【成果推介】“绿色”转化分离植物提取物精制甜菊醇及食品添加剂莱鲍迪苷A

成果简介

针对传统的使用化学有机试剂进行甜叶菊中的甜菊糖提取分离和纯化工艺进行替代，建立生物酶法转化及提纯甜菊糖苷的“绿色”分离精制工艺。项目的技术原理就是通过酶工程技术的运用，引入生物酶法在水相环境中彻底将甜菊糖苷混合物中的甜菊苷转化成甜菊醇，而甜菊醇不溶于水，即可通过离心或过滤的简单方式直接从酶反应液中获得高纯度的甜菊醇，整个过程避免了有机溶剂的使用。其后的反应水溶液中产物比较简单，可以通过膜过滤浓缩的方法获得莱鲍迪苷A。使用一套生产工艺同时制备两种产品，大大简化生产过程，实现无污染的绿色生物化工工艺。

应用前景

本成果生物酶法催化转化“绿色”转化分离植物提取物-甜菊糖苷精制甜菊醇和莱鲍迪苷A具有极大的应用前景。

我国是世界上最大的甜叶菊种植及甜菊糖原料初加工国家，主要产地为河北、山东、广东、广西、福建等地，总产量占全球的80%。目前，全国各地有大小甜叶菊糖苷及甜叶菊食品加工企业上百家。

其次，本项目中的产品莱鲍迪苷A具有很大的市场发展前途，不存在风险。数据显示，在美国FDA肯定甜叶菊叶片的甜菊糖苷--莱鲍迪苷A的安全性及准许在食品和饮料中做配料使用后不到一年，美国甜叶菊产品市场的销售额超过了糖精和阿斯巴甜。甜菊糖的全球市场已经高到数亿美元，预计几年后将可能达到数十亿美元。近年，一些世界食品和饮料跨国公司如可口可乐、百事可乐、雀巢和达能等已经开始应用甜菊类甜味剂。莱鲍迪苷A和甜菊糖预计将占全球糖和甜味剂市场的10%-20%，并且莱鲍迪苷A作为非营养性甜味剂具有的稳定性、甜度高、在人体内几乎不被吸收等优点将得到充分体现，正越来越受到世界各地消费者的欢迎，符合当前食品添加剂和甜味剂安全、高效的发展趋势，在我国食品工业中的地位会越来越重要。

经济方面：现今市场上甜叶菊粗提物的价格是4-5万元/吨，莱鲍迪苷A质量分数为80%的甜菊糖苷产品市价比一般混合型甜菊糖苷产品高4-5 倍，而莱鲍迪苷A质量分数大于97%的甜菊糖苷产品市价达几十万元/吨。现在国际上最大的两家软饮料生产商决定在低酒精含量的饮料和食品中使用甜菊糖苷（莱鲍迪苷A）。莱鲍迪苷A和甜菊糖预计将占全球糖和甜味剂市场的10%-20%。可见，我国的那些与甜菊糖苷相关的企业将大大受益。

并且，在原材料甜叶菊的种植上也将产生巨大的经济效益。甜叶菊原产于亚热带地区，属于喜温、喜水作物，耐干旱； 而广西隶属于亚热带地区，是非常适合种植甜叶菊。甜叶菊的种植一般是4月底、5月初移栽后，9月即可采摘，按市场保底价每公斤10元计算，一亩甜叶菊可以收入4000元左右，最高可达5000元。种植甜叶菊的效益是种植玉米的9倍，是种植大豆的8倍，也高出种植籽瓜等其他经济作物的效益。由此可见，发展甜叶菊生产是一项投入少、见效快，有效增加广西地区农民收入的好项目。

另外，与甜菊糖苷相关联的健康效益也将产生一系列经济效益，通过减少医疗花销，使个人和国家从中受益。

社会方面：与人类的健康有很大关联。莱鲍迪苷A的甜度是蔗糖的300-450倍，是甜菊糖苷中口感最接近蔗糖的成分，主要是应用在食品中。通过用莱鲍迪苷A取代食物中的糖类，可降低能量总摄入量并且不会增加体内的血糖指数，对那些肥胖的消费者和糖尿病患者是具有最大的好处。另外可改善牙齿的健康状态，使用含有莱鲍迪苷A的牙膏、咀嚼含有莱鲍迪苷A的口香糖和硬糖，可减少牙菌斑和齿腔。

环境方面：相对其他的许多植物，种植甜叶菊对环境的影响比较小，更具可持续性。这种优势体现在种植甜叶菊要求相对较少的土地，其种植需要的土地仅是生产相同甜味能力的植物的种植面积的20％。目前国家鼓励农民发展粮食生产，种植甜叶菊可有效的节约土地，为粮食生产提供广阔的发展空间，而且发展甜叶菊生产有利于轮作倒茬；另一方面，种植甜叶菊需要农药杀虫的频率是很低的。有课题组对不同地方的甜叶菊叶子进行分析，结果显示在甜叶菊叶子上基本没有检测到农药残留。

最关键的是本项目在技术上具有先进性。本研究采用的是课题组具有知识产权的基因，以大肠杆菌和酵母作为重组表达发酵的宿主菌，使用重组的酶类转化甜菊糖苷。利用生物酶法彻底将甜菊糖苷混合物中的甜菊苷转化成甜菊醇，而甜菊醇不溶于水，即可通过离心或过滤的简单方式直接从酶反应液中获得高纯度的甜菊醇。其后的反应水溶液中产物比较简单，可以通过膜过滤浓缩的方法获得莱鲍迪苷A。使用一套生产工艺同时制备两种产品，大大简化生产过程。

成熟度

基础研究（实验室的中试阶段）。

成果展示

图1 多酶协同水解甜叶菊粗提物

图2全细胞催化反应产物的萃取及分析

知识产权情况

成果完成人

生命科学与技术学院：杜丽琴

成果转化，请联系成果与合作处，联系人：王老师，联系电话：0771-3810467。