罗汉果甜苷应用研究进展及发展建议
2020-10-20王晨张思聪王健赵抒娜孟庆佳
王晨 张思聪 王健 赵抒娜 孟庆佳
摘 要:罗汉果甜苷是一种功能性天然甜味剂,具有甜度高、能量低等特点。本文对罗汉果甜苷相关法规、标准情况进行梳理,并对罗汉果甜苷在调节血糖、止咳祛痰、抗氧化、护肝、润肠通便、抗菌消炎等功效方面的研究进行汇总,同时,对罗汉果甜苷在乳品饮料、固体饮料、调味料、糖果等食品行业中的应用进行介绍,并就罗汉果甜苷的研究现状,对产品标准制定、功能食品开发、消费者认可与工艺制备等方向提出相关的意见和建议。
关键词:罗汉果甜苷;法规标准;食品应用;功效研究
Abstract:Mogroside is a functional natural sweetener with the characteristics of high sweetness and low energy. This paper summarized the relevant regulations and standards of mogrosides, and the effects of mogrosides in regulating blood glucose, relieving cough and expectorating, anti-oxidation, protecting the liver, moistening the intestines and laxative, anti-bacterial and anti-inflammatory. In addition, the applications of mogroside in beverages, solid beverages, seasonings, confectionery and other food industries were introduced. According to the research status of mogrosides, this paper provided some relevant opinions and suggestions on the research and development direction of product standard formulation, functional food development, consumer recognition, process preparation, etc.
Key words:Mogrosides; Standards; Food application; Efficacy study
中图分类号:S668.9
罗汉果(Siraitia grosvenorii)是一种葫芦科多年生藤本植物的果实,起源于我国广西壮族自治区桂林市永福县龙江乡,素有“东方神果”之美誉。目前,罗汉果在我国广西壮族自治区、广东省、贵州省、江西省、湖南省、福建省、云南省和浙江省等省均有种植,且种植面积逐年增加[1-2]。广西地区罗汉果种植面积最大,其中,永福县是广西乃至全国最大的罗汉果生产基地,种植面积超过8 000 hm2,鲜果产值近20亿元,深加工产值达80多亿元[3]。作为一种我国特有的经济和药用植物,罗汉果在助力地方群众脱贫致富、打造现代特色农业方面起着至关重要的作用。
罗汉果甜苷(Mogrosides)是罗汉果的主要甜味成分,是一种葫芦烷三萜甙类化合物。罗汉果甜苷又名罗汉果提取物、罗汉果甜甙、罗汉果甜素,罗汉果皂苷等,根据GB 2760-2014《食品安全国家标准 食品添加剂使用标准》,其规范名称为罗汉果甜苷。由于罗汉果甜苷直接提取于植物,不经化学合成,属于天然甜味剂。罗汉果甜苷甜度约为蔗糖的300倍,能量几乎为0,易溶于水和醇,在沸水中具有热稳定性且不易发酵霉变,相较于甜菊糖苷,罗汉果甜苷的甜味持续时间长、苦味弱、后味更持久[4],因此,被视为新一代功能性天然甜味剂,具有广阔的发展前景。
关于罗汉果的甜味成分,自20世纪70年代就有相关研究:1975年美国学者Lee采用乙醇提取与色谱柱分离法对罗汉果成分进行研究,获得了一种甜度高于蔗糖百倍的物质,并推断其成分为三萜类皂苷。基于Lee的研究,研究人员相继从罗汉果中提取了10余种三萜类甜味物质,包括罗汉果苷Ⅰ(MogrosideⅠ)、罗汉果苷ⅡE(Mogroside ⅡE)、罗汉果苷Ⅲ(Mogroside Ⅲ)、羅汉果苷Ⅲ E(Mogroside ⅢE)、罗汉果苷Ⅳ(Mogroside Ⅳ)、罗汉果苷Ⅴ(Mogroside Ⅴ)、
11-氧化-罗汉果苷Ⅴ(11-Oxo-mogroside V)、罗汉果新苷(Neomogroside)和赛门苷Ⅰ(Siamenoside Ⅰ)等[5]。这些成分统称为罗汉果甜苷,其中,罗汉果甜苷Ⅴ是主要甜味成分,是一种高甜度的四环三萜类皂甙,由于其具有高甜度、低能量、安全无毒等特点,成为国际市场中炙手可热的植物提取物,需求量逐步提升。
1 罗汉果甜苷相关法规、标准情况
为了规范罗汉果产品的生产及应用,各国相关部门制定了一系列国家标准、行业标准、管理规定对罗汉果相关产品的品质和应用进行规范管理。美国食品药物管理局(FDA)于1995年批准罗汉果甜苷应用于食品领域,明确罗汉果甜苷为食品中允许使用的高强度甜味剂;日本厚生劳动省于2007年将高纯度罗汉果提取物收录进《食品添加剂公定书》,作为食品添加剂进行管理;澳新食品标准局(FSANZ)于2018年批准使用罗汉果提取物(罗汉果苷)作为强力甜味剂用于烘焙等;新加坡农业食品及兽医局(AVA)食品条例于2019年修订提出允许使用含20%~90%罗汉果甜苷V的罗汉果提取物作为食品中的甜味剂。1996年7月,我国食品添加剂委员会第十七次会议批准罗汉果甜苷为食品添加剂。为进一步规范保健食品原料管理,于2002年印发了《卫生部关于进一步规范保健食品原料管理的通知》,罗汉果位列首批《既是食品又是药品的物品名单》之中,属药食同源物品。近些年,随着对药食同源品种的扩展以及对药食同源理念的普及,人们的保健、营养、食品药品安全对意识加强,罗汉果产品的市场呈现出日益增长的态势。
2014年,我国GB 2760-2014《食品安全国家标准 食品添加剂使用标准》制定实施,其中规定“罗汉果甜苷作为食品甜味剂可在各类食品中,按生产需要适量使用”,这也为罗汉果甜苷的应用提供了依据。2017年,罗汉果甜苷国家标准GB 1886.77-2016《食品添加剂 罗汉果甜苷》正式实施,明确罗汉果甜苷是以罗汉果为原料,经水煮提取、浓缩、干燥等工艺精制而成的食品添加剂。其中,罗汉果甜苷含量以罗汉果甜苷V计,该标准对感官要求、理化指标进行了规定,并提供鉴别试验测定罗汉果甜苷V含量的方法。
2020年,中国副食流通协会发布的《罗汉果糖》
(T/CFCA 0019-2020),对罗汉果甜苷、罗汉果粉、罗汉果干果粉、罗汉果糖、原味罗汉果糖、风味罗汉果糖、低甜度罗汉果糖和高甜度罗汉果糖进行定义,并将罗汉果糖按照风味和工艺、甜度倍数分别进行分类。按照产品风味和工艺,罗汉果糖可以分为原味罗汉果糖和风味罗汉果糖;按照甜度倍数,罗汉果糖可以分为低甜度罗汉果糖和高甜度罗汉果糖,其中,低甜度罗汉果糖的甜度相当于1~4倍蔗糖甜度,而高甜度罗汉果糖的甜度大于4倍蔗糖的甜度。
在工艺技术上方面,已有相关地方标准、团体标准发布并实施。2016年,广西壮族自治区质量技术监督局颁发DB45/T 1336-2016《罗汉果甜苷工艺技术规程》地方标准;桂林市植物提取协会于2018年发布《罗汉果甜苷绿色生产工艺技术方法》(T/ZWTQ-001-2019)团体标准,该标准规定了罗汉果甜苷绿色工艺技术的术语和定义、生产工艺流程及主要设备、生产操作要求及质量要求、质量检验、过程要求、包装和贮存等内容,不仅对罗汉果原料的质量、贮存条件、生产用水和食用酒精明确了要求,还对操作要点、控制指标等方面的工艺技术进行了规范。
随着罗汉果甜苷在不同种类产品应用中的拓展,添加罗汉果甜苷的食品所执行的标准也各不相同。部分代糖食品执行国家标准GB 7101-2015《食品安全国家标准 饮料》、GB/T 29602-2013《固体饮料》、GB 31644-2018《食品安全国家标准 复合调味料》、GB 26687-2011《食品安全国家标准 复配食品添加剂通则》等国家标准,如然萃制作的一款配料为赤藓糖醇和罗汉果甜苷的零卡糖执行复配食品添加剂标准即GB 26687-2011《食品安全国家标准 复配食 品添加剂通则》,而一些固体饮料、调味料食品以执行产品生产企业的企业标准为主,如太古罗汉果调味糖执行标准为GB/T 29602-2013《固体饮料》,D糖生活的罗汉果调味料执行标准为Q/YLH 0013 S《甜味调味料》,绿果甜罗汉果执行标准为《餐桌甜味料》(Q/AYHC 0035 S-2019)。
2 罗汉果甜苷功效研究
围绕罗汉果甜苷功效,国内外的学者开展了广泛的研究,罗汉果甜苷在提升甜度的同时,兼具生理功能或特殊用途。在科研人员的不断探索下,罗汉果甜苷作为甜味剂之外的功效不断被开发、利用,这也为其在功能性食品领域的应用奠定了基础。
2.1 调节血糖
刘灿等[6]研究表明罗汉果甜苷作为甜味剂使用,可减少葡萄糖的摄取。同时,罗汉果甜苷能调控糖代谢,主要通过以下4种途径进行:修复损伤的胰腺β细胞、刺激胰岛素分泌、调控腺苷酸活化蛋白激酶、抑制糖異生途径、抑制体内糖苷酶活性;Yuji等[7]通过罗汉果甜苷的体外实验证实了其具有抑制小肠麦芽糖酶活性的功效;徐庆等[8]对罗汉果甜苷对正常人血糖含量的影响展开研究,发现一次性口服30%罗汉果甜苷200 mg·kg-1对健康成人的血糖含量与肝酶活性无明显影响。一次性口服罗汉果甜苷200 mg·kg-1,相当于正常食品添加食用量10 mg·kg-1的20倍时,对健康成人的血糖含量无明显影响,表明罗汉果甜苷在体内转化为葡萄糖的作用不明显。此外,一些相关实验表明罗汉果甜苷具有降糖的作用。戚向阳等[9]研究发现罗汉果及其甜苷提取物对四氧嘧啶糖尿病鼠具有明显的降血糖作用,与高血糖对照组相比具有明显的防治作用;何超文等[10]用罗汉果甜苷饲喂餐后小鼠,发现小鼠的餐后血糖生成被抑制,进一步研究发现葡萄糖转化率降低、胰岛素水平提升。
2.2 抗氧化作用
罗汉果甜苷具有很强的抗氧化作用,可以有效清除易氧化自由基,结合引发疲劳与衰老的机理,研究人员证实了罗汉果甜苷具有抗疲劳、抗衰老的功效。邹健等[11]以清除自由基为基础的DPPH法、ABTS法和ORAC法,以及测定待测物还原能力的FRAP法对6种不同罗汉果甜苷成分的抗氧化活性进行综合评价,罗汉果甜苷均表现出一定的抗氧化活性,结果表明其可以作为天然抗氧化剂;肖刚等[12]利用小鼠的D-半乳糖衰老模型,对罗汉果甜苷处理后的小鼠与对照组进行对比,发现处理后的小鼠体内引起衰老的过氧化产物明显减少。说明罗汉果甜苷的抗氧化作用能够抑制衰老;丁秀诗等[13]结合运动性疲劳形成的机理指出,运动性疲劳多因机体剧烈运动,自由基清除程度低而引起,罗汉果甜苷可以通过有效清除自由基的功效,缓解运动性疲劳。
2.3 止咳祛痰
经研究,罗汉果甜苷有止咳祛痰的作用,这也是罗汉果被用于止咳糖浆、止咳片等药物的主要原因。陈瑶等[14]分别研究了小鼠摄入罗汉果甜苷、蔗糖、葡萄糖等的实验,通过平行对照与自身对照得出结论,罗汉果甜苷对血糖水平无明显影响;化学诱导小鼠致咳,喂以罗汉果甜苷溶液后观察小鼠咳嗽频率与气管分泌物情况,得出罗汉果甜苷具有止咳祛痰的作用;陈敏等[15]采取加15倍水浸泡30 min后提取3次、每次60 min的罗汉果甜苷提取工艺时发现,其50 g·kg-1提取物具有一定镇咳祛痰作用;Song等[16]研究发现罗汉果苷V减轻了卵清蛋白诱导的气道炎症,并且这种作用与NF-κB途径有关。此研究观察了罗汉果苷V对卵清蛋白诱导的哮喘小鼠的平喘作用,发现给予罗汉果苷V能有效抑制卵清蛋白诱导的气道高反应性。罗汉果苷V能有效地降低哮喘小鼠F中IL-4、IL-5和IL-13的水平以及血清中卵特异性IgE和IgG1的水平。
2.4 护肝作用
肖刚等[17]通过小鼠的肝损伤保护实验说明了罗汉果甜苷可以通过调节相关酶的活性,减轻肝组织病理变化程度;Chen等[18]开展的致病大鼠肝纤维化实验同样表明甜苷可以调节酶活性,对肝纤维化起到一定抑制作用;同时,有研究表明,罗汉果甜苷可以减少高脂饮食模型小鼠的体重,降低小鼠肝脏的脂肪积累[19]。这些实验证实了罗汉果甜苷具有护肝作用。
2.5 润肠通便、抗菌消炎
王勤等[20]研究表明罗汉果水提物可增加正常和便秘小鼠的粪便的含水量和排便数量,具有一定的润肠通便的作用,但未明确发挥作用的具体功能成分;陈瑶等[21]诱导小鼠便秘、致炎(出现肿胀),喂以适量罗汉果甜苷溶液后测量对比小鼠相关指标,发现小鼠的便秘得到了缓解,某些药剂引发的肿胀现象有了好转。因此,得出罗汉果甜苷具有润肠通便效果的结论。
3 罗汉果甜苷食品应用研究
在传统食品工业中,以蔗糖、果糖为代表的糖类一直是主要的甜味剂。2019年10月,国务院发布了《健康中国行动(2019—2030年)纲要》,从不同方面对提升国民健康作出了规划,其中提到:“提倡人均每日添加糖摄入量不高于25 g”。作为一种甜度高且不参与代谢、不提供能量的食品添加剂,罗汉果甜苷是一种理想的蔗糖替代品,被广泛被应用于乳品饮料、固体饮料、调味料、糖果等食品行业中。在不同类别的食品中,一部分直接添加罗汉果甜苷,而另一部分加入的配料是罗汉果粉,罗汉果甜苷作为罗汉果中主要的有效成分,也起到功能甜味剂的作用。
3.1 乳品饮料
饮品行业是罗汉果甜苷最大的市场,罗汉果复合饮料、复配凉茶、罗汉果醋、罗汉果乳饮料等层出不穷,广受消费者的喜爱。许多研发人员通过对产品的研究,优化配方,得到了风味更佳,更具营养价值的产品。王淑培等[22]将罗汉果提取液与武夷肉桂茶复配,研制出了口感优良且兼具保健功效的罗汉果复合茶饮;刘国凌等[23]以罗汉果、芹菜和野菊花为原料,探究优化配方,研制出了适合糖尿病患者饮用的低糖饮料;上海诺德生物实业有限公司[24]开发的4款果汁饮品中,罗汉果甜苷添加量均不足0.2%,即可做到不添加糖,并提到罗汉果甜苷也可以作为饮品直接饮用。此外,一些食品饮料企业也在产品中添加罗汉果甜味成分,如Simple 100希腊酸奶在配方中加入了天然甜味成分组合,包含新鲜罗汉果萃取物、甜叶菊萃取物和浓缩甘蔗汁;海之言果味饮料中也加入了罗汉果提取物。
3.2 固体饮料
罗汉果风味糖(风味固体饮料)等产品配料多含有赤藓糖醇、罗汉果甜苷等成分,其中罗汉果甜苷的添加量较低,产品与白砂糖甜度相近。一些主打“零卡糖”概念的食品中添加了罗汉果粉,也还是利用其中的罗汉果甜苷起到调味的作用,最终复配成0卡路里、0热量的代糖产品。例如,百寿元的零卡糖以赤藓糖醇、甜叶菊和罗汉果粉为配料采用共结晶技术复配而成,其执行标准为GB/T 29602-2013《固体饮料》,属固体饮料类别,食用方法为温开水冲饮食用。
3.3 调味料
我国现有添加了罗汉果甜苷或罗汉果提取物的餐桌甜味料产品,多为代糖、无蔗糖食品调味品,配料中罗汉果甜苷多与赤藓糖醇复配使用,且由于罗汉果甜苷甜度高,可以以很小的比例添加到餐桌调味料中。红棉罗汉果糖是一款餐桌甜味料,配料为赤藓糖醇、罗汉果甜苷,并在产品包装上对甜度进行科普,1茶匙罗汉果糖甜度相当于2茶匙白糖;舒可曼也有罗汉果糖餐桌甜味料产品,以赤藓糖醇、罗汉果粉为配料,食用方法与蔗糖相似,适用于烘焙、饮料、咖啡、饮料与菜肴等,营养成分表中显示0能量、0碳水化合物、0脂肪;原产于日本的乐甘健复配甜味剂,配料为赤藓糖醇、罗汉果甜苷,其中罗汉果甜苷的添加量为0.3%,此款甜味剂可适用于咖啡、茶、牛奶、豆浆与饮料,产品包装上提到推荐用于咖啡、红茶等饮品,可代替白砂糖使用,不改变饮品原有风味,建议每次冲泡100 mL饮品使用3 g;在美国的星巴克等咖啡门店中,料理台上自取的“糖包”中有天然甜味剂可供选择,其成分是甜叶菊和罗汉果提取物,国内部分奶茶企业也适时引入了罗汉果糖和甜菊糖,满足控糖人群的特殊需求。
3.4 糖果
罗汉果的生理功效与清香风味也适用于功能性食品。周治德等[25]以罗汉果甜苷作为主要的甜味剂与药效成分,开发出了一种具有保健效果的罗汉果口香糖,通过抑菌圈实验法验证了产品具有抑菌功效;何伟平等[26]以罗汉果为原料研制出的低GI营养粉,营养元素与奶粉相似,热量、碳水化合物低于奶粉且膳食纤维成分较高,是一种可以调节血糖稳定性的低糖功能性食品。一些厂商也将罗汉果甜苷应用于糖果中,制作成无糖糖果或具有一定功效的代糖产品,如原产于美国的倍齿乐无糖棒棒糖的产品配料除了抗性糊精、赤藓糖醇、木糖醇、柠檬酸等成分外,还包含罗汉果甜苷。
4 结语
罗汉果甜苷具有甜度高、能量低、符合食品安全要求等特点,已在调节血糖、抗氧化、护肝、止咳祛痰、润肠通便与抗菌消炎等功效方面取得一定研究进展,但在明确产品分类、功能食品开发、技术创新、消费者认可等方向仍需进一步研究。
(1)我国现仍需结合罗汉果甜苷相关产品的应用领域,明确罗汉果糖产品的分类及范围,进一步规范罗汉果甜苷相关产品加工,保障产品应用的安全性。
(2)罗汉果甜苷功能食品的应用与开发方面前景巨大,但其功能尚未得到充分的挖掘和利用。作為一种药食同源的甜味剂,罗汉果甜苷的药理功效往往会被忽视,在产品开发过程中还需关注于其功效,继续挖掘其潜在的价值,以开发能够满足不同人群需求的功能性、高附加值产品。
(3)罗汉果甜苷在我国被允许作为食品添加剂在所有食品中按需添加使用,但目前相关产品结构单一、同质化严重。因此,需加大企业与科研单位的合作研发力度,加强罗汉果应用技术创新,不断提升产品品质、丰富产品种类、满足差异化需求、推进罗汉果甜苷产业的发展。
(4)为了提高罗汉果甜苷相关产品的认知度,进一步获得消费者的认可,食品工业协会、罗汉果甜苷生产企业、高校/科研院所和下游食品饮料企业可以成立产业联盟,携手推进罗汉果甜苷使用、食用安全性等方面的科普和宣贯,以进一步推广罗汉果甜苷产品。
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作者简介:王 晨(1994—),女,硕士;研究方向为食品科学。
通信作者:孟庆佳(1984—),女,硕士,高级工程师;研究方向为食品政策法规。