甜菊糖苷的应用及生物合成研究进展*

甜菊糖苷是一种从甜叶菊叶片中提取的高甜度、零热量甜味剂,可用作食品添加剂。近年来,甜菊糖苷在国内外市场需求量剧增,引起了广泛关注。概述国际上对甜菊糖苷的安全性研究及评价,从经济价值角度分析甜菊糖苷的市场需求及应用前景,总结甜菊糖苷作为食品甜味添加剂的应用以及其在抗糖尿病、抗心脏纤维化、抗菌等保健功能方面的最新研究成果。综述甜菊糖苷的生物合成研究进展,重点介绍甜菊糖苷的微生物体从头合成以及生物催化低甜度糖苷生成高甜度、口感更优的甜菊糖苷,探讨提高甜菊糖苷产量的关键因素,为高端甜味剂绿色合成工艺的研究与开发提供理论依据。     

甜菊苷及其衍生物的生物活性研究进展

甜菊苷是一种常用天然甜味剂,属于四环二萜糖苷类。药理学研究表明,甜菊苷及其水解产物甜菊醇、异甜菊醇和甜菊双糖苷等具有降血糖、降血压、抗炎、抗肿瘤、止泻、抗菌和免疫调节等多种生物活性。综述甜菊苷、甜菊醇、异甜菊醇、甜菊双糖苷及相关衍生物的生物活性研究进展。     

甜菊不同叶龄细胞结构及其甜菊糖甙含量分布的研究

本文报道甜菊(Stevia rebaudiana Bertoni)不同叶龄细胞结构与甜菊糖苷含量分布。应用电镜技术观察表明,现蕾期成叶细胞内具有内含物丰富的巨大液泡,这些内含物呈大小不一的颗粒或小泡。应用差速离心法,对甜菊成叶的叶肉细胞进行亚细胞分离,并对各部分进行甜菊糖苷的提取与微量测定。结果表明,甜菊糖苷主要存在于12000g的上清液(这部分主要包括液泡内含物和可溶性细胞质)。结合细胞结构和细胞化学研究结果,表明细胞质是合成UDPG的主要场所,在甜菊糖苷合成中具有重要作用。对不同叶龄叶片甜菊糖苷测定表明,现蕾期成叶的甜菊糖苷含量最高。从甜菊不同叶龄细胞结构和甜菊糖苷含量测定结果,现蕾期是甜菊叶片收割的最适时期。     

甜菊醇糖苷生物合成关键基因的导入和鉴定分析

甜叶菊（Stevia rebaudiana Bertoni）生产的甜菊醇糖苷因具有高甜度、低热能、不参与人体内代谢兼具保健功能等特点,被誉为最有发展前途的新糖源。从甜叶菊叶片克隆了甜菊醇糖苷生物合成途径中的关键基因SrUGT85C2、SrUGT91D2m和SrUGT76G1,构建植物基因过量表达载体,以单独或组合的形式将这些基因导入到甜叶菊中,获得转基因植株。与野生型对照植株相比,单独导入SrUGT85C2的转基因植株中甜菊醇单糖苷含量提高,总糖苷、莱包迪苷A含量及占比没有明显变化;单独导入SrUGT91D2m的转基因植株中甜菊醇单糖苷含量显著降低,而甜菊醇双糖苷含量显著增加;单独导入SrUGT76G1的转基因植株中,总糖苷含量显著提高,莱包迪苷A含量达到10%以上,比对照提高了2倍,而甜菊糖苷含量减少了一半。3个基因组合同时导入的转基因甜叶菊植株与单独导入SrUGT76G1的转基因甜叶菊植株类似,其总糖苷、莱包迪苷A含量及其占比均显著提高。这些结果为以后通过分子生物学技术来调控甜菊醇糖苷生物合成关键基因的表达,培育莱包迪苷A含量高的高品质甜叶菊新品系提供了理论依据和技术方法。     

利用毛细管电泳法分析甜菊糖苷的含量

本文介绍了一种用毛细管区带电泳法筛选甜菊糖苷突变体的有效方法。根据实验结果,优化的电泳条件为：60 mmol/L Tris 硼酸缓冲液(pH 8.0),柱温30℃,工作电压25 kV。优化条件下,甜菊苷(Stevioside)迁移时间的R.S.D为0.45%(15次),且在7.45×10-5～1.74×10-2 mol/L的浓度范围内存在良好的线性关系(r=0.9994),甜菊主要糖苷在5 min内均可实现分离。在优化条件下,本实验研究了低能离子注入后甜菊主要糖苷含量变化,结果令人满意。     

甜菊糖苷积累与其生物合成基因表达的关系

为探究甜叶菊叶片中甜菊糖苷积累与其合成途径上关键基因表达的关系,本研究分别检测了鑫丰3号苗期不同冠层和3个不同品种甜叶菊(守田3号、江甜3号、谱星1号)收获期混合叶片样品中多种糖苷的含量,同时定量检测对应样品中甜菊糖苷合成关键基因的表达水平。结果显示,总糖苷在鑫丰3号顶叶中最高,底叶中最低,而多数检测基因(6/8)表达水平也在顶叶最高底叶中最低;单一糖苷甜菊苷在顶叶中积累最高,而其催化酶编码基因Sr UGT74G1表达也在顶叶中最高;莱鲍迪苷A则在底叶中积累最多,其催化酶编码基因Sr UGT76G1表达水平也在底叶中表达最高。3个品种相比,总糖苷和莱鲍迪苷A的积累在江甜3号中最高,谱星1号中最低;甜菊苷的积累在守田3号中最高,江甜3号中最低,但基因表达水平与糖苷积累趋势一致的类似结果并未在不同品种间出现。由此可知,甜菊糖苷合成基因的表达水平可以影响总糖苷的积累,且在同一甜叶菊品种中单一糖苷合成调控基因的表达水平可以反映其调控的单糖苷的积累量。     

高效液相色谱法测定甜菊糖苷中甜菊醇的含量

建立高效液相色谱法测定甜菊糖苷中甜菊醇的含量。色谱条件:色谱柱为Phenomenex C18(4.6 mm×250 mm,5μm);流动相为乙腈-水(50∶50);流速1.0 mL/min;检测波长213 nm;柱温30℃;进样量10μL。线性范围为1.046μg/mL~52.3μg/mL(r=0.9997),加标平均回收率为96.60%,RSD为0.51%(n=6)。本方法准确度高、精密度高、重复性好、简捷易操作,可以作为甜菊糖苷中甜菊醇含量的测定方法。     

甜菊愈伤组织中含有甜味物质甜菊苷和瑞包轴A苷

多年生菊科植物甜菊(Stevia rebaudiana Bertoni),由於它的叶子含有甜味物质,半个世纪来引起了很大的注意。Bridel和Lavieille(1930)曾经从叶子中分离出一种纯净的醣甙结晶(甜菊苷),并且发现它的甜度是蔗糖的300倍。他们还发现甜菊苷(stevioside)酶介成三个分子的D—葡萄糖和一个分子的酸性无味的糖苷配基(甜菊醇steviol)。糖苷配基的结构是后来由Mosettig等(1963)搞清楚的,而D—葡萄糖     

一种作用于花青素和甜菊醇的甜菊糖基转移酶的基因克隆和功能分析

本文对一种新的甜菊糖基转移酶进行了基因克隆和功能分析。获得的基因cDNA全长1419bp,编码473个氨基酸,蛋白质分子量约53.2K Da。与常见的糖基转移酶基因比较,相似性达44%以上,且具有糖基转移酶的保守序列。体外异源表达获得的融合蛋白,具有在花青素类和甜菊醇等糖基受体上转糖基的酶活性。在对一系列不同底物的酶活性进行比较后,推测这种糖基转移酶在体内参与了甜菊糖苷的合成。结果表明,具有广泛的底物活性的类黄酮类糖基转移酶,在甜菊体内不仅对类黄酮转糖基,而且在生成水溶性甜菊糖苷的过程中也扮演重要的角色。     

新糖料植物——甜菊

甜菊原产于南美巴拉圭。属菊科,学名为Stevia rebaudiana(Bertoni)Hemsl,多年生草本植物。甜菊为低热糖源,其叶中含有糖苷,是双萜类配糖体。甜度为蔗糖的150—300倍,分子式为C_(38)H_(60)O_(18),结构式为:     

一种作用于花青素和甜菊醇的甜菊糖基转移酶的基因克隆和功能分析

本文对一种新的甜菊糖基转移酶进行了基因克隆和功能分析。获得的基因cDNA全长1419bp,编码473个氨基酸,蛋白质分子量约53．2KDa。与常见的糖基转移酶基因比较,相似性达44％以上,工具有糖基转移酶的保守序列。体外异源表达获得的融合蛋白,具有在花青素类和甜菊醇等糖基受体上转糖基的酶活性。在对一系列不同底物的酶活性进行比较后,推测这种糖基转移酶在体内参与了甜菊糖苷的合成。结果表明,具有广泛的底物活性的类黄酮类糖基转移酶,在甜菊体内不仅对类黄酮转糖基,而且在生成水溶性甜菊糖苷的过程中也扮演重要的角色。     

日本1973—1979年甜菊栽培简况(译述)

日长对甜菊的反应及其变异甜菊[Stevia rebaudiana(Bertoni)Hemsley]是菊科植物,原产南美洲、其叶片能制造六种糖苷,其中最多的为甜菊苷(Stevioside)比蔗糖甜三百倍,其次为瑞包轴A 苷(Rebaudioside A),比蔗糖甜四百五十倍,还有四种糖苷数量较少,尚未定量析出,这种甜味的新作物近年来已引起大家的注意,可能成为我们新的甜味增甜物。日人在冲绳进行研究,试图找出此植物的基本要求与适应性,务求能在亚热带地区栽种得好,因此进行三种日长反应观察,即11,12.5及14小时处理,并与当地天然日照     

甜菊生物学特性研究

甜菊(Stevia rebaudiana(Bertoni)Hemsley)属菊科多年生草本植物,叶中含有7%以上甜菊糖苷,其甜度比蔗糖高三百倍①。它具有高甜度和低热性,广泛应用于食品工业,对肥胖症、高血压病、糖尿病有一定治疗作用。     

基因工程和代谢工程在甜菊糖生产上应用进展

甜菊糖是由原产于南美的多年生草本植物甜叶菊所产生的一种糖苷。中国广西一带的甜茶树也产生类似的糖苷。它们作为一种低能量、高甜度的天然甜味剂近几年在欧美、日本及中国得到越来越普遍的利用。中国是世界上最大的甜叶菊种植国。近年来甜菊糖代谢途径中的酶蛋白和有关基因的分离以及甜叶菊转化体系的建立,为通过遗传和代谢工程提高甜菊糖产量和改变甜菊糖苷的组成奠定了基础,也为利用微生物和其他高生物量作物产生甜菊糖提供了新的途径。就甜叶菊的生产、甜菊糖的利用现状以及甜菊糖在植物体内的代谢途径进行了总结。     

利用毛细管电泳法分析甜菊糖苷的含量

本文介绍了一种用毛细管区带电泳法筛选甜菊糖苷突变体的有效方法。根据实验结果,优化的电泳条件为60mmol/LTris-硼酸缓冲液(pH8.0),柱温30℃,工作电压25kV。优化条件下,甜菊苷(Stevioside)迁移时间的R.S.D为0.45%(15次),且在7.45×10     

秋水仙碱诱变甜菊多倍体的研究

用０．１％秋水仙碱溶液处理甜菊实生苗生长点,可诱变产生甜菊多倍体（四倍体）植株,用８次点滴处理,诱变率可达３１．２５％。染色体数鉴定表明：四倍体甜菊染色体数是２ｎ＝４４,而二倍体甜菊染色体数是２ｎ＝２２．形态学和解剖学的观察表明,四倍体比二倍体甜菊植株的茎矮壮,叶片增大,长度增长２．１倍,宽度扩大２．３倍,叶片加厚１．７倍,叶色更浓绿,叶片气孔数减少,气孔变大。叶片糖苷含量测定表明：四倍体的叶片含量为１５．７％,而二倍体的叶片含量为１０．８％,前者比二倍体叶片含量提高４．９％。     

甜菊叶片细胞微体晶体立体构型研究

本文综合应用超薄切片、样品倾斜观察、连续切片叠加重组等技术,研究了甜菊叶片及其组培细胞微体晶体的立体结构,以及晶体立体结构与功能的关系.实验结果表明,甜菊微体晶体为立方体形的晶格结构,推测是由过氧化氢酶和乙醇酸氧化酶纵横交错排列而成规则的岩盐结构型立方体.此构型与细胞内活跃的糖代谢活动及甜菊糖苷的形成有关.     

甜菊叶片细胞微体晶体立体构型研究

本文综合应用超薄切片、样品倾斜观察、连续切片叠加重组等技术,研究了甜菊叶片及其组培细胞微体晶体的立体结构,以及晶体立体结构与功能的关系.实验结果表明,甜菊微体晶体为立方体形的晶格结构,推测是由过氧化氢酶和乙醇酸氧化酶纵横交错排列而成规则的岩盐结构型立方体.此构型与细胞内活跃的糖代谢活动及甜菊糖苷的形成有关.     

甜叶菊中新KAH基因的克隆及表达模式分析

为进一步揭示甜菊糖苷生物合成途径的分子调控机制,探究甜菊糖苷在甜叶菊叶片中积累差异原因。从不同甜叶菊材料中分别克隆关键分支点酶KAH的编码基因,并对获得的核苷酸序列进行生物学功能分析和预测。结果显示,最终共获得6条高度同源的核苷酸序列,个别关键碱基的突变造成序列开放读码框位置和大小的显著差异,共预测获得7个不同KAH编码基因。KAH1、KAH2同时存在于SR1、SR3、鑫丰3号、谱星1号和守田3号中,KAH3存在于江甜1号和守田3号中,KAH4存在于江甜3号中,KAH5、KAH6、KAH7均存在于SR2中且Sr KAHs在甜菊糖苷积累多的品种和组织部位中表达更高。7个KAH基因均含有P450保守结构域且均属于CYP716家族成员;亚细胞定位预测KAH2和KAH4定位于细胞质其他5个均定位在叶绿体中。甜叶菊中KAH编码基因的数目、氨基酸长度及在亚细胞结构的定位差异或许是导致甜叶菊不同品种和组织中Sr KAHs表达和功能差异的主要原因并最终糖苷的积累差异。     

连作改变土壤性状对甜叶菊产量和品质的影响

为了解连作障碍的产生机理，对甜叶菊(Stevia rebaudiana)连作后的土壤性状变化进行了研究，并探讨土壤性状与叶片干质量和甜菊糖苷之间的相关性。结果表明，连作2 a和3 a的土壤pH值、有机质、速效磷、脲酶、过氧化氢酶、蔗糖酶、磷酸酶和甜叶菊叶片干质量及甜菊糖苷组分含量均无显著差异。连作4 a后，土壤pH值、全氮和速效钾含量显著下降，分别比对照降低了10.07%、14.38%和24.79%，土壤电导率(EC)和速效磷含量显著增加，是对照的2.57和1.70倍；土壤脲酶、蔗糖酶、磷酸酶活性、微生物量碳和微生物量氮在连作4 a降到最低，比对照分别降低了63.68%、72.03%、47.43%、78.35%和41.07；多酚氧化酶则在连作4a达到最高，是对照的4.22倍；与对照相比，连作4a的叶片干质量和甜菊苷含量降低了29.51%和16.00%，莱鲍迪苷A含量则增加了22.19%。叶片干质量及甜菊糖苷含量与土壤性状间存在着相关性。因此，连作通过改变土壤性状影响甜叶菊产量和品质，生产中最大连作年限不宜超过3 a。