ステビオシドを抽出する方法?

Steviosides are a type of glycoside extracted from the leaves of the stevia plant, which belongs to the Asteraceae family. They are naturally occurring glycosides that are generally tasteless, but steviol glycosides are 250 to 300 times sweeter than sucrose. They have the characteristics of being low in calories and high in sweetness, and can be used as a natural sweetener.

研究によると、ステビオシドは甘味料であるだけでなく、血圧を下げる作用や抗がん、抗菌作用もあるとされています[1]。people&の改善で#39の生活水準は、消費者が人間の健康についてますます懸念している、とステビオシドは、機能的な配糖体として、良好な市場の見通しを持っています。本稿では、ステビオシドの特性、抽出、分離、構造同定に関する研究進捗状況を概観し、今後の研究の方向性を展望し、ステビオシドの合成と食品産業への応用のための理論的基礎を提供する。

図1ステビオシドの化学構造と物理的・化学的性質

ステビオシドは四環式ジテルペノイドに分類され、ステビオシドを含む。Rebaudioside A (Reb A), Rebaudioside B (Reb B), Rebaudioside C (Reb C), Rebaudioside E (Reb E), Rebaudioside F (Reb F), stevioside, duroside and rebaudioside, etc. These sweetening ingredients have the same aglycone, steviol (Figure 1). The carbon-13 sophorose group is the main functional group, and the carbon-19 ester group is the auxiliary taste group. An unequal number of glucose, rhamnose or xylose groups are attached to these two positions to form steviosides with different tastes and physical and chemical properties.

純粋なステビオシドは、分子式c38h60o18、融点198°cの白色結晶性粉末である。水溶性で、メタノール、エタノール、テトラヒドロフランにも可溶だが、ベンゼン、エーテル、クロロホルムなどの有機溶媒には不溶である。耐熱性と安定性に優れ、光による分解が容易ではない[2]。ステビオシドは耐塩性が高く、メイラードブラウニングがなく、微生物によって同化または発酵されないため、製品の保存期間を延ばすことができる。

2ステビオシドの抽出と分離

2.1ステビオシドの抽出

ステビオシドを抽出する伝統的な方法には、マセレーションと溶媒抽出がある。近代的な技術の発展に伴い、研究者は従来の抽出方法を改善、最適化し、超音波抽出やマイクロ波支援抽出などの新しい抽出方法を開発しました。

2.1.1溶剤抽出

 ステビオシドは水とアルコールに可溶である。溶媒抽出法では、水またはエタノールを抽出することが多い。具体的な方法は、マセレーション法と煎じ薬法です。マセレーション法は製造サイクルが長く、プロセスも比較的複雑だ。煎じ薬法は、生産サイクルが短く、プロセスが簡単で、製品品質が優れています。社会科学技術の進歩に伴い、ステビオール配糖体の溶媒抽出プロセスが最適化されている。chen huら[3]は、抽出時間が短く、抽出効率が高いという特徴を持つ圧搾抽出法でステビオシドを抽出した。余堅[4]加圧した溶媒抽出でステビオサイドを抽出し、高効率、設備の操作が容易、低汚染の優位性を持っており、現代ステビア抽出物生産技術の現在の開発方向に一致している。

2.1.2新しい抽出方法

科学技術の発展に伴いnew extraction methods for stevioside have gradually been discovered, including ultrasonic extraction and microwave-assisted extraction. Among them, ultrasonic waves can break the plant cell walls, releasing the bioactive substances for extraction. It has the advantages of high extraction rate, simple operation, short time, and less damage to the active ingredients. It has good development prospects. Zhong Liye et al. [5] studied the optimal extraction process conditions for stevioside using ultrasound by orthogonal experiments, and quantitative analysis was performed using the anthrone colorimetric method. The results showed that under the conditions of a feed liquid ratio of 1:60 (g  : ml)、超音波時間60分、超音波パワー150 w、超音波温度55度、抽出3回、ステビオシド抽出率27.32%、抽出率が高く、コストが安い。

マイクロ波アシスト抽出法は、高周波マイクロ波エネルギーを使用してサンプルおよび溶媒中の双極子分子を抽出する抽出法である。この方法は、短い時間、高い抽出率、簡単な設備、広い適用範囲、低汚染の利点を持っています。yu jianら[6]は、応答曲面法を用いて実験を設計し、マイクロ波によるステビオシド抽出の最適なプロセス条件を研究した。その結果、抽出液と材料の比率の選択に加えて、マイクロ波によるステビオシド抽出には抽出時間とマイクロ波出力が重要であることが示された。抽出時間が長すぎると、ステビア中の水溶性物質などの不純物の溶解が増え、マイクロ波機器のメンテナンスコストが高くなります。抽出力が高すぎると、その高エネルギーによる瞬間的な高温がグリコシドの分解や部分分解を引き起こす。

2.2ステビオール配糖体の分離精製

の発展に伴いsteviol配糖体分離検出技術と計35 steviol glycosides異なる構造を持つとされるglycosylation isosteviolの産物とその異性体を含め、8 steviolsも似たような脈略の枠組みが異なる数とタイプの砂糖団体(アルコール)を部位別添加する。糖基の数や種類の違いが、グリコシドの味や甘味の違いの主な原因である。ステビオシドの分離・精製法には再結晶法、クロマトグラフィー法、イオン交換樹脂法があり、これらを組み合わせて抽出することが多い。例えば、zhao congminら[7]は、中圧クロマトグラフィーと再結晶を組み合わせてステビオイドを分離するという目的を達成し、ステビア母液の開発と利用に新しいアイデアを提供した。liu zonglinら[8]は、イオン交換樹脂法と再結晶法を組み合わせてステビオシドを分離・精製し、ステビオシド精製プロセスを確立し、産業発展の見通しがある。

2.2.1 Recrystallization方法

再結晶法の主な原理は、ステビオシド、レボオーディシドa、レボオーディシドcといったステビオール配糖体を、メタノールと水の混合物への溶解度の違いに基づいて分離することである。ステビオール配糖体の主成分は、混合物中のメタノールと水の比率を調整するか、他の溶媒を加えることによって精製・分離される。

2.2.2 Thin-layerクロマトグラフ

薄層クロマトグラフィーは、固定相として支持板にコーティングされた支持体を使用し、移動相として適切な溶媒を使用して混合試料を分離、同定、定量するクロマトグラフィー分離技術です。この技術は、ステビア中の様々な配糖体を分離、同定、決定するために広く用いられている。例えば、周季常等。ディオン[9]上映開発途上国のため理想的なthin-layerクロマトグラフ[捜査官(65クロロホルム:メタノール:水=:35:10下位層液体1 mLギ酸)と(n-butanol:酢酸水= 4:1:5上層)、2次元垂直的開発方法が設立され、と切り离して4 steviolを識別できるように工夫されているglycosides。

2.2.3高性能液体クロマトグラフィー

高性能液体クロマトグラフィーでは、液体を移動相として使用します。高圧注入装置は、極性の異なる単一溶媒や比率の異なる混合溶媒からなる移動相、緩衝液などを固定相を含むカラムに注入する装置です。カラム内の成分が分離された後、検出用の検出器に入り、サンプルを分析することができます。sun ruiら[10]は、uv-vis検出器を用いて成分を分離するための高性能親水性液体クロマトグラフィーの使用について研究した。試験結果やカラム寿命の精度を確保しながら、ステビオシドの含有量を大量に決定することができます。サンプル前処理が簡単で経済的であり、携帯性に優れています。

2.2.4イオン交換樹脂法

イオン交換樹脂法は、交換剤を用いて溶液中のイオンを交換して分離する方法です。この方法は分離効率が高く、適用範囲が広く、再生処理が簡便であるという利点があり、ステビオール配糖体の精製・分離に広く用いられている。

3 .ステビオール配糖体の構造同定

ステビオール配糖体の構造同定には、クロマトグラフィー、質量分析、核磁気共鳴などの様々な方法を併用する必要がある。サンプルが分離次第を浄化し、異なるタイプのsteviol glycosides、様々な列クロマトグラフ方法薄い層クロマトグラフに打ち壊され、また高い性能など液体クロマトグラフ部品を識別別れても可能、そして脱離イオン化法など核磁気共鳴を決定することができる得られる成分の構成について説明する。

3.1質量分析装置

質量分析法では、電場と磁場を用いて、移動するイオンを質量と電荷の比で分離し、検出します。イオンの正確な質量は、その化学組成を決定するために測定されます。一般的に液体クロマトグラフィーはステビオール配糖体をうまく分離することができるが、紫外線検出装置は200 - 300 nmの吸収光しか持たないため、一部のステビオール配糖体の検出感度が低い。しかし、質量分析計は検出感度が高く、この問題を解決することができます。zhu jingwenら[11]は、液体クロマトグラフィー質量分析法を用いて、と分析したdetermine a variety of stevioside standards and the “Xinfeng No. 3” stevia leaf crude extract, determining the peak times and sequences of different steviosides peak times and sequences, obtained more types of stevioside ultraviolet detection spectra, improved the research on stevioside determination, and provided a theoretical basis for further research on stevia and stevioside.

lu boら[12]は、エレクトロスプレー質量分析法を用いてステビア中のステビオシド構造を同定する方法を確立した。液体クロマトグラフィー質量分析法とは異なり、この方法は様々な混合物中の糖鎖成分を迅速に検出することができ、より完全な構造情報を得ることができる。この情報により、複雑なサンプル前処理を行うことなく、迅速に配糖体構造を決定することができます。この方法は、ステビオシドおよびその誘導体の構造修飾および代謝応答を研究する上で貴重な情報を提供する。

3.2核磁気共鳴法

核磁気共鳴法では、試料に波長10 ~ 100 nmの電磁波を照射し、強磁場中の原子核による高周波放射の吸収を調べることで化合物の分子構造に関する情報を得る。この方法は、通常、薄い層クロマトグラフィーや質量分析法などの方法と組み合わせられます。yang quanfa[13]は、様々なステビオシドを分離し、化合物の純度を薄膜クロマトグラフィーで決定し、質量分析法で分子量を決定し、核磁気共鳴法で化学構造を決定することで、ステビオシドの構造を明らかにした。壮化を使うます。[14]AuCl3-tert-butyronitrile触媒システムβ建設の-glycosidic表示債券(高自然の準備stereoselectivity製品steviol glycosides rebaudiosideの家から生成物の化学構造は核磁気共鳴を用いて決定され、ステビオール配糖体の合成の基礎となった。

4展望

近年、低糖質で健康的な食事の概念が広く注目されています。そのため、甘味が高くカロリーも低いステビオール配糖体は、その応用価値が高く、開発の展望が広いため、研究のホットスポットとなっている。

ステビオール配糖体の抽出・分離・精製に関しては、抽出速度の向上とコスト削減という目的を達成するために、抽出・分離方法を継続的に改善する研究が行われている。例えば、chen huら[3]は従来の溶媒抽出法を改良した。中里野ら[5]は、新しい超音波抽出法を開発した。zhao congminら[7]は、さまざまな改良された抽出法を組み合わせて、最適な抽出条件を探索した。構造同定に関しては、質量分析法などのさまざまな方法を使用して同定方法を継続的に最適化しています。例えば、lu boら[12]は質量分析法を改良し、ステビオシドの構造を同定するためのエレクトロスプレー質量分析法を確立した。しかし、植物からの天然ステビオシドの抽出は、作物の成長サイクル、ステビオシドの含有量および抽出速度によって制限される。その構造の研究から、ステビオシドの生合成が徐々に研究の焦点になってきており、その収率の向上も今後の研究の方向性となっている。

また、ステビオール配糖体は食品産業で広く利用されているため、その甘味成分の研究も今後の研究の方向性となる可能性がある。ステビオール配糖体の中でも、ステビオシドやレボオーディシドaは含有量が高く甘みが強いが、レボオーディシドcは、ステビオール配糖体の味に影響を与える後味がある。最近の研究では、hao zhilinら[15]が遊離アミノ酸と5&を用いている#39;-nucleotides in sweetened yeast extract to enhance the perception of the sweetness of steviol glycosides; Xing Linlin et al. [16] studied the effect of a soy protein isolate-soy polysaccharide system on the bitter taste of steviol glycosides. In the future, researchers will modify it by studying a variety of biochemical methods to further improve the sensory quality of stevioside.

参照

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[2] liu dongqiang, yang fangchao, li lingxiao, et al。超音波抽出およびステビオシドの精製プロセスに関する研究[j]。中国の調味料,2013,38(10):103-107。

[3] chen hu, li yanli, ji yunwu, et al。応答曲面法によるステビオシド抽出プロセスの最適化[j]。2017年(平成29年):139-142。

[4] yu j .応答曲面法を用いた加圧溶媒法によるステビオシド抽出プロセスの最適化[j]。2014年食品研究開発、35(7):43-47。

[5] zhong liye, mu zhizhen, yang chu安徽,et al。超音波法によるステビアからステビオシドを抽出するための最適なプロセス条件に関する研究[j]。2019年(平成31年)4月1日- 1号機が完成。

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[14]壮化。2-デオキシ配糖体の高立体選択的構造とステビオシド天然物の効率的な合成[d]。『漢書』漢書館、2022年。

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