戴 胜，汪惠丽

（1.安徽中医药高等专科学校，安徽 芜湖 240001； 2.合肥工业大学，安徽 合肥 230009）

罗汉果Siraitia grosvenorii（Swingle）C.Jeffrey 是一种葫芦科多年生藤本植物的果实，主产于广西，是我国特有的经济和药用植物［1］。罗汉果性凉味甘，作为传统药材在民间使用已经有三百多年的历史，具有清热润肺、利咽开音、滑肠通便的功效［2-3］。

目前，从罗汉果中已分离得到一百多个化合物，包括46 个三萜、7 个黄酮、19 个氨基酸、2 个多糖等［4］。罗汉果甜苷是罗汉果的主要活性成分，它是一种葫芦烷三萜苷类化合物，又名罗汉果提取物、罗汉果甜苷、罗汉果皂苷等［5］。同时，罗汉果甜苷也是罗汉果甜味的主要成分。1975 年，Lee［6］研究确定葫芦烷三萜糖苷是甜味的主要成分。1983 年，首次从罗汉果中分离得到罗汉果甜苷Ⅳ、罗汉果甜苷Ⅴ、罗汉果甜苷Ⅵ，此后相继从罗汉果中分离到三十余个类似化合物［7-8］。这些化合物都以罗汉果醇为苷元，接有不同数目的糖基，见图1。天然甜味剂罗汉果甜苷甜度高、热量低，相比于人工甜味剂后苦味少、安全性好，还具有降血糖作用，是蔗糖的理想替代品。现已被美国、日本、澳大利亚、新西兰等多国列入食品添加剂名单［5］。本文对罗汉果甜苷的甜味构效关系、周期性变化、生物合成途径、降糖作用及其他生物活性、安全性进行综述，以期为罗汉果甜苷作为天然甜味剂的应用提供进一步参考。

图1 罗汉果甜苷结构

1 甜味构效关系

罗汉果甜苷按罗汉果醇上葡萄糖基的连接位置、数目及方式不同命名为罗汉果甜苷Ⅲ、罗汉果甜苷ⅢE、罗汉果甜苷Ⅳ、罗汉果甜苷Ⅴ、11-O-罗汉果甜苷Ⅴ、罗汉果新苷、赛门苷Ⅰ等，其中以罗汉果甜苷Ⅴ含量最高［9］，见表1。Murata 等［10］进行感官测试，结果发现，罗汉果甜苷Ⅲ、罗汉果甜苷Ⅳ、罗汉果甜苷Ⅴ、赛门苷Ⅰ、11-O-罗汉果甜苷Ⅴ分别相当于蔗糖甜度的195、300、378、465、68 倍。从结构上来看，罗汉果甜苷是以罗汉果醇为苷元，在C-3、C-24 位上通过苷键连有葡萄糖基，其甜味与结构的关系为①糖基数目，要保持甜味，C-3、C-24 位上所接糖基总数目不得少于3 个；②11 位取代基的氧化状态，11 位羟基如果是α 构型为甜味；如果是β 构型为无味，11 位羟基如果被氧化则为苦味［11-13］。此外，赛门苷Ⅰ虽然只连有4个糖基，但是它的甜度却远高于同样含有4 个糖基的罗汉果甜苷Ⅳ。因而结构中糖基连接位置对罗汉果甜苷甜味的影响也值得进一步研究。常见罗汉果甜苷结构信息见表1。

表1 常见罗汉果甜苷结构信息

2 周期性变化及生物合成

成熟的罗汉果果实是甜味的，然而其幼果却是苦味的，提示罗汉果果实中苷类成分的含量在生长过程中发生变化。Murata 等［10］研究发现，成熟的罗汉果中甜味苷含量高于未成熟的罗汉果。李典鹏等［14］采用薄层色谱法研究不同生长日龄罗汉果苷类成分变化，发现生长日龄小于30 d的幼果主要含有苦味的罗汉果甜苷ⅡE；罗汉果甜苷Ⅲ在30 d 后开始出现，并在55 d 时含量达到高峰，并有罗汉果甜苷Ⅳ生成，罗汉果甜苷Ⅳ含量在70 d 达到最高；85 d 以后，罗汉果甜苷Ⅴ为罗汉果的主要甜味成分。卢凤来等［15］通过RP-HPLC 法研究不同生长时期罗汉果，发现10 d 时罗汉果内苦味苷（罗汉果甜苷ⅡE、11-O-罗汉果甜苷ⅡE）含量最高；55 d 以后则以甜味苷罗汉果甜苷Ⅴ为主；65 d 以后罗汉果甜苷Ⅴ含量变化不大。除罗汉果甜苷Ⅴ外，所有苷类含量变化都呈现出先增长后降低的趋势。另有文献报道，植物中三萜皂苷的生物合成中低聚糖链很可能是按顺序将单糖分子加到苷元上合成的［16］，提示罗汉果苷在生长周期中由苦味的低糖苷向甜味的高糖苷进行单一方向的转变。

Itkin 等［17］根据转录组和基因组数据，完整解析罗汉果甜苷Ⅴ在罗汉果果实内的生物合成途径，其在果实内的生物合成基本可以分为2 个步骤，即罗汉果醇的形成和糖基化。首先是罗汉果醇的生成，乙酰辅酶A 经甲羟戊酸途径生成角鲨烯，角鲨烯在角鲨烯环氧化酶、葫芦二烯醇合成酶、环氧水解酶的依次作用下生成24，25-二羟基葫芦二烯醇，在CYP87D18 作用下羟基化生成罗汉果醇。而在接下来的糖基化过程中，罗汉果醇先是在糖基转移酶UGT720-269-1 的作用下生成苦味苷（罗汉果甜苷ⅠA1、罗汉果甜苷ⅡE）。罗汉果甜苷ⅡE 在糖基转移酶UGT94-289-3 的作用下糖基化形成甜味苷罗汉果甜苷ⅢX、罗汉果甜苷ⅣA、赛门苷Ⅰ，最后生成罗汉果甜苷Ⅴ，生物合成途径见图2。而在该生物合成途径中影响糖基化作用的关键酶UGT720-269-1、UGT94-289-3 表达具有时间差异性。UGT720-269-1在幼果中高度表达，随着果实成熟而下降。而UGT94 酶家族则是在发育后期表达升高。这与之前幼果中主要成分为罗汉果甜苷ⅡE 等低糖苷，在果实发育后期高糖苷不断增加，最后罗汉果甜苷Ⅴ成为成熟果实中主要成分的报道相一致。

图2 罗汉果甜苷Ⅴ生物合成途径

综上所述，罗汉果一般要等到65 d 以后果实开始成熟的时候进行采摘，在加工过程中不得将未成熟和成熟水果的提取物混合使用，否则都会降低其中罗汉果甜苷的含量从而影响提取物的质量。

3 降糖作用

研究表明，罗汉果甜苷不仅对控制血糖有效，还能预防糖尿病相关的慢性并发症，其降糖机制可分为修复胰腺损伤，促进胰岛素分泌，改善胰岛素抵抗，抗氧化应激，抑制α-葡萄糖苷酶活性。

3.1 修复胰腺损伤，促进胰岛素分泌 四氧嘧啶可以通过产生自由基、抑制葡萄糖激酶等作用损害胰岛β 细胞，抑制胰岛素原合成，引起1 型糖尿病［18］。张俐勤等［19］研究发现，罗汉果皂苷提取物可以通过减弱四氧嘧啶对胰岛β 细胞的损伤或改善受损伤细胞的功能来达到降糖目的，其主要活性成分可能为罗汉果甜苷。Qi 等［20］研究表明，罗汉果甜苷提取物可以有效改善糖尿病小鼠胰岛细胞形态，增加胰岛细胞数量，减轻四氧嘧啶所致小鼠胰岛β 细胞损伤，改善代谢紊乱。周英等［21］以大鼠胰岛β 细胞瘤细胞RIN-5F为研究对象，发现罗汉果提取物和罗汉果甜苷Ⅴ可以促进胰岛素的分泌。

3.2 改善胰岛素抵抗 胰岛素抵抗是指胰岛素促进葡萄糖摄取和利用的效率下降，是2 型糖尿病的主要病理特征，降低胰岛素抵抗可以延缓糖尿病并发症的进展。Liu 等［22］用链脲佐菌素（STZ）联合高脂饮食诱导C57BL／6 小鼠构建2 型糖尿病模型，研究发现，罗汉果甜苷提取物可以改善糖尿病小鼠的胰岛素抵抗，表现为胰岛素抵抗指数降低，胰岛素敏感性指数升高。另有研究报道，通过TLR4 途径激活c-Jun N 末端激酶（TLR4-JNK）和氧化应激都可以介导胰岛素抵抗［23-24］，罗汉果甜苷ⅢE 可以阻断TLR4-JNK 信号通路［25］。

3.3 抗氧化应激 氧化应激是指体内氧化与抗氧化作用失衡的一种状态，产生大量活性氧（ROS）损伤机体组织细胞及蛋白等生物大分子。ROS 在糖尿病发生、发展过程中除了能诱发胰岛素抵抗外，还能直接损伤胰岛β 细胞，最终引发或加重糖尿病［24］。朱慧玲等［26］研究表明，罗汉果皂苷预处理可以减少乙醇损伤L-02 细胞活性氧和自由基的过量积累，降低氧化应激，抑制脂质过氧化。邹健等［27］对罗汉果皂苷粗提物的抗氧化活性进行研究，发现其具有较好的清除自由基（DPPH、ABTS、ORAC）、铁离子还原（FRAP）、抗油脂氧化的能力，且抗氧化能力随着浓度的增加而增加。Chen 等［28］研究罗汉果甜苷体外抗氧化活性，发现其对氧自由基（O2－、H2O2、·OH）和DNA 氧化损伤具有抑制作用，其中罗汉果甜苷Ⅴ对清除·OH 更加有效，而11-O-罗汉果甜苷Ⅴ对O2－、H2O2具有更高的清除率。此外，11-O-罗汉果甜苷Ⅴ对·OH 诱导的DNA 损伤具有抑制作用。张俐勤等［19］研究发现，罗汉果皂苷提取物在体内可降低四氧嘧啶糖尿病小鼠肝脏脂质过氧化物（MDA）的生成，提高其抗氧化酶系统SOD、GSH-Px 活性。

3.4 抑制α-葡萄糖苷酶活性 α-葡萄糖苷酶的主要功能为水解葡萄糖苷键，释放出葡萄糖。抑制小肠黏膜α-葡萄糖苷酶活性可以减慢糖类水解及产生葡萄糖的速率并延缓葡萄糖的吸收从而降低餐后血糖，该方法对2 型糖尿病的防治具有重要作用［29］。研究发现，不同生长期罗汉果提取物对小鼠餐后血糖生成均有抑制效果，其降糖作用机制之一是罗汉果皂苷提取物能直接抑制α-葡萄糖苷酶活性，其抑制作用与剂量呈正相关［30-31］。

3.5 其他 研究表明，罗汉果皂苷提取物激活腺苷酸活化蛋白激酶（AMPK）可能有助于抑制糖尿病小鼠糖异生从而达到降低血糖目的［22］。另有研究报道，罗汉果皂苷提取物可以降低细胞因子IFN-γ、TNF-α 水平，同时升高细胞因子IL-4 水平，从而改善糖尿病小鼠的细胞免疫失衡达到控制糖尿病的目的［20］。此外，罗汉果皂苷提取物可以通过提高糖尿病小鼠血清高密度脂蛋白水平，使血脂水平趋向正常，防止糖尿病引起的脂类代谢紊乱，对糖尿病并发症有防治作用［19］。

综上所述，罗汉果甜苷不仅对1 型和2 型糖尿病都有很好的防治效果，还能有效预防糖尿病相关的并发症。此外，罗汉果中黄酮、多糖、多酚类成分也具有降血糖的活性［32］。

4 其他药理作用

4.1 止咳祛痰平喘 陈瑶等［33］研究发现，罗汉果甜苷可以降低小鼠的咳嗽次数，促进气管分泌物产生。刘婷等［34］对罗汉果镇咳祛痰的有效成分进行筛选，推测罗汉果甜苷Ⅴ为罗汉果镇咳的主要活性成分。王勤等［35］建立罗汉果祛痰的谱效关系模型，结果表明，罗汉果甜苷Ⅴ、11-O-罗汉果甜苷Ⅴ与祛痰作用呈正相关且贡献较大。Song 等［36］研究发现，罗汉果甜苷Ⅴ能有效抑制卵清蛋白诱导的气道高反应性。

4.2 保肝作用 肖刚等［37］运用四氯化碳和卡介苗加脂多糖分别诱导构建小鼠急性肝损伤和免疫性肝损伤模型，研究发现，罗汉果甜苷能降低2 种肝损伤模型小鼠血清ALT、AST 活性，升高免疫性肝损伤的肝组织匀浆SOD 活性，降低MDA 水平，并能改善肝组织病理损伤。肝星状细胞HSC在肝纤维化的发生发展中起着重要作用，因此诱导活化的HSC 细胞凋亡是防治纤维化的有效手段［38］。研究发现，罗汉果甜苷含药血清对大鼠肝星状细胞HSC-T6 周期具有阻滞作用，能诱导其发生凋亡［39-40］。宋开娟等［41］研究发现，罗汉果甜苷在体外可以抑制人肝星状细胞LX-2 活化，并能促进肝星状细胞凋亡。

4.3 抗癌 在胰腺癌的体外和体内模型中，罗汉果甜苷Ⅴ通过促进胰腺癌细胞PANC-1 凋亡和细胞周期阻滞，从而抑制肿瘤生长的活性［42］。罗汉果甜苷ⅣE 剂量依赖性地抑制人结肠癌细胞HT29、人喉表皮样癌细胞Hep-2 增殖和异种移植肿瘤小鼠模型的肿瘤生长［43］。通过小鼠体内皮肤癌变实验发现，罗汉果甜苷Ⅴ、11-O-罗汉果甜苷Ⅴ可以有效抑制以过氧亚硝酸盐为诱变致癌剂、苯二甲酸作为肿瘤促进剂的两步致癌过程。而11-O-罗汉果甜苷Ⅴ在以7，12-二甲基苯并［a］蒽作为诱变致癌剂，苯二甲酸作为肿瘤促进剂的两步致癌过程也同样表现出抑制作用［44］。

4.4 抗炎抑菌 Di 等［45］研究发现，罗汉果甜苷可以通过降低炎性关键基因iNOS、COX-2、IL-6 表达，升高炎症保护基因PARP1、BCL2l1、TRP53、MAPK9 表 达，抑 制RAW264.7 细胞内脂多糖诱导的炎症反应。同样，在小鼠耳肿胀模型中，罗汉果甜苷可以通过降低COX-2、IL-6 表达，升高PARP1、BCL2l1、TRP53、MAPK9、PPARδ 表达，抑制12-氧-十四烷酰佛波醇-13-醋酸酯诱导的炎症反应。何怡［46］对黔产罗汉果进行抗炎抑菌谱效关系研究，发现11-O-罗汉果甜苷Ⅴ既是罗汉果体内抗炎活性主要药效成分，也是罗汉果对金黄色葡萄球菌产生抑制作用主要药效成分之一。罗汉果甜苷Ⅴ是罗汉果对粪肠球菌、大肠杆菌产生抑制作用主要药效物质。

罗汉果甜苷的其他药理作用见表2。

表2 罗汉果甜苷的药理作用

5 安全性

苏小建等［47］研究表明，罗汉果甜苷（甜苷含量为81.6%）灌胃对小鼠的LD50值大于10 000 mg／kg，属实际无毒级。灌胃给予家犬罗汉果甜苷3.0 g／kg（相当于人用量的360 倍）4 周，家犬的生化指标以及组织器官的形态学变化均无明显的影响。Jin 等［48］对Wistar 大鼠进行重复剂量亚慢性毒性研究，发现罗汉果甜苷各剂量组大鼠在13 周内均未见死亡且机体各项指标正常。由此推测，人的不良反应水平男性为每天2 520 mg／kg，女性为每天3 200 mg／kg或更高。另有研究指出，灌胃给予小鼠罗汉果甜苷0.25、0.5、1 g／kg 无生殖与遗传毒性，但当灌胃剂量达到5 g／kg时，雄性小鼠骨髓嗜多染红细胞微核率与精子畸形率高于阴性对照组（P＜0.05）［49］。因此，罗汉果甜苷是否具有遗传毒性还有待进一步的研究，其使用剂量也需要得到关注。

6 结语

随着人们生活水平的提高，糖尿病、肥胖等代谢性疾病已成为人类身体健康的重要威胁，因而高甜度、低热量的人工甜味剂被广泛应用于食品领域替代蔗糖。但近年来，随着人工甜味剂的普及，其安全性备受质疑［50］。有研究报道，人工甜味剂的摄入会导致人们对糖的渴望和依赖，热量补偿受损导致食欲刺激，摄入增加，体重增加和葡萄糖不耐受［51-53］。宋晓婉［54］研究证实，天然甜味剂罗汉果甜苷在改善系统性糖耐受和胰岛素敏感性方面的效果要显著优于人造甜味剂阿斯巴甜。另外在口感上，人工甜味剂会产生令人不快的后苦味。罗汉果甜苷提取物的苦味与糖精和安赛蜜相比较少［10］。综合考虑，植物来源的天然甜味剂罗汉果甜苷甜度高、热量低、安全性好、后苦味少，是蔗糖的理想替代品。此外，罗汉果甜苷还具有降血糖、止咳祛痰平喘、保肝等多种功效，因此，对其进行甜味剂、保健品和药品的开发对于促进公众健康具有重要意义。

目前罗汉果甜苷已在乳品饮料、固体饮料等食品行业中得到应用，但仍然面临几方面的问题，①由于不加选择进行人工授粉等原因，目前罗汉果推广应用的品种种类繁多，种质总体质量不够理想，仍有较大的遗传改良空间［55］；②罗汉果甜苷的种类和含量在生长过程中存在周期性变化，因而需要确定一种可以定量测定罗汉果甜苷的方法来加强质量控制；③目前罗汉果甜苷的相对甜度测定还是需要经过专业培训的评定人员进行感官评价，电子舌无法替代［56］，其评测流程复杂，结果存在一定的主观性；④罗汉果甜苷提取成本高，价格贵，因此深入了解罗汉果甜苷的生物合成机制，利用细胞工厂生产罗汉果甜苷是量产罗汉果甜苷的潜在途径之一；⑤罗汉果甜苷作为药品的属性有待开发，其成分复杂，具体药效成分的研究有待进一步深入，以促使药品和保健品的开发。