ステビオール配糖体とは何か、その用途は何か。

ステビアは多年生のハーブですキク科とステビア属に属します。それは世界と考えられています#39の甘味の3番目に大きい源。現在、中国はステビア栽培、ステビオシド生産、ステビオシド輸出で世界1位を占めている[1]。ステビオール配糖体(steviolグリコシド)は、ステビアの葉から抽出される天然甘味料である。欧州食品安全機関(efsa)とコーデックス委員会(codex)はともに2011年にステビオール配糖体を食品添加物として承認した。ステビオール配糖体は、食品、医薬品、化粧品、家庭用化学製品などの幅広い用途で使用されている天然、安全、低カロリー、高強度の甘味料である[2]。

国際市場分析研究コンサルティンググループ(imarc)のデータによると、2024年までにステビアの世界市場価値は約818万ドルに達すると予想されています[3]。研究によると、ステビオール配糖体は甘味料として使用されるだけでなく、抗酸化、抗炎症、血糖や血圧の改善、抗菌、抗腫瘍、抗下痢、利尿、免疫調節など、さまざまな生理機能を持っている[4]。近年の研究がそれを示している家畜に適切なステビオール配糖体を加えるまた、家禽の飼料は、生産能力の向上[5-6]、飼料使用率の向上[7-8]、腸内微生物相の調節[9]を助けることができ、ステビオール配糖体は、家畜や家禽の生産に使用するための大きな可能性を持っていることを示している。そこで、本稿では主にステビオールグリコシドの消化、代謝、生物学的機能をまとめ、家畜や家禽の生産におけるステビオシドの合理的な開発と応用のための参考資料を提供することを目的としている。

1。ステビオール配糖体の化学構造、抽出法および味の評価

ステビオール配糖体(steviolglycoside, c38h60o18)は、ステビアの主要な甘味成分である。これは、四環式ジテルペン配糖体の一種である白い粉状物質です[10]。主にステビアの根、茎、葉に分布し、葉中の含有量が最も高い(最大14%)。研究によると、ステビオール配糖体はさまざまな加工や保存条件で安定しており、水溶性ビタミン、有機酸、甘味料、コーヒー酸と反応しない。熱的に安定で、メイラード反応に関与しません;長期保存でも発酵しない[11]。ステビオール配糖体は、吸湿性、低熱、非常に甘い、安定性、非毒性の利点を有する。その甘さはスクロースの50 ~ 300倍であり、スクロースの代用として使用することができます[1,12]。

64個のステビオール配糖体がstevia rebaudianaの葉から同定されているステビオシド、リベートa、リベートb、リベートc、リベートd、リベートe、リベートf、ステビオシド、d-グルコピラノシルα- l-フコピラノシド、リベートmなど比較的高含有量の11種類[13]。種類の異なるステビオシドの化学構造の主な違いは、r1基とr2基の違いにあり(表1)、r1基とr2基はそれぞれc13 -ヒドロキシ基とc19 -カルボキシル基に結合している[14]。

現時点では、主な方法ステビオール配糖体の抽出には、熱湯抽出と溶媒抽出がある[15‾]。その中でも、現在では、湯浸法がステビオール配糖体の工業生産における主要な抽出法となっている。このプロセスは、高い機器や技術的要件を必要とせず、産業化が容易です。しかし、この方法は時間と労力がかかり、また、ステビオール配糖体の収率が低く、タンパク質、ポリフェノール、有機酸などの不純物を多く含むため、その後の除染が困難になる[18]。そのため、その後の除染工程を継続的に最適化し、より効率的な糖鎖抽出を行うことが重要な課題となっている。

zhang menglei[19]では、キトサンの凝集と沈殿を逆相クロマトグラフィーと組み合わせて熱湯抽出物から不純物を除去した。既存の工業生産プロセスと比較して、プロセス時間が短く、環境に優しく、低コストであるという利点があります。利点がある。bursa kovaeviら[15]は、熱的に不安定で非極性から極性成分を効果的に回収したステビアは、加圧された温水抽出最適化を介して残します.

また、溶媒抽出法では水とエタノールを抽出剤として用いることが多く、浸漬法と煎じ法が主に用いられる。しかし、浸漬法は効果的です抽出stevioside生産サイクルは長く、プロセスは複雑です。これに対して、煎じ方がより簡潔で、生産サイクルが短く、高品質のステビオール配糖体が得られる[20]。chen huら[21]は、プレス抽出法を用いてステビオール配糖体を得ているが、抽出時間が短く効率が高いという利点がある。抽出プロセス最適化技術の進歩により、ステビオール配糖体の工業化・大量生産への応用が期待される。

新しいタイプの糖の代替としてのステビオール配糖体味覚受容体によって、甘い味とわずかな苦味を持つと認識される。研究によると、ステビオシドは人間の味覚受容体t1r2とt1r3を活性化して甘味を知覚し、また味覚受容体t2r4とt2r14を活性化して苦味を知覚することがわかっている[26]。ステビオール配糖体の認識は、糖鎖の長さ、ピラノース置換、c16二重結合などの構造的特徴に関連している。炭素骨格中のcのグルコースの単位が少ないほど、苦味の後味が長くなります。一方、cのグルコースの単位が多いほど、甘味が早くなり、甘味が強くなります。例えば、ステビアの自然成分は非常に少ないが、甘味が強く苦味が強いレボオーディサイドaやレボオーディサイドcに比べ、甘味が強く苦味が弱いレボオーディサイドmやレボオーディサイドdは、甘味が強く苦味が弱い。しかし、ステビオシドやレボオーディシドの後味は苦味が強く、甘みは弱い[27]。

研究は、排除または削減するための最も直接的な方法を示していますステビオシドの苦味は、風味を加えるためです促進剤や味など修飾語ををマスクする製品苦味・erythritolなどmaltitolとキシリトール(28)またはスパッタリングにより乾燥にmaltodextrinを実装する使用できる技術steviolの苦味を最小化する事実も明らかになっglycosides(29)やsteviolの親水性を通じて、glycosidesの充実化酵素反応を仮面自分の苦い味[30]である。また、ステビオシドの骨格構造を神家グループで直接改変することで、甘味受容体t1r2およびt1r3に対するステビオシドの親和性を向上させ、苦味受容体t2r4およびt2r14に対するステビオシドの親和性を低下させ、それによってステビオシドの嗜好性を向上させることが研究によって明らかにされている[3]。

2体内におけるステビオール配糖体の加水分解代謝

現在の研究は、加水分解代謝部位とことを示していますグリコシダーゼグリコシダーゼの一種 ヒトとラットでは同じではありませんヒトとラットの両方で(図1)、ステビオール配糖体 経口投与後に消化管に入ります。胃液や消化酵素によって分解されないため、通常は加水分解して腸で吸収することができない[31-32]。

大腸菌群はステビオール配糖体の加水分解と吸収に関与しており、バクテリオイド属はステビオシドをステビオールに加水分解することができる[32-34]。体内に入った後、ステビオシドはまず腸内微生物によってステビオールに分解され、その後胆汁と腎臓で腸肝サイクルを経て代謝される。腎臓に入るとステビオールはシトクロムp450酵素によって代謝されるモノヒドロキシおよびジヒドロキシ代謝物を生成する[32]。研究では、ラットの血液中のステビオールのピーク濃度は経口投与15分後に発生することが確認されています。caco細胞モデルを用いたさらなる研究では、腸上皮細胞によるステビオールの吸収と輸送が迅速であることがわかり、これはラットの体モデルの結果と一致している[34]。また、3日間の連続経口投与では、排泄物からステビオシドは検出されず、ステビオールのみが検出された[35-36]。

cardosoら[37]が研究したステビオシドの分布と代謝in vivowistarの雄ラットに131 iラベルのステビオシドを静脈注射しました。その結果、ラットの肝臓と小腸に最も高い濃度の放射性物質が注入後10分と120分後に検出された。消化器系の違いのために、ステビオシドの代謝過程も動物によって異なり、腎臓での有機アニオン輸送を伴うことがある[38]。ラットにおけるステビオシドの主な代謝物は、胆汁を介して糞中に排泄されることが研究によって示されています[39]。

ステビオール配糖体は主に人体で代謝される腎臓を通って尿中に排出されます72時間後には、62%のステビオシドがステビオールグルクロンの形で尿中に検出されます[35-36,40],これは、有機アニオンの排泄の違いに関連しています。の分子量steviol glucuronideには494 u。有機分子重量600とイオンをu以下腎臓は主に排出されるの人体のために利用する事で分子量と有機イオン中、男の6 u以上は主に排泄胆汁に伝って全身に。[41];一方、ラットでは分子量325 u以上の化合物は主に胆汁を介して体外に排出されます。[41]。しかし、家畜や家禽におけるステビオシドの代謝パターンに関する研究は、現在は比較的少ない。

3つの生物学的機能 steviol glycoside

3.1抗酸化作用

研究によるとステビオール配糖体には強い抗酸化活性がある。ステビオシドは、糖尿病ラットの肝臓でスーパーオキシドジスムターゼ(sod)およびカタラーゼ(cat)の活性を有意に増加させ、酸化的損傷に対する有意な保護効果を有する[42]。酸化Stevioside抑えられるストレスマウスの腎臓を抑えることでタンパク質キナーゼ1/2 (erk 1/2)規制細胞外あるのです信号トランスデューサと押し書写の3 (STAT3)と核要因-κB (NF -κB)、有毒効果を低減フリーラジカル様々な二次反応[43]市において製造されている。

試験管内での実験でも確認されたステビアとその抽出物は、良好な抗酸化活性を持っています。Jahanら[44]80%の測定最大absorbanceエタノールステビア抽出物、1.0 71 nmの最大absorbance ascorbic酸は1.374 nm標準物質を抽出ステビアエタノールを示す電力が高い減らす確信ascorbic酸(ビタミンC)よりステビア抽出物rebaudiana Bertoni陰イオンが超酸化物イオンにゴミ漁り葉強い影響を与えたヒドロキシ急進派、2 2-diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH)[45]。ストレプトゾトシンによって誘発された糖尿病マウスをステビア葉で治療すると、グルタチオンペルオキシダーゼ(gsh-px)活性が有意に増加し、グルタチオン(gsh)レベルが低下することも研究によって明らかにされている[46]。さらに、200 mg / kgステビア残量抽出規模で抗酸化力さを大きく向上させにより、地位や脂肪肝蓄積の『二十日鼠誘導高脂肪中心の多い(HFFD)[47]、200枚、ながら、400 mg / kgステビア残量腸構造も改善できるを抽出ネズミをそして腸抗酸化の地位や尿酸血症[47]。研究によると、ステビア抽出物の優れた抗酸化活性は、サケペーストや他の魚介類製品の防腐剤として使用することを可能にします[49]。

3.2消炎効果

研究によるとステビアの有機溶媒抽出物は、良好な抗炎症作用を有する。例えば、ステビアの葉のエタノール抽出物は、アラキドン酸(aa)とfurobol 12 -ミリステイン13アセテート(tpa)によって引き起こされる炎症のcfマウスモデルで、耳の浮腫炎症を効果的に緩和することができます[50]。クロロホルム抽出物とステビアのメタノール抽出物の両方が、カラギーナンによるラットの足の腫れを有意に抑制した[51]。

Steviosideはdownregulate toll様受容体2 (TLR2)—成NF—κBとmitogen-activated质蛋白キナーゼ(MAPK)経路のレベルのpro-inflammatory要因を減らしたことが腫瘍壊死要因αなど(TNF -α)、interleukin-1β(IL-1β)とインターロイキン- 6 (IL-6) -ネズミファッションモデルmastitis[52]ですα)、interleukin-1β(IL-1β)とインターロイキン- 6 (IL-6) proinflammatory呼吸が、マウス[52]mastitisで専属モデルを務めました。ステビアglycosidesも著しくTNF -αのレベルを抑えまた、大腸炎モデルマウスでil-6を投与し、シクロオキシゲナーゼ-2 (cox-2)と誘導性窒素酸化物合成酵素(inos)タンパク質の発現を阻害する[53]。同様に、研究結果によると、steviosideの表現downregulate proinflammatory IL-6などTNF -αIL-1β、剤、高机动群箱1タンパク質(HMGB1) inducibleの一酸化窒素が皮膚から一酸化窒素シンターゼ/一酸化窒素(iNOS / NO)などのproinflammatory要因とupregulates消炎の表情要素をトランスフォーミング成長因子-β1(出発-β1)interleukin-10 (IL-10)[54]。などの情報技術(It)のもだったことstevioside steviolに毒性黄砂⁃2細胞避けることができ核因子剤タンパク质α/核因子κB (IκBα/ NF⁃κB)シグナリング経路、誘発型はリポ多糖類生産に繋がるTNF⁃α、⁃の写真⁃1β正日総6[55]。

3. 3. 低血糖および降圧効果

ステビオール配糖体(steviol glycoside) -低カロリー、高甘みの砂糖の代替品血糖値を上げることができますShivannaら[42]ステビアが葉の粉末をインスリンの分泌を定量ネズミ型糖尿病の上の膵臓βた細胞はとインスリン感度とブドウ糖寛容ネズミの2型糖尿病もを高めることができる。

また、それは発見されていますステビオシドはインスリンを大幅に改善することができますまた、糖尿病ラットの空腹時血糖値およびグリコシル化ヘモグロビン値を有意に低下させる一方で、グリコーゲン値も有意に低下させる[56-57]。血糖値が高い場合、インスリン分泌とレボオーディサイドaとの間には直接の用量反応関係がある[58]。向上させることSteviosideできる血糖が蘇っカルシウムイオン(Ca2 +)活性化さやピリッおよび第四級チャネル(TRPM5)味膵臓β細胞インスリン分泌glucose-induced[発刊]めて。いくつかの研究研究は、ステビオールが大幅に腸内のグルコース蓄積を減らすことができることを発見しました,これはステビオールによるものです'の能力は、腸粘膜のアデノシン三リン酸(atp)含有量を減少させ、腸の形態や構造を変化させることによって、グルコースの腸吸収を阻害する[61]。

いくつかの研究は、後にそれを示しています2年の服用500 mg/dステビオシド女性高血圧患者の収縮期血圧および拡張期血圧は有意に低下した[62]。[63]ほかにも、28 ~ 75歳の女性高血圧患者で1日3回0.25 gのステビオシドを服用した場合、わずか7日後に収縮期血圧および拡張期血圧が有意に低下したことが明らかになった。研究は、ステビオシドの良好な血圧低下効果は、アンジオテンシン変換酵素活性の強力な阻害に関連している可能性があると結論付けました[64]。

3. 4. 抗菌・抗がん効果があります

puriら[65]はそれを発見したエタノールなどの有機溶媒で抽出して精製したステビオシド, bacillus cereus, pseudomonas aeruginosa, bacillus subtilis, bacillus subtilisおよびsalmonella typhimurium。サルモネラ属菌typhimurium。特に、枯草菌、肺炎桿菌、緑膿菌に対する抗菌活性は、用量依存的に有意な変化を示しました。それは、レボオーディサイドうがいをした成人の口腔内に蓄積されるプラークの量が、ショ糖うがいをした成人のそれより82%も少なかったこと[66]であり、ステビオシドはその抗菌性のために口腔潰瘍や歯茎疾患の伝統的治療に広く用いられている[67]。

研究によって、そのsを発見しましたテビオシドは増殖を抑制することもできる膀胱がん細胞の増殖を選択的に阻害し、アポトーシスによって増殖を抑制する[68]。

ステビオシド配糖体はまた、遊走および転移能を低下させることができる乳がん細胞のうち、mdaは、mdaの侵入性を低下させ、ステビオシドの主成分であるステビオールは、mcf乳がん細胞に強い細胞毒性作用を持ち、g2 / m周期停止によってmcf細胞の増殖を阻害することができる[70]。chenら[71]は、ステビオールがヒト胃mkn-45、mgc-803およびhcg-27、および大腸hct116、hct-8およびcaco-2を含む6つのがん細胞株に対して抗増殖効果を有することを示した。細胞生存率の阻害は用量依存的であり、胃がん細胞は大腸がん細胞よりも感受性が高かった。細胞周期のさらなる分析により、steviolは、g1期ではmkn、hgc、27、hct、116、caco細胞をブロックし、mgc、hct、8細胞はg2期でブロックすることが確認されました。

4ステビオシド動物生産におけるステビオシドの応用

4.1家畜生産におけるステビオシドの応用

研究によるとステビオシドは豚のような味覚に敏感な家畜の生産能力に影響を与える牛や羊は、毎日の体重増加を増加させ、若い家畜の下痢を減らすのに役立ちます[5,72]。研究は、離乳の2週間後に飼料に167 mg/kgのステビオシドを追加すると、離乳子の毎日の体重増加が有意に増加したことを示しました,しかし、異なる割合を追加します(0 .083 3%,0。167%または0。334%)ステビオシドの離乳子の飼料摂取量と飼料転換率に有意な効果はありませんでした[72]。

いつ300 mg/kgのステビオシドを飼料に添加したその結果、28日生まれの離乳子の1日平均体重増加率が最も高く、1日平均飼料摂取量が直線的に増加し、飼料転換率が直線的に減少した。さらに、飼料に0.3%のステビオシドを添加すると、デュロック豚の毎日の体重増加と飼料利用率が大幅に増加し、免疫力が強化され、背脂の厚さなどの肉質の特性が改善されます[7]。一般的に、飼料へのステビオシドの添加は、飼料の利用率を高め、免疫力を高めることによってブタの成長性能を改善するのに役立つ可能性がある。

 現在、その方法についての研究は比較的少ないステビオシドは家畜の腸内細菌叢の変化に影響を与えるまた、ブタの成長能力の向上が腸内細菌叢の調節に関係しているのかどうかは、今後のさらなる解明が待たれる。残ステビアだがそれに加えて、鉄道省が確認され(steviosideを含む、クロロゲン酸、フラボノイドなど物質)妊娠した雌豚の飼料にするフローラできれば腸の構図を調節することを大幅に促進相対豊かな肠内细菌から有益(Fusobacteriaceae家などRuminococcaceae家、減らす親戚であるクロストリジウムなどの有害細菌perfringens余裕です。それはまた、授乳雌豚の1日平均飼料摂取量を有意に増加させることができる[73]。

現在では比較的研究が進んでいる牛や羊の飼料添加物としてのステビオシドの使用。hanらは[74]、山東黒ヤギの餌に400 ~ 800 mg/kgのステビオシドを加えると、乾燥飼料の摂取量と飼料の総摂取量が有意に増加することを発見した。飼料0.3%では、飼料中のステビオシドは、漢牛の死骸の最終重量、体重増加および粗タンパク質含有量を改善することができ、大幅に点滴損失およびせん断力を低減し、背長節筋肉の肉の色赤み値を増加させ、それによって死骸の品質を向上させる[75]。しかし、牛や羊の生産能力を調節するために飼料に添加されるステビオシドの具体的なメカニズムについては、さらなる研究が必要とされている。

4. 2. Steviolグリコシド 養鶏への応用

研究によるとステビオシドは家禽の生産性を向上させる効果がある免疫機能を備えている。しかし、t1r2受容体を持たない鳥類は甘味に敏感ではないため、主にt1r2に依存しない経路を介して鳥類の生産能力に影響を与えている[6]。

例えば0.3%のステビア抽出物を添加3週間齢の緑色足のニワトリの一日の体重増加と飼料使用率を有意に増加させ、血清アルブミン値を増加させ、fabricius、脾臓、胸腺の嚢などの臓器指数を改善することができる[8,76]。jiangらはまた、308匹のブロイラーの餌に250 mg/kgのステビオシドを加えると、体重、1日の平均体重増加、および1日の平均飼料摂取量が有意に増加することも明らかにした。最近の研究では、ステビオシドは視床下部の神経活性リガンド-受容体相互作用経路を調節し、腸内微生物組成を変化させることによってブロイラー飼料摂取量の増加を促進する可能性があることが示されている[9]。

抗酸化物質とのためにステビオシドの抗炎症作用、stevioside目立って向上し鶏血清や空腸等のな抗酸化力のmRNA表情を大幅に減らしてNF -回腸粘膜のκ重複部BとmRNA傾向減らさざるを表情IL-1β空腸でγ-interferon (IFN -γ)の表情mRNA、減少傾向と大きくmRNA Nrf2の表現が増大し、猫とSOD1回腸の粘膜を空腸で農場の鶏は[77]。さらに、飼料に80 mg/kgのステビア甘味料(0.5%のステビオシドを含む)を添加すると、実験42日目以降のコブブロイラーの体重と毎日の体重増加が有意に増加する可能性があります[78]。

上記の結果は、それを示しています養鶏用飼料へのステビオシドの添加は、飼料の利用を改善することができる、抗酸化能力と免疫機能、および腸内微生物の組成を調節し、それによって家禽の成長性能を向上させるのに役立ちます。しかし、667 mg/kgのステビオシドの添加は、ブロイラー鶏の飼料摂取量、体重増加および飼料転換率に有意な影響を及ぼさないことも判明している[79]。なおれるの初回化学stevioside (3200 mg / kg)効果がなかった平均体重増加、日平均飼料供給量の転換率および免疫器官インデックス情報を植樹エーカー農場の鶏は、しかし血糖値を大幅に下げレベル、合成抑制されるブドウ糖、増やしカルシウムリンなど[80]消化に表面化。上記のように、異なる研究で報告された結果にはいくつかの違いがあり、動物の品種、ステビオシドの有効活性と添加量、治療時間、摂食管理などの要因が関係している可能性があります。

のフィードにステビオシドを追加しました母性と世代間の影響もあるかもしれませんjiangらは[81]、ブロイラー飼育者の飼料に250 mg/kgのステビオシドを添加すると、ニワトリ胚発生の発達が改善され、ブロイラー仔の腸の形態的完全性と腸の免疫機能が改善されたことを発見した。また、ステビオシドは、腸内微生物叢を調節することによって、リポ多糖類によって引き起こされる仔ブロイラの腸粘膜への損傷を緩和することもできることがわかった[82]。また、ダイエットは鶏給产卵補完がそれぞれ1%ステビアエキスだけでなく体重の増减増加毎日と飼料効率分野で、胃肠の机能を高める免疫の強化、黄身の色を高め、♪♪「卵と必須アミノ酸総額と卵はたんぱくで[83]。現時点では、ブロイラや産卵鶏の飼料添加物としてのステビオシドの適用に関する多くの報告がありましたが、他の家禽への適用に関する研究は比較的少ないです。

5まとめと展望

これを大きくまとめれば、ステビオシドは、天然の甘味料として、優れた生物学的機能を持っています抗酸化、抗炎症、血糖値や血圧の改善、抗菌、抗がん、免疫調節など。研究のsteviosideを加えたのが引き上げる効果がある飼料を食べさせる家畜や家禽類摂取量および成長の促進、改善するとともにな抗酸化力家畜や鶏肉、の免疫機能を制約する体や肠一定の影響の質の向上を有したと家畜や肉や卵。したがって、ステビオシドは、家畜や家禽の生産における新しい飼料添加物として幅広い用途が期待されています。しかし、 

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