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    天然來源于葉子的“零熱甜”-甜菊糖苷

    發布日期:2022-08-09 作者:Refine Biology 分類:前沿資訊 閱讀()
    天然來源于葉子的“零熱甜”-甜菊糖苷(圖1)

    甜味劑的更新迭代,天然成為趨勢


    最初,以甜蜜素、安賽蜜、阿斯巴甜等為代表的人工甜味劑占據代糖市場的主要份額。而后,人們開始越來越多的詬病人工合成甜味劑,原因不僅在于它們的口感有異于蔗糖并帶有不悅風味,更是由于它們的安全性備受質疑,多國政府和領先企業對于這類合成甜味劑也作出相關管制和禁用替換等措施。雖然后來不少的科研報告為甜蜜素、阿斯巴甜辟謠正名,卻仍然難以拉回頹勢。

     

    與此同時,天然來源的甜味劑如赤蘚糖醇、甜菊糖苷等開始逐漸在甜味劑的舞臺上脫穎而出,涌現在消費者的視野中。這類甜味劑由于來源天然、熱量低等特點,在“健康”已然成為主流價值的當代,關注度和訴求持續攀升。根據Valuates Reports預測,到2026年,全球天然甜味劑市場規模預計將從2020年的224.9億美元增長到到279.4億美元,復合年增長率為3.7%。

     

    本文,我們跟著瑞芬生物甜味劑技術達人Emily小姐姐,把焦點放在來源于葉子的“零熱甜” - 甜菊糖苷。



    Part 1

    甜菊糖苷的來源、種類及

    結構



    甜菊糖又稱甜菊糖苷,是從菊科植物甜葉菊的葉子中提取出來一類糖苷物質。甜葉菊是原產于南美洲的巴拉圭東北部的菊科小灌木植物。在巴西和巴拉圭,甜葉菊有著千年的種植歷史,當地人有將甜葉菊葉子泡水來作為甜茶和藥物進行飲用的習慣。因其高甜度、零卡路里、天然來源等特點,享有繼蔗糖、甜菜糖后“世界第三糖源”的美譽。

     

    在 20 世紀 70 年代,日本開始種植甜葉菊,對甜葉菊干葉片的水提物進行純化后獲得的甜菊糖苷,被開發作甜味劑。20 世紀 80 年代中葉,甜葉菊在美國天然食品和健康食品行業開始受到關注。我國自 1977年從日本引進甜葉菊育種栽培成功后,快速發展,現在在甜葉菊的種植,甜菊糖苷的加、生產及出口等方面,都已經成為全球該原料的最大生產和初加工基地之一。


    圖1:甜菊糖苷的發現和發展

    天然來源于葉子的“零熱甜”-甜菊糖苷(圖2)


    來源:www.globalsteviainstitute.com & Foodaily 每日食品網


    目前已發現的甜菊糖苷有60余種,其中甜菊苷(Stevioside)與瑞鮑迪苷 A(Reb A) 的含量較多,分別在甜菊葉中含有 6%~10%和 2%~4%,而其他次要糖苷為 1%~2%。



    圖2:甜菊葉中不同成分的占比示意圖

    天然來源于葉子的“零熱甜”-甜菊糖苷(圖3)

    這些糖苷都具有相同的結構骨架,都以甜菊醇作為相同的苷元(圖3),在C13和C19位上連接不同數量的葡萄糖基,鼠李糖基或木糖基,從而形成味質、理化性能各異的甜菊糖苷(表1)。其中含量最高并且商業化較早的為甜菊苷(Stevioside)和瑞鮑迪苷A (Reb A),占甜菊糖苷的80%以上,由于大部分單體的含量較低,因此已有研究中較常見的糖苷有 10 種。



    圖3:甜菊糖苷通用分子結構式


    天然來源于葉子的“零熱甜”-甜菊糖苷(圖4)



    表1:常見的甜菊糖苷成分和甜度

    天然來源于葉子的“零熱甜”-甜菊糖苷(圖5)


    甜菊糖 10 種糖苷組分的口感和甜度各不相同,也各具優劣勢。瑞鮑迪苷 A的甜度較高甜味特性與蔗糖相接近,是理想的甜味成分,然而使用量較高時, 后苦味和甘草味依舊比較明顯。甜菊苷會有一定的苦味和讓人不愉快的后味,很大程度上影響了甜菊糖苷的風味。同蔗糖相比,以甜菊苷和瑞鮑迪苷 A為主的早期甜菊糖苷產品,大多表現在甜味上的延遲, 呈現后甜感, 而且后苦味金屬味明顯。行業公認的甜感表現優異的糖苷,如瑞鮑迪苷D和M,又由于天然葉子里含量稀有,獲取成本高,產量低,這些都使得使甜菊糖苷在國內市場的終端應用里受到限制。


    瑞芬甜菊糖苷解決方案,很好的解決了上述各種糖苷的問題,取長補短,利用協同增效作用,優化產品口味口感,同時兼顧性價比。



    Part 2

    甜菊糖苷的工藝和理化特性



    甜菊糖苷的獲取工藝是以甜葉菊葉為原料,通過熱水或醇溶液提取,采用樹脂吸附濃縮,再用溶劑清洗樹脂以釋放糖苷,然后從甲醇或乙醇溶液中重結晶,純化過程中用離子交換樹脂純化目的產物,最終經噴霧干燥制得終產品。

     

    甜菊糖苷成品大多為白色或淺黃色的結晶或粉末,易溶于水和甲醇,穩定性好,不易受光照、溫度、pH 值和微生物發酵的影響。在 95  ℃下加熱處理 2 h 甜度不變,即使加熱 8 h 甜度降低也很少。甜菊糖在 100  ℃下熱處理 1h也無變化,在 pH 為 3~9 之間保持穩定。在高溫達到 120 ℃保持 1h的情況下,甜菊糖固體粉末表現出了很好的穩定性,當溫度超過 140 ℃時可以看到分解,達到 200℃時完全分解。甜菊糖苷在較廣的 pH 值和溫度范圍內非常穩定,使得其在各種品類和工藝里的加工耐受性很高。



    圖4:甜菊糖苷的理化特性

    天然來源于葉子的“零熱甜”-甜菊糖苷(圖6)


    Part 1

    代謝安全性和國內法規



    甜菊糖中苷元和糖基主要依靠β-1,2糖苷鍵連接,這使其不能在消化道中被人體直接吸收,可被結腸種的菌群降解為甜菊醇,大部分通過糞便形式排出,少量吸收的甜菊醇通過肝腸循環,在肝臟中被轉化為甜菊醇葡萄糖苷酸,然后經由血液運輸到腎,經尿液排出,不會造成甜菊糖苷及其代謝產物的體內堆積。

     

    經過多年嚴格的專業評審研究,食用甜菊糖的安全性已經得到初步確定。全球范圍內的主要監管機構,都已確定高純度甜菊糖苷的使用合規性。國際食品法典委員會、歐盟委員會、美國食品藥品管理局、日本厚生勞動省等允許其作為甜味劑用于食品。根據聯合國糧農組織/世界衛生組織食品添加劑聯合專家委員會評估結果,該物質的每日允許攝入量為不超過4 mg/kg(以甜菊醇計)。

     

    在我國,甜菊糖苷已被廣泛地應用到食品行業中,《食品安全國家標準 食品添加劑使用標準》 (GB 2760—2014)中規定,甜菊糖苷作為甜味劑在風味發酵乳、冷凍飲品、蜜餞涼果、熟制堅果籽類、糖果、糕點、餐桌調味料、調味品、飲料類、果凍、膨化食品和茶制品這些食品類別中使用,并分別規定了對應的最大使用量(以甜菊醇計)。



    圖5:《食品安全國家標準 食品添加劑使用標準》 (GB 2760—2014)

    天然來源于葉子的“零熱甜”-甜菊糖苷(圖7)
    天然來源于葉子的“零熱甜”-甜菊糖苷(圖8)

    在衛計委發布的2017年第13號公告和2020年第4號公告里,甜菊糖苷的使用范圍擴大到調制乳、水果罐頭、果醬、雜糧罐頭、即食谷物,包括碾軋燕麥(片)(、調味糖漿、配制酒、腌漬的蔬菜、發酵蔬菜制品、新型豆制品、可可制品、巧克力和巧克力制品,包括代可可脂巧克力及制品和餅干,并分別規定了對應的使用劑量(以甜菊醇計)。

     

    甜菊糖苷的質量規格,應符合《食品安全國家標準 食品添加劑 甜菊糖苷》(GB 8270-2014),該標準適用于以甜葉菊(Stevia Rebaudiana Bertoni)干葉為原料,經提取、精制而得的食品添加劑甜菊糖苷。主要糖苷為甜菊苷和瑞鮑迪苷A,其他已知糖苷包括瑞鮑迪苷B、瑞鮑迪苷C、瑞鮑迪苷D、瑞鮑迪苷F、杜克苷A、甜茶苷及甜菊雙糖苷。



    圖6:《食品安全國家標準 食品添加劑 甜菊糖苷》(GB 8270-2014)


    天然來源于葉子的“零熱甜”-甜菊糖苷(圖9)

    同時值得注意的是,《食品安全國家標準 食品添加劑 甜菊糖苷》被列入 2018年度食品安全國家標準修訂計劃,國家食品安全風險評估中心和中國食品發酵工業研究院有限公司、 中國甜菊協會于 2019 年啟動了標準修訂工作。在目前公開的修訂稿中可以看到,根據國內甜菊糖苷行業的實際生產情況,同時參考 JECFA 等國際國外標準對標準進行修訂,修訂內容種除了部分理化指標的修訂外,受到行業關注的還包括兩個方面:

    1.在范圍中,刪除了原有的關于主要糖苷成分的規定,并在原有 9種糖苷的基礎上新增 4 種糖苷(瑞鮑迪苷 E、M、N、O),同時詳細列出了全部 13 種糖苷的分子式、結構式和相對分子質量。

    2. 在理化指標中,提高甜菊糖苷含量至高于 90.0%。



    Part 4

    甜菊糖苷的應用特性



    甜菊糖苷的甜度大約是蔗糖的200-300倍,隨著添加量的增加,后味或多或少會出現特有有苦澀和甘草的余味,原因可能是其提取過程中苦味雜質的殘留或甜菊糖的基本結構和糖配基等帶來。因此生產前端對提取工藝的優化和改進,以及由于甜菊糖苷單體的表現不同,對此進行篩選和復配優化的工作都是非常有必要的。

     

    食品應用端的技術人員也通過各個維度和不同工具的組合搭配,以消除或減少甜菊糖苷在應用中的異味表現,使它們產生更好的風味特性來解決降糖后的感官特征。比如通過調節配方里的酸,將甜菊糖苷與合適的酸如檸檬酸、蘋果酸或者乳酸等混合使用時,可減少甜菊糖苷后味的影響; 此外,也可以將甜菊糖與其他高倍或者填充型甜味劑進行復配使用,如赤蘚糖醇和甜菊糖苷的天然復配, 不僅增強了天然來源代糖的特色功能, 也可以降低無糖或低糖食品中赤蘚糖醇的成本,達到甜感風味和配方成本之間的平衡。



    Part 5

    瑞芬生物 甜菊糖苷及零

    甜味解決方案的優勢



    聚焦甜菊糖苷產品線,瑞芬生物通過工藝升級,優化甜菊糖苷單體的甜感,改善不良后味;同時,通過控制調節總苷中不同成分的類型和含量,以達到協調增效作用,使甜感更真實自然。


    圖7:瑞芬甜菊糖苷產品的優勢

    天然來源于葉子的“零熱甜”-甜菊糖苷(圖10)

    瑞芬生物在天然代糖領域擁有“先發”優勢,并意識到想獲得“減糖”領先優勢,除了擁有前沿的天然代糖成分,還需要持續發力于研發更優化更多元化的組合方案,來彌補由“減糖”而帶來的“感官”缺失?;诖?,天然甜味研究平臺Refine ZeroTM應運而生。通過赤蘚糖醇、赤蘚Plus、系列甜菊糖苷以及甜感香精的靈活組合,瑞芬生物提供食品與飲料多元品類的天然代糖解決方案,實現模擬蔗糖到達口腔后的“甜度變化”、“填充口感”和“干凈尾甜”等感官特性。通過多元組合,賦予了“甜”以新的定義,讓減“糖”不減“味”成為可能。通過ReSweet專業甜味復配方案,瑞芬生物成功還原了蔗糖的感體驗,讓“甜”,從“單一到多維”,從“平面到立體”。



    圖8:瑞芬生物,天然甜味劑平臺【Refine Zero】

    天然來源于葉子的“零熱甜”-甜菊糖苷(圖11)


    圖9:瑞芬生物,ReSweet多元甜味劑復配方案,模擬蔗糖甜感曲線

    天然來源于葉子的“零熱甜”-甜菊糖苷(圖12)

    參考文獻:

    甜菊糖苷單體結構與其甜苦味感官表現的相關性研究_田欣雨

    世界甜葉菊發展概況_吳則東

    食品添加劑甜菊糖苷質量規格標準修訂研究_鄭江歌

    甜菊糖苷的體外代謝及生物活性研究_ 陳俊名


    瑞芬生物,是提供天然創新成分的食品配料企業。以“天然”為本,[ Refine Zero ] 天然甜味劑,[ Refine Natural ] 天然功能成分和 [ Refine Nacolor ] 天然色素,構成瑞芬三大產品平臺。多元化的產品彼此協同,相互補充,同時結合客戶的個性化需求,瑞芬生物為食品飲料提供兼具風味、顏值、功能和健康的定制化解決方案。

     

    瑞芬生物在北京和上海設立了應用實驗室,持續創新和研發。建立了三個生產基地,分別位于楊凌、滁州和曲阜,實現所有產品本土自產,確保產品的質量、安全和交付供應。

     

    瑞芬生物,科技塑造營養未來,天然守護人類健康。



    天然來源于葉子的“零熱甜”-甜菊糖苷(圖13)


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