全 文 ：第 39 卷 第 2 期
2012 年
北京化工大学学报(自然科学版)
Journal of Beijing University of Chemical Technology (Natural Science)
Vol． 39，No． 2
2012
甜叶菊化学成分及其甜度的研究
杨全花 陈 光 任红梅 王 戈 喻长远*
(北京化工大学 生命科学与技术学院，北京 100029)
摘 要:以工业化的提取分离工艺从甜叶菊干叶中分离提纯得到了甜菊糖苷粗品;利用正相硅胶层析柱以及葡聚
糖凝胶、十八烷基硅烷键合硅胶、聚苯乙烯树脂等反相层析柱，分离纯化甜菊糖苷粗品得到 5 个化合物;再利用薄
层层析色谱，质谱，核磁共振等分析手段对所得各单体进行了结构鉴定。结果表明分离得的 5 种化合物分别为 6-
羟基-11(β-D-吡喃葡萄糖基)-2-十二酮(6-hydroxy-11-(β-D-glucopyranosyl)-2-cyclododecanone，Ⅰ)、莱鲍迪 A苷(re-
baudioside A，Ⅱ)、莱鲍迪 B苷(rebaudioside B，Ⅲ)、莱鲍迪 M苷(rebaudioside M，Ⅳ)和葡萄糖(glucose，Ⅴ) ，其中单
体Ⅰ为新的化合物。利用甜度定量预测模型对化合物Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ进行甜度分析，其甜度分别为蔗糖的 113. 6、
225. 0、325. 0、29. 4 倍。
关键词:甜叶菊;化学成分;核磁共振;甜度
中图分类号:R284. 1
收稿日期:2011－12－14
第一作者:女，1986 年生，硕士生
* 通讯联系人
E-mail:yucy@ mail． buct． edu． cn
引 言
甜叶菊(Stevia rebaudiana)是原产于南美洲巴
拉圭的一种菊科植物。甜菊糖苷是从甜叶菊中提取
分离得到的一系列四环二萜类化合物，甜度高(约
为蔗糖甜度的 250 ～ 300 倍［1］) ，而热量仅为蔗糖的
1 /300［2］，目前已经被很多国家用来作为一种健康的
甜味添加剂。甜菊糖苷类化合物还具有抗高血压，
抗血糖，抗肿瘤，抗腹泻以及提高人体免疫力等临床
疗效［3］。
近年来，甜叶菊的成分研究备受关注，分离得到
的成分主要有挥发油，甾醇，二萜类，三萜类，黄酮
类，香豆素类等［4］。甜叶菊有效成分种类多样，约
有 50 多种，新的有效化合物也陆续被发现，如取代
基为 α-鼠李糖-β-D葡萄糖基［5］的新化合物，取代基
为 β-D木糖-β-D葡萄糖基，二萜母体上 C15 ～ C16位
含有双键的新化合物［6］等。目前高效液相色谱
法［7］是定量分析甜叶菊中各成分的有效手段，并且
理化性质方面研究主要集中在有效成分中甜菊苷、
莱鲍迪 A ～ F 苷、杜尔可 A 苷的甜度，熔点，折光指
数上［8］。随着甜菊糖苷作为健康食品药品添加剂
的广阔市场及其重要的临床医学价值，提高产品纯
度，明确有效成分的种类和理化性质，特别是产品中
少量杂质成分的分析成为甜菊糖苷研究的关键性问
题，而这方面的研究鲜有报道。
本文针对现有的甜叶菊分离提取工艺(水提→
过滤沉降→大孔树脂吸附→离子交换树脂得到的甜
菊糖苷粗品) ，利用多种柱层析色谱对甜叶菊粗品
中有效成分及杂质成分进行分离;并且利用质谱
(MS)、核磁共振(NMR)等方法确定分离得到的各
成分结构，以及利用甜度定量预测模型［9］预测各化
合物的甜度，研究造成甜菊糖苷粗品轻微苦味的原
因;同时通过研究杂质成分及其含量，分析甜菊苷产
品的品质。
1 实验部分
1. 1 原料、试剂和仪器
甜叶菊原材料来自湖南南浔圣涛植物科技有限
公司。
三氯甲烷、甲醇，分析纯，北京化工厂;ZCX-Ⅱ
型柱层析硅胶，粗孔，200 ～ 300 目，青岛海洋化工厂
分厂;GF254 型薄层层析硅胶，青岛海洋化工有限
公司。
AV400 和 AV600 型超导液体核磁共振仪，德国
Bruker;葡聚糖凝胶(Sephadex LH-20)填料，通用电
气医疗集团;十八烷基硅烷键合硅胶(ODS-A)填料，
日本维美希公司;聚苯乙烯树脂(MCI-GEL)填料，
日本三菱集团;大孔吸附树脂 AB-8(D101，860021，
DOI:10.13543/j.cnki.bhxbzr.2012.02.010
HPD-400，DM130)、离子交换树脂 AB-8，西安蓝晓
科技有限公司。
1. 2 甜叶菊的提取分离
称取干甜叶菊叶 5. 0 kg，依次加入 50 L、40 L 的
去离子水常温下循环浸泡 2次，过滤，滤渣再用 60 ～80
℃的去离子水搅拌下浸泡 2 h，提取液合并浓缩。浓
缩液用 60 ～ 80 目筛网过滤，与适量 2. 5 g /mL CaCl2
溶液搅拌溶解，得到 pH 为 9 ～ 10 的沉降液，过滤，
得到黄棕色滤液。滤液用大孔树脂梯度洗脱:水
洗→30%(体积分数)乙醇水洗→70%乙醇水洗→
乙醇洗，4 个梯度的洗脱液分别浓缩。用 5%的活性
炭脱色，阳离子树脂和阴离子树脂脱盐，干燥，即得
到粗品。
称取粗品 500 g，首先用正相硅胶柱洗脱，洗脱
剂为氯仿－甲醇混合液，以体积比 10∶ 1、5∶ 1、2∶ 1、1∶
1、0∶ 1依次洗脱;根据洗脱下来产品的性质，再利用
Sephadex LH-20，ODS-A 以及 MCI-GEL 等反相层析
柱反复洗脱，洗脱剂为甲醇－水。
2 结果与讨论
2. 1 化合物的结构鉴定
2. 1. 1 新化合物Ⅰ
化合物Ⅰ为白色粉末(甲醇) ，薄层层析色谱
(TLC)10%硫酸乙醇喷洒，烘烤显粉红色。溶于甲
醇和氯仿，易溶于水，在甜叶菊各类化合物中极性偏
小。ESI-MS m/z:377. 5［M-H］－，379. 4［M + H］+;
在13C-NMR(400 MHz，吡啶)给出了 18 个碳信号峰;
DEPT135(600 MHz，吡啶)给出 8 个仲碳信号峰;1H-
NMR(400 MHz，吡啶)给出 29 个氢信号峰，其中 2
个甲基质子信号 δ:1. 36(d，J = 6. 0 Hz，3H) ，2. 03
(s，3H) ;在较高场处有 6 个亚甲基质子信号 δ:
1. 53(m，2H) ，1. 61 ～ 1. 65(m，8H) ，1. 85(m，
2H) ，可知该化合物有对称性较强的烷烃碳链;13 C-
NMR谱中 δ:208. 1，结合 DEPT135 谱该处不出峰，
为酮羰基碳信号;δ:62. 6 ～ 103. 8 中有 6 个碳信号，
结合酸水解检出 β-葡萄糖，可知该化合物为糖苷。
综上可知，该化合物的分子量为 378;分子式为 C18
H34O8。
在1H-1H 耦合相关(COSY) (600 MHz，吡啶)谱
中，δ 1. 36(d，J = 6. 0 Hz，3H)的甲基质子与 δ 4. 10
(m，1H)有相关，结合13 C-NMR 谱，得到 C10 ～ C11的
片段;δ 2. 03(s，3H)没有与其他的质子有相关，得
到 C1 ～ C2片段;δ 1. 85(m，2H)与 δ 2. 37(t，J = 6. 4
Hz，2H)的质子有相关，结合 1 H-NMR 谱中 δ 2. 37
的裂分情况，可得到 C1 ～ C4片段。在碳氢远程相关
(HMBC) (600 MHz，吡啶)谱中，δ 2. 03 的甲基质子，
δ 1. 85、2. 37 的亚甲基质子，均与 δ 208. 1(C-2)的酮
羰基碳有远程相关，证实了 C1 ～ C4片段;δ 3. 95 的
次甲基质子与 δ 24. 1(C-5)、38. 2(C-7)的碳有远程
相关，碳氢直接相关(HMQC) (600 MHz，吡啶)谱中
δ 3. 95(m，1H)与 δ 71. 6(C-6)直接相关，均出现在
较低场，说明 C6连着羟基(—OH) ，得到 C5 ～ C7片
段;δ 1. 36 的甲基质子，δ 4. 94 的次甲基质子均与 δ
75. 1(C-11)的碳有远程相关，在 HMQC 中 δ 4. 94
(d，J = 7. 6 Hz，1H)与 δ 103. 8(C-1)直接相关，可
知 β-D-吡喃葡萄糖基连在 C11上，即得到 C9 ～ C11片
段。δ 4. 10 的次甲基质子与 δ 103. 8(C-1)的碳有
远程相关;δ 4. 49 的次甲基质子与 δ 78. 1(C-2)的
碳有远程相关;δ 4. 40 的次甲基质子与 δ 62. 6(C-
6)的碳有远程相关，HMBC 与 HMQC 相结合，可知
其为葡萄糖的信号。在 HMQC 谱中，化合物Ⅰ其余
碳氢信号均得到了归属，1 H-NMR、13 C-NMR 数据如
表 1。
根据以上分析得到该化合物的化学结构如图
1，命名为 6-羟基-11(β-D-吡喃葡萄糖基)-2-十二
酮，是第 1 次分离出来的新化合物。
2. 1. 2 已知化合物
化合物Ⅱ在甲醇水溶液为半球状白色颗粒或透
明圆片，TLC碘显色为黄色，10%硫酸乙醇烘烤显粉
红色;熔点为 242 ～ 244 ℃;13 C-NMR(100 MHz，吡
啶)δ:15. 8(C-20) ，19. 6(C-2) ，20. 9(C-11) ，22. 4
(C-6) ，28. 6(C-18) ，37. 2(C-3) ，38. 7(C-12) ，40. 1
(C-10) ，41. 0(C-1) ，41. 1(C-7) ，42. 8(C-8) ，44. 2
(C-4) ，44. 7(C-14) ，48. 0(C-15) ，54. 2(C-9) ，57. 6
(C-5) ，86. 8(C-13) ，105. 0(C-17) ，154. 4(C-16) ，
177. 3(C-19)为四环二萜骨架上的基本信号;62. 3
(C-6) ，62. 6(C-6″″) ，62. 9(C-6″) ，63. 1(C-6) ，
70. 9(C-4″) ，71. 2(C-4) ，71. 8(C-4″″) ，72. 1(C-
3″″) ，74. 1 (C-3) ，75. 5 (C-3″″) ，76. 5 (C-2) ，
77. 6(C-2″″) ，78. 4(C-5″) ，78. 5(C-5″″) ，78. 7(C-
3) ，78. 8(C-5) ，79. 2(C-5) ，79. 5(C-2) ，81. 0
(C-2″) ，88. 1(C-3″) ，96. 0(C-1) ，98. 4(C-1″) ，
105. 0(C-1) ，105. 0(C-1″″)为 C13和 C19上的糖取
代基。实验结果与文献［10］报道的莱鲍迪 A 苷基
本一致，故鉴定该化合物为莱鲍迪 A 苷，结构式如
图 2 所示。
·92·第 2 期 杨全花等:甜叶菊化学成分及其甜度的研究
表 1 化合物Ⅰ的 NMR数据
Table 1 NMR data of compound Ⅰ
C序号
δ
C H
1H-1H 偶合相关 C—H远程偶合相关
1 29. 3 2. 03 s，3H —
2 208. 1 — — (C2，H1) ，(C2，H3)
3 43. 3 2. 37 t，2H;(H3，H4)J = 6. 4 Hz (C3，H4) ，(C3，H1)
4 36. 8 1. 85 m，2H (C4，H3)
5 24. 1 1. 63 m，2H (C5，H4)
6 71. 6 3. 95 m，1H (C6，H5) ，(C6，H7)
7 38. 2 1. 61 m，2H (C7，H8)
8 25. 6 1. 63 m，2H (C8，H9)
9 21. 7 1. 53 m，2H (C9，H10)
10 37. 8 1. 65 m，2H (C10，H9)
11 75. 1 4. 10 m，1H (C11，H1)
12 21. 6 1. 36 d，3H;(H11，H12)J = 6. 0 Hz (C12，H11)
1 103. 8 4. 94 d，1H;(H1，H2)J = 7. 6 Hz (C1，H2) ，(C1，H11)
2 78. 1 4. 03 t，1H;(H2，H3)J = 7. 6 Hz (C2，H1)
3 75. 8 4. 55
dd，1H;(H2，H3)J = 2. 4 Hz
(H3，H4)J = 12. 0 Hz
(C3，H4) ，(C3，H6)
4 70. 3 3. 78 m，1H (C4，H3)
5 78. 3 4. 40 q，1H;(H4，H5)J = 5. 2 Hz (C5，H6)
6 62. 6 4. 24 d，2H;(H5，H6)J = 9. 2 Hz (C6，H5)
图 1 化合物Ⅰ的 COSY和 HMBC相关示意图
Fig． 1 Key COSY and HMBC correlations of compound Ⅰ
图 2 莱鲍迪 A苷的结构式
Fig． 2 The structure of rebaudioside A
化合物Ⅲ在甲醇里为白色粉末或无色针状结
晶，TLC碘显色为黄色，10%硫酸乙醇烘烤显淡红
色;根据其 13 C-NMR (100 MHz，吡啶)δ:16. 4(C-
20) ，20. 1(C-2) ，20. 9(C-11) ，22. 9(C-6) ，29. 7(C-
18) ，38. 1(C-12) ，39. 0(C-3) ，40. 1(C-10) ，41. 3(C-
1) ，42. 1(C-7) ，42. 7(C-8) ，44. 2(C-4) ，44. 9(C-
14) ，48. 2(C-15) ，54. 4(C-9) ，57. 3(C-5) ，87. 0(C-
13) ，105. 2(C-17) ，154. 2(C-16) ，180. 5(C-19)为四
环二萜骨架上的基本信号，其中 180. 5 表明 C19为游
离的羧酸;62. 6(C-6″) ，62. 7(C-6) ，63. 5(C-6) ，
70. 2(C-4″) ，71. 9(C-4) ，72. 6(C-4) ，75. 6(C-2″) ，
76. 7(C-1) ，77. 9(C″-5) ，78. 4(C″-3) ，78. 7(C-5) ，
78. 9(C-2) ，78. 9(C-5) ，81. 0(C-2) ，88. 5(C-
3) ，98. 3(C-1) ，104. 8(C-1″) ，105. 1(C-1)为糖取
代基的基本信号。以上实验数据与文献［11 － 12］
报道的莱鲍迪 B 苷基本一致，且根据其得理化性质
得知，该化合物为莱鲍迪 B苷，结构式如图 3 所示。
化合物Ⅳ甲醇溶液结晶为白色松散性粉末，
TLC碘显色为黄色，10%硫酸乙醇烘烤显淡红色。
13C-NMR(100 MHz，吡啶)δ:16. 1(C-20) ，19. 3(C-
2) ，19. 8(C-11) ，21. 5(C-6) ，29. 3(C-18) ，37. 1(C-
12) ，37. 1(C-3) ，39. 0(C-10) ，39. 9(C-1) ，41. 5(C-
7，C-8) ，43. 6(C-4，C-14) ，46. 9(C-15) ，53. 2(C-9) ，
56. 7(C-5) ，85. 9(C-13) ，104. 0(C-17) ，153. 3(C-
16) ，175. 1(C-19)为四环二萜骨架上的基本信号，
92. 9(C-1)为 C19上糖端基碳的信号，97. 1(C-1″″)
·03· 北京化工大学学报(自然科学版) 2012 年
图 3 莱鲍迪 B苷的结构式
Fig． 3 The structure of rebaudioside B
为 C13上糖端基碳的信号，103. 8(C-1″) ，104. 0(C-
1，C-1″，C-1)等为取代基上糖的信号。以上实
验数据与文献［11］报道的莱鲍迪 M苷基本一致，故
鉴定该化合物为莱鲍迪 M苷，结构式如图 4 所示。
图 4 莱鲍迪 M苷的结构式
Fig． 4 The structure of rebaudioside M
化合物Ⅴ常温下易溶于水，微溶于甲醇和氯仿，
纯净的单体为无色晶体或白色颗粒状粉末。TLC
10%硫酸乙醇喷洒，烘烤时先显红色，随着温度的升
高很快变成棕黑色。熔点为 80 ～ 90 ℃;13 C-NMR
(100 MHz，吡啶)δ:66. 2(C-6) ，73. 4(C-2) ，73. 6(C-
5) ，75. 3(C-4) ，78. 1(C-3) ，104. 0(C-1)。MS 分析
得到［M-H］－ 为 m/z 181. 2，而葡萄糖的分子量为
180;该化合物与葡萄糖标准品 TLC 对照，显示 R f值
及斑点颜色相一致。由此可以推测该化合物为葡
萄糖。
2. 2 化合物甜度分析
甜菊糖苷虽然具有高糖度，低热量的优点，但其
有效成份甜度不一，部分成份口服后具有苦涩感，这
严重影响了产品的品质。本文研究得到的有效成分
是莱鲍迪 A苷，莱鲍迪 B苷，莱鲍迪 M苷，以及新化
合物Ⅰ，利用甜度定量预测模型，得到各化合物的甜
度如表 2。
表 2 甜菊糖苷各化合物的甜度
Table 2 The sweetness of related compounds in
Stevia rebaudiana
化合物序号 甜度*
Ⅰ 113. 6
Ⅱ 225. 0
化合物序号 甜度*
Ⅲ 325. 0
Ⅳ 29. 4
* 相对蔗糖甜度的倍数
甜菊糖苷基本结构 C13上取代基的变化对甜味
很敏感，C19上的取代基对甜味的程度有很大的关
系［13］。本文研究的产品，有效成分主要为莱鲍迪 A
苷、B苷以及 M苷，经测定其质量约占产品的 60%，
杂质成分主要是葡萄糖，质量分数约为 35%，其余
成分约为 5%。其中，莱鲍迪 A苷味觉纯正，与蔗糖
相当;莱鲍迪 B 苷具有后苦感［14］，是本实验样品苦
味感的主要来源;葡萄糖在人体内容易消化吸收，对
产品品质影响较大。化合物Ⅰ的结构简单，易于合
成或从天然产物中提取分离，而且甜度是蔗糖的
113. 6 倍，如果其口感纯正，将会给甜味添加剂产业
带来巨大的影响。
3 结束语
甜叶菊有效成分种类丰富，植物体内含量高，加
上有效成分是高甜度，在人体内是不被消化吸收的
非营养物质，这为糖尿病人，肥胖人群提供了良好的
甜味添加剂。因此，通过设计分离纯化工艺，提高产
品有效成分的纯度，特别是味觉纯正，甜度较高等有
效成分的含量，把握产品杂质成分的性质，为以后更
深入研究甜菊糖苷的大规模生产提供理论依据。本
文研究得到的新化合物Ⅰ，模拟测试显示其具有相
当高的甜度，但其他理化性质还没有完全了解，待对
其性质进行深入研究之后，或许具有非常重要的临
床应用意义。
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Analysis of the Chemical constituents of Stevia rebaudiana
and its sweetness
YANG QuanHua CHEN Guang REN HongMei WANG Ge YU ChangYuan
(College of Life Science and Technology，Beijing University of Chemical Technology，Beijing 100029，China)
Abstract:Extraction and separation of the products from Stevia rebaudiana obtained through an industrial process
afforded five purified compounds using silica gel column chromatography，reversed-phase Sephadex LH-20，ODS-A
and MCI-GEL chromatography． Identification of by TLC，MS and NMR showed that the five purified compounds
were 6-hydroxy-11-(β-D-glucopyranosyl)-2-cyclododecanone (Ⅰ) ，rebaudioside A (Ⅱ) ，rebaudioside B (Ⅲ) ，
rebaudioside M (Ⅳ) ，and glucose (Ⅴ)． The monomer I was a new compound． In silico prediction software was
used to predict the sweetness of compounds Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ and Ⅳ． Their sweetness values were predicted to be
113. 6，225. 0，325. 0，and 29. 4 times larger than sugar，respectively．
Key words:Stevia rebaudiana;chemical composition;NMR;sweetness
·23· 北京化工大学学报(自然科学版) 2012 年