廣西羅漢果化學(xué)物質(zhì)基礎(chǔ)及大健康產(chǎn)品開發(fā)利用的研究進(jìn)展*

董 菲，盧鳳來，顏小捷，李典鵬**

(1.廣西大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，廣西南寧 530004；2.廣西壯族自治區(qū)中國科學(xué)院廣西植物研究所，廣西植物功能物質(zhì)研究與利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣西桂林 541006)

羅漢果Siraitiagrosvenorii為葫蘆科多年生藤本植物的果實(shí)，是桂林名貴土特產(chǎn)，也是國家衛(wèi)生部公布的首批藥食同源中藥材。羅漢果的民間藥用歷史已達(dá)300多年，具有清熱潤肺、利咽開音、滑腸通便等功效?，F(xiàn)代藥理研究發(fā)現(xiàn)羅漢果還具有抗腫瘤、抗哮喘、抗氧化、保肝、降糖、調(diào)節(jié)免疫等活性，羅漢果皂苷是主要的活性成分。羅漢果皂苷是以羅漢果苷Ⅴ為主要成分的羅漢果提取物，是一種高甜度混合物。自1975年美國學(xué)者Lee[1]首次報(bào)道羅漢果中的高甜味成分以來，學(xué)者們已經(jīng)從中發(fā)現(xiàn)了40多個皂苷成分，包括羅漢果苷Ⅰ (Mogroside Ⅰ)、羅漢果苷ⅡE (Mogroside ⅡE)、羅漢果苷Ⅲ(Mogroside Ⅲ)、羅漢果苷ⅢE (Mogroside ⅢE)、羅漢果苷Ⅳ(Mogroside Ⅳ)、羅漢果苷Ⅴ(Mogroside Ⅴ)、11-氧化-羅漢果苷Ⅴ(11-oxomogroside Ⅴ)、羅漢果新苷(Neomogroside)和賽門苷Ⅰ (Siamenoside Ⅰ)等。其中羅漢果苷Ⅴ是成熟羅漢果中含量最高的成分，其甜度是蔗糖甜度的300倍左右[2,3]。

羅漢果皂苷具有甜度高、熱量低、安全等特點(diǎn)[4,5]，被廣泛用作食品和飲料的甜味劑[6]，《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品添加劑使用標(biāo)準(zhǔn)》(GB 2760-2014)規(guī)定其可不限量添加到各類食品中，是唯一可添加進(jìn)嬰幼兒食品的甜味劑，成為甜味劑市場的新寵。目前，桂林吉福思羅漢果有限公司和桂林萊茵生物科技股份有限公司是羅漢果皂苷生產(chǎn)的龍頭企業(yè)，兩家公司的產(chǎn)品通過了美國FDA的GRAS認(rèn)證，成功進(jìn)入美國市場，已獲得20多個國家的市場準(zhǔn)入。在全球減糖大趨勢下，《健康中國行動(2019-2030年)》提倡，到2030年我國人均每日添加糖攝入量不高于25 g[6]，羅漢果皂苷具有巨大的市場潛力。

如今羅漢果皂苷已應(yīng)用于乳品飲料、固體飲料、調(diào)味料、糖果等食品行業(yè)中，如果羅漢果皂苷僅作為單一的甜味劑使用，就極大辜負(fù)了羅漢果“東方神果”的美譽(yù)。因此，本文對羅漢果皂苷的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、形成規(guī)律、結(jié)構(gòu)與甜度的關(guān)系、功效、體內(nèi)代謝和產(chǎn)物分布特征以及大健康產(chǎn)品開發(fā)利用現(xiàn)狀進(jìn)行綜述，重點(diǎn)介紹最近從羅漢果中發(fā)現(xiàn)的新皂苷成分，以及過去5年開發(fā)的羅漢果大健康產(chǎn)品，并對羅漢果進(jìn)一步研究的領(lǐng)域和前景提出建議。

1 羅漢果皂苷成分

1.1 化合物的結(jié)構(gòu)

本文在Li等[7]2014年報(bào)道的羅漢果中葫蘆烷型四環(huán)三萜的化學(xué)成分基礎(chǔ)上，補(bǔ)充了近5年新的化合物20，21，27-30，35-38和41-44。羅漢果皂苷為葫蘆烷三萜皂苷，根據(jù)苷元上連接葡萄糖單位數(shù)量不同，可分為一糖苷—六糖苷，目前已確定結(jié)構(gòu)的一糖苷有6種，二糖苷7種，三糖苷8種，四糖苷9種，五糖苷8種，六糖苷6種(表1，圖1)。其中11-oxomogroside ⅢE和11-oxomogroside Ⅳ(21，28)，11-oxomogroside Ⅴ(38)，7-oxomogroside ⅢE和7-oxomogroside Ⅳ(20，29)以及羅漢果苷ⅥA (Mogroside ⅥA)和羅漢果苷ⅥB (Mogrosides ⅥB)(43，44)為Niu等[8]從羅漢果的粗提取物中分離出來7種新型羅漢果皂苷。Lu等[9]總結(jié)了7種新型葫蘆素苷(化合物27，30，35-37，41，42)。另外，Zhou等[10]利用LC-MS初步鑒定出羅漢果苷Ⅰ、羅漢果苷ⅠE1(Mogroside ⅠE1)、羅漢果苷ⅠA1(Mogroside ⅠA1)和羅漢果苷Ⅱ異構(gòu)體，二羥基羅漢果苷Ⅱ、二羥基羅漢果苷Ⅲ、二羥基羅漢果苷Ⅳ和二羥基羅漢果苷Ⅴ，羥基羅漢果苷Ⅱ、羥基羅漢果苷Ⅲ、羥基羅漢果苷Ⅳ和羥基羅漢果苷Ⅴ，羥基羅漢果苷Ⅲ異構(gòu)體，二脫水羅漢果苷Ⅱ和二脫水羅漢果苷Ⅲ，脫水羅漢果苷Ⅱ和脫水羅漢果苷Ⅲ異構(gòu)體，說明羅漢果中還存在新的皂苷成分，其具體結(jié)構(gòu)還需進(jìn)一步確定。

表1 羅漢果三萜類化合物

續(xù)表

續(xù)表

圖1 羅漢果三萜類化合物結(jié)構(gòu)

1.2 皂苷成分在果實(shí)中的形成規(guī)律

通過對不同生長時期的羅漢果進(jìn)行定量及指紋圖譜分析發(fā)現(xiàn)，羅漢果雌花子房中并不含羅漢果皂苷，但授粉后24 h內(nèi)即可檢測出羅漢果苷ⅡE，該成分為前30 d幼果的主要成分。羅漢果苷Ⅲ在30 d后開始出現(xiàn)并在30-55 d達(dá)到最高含量，45 d左右逐漸出現(xiàn)羅漢果苷ⅣA(Mogroside ⅣA)和羅漢果苷ⅣE (Mogroside ⅣE)，其含量在55-70 d內(nèi)達(dá)到峰值，羅漢果苷Ⅴ在50 d后產(chǎn)生，70 d以后成為主要甜味成分，果實(shí)開始成熟[11]。由于氣候影響，不同產(chǎn)地或不同授粉時間段羅漢果成熟所需時間也有所差異。為保證羅漢果充分成熟，羅漢果果實(shí)的最佳采收時期為授粉85 d以后，其他研究也得出類似的結(jié)論[12,13]。

1.3 皂苷成分結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與甜度的關(guān)系

從羅漢果中分離出的三萜皂苷化合物有共同的羅漢果醇苷元結(jié)構(gòu)[10α-cucurbit-5-ene-3β,11α,24(R),25-tetraol]，連接1-6個葡萄糖糖基單元(圖1)表現(xiàn)出無味、苦味、甜味的味道差異。羅漢果皂苷結(jié)構(gòu)與甜度的關(guān)系取決于葡萄糖糖基的數(shù)量、連接位置，苷元部分11位的功能團(tuán)[14,15]等。隨著糖基數(shù)量的增加，羅漢果皂苷由無味變苦味，再逐漸變甜。羅漢果苷ⅠA1(Mogroside ⅠA1)、羅漢果苷ⅡE (Mogroside ⅡE)、羅漢果苷ⅢE (Mogroside ⅢE)和羅漢果苷Ⅲ(Mogroside Ⅲ)等由于葡萄糖糖基數(shù)量少于4個，呈無味或苦味。研究發(fā)現(xiàn)11位α-OH化合物的糖苷味道甜[16]，而11位羰基化系列的糖苷甜度降低，例如羅漢果苷Ⅴ(Mogroside Ⅴ)的甜度約是蔗糖的300倍，11-氧化-羅漢果苷Ⅴ(11-oxomogroside Ⅴ)卻只是蔗糖的84倍(表2)。另外，葡萄糖基的連接方式也是影響甜度的因素之一，目前發(fā)現(xiàn)賽門苷Ⅰ (Siamenoside Ⅰ)具有4個葡萄糖基單元，其甜度卻高于具有5個糖基的羅漢果苷Ⅴ。由于其他皂苷成分在果實(shí)中含量較低且其甜度還未有相關(guān)研究，賽門苷Ⅰ是目前發(fā)現(xiàn)的最甜的成分，但其在天然果實(shí)中的含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于羅漢果苷Ⅴ，因此羅漢果苷Ⅴ才是目前能商業(yè)化應(yīng)用的主要成分。羊?qū)W榮等[17]利用酶水解方式可促使羅漢果苷Ⅴ轉(zhuǎn)化成賽門苷Ⅰ (圖2)，這或許是另一條應(yīng)用途徑。

表2 羅漢果皂苷結(jié)構(gòu)與甜度的關(guān)系

圖2 塞門苷Ⅰ的結(jié)構(gòu)

2 生物活性

2.1 抗氧化活性

活性氧(Reactive Oxygen Species，ROS)和自由基會對人體健康造成一定的損害，也會引發(fā)癌癥、冠狀動脈疾病、動脈粥樣硬化、炎癥和衰老等疾病[18]。據(jù)報(bào)道，羅漢果是一種天然抗氧化劑[19]，羅漢果苷Ⅴ和11-氧化-羅漢果苷Ⅴ對ROS和導(dǎo)致DNA損傷的自由基有明顯的清除能力[20,21]?；旌显碥债a(chǎn)品(羅漢果苷Ⅴ、羅漢果苷Ⅱ和羅漢果苷Ⅲ)和羅漢果苷Ⅴ分別對DPPH自由基顯示出有效的抗氧化或清除活性，其半抑制濃度(50% Inhibitory Concentration,IC50)值分別為0.95 mg/mL和0.43 mg/mL[22]。Liu等[20]研究發(fā)現(xiàn)羅漢果提取物清除DPPH和ABTS自由基的IC50值分別為1 118.1 μg/mL和1 473.2 μg/mL，有望成為對抗糖尿病并發(fā)癥的抗糖藥。Wuttisin等[23]采用不同溶劑提取羅漢果，其提取物抗氧化活性優(yōu)于市售的丁基化羥基甲苯(BHT)，可對羅漢果的抗氧化作用機(jī)理深入探究。

2.2 抗炎作用

羅漢果已被用于治療咳嗽和其他呼吸系統(tǒng)疾病，如哮喘、急性肺損傷和肺纖維化。羅漢果提取物及羅漢果苷的抗炎活性有助于鎮(zhèn)咳和祛痰。據(jù)報(bào)道，羅漢果苷ⅢE和羅漢果苷Ⅴ已對小鼠表現(xiàn)出抗炎作用[24,25]。羅漢果苷為TLR4受體激動劑，對肺纖維化具有保護(hù)作用[24]。羅漢果苷Ⅴ可減輕肺纖維化、過敏性哮喘和肺部炎癥等疾病[26,27]。Liu等[28]通過代謝組學(xué)闡明羅漢果苷Ⅴ對肺部炎癥的調(diào)控代謝途徑，表明羅漢果苷Ⅴ改善了Ovalbumin (OVA)誘導(dǎo)的肺部炎癥，為羅漢果苷Ⅴ對肺部炎癥的保護(hù)機(jī)制藥理學(xué)和臨床研究奠定了基礎(chǔ)。Li等[29]的研究結(jié)果表明羅漢果苷Ⅴ通過阻斷RAW264.7細(xì)胞中絲氨酸/蘇氨酸激酶1 (AKT1)磷酸化，抑制脂多糖誘導(dǎo)的環(huán)氧合酶2 (COX-2)表達(dá)、ROS產(chǎn)生和HO-1的過表達(dá)，發(fā)揮抗炎作用，AKT1是羅漢果苷Ⅴ緩解炎癥的潛在特異性靶點(diǎn)。

2.3 抑制肥胖

肥胖是一種普遍存在的疾病，但其病因尚不清楚。國際肥胖特別工作組(IOTF)的報(bào)告表明，肥胖是世界范圍內(nèi)觀察到的與生活方式相關(guān)的主要疾病。過量食用高熱量食物會刺激脂肪組織過度生長并導(dǎo)致肥胖。目前已開發(fā)藥物來抑制食欲、抑制胰脂肪酶或抑制α-葡萄糖等以控制肥胖,但長期服用這些藥物會對健康造成不良影響，如腸胃功能紊亂[20]。San等[30]通過體外分析羅漢果總苷、羅漢果苷Ⅳ和羅漢果苷Ⅴ對胰脂肪酶的影響，發(fā)現(xiàn)它們對胰脂肪酶活性有顯著的抑制作用。

2.4 降血糖

羅漢果提取物和羅漢果苷均通過降低餐后血糖水平和改善胰島素抵抗，表現(xiàn)出抗高血糖或抗糖尿病作用[31]。羅漢果可作為肥胖和糖尿病患者的替代糖，也可降低脂多糖[28,32]，通過升高胰島素、降低α-葡萄糖苷酶活性和胰腺損傷，達(dá)到降血糖的目的[33,34]，然而其詳細(xì)機(jī)制仍有待探索。羅漢果的抗糖尿病活性主要?dú)w因于羅漢果苷及其衍生物，包括羅漢果苷ⅠA1、羅漢果苷ⅠE1、羅漢果苷ⅡE、羅漢果苷ⅣE、羅漢果Ⅴ和塞門苷Ⅰ[35,36]。其中羅漢果苷Ⅴ、羅漢果苷Ⅳ、羅漢果苷Ⅲ和塞門苷Ⅰ，通過抑制麥芽糖酶活性發(fā)揮抗高血糖作用，其IC50值分別為18.02 mg/mL、13.51 mg/mL、1.54 mg/mL和1.25 mg/mL[37,38]。Zhang等[39]首次提出腸道微生物群及其代謝產(chǎn)物可能是羅漢果苷發(fā)揮抗高血糖作用的靶點(diǎn)，其中羅漢果苷尤其是低糖苷可降低T2DM大鼠的血糖和胰島素。Liu等[40]通過研究逆轉(zhuǎn)錄PCR和蛋白質(zhì)印跡法分析證實(shí)了羅漢果苷Ⅴ可減輕胰島素抵抗并增加糖原，從而降低血糖。Liu等[41]發(fā)現(xiàn)向糖尿病小鼠補(bǔ)充高劑量的羅漢果苷提取物時，胰島素抵抗被減弱，同時血脂的異常得到改善，其機(jī)制是激活肝臟AMPK信號實(shí)現(xiàn)降血糖。因此，建議在羅漢果降血糖功能方面進(jìn)行更多的研究，以確定羅漢果苷抗糖尿病作用的具體機(jī)制。

3 羅漢果皂苷在體內(nèi)的代謝產(chǎn)物及分布特點(diǎn)

中藥體內(nèi)過程研究是溝通中藥化學(xué)研究和體內(nèi)生物活性研究的橋梁。近年來研究學(xué)者對羅漢果皂苷的體內(nèi)外代謝過程進(jìn)行了研究，為闡明其體內(nèi)藥效物質(zhì)基礎(chǔ)及作用機(jī)制提供了依據(jù)。Xu等[42]研究表明，羅漢果苷Ⅴ的代謝途徑為去糖基化、羥基化、脫氫、異構(gòu)化、糖基化和甲基化，闡明了羅漢果皂苷類成分及其代謝產(chǎn)物在大鼠糞、尿、血、心、肝、脾、肺、腎、胃、小腸和大腸等樣品中的分布情況。盧鳳來等[43]研究發(fā)現(xiàn)羅漢果苷Ⅴ在人的腸道菌群的代謝途徑主要為糖苷化和脫糖反應(yīng)。Bhusari等[44]在人體腸道糞便勻漿中檢測羅漢果苷的代謝產(chǎn)物，發(fā)現(xiàn)羅漢果苷Ⅰ、羅漢果苷ⅢE、羅漢果苷Ⅴ和羅漢果苷Ⅴ異構(gòu)體具有共同的代謝過程，其在24 h內(nèi)代謝為羅漢果醇。羅漢果苷Ⅲ可被人腸內(nèi)細(xì)菌生物轉(zhuǎn)化為羅漢果苷ⅡA1和羅漢果醇。在大鼠體內(nèi)消化酶和腸道微生物群作用下，羅漢果苷Ⅴ不同程度去糖基化的產(chǎn)物為賽門苷Ⅰ、羅漢果苷ⅣE、羅漢果苷ⅢE、羅漢果苷ⅢA1、羅漢果苷ⅡE、羅漢果苷ⅡA2、11-氧化羅漢果ⅡE和羅漢果醇[44]。羅漢果苷的藥物代謝途徑包括Ⅰ期和Ⅱ期，Ⅰ期以水解和氧化反應(yīng)為主，代謝產(chǎn)物主要為羅漢果苷Ⅱ、羅漢果苷Ⅲ和羅漢果醇[9]。

4 羅漢果在大健康產(chǎn)品方面的開發(fā)利用

羅漢果皂苷作為一種高甜、低熱的功能性天然甜味劑，是肥胖癥、高血壓、糖尿病、心臟病等需要低熱量食品和不適合吃蔗糖人群最好的甜味劑，可廣泛應(yīng)用到大健康食品中。目前羅漢果苷甜味劑已獲得20多個國家的市場準(zhǔn)入，使用羅漢果苷甜味劑的產(chǎn)品已超過2 000種，雀巢、可口可樂和星巴克等知名品牌競相將羅漢果苷甜味劑用于其已有產(chǎn)品的改良以及新產(chǎn)品開發(fā)中。在全球各國正在實(shí)施的減糖計(jì)劃驅(qū)動下，羅漢果有望成為一款源自中國的全球知名甜味劑。在國內(nèi)，羅漢果已被開發(fā)為眾多大健康產(chǎn)品，如羅漢果素潤喉片、清涼潤喉片、羅漢果銀花含片、羅漢果止咳糖漿、羅漢果桂花茶、鮮羅漢果顆粒、羅漢果珍珠菊花精、羅漢果珍珠蛇舌草精、羅漢果珍珠田七花精、羅漢果人參茶、夏桑菊沖劑、羅漢果汁粉、羅漢果龜苓膏等。

4.1 乳品飲料

羅漢果作為甜味劑逐漸被應(yīng)用到乳品飲料中，使其成為風(fēng)味更佳、低糖低脂、營養(yǎng)價值更高的健康飲品。Abdel-Hamid等[45]研究表明在益生菌酸奶中添加2%羅漢果提取物，可提高抗氧化和抗菌活性，說明羅漢果提取物可作為膳食補(bǔ)充劑開發(fā)出高營養(yǎng)價值的新型乳制品。劉詠霖等[46]研制的代糖型羅漢果皂苷凝固型酸奶具有低糖、低熱量且健康等優(yōu)點(diǎn)，被各類人群尤其是糖尿病人所接受。羅漢果提取物也可用來降低脫脂巧克力牛奶中的糖分[47]。

4.2 羅漢果飲料

基于人們對健康飲食的追求，零糖零脂型飲料廣受喜愛，以羅漢果為原料制備復(fù)合飲料的研究受到了研究者的廣泛關(guān)注，如以羅漢果、菊花、鐵皮石斛作為研究對象，制得羅漢果菊花茶和羅漢果鐵皮石斛復(fù)合飲料，其口感和香氣品質(zhì)俱佳[48,49]；酸楊桃羅漢果復(fù)合飲料和羅漢果山楂葉茶飲料，酸甜適中，香氣濃郁，口感柔和，熱量較低且營養(yǎng)健康[50,51]；羅漢果復(fù)合飲料(羅漢果∶干檸檬片∶金桔干=4∶1.5∶1.5)澄清透明，色澤風(fēng)味佳[52]。

4.3 羅漢果酒

羅漢果發(fā)酵酒因其獨(dú)特的風(fēng)味及較高的營養(yǎng)價值而受到廣泛的研究。羅漢果酒以鮮羅漢果、無皂苷濃縮的羅漢果汁、鮮羅漢果漿和羅漢果為原料制得，不僅具有羅漢果的風(fēng)味和香味，而且酒液涼，口感醇厚，酸甜適中[53-55]。以羅漢果和葡萄柚為原料可制成羅漢果葡萄柚酒[56]，為羅漢果深加工開辟了一條新途徑，同時也豐富了酒的種類。

4.4 羅漢果類零食

人們對健康飲食的追求也逐步體現(xiàn)在日常食品中，如蛋糕、巧克力、軟糖和果凍等。以羅漢果和魔芋粉為原料制得的慕斯蛋糕質(zhì)地細(xì)膩、口感俱佳[57]；在巧克力中加入羅漢果混合物后，其產(chǎn)品脂肪與復(fù)合碳水化合物含量低，對胰島素抵抗和糖尿病患者均有益[58]；在果凍中加入羅漢果濃縮液，可使其保水性良好、口感清甜、香氣宜人且富有彈性，提高食用體驗(yàn)感[59]；將羅漢果浸膏添加到軟糖，香甜可口，咀嚼性好，低糖低熱量且藥用價值高[60]。

4.5 其他大健康產(chǎn)品

蔡玉玲等[61]研制了低鹽低糖功能型發(fā)酵香腸，添加羅漢果皂苷后產(chǎn)品色澤、口感及風(fēng)味最佳。熊瑤等[62]研制的低糖型奶茶粉，糖尿病人、肥胖人均宜食用。劉素連等[63]用羅漢果復(fù)合飲料原料粉研制了一種新型固體飲料——羅漢果復(fù)合飲料泡騰片，保留了原飲料風(fēng)味，且崩解迅速、呈弱酸性、香甜可口。王孝方等[64]研究開發(fā)具有清咽功能的純中藥保健食品“雙果枇杷含片”，綠色安全，可長期服用。吳承起[65]以炙甘草6 g和羅漢果15 g制成甘草羅漢果飲，具有和中緩急，化痰潤喉之功效，也可用作藥膳食療輔助應(yīng)對新冠變異病毒。

5 展望

目前50%以上的羅漢果用于提取羅漢果皂苷和制作甜味劑，雖然開發(fā)了很多相關(guān)產(chǎn)品，但多數(shù)產(chǎn)品只利用了羅漢果皂苷的甜味性，其功能性沒有得到充分開發(fā)與利用。因此要加強(qiáng)產(chǎn)品的功效學(xué)研究，注重開發(fā)功能型、高端的大健康產(chǎn)品，并科學(xué)指導(dǎo)消費(fèi)者食用。羅漢果皂苷具有高甜、低熱等特點(diǎn)，而且相比于其他天然甜味劑，它的口感更接近蔗糖，更容易被消費(fèi)者接受。不過羅漢果皂苷也還存在一定的后苦味，今后可通過生產(chǎn)工藝優(yōu)化去除影響口感的成分，或通過多種甜味劑復(fù)合使用等方法改善口感。