全 文 ：甜 叶 菊 及其 糖 苷 的 研 究 与 发 展
丁 宁 郝再彬＊ 陈秀华 (东北农业大学生命科学学院 ,哈尔滨市 150030)
原益山 (黑龙江省哈尔滨市绿叶科技有限公司 150090)
甜叶菊(Stievia rebaudiana), 又名“甜菊” 、“甜草” 。原产
巴拉圭 ,属菊属菊科草本植物。其叶含有甜叶菊苷 , 是一种
天然甜味剂 ,具有高甜度 、低热量 、无毒 、无副作用等特点 , 同
时具有一定的药理作用 , 对高血压 、糖尿病 、肥胖症 、冠心病 、
小儿龋齿等病症有很好疗效。甜菊糖苷的甜度约为蔗糖的
300 倍。因此甜叶菊成为继蔗糖 、甜菜糖之后的第 3 种天然
糖源。
1 甜叶菊的起源及其生长特性
甜叶菊原产于巴拉圭的 Amambay 及 Mbaracayu 山脉 , 土
壤条件是古代水成岩及火成岩的风化土壤。 呈现出明显的
局部特异性土壤分布 , 多含沙壤土和腐质土 , 肥力较差。 气
候条件因地势及地形的原因 ,降雨量较多 , 温差较大 , 且有霜
降现象 ,可认为近似温带气候 , 整个生长期温度都在 20℃以
上。甜叶菊具有喜温性 , 种子萌发的最适温度为 20 ～ 25℃,
营养生长期温度也要求 22℃以上 , 开花的最适温度为 18 ～
22℃。甜叶菊属感光性强的短日照植物 , 临界夜长大于 12h。
长日照反应期分别在现蕾前13～ 14d 和开花前26 ～ 30d , 此阶
段为花芽形成诱导期。此时期需具备少于 12h 的短日照才
能正常开花 ,所以短日照是甜叶菊由营养生长转到生殖生长
的关键。
甜叶菊作为糖料植物 ,早在第二次世界大战时就曾引起
过国际重视。 1970 年日本从巴西引进甜叶菊 , 开始驯化 、栽
培 、制苷 , 同时进行毒理 、食品检测等试验 ,并首先开发利用
甜叶菊产品—甜菊糖苷。 我国于 1977 年从日本引种试种 ,
并获成功。目前除中国 、日本引种和推广外 , 韩国 、泰国 、菲
律宾等也有不同幅度的推广栽培。
2 甜菊糖苷研究现状
2.1 甜菊糖苷的一般特性
2.1.1 甜叶菊甜味成分的结构和种类。甜菊糖苷是从干燥
后的甜菊叶中抽提出的一类具甜味的萜烯类配糖体 , 为白色
粉末。其分子式为 C38H60O18 ,分子量为 803(见图 1)。目前为
止 ,已从甜叶菊中分离得到 8 种不同甜度的糖苷。其中 Ste-
vioside是主要成分 , 占 60%～ 70%, 甜度为蔗糖的 300 倍;其
次是 Rebaudioside A ,占 15%～ 20%,甜度为蔗糖的 450 倍 , 且
甜味最接近蔗糖 ,其他组分含量都较少。
2.1.2 甜菊糖苷的理化性质。 甜菊糖苷主要有 3 种基本形
式 ,(1)淡棕色粗提取物 , 为 50%纯品;(2)微黄色 , 为 80%～
90%高等纯品;(3)白色粉末状 , 为 90%以上精品。
甜菊糖苷易溶于水 ,不溶于丙二醇或乙二醇 , 在空气中
吸湿性强 ,干燥失重为 1.5%～ 4.0%。与蔗糖混合使用有显
著的相乘效果。同时 , 甜菊糖苷具良好的耐热性 , 不易见光
分解 ,在 95℃下加热处理 2h 甜度不变 , 即使加热 8h 甜度降
低也很少。pH 在 3～ 9 内稳定 , 100℃下热处理 1h 也无变化。
耐盐性良好 ,无美拉德褐变现象 , 不被微生物同化和发酵 , 因
而可延长甜菊糖苷制品保质期。发热量极低 , 其卡值基本接
近零。
图 1 甜菊糖苷的结构式
2.1.3 甜菊糖苷的安全毒理分析。 70 年代起 ,日本 、美国 、
韩国 、巴西等国家先后进行过动物急性毒理 、亚急性毒理 、长
期毒理学试验。日本药理学家明石和光桥(1978 ～ 1982 年)
进行数次反复试验 , 发现甜菊糖苷对动物无任何毒害作用 ,
且对肿瘤病变有控制作用 ,这是三萜类抑制亚硝铵再合成的
作用所致。在对糖尿病病人的用量试验中 ,未发现任何副作
用 ,且对人体代谢功能无任何不良影响 。
2004年 7 月 6日世界联合卫生组织正式通过允许甜菊
糖苷在世界范围内通用的决议 ,这为甜菊糖苷的安全性提出
了有利的证明。因此 ,甜叶菊是一种安全的天然甜味剂。
2.2 甜菊糖苷的提取和纯化
2.2.1 甜菊糖苷提取工艺。甜菊糖苷提取方法通常采用醇
提取法 、吸附法 、浸提法 、树脂法 、分子筛法等 , 目前生产加工
甜菊糖苷最为关键问题就是提高产品质量 , 降低生产成本。
从生产实际出发 ,选择水为溶剂 , 用无毒又廉价的盐为沉淀
剂 ,采用离子交换树脂法进行提取精制 、冷冻干燥 , 从而得到
甜菊糖苷结晶。当前甜菊糖苷的生产行业基本采用树脂工
艺法(见图 2)。此法虽有一定的加工能力 , 但处于传统的方
式 ,糖苷总收率可达 85%,产品含量为 90%, 生产成本为 100
元/ kg左右。
2.2.2 甜菊糖苷的浓缩与纯化。目前国内浓缩甜菊糖苷水
溶液多采用热蒸发浓缩(如真空浓缩 、减压浓缩等), 能耗大 ,
成本高 ,有焦糖现象。因此 ,现代浓缩工艺发展了两种新的
浓缩方式:(1)完全用反渗透代替热蒸发浓缩。参照反渗透
技术代替热蒸发浓缩木糖醇的工艺 , 采用板式反渗透器 , 单
台有效膜面积 12.5m2 ,在 3.0～ 4.0MPa操作压力下 ,排水量
收稿日期:2004-11-02
＊通讯作者。
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0.4～ 0.6t/h ,除水率达 90%以上 , 浓缩液可直接送入喷雾干
燥器喷粉。这种工艺结构简单 、成本低 , 容易操作。 一般都
使用单元反渗透浓缩器 ,故只能采用一种膜 , 浓缩范围过宽。
当进料液浓度较稀时 ,要求其膜孔径较大 、透过的水量较大;
当进料液浓度较浓时 , 要求其膜孔径较小又不漏糖或少漏
糖。如用一台浓缩机组装同一种膜 , 这是不可能的。因此要
达到上述要求 , 必需进行一级浓缩或一级二段浓缩。(2)反
渗透器与热蒸发器串联浓缩。采用反渗透器与原有的热蒸
发器串联浓缩 ,是二段浓缩第二段用热蒸发器代替。热蒸发
浓度越稀 、含水量越大 , 浓缩所耗能越大。而反渗透则进料
浓度越低 ,预处理相对方便 , 膜不易阻塞 , 有利于膜性能的发
挥 ,可延长膜的使用寿命。热蒸发不存在漏糖问题 , 料液可
浓缩至较高程度 ,可满足喷雾干燥对料液浓度的要求。这种
方法料液有效成分损失比原工艺少。从浓缩时间上看 ,两者
基本相同。但改进工艺后操作简便 , 产品质量提高 , 不易吸
潮 ,很少出现粘壁焦糖现象。这两种方法试生产效果好 , 完
全达到生产要求 ,产品质量明显提高。
2.3 甜菊糖苷组份分离技术 有关甜菊糖苷组份分离 、检
图 2 甜菊糖苷的一般提取工艺流程
测技术 ,国外自 60 年代起已有研究 , 但因这几种苷具有非常
接近的分子结构和极性 ,给分离工作带来一定困难。目前报
道的分离手段主要有:(1)高效液相色谱法(HPLC);(2)液滴
逆流分配层析法(DCCC);(3)薄层色谱法(TLC);(4)重结晶
法;(5)超临界萃取法;(6)毛细管电泳法等。
2.4 甜菊糖苷不良风味的改良 甜菊糖苷有轻微的类似薄
荷醇的苦涩味 ,持续后苦味主要由三萜内酯引起 , 这种成分
是抑制亚硝铵(致癌物质)合成的有效活性物质 , 无论应用粗
品或精品 ,均不影响其安全可靠性 。溶解甜菊糖水温越高 ,
除后苦味效果越好 ,但甜度倍数相对降低。与柠檬酸 、苹果
酸 、酒子酸 、乳酸 、有机酸 、氨基酸合用时 , 对甜菊糖的后苦味
有明显消杀效果 ,可起矫味作用 , 提高甜味质量。
廖德仲研究报道了甜菊糖苷结构和甜味关系 , 并通过改
变连接在甜菊糖苷分子上不同基团 , 达到改善甜菊糖苷不良
风味的目的。环状糊糖是最常用来掩盖不良风味的物质 , 对
改善甜菊糖苷的不良风味也有效 , 其中 β-环糊精可用来掩
盖甜菊糖苷的苦味 ,γ-环糊精可掩盖苦涩味 ,带盐环糊精可
改善产品的整体风味。甜菊糖苷与多种物质混用时有较好
的协同效果 ,可起到增加甜度或改善风味的作用。与甜菊糖
苷可混用的物质有甜味剂:果糖 、葡萄糖 、蔗糖 、麦芽糖 、异构
化糖 、蜂蜜 、甘草 、阿斯巴甜 、乳酮糖 、AK 糖 、山梨糖醇;酸味
剂:乳酸 、苹果酸 、柠檬酸 、酒石酸;盐类:氯化钾 、氯化钠 、乳
酸钾 、酒石酸钠;氨基酸类:丙氨酸 、甘氨酸 、谷氨酸;其他物
质:淀粉 、淀粉糖浆 、环状麦芽糊精。
酶法改质甜菊糖苷就是利用生物技术将其现有的后苦
味成份转化为口感清醇的成份 ,从而大大提高了原甜菊糖苷
的品质和风味。普通甜菊糖苷与糖在酶的作用下 , 在原分子
结构骨架上 ,有选择地连接葡萄糖基 , 即形成糖化甜菊糖苷
(见图 3)。糖化甜菊糖苷由于没有甜菊糖苷那样的苦味 , 口
感大大改善 ,该工艺技术申请了国家专利 , 技术上处于国际
先进水平。
3 甜菊糖苷的应用及前景
3.1 甜菊糖苷在食品中的应用 甜菊糖苷甜度高且热量
低 ,作为一种新型天然的甜味剂可广泛应用于各类食品 、饮
料中。广义上讲 ,凡用甜产品几乎都可用甜菊糖苷代替部分
蔗糖和全部糖精。甜叶菊中含有 14 种微量元素 、32 种营养
成分 ,因此它既是极好的糖源 , 又是很好的营养来源。
图 3 甜菊糖苷的酶法转化
在饮料生产中 , 用甜菊糖苷代替 15%～ 35%蔗糖 , 既符
合国家标准 GB10791-89 要求 , 又不会降低产品质量 , 且具
有如下优点:(1)可改善饮料口感 , 使之具有清凉爽口的甜
味 ,可改变砂糖浓厚甜腻感。(2)实现饮料低糖化 , 符合饮料
发展方向。(3)甜菊糖苷较蔗糖物理 、化学性能稳定 , 不易成
为微生物营养源 ,延长产品保质期。甜菊糖苷用于冷食品中
可代替 10%～ 25%蔗糖。除具备用于饮料中的优点外 ,还具
有增加甜味的效果 ,深受喜爱甜食人的欢迎和好评。
同时甜菊糖苷还可用于罐头 、水产类 、蜜饯 、果脯 、糕点
等生产 ,使之实现低糖 、低热量 ,满足人们的需求。此外甜菊
糖苷还可用于调味品 、酒类制品中 , 改变其粘稠度 , 增加清凉
感。利用甜菊干叶与茶配伍可制成甜菊茶 , 对糖尿病 、肥胖
症 、高血压 、龋齿等有防治作用。 甜菊糖用于口香糖 、牙膏
中 ,即可解决产品的甜味 , 又可降低口腔内细菌的增值率 , 减
少龋齿发生 ,符合国务院减少糖精用量的通知精神。
3.2 甜菊干叶残渣在其他方面的应用 甜菊叶残渣属于工
业废料 ,却是很好的有机肥料 , 有机质含量极高 , 含 Ca2+和
Fe2+,可改良培肥土壤。 其次 , 腐熟的甜菊叶残渣与基础基
质配制成蔬菜育苗土 , 最适合香瓜 、西瓜 、柑桔 、西红柿。 可
促进幼苗生长发育 ,增加幼苗干鲜物质重 、促进早熟 、增加甜
度 ,是很好的育苗基质 , 且成本低廉。第三 , 甜菊叶残渣添加
到栽培菌类培养料中 ,既可满足食用菌对养分的需要 ,又可
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蚊净香草组培快繁及栽培技术研究
赖小芳 郝西平 (浙江省台州市农业科学研究院 317000)
蚊净香草(Mozzie Bustor)是利用细胞原生质体杂交技术
培育而成的环保型高科技新产品。该植物兼具澳洲天竺葵
独特的蒸腾释放功能和另一类植物内含的香茅醛驱蚊物质 ,
它在生长过程中所散发的香茅醛气体不仅芳香怡人 、驱散蚊
虫 ,还具有净化室内空气 、消除有害气体 、保健 、抗忧郁 、缓解
紧张与压力 ,环保功能突出。因它是转基因植物不能有性繁
育 ,扦插苗虽能成活 , 但繁殖速度慢 , 其功能与组培苗相比也
大打折扣 ,因此采用组培快繁才是最科学的手段。我们通过
两年多的室内外研究 ,已取得了非常显著的成效。
1 材料与方法
1.1 材料 选用大棚内栽植的长势好 、无病虫 、健壮母株 ,
取植株的顶芽 、腋芽 、叶片 、茎段等作为外植体材料。
1.2 方法 将选取的材料用自来水冲洗 1h , 然后置于无菌
操作台上 ,用 75%酒精振荡浸洗10s ,再用 0.1%升汞加Tween
-80 消毒 8min ,最后用无菌水冲洗 6 ～ 8 次 , 在无菌条件下将
芽头切取0.5cm长 , 茎段切成 1.0cm 长 、叶片切成1.0cm2分别
接到事先配制好的初代培养基上。
1.3 基本培养基 以 MS 为基本培养基 ,每个配方除添加不
同种类和浓度的激素外(见表 1), 再分别添加谷氨酰胺
0.1%、蔗糖 3%、琼脂 0.7%。pH 为 5.6 ～ 5.8。
1.4 环境条件 培养室温度 24 ～ 28℃,光照强度 2000LX , 光
照时间 12h/ d。
2 培养过程与结果分析
2.1 初代培养基调配及结果分析 培养基调配主要是生长
素与细胞分裂素比例的调节。阶段 1 把经消毒灭菌后的外
植体接种于固定生长素NAA浓度 、调节细胞分裂素BA浓
收稿日期:2005-03-27
满足食用菌对各种微量元素 、维生素及透气性的要求 , 因而
发菌快 、出菌早 、菌质好 、产量高 , 尤其是银耳 , 长得又白又
大;栽培金针菇 , 略带甜味 , 风味独特。第四 , 甜菊叶残渣可
以 5%比例做禽类饲料 , 能起到预防禽类拉稀等疾病作用 , 调
节禽类消化功能 , 并能提高产蛋率 。第五 , 甜菊叶残渣可掺
到饲料里 , 用来喂奶牛 、奶羊 ,可增加奶甜度 , 提高奶质量和
奶中微量元素 、氨基酸等物质 , 对产奶量有一定促进作用。
3.3 甜叶菊的市场现状及发展前景 甜叶菊自 70 年代在
我国引种成功以来 ,目前我国年种植 4 ～ 5 万亩 ,糖厂规模逐
渐扩大 ,由几吨 、几十吨发展到上百吨的大厂已有几个。 产
品质量逐年提高 , 生产成本相对降低 , 使各厂效益有不同程
度提高。现在全国生产设计能力 1500～ 1800t ,产品供应国内
外市场。我国已成为世界最大的甜叶菊原料生产国和出口
国。然而 , 我国甜叶菊行业目前形势不容乐观 , 甜叶菊种质
资源研究以及国产甜叶菊品种的种植推广相对薄弱 , 从而导
致甜叶菊原料品质逐年降低 ,生产整体布局不平衡 , 发展不
稳定。尤其是我国加入WTO , 我国农业以及相关产业将面临
严峻的挑战和冲击 ,因此甜叶菊行业必须在短期内提高生产
效率和国际竞争力 ,才能取得一定的发展空间 。
20 年来 ,我国甜叶菊生产呈波浪式发展 ,螺旋式上升 , 且
价格一直不稳 ,如 1991 ～ 1998年山东省甜叶菊价格波动过两
次 ,比较严重的是 1997 年每 kg 干叶价由 1996 年 14 元跌到
1.5元。造成这种局面的原因之一是宏观失控 , 加上东南亚
经济危机 ,出口受阻。可见甜叶菊行业的发展受国内外甜味
剂市场涨跌和自身生产力以及生产效率等多种因素共同影
响制约 ,因此我们应总结经验 , 通过多种渠道把握国内外 、省
内外甜叶菊生产的发展形势 ,搞好计划种植 , 这样就能保持
甜叶菊面积和价格的相对稳定。
我国是一个缺糖国家 ,目前食糖消费年人均不到 7kg , 与
欧美国家年人均 40～ 60kg差距很大。 甜菊糖苷以其高糖度
的优势缓解了我国食糖紧缺的问题。用菊苷代替部分蔗糖
不会降低产品质量 ,且其成本比蔗糖低 50%以上。在日本甜
菊糖苷已取代了全部糖精 、甜精等甜味剂和 1/3 蔗糖。据预
测 2005年世界范围内的甜叶菊甜味剂市场需求量将增加到
200万 t以上。1990年我国甜菊糖苷出口量已达100t , 出口甜
叶菊干叶 1000t , 1993 年甜菊糖苷出口量已逾 300t。现在我国
甜菊糖厂(车间)有 60 多家 ,年生产能力 1500t。如哈尔滨市
绿叶科技有限公司在黑龙江省同江市拥有年产 100t的工厂 ,
甜菊糖售价由每吨 15万元上升至 20 万元以上 ,由此可见甜
叶菊生产大有发展前途。
在我国甜叶菊一般亩产干叶 150 ～ 200kg , 亩净收入 700
元以上 ,最高亩产在黑龙江省海林市境内可达 300kg ,亩收入
可达 1200 元以上 , 且劳动力相对廉价。而南方地区产量相
对较低 ,成本较高。
在华北 、东北 、西北地区甜叶菊营养生长良好。 因昼夜
温差大 , 土壤肥力较好 , 故含糖量高 ,品质较好 , 但不能满足
花期的温度和日照长度要求 , 种植期较短 , 且不能正常开花
结籽 ,所需种子要从长江流域调入。而这些地区还有越冬冻
害问题 ,为此以一年生栽培为宜。但甜叶菊宿根仍具一定的
耐寒力 ,只要表根不裸露出地面可耐-12℃低温。在长江中
下游各省(市),它能多年生 , 但含糖量相对较低 ,品质较差 。
4 结 语
甜叶菊有良好的发展空间和前景 , 北方地区应发挥其地
理优势 ,努力寻找解决温度和日照方面问题的方法 , 大力发
展甜叶菊产业 ,生产出高品质的甜菊糖苷 , 为北方经济发展
创造更高的效益。
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