甜叶菊提取物

甜叶菊提取物以菊科植物甜菊Stervia rebaudiana.的叶子为原料提取的物质，主要活性成分为甜苷，甜菊糖苷作甜味剂，具有降血糖、降血压、促进新陈代谢、治疗胃酸过多的作用。
甜叶菊原产于南美的巴拉圭和巴西，早在400多年前就被巴拉圭居民用来制作甜茶。1905 年由植物学家Bertoni命名为Stevia rebaudiana而一直沿用至今。1955年开始人工苗圃栽培试验，1964年巴拉圭Enrigue de Gasperi从事甜叶菊大田移植驯化获得成功。20世纪60年代末，这种植物受到许多国家和地区的重视。日本、新加坡、马来西亚、韩国、以色列及中国均有大量种植。日本自1969年禁用甜蜜素以来，对甜菊苷倍加重视。但由于其人体毒理学和代谢资料尚不够完整，目前世界上仅中国、日本、韩国、巴西、巴拉圭、泰国和马来西亚等8个国家批准使用，甜菊苷的ADI值为5.5mg/kg。截止2000 年，尚未得到欧美等国家的批准。在过去10年内，FDA共3次拒绝批准它的食品添加剂地位。但是，1995年9月18日，FDA却又批准它可以作为 “膳食补充剂” (Dietary Supplement) 进行销售和消费。

图1为甜叶菊 其甜味成分主要为甜菊糖苷(stevioside)、甜菊醇双糖苷(steviolbioside)、莱包迪苷A (rebaudioside A) (R-A)、莱包迪苷B (rebaudioside B) (R-B)、莱包迪苷C(rebaudioside C) (R-C)、莱包迪苷D(rebaudioside D) (R-D)、莱包迪苷E(rebaudiosideE) (R-E)、杜尔可苷A (dulcoside A) (Dul-A)。
甜叶菊苷：白色至浅黄色结晶性粉末。有清凉的甜味，较之蔗糖甜约 300倍。高浓度者稍带苦味。相对分子质量 804.87。熔点196～198℃。比旋光度-39.3° (c=5.7，H2O)。化学性质稳定、耐高温。其甜味可久留口中。在空气中吸湿，微溶于乙醇，溶于水，在食品中受热不变色。分子量大，渗透性差。无毒。本信息是由Chemicalbook的蒋石编辑整理。 甜菊糖苷作甜味剂，具有降血糖、降血压、促进新陈代谢、治疗胃酸过多的作用。
图2为连续水提取法

图3为大孔吸附树脂法
虽然甜菊A苷与其他双萜苷一样可从甜菊叶子中提取，但更吸引人的方法是通过酶法水解甜菊苷成Rubusoside，然后再通过一系列化学反应转化成甜菊A苷。
1.从甜菊叶子中提取甜菊A苷
在过去的20多年中，人们努力尝试从甜菊叶子中提取精制出甜菊A苷，并希望能够实现工业化生产。已知的提取工艺是高度极性的水，这是因为甜菊苷仅微溶于水而A 苷在水中的溶解度很大。通过浓缩脱水，再用甲醇提取即可优先分离出A苷产品，但其中还含有部分甜菊苷。去除甲醇后，借助二氧化硅胶柱以丙醇-水-乙酸盐溶液作流动相进行色谱分离，再在戊醇水溶液中进行重结晶可以得到纯净的甜菊A苷。通过这种方法，可从叶子中提取出约0.25%的结晶A苷。而不经色谱分离，就可从干叶中提取出6.5%的甜菊苷。显然，提取法没有经济效益，因此有很多人都在致力于通过化学途径转化甜菊苷成甜菊A苷的研究。
2.甜菊苷向甜菊A苷的转化
1977年，日本田中等人成功地通过酶水解，将甜菊苷转化成另一种天然双萜苷Rebusoside (我国华南地区蔷薇科植物Rubus suavissimus的叶子中含有这种糖苷)，然后再通过三个步骤即可转化成甜菊A苷，得率75%。这一过程的关键在于，通过从微生物Aspergillus oryzae提取出的酶，对甜菊苷分子β-槐糖基与终端糖基醚交联部分进行的选择性水解。
3.通过水解实现各种甜菊双糖苷之间的相互转化
加碱皂化甜菊苷和甜菊E苷可生成相同的甜菊醇糖苷，这过程使用含10% NaOH 或KOH的水溶液，经过1h的回流反应即可完成。如果使用含有KOH的甲醇-水溶液，则可以提高甜菊醇糖苷的得率。还有人通过皂化方法转化甜菊D苷成B苷，而A苷则可通过水解酶转化作用转化成B苷。

图4为各种甜菊醇糖苷的水解转化 如果用上述方法提取出来的甜菊苷产品风味不太理想，那很可能是由于没有完全去除掉甜味杂质，或是提取产品中的甜菊苷与甜菊A苷的比例不合适。这时，可以使用复配、酶改性或化学改性等方法进行改良。
用来改善提取产物风味的酶处理法，除了通过酶重组法转变甜菊苷成味觉特性更好的甜菊A苷外，还可以使用适当的糖基转移酶将蔗糖分子中的Glc或Fru单元转移至甜菊苷或其他类似物分子上。例如，利用β-果糖基转移酶 (β-呋喃果糖苷酶) 在甜菊苷分子旁接上1mol的Fru，转变成果糖基甜菊苷 (Fructosyl Stevia)，其甜味特性得以改良，向蔗糖的甜味靠近。利用α-葡糖基转移酶，在甜菊苷分子旁接上1mol的Glc，转变成α-葡糖基甜菊苷 (Glucosyl Stevia)，可使甜味特性改良，甜度100～200倍，替代蔗糖的比例由原来的20%～25%，提高到50%～60%。图5示出经过葡糖基转移酶处理前后甜叶菊提取物的成分变化情况。

图5为葡糖基转移酶处理前后甜叶菊提取物甜味成分的变化 甜叶菊苷产生热量少，故适于糖尿病患者作甜味剂，并可用作甜味改性或强化剂，配红白糖、果糖、麦芽糖、糖精等，以改进甜味。据 GB2760—1996，可用于液体和固体饮料及糖果、糕点。此外，本品尚有降低血压、促进新陈代谢作用。 20世纪70年代，日本、韩国、巴西和美国等都进行过这方面的研究，结果表明这种天然提取物是安全的。巴拉圭使用甜叶菊及提取物已有好几个世纪了，在巴西其食用历史也很长，在日本也食用了近50年了，这些事实都证实了甜菊苷的食用安全性。
20世纪70年代日本进行了大量的研究，以分析甜菊苷是否具有致突变性和致癌性。日本厚生省对11个食用甜菊苷地区的癌症调查中，没发现任何值得注意的事例。 1985年，日本山田等人报道对雄、雌小鼠38种器官的组织病理学分析结果，没发现任何有与甜菊苷摄入量有关的毒性效果。
虽然已进行的大量研究，包括长达2年的慢性毒理学研究均未发现甜菊苷有任何致突变的可能，但有人发现具有代谢活性的甜菊醇是会产生突变效果的。1985年Pezzuto 等人使用经Aroclor1254或苯巴比妥及辅酶Ⅱ处理的小鼠匀浆肝脏组织中的S-9部位作为活性系统，使用Salmonella typhimurium TM677携带 “R-因子” 质粒PKM1001作为标志系统进行诱变试验。他们总结认为，细胞色素P-450传递的代谢活性与甜菊醇 C-16和C-17之间的一个双键有关，它能产生至今尚未被人们认识的诱变因子; 还认为甜菊醇C-13位羟基是诱变的表现式，而甜菊醇C-13位的乙酰化衍生物会阻止其诱变活性。他们还发现有代谢活性的甜菊醇，在能观察到有诱变活性的浓度范围内，具有很强的杀菌活性。
由于甜菊醇是在小鼠体内产生的，小鼠的微生物群系与人体的有区别，且试验所用的甜菊苷浓度至少是正常食品中可能使用量的100倍以上。在消化道内浓度的稀释，必然极大地减少发生突变的可能。因此，对这个试验结果不必太紧张。
含有50%甜菊苷和40%甜菊双糖苷的甜叶菊提取物，对大鼠的半数致死量LD50为 3.4g/kg，对小鼠的半数致死量为17～42g/kg。Medon用甜菊A、B、C苷，甜菊醇双苷和卫茅A苷口服喂养小鼠，均发现无毒。Akashi等人用含A苷和甜菊苷的甜叶菊提取液喂养小鼠3个月进行亚急性毒理试验，也没有发现任何有害作用。
1985年，山田等人用含有甜菊A苷及甜菊苷的甜叶菊提取物喂养大鼠22个月，结果表明提取物对大鼠的最大无作用量是550mg/kg。另一个2年的喂养试验表明，甜叶菊提取物没有慢性毒性和致癌性。R. E. Wingard等人的活体外试验表明，大鼠肠道微生物能将甜菊A苷降解成甜菊醇，转化率大约为65%，而相同条件下甜菊苷则几乎全部转化成甜菊醇。
甜叶菊提取物的最大问题，目前仍在于甜味不正，带有明显的苦涩味，甜味刺激缓慢，味觉延绵。一般的甜菊糖只有90%～92%的纯度，由于成分的不确定性，导致难以良好规范生产。因此，尽管号称为 “天然甜味剂”，但一直未能得到欧美等国家的认可，目前世界上仅8个国家批准使用。美国2000年报道的研究资料表明，它有可能导致突变及繁殖方面的问题，如使雄鼠排精量减少，雌鼠产仔量减少，幼鼠个体变小等。截止2000年，过去10年内FDA已3次拒绝批准它的食品添加剂地位。因此，甜叶菊提取物虽然在我国、日本、韩国有一定的市场，但前景并不太乐观。不过，美国FDA 却又于1995年9月18日批准它可以作为膳食补充剂加以使用。