金秋时节，是甜叶菊的收获上市季节。甜叶菊富含甜菊糖苷，是一种低热量、高甜度天然甜味剂，广泛应用于食品和饮料工业中。值得一提的是，我国是甜菊糖生产和出口大国，甜叶菊种植面积在20万亩左右，甜菊糖苷出口连年在植物提取物产品中排名第一。在这个行业中，晨光生物科技集团科研人员徐美利博士带领团队首创的甜叶菊短链醇混合溶液同步提取甜菊糖苷和绿原酸、异绿原酸关键技术，打破了国外企业的技术垄断，使我国在甜菊糖生产上实现了“弯道超车”。


　　创新思路源于生产实践


　　甜菊糖苷甜度是蔗糖的300倍，热量却只有蔗糖的1/300，因其高甜度、低热量的特点而成为行业研究的重点。


　　传统的甜菊糖苷水提工艺，为去除提取液中的杂质，加工一吨原料需要消耗160公斤硫酸亚铁和60公斤氢氧化钙进行絮凝，另外还需要用45吨—50吨水冲洗包裹在渣泥中的糖苷等，导致大量的铁、硫等成分进入废水、废渣中，处理起来难度很大。


　　毕业于天津大学的徐美利，2014年入职晨光生物。这家企业建有一条年产能2000吨的甜菊糖苷生产线，由于设备逐渐老化，到2017年，因透光度等指标不合格，生产“实在走不下去了”。“水提工艺在甜菊糖生产过程中易滋生微生物堵塞吸附柱，加之树脂能力逐渐衰减，这是造成问题的主要原因。”靠着深厚的理论功底，徐美利找到了症结所在，并采用“酸碱洗”的方法解决了这一问题。


　　但是，徐美利知道，这种方法治标不治本，因为问题出在萃取环节，而解决却是在精制环节。


　　另外，徐美利还意识到另一个问题。“甜菊叶中含有6%—7%的绿原酸和异绿原酸，这也是传统中药材金银花、杜仲的重要成分，但单体组成稍微有差别，抗氧化性、抗炎、抗病毒能力更强。”徐美利说，在甜菊糖苷生产过程，这些物质作为杂质进入渣滓或废水里，实在可惜。


　　徐美利曾做过从生产甜菊糖苷废水中提取绿原酸和异绿原酸研究，由于在水提取过程中会发生降解等因素，异绿原酸的稳态化问题一直找不到解决办法，而在醇中其成分能保持不变，和叶子里的保持一致。能不能创新出一种用醇综合提取、靶向分离技术，以替代传统的水提取工艺，将提取的产品一个变三个，还能一劳永逸地解决微生物堵塞吸附柱问题，也能节省大量资源？徐美利觉得这个思路理论上可行，经公司组织论证，一项有别于传统甜菊糖提取理论和工艺的试验开始了。


　　反复试错中终成“正果”


　　根据甜菊叶所含物质成分、性质，徐美利研发团队制定了一条工艺、成本可控的最优路线。他们紧锣密鼓地进行小试、中试，和公司里的领导和专家一起分析试验中出现的问题，探讨解决方案。


　　小试结果表明，用醇综合提取甜菊糖苷，有效成分基本可以不损失，收率能达到98%以上。


　　然而，到了中试阶段，液液分离中，由于水和醇不能像试验室小试那样分离得很好，一些醇进入水层，糊在树脂上，并使其漂浮，难以发挥应有的作用。


　　启动备用方案后，研发团队小试、中试叠加进行，小试验证完必要的参数后就开始中试。“第一条工艺路线是用树脂把提取液中的异绿原酸等分离，现在换成一种极性更大的醇直接把异绿原酸等物质溶在里边……”徐美利说，通过反复试验，问题解决了。


　　半年时间，徐美利研发团队完成了项目的小试、中试和放大中试，用这种短链醇混合溶液同步提取甜菊糖苷和绿原酸、异绿原酸的新技术，甜菊糖苷产品收率比原技术高出10%以上，同时还得到了绿原酸和异绿原酸两个新产品。而且利用这项新技术生产甜菊糖苷可以不再使用硫酸亚铁、氢氧化钙等化学试剂，用水量减少了一半以上，减少了消耗、保护了环境，为甜菊糖苷生产开辟了一条高效绿色之路。


　　新工艺优势在生产中得以体现


　　2018年，晨光生物投资3000万元对甜菊糖生产线进行改造，但新工艺试生产并不顺畅。


　　传统水提工艺是直接用甜菊叶片提取甜菊糖苷，而新工艺需要将叶片粉碎，这样可更充分地提取有效成分。但这带来了一个新问题，过滤时小渣滓堵塞滤网，不得不十几分钟清理一次。为攻克这一“堵点”，徐美利团队每天都在解决这些生产过程中出现的问题，通过调整优化系统，从而把综合提取工艺的优势体现出来。“像在提取环节，换过好几种设备，后来改为拖链让液体可以渗下去顺畅地进行交换。”徐美利说，从实验室到中试、生产线，直到走通、到最优，几乎每个工序都经过了反复调整。


　　随着近两年甜菊糖生产线的不断整改优化，特别是自动化、信息化、数字化水平的不断提高，生产参数得到了更加精准把控，产品质量风险大幅降低，甜菊糖苷收率由原来的不到80%提升到现在的95%以上，产能也由过去的每天3.5吨提升到现在的7吨。


　　业内人士认为，在植物提取产业和技术上，我国长期以来一直在跟着西方走，做的都是从“1到10”的事，甜叶菊绿色高效综合提取技术的突破，是一次成功实践。徐美利团队为我国的植物提取行业闯出了一片蓝海。


　　去年，徐美利主导完成的“甜叶菊绿色高效加工关键技术创新及产业技术”被农业农村部评为10项农业农村重大新技术之一。　目前，晨光生物制定了绿原酸和异绿原酸产品的开发思路，徐美利团队正在验证其生理功效，并开发功能性保健食品以及药品，目前正在谋划新食品原料的申报。