Какие способы улучшить вкус стевиола гликозида?

Стевия (также известная как стевиосиде) — натуральный подсластитель, добытый и очищенный из стевии. Он известен своей высокой сладостью (в 200-300 раз больше, чем сахароз), низкой калорией (1/300 сахарозы), нулевыми калорийностью и стабильностью при легких, тепловых и кислотных условиях, хорошо известен и стал третьим по величине источником сахара после сахарозы и свекловичного сахара [1]. Стевия — белый кристалл или порошок, который легко растворяется в воде и широко используется в пищевой промышленности и производстве напитков [2]. Стевия не легко поглощается человеческим телом после потребления, поэтому она может быть использована в качестве подсластителя для людей с диабетом или ожирением.

Он также обладает характеристиками антигипертонии, антиокисления, противораковых, противовоспалительных, антибактериальных и улучшающих функцию почек [3] и может использоваться в качестве заменителя лекарственных средств и изделий медицинского назначения с хорошими перспективами применения. Тем не менее, легкий вкус горечи и лакрицы вкусВ чем дело?Стали ограничивающими факторами его дальнейшего развития [4]. Поэтому мы проанализировали причины нежелательного вкуса стевии и предложили решения, с тем чтобы дать ориентир для решения проблемы нежелательного вкуса стевии.

1 причины нежелательного вкуса стевии

1.1 незрелый процесс извлечения стевии

Стевия часто используется в качестве сырья для добычи Стевиол гликосайд - да. Процесс экстракции включает такие этапы, как адсорбция и концентрация смолы, промывка растворителями, рекристаллизация и очистка с помощью ионообменных смол, и, наконец, чистая стевия достигается путем распыления сушки [5]. Однако, помимо сладкого компонента stevioside, stevia также содержит горькие компоненты, такие как таннины, флавоноиды и летучие масла. Эти горькие компоненты не удаляются полностью в процессе экстракции и очистки, что может привести к оставлению горьких примесей в продукте stevia и повлиять на вкус конечного продукта.

Горечь, вызванная извлечением стевии, объясняется несколькими причинами [6-7]. Во-первых, на стадии адсорбции и концентрации смолы, если смола не выбрана и не используется должным образом, стевия не может быть эффективно адсорбрована, и соответствующие горькие компоненты также будут сохранены. Во-вторых, целью очистки растворителей является удаление жиров и некоторых горьких веществ. Если растворитель выбран неправильно, то горькие компоненты не могут быть эффективно удалены. В-третьих, рекристаллизация является ключевым шагом в повышении чистоты стевии, и если этот шаг не выполняется должным образом, это может привести к концентрации горьких компонентов, а не к их удалению; В-четвертых, ионно-обменные смолы используются для удаления растворимых примесей, и если смола не имеет высокого качества или условия эксплуатации не подходят, то горькие компоненты не могут быть эффективно удалены. В-пятых, хотя распылительная сушка является последним шагом, если рабочие условия (такие как температура, давление и т.д.) не контролируются должным образом, это может также повлиять на вкус продукта.

Чтобы уменьшить горечь стевии, процесс экстракции должен быть тщательно оптимизирован, включая улучшение процессов адсорбции смолы и мойки растворителей, оптимизацию условий рекристаллизации, выбор соответствующей ионообменной смолы и регулировку параметров распыления сушки.

1.2 структурные различия в стевиольных гликозидах

Вслед за стевией, другие стевиол гликозиды были изолированы от стевии, с 10 распространенными типами. Они имеют схожие тетрациклические дитерпеновые химические скелеты, все со стевиолом, как aglycone (рис. 1), позиции R1 и R2 заменяются глюкозой, ксилозой или роговицами различной длины, образуя тем самым различные гликозиды с очень разными органолептическими и физико-химическими свойствами (табл. 1). В восприятии вкуса, горечи наступает немного после сладости, так что по мере увеличения концентрации, послевкусие горечи также усиливается. С другой стороны, небольшие структурные изменения стевиозида влияют на его сладость и вкусовое качество. Разница в положении C-13 (R1), замена пиранозы и длина замещающей группы на положении C-19 (R2) являются ключевыми факторами, влияющими на горечь стевиосида. Предполагается, что это явление может быть связано с активизацией рецепторов горького вкуса hT2R4 и hT2R14 [8].

Таблица 1 структура, сладость и ощущение рта стевиольных гликозидов

①N/A означает, что это не применимо.

2 решения для улучшения нежелательного вкуса стевии

2.1 оптимизация производственного процесса stevia

2.1. 1. В целях дальнейшего повышения эффективности добычи в стевии было проведено множество исследований по добыче гликозидов внутри страны и за рубежом, включая извлечение горячей воды, экстракцию с помощью ферменты, ультразвуковую экстракцию и другие новейшие технологии добычи [6]. Разработка этих результатов дает идеи по оптимизации технологического процесса стевийской производственной линии, которая может улучшить общее содержание стевиозидов (обычно более 95%) при уменьшении остаточных горьких компонентов, таких как таннины, флавоноиды и летучих масел, тем самым улучшая послевкусие стевия.

В традиционном производстве для получения стевиозида обычно используется извлечение горячей воды. Этот метод является энергоемким, трудоемким, имеет низкий общий коэффициент извлечения стевиозидов, а готовый продукт имеет темный цвет. В процессе экстракции вода выступает в качестве среды для растворения таких примесей, как органические кислоты, белки и полифенолы. Поэтому основное усовершенствование этого метода направлено на последующее удаление примесей. Чжан менглей и др. [9] использовали флокуляцию читосана и осадки в сочетании с хроматографией обратной фазы для удаления примесей, снижения затрат и сокращения времени, необходимого для удаления примесей. Ковачевич и др. [10] использовали горящую воду под давлением для извлечения и эффективного восстановления термонеустойчивых и полярных примесей в листьях стевии, что открывает хорошие перспективы для промышленного производства.

Экстракция с помощью фермента повышает эффективность экстракции стевиозида при низких температурах за счет добавления целлюлазы для разрушения клеточных стен и снижения потребления энергии. Тем не менее, ферменты являются дорогими в использовании, и существующие ферменты не могут полностью разрушить клеточные стены. Puri В то же время- эл. - привет.[11] оптимизировали условия экстракции методом поверхностной реакции и продемонстрировали, что экстракция с помощью фермента является более эффективной, чем традиционная экстракция растворителей. Можно видеть, что ферментная экстракция, как ожидается, станет эффективной альтернативой экстракции растворителей для стевиозидной экстракции.

Ультразвуковая экстракция использует кавитационный эффект ультразвука для быстрого разрушения клеточных стен растений и ускорения высвобождения биоактивных веществ. Этот метод отличается высокой эффективностью экстракции, коротким временем экстракции, низким потреблением растворителей и прост в использовании. Однако ультразвуковая экстракция может привести к смешиванию неизвестных примесей в растворе, что создаст проблемы для последующего процесса разделения. Последующая оптимизация процесса включает в себя корректировку нескольких экспериментальных параметров [12], таких как ультразвуковая частота, мощность, время обработки, тип растворителя и концентрация, а также соотношение твердых жидкостей, для нахождения оптимальных условий извлечения. Оптимизация этих параметров позволяет максимально повысить эффективность добычи и при этом свести к минимуму потребление энергии и потенциальную химическую деградацию.

В дополнение к вышеупомянутым традиционным методам добычи появились некоторые новые технологии добычи. Например, в Miao Qing et al. [13] вместо традиционных растворителей использовались естественные эвтектические растворители (NADES), которые являются не только экологически чистыми, но и высокоэффективными. Jentzer et al. [14] оптимизировали автоматические условия экстракции стевии с помощью ускоренной экстракции растворителей. Эти новые технологии открывают новые перспективы и возможности для добычи стевийских гликозидов.

2.1.2 смешивание с другими подсластителями

Метод смешивания обеспечивает синергию стевии с другими подсластителями. Вкус смеси подсластителя ближе к сахарозу, а послевкусие стевии устранён. Например, сочетание стевии и эритритола в эвтектической смеси может сохранить изначальные функции и характеристики обоих, в то время как эритритол может изменить кривую начала сладости стевии и устранить некоторые незначительные запахи.

Сочетание стевии с аллюлозой и монахом может быть объединено для продвижения браунинг, вызванный реакцией майяра между тремя, и часто добавляется к карбонированным напиткам; Сочетание стевии, эритритола, аллюлозы и монах фруктового подсластителя может выявить преимущества четырех подсластителей и нейтрализовать их соответствующие дефекты. Освежающий вкус аллюлозы и эритритола может улучшить неприятный вкус стевии и монах фруктовых сладостей, в то время как аллюлоза может уменьшить кристалличность эритритола и позволить ему участвовать в реакции майяра [15]. Это решение легко в эксплуатации, может восстановить естественную сладость, и в то же время, общее количество подсластителя используется относительно небольшое, что является менее дорогостоящим. Тем не менее, стевия все еще не может сравниться с sucrose с точки зрения множественных чувств, таких как сладость и аромат, просто полагаясь на помощь других подсластителей.

2.1.3 химическая и ферментативная модификация

Некоторые исследования показали, что когда стевия гидролизируется, она производит стевиол гликозиды, которые имеют более низкую сладость и слабый послевкусный вкус. Вдохновленная этим, углеводная часть может быть химически или энзиматически модифицирована [16], чтобы уменьшить соответствующий послевкусий стевии. Химическая модификация означает изменение вкусового качества стевии путем химической реакции на изменение сахарной группы, прикрепленной к стевиол гликозид.

Однако из-за сложного и требовательного процесса химической модификации в настоящее время мало кто использует этот метод. Технология ферментной модификации относится к гидролизу акцепторного субstrate в глюкозу или другие лиганды сахара с различными цепями под каталитическим действием фермента. Эти продукты дополнительно стимулируются ферментами для переноса C-13 или C-19 сахарной лиганды в акцептор, образуя тем самым целый ряд стевиозидных производных [17].

Широко используется фермент cyclodextrin glucanotransferase (CGTase), который катализирует передачу групп глюкозы от крахмаха и cyclodextrin в сахарные группы стевиол гликозиды, тем самым вводя новые сахарные моети в стевиол гликозиды [18], чтобы сформировать стевиол гликозиды на основе глюкозидов. Этот продукт может уменьшить горение, повысить растворимость, улучшить сладость стевии, и имеет характеристики хорошего послевкуса и мягкий вкус. Часто используется в сочетании с сахарными спиртами в йогурте с низким содержанием сахара, где вкусы дополняют друг друга. Он был одобрен для использования в качестве пищевого вкуса. Однако вышеуказанные ферменты являются относительно дорогими, и использование соответствующих доноров сахара также увеличивает расходы. Необходимы дальнейшие исследования для разработки и проверки стевиозидов с лучшей эффективностью затрат и вкусом.

2.2 разработка нового поколения высокодоходных реб D. Д.и реб м

В дополнение к стевии, второе поколениеСтевиол гликосайд реб аИмеет самое высокое содержание. Реб а с высокой чистотой сладок, как сукроуз, но его последующая горя все еще очевидна [19]. Третье поколение - стевиолglycosides Reb D и Reb M появились в результате постоянного совершенствования и оптимизации. По сравнению с Reb A, Reb D и Reb M обладают превосходными свойствами. Они имеют высокую сладость и вкус, без послевкуса и лакричный вкус. Они привлекли широкое внимание как идеальное новое поколение подсластителей. Однако Reb D и Reb M редки и имеют низкую урожайность, и лишь небольшое количество содержится на традиционных стевийских заводах, что затрудняет крупномасштабное коммерческое производство. Поэтому разработка новых методов изоляции и подготовки высокочистых реб д и реб м в настоящее время является точкой исследования в области стевии.

2.2.1 метод размножения

Метод селекции предполагает использование сельскохозяйственной технологии для научной обработки и выращивания растений, оптимизации наилучших условий выращивания и, таким образом, обработки высокоурожайных сортов Reb D и Reb M. по сравнению с обыкновенной стевией, ее урожайность увеличивается почти в два раза [20]. Преимущество этого метода в Том, что он может культивировать натуральные стевиол гликозиды, которые поддерживают сладость без горького послевкуса. Однако для этого требуется больше людских и материальных ресурсов, а посевная среда и условия должны быть оптимизированы, что может потребовать проведения большого числа исследований и экспериментов.

2.2.2 метод биопреобразования

Метод биотваренции включает в себя начиная с наиболее распространенного компонента, реб а, и использование конкретных биологических ферментов, чтобы преобразовать его в реб D и реб м [21]. Однако этот метод требует конкретных ферментов, которые являются относительно дорогими, что увеличивает производственные издержки. Одним из соображений является также наличие ферментов.

2.2.3 метод ферментации

Ферментация относится к использованию ферментов, полученных с помощью генетически модифицированных дрожжей, для ферментации экстракта стевия в реб-д и реб-м [22]. Стевиол гликозиды ферментированные таким образом имеют похожую текстуру сукроза и освежающий вкус, не изменяя оригинальную текстуру пищи. Основными сырьевыми материалами являются глюкоза и сукроуз, которые могут обеспечить массовое производство, с преимуществами низкой стоимости и масштабируемости. Хотя первоначальные затраты на исследования и разработки являются высокими, крупномасштабное производство может быть осуществлено, когда созреют условия, снижающие затраты. В настоящее время это лучшее исполнительное, популярное и перспективное решение.

3. Выводы

Короче говоря, как люди#39; спрос на их собственное здоровье растет, сокращение сахара стало тенденцией и тенденцией в текущем социальном развитии. Люди уделяют больше внимания питанию и физическому здоровью, поэтому необходимо разработать новое поколение идеальных заменителей сахара, которые эквивалентны сладости, имеют нулевые калории и не влияют на уровень сахара в крови. В настоящее время существует относительно мало известных натуральных подсластителей, и сама стевия отвечает вышеуказанным условиям, поэтому спрос на стевию резко вырос. Однако его последующий горький и лакричный вкус ограничивает его широкое применение.

Поэтому необходимо оптимизировать процесс извлечения стевиольных гликозидов и разработать новое поколение стевиольных гликозидов. Проанализированы причины слегка горького послевкуса стевии, резюмированы существующие решения, а именно: разработка новых процессов добычи и строительство нового поколения высокодоходных стевийских гликозидов без послевкуса. Разработка новых методов добычи стала основным направлением текущих исследований по оптимизации темпов добычи. Среди них, методы экстракции с помощью фермента имеют хорошие перспективы, но есть также проблемы с высокими техническими барьерами.

Другие методы оптимизации условий извлечения, такие как ультразвуковая экстракция, относительно просты в достижении на нынешнем уровне технологии и имеют большие преимущества для промышленного производства. Однако разработка нового поколения подсластителей требует тщательной оценки безопасности пищевых продуктов и утверждения нормативных положений, что может занять длительное время. Поддержание стабильности Reb D и Reb M при переработке и хранении пищевых продуктов, а также обеспечение срока годности конечного продукта также являются техническими вопросами, которые необходимо решать в процессе разработки. Эти проблемы необходимо решать на основе междисциплинарных исследований и сотрудничества в сочетании с современными биотехнологическими и инженерными методами. В будущем эти подходы могут сочетаться, например, с использованием генной инженерии для содействия селекции и поощрения массового производства новых высокоурожайных штаммов. Когда недостатки stevia будут устранены, это неизбежно вызовет новую волну исследований и приложений.

Ссылка:

[1] петелюк в, рыбчук л, байлик м и др. Натуральный подсластитель Stevia rebaudiana: функциональные возможности, health ben-efits и потенциальные риски [J].  EXCLI - джей,2021, 20: 1412- 1430.

[2] чэнь нуан нуан. Прогресс стевии в области применения и исследований [J]. Руководство по безопасности пищевых продуктов, 2022 (18): 172-174.

[3] момтази — борожени а а, эсмаил с а, абдол Лахи и др. Обзор по фармакологии и тоси — колологии стевиола гликозидов, взятых из стевии ребауди — ана [J].  Curr Pharm Des, 2017, 23(11): 1616-1622.

[4] ван хуида, цай я, сяо цюян и др. Прогресс в исследованиях по ферментативной модификации стевиозида и его биологической активности [J]. Пищевые добавки китая, 2011 (5): 188-196.

[5] Lv Aidi. Оптимизация процесса извлечения стевии ребудиана [D]. Тяньцзинь: тяньцзинский научно-технический университет, 2016.

[6] ши шилей. Прогресс в процессе извлечения стевиосида [J]. Пищевая промышленность, 2023, 44(6): 157 — 159.

[7] Ling Lixin, Zhang Guofen, Chen Fengming. Исследование процесса извлечения стевиола из стевии [J]. Наука и технологии пищевой промышленности, 2013, 34(6): 257-261.

[8] ли вэньцзя, му фэн, цзян хайтао и др. Структурный дизайн высокоповерхностных полярных макропористых смол и их применение в отделении стевиосидных ребокнисидных глыкосидов [J]. Ионный обмен и адсорбция, 2022, 38(1): 60-70.

[9] чжан менглей. Совершенствование процесса очистки стевиозидного водного экстракта. Вуси: цзяньнаньский университет, 2021.

[10] Ковачеви с D  - B, Барба F J, гранато D, и др. Экстракция горячей воды под давлением (PHWE) для зеленого восстановления И биоактивных веществ По соединениям и соединениям и steviol  Гликосайды из стевии ребаудиана бертони уезжает [J].  Пищевая химия. 2018, 254: 150 — 157.

[11] Пури м, шарма д, бэрроу с джей и др. Оптимизация нового метода извлечения стевиозидов из листьев стевии ребудианы [J].  Пищевая химия, 2012, 132: 1113 — 1120.

[12] чэнь ху, ху лихуан, Лу фуюн и др. Метод поверхностной чувствительности для оптимизации ультразвукового процесса экстракции растворителей стевиозида [J]. Пищевая промышленность, 2022, 43(5): 6-9.

[13] к. мяо, с. пахлехтин, с. зенг и др. Зеленый метод извлечения стевиосида из стевии ребаудиана бертони на основе природных эвтектических растворителей и их оптимизации. Acta Botanica Sinica, 2021, 56(6): 722-731.

[14] JENTZER J B, ALIGNAN M, VACA-GARCIA C, и др. ответ Общая площадь участка Iii. Методология По адресу: 3. Оптимизация Ускоренный растворитель 1. Извлечение Из г. стевиола Гликозиды от Стевия ре-баудина бертони уходит [J]. Пищевая химия, 2015, 166: 561 — 567.

[15] Ху го хуа. Состояние и перспективы развития функциональных высокомощных подсластителей в китае [J]. Наука и техника пищевой промышленности, 2008(6): 28; - 30; 32.

[16] Ян и, чжао л, ван т и др. Биологическая активность и структурная модификация изостевиола за последние 15 лет [J].  Bioorg - чем могу помочь?2024, 143: 107074.

[17] Ли ле, юань ин, ма шуанг. Изменение катализируемой гравитационной амилазы стевиосида [J]. Современные пищевые науки и технологии, 2019, 35(2): 202 — 208.

[18] 6. Пол J,  - варадова Организация < < остров > > - э, Карасек п., et  al.  Сравнение двух различных растворителей, используемых для извлечения прессуемой жидкости из стевии ребаудиана: метанол и вода [J].  1. Анал 1. Биоанал Chem,  2007, 388(8): 1847 — 1857.

[19] Liu J. Study on Rebaudioside A in Stevioside [D]. Вуси: цзяньнаньский университет, 2010.

[20] Yu B Y, Wang N L, Li G J, et al. Прогресс в применении генной инженерии и метаболической инженерии в производстве стевии [J]. Биотехнологический вестник, 2015, 31(9): 8-14.

[21] Wu ZD, Ma LB, Zhou YL и др. Биосинтез, преобразование и гликозилация стевиозида. Китайский сахарный тростник, 2018, 40(2): 58 — 60.

[22] ю сюэцзянь. Механизм регулирования синтеза стевиозидной кислоты и ферментативного преобразования стевиозидной кислоты [D]. Пекин: китайский сельскохозяйственный университет, 2016.