非洲竹芋甜素是一种蛋白质，但它对酸、热较稳定，并且由于它具有增加风味、掩蔽异味、甜度高、低营养等优点，可广泛用于食品、医药、化妆品等行业中。非洲竹芋甜素作为一种天然低热型甜味剂，将会在食品、医药、化妆品等行业中有很好的发展前景。
结构及性质
结构
从假种皮中提取出的物质中主要有两种蛋白质：非洲竹芋甜素Ⅰ和非洲竹芋甜素Ⅱ，其分子量约为2.1×104。但通过分析非洲竹芋甜素Ⅰ和非洲竹芋甜素Ⅱ的氨基酸排列顺序可知，它们均含有207个氨基酸的单链，其N－末端都是丙氨酸，在通常食物中所见的氨基酸中仅缺少组氨酸，并且都由8个二硫键交联起来；不同的是非洲竹芋科甜素Ⅱ中有6个位置上的氨基酸与非洲竹芋甜素Ⅰ不同。通过已知氨基酸计算其分子量分别为22209和22293。非洲竹芋甜素的甜味特性可能与其结构中存在的二硫键有关，用枯草溶菌酶和胰凝乳蛋白酶来处理非洲竹芋甜素，破坏其二硫键，则它的甜味几乎丧失；而用胰蛋白酶、嗜热菌蛋白酶来处理，虽将其蛋白链切成许多小段，但二硫键未被破坏，它的甜度并没有多大变化。
甜度
非洲竹芋甜素的甜味极强，是现今为止发现的最甜的物质之一，其甜度平均为蔗糖的1.6×103倍，另若以克分子水平计，其甜度是蔗糖的104倍。但是具体的甜度取决于稀释的浓度：1.1×10－6时为5.5×103－8×103倍，1.0×10－5时为3.5×103倍，0.01%时为1.3×103倍，0.02%时为850倍。由于非洲竹芋甜素甜度高，故在食品中的用量很小，几乎不产生热量，被认为是“无营养甜味剂”。
溶解性及稳定性
经抽提生产出的非洲竹芋甜素为白色至奶油色、无定型、无臭粉末，极易溶于水，溶液浓度可达60%以上，也可溶于乙醇、丙三醇等有机溶剂中，但是不溶于丙、乙醚中。非洲竹芋甜素在水溶液中的分配系数K受聚乙二醇(PEG)的分子量大小、pH、NaCl(或其它盐类)溶液浓度的影响，特别是在磷酸盐聚乙二醇的系统中，其K值可相对提高60倍。
非洲竹芋甜素粉末在常温常压下相当稳定，甜味不会减弱，也无褐变现象，没有吸湿性。由于非洲竹芋甜素是一种蛋白质，经较长时间高温处理，会使其甜味消失，但一般加热在100℃以内可以使用，100℃以上的瞬间杀菌对其影响不大。由于非洲竹芋甜素特有的结构，并且带有正电荷，因此它在pH1.8～10的范围内较稳定，不发生凝聚。一般来说，pH值较低时，其稳定性增大。当pH小于5.5时，即使100℃下加热数小时其甜度不减弱，故它适用于各种典型的软性饮料(pH2.8～3.5)中。非洲竹芋甜素的等电点为pH1.5～11，在碱性条件下稳定性稍弱。Higginbottham等(1977)报道非洲竹芋甜素遇丹宁结合后，其甜度丧失，且在浓度高的食盐溶液中甜度也会减弱。而在非洲竹芋科甜素的溶液中添加天然维生素c或其钠盐，其甜度会增加5～20倍。
安全性
在西非许多国家，当地居民食用非洲竹芋科果实已有数百年的历史，均未发现有任何不良现象发生。但为了安全起见，在70年代间英国食品添加剂污染委员会的报告中提出，经过急性毒理试验、亚急性毒理试验、致畸试验、致突试验及过敏性试验均证实了非洲竹芋甜素是一种安全的天然物质，提出无条件承认。另外非洲竹芋甜素不会引起牙齿变，其代谢不需要胰岛素的参加，代谢产物为氨基酸，很快就会被人体吸收，不会引起血糖的升高。1983年FAO/WHO食品添加剂专家委员会(JECFA)对其进行安全评价，虽未制定ADI，但有质量规格标准。风味提取制造者协会(FEMA)认为其属GRAS(公认为安全的)。世界食品添加剂联合专家委员会于1985年6月同意其作为安全添加剂用于食品中，其ADI值不做特殊规定。迄今为止，日本(1975)、英国(1982)、美国(1982)、澳大利亚、加拿大、南非等几十个国家和地区已批准其在食品中应用。
制取
非洲竹芋科甜素的一般制法大致为：将非洲竹芋果实的假种皮经冷冻干燥后分离去籽，用水抽提(pH2.5～4.0)后，经超滤以除去低分子物质，再精制、干燥而成。
另据报道，荷兰Unilever研究室利用基因工程已生产出非洲竹芋甜素Ⅱ和预制出非洲竹芋甜素分子的前身。即利用重组脱氧核糖核酸技术把植物基因的遗传信息引入E.coli.细菌寄主细胞内，将“设计好”的DNA适时移入细胞内就可生成非洲竹芋甜素蛋白；另一种方法是重组DNA分子的结构，可预制出非洲竹芋甜素分子的前身。非洲竹芋甜素的分子量显示可以用酵母从植物蛋白中切断疏水单键区，单键和碳一端延长对有效合成非洲竹芋甜素是必须的。从E.coli.中提纯非洲竹芋甜素可通过磷酸盐PEG6000(1.5mol/LNaCl，pH7)进行提纯，效果较好。
应用
制造口香糖
混合使用
非洲竹芋甜素在酸性条件下稳定，经得起热和碳酸化处理及热量低，故常用于饮料中，但常常不是单独使用，而是与其它甜味剂混合使用。因为它的甜味迟于柠檬酸的酸味而易造成味觉的不平衡，且甜味持续时间长(这种特性软性饮料中并不需要)。Hays公司进行了有关亲合力的大量研究表明，非洲竹芋甜素可与大多数味受体有作用，其甜味更易于被人感知，而这种特性一般只有味精或呈味核酸才具有，故非洲竹芋甜素有增加食品的香味。非洲竹芋甜素不但可以增加薄荷、姜、肉桂、咖啡的味道，还可去除它们的苦味、辣味；另外还可与味精、核苷酸混合使用，使产品有更鲜美的感觉；非洲竹芋甜素与阿斯巴甜(Aspartame)一起使用时有协同效果，如添加10mg/kg的非洲竹芋甜素能减少30%阿斯巴甜的用量，而达到原来的甜度。
甜点
速溶饮品
香精油或香精中而不产生分层现象，以方便使用。又根据非洲竹芋甜素的非吸湿性，还可将其用于速溶咖啡等速溶饮品中。
医药工业
肉桂、冬青等的苦味，且代谢又无需胰岛素的参加，产热量少，有利于糖尿病人和其他病人的使用。非洲竹芋甜素也可用在化妆品行业中，如牙膏、漱口水、唇膏上。日本有篇专利报道，非洲竹芋甜素还可添加于香烟的过滤嘴部，使烟味变得柔和。
发展趋势
取代性
甜味素，如非洲竹芋甜素、应乐果甜蛋白、复方甘草甜素、甜菊糖、罗汉果苷等。虽然有上述许多种甜味剂产品，但都不能达到理想标准。
成为流行趋势
基因工程的方法来制取非洲竹芋甜素，使其产品更易于工业化生产。非洲竹芋甜素作为一种天然低热型甜味剂，将会在食品、医药、化妆品等行业中有很好的发展前景。
参考资料 >