲料巨頭(達(dá)能、卡夫亨氏、雀巢、聯(lián)合利華等)將甜菊糖苷應(yīng)用到新產(chǎn)品中。2020年5月，國(guó)家衛(wèi)健委食品安全標(biāo)準(zhǔn)與監(jiān)測(cè)評(píng)估司發(fā)布公告，確認(rèn)將甜菊糖苷列入“食品添加劑擴(kuò)大使用范圍”。目前，甜菊糖苷在食品工業(yè)中的應(yīng)用情況見(jiàn)表3。

表3 市場(chǎng)上含有甜菊糖苷的食品

3.1 甜菊糖苷在飲料中的應(yīng)用

在消費(fèi)者追求健康的需求趨勢(shì)下，各大飲料企業(yè)紛紛推出低糖或無(wú)糖產(chǎn)品。甜菊糖苷口感與蔗糖接近，應(yīng)用于飲料中可實(shí)現(xiàn)低糖化，且不易被有害微生物利用。湯瑾等[19]研究了一種甜菊糖苷部分替代蔗糖的楊梅汁飲料，以甜菊糖苷替代40%蔗糖時(shí)，能得到酸甜適宜、清甜爽口、余味悠長(zhǎng)的楊梅汁飲料。周翠英等[20]研究了一種甜菊糖苷部分替代蔗糖的綠茶飲料，以甜菊糖苷替代35%蔗糖時(shí)，綠茶飲料酸甜適口，風(fēng)味清甜、悠長(zhǎng)，綠茶的苦澀味較低。

3.2 甜菊糖苷在酒類(lèi)中的應(yīng)用

我國(guó)酒文化源遠(yuǎn)流長(zhǎng)。在制作酒的過(guò)程中需要進(jìn)行糖化處理，為酵母提供碳源進(jìn)行發(fā)酵，產(chǎn)生乙醇。以甜菊糖苷部分替代蔗糖，可使酒類(lèi)增醇，且口感更加清爽。在國(guó)外，韓國(guó)的燒酒、日本的清酒及果酒類(lèi)中使用甜菊糖苷已經(jīng)有30多年歷史。在國(guó)內(nèi)，甜菊糖苷在酒中的應(yīng)用相對(duì)較少，仍有很大的發(fā)展空間。謝亞蘇[21]發(fā)明了一種含有甜菊糖苷的養(yǎng)生酒，添加甜菊糖苷既能保持天然谷物酒的醇和酒香，又具備甜潤(rùn)滋養(yǎng)的養(yǎng)生功效。

3.3 甜菊糖苷在奶制品中的應(yīng)用

根據(jù)國(guó)際乳品協(xié)會(huì)的數(shù)據(jù)，乳制品是現(xiàn)代人每天主要的食物，每年乳制品銷(xiāo)售額超過(guò)1250億美元，存在巨大的消費(fèi)市場(chǎng)。為了適應(yīng)減糖行動(dòng)，國(guó)內(nèi)外企業(yè)實(shí)施了以甜菊糖苷部分替代蔗糖的措施，改善乳制品風(fēng)味，增加乳制品中有益菌活菌數(shù)量，開(kāi)發(fā)了一系列低糖乳制品。周金燕[22]研究了甜菊糖苷對(duì)凝固型酸奶的影響，結(jié)果表明，甜菊糖苷可促進(jìn)酸奶中乳酸菌的繁殖，增加活菌數(shù)量，改善酸奶中常見(jiàn)的乳清析出狀況，減緩酸奶的后酸化。

3.4 甜菊糖苷在腌制食品中的應(yīng)用

蜜餞、果脯、涼果是我國(guó)傳統(tǒng)的腌制食品，歷史悠久，口味獨(dú)特。甜菊糖苷作為一種新型的低熱量、純天然的甜味劑，應(yīng)用在腌制食品中，一定程度上滿足了人們對(duì)健康美食的追求。甜菊糖苷具有穩(wěn)定的理化性質(zhì)，能延長(zhǎng)腌制食品的保存期限，且不會(huì)造成齲齒。李東華等[23]研究發(fā)現(xiàn)，添加 0.05 g/kg的甜菊糖苷與其他甜味劑復(fù)配使用，能制作出口感細(xì)嫩、甘甜可口的風(fēng)味生姜絲。Garcia-Noguera等[24]通過(guò)超聲脫糖工藝，去除了草莓中的蔗糖、果糖、葡萄糖，然后添加甜菊糖苷滲透液制作出與原本草莓甜味相接近的草莓蜜餞。

3.5 甜菊糖苷在其他食品中的應(yīng)用

甜菊糖苷具有高甜度、低熱量的特點(diǎn)，不會(huì)引起齲齒，可應(yīng)用于烘焙制品、口香糖、調(diào)味品、水產(chǎn)品等食品中[25-26]。通過(guò)部分替代蔗糖或者與其他甜味劑復(fù)配使用，可達(dá)到改善食品風(fēng)味、延長(zhǎng)食品保質(zhì)期等目的。甜菊糖苷還可應(yīng)用于新型豆制品、可可制品、巧克力和巧克力制品中。其中巧克力是含糖量非常高的食品，尤其是白巧克力，可可含量少、含糖量高。在白巧克力中應(yīng)用甜菊糖苷，既可以降低含糖量及成本，又可以確?？诟小Ｍㄟ^(guò)市場(chǎng)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，目前大多將糖醇類(lèi)物質(zhì)與甜菊糖苷復(fù)配使用。

4 展望

近年來(lái)，人們對(duì)低糖健康飲食越來(lái)越關(guān)注，高甜度、低熱量的甜菊糖苷具有巨大的應(yīng)用價(jià)值和廣闊的開(kāi)發(fā)前景，甜菊糖苷的理化性質(zhì)和生物學(xué)功能也成為研究熱點(diǎn)。但是仍然存在一些問(wèn)題，需要深入研究解決：一是目前甜菊糖苷的生物學(xué)功能研究只停留在細(xì)胞、動(dòng)物實(shí)驗(yàn)階段，在人體中是否呈現(xiàn)同樣的生物學(xué)功能仍有待研究；二是甜菊糖苷中部分苷類(lèi)化合物帶有苦味，影響其應(yīng)用，研究者需要解決甜菊糖苷的苦味問(wèn)題。