甜菊糖苷是指甜叶菊（stevia rebaudiana）的叶子中提取的几种甜菊苷混合物，据天然植物化学的划分，属于四环二萜的糖苷类，含有20个碳原子的萜类化合物，其通式为（C₅H₈）₄。从上世纪发展至今，在市场上所占份额一直不大。究其原因，除了联合国卫生组织等国际性权威卫生组织，JECFA尚未定量确认之外，拼弃商业广告因素的影响，不能不承认甜菊糖苷的甜味口感至今尚未为市场消费者所接受；虽然甜但却有严重的苦涩后味，与蔗糖的甘甜、纯口终是不能相比。为此，科学家们一直在不断努力改进甜菊糖苷的苦涩后味。

作者认为，要想解决好这个问题，首先须对甜菊糖苷的甜度、甜味和苦涩后味的成因机理有一个本质上的认识和理解。

1  关于甜菊糖苷的甜度、甜味和苦涩后味。

1．1 概念的提出和意义

关于这方面的概念，由于仅凭口舌品嚐，容易造成人们习惯的一些说法。按照食品科学的原理，甜菊糖苷有关这方面概念，严格来说，应该是：

甜度：指相对蔗糖作为一倍甜度标志而言，即是相对甜度。

甜味：指口感的味质而言，愈接近于蔗糖的甘甜、纯口，愈说明甜味味质好，甜味口感厚实、纯口。

苦涩后味：与甜味紧密相连，即甜味味质愈好，说明苦涩味愈少。也就是说甜味和苦涩味共同体现甜味味质。

所谓很甜，是指甜度倍数高；很甜且又甘甜、纯口，没有或者较少苦涩味，就是甜度高，甜味味质佳的含义。反之则不然，苦涩味少但不等于甜度高。

由此可见，甜菊糖苷给予人们的口感类似于糖精钠，但又优于糖精纳。甜味比糖精纳更为纯口些，其苦涩后味亦要少些。

1 2 甜菊糖苷的甜度高的原因

1．2．1 甜菊糖苷的分子化学结构

甜菊糖苷是甜菊苷、甜菊苷A（RebaudiosideA）、甜菊苷B（Rebaudioside B）甜菊苷C……等的混合物。从立体化学分子结构来看（见图1），都是相同苷元（甜菊醇亦称配糖基）在C-19位上连接一个葡糖基和C-13位上连接不同数量的葡糖基以及鼠李糖基而形成不同的甜度和甜味，苷元以特有的槐糖基部位的C-13连接数个葡糖基才得以形成高倍甜度。

 

甜菊苷(stevioside)        甜菊苷A（RebaudiosideA）

图1甜菊苷（stevioside）、甜菊苷A（RebaudiosideA）的分子结构式。

以甜菊苷、甜菊苷A（见图1）和甘草甜素、罗汉果苷的苷元比较。可以发现，后两者苷元都是五环二萜，苷元没有槐基结构，其甜度不及甜菊苷A。至于甜菊苷A的苷元槐糖基部位为什么连接葡糖基能形成高倍甜度，机理尚不清楚。

表1 甜菊糖苷主要甜味成份及期特性

从表1看出，同样的四环二萜苷元以槐糖基C-13位上氧苷键连接3个葡糖基的甜菊苷A的甜度高且甜味较好，而甜菊苷C虽连接同样3个数的糖基，但其中因有一个是鼠李糖基，则甜度大大下降。更为值得注意的是，C-19位上若连接2个葡糖基和C-13位上连接3个葡糖基的甜菊苷D以及C-13位连接2个葡糖基的甜菊苷E，两者甜度却反而低于甜菊苷A和甜菊苷。

 

由上分析可见，四环二萜的苷元槐糖基C-13位通过氧苷键连接的葡糖基个数和基团种类，都影响着甜菊苷的甜度和甜味味质。可以认为，甜菊苷类的苷元C-13位槐糖基是甜味主要功能基，苷元C-19位酯基是助味基。若连接的不是葡糖基，例如H，则会大大影响甜度和甜味味质。

1 3 甜菊糖苷影响苦涩后味的根源和分析

稍后的苦涩味形成了甜菊糖苷的甜味特色，但与蔗糖相比，作为食品添加剂的甜味剂来说。消费者不易接受认同。

甜菊糖苷的苦涩后味，可以认为来自两个方面。

1985年Kinghoron等人分析认为甜菊叶中包括甜菊糖苷类共计含有双萜、三萜、固醇、类黄酮、单宁及挥发性油等约31种化学成份。日本stevia公司则认为挥发性芳香油、单宁和类黄酮等是构成甜叶菊提取物不良风味的主要成份，称之为“甜味质量影响因子”。Soejarto认为甜叶菊提取物的苦涩味是由于倍伴内酯引起的。

多位学者阐述、分析，甜味菊提取物中除糖苷类物质外，尚有其他单宁、类黄酮、倍伴内酯等带有苦味且影响甜味的不良风味因子，是甜叶菊提取物的苦涩来源。从天然植物分子化学结构特性的研究来看，这些都系疏水性的呈苦味的特点成份，所以市场要求甜叶菊提取物的甜菊糖苷类含量必须在90%，甚至95%以上。其目的之一，是为了减少因含杂引起的苦涩味。

另一方面，甜味菊提取物占95%以上甚至100%的甜菊糖苷类，是否可以推理认为是纯甜而没有苦涩后味呢？结果见表2。

表2 各种二萜的甜度

名称     甜菊苷  斯替维伯苷  莱鲍迪苷A  莱鲍迪苷B  莱鲍迪苷C  莱鲍迪苷D  莱鲍迪苷E  杜尔可苷A  甜菊醇        （165）  （167）      （166）     （168）    （169）   （170）    （171）    （172）    （173）

甜度/倍  100～270   10～15    150～300    10～15     40～60   200～250   150～200    40～60     味苦

1）以蔗糖甜度为1。

从表2可以看出,甜菊苷和甜菊苷A的苷元(甜菊醇,亦即配糖基)是苦味的。也即是说，通过酸水解去掉C-13位槐糖基氧苷键连接的所有葡粮基，再用碱水解去掉C-19位酯键连接的葡糖基，其剩下的苷元（甜菊醇），实验证明是呈苦味的，分子结构式见图2。

 

图2  甜菊苷苷元——甜菊醇

    苷元分子结构表明，连接基因多系烷基类物质CH₃、CH₂以及H等，其疏水性也从理论上证明呈苦味。换句话说，甜菊苷和甜菊苷A都是以疏水性的苷元通过氧苷键和酯键连接亲水性的葡糖基后，整体呈亲水性而易溶于水中，其口感甜中带苦的原因亦自然明白。这充分说明了，即是100%的甜菊苷或甜菊苷A，口感的味质亦是甜中带苦。只不过是由于减少了单宁、类黄酮等苦味杂质影响，使得甜度和苦涩味比值大些，甜味口感要好些。这就是一些企业积极推崇A3-90（甜菊苷A90%）或A3-95（甜菊苷A95%）的甜菊糖苷产品的原因和依据。但最终并不能改变分子结构构成的甜中带苦的基本事实和理论依据。

所谓A3-60（甜菊苷A60%）或A3-90的甜度增加至300或400倍，是因为含苦味杂质量减少，同时甜菊苷AC-13位所连接的葡糖基数增加，使苦涩味相应减少，甜味强度增加，因而使口感觉得甜度增加。事实上，当我们用甜菊苷A90%含量的甜菊苷的干粉在口中品尝，仍然会品出甜味中夹带的苦涩后味。只不过是比一般的甜菊糖苷要好得多。

由上述分析，可以得到这样一个认识：

甜叶菊提取物中的甜菊糖苷所占比例愈大，说明单宁、类黄酮、挥发性油等苦味杂质去除愈好，苦涩味得到部份改善，其甜味愈好。然而，即是100%甜菊糖苷含量仍然有苦涩味，是根源于每个甜菊糖苷类分子的苷元部味的疏水性和苦味。这亦是甜菊糖苷，包括最好甜味的甜菊苷A口感，为什么甜味中带有苦涩后味的根本原因所在。

1、  从分子化学结构角度来分析甜菊糖苷的甜度、甜味和苦涩后味的若干影响因素

甜菊糖苷为苷元（甜菊醇steviol）的衍生物，由于所边接糖基个数不同和所连接糖基种类不同，甜度和甜味在口感上存在显著的差异，结果见上述表1。

2 1 同一苷元部位所连接葡糖基数目对甜度的影响

从表1可以看出：

2．1．1 当C-19位酯键连接一个葡糖基时，甜度甜味与C-13位槐糖基氧苷键所连接葡糖其基数目有关，例如甜菊苷A C-13位连接3个葡糖基比甜菊苷连接2个葡糖基的甜度高、甜味好。

2．1．2当C-19位酯键连接两个葡糖基时，甜度和甜味亦与C-13位槐糖基氧苷键所连接葡糖基数目有关，例如甜菊苷D连接3个就比甜菊苷E连接2个的甜度高。

2.1.3当C-19位酯键连接一个H时，显而易见，C-13位上不论连接3个还是2个葡糖基。其甜度都是大幅度下降。充分说明C-19位酯键所连接物质的助味作用，在此起了关键作用。

2.1.4当C-19位酯键连接H时，而C-13位连接的亦是H时，即成为苷元（甜菊醇）部份，甜度消失而呈苦味，见表2。

2.2 同一苷元部位所连接糖基种类对甜度和甜味的影响。

2.2.1当C-19位酯键连接一个葡糖基时，C-13位槐糖基通过氧苷键连接糖基中如有鼠李糖基，即使连接相同糖基数目，其甜度和甜味亦会大幅下降。例如甜菊苷C-13位连接2个葡糖基和杜尔可苷连接一个葡糖基、一个鼠李糖基的比较，甜菊苷AC-13位连接3个葡糖基和甜菊苷C连接2个葡糖基、一个鼠李糖基的比较，其甜度都大幅下降。这个事实说明，同样的苷元（甜菊醇）连接葡糖基比连接鼠李糖基对甜度和甜味有益得多。

2.2.2有人对甜菊苷和甜菊苷A，用果糖基以β-2、6糖苷键连接至C-19位酯键相连的葡糖基上，其甜度和甜味大为增加，苦味减弱不少。

同样可推理，若在C-13位上连接果糖基，对甜度和甜味亦有一定的增进作用。

表3  甜菊苷衍生物的相对甜度和味质

名称          相对甜度       味质         糖基数

S（甜菊苷） 143 0 2 R（悬钩子苷） 114 -2 1 RA（莱鲍迪苷A） 243 +2 3 S/Gal 129 -2 2 S/Gal/11 236 +5 3 S/Gal/2 289 +4 4 S/Gal/3 143 -1 5 S/Gal/4 152 -3 6 R/Gal 104 -4 1 R/Gal/1 167 -1 2 R/Gal/2 312 +3 3 R/Gal/3 203 +1 4 R/Gal/4 111 -3 5

1)    糖的数目

2．2．3 甜菊糖苷甜度和C-13位、C-19位所连接葡糖基数的比例有关^[1]。从表1和表2可看到， Kenji MiIutani等提出的这个论点依据。为了证明这个论点，我们引用了表3的数据。需要说明的是，表3的数据是以甜菊苷（Stevioside）和悬钩子苷（Rubusoside）为基础，在碱性条件下将C-19位酯键上的葡糖基水解掉，然后通过乙酰化及环糊精葡糖基转移酶（CGT-ase）和可溶性淀粉选择性的延续C-13位葡糖基所作出的甜度、味质比较，证明甜度和甜味口感不但和糖基连接位置有关，还与糖链的构型有关。

C-13位上连有3-4个糖基的化合物甜度最高，甜味较好，若连接糖基再多反而使甜度和甜味下降。表1的甜菊苷A与甜菊苷D的比较，就是一个例证。

所以，不是意味着所连接的葡糖基数目愈多愈好，而是与C-13位和C-19位所连接的葡糖基较佳数目和较佳比例以及所连接糖基种类相关。

对甜度和甜味有利的连接糖基种类的顺序是：果糖基>葡糖基>鼠李糖基或其他半乳糖基类。

    3．关于用本科化方法增进甜菊糖甜度、甜味和改善苦涩后味的依据和效果的商榷

3.1用酶化方法增进甜菊糖苷甜度和改善苦涩后味的理论依据

以甜菊苷A和甜菊苷的比较为例，人们萌发出一种想法，利用转移酶转移糖基的方式，企图在C-13位的葡糖基上多连接1～2个葡糖基，达到从甜菊苷变为类似甜菊苷A的目的。实际结果并没有证明这一点。

3.2用转移酶接枝改性的新衍生物存在以及对甜菊糖苷苦涩后味改善的影响

3.2.1南开大学提供的用环糊精葡糖基转移酶CGT-ase酶化接收的HPLC图3、图4、可以比较看出，在甜菊苷基础上，接枝产生了若干新衍生产物峰。从口感感觉出苦涩味有相当程度的改善，但口感改善不及山东华仙厂的酶化甜菊苷产品。

 

 

 

3.2.2 我公司与山东大学微生物技术国家重点实验室，作用探索研究在α一半乳糖苷酶或β一半乳糖苷酶转移半乳糖基作用下，以甜菊苷为受糖体（acceptor），以棉子糖为供糖体（donor）,进行转移半乳糖基酶化反应，结果见HPLC图5、图6。可以看出，除有部分甜菊苷保留以及尚有部分水解外，亦出现了接枝改性的的新衍生产物峰。新生混和物口感较之甜菊苷有一定程度改善，但由于接枝效率不高，所接糖基种类不佳，改善效果不及南开大学产品。

 

 

3.2.3 对日本东洋精糖株式会社的酶化处理甜菊苷产品2G伊斯脱，日本丸完善制药株式会社的马鲁米龙A产品以及山东华仙，河南新产业利用日本、韩国提供的酶进行处理的产品，进行多次实验比较，结论是甜菊苷苦涩味都有相当程度的改善，其中河南新产业利用韩国的酶改性的产品，可以说几乎没有什么苦涩味，但随之而来的是甜度大幅下降，十分清淡，甜味口感较弱。

由上述分析可见，经过转移酶转移糖基的酶化作用，确实在甜菊苷基础上形成了新的衍生物，新衍生物的苦涩味口感较之甜菊苷有不同程度的改善。问题的实质是，这个改善是接枝增加的葡糖基起了作用，还是酶化水解去掉“苦涩味分子”基因的影响？也即是说，这些酶化是否改变了甜菊苷原来的苷元（甜菊醇）的分子结构和所连接的分子基团？酶化后的分子结构有哪些变化？截至目前为止，尚未见有文献明确指出转移酶化后的甜菊苷新衍生物的分子化学结构和示意图证明。

3．3对甜菊苷进行转移酶化接枝处理的商榷

3．3．1 用转移酶转移（增加）糖基的结果，改性后的甜菊苷甜度并没有予期达到甜菊苷A那么高的甜度，反而甜度大幅度下降。所有的酶化产品都是如此，尤以用韩国提供的酶化更是如此，多次比较结果，山东华仙的酶化甜菊苷只有100-130倍甜度，日本东洋精糖株式会社的酶化甜菊苷甜度只有80-100倍，河南新产业的甜度只接近100倍。

这个事实证明，籍以转移酶化连接葡糖基来提高甜度，改善苦涩后味的说法是缺乏根据的，也即是说，酶化后的新衍生物其苷元分子结构和整体分子结构可能都已改变，不能再用原苷元部位基础上连接新增葡糖基改善苦涩后味的说法来解释。河南新产业的酶化甜菊苷，其口感甜味清淡，说明新衍生物的分子结构已比原甜菊苷大大变化，其酶作用可能是混合酶的作用原理。

3．3．2 转移酶虽有专一性和选择性，但亦有两重性，即存在着转移为主和水解为辅的双重作用，使得新衍生物成份更为复杂，为提纯增加了难度和成本。

当用β-呋喃果糖苷酶在甜菊苷A的C-19位连接一个葡糖基上再引入一果糖基后，甜味特性确有较明显的改变，但该反应中，糖苷酶催化转移糖基反应的得率，延长反应时间，反而由于新衍生物发生酸水解而使得率下降。在甜菊苷A 0.025mol/L,反应1h达到最大转化率82%,当甜菊苷A浓度0.5mol/L，反应21h，转化率只有19%，这个实验结果，说明了转移酶化的转移糖基和新衍生物水解的双重作用；存在着企图增加甜度的同时也存在着水解、降低甜度现象的复杂矛盾。

3．3．3 酶化甜菊苷相对于甜菊苷来说，企业生产成本增加；由于甜度的大幅下降又导致工业使用成本的增加。况且产品价格不菲，口感与蔗糖的差距仍不如人意。

由上述论证分析可见，为了解决甜菊糖苷苦涩味问题，用转移酶或混和酶的酶化接枝方法有一定作用。从甜叶菊提取物的分子化学结构来看，提纯、减少含杂是解决苦涩味的一个重要方面。另一个方面则是要解决甜菊糖苷自身分子化学结构中的苦味根源-苷元（甜菊醇）部位问题。若用一般微胶囊方法来解决，随之而来的苦味减少或没有了，但甜味势必也减少没有了，反而影响了甜度和甜味。至于食品化学中常提到的掩盖苦涩味的方法，往往是掩盖了苦涩味的同时也掩盖了甜味，或者用甜味去掩盖苦涩味，顾此失彼。无法达到较佳的要求。食品工业的调味方法是有一定效果，但要基本解决苦涩问题，其作用是有限度的。根据上述的分子化学结构，能否只包络呈苦涩味的苷元部位，而又不影响或减少整个甜菊糖苷的甜度呢？现代的分子化学已经发展到解决这个问题的时候了，为此，就解决这个问题作者已申请了相关技术专利^[6] 。

4 结论

4．1从分子化学结构来看，甜菊糖苷的甜中带苦涩味的根本原因，一是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。

4．2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。

4．3 用转移酶酶化甜菊糖苷，于改善苦涩味，增强甜味口感有一定用作。但由于酶的双重性作用，却导致甜度大幅度下降，酶化新衍生物的分子化学结构较之原甜菊糖苷有改变。至今尚未见文献资料指出酶化衍生物的新分子化学结构式。

3．5 在提纯的同时，为进一步解决好苦涩味问题，作者采取包络苷元部位的专利技术方法是有理论根据和实际工业化意义的。