どのように酵素的に修飾されたステビアグルコシルステビアを取得するには?

1序文

ほぼ半世紀の間、科学者たちは、肥満と3高(高血圧、高血糖、高脂)の発生を減らすために、ショ糖に代わる低エネルギー価値のショ糖に似た味の甘味料を見つけることに取り組んできました。現在、人工甘味料にはアセスルファム、アリテーム、アスパルテーム、シクラミン、スクラロース、ネオテームなどがある。生活水準の絶え間ない向上に伴い、人々は自然と緑の食品を求めるようになりました。ステビアは、天然甘味料から際立っている。甘味はスクロースの250 ~ 400倍である。ステビアはキク科のハーブstevia rebaudiana bertonから抽出されます。主な成分は、植物の葉に蓄積される二次代謝物であるステビオシド(st)とレボオーディシドa (ra)です(化学構造は図1参照)。例えば、二次代謝物であるステビオシド(st)やレボオーディシドa (ra)(化学構造は図1を参照)。

ステビオシドの研究は前世紀の初めに始まりました。今日までに,世界中のステビオシドに関する1,000以上の科学論文や特許がありました,そのほとんどは、ステビオシド抽出技術に焦点を当てて,味の改善と安全性とin vivoサンプルに基づいて毒物学研究。これまで、ステビア消費の安全性については、人体の毒性と代謝に関する資料が不十分で、韓国と日本だけで大量に使用されてきた。fao / who合同食品添加物専門家委員会(jecfa)は、長年にわたる各国の総合的な調査を経て、2008年6月の第69回報告書において、ステビアは1日の摂取量が体重4mg/kg以下であれば、人体への副作用がないことを明確にしました。同年12月、米食品医薬品局(fda)は、高純度ステビアa配糖体(ra含有率95%以上)製品の米国市場での安全性・信頼性(gras)認証申請を「異議なし」の意見で承認した。これが欧米の食品市場でのステビアの普及の始まりである。天然甘味料のステビアは、甘みが強く、低カロリーで、スクロースの代替に適しています[1-3]。

2技術の進歩

工業生産の30年以上後、ステビアは第三世代に発展しましたステビアの第一世代はステビオシドです2代目はstとraの混合物で、3代目はraが中心です。その甘さと特徴を表1に示します。ステビアの準備プロセスは、主に次のステップが含まれています:乾燥と破砕ステビアの葉、液相抽出、不純物除去、樹脂処理、スプレー乾燥と精製。

2.1抽出

初期芽の段階でのステビア葉は、ステビア含有量が最も高い。この段階の葉を乾燥して粉砕した後、熱湯やアルコールなどのステビアを抽出するために極性溶媒液相抽出法が通常使用される。超臨界二酸化炭素抽出法はまだ工業には適用されていない。葉に含まれる油、葉緑素、精油などの非極性物質は、クロロホルムやヘキサンで抽出する前に除去することができます[4-5]。抽出方法には、タンク一括抽出法と逆流連続抽出法の2つがある[6]。ステビア抽出物は、葉割れなどの固形不純物を遠心分離、プレート・フレームフィルター圧搾、膜ろ過により除去して得られる[7-8]。

2.2不純物除去

分離とステビアの精製:ステビアエキスタンパク質、有機酸、タンニン、サポニン、色素、無機塩などの不純物を多量に含んでいます。これらの不純物の含有量は、グリコシド含有量の5 ~ 7倍である[9]。ステビア抽出物からステビアを分離精製するには、カラムクロマトグラフィーまたは膜ろ過が一般的に使用されます[10-25]。

カラムクロマトグラフィーを使用してステビオシドを分離・精製する場合は、まずステビア抽出物を前処理する必要があります。そうでなければ、一方では、液体供給中の顔料などの不純物は、樹脂を汚染し、樹脂に大量の顔料を吸着させ、グリコシドの吸着を減少させ、吸着サイクルを短縮し、アルコールとグリコシドの損失を増加させ、抽出速度を低下させる。  制作費を提起した。一方、液体中の一部の金属イオンは樹脂の永続的な中毒を引き起こし、寿命を低下させ、生産の正常な進行に影響を与える可能性があります。第三に、製品を飲料製造に使用すると、充填時の沈降や発泡などの問題が発生し、広く使用されるようになる可能性があります。

そのため、ステビア液から不純物を取り除くための凝集剤として水酸化カルシウムや硫酸鉄がよく用いられる。カルシウム塩カルシウムの形だけでなくが分離不溶性のうち、有機農アルファハイドロキシ酸になどクエン酸塩酒石酸酸コハク酸、リンゴ酸酸ascorbic酸やシュウ酸沈殿する、もポリフェノールタンパク質、多糖类、顔料クロロフィルなどカロチン沈殿ルテインと分離して結成したと溶解性カルシウム塩。鉄塩はタンニンや銅、亜鉛、アルミニウム、カルシウムなどの金属塩を沈殿させる。ステビア抽出物の一部の着色物質、タンパク質、異物を除去する前処理を行った後、抽出物中のステビオシドを高分子樹脂に選択的に吸着させ、水や有機溶媒で溶出させます。塩、ほとんどの色素およびその他の極性不純物は、アニオンおよびカチオン交換樹脂によって除去され、ステビオシド添加溶液が得られる[26]。

2.3樹脂治療

樹脂を用いたステビア液体の中国での精製研究は1982年に始まった。1984年には、陳徳昌などに中国で最初の工場を設立しましたステビアを樹脂で浄化します江蘇省鎮江市。

陽イオン交換樹脂にはアンバーライトir-120b、001×14.5等、陰イオン交換樹脂にはアンバーライトira-93、d-280等が一般的に使用されています。吸着樹脂には、アンバーライトxad-2、ab-8、ジアオンhp-20、ads-7、d107、d108などがあります[27-30]。

膜ろ過を用いてステビオシドを分離・精製する場合、セラミック微細孔、限外ろ過膜、ナノろ過膜を用いたろ過により、ステビオシドと大きく異なる分子量のイオン化合物や有機分子をステビア液から除去することができる。ステビオシド濃縮液を得られます[31]。1998年、カナダ国立研究評議会は、膜ろ過を用いてステビアを精製する方法を開発し、米国で特許を取得した[32]。

2.4噴霧乾燥

濃縮された液体は、冷却結晶化を受けることができます,濃度結晶化またはスプレー乾燥暗い色と原油ステビア製品および主要成分stとraを得るために。活性炭は、結晶化の前に製品を脱色するか、白色製品を得るために噴霧乾燥するために使用することができます。中国のほとんどのステビアメーカーは、製品のこのタイプを生成します[3]。

2.5精油

raやstで豊富なステビアを精製:違いに起因しますstとraの溶解度親水性溶媒では、粗ステビアをメタノールやエタノールなどの溶媒に飽和濃度まで溶解させ、濃度や冷却などの方法でstまたはra結晶を選択的に析出させることができる。高純度raを確保するために、結晶はエタノール水溶液に再溶解され、不溶性不純物を除去するためにフィルタリングされ、スプレー乾燥または濃縮されて結晶化されます。

3分析方法

ステビオシドの定性的および定量的分析は、比色、降水、ガスクロマトグラフィー、液体クロマトグラフィー、薄膜クロマトグラフィーおよび他の方法を使用して行うことができる。China'sの国家規格gb8270-1999は、stの内容に関する試験基準と方法を規定しています。しかし、官吏はいないra検出のための標準。fcc (food chemicals codex)は2008年に公開討論草案を公表し、高性能液体クロマトグラフィーによるraとstの決定を標準化しました。クロマトグラフィー用カラムにはアミノカラムまたは糖分析用カラムを、移動相にはアセトニトリル水混合液を用いた[34]。

4味改善

ステビオシドは、主に飲料の低カロリー甘味料として使用されます,ヨーグルト,デザートや卓上甘味料[35]。stはある程度の苦味とメントールの味があり、甘みの特徴は完璧ではありません。RA&#それはraを浄化するために、より複雑であるため、しかし、97%のraを含むステビアはまだstの特定の後味を持っています。ステビアの味を向上させるための3つの主な方法があります。

4.1他の風味増強剤を加えて、複合甘味料を作成します

stを他の味マスキング剤と混合することで、複合甘味料が形成されますつけて促進剤。各種甘味料と生理的特徴との相乗効果を利用することで、不快な味を減らし、味が形成されるまでの時間を短縮し、甘味の安定性やコクを高めます。それは単一の甘味料の特殊な機能を維持し、新しい味を引き出し、コストを削減することができます[36-40]。

4.2ステビアのra含有量を増やす

植物学者は、より高い甘味料や新しい甘味料を持つ植物を見つけるために、南米のキク科の220種以上の植物を研究してきました。しかし、st likeを含む植物はstevia phlebophyllaのみであったステビアrebaudiana Bertoni。この植物は1899年に発見され、現在は絶滅している。

ra含有率の高いステビアの栽培は数十年前から行われており、日本はステビア品種の改良とその応用に関する研究において最も優れた国の一つである。わが国が独自に栽培した一部のステビアを除いて、ここ数年間、国内で使用したステビアは主に日本産だ。日本の品種モリタは、相対的に低価格で優れた品質特性を持ち、中国のステビア栽培分野で大きなシェアを占めています。しかし、品種は深刻に退化しており、中国のソースの安定性と発展に悪影響を及ぼしています#39; sステビア産業だ。中国の南京植物研究所、青島創生公司、山東華先stevia有限公司、塩城下関stevia貿易有限公司などの単位も、糖質が高い品種を開発した。表2に示すいくつかのステビア品種の乾燥葉中のステビオシド含有量[41-43]。

植物のra含量を増加させるための新品種の育種に加えて、stをraに変換する化学的方法も報告されている[44]。店舗の差STおよびRAはブドウ糖台数をC13位置に付着しsteviol配糖体(図1参照)に変えるSTのRAのカギは選別的に加水分解うとβ-sophorosideと端末砂糖エーテル連動によるstevioside分子から抽出された酵素「Takadiastase Y」微生物麹菌を取得する製品Rubusoside。グリコシド分子β-sophorosideそして末端のグリコシドエーテル結合は選択的に加水分解され、生成物のステビオシド、ルブソシドが得られる。ルブソシド(rubusoside)は、バラ科の植物rubus suaviss musから抽出される天然のジテルペン配糖体である。c19位のグルコース基がアルカリ加水分解によって除去された後、フェニルアルデヒドを用いてアセタールを形成し、c13位のグルコース基の水酸基c4およびc6を保護する。権や団体C19-carboxylic酸ヒドロキシするとヒドロキシ団体C2 C3の執着しC13グルコースビタミン・カルボン酸ヒドロキシ今まさにC19練乳ブドウ糖団の新設を、そして水酸化バリウムはメタノールの保護団体の解決策を除去するためRAを得る。

4.3酵素修正

酵素修飾は、ステビアの味を改善するために一般的に使用される別の方法である。糖の生成機構を研究し、酵素の触媒作用を利用することで、stやraにグルコース(glc)やフルクトース(fru)などの特定の基を付加し、スクロースに近い味にする。Enzyme-modifiedステビアスクロースの約100倍甘い[45 - 47]。

(1) αを−1、4-glucosidase(例えば、cyclodextrin glucanotransferase)、ブドウ糖を介してsteviosideに追加単位α-addition反応ステビアの余韵の向上させる。しかし、酵素反応が進むにつれ4ヒドロキシ业部steviosideに縛られブドウ糖では、新ブドウ糖チーム側ともう少し线力学を持つα1によれば、ブドウ糖4-addition反応形成長い鎖をする。生成されたαの甘さ加減-glucosylほどstevioside周りが減る効果45%を変更前と比較する。修正された甘さα-glucopyranosylほどstevioside周りが減る効果45%。β-amylase长时间を切るために用いできる短縮のブドウ糖鎖製品の質を向上させなければ[48-49]。

(2)β−1、4-galactosyltransferase、disaccharides(例えば、乳糖、α-D-galactose、等)構成半乳糖とブドウ糖をβとして使用することができる−1、4-galactosyl関係者を組み合わせブドウ糖チーム13-position骨格からsteviol (13-G1)という)に、2ブドウ糖団体1 3 -G1の2ブドウ糖エレメント13 -G1 (13 -G3 13 -G2と言わ)、これらの4つのブドウ糖ユニットは必ず19位置を骨格からsteviol (19 -G1)、きれい事1つの半乳糖ユニットをことによって変成はβ−1、4債券1 ~ 3ブドウ糖台。2007年9月、大日本インキ化学工業株式会社(dicファインケミカルズ)はstおよびra誘導体のgstおよびgraの調製に本法を用い、米国特許を取得した。graとgstは、高い甘味を維持しながら、砂糖のようなまろやかな甘味があり、後味がよく、stの苦い後味を抑えている[50-51]。

(3)β-fructofuranosidaseを用いてhydrolyzeショ糖リン酸の作用で、果糖グループSTおよびRAを紹介します果糖パケットを6-OHと結び付け19-O -β-glucosylグループβ= 2によって6 glycosidic債券。

Enzyme-modifiedステビアstの後味を効果的に調整することができるが、糖の摂取量を増やすため、糖尿病患者には適していない。

5、国内での自主的開発

の中国における食用ステビアの開発は1970年代に南京中山植物園で始まった。2000年にはChina'のステビア抽出物の輸出は私たちよりも少なかった$100万。2006年以降、輸出が加速し、2009年には既に2000年の84倍、約2,500トン(ショ糖の甘味量675,000トンに相当)の輸出がありました。10数カ国に輸出され、年間生産高は6億元を超えています。中国は「ワールド&」になりました#39;sステビア配糖体の主要な生産・輸出国[52]。国内ステビアメーカーは山東、江蘇、安徽、福建、河南などに集中している。

6アプリケーション

500年以上前、パラグアイ人はすでにステビアを使って甘いお茶を作っていました。ステビアは南米やアジアのいくつかの国で食品添加物として承認されている20世紀の中国、日本、韓国などですアメリカ食品医薬品局(fda)は2008年にgras (generaly recognized as safe)の通知を発行し、raをゼロカロリー甘味料として使用することに「異議がない」ことを確認した。

フランス、オーストラリア、ニュージーランド、スイスもra食品添加物のライセンスを発行しています。2008年、jecfaはra adiを0 - 4 mg/kg体重/日と発表した。ステビアrebaudianaは消化管の酵素によって分解されません。ステビアは胃と小腸から結腸に入る腸内微生物によって発酵させ、短鎖脂肪酸を生成します。ステビアのカロリー値は短鎖脂肪酸によって間接的に生成され、約6.3 kj /gである。ステビアは、乳製品、アイスクリーム、キャンディー、焼き菓子のカロリーを減らすために砂糖の代わりに多くの国で使用されている低カロリーの甘味料です。

また、ステビオシドの不消化性は、その摂取量が血糖値の上昇を引き起こさないことを意味しますまた、血糖値の上昇を促進しないため、糖尿病患者の使用に適しています。また、血糖値を下げたり、虫歯を予防したり、胃を強化したり、疲れを癒すなど、ステビアには薬効が期待されています。肥満、糖尿病、心臓病、高血圧、アテローム性動脈硬化症に苦しむ患者をサポートする効果があります。

ステビアの主成分であるstおよびraは、酸およびアルカリに対して良好な熱安定性を有し、粉末または溶液の形であっても光に対して非常に安定である。また、スクロースのように熱処理後に最終製品が茶色になることもありません。炭酸飲料、紅茶、ワイン、コーヒー、ビスケット、お菓子、チョコレート、アイスクリームなどの乳製品、果物や野菜ジュース、魚介類、肉、薬、化粧品、その他の日用品に使用することができます[53]。

のworld&#コカコーラ39;s飲料会社で最大手の2社です、セーフウェイのすでに:stevia-sweetened製品を開発しているコカコーラは農業会社カーギルTruviaを開発しているセーフウェイは、会社側にグローバル甘味料PureViaを開発の発売を促進するため低カロリー飲料製品の販売を高めようとしています

7展望

アスパルテーム、シクラミン、アセスルファム、サッカリンなどの伝統的な無糖甘味料と比較して、ステビアは自然で安定して安全であるという利点があります。ステビア栽培は経済的価値が高い。乾燥ステビアの収穫量は、250 ~ 300 kg / muであり、乾燥ステビアの価格は糖鎖の含有量によって異なります。南部では年に2回ステビアを収穫できます北部では、農民が冬小麦と一緒に季節を変えて栽培することができ、効果的に収入を増やすことができます。ステビアを使用してショ糖を交換するコストは、ショ糖のコストの20%から40%に過ぎません。一般的に、ステビアは90%以上の純度があり、2%のショ糖溶液ではショ糖より250倍、5%のショ糖溶液ではショ糖より200倍甘い。

ステビアは、日本と韓国で30年以上使用されており、広く飲料、食品、医薬品に使用されています。近年では、日本ではステビアの使用20%から30%増加しました韓国はテンサイやサトウキビの栽培に適しておらず、ショ糖の全量を輸入に頼っているため、ショ糖の代替品に対する需要が高まっている。1973年に発売されて以来、ステビアは韓国の甘味料市場の40%を占めており、そのほとんどが韓国の伝統的な焼酎に使われている。また、アイスクリーム、ガム、キャンディー、キムチ、飲料、ソースなどに使われるステビアの量も増えている。stevia is in line with today'の消費者の概念「自然、緑、安全、およびヘルスケア」。現在は『the world』に所属#このようなコカ・コーラ、カーギル、ペプシコなど39のトップ500企業は、大幅にステビア産業の発展を促進する世界規模でステビアに投資しています。ステビアは、スクロースの代替品として最も有望であり、市場での認知度がさらに高まることが期待されています。

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