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甜菊糖甙的性质及在食品中的应用



全 文 :甜菊叶系菊科多年生草本植物,原产于南美洲巴
拉圭和巴西的交界处,叶片既可作为药用,也可作为保
健茶饮用。甜菊糖甙是从甜菊叶中提取的一种高甜度
天然甜味剂,甜度大约为蔗糖的100倍~300倍不等。在
国内和国外许多国家和地区甜菊糖甙被广泛应用于糖
果、饮料等食品中,受到人们的普遍欢迎,被誉为“最佳
天然甜味剂”“第三糖源”等[1]。目前,中国是全球最大的
甜菊糖甙生产与出口国,占据全球市场的80 %以上。在
中国众多出口农产品中,它是全球市场占有率最高的
深加工农产品之一,每年出口的甜菊糖甙按甜度计算
相当于出口20万t以上的白糖。现在日本和韩国的食品
生产者和消费者大量使用的甜菊糖甙,大多是中国生
产的。近年来,中国出口的甜菊糖甙逐年增长,除主要
销往日本、韩国外,美国、加拿大、俄罗斯等20多个国家
也是中国甜菊糖甙的买家[2]。
1 甜菊糖甙的性质
1.1 甜菊糖甙的组成及结构
甜菊糖甙主要包含甜菊甙(简称为STV),莱鲍迪
甙A(简称为RA),莱鲍迪甙C(简称为RC),双糖甙,杜
克甙[3]。利用液相分离得到各成分如图1所示。
在甜菊糖甙各组分中主要成分为RA和STV,目前
市售产品均以它们的纯品或者混合品为主。其中RA分
子式为C44H70O23,分子量为967.01,分子结构如图2所
示;STV的分子式为C38H60O18,分子量为804.87,分子结
构如图3所示。
1.2 甜菊糖甙的理化性质
1.2.1 溶解性及理化指标
甜菊糖甙纯品为白色结晶性粉末,暴露在空气中
吸湿性强,干燥失重为1.5 %~4.0 %[4],同时易溶于水,
可溶于甲醇、乙醇、四氢呋喃,不溶于苯、醚、氯仿等有
机溶剂[5],且甜菊糖甙的溶解速度随着精制程度的增加
逐渐减慢,在室温状态下,其溶解度大约为0.1 %左右。
甜菊糖甙的性质及在食品中的应用
朱焕铃,刘景彬,谢印芝
(天津美伦医药集团有限公司,天津 300400)
摘 要:阐述甜菊糖甙的性质及在食品中的应用。有助于甜菊糖甙在食品应用方面的推广。甜菊糖甙广泛应用于饮
料、冷食、水产品等食品行业,随着研究的不断深入,其应用范围也将越来越广。
关键词:甜菊糖甙;性质;食品;应用
The Properties and the Application in the Food of the Steviosides
ZHU Huan-ling,LIU Jing-bin,XIE Yin-zhi
(Tianjin Meilun Medical Products Group Co.,Ltd,Tianjin 300400,China)
Abstract: Summaried the properties and the applications in food of the stevioside. It contributed to the
promotion in food applications of the stevioside. The stevioside has beed widely applied in food industry,just as
beverages,cold food,aquatic products and so on. With the deepening of the research,its application scope also
will be wider and wider.
Key words:stevioside;properties;food;application
作者简介:朱焕铃(1985—),男(汉),助理工程师,本科,研究方向:质
量管理。
专题论述
食品研究与开发
Food Research And Development
2011年 11月
第 32卷第 11期
189
朱焕玲,等:甜菊糖甙的性质及在食品中的应用
甜菊糖甙各成分熔点、比旋光度、甜度倍数如表1所示。
由表1可见,RA的熔点最高,各成分的熔点随着保
留时间的延长呈现出递增的趋势。
1.2.2 甜味特性
甜度最高的成分为RA,大约为蔗糖的350倍~450倍
左右,甜味质量与蔗糖比较接近,味道甘甜,口味纯正,
其中RC带有后苦涩味,会影响到甜味质量,是生产过
程中需要尽量除去的成分,王德骥[6]从分子化学结构分
析了甜菊糖甙中的甜中带苦涩味的原因,他认为有2个
原因:一是由于甜叶菊提取物中的单宁、类黄酮、伴半
萜酯、挥发性油等疏水性的苦味物质;二是甜菊苷本身
的呈疏水性、苦味的苷元(甜菊醇)部位,其中甜菊苷苷
元的C-13位槐糖基是主要功能基,C-19位酯基为助味
基,甜度和甜味与C-13位、C-19位所连接的葡糖基数
目和糖基种类密切相关。如果将甜菊糖甙与甘草甜素
一起使用可以起到相互改善口感的作用[2],与柠檬酸、
苹果酸、酒石酸、乳酸,有杜酸、氨基酸等配合使用时,
对甜菊糖的后味具有消杀作用,可起抑制某些食品中
的异味、怪味,提高甜菊糖的甜味质量。
1.2.3 抑菌性
甜菊糖甙具有良好的耐热性和稳定性,分解时不
会产生微生物生长所需要的葡萄糖,不会被微生物同
化和发酵,因此能够起到抑制细菌生长的作用,添加到
食品中在改善口感的同时,还能够延长食品的保质期[4]。
1.2.4 低热量
甜菊糖甙热量低,其热量仅为蔗糖的1/300,且不
能被人体消化道中的酶分解消化,因此在人体内不消
化,不产生蓄积性,非常适合于追求健康的低热量需求
人群,因此常常被应用到低热量食品、饮料以及无糖食
品的开发当中。
1.3 甜菊糖甙的稳定性
1.3.1 热稳定性及酸碱稳定性
甜菊糖甙在pH3~10范围内十分稳定,且具有较好
的热稳定性,通常被称为热稳定糖料,有较好的耐热性
能,在95℃以下,加热 2 h甜度不变,即使加热8 h,甜度
降低也很少 [4],在pH为2.15~3.15之间,甜菊糖浓度为
0.105 %,80℃~100℃加热 l h时,甜菊糖残存率为90 %
左右;在 pH为 3.1~4.1之间,其浓度为0.101 3 %时,室
温保存6个月,其残存率为90 %左右 [7]。其酸碱稳定性
高,是一种非发酵性物质,具有非着色性,因此不会引
起美拉德褐色反应,在酸碱类介质中不分解可防止发
酵,变色和沉淀等,该特点优于蔗糖;同时还可降低黏
稠度,抑制细菌生长和延长产品保质期,因此便于储藏
和应用于食品的加工。
1.3.2 光稳定性
甜菊糖甙在光照下稳定性高,无论是粉状的还是
溶液均对光十分稳定[8],在玻璃容器中的0.11 %甜菊糖
溶液,经日光曝晒7个月,残存率在90 %以上,甜菊糖的
稳定性还表现在,如果加热时间为1 h,加热100 ℃,其
pH几乎没有任何变化[7]。
1.4 甜菊糖甙的安全性
甜菊在南美洲使用几个世纪,在民族医学传统中
表 1 甜菊糖甙各成分中熔点、比旋光度、甜度倍数
Table 1 The melting point, polarimetric and multiple sweetness
of the ingredients in the stevioside
成分
RA
RC
STV
杜克甙
双糖甙
熔点
242~244
215~217
196~198
193~195
189~192
比旋光度
-20.8°
-29.8°
-39°
-46.7°
-37.4°
甜度倍数(蔗糖甜度为 1)
350~450
40~60
270~300
40~60
10~15
专题论述
190
作为治疗2型糖尿病横跨多个时代,在日本使用也超过
30年,没有报道对人体产生任何有害的影响,被认为是
一种安全的糖源。
1.4.1 动物安全性研究进展
Kamath S K等 [9-10]通过对龋齿类动物经口急性毒
性研究后认为:甜菊糖甙不具有致命性损害及毒性临
床或者造成组织病理学的任何改变。王贵明 [11]引用
Wingard RE. 等的研究成果,他们用13C标记的甜菊醇
(见图4)经口给与胆管完好和胆管结扎的2组大鼠,结
果显示,胆管完好组有1.5 %的放射标记物从尿液中排
出,96%从粪便排出,结扎组有96 %从尿中排出,3.3 %
从粪便排出。用13C标记的甜菊醇静脉注射胆管结扎大
鼠,发现有94 %放射性标记物从尿中排出,6 %从粪便
中排出,在收集的72 h胆汁中几乎检测到了所有的标
记物,只有0.02 %以气体的形式呼出体外,故认为甜菊
醇几乎完全从消化道吸收。
李小喻[5]总结了甜菊糖甙的国内外安全性研究进
展,认为甜菊糖苷及其代谢物甜菊醇在生化、毒理学方
面通过研究并无急性、短期及遗传毒性,无致癌、促癌
作用,对生长繁殖、胎鼠发育亦无明显影响,是一种较
为安全的天然甜味剂。
1.4.2 人体安全性研究进展
Jan M. C. Geuns[12]通过对甜菊糖甙在人体中的代
谢过程进行研究,表明甜菊糖甙及其衍生物在体内不
产生蓄积效应,他的研究结果认为,甜菊糖甙对人体是
绝对安全的一种甜味剂;王贵明[11]经过总结后认为甜
菊糖对糖尿病病人的用量试验中未发现明显副作用,
且对人体代谢功能无任何不良影响。
2006年,世界卫生组织对近期以动物和人类所做
的甜菊糖甙试验做出了彻底的评估,得出结论“甜菊糖
甙和莱鲍迪A在体内或体外没有遗传毒性,甜菊糖的
遗传毒性和在体外的一些氧化衍化物不表示在体内”。
报告也没有发现致癌活性的证据。总之,越来越多的临
床研究都表明,甜菊糖甙是一种对人类有益的、健康安
全的甜味剂,这些都为甜菊糖甙的广泛应用铺平了
道路。
2 甜菊糖甙在食品中的应用
国家卫生部1996年12月发布的“GB2760—1996食
品添加剂使用卫生标准”中规定,在各类糖果、食品、饮
料均按正常生产需要适量使用甜菊糖甙,之后在1999年
将甜菊糖甙作为一种食品添加剂,并颁布了国家标准
GB8270-1999用于该产品的质量控制,卫生部先后在
2000年、2001年4月发布卫通[2000]第1号和卫通[2001]
6号通告:增加固体饮料、油炸小食品、调味料和各种蜜
饯,均按生产需要适量使用,由此可见国家对甜菊糖甙
作为食品添加剂使用的认同度比较高。美国早在1995年
就允许甜菊糖甙作为“膳食补充剂”进行销售和消费,
在2008年12月FDA正式批准甜菊糖甙(RA>95 %)为
GRAS(“一般认为安全”)的食品添加剂,允许其添加使
用,同样在2008年甜菊糖甙被正式批准进入奥运饮品
配方中[13],进一步确立了其作为食品添加剂的重要地
位。由于甜菊糖甙甜度高,具有热稳定性,应用于食品
中,不但能够改善其口感,同时具有抑制细菌生长的作
用,利于食品的保存,因此在食品中的应用范围在不断
地扩大。
2.1 甜菊糖甙在饮料中的应用
甜菊糖可替代15 %~35 %的蔗糖生产饮料,既符
合国家标准的要求,又不会降低产品品质[7],能够极大
地改善饮料的口感。替代砂糖使用可以消除砂糖浓厚
的甜腻感,部分或者全部替代蔗糖则可以满足惧怕摄
糖过多,增加热量人群的需求,同时,由于其化学性能
稳定,具有一定得抑菌作用,因此也延长了产品的货架
期,不仅可以降低成本,同时也符合食品、饮料逐渐向
低糖化发展的要求。
张平[14]等以凝固型酸奶为代表研究了甜菊糖甙对
乳酸杆菌数的影响,他们的研究结果认为:用甜菊糖甙
代替一定比例的蔗糖应用在凝固型酸奶中,对入乳酸
杆菌的生长具有一定的抑制作用,然而对酸奶的形状
和味道则具有改良作用。因此,可以通过适量的添加,
同样能够延长酸奶的保质期,改善口感的作用。
2.2 甜菊糖甙在水产品中的应用
在水产品应用方面胡献丽等[15]认为:可以用甜菊
糖替代30 %~50 %的蔗糖加工海味食品,由于甜菊糖
具有发酵性,而且具有调节湿润性,因而能防止水产制
品中蛋白质变质或因酸败反应引起的褐变、发霉现象;
在海带中使用,既能解决海带发黏现象,还可避免因用
糖过多使海带肉质变硬,不利于食用的情况。甜菊糖与
山梨酸复合使用能产生较佳效果,既可改善水产品风
专题论述 朱焕玲,等:甜菊糖甙的性质及在食品中的应用
191
味,又可降低产品成本同时还能够满足人们对低糖、低
热量的需求等优势。
2.3 甜菊糖甙在冷食中的应用
甜菊糖甙浓度越高,其甜味效果越不明显,并且
甜度随着温度的降低而逐渐增大,因此在冰激凌等冷
食中添加60 %~100 %不等的甜菊糖,即不但能够改善
口感,还能够增加甜味效果。
2.4 甜菊糖甙在腌制食品中的应用
甜菊糖甙在腌制食品中也具有广泛的应用,在腌
制品种添加20 %~30 %的甜菊糖能够使腌制品不发生
收缩,同时腌制品的原状也能够较好地得以保持。甜菊
糖在加工甜酸榨菜、糖醋咸菜时,能缓和酸味,增强甜味;
在加工含盐量较高的腌制品时,能抑制其咸味过高[15]。
2.5 甜菊糖甙在保健食品中的应用
甜菊糖甙的保健功能逐渐得到人们的共识 [1,5,15],
它对龋齿、糖尿病等疾病均具有一定的治疗作用[11,16],
因此将0.1 %~0.5 %的甜菊糖应用于口香糖、泡泡糖等
食品中即能够有效防止龋齿的发生;将甜菊糖甙加入
到糕点、茶叶等食品中制成无糖食品既能满足人们对
甜味的需求,又不会造成血糖的升高。甜菊糖甙在无糖
食品中的应用越来越受到关注,2009年10月13日,中国
饮料行业新标准获得通过并在深圳实施,这一新标准
取消了中国饮料行业沿用近50年的“饮料必须含糖”
要求,以具调节血糖、血压、预防肥胖等作用的天然甜
味剂-甜菊糖甙代替蔗糖使用的新一代“无糖甜”健康
饮料将逐步占据饮品市场,为广大消费者带来福音,同
时也为甜菊糖甙的更广泛应用开拓了道路。
3 总结
甜菊糖甙,作为一种新型的功能型天然甜味剂,
具有其他一些甜味剂不可比拟的优势,在中国甜菊糖
甙从开始种植到使用已经历了20多年的时间了,取得
了一些成绩,如今中国已经成为甜菊糖甙生产和出口
大国,总产量约占全世界产量的80 %以上[2],而如何更
好地将这些资源运用到食品生产中以最大限度地发挥
其功能性作用,还有待进一步的研究和开发。
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收稿日期:2011-02-11
专题论述朱焕玲,等:甜菊糖甙的性质及在食品中的应用
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