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甜叶菊的综合开发利用



全 文 :文章编号:1007-2624(2009)01-0068-02
甜叶菊的综合开发利用
马 磊,石 岩
(青岛农业大学旱作技术山东省重点实验室,青岛 266109)
摘 要:主要介绍了甜叶菊的甜味成分的种类和特性、提取与分离工艺、味质改进技术;及在药用、肥料、饲料中的应
用。 甜叶菊是一种综合开发利用有较高经济价值的作物。
关键词:甜叶菊;甜菊糖甙;综合开发利用
中图分类号:S566.9 文献标识码:A
甜叶菊(Stevia rebaudiana)别名甜菊、糖草,属菊科(Compositae),斯台维亚属,原产地在南美亚热带地区,
1977年我国引进栽培获得成功。 甜叶菊含有 14种微量元素、32种营养成分,因此它既是极好的糖源,又是良
好的营养来源。 甜叶菊的根、茎、叶中含有甜叶菊糖甙,甜叶菊糖甙具有高甜度(为蔗糖的 200~300倍)、低热量
(仅为蔗糖的 1/300)的特性[1]。因而日益引起人们的关注和重视,被誉为最有发展前途的新糖源[2,3]。我国是一个缺
糖的国家,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[4]。 由于我国人多地少的国情,
并且随着产业结构的调整,糖料作物的种植面积呈逐年下降趋势[5]。 甜叶菊糖甙以其高甜度的优势缓解了我国
食糖紧缺的问题,种植 1hm2甜叶菊产糖量的甜度相当于种植甘蔗 6~7hm2、甜菜 11~12hm2,而且发展甜叶菊用
地少,可大大节约耕地。 而且甜叶菊还可用于药品、肥料及饲料等,是一种综合开发利用经济价值较高的作物。
1 甜菊糖甙
1.1 甜叶菊甜味成分种类和特性
甜菊干叶中的重要成分是甜菊糖甙[4],其含量占 10%左右;甜菊糖甙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。甜菊糖甙易溶于水,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
甙具良好的耐热性,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
长甜菊糖甙制品保质期,便于保存。 发热量极低,其卡值基本接近零。
目前为止, 已从甜叶菊中分离得到 8 种不同甜度的糖甙 [6]:(1) 甜菊糖甙 (stevioside)(St)、(2) 二糖甙
(steriolbioside)(SBio)、(3)莱包迪甙 A(rebaudioside A)(RA)、(4)莱包迪甙 B (rebaudioside B)(RB)、(5)莱包迪甙 C
(rebaudioside C)(RC)、(6)莱包迪甙 D(rebaudioside D)(RD)、(7)莱包迪甙 E(rebaudioside E)(RE)。 (8)杜尔可甙 A
(dulcoside A)(DA)。这些配糖体中,含量高,且有经济价值的糖甙体有 St、RA、RC、DA四种,特别是其中的 RA,
不论从甜度和味质上均受到好评。一般说的甜味配糖体含量,都以甜菊总甙(total stevloside)量表示。甜菊总甙
是表示甜菊所含各种甜味甙类的总称,即总甙(total glycoside)。 我国目前工业化大生产提取出来的甜菊甙是
多种试组成的混合物,其中的甙组分大致可分为以下三类[7]:
(1)甜菊甙。 无色晶体,甜度为蔗糖的 270~280倍,是甜菊甙产品的主要组成部分,在混合甙中的比例为
50%~70%,味质良好,余味长而微苦。
(2)莱包迪甙。 这种甙又可分为 RA,RC,RD,RE等四种,其中 RA是无色结晶,甜度为蔗糖的 450倍,甜
味纯正,近似蔗糖,是甜菊试产品中甜味最优质部分。 RC为无色结晶,甜度不到蔗糖的 50 倍并带苦味。 RD
为无色结晶,甜度为蔗糖的 150倍。 RE的甜庶为蔗糖的 100~150倍。 RA在干叶中占总甙的 15%~20%左右,
RC占 10%~15%左右,RD,RE占的比例较小。
(3)杜尔可甙。 该甙可分为 DA和 DB两种,其中 DB和 RC是同一种物质,DA在干叶中占总甙比例也比
较小,且其甜度为蔗糖的 150倍左右。
总的来说,甜菊甙是甜菊甙产品的主要组成部分,其次是 RA 部分,但如果产品中 RA 含量越高,甜味就
越纯正,也就会受越多消费者的青睐。因此,我们要想改善现有甜菊甙产品风味,就必须想办法提高甜菊甙产
品中 RA部分含量。
收稿日期:2008-07-11
作者简介:马 磊(1982-),男,山东省潍坊市人,主要从事作物高产生理生态工作。
通讯作者:石 岩,E-mail: yanshi@qau.edu.cn
中 国 糖 料
Sugar Crops of China
2009 年
第 1 期68
马 磊,等:甜叶菊的综合开发利用
目前工业化生产的甜菊糖甙主要有 3种基本形式[8]:(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。
1.2 甜菊糖甙提取与分离工艺。
甜菊糖甙提取方法 [9]通常采用醇提取法、吸附法、浸提法、树脂法、分子筛法等,目前应用最广的是树脂
工艺法。 此法虽有一定的加工能力,但处于传统的方式,糖甙总收率可达 85%,产品含量为 90%,生产成本较
高,因此降低生产成本,提高产品质量是甜菊糖甙提取工艺中亟待解决的问题。
提取得到的甜菊糖甙粗品要经过进一步的浓缩和纯化。目前比较先进的工艺有两种,一种是完全反渗透
法,另一种是反渗透器与热蒸发器串联浓缩法。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,产品质量也
比较高。
以上方法得到的产品是各种糖甙组分的混合产品,还可以进行进一步的糖甙组分分离。目前报道的分离
技术有;(1)高效液相色谱法(HPLC)[10,11];(2)液滴逆流分配层析法(DCCC)[12];(3)薄层色谱法(TLC)[13,14];(4)重结晶
法[15];(5)超临界萃取法[16,17];(6)毛细管电泳法[18];(7)树脂吸附分离提取法等。
采用树脂吸附分离法[6]提取、精制甜叶菊糖具有快速、经济、稳定持久等优点,是目前甜叶菊糖精制过程
中不可缺少的工艺流程。大孔吸附树脂对甜叶菊提取成分的吸附作用具有一定的选择性。 近年来,南开大学
高分子化学研究所正着手致力于设计合成一种对甜菊甙具有高吸附选择性的大孔亲和性吸附树脂, 并研究
它对于甜叶菊糖 8种糖甙的分离作用,力图采用树脂的选择性吸附作用提取分离出莱包迪甙 A 含量高的甜
叶菊糖产品。
1.3 甜菊糖甙的味质改进
由于甜菊叶提取物是 8种双萜糖甙的混合物,其口感、甜度各不相同。 其中甜菊甙和莱包迪甙 C带有一
定的后苦味道,严重影响着甜叶菊糖的味质,为此,国内外学者进行了大量研究改进工作。
在甜叶菊糖组分中,甜菊甙、莱包迪甙 A及莱包迪甙 C的相对含量较高,占总量的 90%以上。 其中莱包
迪甙 A 甜度高,味质接近蔗糖,是理想的甜味成分,而甜菊甙及莱包迪甙 C 具有较强的余苦味,在很大程度
上影响了甜叶菊糖的味质,使甜叶菊的应用受到了限制。因此应该对有较强余苦味的甜菊甙、莱包迪甙、斯替
维伯甙进行改造与转化,改善其味质。 近年来有许多研究用酶转糖基化法将甜菊甙、莱包迪甙 C转化成低聚
葡萄糖配体,以改进其味质的报道。也有用酯化法、细菌微生物法及掺杂法等措施进行味质改进的研究,都有
效地改善了甜菊糖甙的味质。
2 药用作用
甜叶菊有一定的药理作用,有控制血糖、降低血压、促进新陈代谢的作用,亦有治疗糖尿病,肥胖症、调节
胃酸、恢复神经疲劳之功效[19]。 甜叶菊茎用活化水于 45~60℃提取,并于此温度下浓缩,制备家畜健康饮料和
乳房洗剂,治疗家畜乳腺炎,促进健康,治疗应激引起的疾病、慢性支气管炎、肺炎、肝功能障碍、肝炎、卵巢机
能减退[20]。 甜叶菊可增进家畜、赛马和宠物的食欲并能治疗它们的慢性疾病及牛的不孕症,已引起国外畜牧
和饲料工作者的关注[21]。
3 用于肥料及饲料等
甜叶菊干叶中除含有甜菊糖甙,还含有大量蛋白质、脂肪、纤维素、灰分和无氮浸出物等非糖成分,因此
它是多种产品综合开发利用的植物资源。
甜菊叶残渣属于工业废料[4],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。
(下转第 72页)
第 1 期 69
料糖国中 年9002
小花蝽生物特性的比较研究结果表明,蠋蝽对规模化生产技术要求的环境条件更加宽松,而且蠋蝽比小花蝽
个体大捕食能力强,自然分布也广,因此蠋蝽将是一种很有市场需求的、防治应用效果显著的天敌昆虫。 蠋蝽
巨大的市场潜力与广阔的应用前景必将会在害虫防治工作中带来极大的社会效益、经济效益和生态效益。
参考文献:
[1] 王爱静. 应重视保护利用—蠋蝽[J]. 新疆林业, 1992(1):27-29.
[2] 陈静,张建萍,张建华,等. 蠋敌对双斑长跗萤叶甲成虫的捕食功能研究[J]. 昆虫天敌,2007,29(4):149-154.
[3] 衡雪梅. 甜菜夜蛾发生危害及防治对策[J]. 吉林蔬菜,2003(1): 23-24.
[4] 周艳丽,王贵强. 我国甜菜害虫防治研究进展及前景[J]. 中国甜菜糖业,2004(3):35-38.
[5] 高长启,王志明,于恩裕. 蠋蝽人工饲养技术的研究[J]. 吉林林业科技,1993(2):16-18.
[6] 崇华,严静君,姚德富. 温度与蠋蝽(Arma chinensis Fallou)发育的关系[J]. 林业科学,1984,20(1):96-99.
Arma chinensis Fallou Protection and Utilization as a Control Agent
of Sugarbeet Insect-pests
GAO Zhuo1, ZHANG Li-xiang1,2, WANG Gui-qiang1,2
(1. College of Agricultural Resource and Environment, Heilongjiang University, Harbin, 150080, China;
2. Sugarbeet Research Institute of Chinese Academy of Agricultural Sciences, Harbin 150080, China)
Abstract: Arma chinensis Fallou used as a natural enemy of insect-pests was described, such as biological
characteristics, potential utilization for controlling agriculture and forestry insect -pests, and prospect of
controlling beet insect-pests.
Key words: Arma chinensis; Sugarbeet insect-pests; Protection and utilization
(上接第 69页)
参考文献:
[1] 胡献丽,董文宾,郑丹,等. 甜菊及甜菊糖甙研究进展[J]. 食品研究与开发,2005(1):36-38.
[2] 朱东顺,岳林旭,李立安,等. 浅析山东省甜叶菊生产现状及发展对策[J]. 中国糖料,2001(4):43-44.
[3] Jeppesen P. B. Stevioside induces antihyperglycaemic, insulinotropic and glucagonostatic effects in vivo: studies in the diabetic
Goto-Kakizaki (GK) rats[J]. Phytomedicine, 2002,9(1):9-14.
[4] 丁宁,郝再彬,陈秀华,等. 甜叶菊及其糖苷的研究与发展[J]. 上海农业科技,2005(4):8-10.
[5] 张苏平. 粮食安全评估指标与方法研究综述[J]. 经济研究参考,2007(13):44-47.
[6] 张杨,陈天红,孙君坦,等. 甜叶菊糖的组份分离与味质改进研究进展[J]. 化学通报,1998(6):11-16.
[7] 赵瑜藏,张运申. 甜菊的化学成分及开发利用研究[J]. 安阳师范学院学报,2000(2):40-42.
[8] 卿石臣. 怎样提高甜菊甙中 RA 含量[J]. 中国食品工业,1994(10):19-20.
[9] 李玉秀,等. 甜菊化学提取分析和利用研究[Z]. 甜菊引种试验研究资料选编,1981,88-89.
[10] 袁汉成,安蓉,刘晓英. AllianceTM HPLC 系统在生物化学分析中的应用[J]. 现代仪器,1998(3):32-35.
[11] FangFang, Jingming Li, Qiuhong Pan, et al. Determination of redwine flavonoids by HPLC and effect of aging[J]. Food
Chemistry, 2007,101:428-433.
[12] 张绍林,王喆星,陈英杰,等. DCCC 技术在甙类分离中的应用[J]. 沈阳药科大学学报,1989,6(2):144-147.
[13] 汪瑗,朱若华,陈惠. 薄层色谱分析法及其进展[J]. 大学化学,2006,21(3):34-40.
[14] M.T. Xu, L.F. Chen and J.F. Song. Polarographic behaviors of diclofenac sodium in the presence of dissolved oxygen and its
analytical application[J]. Anal. Biochem., 2004,329(1): 21-27.
[15] 张杨,陈天红,史作清,等. 重结晶法分离精制莱鲍迪甙 A 的研究[J]. 离子交换与吸附,1998(6):515-520.
[16] 应安国,王丽敏,潘寒敏.超临界提取技术在中草药有效成分提取及质量检测上的应用[J].食品与药品,2007(1):29-32.
[17] Wright B W, Miller D J. Extraction and recovery of polycyclic aromatichydrocarbons from environmental solids using
supercritical fluids[J]. Anal Chem., 1987,59(1):38-44.
[18] 李伟东,蔡宝昌. 毛细管电泳法在手性药物分离中的应用[J]. 世界科学技术-中医药现代化,2005(1):47-51.
[19] 林美珍. 甜叶菊的生药鉴定[J]. 井冈山学院学报,2006,8(27):51-52.
[20] 朱钦龙. 甜叶菊—天然饲料添加剂[J]. 国外医药:植物药分册,1997,12(3):112-115.
[21] 涟漪. 用甜叶菊茎提取物治疗家畜乳腺炎[J]. 国外医药:植物药分册,2006,21(4):182.
Comprehensive Development and Utilization of Stevia
MA Lei, SHI Yan
(Dryland Technology Key Laboratory of Shandong Province, Qingdao Agricultural University, Qingdao 266109, China)
Abstract: Stevia rebaudiana has high developing and utilizing value and market value. Some information were
introduced on aspects: the types and characteristics of stevia and steviosides, extraction and separation of the
effective ingredients; and the use in medicament, fertilizer and feed.
Key words: Stevia rebaudiana; Stevioside; Comprehensive development and utilization
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