基于食品级活性炭澄清优化的甜菊天然甜味剂绿色提取工艺开发与功能活性评价

本研究针对甜菊糖苷传统提取工艺复杂、成本高及现有澄清技术导致生物活性损失等问题，开发了一种基于微波辅助提取与食品级活性炭(FGAC)澄清的协同优化工艺。研究发现40 g·L?1叶粉浓度与30°C提取温度的组合可最大程度保留酚类(8%)、黄酮(30%)及抗氧化活性(33%)，配合40-50 g·L?1 FGAC澄清在获得84-92%透光率的同时，仍能保持56-57%的甜菊糖苷(Stevioside, Sv)和55-57%的莱鲍迪苷A(Rebaudioside-A, Reb-A)保留率。该研究为天然甜味剂的工业化生产提供了经济有效的技术方案，对糖尿病等特殊膳食领域具有重要应用价值。

　　

随着全球糖尿病和肥胖人群的快速增长，传统蔗糖带来的健康风险日益凸显。合成甜味剂虽能提供甜味却存在安全争议，而源自甜菊(Stevia rebaudiana (Bert.))的天然甜菊糖苷(steviol glycosides, SGs)因其零热量、高甜度(蔗糖的150-300倍)和多种生物活性，成为理想替代品。然而工业生产面临两大瓶颈：一是传统提取方法效率低下且高温易破坏功能成分，二是现有澄清技术虽能改善提取液色泽却导致大量生物活性物质损失。如何平衡提取效率、产品澄清度与功能成分保留，成为制约天然甜味剂产业化的关键难题。

为此，孟加拉国甘蔗作物研究所(Himadri Prosad Roy等)的研究团队在《Applied Food Research》发表论文，通过两阶段实验系统优化了甜菊糖苷提取工艺，并创新性采用食品级活性炭(food-grade activated charcoal, FGAC)进行澄清处理。研究首次在孟加拉国开展甜菊天然甜味剂的产业化开发，为资源受限地区提供了经济可行的技术方案。

研究人员采用微波辅助提取结合多指标评价体系，通过高效液相色谱(HPLC)、紫外分光光度法等技术手段，系统评估了提取温度、叶粉浓度与FGAC添加量对产品理化特性、生物活性成分及主要甜菊糖苷(Sv和Reb-A)的影响。实验选用本地培育的"BSRI Stevia 1"品种，所有样品均来自标准田间栽培的叶片经冷冻干燥制备。

3.1 Exp-1: 甜菊叶提取工艺优化

通过双因子实验发现，叶粉浓度和提取温度对提取液透明度、可溶性固体含量、密度及生物活性成分具有显著交互影响。当叶粉浓度从20 g·L^?1增至80 g·L^?1时，提取液透光率从68%降至34%，但总酚类和黄酮含量显著提升。40°C高温提取虽能提高得率，却使抗氧化活性降低33%。通过多性状基因型-理想型距离指数(MGIDI)分析，最终确定40 g·L^?1叶粉浓度与30°C提取温度为最优组合，该条件下不仅获得61%透光率和4.3 °Brix可溶性固体，且生物活性成分较对照提升8-33%。

3.2 Exp-2: FGAC澄清工艺评估

采用40-60 g·L^?1 FGAC进行澄清处理发现，随着FGAC剂量增加，提取液透光率从61%提升至96%，但生物活性成分呈剂量依赖性下降。60 g·L^?1 FGAC虽获得最佳澄清效果，却导致总酚含量减少83%，甜菊糖苷损失70%。优化发现40-50 g·L^?1 FGAC能在透光率(84-92%)与活性成分保留间取得最佳平衡，此时Sv和Reb-A保留率分别达56-49%和57-55%，干甜味剂得率为6.8-6.4 mg·L^?1。HPLC分析证实Reb-A含量始终高于Sv，符合优质甜味剂的特性要求。

研究结论表明，微波辅助提取结合FGAC澄清的优化工艺，成功解决了甜菊糖苷工业生产中提取效率与功能活性保留的矛盾。30°C低温提取有效避免了高温对抗氧化成分的破坏，40-50 g·L^?1 FGAC剂量实现了色泽改善与活性保留的双重目标。该工艺不仅大幅降低设备投入和能耗成本，其最终产品兼具低色度和高生物活性价值，特别适合糖尿病等特殊人群使用。研究者强调，未来应针对FGAC孔径进行特异性筛选，以进一步提高目标成分的选择性保留率。这项研究为发展中国家开发天然甜味剂提供了可靠的技术范式，对促进健康食品产业转型升级具有重要意义。