Что такое Steviol Glycoside Rebaudioside A?

Высокое потребление сахара в ежедневном рационе питания является одним из факторов, вызывающих ожирение- да. Сердечно-сосудистые заболевания, вызванные ожирением, такие как гипертония, гипергликемия и диабет, являются серьезным кризисом общественного здравоохранения, который затрагивает здоровье людей во всем мире [1].Стевиосиде (Stevioside) is A/данные отсутствуют.zero-calorie - подсластитель.extracted Из российской федерацииthe leaves Соединенные Штаты америкиthe steviA/данные отсутствуют.plant, иis known as one Соединенные Штаты америкиthe “world' три основных источника сахара "наряду с тростниковым сахаром и свекльным сахаром [2]. Стевиозид в листьях стевийского растения представляет собой смесь молекул с различными структурами, в основном, включая стевиозид (St), ребджоксиде a (Reb a), ребджоксиде D (Reb D) и ребджоксиде M (Reb M)[3]. Reb A, rebaudioside D (Reb D), rebaudioside M (Reb M) и др. [3]. Сладость стевиосида в 250-350 раз больше, чем сахарозы, и она может заменить сахарозу как новое поколение натурального сахара с нулевым содержанием калорий [4].

Начиная с 1990 - х годов во многих странах европы и США организации, занимающиеся регулированием пищевых продуктов и лекарственных средств, провели оценку безопасности стевиосида и единогласно одобрили высокую чистоту (≥95%) стевиосида в качестве безопасного подсластителя [5]. В последние годы некоторые клинические испытания показали, что стевиозид может быть использован не только как подсластитель [6], но и имеет множество преимуществ для здоровья, таких как антидиабет, снижение артериального давления, кардиотония, противовоспалительные, антибактериальные, противоопухолевые и так далее [7].

Эти полезные для здоровья свойства дали stevioside более широкий рыночный спрос. В настоящее время исследователи разработали целый ряд новых методов извлечения и синтеза стевиозида, которые в значительной степени способствовали производству и применению стевиозида [8. 10]. В этой статье описывается безопасность и рыночный спрос на стевиосиде, резюмируется применение стевиосиде в области пищевых продуктов и продуктов здравоохранения, а также приводятся перспективы извлечения растений и биосинтеза стевиосида, закладывая теоретическую основу для углубленных исследований и промышленного производства стевиосида.

1. Безопасность стевиосида и рыночного спроса

В конце 1980 - х годовБезопасность стевиосидаМногие сомневались, поэтому страны начали исследования по безопасности стевиосида. В 1995 году управление по контролю за продуктами питания и лекарствами США (FDA) утвердило стевию для использования в пищевых добавках [5]. В 2008, 2013и 2014 годах Reb A, Reb D и Reb M были последовательно признаны FDA в качестве общепризнанных безопасных (GRAS) [11⁃12]. Впоследствии безопасность стевиола гликозидов была также последовательно признана объединенным комитетом экспертов фао/воз по пищевым добавкам (окэпп) [13], организацией по стандартам на пищевые продукты австралии и новой зеландии (FSANZ) [14], европейским органом по безопасности пищевых продуктов (EFSA) [15] и управлением по безопасности пищевых продуктов и стандартам индии (FSSAI) [16]. FSANZ) [14], European Food Safety Authority (EFSA) [15] и Food Safety иStandards Authority of India (FSSAI) [16]. В 2011 году соответствующие ведомства китая официально одобрили использование стевиосида в качестве пищевой добавки в напитках, консервированных фруктах, приправы, пирожных и других пищевых продуктах [3].

Китай-это мир и#39; крупнейший производитель стевия гликосайд. По данным китайской стевийской ассоциации, в 2009 году China'. Площадь возделывания s стевии составляла около 16 667 га, в основном в синьцзяне, ганьсу, внутренней монголии, хэбэй, цзянсу, аньхой, хейлунцзяне и других местах, с ежегодным производством около 40 000 тонн стевийского сырья [17]. Производство стевии гликозидов получило полное развитие в более чем 27 провинциях и городах. Около 80% стевиосида, производимого в китае, экспортируется более чем в 20 стран, включая японию, южную корею, США и малайзию. Китай в настоящее время мир ' крупнейший экспортер стевиосида [18]. Кроме того, в таких странах и регионах, как Россия, Индия, Канада, Южная Африка и Кения, также имеются различные площади культивирования для содействия культивированию [19. 21].

В настоящее время stevioside стал миром 's наиболее широко используется натуральный подсластитель высокой интенсивности с нулевым содержанием калорий. Stevioside может улучшить энергетический баланс и помочь в контроле веса. По данным международной стевиосийской ассоциации, в 2016 году во всем мире было выпущено около 3000 продуктов питания и напитков, содержащих стевиосид, а количество потребителей превысило 4 миллиарда [22]. В 2017 году количество продуктов питания, использующих stevioside в качестве подсластителя, превысило количество продуктов, использующих aspartame в качестве подсластителя. Продукты, и количество людей, потребляющих их, превысило 4 миллиарда [22]. В 2017 году количество продуктов питания, использующих stevia - гликозиды.в качестве подсластителя, превысило количество продуктов, использующих aspartame в качестве подсластителя [23]. По оценкам, к 2027 году мировое потребление стевиозидного порошка достигнет 10 254,93 тонны с годовыми темпами роста от 7% до 8% [24].

Reb A is the most widely used stevioside По состоянию наthe market. From January 2015 to February 2017, the price of high-purity Reb A (≥95%) rose Из российской федерации73,000 USD/ton to 77,300 USD/ton [23]. In 2017, global markВ то же времяreached 417 million US dollars. With the advancement of technology иthe development of a new generation of natural sweetener Reb M, it is expected that По запросу:2024, the markВ то же времяsales of stevia will grow at an annual rate of 8.2% to 721 million US dollars [25]. According to relevant market research reports, the global stevioside market was worth 620.8 million US dollars В случае необходимости2020, иis expected to reach 1.14 billion US dollars by 2028, with a compound annual growth rate (CAGR) of 8.0%. billion US dollars[24] , иthe compound annual growth rate could reach 8.5% by 2030, with a market size of 16.428 billion US dollars[26] .

2 применения стевиола гликозидов

2.1 стевиол гликозиды в качестве подсластителей

Стевиол гликозиды могут быть использованы в пище в различных пропорциях в качестве пищевой добавки [27], потому что они по-прежнему сохраняют хороший вкус при использовании в сочетании с другими подсластителями. С учетом признания безопасности стевиол гликозиды, стевиол гликозиды широко используются на рынке. Широко распространенными формами стевиольных гликозидов являются порошки, таблетки и жидкости, которые могут быть использованы в качестве натуральных подсластителей в продуктах питания, таких как напитки, пиво, хлебобулочные изделия, деликатесы, консервы, переработанные фрукты и овощи, приправы, замороженные продукты, соусы, закуски и крупы [6].

В 2013 году Coca-Cola начала производство напитков, содержащих стевию, сократив их калорийность на 30% [28]. В 2018 году Coca-Cola запустила stevia cola, которая полностью заменила белый сахар на stevia glycosides, изменив сладкое и жирное чувство, приносимое белым сахаром, и заменив его сладкой и вкусной сладостью. Удовлетворяя потребность в сладости, он также достигает низкого гликкации [29]. Стевиозид может снизить вязкость подложки в некоторых сценариях применения, таких как изменение вязкости фруктового вина, чтобы сделать его более привлекательным, и повышение пенообразующего эффекта пива, чтобы сделать пену плотной и долговечной [30].

Использование стевиола гликозидов вместо сугрозы в хлебопекарных изделиях может снизить скорость ферментации теста и объем хлеба, а также повысить питательную ценность хлеба за счет снижения гликемического индекса и содержания энергии [31]. Овса печенье, приготовленные с различными пропорциями экстракта стевия для замены сукроза были оценены по их сенсорным свойствам, таким как внешний вид, вкус, запах и текстура. Результаты показали, что печенье, приготовленное с 25% и 50% сукроуз, заменено экстрактом stevia, были наиболее популярны среди потребителей [27].

При производстве желе и варенья добавление сахара не только влияет на конечную сладость, но и способствует увеличению общего количества растворимых твердых веществ [32]. Сахар в желе или джем гели с водой или гидрогелем. Когда стевиол гликозиды используются для полной замены sucrose, желе не устанавливается должным образом и внешний вид влияет. При совместном использовании сукралозы, стевиосида и агара желаемый набор желе и калорийность желе и варенья могут быть уменьшены [33-34].

В чем дело?- гликозиды.может быть использована для замены сахарозы в безсахарных конфетах из яма, драконов, папайи, гуавы и киви, а также таких орехов, как грецкие орехи, арахис и кедровые орехи. Обеспечивая минеральное питание, они также удовлетворяют потребителей#- 39; Жажда сладости [35]. Замена сахарозы в шоколаде стевиол гликозиды не только производит без сахара шоколад со вкусом, похожим на оригинальный, удовлетворяющий людей ' спрос на вкус, но также снижает риск возможного увеличения веса и заболеваний сахарного метаболизма [36]. Кроме того, стевиол гликозиды не используются микроорганизмами. Замена сахарозы стевиольными гликозидами в маринованных огурцах и маринованных овощах может контролировать распространение микроорганизмов и предотвращать порчу при ферментации [37].

2.2 оздоровительные функции стевиола гликозидов

Стевиозид не только действует в качестве подсластителя, но и обладает разнообразными биологическими видами деятельности и преимуществами для здоровья, такими как антидиабетическое, антисердечное фиброз, антижирная печень, противовоспалительные, антибактериальные и противоопухолевые свойства [7]. Поскольку конечным метаболитом различных стевиозидов является все стевиол, стевиол не накапливается в организме, что делает стевиозиды безопасными для использования в качестве медицинских продуктов, не вызывая никаких токсичных побочных эффектов [38].

Стевиол гликосайд стевиол, стевиол глюкосайд, стевиосайд, ребокнисайд аСтахидрин и реб а использовались для кормления диабетических мышей 2 - го типа, вызванных стрептозотоцином. По сравнению с необработанными диабетическими мышами 2 - го типа, диабетическими мышами 2 - го типа, которых снабжали стевиозидными производными, значительно увеличилась секреция инсулина, усилен обмен глюкозы в печени, ускорен гепатический гликоген, снижена концентрация глюкозы в крови и глицированный гемоглобин (гба1с), улучшен диабет у мышей [39].

После 6 недель кормления жирных крыс печени 75 — 150 мг/кг св, степень жирной печени в экспериментальной группе крыс значительно снизилась, что указывает на то, что св может снизить липиды крови [40]. St использовался для кормления мышей язвенным колитом, вызванным сульфатом натрия dextran, мышей со смертельным шоком, вызванным липополисахаридом (LPS), и крыс адьювантным артритом, вызванным Freund's полная регулировка (FCA). Установлено, что св может препятствовать высвобождению провоспалительных факторов, увеличивать производство противовоспалительных цитокинов, значительно снижать воспалительные реакции [41]. (Freund&)#39; с полным адъювантом, FCA) индуцированный адъювантный артрит крыс, было обнаружено, что St может препятствовать высвобождению провоспалительных факторов, повысить производство противовоспалительных цитокинов, и значительно уменьшить воспалительную реакцию [41⁃43].

Стевиозид обладает очевидной эффективностью при антисердечном фиброзе, антибактериальных и антиопухолевых заболеваниях. После интродуцированного изопротеренолом миокардного фиброза у мышей перорально лечили св в течение 40 дней, mice' уровень гидроксипролина миокарда и индекс массы сердца снизились, а степень фиброза миокарда значительно снизилась [44]. 20 мг/мл st может препятствовать росту эшерихии коли. Регулировка концентрации st может препятствовать росту Bacillus subtilis, Aspergillus Нигер, Rhizopus oryzae и т.д. ингибиторный эффект [45]. Reb A может самостоятельно собираться в микселы. Преобразование Reb A и honokiol (HK) в самосборочные мицеллы Reb A⁃HK может улучшить биохимическую доступность HK в полости рта и повысить его антиопухолевую активность. Таким образом, stevioside обладает большим потенциалом в поставке гидрофобных противоопухолевых препаратов [46]. Стевиол гликозиды могут также собирать химически активные виды кислорода, такие как гидроксил и сверхоксидные радикалы, и могут использоваться для лечения таких заболеваний, как гипертония, диабет типа 2, атеросклероз и опухоли.

3 методы подготовки стевиола гликозидов

3. 1 экстракция стевиола гликозидов

Traditional methods дляextracting - стевиол- гликозиды.Из российской федерацииplants include hot water extraction, solvent extraction, maceration, иadsorption on macroporous resins [47⁃50]. These methods are not only time-consuming иlaborious, but also relatively inefficient, and they consume excessive solvents and energy [51]. With the development of modern biotechnology, researchers have developed a variety of methods дляextracting steviol glycosides Из российской федерацииnatural stevia.

Экстракция с помощью микроволн (MAE) может использовать микроволновую энергию для содействия переносу стевиозида на растворитель. По сравнению с традиционным методом мацерации, этот метод имеет более низкую оптимальную рабочую температуру и оптимальное время извлечения сокращается до 1/7 метода мацерации [49]. Сверхкритическая экстракция жидкости (овсе) не только более эффективна, чем традиционные методы мацерации, но и сокращает выбросы углекислого газа и потребление растворителей [52].

Ультразвуковая ультразвуковая экстракция (оаэ) в основном использует ультразвуковую вибрацию для разрыва клеток и высвобождения внутриклеточных веществ. По сравнению с другими методами экстракции, этот метод имеет более мягкую температуру экстракции [53]. Reb A и St, извлекаемые с помощью быстрой динамической экстракции твердых жидкостей (RSLDE), являются бесцветными и прозрачными жидкостями, в то время как продукт, извлекаемый с помощью традиционного метода мацерации, имеет темно-желтый цвет. Метод RSLDE не только увеличивает производство стевиозида, но и снижает последующие этапы очистки продукта, тем самым снижая себестоимость стевиозида [54]. Вышеуказанные методы добычи все еще находятся на стадии лабораторных исследований, и необходимы дальнейшие исследования для снижения стоимости промышленного применения [49, 53].

Содержание стевиола и ребджоксиде а в листьях стевии является самым высоким, составляя от 5% до 10% и от 2% до 4% сухого веса листьев, соответственно [55]. Таким образом, основными компонентами продукции, полученной с помощью существующих методов экстракции, являются steviol и rebaudioside A. Reb D и Reb M присутствуют в листьях стевии на крайне низком уровне, составляя лишь 0,4% - 0,5% сухого веса листьев, поэтому неэффективно и дорого извлекать Reb D и Reb M непосредственно из стевии [9,56].

3. 2 биосинтез стевиосида

Direct extraction of stevioside from plants is often affected by the content of stevioside and the На территории предприятияgrowth cycle. In recent years, researchers have used techniques such as genome sequencing and expressed sequence tags (ESTs) to reveal the maВ случае необходимостиsynthesis pathways of steviosides В случае необходимостиnatural stevia [10, 57], laying the foundation for the heterologous production of steviosides using synthetic biology. Studies have shown that the main difference between different types of steviol glycosides lies in the number and position of the sugar groups, which results in different sweetness and mouthfeel [58]. The trisaccharide St and the tetrasaccharide Reb A are 250 to 300 times sweeter than sucrose, with a slight aftertaste [59]; the pentasaccharide Reb D and the hexasaccharide Reb M are 350 times sweeter than sucrose, with almost no aftertaste and a better taste [9].

Основным синтетическим путем Reb D и Reb M в стевиа является следующий: стевиол катализируется гликозилтрансферазами SrUGT85C2 и SrUGT74G1 для передачи глюкозы сахарной донорской группы уридинифосфатной глюкозы (udp-глюкозы) в группу c13 - гидроксил стевиольского скелетона через гранулеглюкозидный узел. Глюкоза (уридидифосфатная глюкоза, удпг) в функциональные группы c13 - гидроксил и c19 - карбоксил стевиола через градовую-глюкозидную связь сформировать рубусозид (руб.) [60]; С13 - гликозиловая группа рубусосида образует 1,2- ступенчатую гликозидную облигацию под катализатором гликозилтрансферазы сrugt91d2 в форму St[61]; С13 - глюкозиловая группа ст-форм а 1,3- ступенчатая гликозидная облигация под катализатором гликозиловой трансферазы сrugt76g1 катализирует формирование 1,3- ступенчатая гликозидная облигация для генерирования ребра а [56]; Глюкозиловая группа в положении C19 Reb A последовательно катализируется при помощи SrUGT91D2 и SrUGT76G1 для получения Reb D и Reb M (рис. 1) [61].

Биоконцентрация стевиосида в настоящее время является наиболее рентабельным способом достижения промышленного производства стевиосида. Биотрансформация стевиозида в основном включает в себя: (1) построение пути стевиозидного синтеза в микроорганизмах путем переливания генов гликозилтрансферазы в гетерологически синтезирующие стевиозид с использованием глюкозы в качестве источника углерода; (2) синтезирование стевиозида с использованием биокатализа.

3. 2. 1 Синтез де ново стевиозида

Построить путь производства мевалоновой кислоты (MVA) в Организация < < эшерихия > >coli, а затем ввести terpene модуль, содержащий гены для геранил дифосфат синтазы, циклопентапропаноил дифосфат синтазы и каурен синтазы, цитохром P450 α-hydroxylase и цитохром P450 редуктазы, и 13α-hydroxylase и цитохром P450 редуктазы, а также гликозилтрансферазы модуль, состоящий из гликозилтрансферазы SrUGT85C2, Sr UGT91D2w, SrUGT74G1 и SrUGT76G1, полученный штамм SSY10 pSY447 может синтезировать 10,03 мг/л ребра A с нуля в течение 5 дней [61].

Синтетический путь из штевиола в реб м был успешно построен в Saccharomyces cerevisiae (рис. 1). Мутант UGT76G1 Leu257Gly произвел в четыре раза больше Reb D, чем UGT76G1, а мутанты UGT76G1 Lys337Pro и UGT76G1Thr55Lys произвели примерно в четыре раза больше Reb M, чем UGT76G1. Был в 4 раза больше, чем UGT76G1. Мутант UGT76G1 Lys337Pro и UGT76G1Thr55Lys имели повышенную способность производить реб м примерно на 20%, а производство побочных продуктов, таких как реб г и реб к было почти прекращено [9].

По сравнению с традиционными методами экстракции растений и химического синтеза, синтез de novo искусственно созданных стевиольных гликозидов может производить конкретные стевиольные гликозиды по ожидаемому маршруту в более короткие сроки и экологически чистым способом. Однако, поскольку синтез de novo стевиольных гликозидов микроорганизмами предполагает множество шагов каталитической реакции, уровни экспрессии ферментов в микроорганизмах на некоторых ключевых этапах являются низкими, а активность низкой, что приводит к, как правило, низкой урожайности стевиольных гликозидов.

3. 2. 2 биокаталитический синтез стевиозида

Биокаталитический синтез стевиозида относится к процессу использования ферментов или ферментных микроорганизмов в качестве катализаторов синтеза стевиозида. Стевия UGT76G1 может стимулировать производство реб а с St[9]. Glycosyltransferase UGT76G1 выражается на поверхности Pichia is GS115 с использованием якорного белка Gcw61p. Штамм рекомбинанта использует St в качестве субстрата, upg в качестве гликозилового донора, цельноклеточный катализатор для получения Reb a, коэффициент преобразования составляет около 70,37% [62]. Удпг стоит дорого, чтобы снизить стоимость катализаторов, исследователи совместно выразили Arabidopsis sucrose synthase AtSUS1 и sorghum U GT76G1 была совместно выражена в E. coli. Сырое ферментное решение AtSUS1 катализировало преобразование сугрозы и уридина дифосфата (UDP) в UDPG, а рекомбинатный фермент SrUGT76G1 катализировал синтез ребра A с использованием St в качестве субструата [58]. Этот метод использует недорогой UDP и sucrose в качестве субстратов для синтеза upg на месте, что еще больше снижает стоимость промышленного производства стевиосида (рисунок 2) [11, 58].

Стевия реббудия UGT91D2 может стимулировать производство реб D из реб а [10]. Тем не менее, в настоящее время нет исследований по рекомбинантному ферменту SrUGT91D2. Исследователи выразили, что томатный гликозилтрансферазы UGTSL2 в E. coli, и рекомбинатный фермент смог катализировать производство Reb D и Reb M2 из Reb A в качестве субстрита [63]. Reb M2 является изомером Reb M, и его безопасность не была проверена [16].

Дальнейшая насыщенность мутагенезом UGTSL2 привела к появлению мутанта Asn358Phe, который на 21,9% увеличил каталитическую активность, но в продукте все еще присутствовало небольшое количество Reb M2 [64]. 9%, но небольшое количество ребра м2 все еще присутствовало в продукте [64]. Гликозилтрансферазы EUGT11 от риса (Oryza sativa) были выражены в Escherichia 1. Колии Pichia pastis, чтобы получить рекомбинатные штаммы XE⁃3 и BL21 (pET28a~ⅣOsEUGT 11). Рекомбинантный фермент EUGT11, выраженный XE⁃3, имеет самую высокую активность в катализации производства Reb D при 45 °C в буфере фосфата натрия при pH 6.0-6.5 с upg в качестве донора сахара. Рекомбинатный фермент EUGT11, выраженный BL21 (pET28a-OsEUGT11), имеет самую высокую каталитическую активность при 35 градусах в буфере Tris HCl при pH 8,5 [65].

Рекомбинантный EUGT11, выраженный в Pichia is, обладает более высокой кислотной устойчивостью и термостойкостью, чем рекомбинантный фермент, выраженный в Escherichia coli [65]. Двухступенчатая стратегия регулирования температуры, разработанная с использованием ортогональной конструкции, была использована для оптимизации производства Reb D в штамме XE⁃3. Рекомбинатный штамм XE⁃3 культивировался в BMMY среде, содержащей 0,75% метанола и pH 5 BMMY среде ~ (buВ настоящее времяmethanol ° complex medium) при 28 C для 3-4 d, чтобы получить целевой белок приблизительно 790 мг/л OsEUGT11. Впоследствии Reb A и сахарный донор UDPG были добавлены к бактериальной культуре, и целые клетки рекомбинатного штамма XE⁃3 катализировали специфическое производство Reb D от Reb °C за 4 D, с урожайностью 93,47%.

Этот метод упрощает этапы выделения и очистки белка (рис. 3) [65]. Для того чтобы обнаружить новые гликозилтрансферазы с более высокой активностью, исследователи объединили методы биоинформатики, такие как сравнение последовательности гомологии, анализ доменов и моделирование третичной структуры, чтобы проверить на гликозилтрансферазы CaUGT от Capsicum annuum и StUGT от Solanum tuberosum. Они были выражены в Escherichia coli, как рекомбинантные ферменты, CaUGT и StUGT, могут использовать UDPG в качестве донора сахара, чтобы катализировать преобразование Reb a в Reb D. однако каталитический продукт рекомбинантного фермента CaUGT содержит побочный продукт Reb M2, в то время как рекомбинантный фермент StUGT может конкретно катализировать преобразование Reb a в Reb D с доходностью 97% [66].

Помимо SrUGT76G1, не обнаружено никаких других гликозилтрансферазы, катализирующих преобразование Reb D в Reb M. рекомбинат SrUGT76G1, выраженный в Escherichia coli, может катализировать преобразование Reb D в Reb M со скоростью преобразования 72,2% [67]. Мутант SrUGT76G1T284S увеличил преобразование реб D в реб м примерно на 50% [68]. SrUGT76G1, выраженный в E. coli, склоняется к формированию органов интеграции, что влияет на эффективное производство гликозилтрансферасов [65]. Исследователи соединили короткий кислотный пептид с к-терминалом SrUGT76G1 для получения четырех кислотно-хвостовых ферментов синтеза, что повысило уровень растворимого выражения, тепловую стабильность и каталитическую активность SrUGT76G1 в E. coli. Кислотный фермент с-терминального термоядерного синтеза обладает 202,46% активности дикого типа при катализации производства реб м с использованием реб D и удпг в качестве субstrates в буфере гидроксида глицина-натрия при pH 9,0 [69].

В целях стимулирования прямого производства высокоценной стевиозида из более дешевых субстратов, сокращения времени реакции и снижения производственных издержек исследователи разработали многоферментную каскадную систему. При совместном выражении OsEUGT11, SrUGT76G1 и Arabidopsis sucrose synthase AtSUS3 рекомбинатные бактерии могут непосредственно катализировать производство реб м из реб а, UDP, и сукроуз в качестве субstrates [68]. Мутирование генной кодировки SrUGT76G1 в рекомбинатной бактерии таким образом, что трионин в позиции 284 мутируется в сыворотку, увеличивает соотношение полного катализируемого продукта Reb M и Reb D с 1:3.9 до 7:1, уменьшает долю промежуточного продукта Reb D и увеличивает выход Reb M [68]. Технология иммобилизации ферментов может повысить воспроизводимость ферментов и снизить стоимость ферментативных реакций.

Используя глутаральдегид в качестве связующего агента и читозана в качестве носителя, OsEUGT11 и SrUGT76G1, выраженные в Escherichia coli, были совместно связаны с читозанной микросферами, соответственно, что может улучшить стабильность хранения и возможность повторного использования рекомбинатных ферментов. Однако производство реб м ограничено дорогим субстратом реб д. Для того, чтобы непосредственно генерировать реб м из дешевого реб а в Один шаг, исследователи создали каскадную реакцию, одновременно иммобилируя OsEUGT11 и SrUGT76G1 на читосане. Полученный ко-иммобилизованный фермент использует удпг в качестве донора сахара. В буфере фосфата натрия при pH 7,0 с 3 ммоль/л мгcl2 Reb a может быть непосредственно катализирован для получения Reb M, который в 3,2 раза более активен, чем смешанная система индивидуальной иммобилизации (рис. 4). Добавлен буфер фосфата натрия с 3 ммоль/л мгcl2, Reb a может быть непосредственно преобразована в Reb M с помощью ферментативного катализа, а активность в 3,2 раза выше, чем у одной только смешанной системы (рис. 4), что позволяет успешно снизить себестоимость производства Reb M [63].

Короче говоря, биокаталитическая технология проста в эксплуатации, обладает высокой каталитической спецификой и производит мало побочных продуктов, что облегчает последующее разделение и очистку продукта, тем самым облегчая промышленное производство стевиольных гликозидов [70].

4 резюме и перспективы

Как новый типzero-calorie natural sweetener, the food and medicinal value of stevioside is also being continuously explored. In 2018, Reb D and Reb M, which are even sweeter, received widespread attention and are expected to replace Reb A as a new generation of natural sweeteners. However, the content of Reb D and Reb M in stevia is extremely low, and the cost of extracting and purifying them from plants is high, which limits their 3. Применениеand development.

Биосинтез стевиосида является важным способом содействия эффективному производству реб д и реб м. в будущем биосинтез эффективность стевиосида может быть повышена следующим образом: (1) количество и активность существующих гликозилтрансферазов ограничены. Биоинформатика может быть использована для обнаружения новых видов высокоэффективной гликозилтрансферазы, а также использовать технологию молекулярной модификации для повышения уровня экспрессии, каталитической эффективности и термоустойчивости рекомбинантного фермента; (2) использовать синтетическую биологическую технологию для создания путей синтеза ребра D и ребра M из глюкозы в микробных клетках, таких как Escherichia coli, и повышения урожайности ребра D и ребра M путем регулирования соответствующих метаболических сетей, разработки и оптимизации генно-регулятивных элементов и т.д., для увеличения урожайности Reb D и Reb M; (3) разработка технологий иммобилизации, катализа цельных клеток, мультиферментных каскадов и коферментной регенерации для снижения производственных издержек, ускоряя тем самым применение стевиозида на рынке.

Ссылка:

[17] вс C ф, Ли джей у. Прогресс в исследованиях на стевиосидах. Наука о еде, 2010, 31(9) : 338. 340.

[18] Иран (исламская республика) - джей, 10 ч. 00 м. - хан - я, - блуделл. - р, et  - эл. - привет.  Стевия ребудиана бертони. : : обновленный обзор его преимуществ для здоровья; Промышленное применение и безопасность. Тенденции в пищевой науке и Технологии, 2020, 100:177. 189.

[19] махаджан м, анурадха, Pal P K. Повышение урожайности биомассы и стевиола гликозидов стевии ребаудианы путем корректировки растительного населения и скорости азота. Промышленные культуры и продукты, 2021, 165:113426.

[20] Ljaz M, Pirzada A M, Saqib M, et al. Стевия ребаудиана: альтернативная сахарная культура в пакистане ⁃ a review. Журнал лекарственных и специй растений, 2015, 20(2) : 88. 96.

[21] Ashwell M. Stevia, nature 's zero⁃calorie sustainable sweetener: новый игрок в борьбе с ожирением. Питание сегодня, 2015, 50

(3) : 129. 134.

[22] ю X, ян м, жай Y F и др. Анализ и размышления о состоянии применения стевиозида в китайской здоровой пище. Исследования и разработки в пищевой промышленности, 2018, 39(7) : 215. 220.

[23] cina R, Meneguzzo F, Pecoraino M, et al. Перспективы биоэкономики для натурального подсластителя стевии. Биотопливо, Биопродукты и биопереработка, 2019, 13(3) : 445 ⁃452.

[24] Ривера грауавилес J A, Ярма гравуроско а, Помпелли м ф. Стевия ребудиана бертони: взаимодействие ночного перерыва на газовом обмене, - в цвете. - задержка, and  steviol  glycosides  - синтез. Садоводство, 2021, 7(12) : 543.

[25] рынки. Стевия рынок по типу экстракта (цельный лист, порошкообразный, жидкий), применение (молочные продукты, хлебобулочные изделия & Кондитерские изделия, настольные подсластители, напитки, удобные продукты питания), форма (сухая, жидкая), и региональные ⁃global forecasts to 2022. [2022. 04. 29.]

https://www. Рынки. Рынки. Com/Market ⁃Reports/stevia⁃ market⁃167065378. HTML. HTML.

[26] отчеты и данные. Размер рынка, доля, тенденции, по типу (порошок, жидкость и лист), В разбивке по форме (сухие и жидкие), Применение (молочные продукты, хлебобулочные изделия и др. Кондитерские изделия, столовые подсластители,

Продукты питания и - напитки, Удобная еда, Прочие расходы (в долл. США) И по регионам прогноз до 2030 года. [2022. 04. 29.] https://www. Репортаж санддейта. Com/report ⁃detail/stevia⁃market/research⁃methodology.

[27] Gongora Salazar V A, Vazquez Encalada S, Corona Cruz A, et al. В чем дело? - привет. - привет. a  sweetener  and  Потенциальный биоактивный ингредиент в разработке функциональных куки. Журнал функциональных продуктов питания, 2018, 44:183 ⁃190.

[28] хейден т. Как стевия стала основной. [2022. 04. 29.] https://www. - би-би-СИ. Com/news/magazine ⁃22758059.

[29] ху з х. - производство, Рынок и будущее развитие стевии. Китай пищевые добавки, 2014(5) : 176⁃179.

[30] го X X  Чжао р б. Функция здоровья stevioside и его применение в пище. Продовольствие и питание в китае, 2012, 18(1) : 32⁃35.

[31] вигнешвари к, манонмани к. влияние заменителя сахара (стевия и мальтитол) на качество хлеба. Asian Журнал по темеof Dairy and Food Research, 2020, 39(2) : 159⁃163.

[32] di Monaco R, Miele N A, Cabisidan E K, et al. Стратегии сокращения содержания сахара в продуктах питания. Текущее мнение в области пищевой науки, 2018, 19:92. 97.

[33] Sutwal R, Dhankhar J, Kindu P и др. Развитие низкокалорийного варенья путем замены сахара натуральным подсластителем Stevia. Международный журнал текущих исследований и обзоров, 2019, 11(4) : 9. 16.

[34] маркес с, кабальеро б, ванегас к и др. Эффект некалорийности

Подсластители на развитие blackberry (Rubus glaucus Benth) jam. Temas Agrarios, 2016, 21(2) : 32 апр. 39.

[35]Cui T Y, Liu M D. своего рода конфеты, содержащие стевиосиде и метод его приготовления: Китай, CN101884360A. 2010⁃11 ⁃17[2022⁃ 04⁃29].

[36] Шах а б, джонс джи п, васильевич т. Сахароуз ⁃free шоколад подслащен экстрактом стевии 3. < < ребаудиана > >и содержит различные bulking В качестве агентов ⁃  Последствия для окружающей среды on  Физико-химические свойства and   - сенсорные свойства. Международный журнал пищевой науки и Технологии, 2010, 45(7) : 1426. 1435.

[37] чхве с н, ли джей, джу м к и др. Добавлены характеристики качества редьих соленых огурцов с различным количеством листа стевии. Журнал организации объединенных наций Восточная Азия Общество диетической жизни, 2017 год, 27 (3) : 295 (303).

[38] Zou X M, Tan Q W, Goh B H, И др.ℸ Sweeter 'than его название: anti⁃ matory activities of В чем дело?rebaudiana. Все сроки службы, 2020,13(1) : 286. 309.

[39] Myint K Z, Chen J M, Zhou Z Y и др. Структурная зависимость антидиабетического эффекта стевиольных гликозидов и их метаболитов от стрептозотоциновых инвазивных диабетических мышей. Journal of the Science of Food and Agriculture, 2020, 100(10) : 3841 ⁃3849.

[40] цзя ч, чжан дж., шэнь в. и др. Ослабление толстой диэтинированной жирной печени путем гравитационной активации PPAR stevioside. Журнал функциональных продуктов питания, 2019, 57:392⁃398.

[41] алавала с, < < сангаражу > > - р, Нальбан н и др.  - стевиосиде, Дитерпеноид гликосайд, показывает антигравитационное воспалительное свойство против декстрана сульфата Индуцирован натриевый дефект - язвенное заболевание Колит (колит) У мышей. Европейский журнал фармакологии, 2019, 855:192. 201.

[42] алавала с, нальбан н, сангараджу р и др. Анти-воспалительный эффект stevioside abates Freund 'с полным адъювантом (FCA) дуальный артрит у крыс. Воспалительная фармакология, 2020, 28(6) : 1579-1597.

[43] Wei F Y, Zhu H, Li N, et al. Стевиозид активирует амп

Подавить воспаление в макрофагах и защищает мышей от удара, вызванного ударом лапа. - б.молекулы (базель, Франция) Швейцария, 2021, 26(4) : 858.

[44] Ван дж., Шэнь W, чжан джей и др. Stevioside подавляет исопротеренол индуцированный мышей миокардный фиброз через ингибирование миокарда NF⁃ ⁃ B/TGF κ ⁃ 1/Smad сигнальный путь. Продукты питания и Функция, 2019, 10(2) : 1179 ⁃1190.

[45] Lang Q Y, Li H, Zhu X M, et al. Исследования по ультразвуковой экстракции целлюлазы стевии И его вспомогательных органов 3. Антибактериальные средства - в собственность. Anhui Agricultural Science Bulletin, 2019, 25(21) : 30⁃35.

[46] ван джей, ян х, ли Q Q и др. Роман наномикселей по мотивам rebaudioside A: Потенциальная наноплатформа для пероральных родов гонокиола с повышенной биодоступностью рта и антиопухолевой активностью. Международный журнал фармацевтики, 2020, 590:119899.

[47] Bursa 'Kovaevi' D, Barba F J, Granato D, и др. Экстракция горячей воды под давлением (PHWE) для зеленого восстановления биоактивного организма

Соединения и стевиол гликозиды из стевии ребаудиана бертони уходит. Пищевая химия, 2018, 254:150. 157.

[48] Jentzer J B, Alignan M, Vaca⁃Garcia C, И др.Методика поверхностной чувствительности позволяет оптимизировать ускоренную экстракцию растворителей стевиола

glycosides  from  В чем дело? 3. < < ребаудиана > > - бертони. - с листьями.  Пищевая химия, 2015, 166:561. 567.

[49] Yılmaz F M, Gorguc A, Uygun O, et al. Извлечение стевиольных гликозидов и полифенолов из листьев стевии ребаудианы бертони с использованием мацерации, Микроволновая печь, and  Ультразвуковое обследование - методы. Наука и техника, 2021, 56(5) : 936 [50] Lv X H, Kuang P Q, Yuan Q P, et - эл. - привет.Подготовительное отделение стевиола гликозидов от стевии ребудиана бертони с помощью макропористых смол и препаративного ГПЛК. Акта хроматография, 2014, 26(1) : 123 — 135.

[51] амир к, бэ у, Джо и др. Оптимизация микроволновой экстракции полного экстракта  Stevioside и rebaudioside⁃A

Листья стевии ребаудианы (бертони) с использованием метода поверхностной реакции (RSM) and  Искусственное дыхание (искусственное дыхание) Нейронная сеть (neural network) (Энн) моделирование. Пищевая химия, 2017, 229:198. 207.

[52] амир к, чун б с, квон дж. Оптимизация экстракции сверхкритической жидкости стевиола гликозидов и общего фенолического содержания листьев стевия ребудиана (бертони) с использованием методики поверхностной реакции и искусственного моделирования нейронной сети. Промышленные культуры и продукты, 2017, 109:672. 685.

[53] Gasmalla M A A, Yang R J, Hua X. извлечение rebaudioside⁃A by 3. Звукоизоляция from  Stevia  rebaudiana  - бертони. Листья и листья И деколонизация экстракта полимерами. Журнал пищевой науки и техники, 2015, 52(9) : 5946. 5953.

[54] Галло м., Витулано м, Андолфи а, et al.  Быстрая динамическая экстракция твердых жидкостей (RSLDE) : новый быстрый и более экологичный метод экстракции двух стевиольных гликозидов (stevioside и rebaudioside a) from  Stevia  - с листьями.  На территории предприятия Продукты питания и напитки for  По правам человека Питание (дордрехт, Нидерланды), 2017, 72(2) : 141 — 148.

[55] Brahmachari G, Mandal L C, Roy R, et al. Стевиозидные и родственные соединения-молекулы фармацевтического обещания: 3. Критический обзор. Арчи дер фармази, 2011, 344(1) : 5. 19. [56] Jackson A U, Tata A, Wu C P, et al. Прямой анализ листьев стевии for  - дитерпене glycosides  by  10. Десорбция  Электрораспылительная масс-спектрометрия. Аналитик, 2009, 134(5) : 867-874.

[57] хамфри т V, Рихман а с, Менасса р., et al.  Пространственная организация четырех ферментов из стевии ребаудиана, которые участвуют в стевиол гликозидный синтез. Молекулярная биология растений, 2006, 61(1-2) : 47-62.

[58] ван и, чэнь л л л, ли и др. Эффективное производство фермента

От rebaudioside A от stevioside. - бионаук, Биотехнология и биохимия, 2016, 80(1) : 67

[59] пракаш I, дубуа G E, клос J F и др. Развитие ребьяны, натурального, негравитационного подсластителя. Пищевая и химическая токсикология, 2008, 46(7) : S75 ⁃S82.

[60] рихман а, Организация < < суонсон > > A., - хамфри. - т, et  al.  Функциональные геномики раскрываются Три года назад глюкоцилтрансферазы Участие в проекте in  Синтез основных сладких глюкозидов стевии ребаудины. Заводский журнал, 2005, 41(1) : 56⁃67.

[61] ван чж ф, ли с и, сюн ц к и др. Путь добычи гравитационной интеграции важнейших ферментов для биосинтеза де ново

Подсластитель steviolglycosides в Escherichia coli. 1. Ячейка Исследования, 2016, 26(2) : 258. 261.

[62] ван б B.  Поверхность поверхности камеры Дисплей UGT76G1 from  Стевия ребаудиана в пичиа пасторис. Гуанчжоу: южно-китайский технологический университет, 2014.

[63] Wang Z Y, Liu W B, Liu W, et al. Co⁃ imrecombinant glycosyltransferases эффективно конвертировать rebaudioside в м в каскаде. Справки РСК, 2021, 11(26) : 15785, 15794.

[64] Chen L L, Cai R X, Weng J Y и др. Производство rebaudioside D из stevioside с использованием мутанта UGTSL2 Asn358Phe в мульти - ⁃ enzyme - в системе.  На микробной основе Биотехнология, 2020 год, 13  (4) : 974. 983.

[65] Wang Z Y, Hong J F, Ma S Y и др. Неоднородное выражение EUGT11 из Oryza sativa в Pichia ⁃ is для высокоэффективного производства одной дуги rebaudioside D из rebaudioside A. международный журнал биологических макромолекул, 2020, 163:1669-1676.

[66] Ma Y Y, Wang Z Y, Lai Q Y, et al. Glycosyltransferase StUGT способен катализировать rebaudioside от rebaudioside D: Китай, CN202011548177. 7. 2020.12.24

[67] шу W J, чжэн H C, фу X P и др. Увеличение гетерологического производства гликозилтрансферазы UGT76G1 путем гравитационного выражения эндогенного co ДПМД - - программа по борьбе с нищетой and  - малка. in  Escherichia  coli  and  Его трансгликозиляция application  На стадии производства На сайте rebaudioside. Международная организация труда Journal  of  10. Молекулярная структура По науке,  2020 год,  21 (16) : 5752.

[68] Liu Z F, Li J X, Sun Y W и др. Анализ структуры катализатора По поддержанию мира of  a  plant  - дитерпене Гликозилтрансферазы SrUGT76G1. Коммуникации растений, 2020, 1(1) : 100004.

[69] Ma Y Y, Li Y T, Wei X Z и др. Рекомбиназа, которая может эффективно катализировать генерацию предохранителя Reb M до определенного короткого пептидного тега: - Китай, CN202111481579. 4. 2022.12.07

[70] чжан дж х, гао б б, он б ф. Исследования иммобилизованного фермента in  - биокатализ.  Китайский язык (english) Журнал биотехнологической инженерии, 2022, 20(1) : 9 град. 19, 40.