食品分野でのステビアグリコシドの使用は何ですか?

ステビア is a member of the Asteraceae family, native to South America and now cultivated worldwide. It has been found to contain more than 40 different steviol glycosides, including rebaudioside A (RebA), rebaudioside B (Reb B), rebaudioside C (Reb C), Reb E, Reb F, rebaudioside A, rebaudioside B, rebaudioside C, rebaudioside D, rebaudioside E, rebaudioside F, stevioside, and dulcoside A. The total content can be as high as 20% of the dry leaf weight [1]. Stevioside is a diterpene compound with steviol as the aglycone (Figure 1). Different amounts of glucose, rhamnose, xylose, fructose and deoxyglucose are linked to its C-13 or C-19 position via 1,2-, 1 , 1,4-, 1,6-a or b-glycosidic bonds at their C-13 or C-19 positions, forming different types of steviol glycosides [2]. Pure stevioside is a white powder with the chemical formula C38H60O18. It is easily soluble in water, methanol and ethanol, but insoluble in organic solvents such as benzene, ether and chloroform.

ステビアグリコシドは、耐熱性、安定性、光で容易に分解されない、非毒性で無害な天然活性物質であり、人体の反応に関与しません。スクロースの250 ~ 300倍甘く、天然甘味料です[3]。ステビア配糖体、レボaudioside a、ダルコシドを含む13のステビオール配糖体が、食品安全国家基準の食品添加物であるステビオール配糖体(gb 1886.355-2022)に含まれている。研究によると、ステビオシドには抗酸化作用、低血糖作用、低血圧作用、抗がん作用、消化器機能の改善、健忘症の治療など、さまざまな生物学的機能がある。そこで本稿では、近年のステビア配糖体の食品産業への応用とその生物学的機能に関する研究の進展を紹介し、ステビア配糖体の更なる発展と利用の参考とする。

1. 食品産業におけるステビオール配糖体の応用

Sucrose can provide sweetness and improve the texture and color of foods. Replacing sucrose partially or completely is the strategy used in most foods to reduce sugar. Steviol glycosides have important advantages. Their zero energy value and high health safety make them superior to sucrose. More importantly, studies have shown that steviol glycosides do not accumulate in the body and have many health-promoting properties. However, whether the texture and taste of foods can be guaranteed is a problem that most food manufacturers face today [4-5]. Steviol glycosides have been used as natural sweeteners in a variety of foods such as beverages, condiments, yogurt and bread [6-8].

1.1飲料中のステビオール配糖体

ステビオール配糖体は飲料中で非常に安定しており、後味が長く、スクロースの甘さと脂っこくを減少させることができる[9]。欧州連合(eu)でステビアグリコシドが食品添加物として承認された後、英国やフランスなどの国は、スプライトにステビオシドとスクロース系化合物甘味料を追加し、元のスクロースに代わった[10]。中国市場の果物茶飲料や牛乳飲料も、スクロースの一部をステビオシドで代替している。tang jinら[11]は、myrica rubraジュースドリンク中のショ糖を置き換えるために、さまざまな比率のステビオシドを使用しました。その結果、ステビオシドがスクロースを40%置換した場合、その飲料は味が良く、苦味が少なく、後味が長く、飲料の特性が最も優れていることが分かった。buniowskaら[12]は、パパイヤジュース、オレンジジュース、マンゴージュース、オート麦飲料から作られた化合物飲料にステビオシドを添加し、中央複合設計の応答面法を用いた。その結果、ステビア濃度が2.5% (v / v)のときに、最も抗酸化作用が高く、味も最高であることがわかった。

1.2調味料におけるステビア配糖体の応用

ステビオール配糖体を使用して醤油や酢の処理中に20 ~ 30%のショ糖を置き換えることは、風味を向上させることができます[13]、マリネ時間を短縮し、貯蔵寿命を延長し、製品の発酵の発生を減少させ、褐変反応を回避し、合格率を高める。リー・クム・キーオイスターソースとキユーピーの甘いサラダドレッシングはどちらもステビオール配糖体を使用している。pan jiahuiら[14]は、40%スロー糖の代わりに0.07%のモンクフルーツエキス、14.00%のエリスリトール、0.03%のステビオール配糖体からなる化合物甘味料をテリヤキソースに添加した。

1.3ヨーグルト中のステビア配糖体

ステビア配糖体は、ヨーグルトやアイスクリーム製品の甘味料として長い間使用されています。研究によると、プロバイオティクスのヨーグルトにステビオシドを添加しても、プロバイオティクスの成長に影響を与えず、28日間の保存後に対応する機能レベルを維持することができます[15]。riberioら[16]は、スクロースとスクラロースの混合物を含む標準試料と異なる濃度のステビオシドを比較した。Stevioside 1 (75% rebaudioside + Stevioside) 5% Stevioside 2 (9 5% rebaudioside A)、40% Stevioside 3 (50% rebaudioside A)本位貨幣感覚から求められたエンコードビットレートの最も似ているサンプル合格には大きな差がない消費者、推進に使われるSteviosideヨーグルト。yan lipingら[17]リンゴソースヨーグルトにスクロースの代わりにステビオシドを使用。20日間の保存期間中のヨーグルトの酸度とホエイの降水量を測定した結果、ステビオシドがスクロースの30%を置換した場合、そのヨーグルトの感覚スコアが最も高く、表面が滑らかで、食感が繊細であることが判明した。

1.4焼き菓子中のステビア配糖体

Steviol glycosides can be used as a substitute for sucrose in baked goods and improve the sensory and nutritional properties of the products. RUIZ et al. [18] compared wheat bread containing steviol glycoside extracts at different concentrations as a substitute for sucrose with traditional wheat bread. Compared to the control group, the bread with stevia extract was softer and had slower microbial growth during the shelf life. In terms of nutritional contribution, the bread with stevia extract has a higher dietary fibre content and a lower digestible carbohydrate content, so it can significantly reduce calorie intake. Replacing 20% of the sucrose with stevia and replacing all the cocoa powder with cocoa dietary fibre had no negative effect on the quality parameters and consumer acceptance of the muffins [19]. Since steviol glycosides are not prone to caramelization, adding steviol glycosides to baked goods will only make the product sweeter without affecting the color.

1.5ゼリーとジャム中のステビオール配糖体

ゼリーやジャムは、ほとんどの人が日常的に消費する製品です。製剤中の糖度は約60%で、砂糖は甘味を与えるだけでなく、可溶性物質の含有量を増加させます。people&と#39の健康の意識を高め、食品開発者はゼリーやジャム中の糖含有量を減らす方法を研究し始めている。parkら[20]は、異なる割合を追加したステビア粉 instead of sucrose to Schisandra chinensis jellies. As the amount of stevia powder added increased, the hardness and chewiness decreased. Combining multiple indicators such as hardness, transparency and sensory characteristics, it was found that the quality of the jelly made with 1.0% stevia leaf powder instead of sucrose was the best. SUNA et al. [21] added stevioside as a sweetener to persimmon jam, developing a jam with antioxidant activity that extended the shelf life of the product. The texture and mouthfeel of jams and jellies are affected to some extent by the addition of steviol glycosides, so improving the quality of low-calorie jams and jellies is an issue that needs to be addressed at this stage.

2ステビオシドの生物活性に関する研究

2.1抗酸化作用

体が酸化ストレス下にあるとき、多くのフリーラジカルが生成されます。過度のフリーラジカルレベルは、アルツハイマー病、喘息などの疾患を引き起こす可能性がある細胞および組織の損傷につながる可能性があります'sの病気、および癌。植物から抽出される多糖類やフェノール物質などの天然物は、ラジカルな掃討活性や金属キレート性を持ち、強い抗酸化作用を持っています。食事を天然物のサプリメントや天然薬で補うことは、恒常性を維持するために重要です[22-23]。他の植物のように,ステビア'の抗酸化効果は、そのフェノール化合物とフラボノイドから来ています。水に浸したステビアの葉は、抗酸化物質の高いレベルとアラニンの高いレベルが含まれています,アスパラギン酸,乾燥ステビアの葉よりもロイシンとプロリン[24]。

SHIVANNA et al. [25] found that feeding Stevia whole leaf powderストレプトゾトシンによる糖尿病ラットは、ストレプトゾトシンによる糖尿病の害からラットを保護し、肝臓のマロンジアルデヒド(mda)濃度を減少させ、抗酸化酵素の含有量を増加させ、酸化ストレスのリスクを減少させた。benderら[26]は、体外酸素ラジカル吸収能(orac)および細胞抗酸化活性(caa)によって測定されるように、ステビア葉抽出物には抗酸化活性があり、幹抽出物よりも抗酸化活性が高いことを見出した。zhang tongtongら[27]は、ステビオシドのin vitro抗酸化活性を研究し、dpphフリーラジカルとヒドロキシルラジカルの除去能力がそれぞれ24.8%と13.8%であることを見いだした。dpphラジカルに対するステビオシドの除去能力はその構造に関係しているが、ヒドロキシラジカルに対する除去能力はその構造に関係していない。したがって、ステビアの葉またはその粗抽出物は、天然甘味料としてだけでなく、食品保存料のリソースとして使用することができます。

2.2血糖値を下げる活動

糖尿病は、高血糖を特徴とするメタボリックシンドロームであります,インスリン抵抗性として体内に現れます,インスリン分泌の減少,またはその両方。糖尿病患者の90% ~ 95%は2型糖尿病(t2d)である。長期糖尿病患者は、ケトアシドーシス、網膜症、腎症、循環器疾患、脳血管疾患、末梢血管疾患などの合併症を起こしやすい。したがって、糖尿病の早期予防と効果的な治療が最も重要です。myintら[28]は、ステビオシドとステビオールが心臓と脳によるグルコース取り込みを増加させ、グルコース蓄積を減少させることを明らかにした。kujurら[29]は、ステビオシドが糖尿病ラットに対して一定の低血糖作用を有し、糖尿病ラットにステビア水、エーテルおよびメタノール抽出物を与えることにより時間依存性であることを発見した。steviosideの血糖値を下げる効果を敵対視にかかわるかもしれませんのglucotoxicityすい臓β細胞、に関するもの分泌を抑える膵臓αの细胞glucagon反応です。したがって、ステビオール配糖体を含む非栄養の甘味料は、t2d患者に対して栄養補助食品として推奨されている。

2.3血圧を下げる活動

動脈性高血圧症は、血管抵抗と血液量の不適切な関係を伴う病態であり、世界の約20%が罹患している'歳の成人人口[30]。高血圧は、血管壁の肥厚と血管径の狭窄を特徴とする、中小動脈の病理学的変化を引き起こす。これは、心臓がすべての組織の必要性を満たすために十分な血液を供給するために懸命に働く必要があり、それによって心臓発作や脳卒中のリスクを増加させる。高血圧の予防と治療には、生活習慣の改善と食事療法が最も重要です。動物実験では、ステビアは血圧を下げることが示されている。

hsuら[31]は、感受性高血圧、腎高血圧、および麻酔後の自発性高血圧を有するラットに、50 mg・kg-1のステビオシドの経口投与を行ったところ、血圧が有意に低下したことを明らかにした。schmandke[32]は、ステビオシドを一定の濃度で静脈内または腹腔内に注射すると、自発的高血圧ラットの血圧が低下し、孤立したラットの大動脈環では、ステビオシドが血管へのカルシウム放出を阻害することによって血管拡張を引き起こすことを発見した。liuら[33]はまた、ステビオシドが有効な天然降圧物質であることを確認し、ラットa7r5細胞のin vitro実験から、その降圧機構がca2 +の内向きの流れの阻害に関係している可能性があると推測した。多くの研究で、粗ステビオシド溶液の経口投与が安全であり、高血圧患者の血圧を下げることができることが確認されている。

2.4 Antitumor活動

がんは、人々に精神的、肉体的苦痛と経済的ストレスをもたらします。このため、様々な抗がん剤を含む様々ながん治療法が開発されていますが、いずれも重篤な副作用や薬剤耐性などの問題があります。これらの問題に対処するためには、がんに対する化学予防剤を開発し、がん治療を改善することが重要です。がん発生の多くの段階の中で、腫瘍抑制期は最も効果的な予防法の1つと考えられている[34]。このような背景から、多くの研究者が天然物におけるがん予防法を研究し、がん抑制効果やがん予防効果を明らかにしてきました。ステビオシド(stevia rebaudiana)から抽出されるステビオシドには抗腫瘍効果があることが報告されている。

lopezら[35]は、サイクリンd1-cdk4に対するステビオシドの効果を研究することによって、子宮頸がん、膵臓がん、結腸がんの増殖を抑制できることを確認し、ステビオシドが有効なアポトーシス誘導物質であることを発見した。paulらは[36]、ステビオシドが細胞内の活性酸素種の産生を促進し、それによってミトコンドリアの膜電位の変化を誘導し、ミトコンドリアを介したアポトーシス経路を誘導し、乳がん細胞のアポトーシスを促進することによって、誘導アポトーシスを促進できることを発見した。khareら[37]は、ステビオシド化合物がmda-mb-231およびskbr3細胞の増殖を阻害し、乳がん細胞株に対して抗腫瘍活性を有することを発見した。したがって、ステビオシドは高い抗がん活性を持つ生物活性化合物である。

2.5記憶喪失の治療

人口の高齢化は世界的な現象となっており、記憶喪失と知的能力の低下を伴う認知症は、高齢者に最も多い疾患の一つだ。Alzheimer's疾患(ad)は最も一般的な認知症であり、全症例の60 ~ 70%を占める[38]。その最も顕著な特徴は、大皮質細胞の基底核にあるコリン作動性ニューロンの喪失であり、記憶喪失の主な原因でもある[39]。現在までに、このようなガランタミンなどのコリンエステラーゼ阻害剤はアルツハイマー病の治療のための主要な薬です'の病気が、ほとんどの現在の薬は認知症の症状を緩和し、認知症の進行を止めることができない、と彼らは特定の副作用を持っています。そのため、認知症の進行を抑制できる薬剤の開発が急務となっています。

近年、循環ブドウ糖濃度を適度に増加させると、げっ歯類やヒトにおける新たな記憶の形成が促進されるという多くの証拠がある[40]。グルコースは海馬におけるアセチルコリンの合成と放出を増加させることによって記憶過程を増強する。sharmaら[39]は、水迷路試験を用いて学習と記憶能力を評価するためのモデルとしてスコポラミン誘導健忘症ラットを用いた。脳のアセチルコリンエステラーゼ(アセチルオリンエステラーゼ(ache)活性)の測定、およびチオバルビツール酸反応性物質(tbar)および還元型グルタチオン(gsh)の測定により、コリン作動性系活性を評価しました。その結果、ラットにステビオシド(250 mg・kg-1)を経口投与すると、スコポラミンによる脳のアセチルコリンエステラーゼ活性の増加とスコポラミンによる脳の酸化ストレスのレベルを抑制しながら、スコポラミンによる学習と記憶障害が有意に逆転したことが示された。これは、ステビオシドが複数の行動によって認知障害のあるラットの記憶を守ることができることを示している。

2.6虫歯の予防

う蝕は、歯のエナメル質の表面からカルシウムとリンが抜け、虫歯になる慢性の口腔疾患だ。う蝕の原因の1つは、スクロースなどの炭水化物の摂取であり、酸に発酵させて歯の脱ineralizationを引き起こす[41]。したがって、スクロースの代替品を見つけることは、虫歯を防ぐ重要な方法です。いくつかの研究では、ステビオシドはスクロースの代替として使用できることが示されている。de slavutzkyら[42]5日以内に10%のショ糖溶液と10%のステビオシド溶液でプラークを4回すすいで、ステビアですすいだ後のプラーク蓄積量を得るためにプラーク指数を測定した。スクロースを使用した場合と比較して57.82%減少した。coccoら[43]は、う蝕のリスクが高い271人の小児(6 ~ 9歳)を対象に、ステビアを含むスナックの毎日の摂取がう蝕に対する効果を調べた。

その結果、糖分の多いスナック菓子に比べ、ステビアを含むスナック菓子を短期間に摂取すると、歯垢の酸性度が低下し、cariogenic bacteriaの産生が減少し、今後新たに虫歯が発生する可能性が低くなることが明らかになった。BRAMBILLAら[44]比較steviosideとショ糖の効果を易い連鎖状球菌バイオフィルム形成と細胞内に比べてその結果、ショ糖、博士に開けたままstevioside形成生体膜易い連鎖状球菌を減らし、と細胞内pHは减少しないで、stevioside non-cariogenic non-acidogenicもだけではありませんでした。これらの研究結果はすべて、ステビオシドがう蝕の形成を減らすことができることを示しています。ステビアの作用機序と長期的な安全性だけでなく、う蝕に対するステビアまたはその誘導体の潜在的な役割を調べるためには、長期的なヒト研究が必要である。

3結論

With people paying more and more attention to healthy living and nutritious diets, the application of steviol glycosides in the food industry and research into their biological activities have become current research hotspots. In addition to being added to foods as a natural food additive, steviol glycosides are also widely used in many industries such as medicine, cosmetics and health products. At present, the extraction, separation and purification processes of stevioside need to be optimized, the most suitable stevioside needs to be found, the bitter taste needs to be removed, and the taste in foods needs to be improved. In addition, the verification of the biological activity of stevioside is currently only applied to cells or animals such as mice, and the actual application in the human body remains to be explored. There has been little research on the safety of stevioside at home and abroad. In China, the latest national standard for food safety, Food Additives – Stevioside (GB 1886.355–2022), requires stevioside to be at least 90% pure, indicating that impurities in stevioside products that have not been highly purified may pose potential hazards.

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