ステビオール配糖体の苦味を改善する方法は何ですか?

ステビア (also known as stevioside) is a natural sweetener extracted とrefined from stevia. It is known for its high sweetness (200-300 times that of sucrose), low calorie (1/300 of sucrose), zero calories and stability under light, heat and acid-base conditions, it is well known and has become the third largest sugar source after sucrose and beetsugar [1]. Stevia is a white crystal or powder that is easily soluble in water and is widely used in the food and beverage industries [2]. Stevia is not easily absorbed by the human body after consumption, so it can be used as a sweetener for people with diabetes or obesity.

抗高血圧、抗酸化、抗がん、抗炎症、抗菌、腎机能向上などの特徴もあり[3]、健康用品や医薬品の代替品としての利用も期待されている。.しかしながら,苦味のわずかな後味とステビアの甘草味は、そのさらなる開発のための制限要因となっています[4]。そこで、ステビアの風味不良の原因を分析し、解決策を提案した。

1ステビアの望ましくない味の原因

1.1ステビアの未熟抽出プロセス

ステビアは、多くの場合の抽出のための原料として使用されます steviolグリコシド 。抽出工程は、樹脂の吸着濃縮、溶剤洗浄、再結晶、イオン交換樹脂による精製などを経て、噴霧乾燥により純粋なステビアを得る[5]。しかし、ステビアには甘い成分のステビオシドに加えて、タンニン、フラボノイド、揮発性油などの苦い成分も含まれています。これらの苦味成分は、抽出・精製工程で完全に除去されないため、ステビア製品に苦い不純物が残り、最終製品の味に影響を与える可能性があります。

ステビアの抽出中に生成苦味にはいくつかの理由があります[6-7]。まず、樹脂の吸着・濃縮段階で樹脂を選択して使用しないと、ステビアの吸着がうまくいかず、対応する苦味成分も残ってしまいます。第二に、溶剤洗浄の目的は、グリースやいくつかの苦味物質を除去することです。溶媒の選択が間違っていると、苦味成分を効果的に除去することができません。第三に、再結晶はステビアの純度を高めるための重要なステップであり、このステップが適切に実行されないと、苦い成分の除去ではなく、濃度をもたらす可能性があります。第四に、イオン交換樹脂を使用して可溶性不純物を除去しますが、樹脂の品質が悪く、動作条件が適切でないと、効果的に苦い成分を除去できない可能性があります。第五に、噴霧乾燥は最終段階ですが、使用条件(温度、圧力など)が適切に制御されていない場合、製品の味に影響を与える可能性があります。

ステビアの苦味を低減するためには、樹脂吸着や溶剤洗浄の改善、再結晶条件の最適化、適切なイオン交換樹脂の選定、スプレー乾燥パラメータの調整など、抽出工程の最適化が必要です。

1.2ステビオール配糖体の構造の違い

下記の、ステビア、もsteviolglycosides have been isolated from stevia, with 10 common types. They have a similar tetracyclic diterpene chemical skeleton, all with steviol as the aglycone (Figure 1), with the R1 and R2 positions being substituted with glucose, xylose or rhamnose groups of different lengths, thus forming various glycosides with very different organoleptic and physicochemical properties (Table 1). In this structure, steviol itself has strong hydrophobicity and exhibits a certain bitterness; in taste perception, bitterness comes slightly after sweetness, so as the concentration increases, the aftertaste of bitterness is also enhanced. On the other On the other hand, the slight structural changes of stevioside affect its sweetness and taste quality. The difference in the C-13 (R1) position, the substitution of pyranose, and the length of the substituent group at the C-19 (R2) position are the key factors affecting the bitterness of stevioside. It is speculated that this phenomenon may be related にthe activation of bitter taste receptors hT2R4 and hT2R14 [8].

表1ステビオール配糖体の構造、甘味、口当たり

なお、受注生産(受注生産)であることは明らかでない。

2ステビアの望ましくない味を改善するためのソリューション

2.1ステビア生産プロセスの最適化

2.1. 1 Emerging 抽出technologies In order to further improve the extraction efficiency of stevia, many studies on the extraction of glycosides have been carried out at home and abroad, including hot water extraction, enzyme-assisted extraction, ultrasonic extraction and other emerging extraction technologies [6]. The development of these results provides ideas for process optimization of the stevia production line, which can improve the total stevioside content (usually greater than 95%) while reducing the residual bitter components such as tannins, flavonoids and volatile oils, thereby improving the aftertaste of stevia.

伝統的な生産では、温泉抽出は一般的にステビオシドを抽出するために使用されます。この方法は、エネルギー集約的で、時間がかかり、総ステビオシド抽出速度が低く、最終製品は暗い色を持っています。抽出工程では、水が媒体として働き、有機酸、タンパク質、ポリフェノールなどの不純物を溶解します。したがって、この方法の主な改善点は、その後の不純物除去を目的としています。zhang mengleiら[9]は、キトサン凝集と沈殿を逆相クロマトグラフィーと組み合わせて不純物を除去し、コストを削減し、不純物除去に必要な時間を短縮した。kovacevicら[10]は、加圧されたお湯を使って、ステビアの葉に含まれる熱的に不安定で極性のある不純物を抽出し、効果的に回収した。

酵素支援抽出は、セルラーゼを添加することで細胞壁を破壊し、エネルギー消費を減らすことで、低温でのステビオシド抽出効率を向上させる。しかし、酵素は高価であり、既存の酵素では細胞壁を完全に破壊することができません。puriら[11]は、反応表面法を用いて抽出条件を最適化し、酵素を用いた抽出が従来の溶媒抽出よりも効率的であることを示した。酵素を用いた抽出法は、溶媒抽出に代わるステビオシド抽出法として期待されている。

超音波抽出は、超音波のキャビテーション効果を利用して植物の細胞壁を素早く破壊し、生理活性物質の放出を加速させる。この方法は抽出効率が高く、抽出時間が短く、溶剤消費量が少なく、操作が容易である。しかし、超音波抽出では、溶液中に未知の不純物が混入する可能性があり、その後の分離プロセスに課題があります。その後のプロセス最適化では、超音波周波数、出力、処理時間、溶媒の種類と濃度、固液比などの複数の実験パラメータ[12]を調整して最適な抽出条件を求めます。これらのパラメータを最適化することで、エネルギー消費と潜在的な化学劣化を最小限に抑えながら抽出効率を最大化することができます。

上記の従来の抽出方法に加え、いくつかの新しい抽出技術が登場している。例えば、miao qingら[13]は、従来の溶媒の代わりに天然共晶溶媒(nades)を使用しており、環境に優しいだけでなく高効率でもあります。jentzerら[14]は、加速溶媒抽出法を用いてステビアの自動抽出条件を最適化した。これらの新しい技術は、ステビア配糖体の抽出に新しい視点と可能性を提供する。

2.1.2他の甘味料との混合

ブレンド方法は、他の甘味料とステビアの相乗効果を発揮します。化合物甘味料の風味はショ糖に近く、ステビアの後味は除去されます。例えば、ステビアとエリスリトールを共結晶混合物に混合すると、両者の本来の機能と特徴を保持することができ、エリスリトールはステビアの甘さの開始曲線を変化させ、わずかな後味の一部を除去することができる。

ステビアとアラロースとモンクを組み合わせることで、メイラード反応によるブラウニングを促進することができ、炭酸飲料によく添加される。ステビア、エリスリトール、アリュロース、モンクフルーツ甘味料を組み合わせることで、4つの甘味料の利点を引き出し、それぞれの欠陥を中和することができます。アリロースとエリスリトールのさわやかな味は、ステビアやモンクフルーツ甘味料の不快な味を改善することができますが、アリロースはエリスリトールの結晶性を低下させ、メイラード反応に参加させることができます【15位】。このソリューションは、操作が容易で、自然な甘さを復元することができ、同時に、使用される甘味料の合計量が比較的少なく、コストがかかりません。しかし、ステビアは他の甘味料に頼るだけでは、甘味や香りなどの多感覚でショ糖にかなわない。

2.1.3化学的および酵素的修飾

いくつかの研究では、ステビアが加水分解されるとステビオール配糖体が生成し、甘味が低く後味が弱いことが示されている。これに触発されて、炭水化物部分を化学的または酵素的に修飾し[16]、ステビアの後味を減少させることができる。化学修飾とは、ステビオール配糖体に結合している糖基を化学的に反応させて変化させることで、ステビアの味覚を変化させることである。

However, due to the complicated and demanding chemical modification process, few people currently use this method. Enzyme modification technology refers to the hydrolysis of the acceptor substrate into glucose or other sugar ligands with different chains under the catalytic action of an enzyme. These products are further catalyzed by enzymes to transfer the C-13 or C-19 of the sugar ligand to the acceptor, thereby forming a variety of stevioside derivatives 〔17〕。

一般的に用いられる酵素は、シクロデキストリングルカノトランスフェラーゼ(cgtase)であり、これはデンプンおよびシクロデキストリンからグルコース基をステビオール配糖体の糖基に転移させる触媒であり、それによってステビオール配糖体に新しい糖鎖を導入して、グルコースベースのステビオール配糖体を形成する[18]。この制品は苦味を減らし、溶解度を高め、ステビアの甘味を高め、後味がよく、風味がまろやかなのが特徴だ。低糖のヨーグルトに砂糖アルコールと組み合わせて使用され、風味が互いに補完する。食用として利用されている。しかし、上記の酵素は比較的高価であり、対応する糖ドナーを使用することもコストを増加させる。さらなる研究は、より良いコストパフォーマンスと味とステビオシドを開発し、スクリーニングする必要があります。

2.2新世代高収量reb dおよびreb mの開発

ステビアに加えて、第二世代のステビオール配糖体であるreb aが最も多く含まれている。高純度のreb aはショ糖に似た甘味を持つが、その後の苦味は明らかである[19]。第三世代のステビオール配糖体であるreb dとreb mは、継続的な改善と最適化によって出現した。reb aと比較して、reb dとreb mは優れた特性を示します。後味がなく、甘草のような風味があります。理想的な新世代甘味料として注目を集めています。しかし、reb dおよびreb mは希少で収率が低く、従来のステビア工場では含有量が少ないため、大規模な商業生産が困難でした。そのため、高純度のreb dおよびreb mを分離・調製する新しい方法の開発がステビアの分野で注目されています。

2.2.1育種方式。

この育種法は、科学的に植物を栽培し、生育条件を最適化して高収量品種のreb dとreb mを栽培する農業技術を利用し、通常のステビアに比べて収穫量が半分近く増加する[20]。この方法の利点は、後味が苦くなることなく甘みを維持する天然のステビオール配糖体を培養できることである。しかし、より多くの人的・物的資源を必要とし、植栽環境や条件を最適化する必要があり、多くの研究や実験が必要になる可能性があります。

2.2.2 Bioconversion方法

The biotransformation method involves starting with the most abundant component, Reb A, and using specific biological enzymes to convert it into Reb Dand Reb M [21]. However, this method requires specific enzymes, which are relatively expensive, which increases production costs. The availability of enzymes is also a consideration.

2.2.3発酵方式

Fermentation refers to the use of enzymes produced by genetically engineered yeast to ferment ステビアエキスinto Reb D and Reb M [22]. Steviol glycosides fermented in this way have a similar texture to sucrose and a refreshing taste, without changing the original texture of the food. The main raw materials are glucose and sucrose, which can ensure mass production, with the advantages of low cost and scalability. Although the initial research and development costs are high, large-scale production can be carried out when conditions are ripe, reducing costs. It is currently the best performing, most popular and most promising solution.

3結論

略称はpeople&#自分の健康増加のための39の需要は、砂糖を減らすことは、現在の社会発展の傾向と傾向となっています。食事や体の健康への関心が高まっているため、甘味も同等で、カロリーもゼロで、血糖値に影響を与えない完璧な砂糖代の新世代を開発する必要がある。現在ではほとんど知られていない天然甘味料, and stevia itself meets the above conditions, so the demand for stevia has increased dramatically. However, its subsequent bitter and licorice-like taste limits its large-scale use.

そのため、ステビア抽出プロセスの最適化と次世代型ステビオール配糖体の開発が急務となっている。ステビアの後味がわずかに苦い原因を分析し、新しい抽出法の開発と後味のない新世代の高収率ステビア配糖体の構築という既存の解決策をまとめた。新しい抽出法の開発は、抽出速度の最適化に関する現在の研究の主流となっている。その中でも酵素を用いた抽出法は有望であるが、技術的な障壁が高いという課題もある。

超音波抽出のような他の抽出条件最適化方法は、現在の技術レベルでは比較的容易に達成でき、産業生産に大きな利点を有する。しかし、次世代甘味料の開発には厳しい食品安全評価と規制当局の承認が必要で、長い時間がかかる可能性がある。reb dとreb mの食品加工・貯蔵時の安定性を維持し、最終製品の保存期間を確保することも、開発プロセスで取り組む必要のある技術的課題です。これらの課題は、現代のバイオテクノロジーと工学の手法と組み合わせた学際的な研究とコラボレーションによって克服する必要があります。将来的には、これらのアプローチを組み合わせて、例えば遺伝子工学を利用して、新しい高収量株の育種を支援し、大量生産を促進することも考えられる。ステビアの欠点が改善された場合,それは、研究とアプリケーションの新しい波をオフに設定するためにバインドされています。

参考:

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