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天然来源于叶子的“零热甜”-甜菊糖苷

发布日期:2022-08-09 作者:Refine Biology 分类:前沿资讯 阅读()
天然来源于叶子的“零热甜”-甜菊糖苷(图1)

甜味剂的更新迭代,天然成为趋势


最初,以甜蜜素、安赛蜜、阿斯巴甜等为代表的人工甜味剂占据代糖市场的主要份额。而后,人们开始越来越多的诟病人工合成甜味剂,原因不仅在于它们的口感有异于蔗糖并带有不悦风味,更是由于它们的安全性备受质疑,多国政府和领先企业对于这类合成甜味剂也作出相关管制和禁用替换等措施。虽然后来不少的科研报告为甜蜜素、阿斯巴甜辟谣正名,却仍然难以拉回颓势。

 

与此同时,天然来源的甜味剂如赤藓糖醇、甜菊糖苷等开始逐渐在甜味剂的舞台上脱颖而出,涌现在消费者的视野中。这类甜味剂由于来源天然、热量低等特点,在“健康”已然成为主流价值的当代,关注度和诉求持续攀升。根据Valuates Reports预测,到2026年,全球天然甜味剂市场规模预计将从2020年的224.9亿美元增长到到279.4亿美元,复合年增长率为3.7%。

 

本文,我们跟着瑞芬生物甜味剂技术达人Emily小姐姐,把焦点放在来源于叶子的“零热甜” - 甜菊糖苷



Part 1

甜菊糖苷的来源、种类及

结构



甜菊糖又称甜菊糖苷,是从菊科植物甜叶菊的叶子中提取出来一类糖苷物质。甜叶菊是原产于南美洲的巴拉圭东北部的菊科小灌木植物。在巴西和巴拉圭,甜叶菊有着千年的种植历史,当地人有将甜叶菊叶子泡水来作为甜茶和药物进行饮用的习惯。因其高甜度、零卡路里、天然来源等特点,享有继蔗糖、甜菜糖后“世界第三糖源”的美誉。

 

在 20 世纪 70 年代,日本开始种植甜叶菊,对甜叶菊干叶片的水提物进行纯化后获得的甜菊糖苷,被开发作甜味剂。20 世纪 80 年代中叶,甜叶菊在美国天然食品和健康食品行业开始受到关注。我国自 1977年从日本引进甜叶菊育种栽培成功后,快速发展,现在在甜叶菊的种植,甜菊糖苷的加、生产及出口等方面,都已经成为全球该原料的最大生产和初加工基地之一。


图1:甜菊糖苷的发现和发展

天然来源于叶子的“零热甜”-甜菊糖苷(图2)


来源:www.globalsteviainstitute.com & Foodaily 每日食品网


目前已发现的甜菊糖苷有60余种,其中甜菊苷(Stevioside)与瑞鲍迪苷 A(Reb A) 的含量较多,分别在甜菊叶中含有 6%~10%和 2%~4%,而其他次要糖苷为 1%~2%。



图2:甜菊叶中不同成分的占比示意图

天然来源于叶子的“零热甜”-甜菊糖苷(图3)

这些糖苷都具有相同的结构骨架,都以甜菊醇作为相同的苷元(图3),在C13和C19位上连接不同数量的葡萄糖基,鼠李糖基或木糖基,从而形成味质、理化性能各异的甜菊糖苷(表1)。其中含量最高并且商业化较早的为甜菊苷(Stevioside)和瑞鲍迪苷A (Reb A),占甜菊糖苷的80%以上,由于大部分单体的含量较低,因此已有研究中较常见的糖苷有 10 种。



图3:甜菊糖苷通用分子结构式


天然来源于叶子的“零热甜”-甜菊糖苷(图4)



表1:常见的甜菊糖苷成分和甜度

天然来源于叶子的“零热甜”-甜菊糖苷(图5)


甜菊糖 10 种糖苷组分的口感和甜度各不相同,也各具优劣势。瑞鲍迪苷 A的甜度较高甜味特性与蔗糖相接近,是理想的甜味成分,然而使用量较高时, 后苦味和甘草味依旧比较明显。甜菊苷会有一定的苦味和让人不愉快的后味,很大程度上影响了甜菊糖苷的风味。同蔗糖相比,以甜菊苷和瑞鲍迪苷 A为主的早期甜菊糖苷产品,大多表现在甜味上的延迟, 呈现后甜感, 而且后苦味金属味明显。行业公认的甜感表现优异的糖苷,如瑞鲍迪苷D和M,又由于天然叶子里含量稀有,获取成本高,产量低,这些都使得使甜菊糖苷在国内市场的终端应用里受到限制。


瑞芬甜菊糖苷解决方案,很好的解决了上述各种糖苷的问题,取长补短,利用协同增效作用,优化产品口味口感,同时兼顾性价比。



Part 2

甜菊糖苷的工艺和理化特性



甜菊糖苷的获取工艺是以甜叶菊叶为原料,通过热水或醇溶液提取,采用树脂吸附浓缩,再用溶剂清洗树脂以释放糖苷,然后从甲醇或乙醇溶液中重结晶,纯化过程中用离子交换树脂纯化目的产物,最终经喷雾干燥制得终产品。

 

甜菊糖苷成品大多为白色或浅黄色的结晶或粉末,易溶于水和甲醇,稳定性好,不易受光照、温度、pH 值和微生物发酵的影响。在 95  ℃下加热处理 2 h 甜度不变,即使加热 8 h 甜度降低也很少。甜菊糖在 100  ℃下热处理 1h也无变化,在 pH 为 3~9 之间保持稳定。在高温达到 120 ℃保持 1h的情况下,甜菊糖固体粉末表现出了很好的稳定性,当温度超过 140 ℃时可以看到分解,达到 200℃时完全分解。甜菊糖苷在较广的 pH 值和温度范围内非常稳定,使得其在各种品类和工艺里的加工耐受性很高。



图4:甜菊糖苷的理化特性

天然来源于叶子的“零热甜”-甜菊糖苷(图6)


Part 1

代谢安全性和国内法规



甜菊糖中苷元和糖基主要依靠β-1,2糖苷键连接,这使其不能在消化道中被人体直接吸收,可被结肠种的菌群降解为甜菊醇,大部分通过粪便形式排出,少量吸收的甜菊醇通过肝肠循环,在肝脏中被转化为甜菊醇葡萄糖苷酸,然后经由血液运输到肾,经尿液排出,不会造成甜菊糖苷及其代谢产物的体内堆积。

 

经过多年严格的专业评审研究,食用甜菊糖的安全性已经得到初步确定。全球范围内的主要监管机构,都已确定高纯度甜菊糖苷的使用合规性。国际食品法典委员会、欧盟委员会、美国食品药品管理局、日本厚生劳动省等允许其作为甜味剂用于食品。根据联合国粮农组织/世界卫生组织食品添加剂联合专家委员会评估结果,该物质的每日允许摄入量为不超过4 mg/kg(以甜菊醇计)。

 

在我国,甜菊糖苷已被广泛地应用到食品行业中,《食品安全国家标准 食品添加剂使用标准》 (GB 2760—2014)中规定,甜菊糖苷作为甜味剂在风味发酵乳、冷冻饮品、蜜饯凉果、熟制坚果籽类、糖果、糕点、餐桌调味料、调味品、饮料类、果冻、膨化食品和茶制品这些食品类别中使用,并分别规定了对应的最大使用量(以甜菊醇计)。



图5:《食品安全国家标准 食品添加剂使用标准》 (GB 2760—2014)

天然来源于叶子的“零热甜”-甜菊糖苷(图7)
天然来源于叶子的“零热甜”-甜菊糖苷(图8)

在卫计委发布的2017年第13号公告和2020年第4号公告里,甜菊糖苷的使用范围扩大到调制乳、水果罐头、果酱、杂粮罐头、即食谷物,包括碾轧燕麦(片)(、调味糖浆、配制酒、腌渍的蔬菜、发酵蔬菜制品、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饼干,并分别规定了对应的使用剂量(以甜菊醇计)。

 

甜菊糖苷的质量规格,应符合《食品安全国家标准 食品添加剂 甜菊糖苷》(GB 8270-2014),该标准适用于以甜叶菊(Stevia Rebaudiana Bertoni)干叶为原料,经提取、精制而得的食品添加剂甜菊糖苷。主要糖苷为甜菊苷和瑞鲍迪苷A,其他已知糖苷包括瑞鲍迪苷B、瑞鲍迪苷C、瑞鲍迪苷D、瑞鲍迪苷F、杜克苷A、甜茶苷及甜菊双糖苷。



图6:《食品安全国家标准 食品添加剂 甜菊糖苷》(GB 8270-2014)


天然来源于叶子的“零热甜”-甜菊糖苷(图9)

同时值得注意的是,《食品安全国家标准 食品添加剂 甜菊糖苷》被列入 2018年度食品安全国家标准修订计划,国家食品安全风险评估中心和中国食品发酵工业研究院有限公司、 中国甜菊协会于 2019 年启动了标准修订工作。在目前公开的修订稿中可以看到,根据国内甜菊糖苷行业的实际生产情况,同时参考 JECFA 等国际国外标准对标准进行修订,修订内容种除了部分理化指标的修订外,受到行业关注的还包括两个方面:

1.在范围中,删除了原有的关于主要糖苷成分的规定,并在原有 9种糖苷的基础上新增 4 种糖苷(瑞鲍迪苷 E、M、N、O),同时详细列出了全部 13 种糖苷的分子式、结构式和相对分子质量。

2. 在理化指标中,提高甜菊糖苷含量至高于 90.0%。



Part 4

甜菊糖苷的应用特性



甜菊糖苷的甜度大约是蔗糖的200-300倍,随着添加量的增加,后味或多或少会出现特有有苦涩和甘草的余味,原因可能是其提取过程中苦味杂质的残留或甜菊糖的基本结构和糖配基等带来。因此生产前端对提取工艺的优化和改进,以及由于甜菊糖苷单体的表现不同,对此进行筛选和复配优化的工作都是非常有必要的。

 

食品应用端的技术人员也通过各个维度和不同工具的组合搭配,以消除或减少甜菊糖苷在应用中的异味表现,使它们产生更好的风味特性来解决降糖后的感官特征。比如通过调节配方里的酸,将甜菊糖苷与合适的酸如柠檬酸、苹果酸或者乳酸等混合使用时,可减少甜菊糖苷后味的影响; 此外,也可以将甜菊糖与其他高倍或者填充型甜味剂进行复配使用,如赤藓糖醇和甜菊糖苷的天然复配, 不仅增强了天然来源代糖的特色功能, 也可以降低无糖或低糖食品中赤藓糖醇的成本,达到甜感风味和配方成本之间的平衡。



Part 5

瑞芬生物 甜菊糖苷及零

甜味解决方案的优势



聚焦甜菊糖苷产品线,瑞芬生物通过工艺升级,优化甜菊糖苷单体的甜感,改善不良后味;同时,通过控制调节总苷中不同成分的类型和含量,以达到协调增效作用,使甜感更真实自然。


图7:瑞芬甜菊糖苷产品的优势

天然来源于叶子的“零热甜”-甜菊糖苷(图10)

瑞芬生物在天然代糖领域拥有“先发”优势,并意识到想获得“减糖”领先优势,除了拥有前沿的天然代糖成分,还需要持续发力于研发更优化更多元化的组合方案,来弥补由“减糖”而带来的“感官”缺失。基于此,天然甜味研究平台Refine ZeroTM应运而生。通过赤藓糖醇、赤藓Plus、系列甜菊糖苷以及甜感香精的灵活组合,瑞芬生物提供食品与饮料多元品类的天然代糖解决方案,实现模拟蔗糖到达口腔后的“甜度变化”、“填充口感”和“干净尾甜”等感官特性。通过多元组合,赋予了“甜”以新的定义,让减“糖”不减“味”成为可能。通过ReSweet专业甜味复配方案,瑞芬生物成功还原了蔗糖的感体验,让“甜”,从“单一到多维”,从“平面到立体”。



图8:瑞芬生物,天然甜味剂平台【Refine Zero】

天然来源于叶子的“零热甜”-甜菊糖苷(图11)


图9:瑞芬生物,ReSweet多元甜味剂复配方案,模拟蔗糖甜感曲线

天然来源于叶子的“零热甜”-甜菊糖苷(图12)

参考文献:

甜菊糖苷单体结构与其甜苦味感官表现的相关性研究_田欣雨

世界甜叶菊发展概况_吴则东

食品添加剂甜菊糖苷质量规格标准修订研究_郑江歌

甜菊糖苷的体外代谢及生物活性研究_ 陈俊名


瑞芬生物,是提供天然创新成分的食品配料企业。以“天然”为本,[ Refine Zero ] 天然甜味剂,[ Refine Natural ] 天然功能成分和 [ Refine Nacolor ] 天然色素,构成瑞芬三大产品平台。多元化的产品彼此协同,相互补充,同时结合客户的个性化需求,瑞芬生物为食品饮料提供兼具风味、颜值、功能和健康的定制化解决方案。

 

瑞芬生物在北京和上海设立了应用实验室,持续创新和研发。建立了三个生产基地,分别位于杨凌、滁州和曲阜,实现所有产品本土自产,确保产品的质量、安全和交付供应。

 

瑞芬生物,科技塑造营养未来,天然守护人类健康。



天然来源于叶子的“零热甜”-甜菊糖苷(图13)


天然星球“Refine”

微信公众号 |  Refine_Biology




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