甜菊糖苷的性質、提取、分離與結構鑒定研究現狀

◎ 韓羽彤

（中國農業大學 食品科學與工程學院，北京 100083）

甜菊糖苷是從菊科植物甜葉菊葉片中提取的一種糖苷，屬于二萜苷，自然界中存在的糖苷類一般是無味的，但甜菊糖苷的甜度是蔗糖的250 ～300 倍，具有低熱量、高甜度等特點，可以作為天然甜味劑。研究表明，除了可以作為甜味劑外，甜菊糖苷還具有降血壓、抗癌和抗菌等功效[1]。隨著人們生活水平的提高，消費者對人體健康的關注與日俱增，甜菊糖苷作為一種功能性糖苷類具有良好的市場前景。本文對甜菊糖苷的性質、提取、分離與結構鑒定等方面的研究進展進行了概述，并展望了未來研究的方向，為甜菊糖苷的合成及其在食品行業中的應用提供理論依據。

1 甜菊糖苷的化學結構及理化性質

甜菊糖苷屬于四環二萜類化合物，包括甜菊苷、萊鮑迪甙A（Reb A）、萊鮑迪甙B（Reb B）、萊鮑迪甙C（Reb C）、萊鮑迪甙E（Reb E）、萊鮑迪甙F（Reb F）、甜茶苷、杜克苷和甜菊雙糖苷等，這些甜味成分具有相同的苷元——甜菊醇（圖1），其碳十三位槐糖基是主要功能基，碳十九位酯基為助味基，這兩個位點上連接數量不等的葡萄糖基、鼠李糖基或木糖基，形成味質、理化性能各異的甜菊糖苷。

圖1 甜菊醇苷元結構圖

甜菊糖苷純品為白色結晶性粉末，分子式為C38H60O18，熔點是198 ℃，易溶于水，還可溶于甲醇、乙醇、四氫呋喃，但不溶于苯、醚、氯仿等有機溶劑，有較好的耐熱性和穩定性，見光不易分解[2]。甜菊糖苷耐鹽性好，無美拉德褐變，不被微生物同化和發酵，因此可延長其制品的保質期。

2 甜菊糖苷的提取與分離

2.1 甜菊糖苷的提取

甜菊糖苷的傳統提取方法有浸漬法、溶劑提取法等。隨著現代技術的發展，研究人員改良優化了傳統的提取方法，開發出超聲波提取法和微波輔助提取法等新型提取法。

2.1.1 溶劑提取法

甜菊糖苷易溶于水和醇，采用溶劑提取法時選用的提取劑多為水和乙醇，其具體的做法為浸提法、煎煮法等。浸提法生產周期長、工藝較為復雜；煎煮法的生產周期短、工藝操作簡單、產品質量較優。隨著社會科學技術的進步，研究人員對甜菊糖苷的溶劑提取工藝進行了優化。陳虎等[3]采取壓榨萃取方式提取甜菊糖苷，該工藝具有萃取時間短、萃取效率高的特點。俞堅[4]采取加壓溶劑法萃取甜菊糖苷，具有效率高、設備易于操作和低污染的優點，符合當前甜葉菊萃取物現代生產工藝的發展方向。

2.1.2 新型提取法

隨著科學技術的發展，甜菊糖苷的新型提取方法逐漸被發掘出來，包括超聲波提取法和微波輔助提取法。其中，超聲波能使植物細胞壁破裂，其中的生物活性物質被釋放提取，具有提取率高、操作簡單、用時短及有效成分破壞少等優點，有很好的發展前景。鐘利葉等[5]通過正交試驗研究甜菊糖苷的超聲波法最佳提取工藝條件，用蒽酮比色法進行定量分析，結果發現在料液比為1 ∶60（g ∶mL）、超聲時間為60 min、超聲功率為150 W、超聲溫度為55 ℃、提取3 次的條件下，甜菊糖苷提取率為27.32%，提取率高，成本低。

微波輔助提取法是通過樣品及溶劑中的偶極分子在高頻微波能作用下的提取方法，該方法具有時間短、提取率高、設備簡單、應用范圍廣以及低污染的優點。俞堅等[6]用響應曲面法設計實驗，研究最佳微波輔助提取甜菊糖苷的工藝條件，結果發現，微波輔助提取甜菊糖苷工藝除了提取液料比的選擇外，提取時間和微波功率也至關重要。如果提取時間過長，會增加甜葉菊中水溶性物質和其他雜質的溶解，還會增加微波設備的維護成本；如果提取功率太高，高能量產生的瞬時高溫會導致糖苷類化合物降解或部分降解。

2.2 甜菊糖苷的分離純化

隨著甜菊糖苷分離檢測技術的發展，現共發現35種不同結構的甜菊糖苷，包括異甜菊醇的糖基化產物及其同分異構體和8 種甜菊醇，它們有相似的框架，但不同位點添加了不同數目和類型的糖基。糖基數目和種類的差異是造成不同糖苷的口感和甜度差異的主要原因。甜菊糖苷的分離純化方法有重結晶法、色譜法和離子交換樹脂法等，以上多種方法也常常在一個甜菊糖苷提取工藝中綜合使用。例如，趙聰敏等[7]將中壓色譜與重結晶法結合，達到分離甜菊糖苷的目的，為甜菊糖結晶母液開發利用提供新的思路。劉宗林等[8]將離子交換樹脂法與重結晶法結合對甜菊糖苷進行分離純化，建立了具有工業化發展前景的甜菊糖苷純化工藝。

2.2.1 重結晶法

重結晶法主要根據甜菊糖苷中的甜葉菊苷、萊鮑迪苷A、萊鮑迪苷C 等在甲醇與水混合溶液中的溶解度存在差異而進行分離，通過調整混合溶液中甲醇和水的比例或加入其他的溶劑，使甜菊糖苷中的主要組分純化分離。

2.2.2 薄層色譜法

薄層色譜是用涂布于支持板上的支持物作為固定相，用合適的溶劑作為流動相，對混合樣品分離、鑒定和定量的一種層析分離技術，該技術已被廣泛用于甜葉菊中各種苷類物質的分離、鑒別和含量測定。例如，周瑩婷等[9]創新式地篩選理想的薄層色譜展開劑[（氯仿∶甲醇∶水=65 ∶35 ∶10 下層液，1 mL 甲酸）與（正丁醇∶醋酸∶水=4 ∶1 ∶5 上層液）]，建立二維垂直展開方法，可以實現4 種甜菊糖苷的有效分離鑒定。

2.2.3 高效液相色譜法

高效液相色譜法以液體為流動相，采用高壓輸液系統將具有不同極性的單一溶劑或不同比例的混合溶劑、緩沖液等流動相泵入裝有固定相的色譜柱，在柱內各成分被分離后，進入檢測器進行檢測，實現對試樣的分析。孫蕊等[10]研究使用高效親水液相色譜分離組分，采用紫外-可見檢測器進行檢測，在確保檢測結果準確性和色譜柱壽命的同時，可以大量測定甜菊糖苷的含量，樣品前處理簡便經濟、可移植性好。

2.2.4 離子交換樹脂法

離子交換樹脂法是利用交換劑與溶液中的離子發生交換進行分離的方法。該法分離效率高、應用范圍廣、再生處理方便等優點，已被廣泛應用于純化和分離甜菊糖苷。

3 甜菊糖苷的結構鑒定

甜菊糖苷的結構鑒定需要色譜法、質譜法和核磁共振法等多種手段聯合使用。在分離純化樣品后，對于不同種類的甜菊糖苷，可以用薄層色譜、高效液相色譜法等多種柱層析色譜進行分離鑒定，隨后利用質譜法、核磁共振法等方法確定分離得到的各成分結構。

3.1 質譜法

質譜法用電場和磁場將運動的離子按質荷比進行分離后進行檢測，測出離子準確質量，確定離子的化合物組成。一般的液相色譜法可以很好地分離不同的甜菊糖苷，但其紫外檢測設備吸收光僅在200～300 nm，對于某些甜菊糖苷的檢測靈敏度較差，而質譜儀具有較高的檢測靈敏性，可以解決這一問題。朱靜雯等[11]利用液相色譜-質譜聯用技術對多種甜菊糖苷標準品和“鑫豐3 號”甜葉菊葉片粗提物進行分析測定，確定了不同甜菊糖苷的出峰時間和順序，獲得更多種類的甜菊糖苷紫外檢測圖譜，完善了甜菊糖苷測定的研究，為進一步研究甜葉菊及甜菊糖苷提供了理論依據。

呂博等[12]建立了一種利用電噴霧質譜法鑒定甜葉菊中甜菊糖苷類結構的方法，與液相色譜-質譜聯用技術不同，該方法可以在多種混合物中快速檢測出其中的糖苷成分，得出較為完整的結構信息，通過這些信息能夠快速確定出糖苷結構，不需要進行復雜的樣品前處理。該方法為研究甜菊糖苷及衍生物的結構修飾和代謝反應提供了極有價值的信息。

3.2 核磁共振法

核磁共振法是利用波長為10 ～100 nm 的電磁波照射樣品，研究處于強磁場中的原子核對射頻輻射的吸收進而獲得有關化合物分子結構信息的分析方法。該方法通常與薄層色譜和質譜法等方法進行聯用，楊全花[13]在分離多種甜菊糖苷后，用薄層層析色譜法確定化合物的純度，質譜法確定其分子量，核磁共振法確定其化學結構，成功對甜菊糖苷進行了結構鑒定。莊昊儒[14]用AuCl3-叔丁腈催化體系高立體選擇性地構建β-糖苷鍵，制備瑞鮑迪苷A家族的甜菊糖苷天然產物，同時用核磁共振法確定產物的化學結構，為甜菊糖苷類化合物的合成提供依據。

4 展望

近年來，低糖健康的飲食理念獲得了人們的廣泛關注，因此高甜度、低熱量的甜菊糖苷因為其巨大的應用價值和廣闊開發前景，逐漸成為研究熱點。

在甜菊糖苷的提取分離與純化方面，研究的趨勢是對提取分離方法的不斷改良，以達到提高提取率、降低成本等目的。例如，陳虎等[3]改進傳統的溶劑提取方法；鐘利葉等[5]開發新的超聲波提取法方法；趙聰敏等[7]將多種改進的提取方法聯合使用，探究最適宜的提取條件。在結構鑒定方面，同樣運用質譜法等多種方法，不斷優化鑒定方法，如呂博等[12]對質譜法進行改進，建立電噴霧質譜法鑒定甜菊糖苷類結構的方法。但從植物中提取天然的甜菊糖苷受到作物生長周期、甜菊糖苷含量的限制和提取率的限制，隨著對其結構的研究，甜菊糖苷的生物合成逐漸成為研究的重點，其產量的提高也成為未來的研究發展方向。

此外，隨著甜菊糖苷被廣泛應用于食品行業中，其甜味成分的研究也可能成為未來發展方向。在甜菊糖苷化合物中，甜葉菊苷和萊苞迪甙A 的含量占比大且甜度高，但萊鮑迪苷C 帶有一定的后苦味道，影響甜菊糖苷的味質。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離氨基酸、5'-核苷酸等成分增強甜菊糖苷的甜味感知；邢琳琳等[16]研究大豆分離蛋白-大豆多糖體系對甜菊糖苷苦味的抑制效果。未來，研究人員將通過研究多種生物化學方法對其進行改性，進一步提高甜菊糖苷的感官品質。