Cómo extraer Stevioside?

Los esteviósidos son un tipo de glucósido extraído de las hojas de la planta de stevia, que pertenece a la familia Asteraceae. Son glicósidos naturales que son generalmente sin sabor, pero los glicósidos de esteviol son de 250 a 300 veces más dulces que la sacarosa. Tienen las características de ser bajos en calorías y altos en dulzor, y se puede utilizar como un edulcornatural.

Los estudios han demostrado que además de ser un edulcor, la stevioside también tiene los efectos de bajar la presión arterial, anti-cáncer y antibacteriano [1]. Con la mejora de las personas#Los consumidores están cada vez más preocupados por la salud humana y la steviósido, como glucósido funcional, tiene buenas perspectivas de mercado. Este documento proporciona una visión general del progreso de la investigación en las propiedades, extracción, separación e identificación estructural de la stevioside, y mira hacia adelante a la dirección de la investigación futura, proporcionando una base teórica para la síntesis de la stevioside y su aplicación en la industria alimentaria.

1 estructura química y propiedades físicas y químicas de la estevioside

Stevioside pertenece a la clase de diterpenoides tetracyclic e incluye Stevioside,

Rebaudioside A (Reb A), Rebaudioside B (Reb B), Rebaudioside C (Reb C), Rebaudioside E (Reb E), Rebaudioside F (Reb F), stevioside, duroside y Rebaudioside, etc. Estos ingredientes edulcorantes tienen la misma aglicona, steviol (figura 1), el grupo carbon-13 de la soforosa es el grupo funcional principal, y el grupo éster de carbon-19 es el grupo auxiliar del gusto. Un número desigual de grupos de glucosa, ranosa o xilosa se unen a estas dos posiciones para formar estestviocon diferentes sabores y propiedades físicas y químicas.

La esteviopura es un polvo cristalino blanco con una fórmula molecular de C38H60O18 y un punto de fusión de 198 °C. Es fácilmente soluble en agua y también soluble en metan, etanol y tetrahidrofurano, pero insoluble en disolventes orgánicos como benceno, éter y cloroform. Tiene buena resistencia al calor y estabilidad, y no se descompone fácilmente por la luz [2]. La steviosida tiene buena tolerancia a la sal, no es pardeada por Maillard, y no es asimilada o fermentada por microorganismos, por lo que puede extender la vida útil de sus productos.

2 extracción y separación de stevioside

2.1 extracción de estevioside

Los métodos tradicionales de extracción incluyen la maceración y la extracción con disolvente. Con el desarrollo de la tecnología moderna, los investigadores han mejorado y optimizado los métodos tradicionales de extracción y desarrollado nuevos métodos de extracción como la extracción por ultrasonidos y la extracción asistida por microondas.

2.1.1 extracción por solvente

 Son solubles en aguaY alcohol. Cuando se utiliza el método de extracción por solvente, el extractante es principalmente agua o etanol. Los métodos específicos son el método de maceración y el método de decocción. El método de maceración tiene un ciclo de producción largo y un proceso relativamente complejo; El método de decocción tiene un ciclo de producción corto, un proceso sencillo y una mejor calidad del producto. Con el progreso de las ciencias sociales y la tecnología, los investigadores han optimizado el proceso de extracción por solvente de glicósidos de esteviol. Chen Hu et al. [3] extraen esteviosida por prensado y extracción, que tiene las características de corto tiempo de extracción y alta eficiencia de extracción. Yu Jian [4] extrae esteviósido por extracción solvente presurizada, que tiene las ventajas de alta eficiencia, fácil operación del equipo y baja contaminación, y está en línea con la dirección de desarrollo actual de la tecnología moderna de producción de extracto de estevia.

2.1.2 nuevos métodos de extracción

Con el desarrollo de la ciencia y la tecnología, nuevos métodos de extracción de estvioside han sido gradualmente descubiertos, incluyendo la extracción por ultrasonidos y la extracción asistida por microondas. Entre ellas, las ondas ultrasónicas pueden romper las paredes celulares de las plantas, liberando las sustancias bioactivas para su extracción. Tiene las ventajas de una alta tasa de extracción, operación sencilla, corto tiempo y menos daño a los principios activos. Tiene buenas perspectivas de desarrollo. Zhong Liye et al. [5] estudiaron las condiciones óptimas del proceso de extracción para la stevioside usando ultrasonido mediante experimentos ortogon, y el análisis cuantitativo se realizó utilizando el método colorimétrico de anthrone. Los resultados mostraron que bajo las condiciones de una relación de alimento líquido de 1:60 (g : mL), tiempo ultrasónico 60 min, potencia ultrasónica 150 W, temperatura ultrasónica 55 ℃, extracción 3 veces, la tasa de extracción de estvioside fue de 27,32%, la tasa de extracción es alta, y el costo es bajo.

La extracción asistida por microondas es un método de extracción que utiliza la energía de microondas de alta frecuencia para extraer moléculas dipolares en la muestra y el solvente. Este método tiene las ventajas de corto tiempo, alta tasa de extracción, equipo simple, amplio rango de aplicación y baja contaminación. Yu Jian et al. [6] utilizaron la metodología de superficie de respuesta para diseñar experimentos y estudiar las condiciones óptimas del proceso para la extracción asistida por microondas de stevioside. Los resultados mostraron que, además de la selección de la relación líquido-material de extracción, el tiempo de extracción y la potencia de microondas también son cruciales para la extracción asistida por microondas de esteviósido. Si el tiempo de extracción es demasiado largo, aumentará la disolución de sustancias solubles en agua y otras impurezas en la estevia, y también aumentará el costo de mantenimiento del equipo de microondas. Si el poder de extracción es demasiado alto, la alta temperatura instantánea generada por la alta energía causará la degradación o degradación parcial de los glucósidos.

2.2 separación y purificación de los glucósidos de esteviol

Con el desarrollo de la separación de glicósidos de esteviol yla tecnología de detección, un total de 35 glicósidos de esteviol con diferentes estructuras han sido descubiertos, incluyendo los productos de glicosilación de isoesteviol y sus isómeros, y 8 estevivi, que tienen un marco similar, pero diferentes números y tipos de grupos de azúcar añadien diferentes sitios. La diferencia en el número y tipo de grupos de azúcares es la principal razón de la diferencia en el sabor y dulzura de los diferentes glucósidos. Los métodos de separación y purificación de los esteviosidos incluyen recristalización, cromato, y métodos de resina de intercambio iónico, y estos métodos se utilizan a menudo en combinación en un proceso de extracción de esteviosidos. Por ejemplo, Zhao Congmin et al. [7] combinla cromatode presión media con recristalización para lograr el propósito de separar estviosidos, proporcionando nuevas ideas para el desarrollo y la utilización del licor madre de eststevia. Liu Zonglin et al. [8] combinel método de la resina de intercambio iónico con el método de recristalización para separar y purilos estequisidos, estableciendo un proceso de purificación de estequisidos con perspectivas de desarrollo industrial.

2.2.1 método de recristalización

El principio principal del método de recristalización es separar los glicósidos de estevia, rebaudioside A y rebaudioside C basándose en sus diferencias en solubilidad en una mezcla de metany agua. Los componentes principales de los glicósidos de esteviol son purificados y separados ajustla relación de metany agua en la mezcla o añadiendo otros disolventes.

2.2.2 cromatode capa fina

La cromatode capa fina es una técnica de separación cromatográfica que utiliza un soporte recubiersobre una placa de soporte como fase estaciony un disolvente apropiado como fase móvil para separar, identificar y cuantificar muestras mixtas. Esta técnica ha sido ampliamente utilizada para separar, identificar y determinar el contenido de varios glucósidos en la estevia. Por ejemplo, Zhou et al. [9] seleccionaron de forma innovadora un agente desarrollador ideal para cromatode capa delgada [(cloroform: metan: agua = 65: 35: 10 líquido de capa inferior, 1 mL de ácido fórmico) y (n-butanol: ácido acético: agua = 4: 1: 5 capa superior), se estableció un método de desarrollo vertical bidimensional, que puede separar e identificar eficazmente los cuatro glucósidos de esteriol.

2.2.3 cromatolíquida de alto rendimiento

La cromatolíquida de alto rendimiento utiliza un líquido como fase móvil. Se utiliza un sistema de infusión de alta presión para bombear una fase móvil consistente en un solo disolvente con diferentes polaridades o un disolvente mixto con diferentes proporciones, una solución tampón, etc., en una columna que contiene una fase estacion. Después de que los componentes en la columna se separan, entran en el detector para la detección, de modo que la muestra puede ser analizada. Sun Rui et al. [10] estudiaron el uso de cromatolíquida hidrófila de alto rendimiento para separar componentes, utilizando un detector UV-Vis para su detección. Al mismo tiempo que se garantiza la exactitud de los resultados de la prueba y la vida de la columna, el contenido de estevioside puede determinarse en grandes cantidades. El pretratamiento de la muestra es sencillo y económico, y la portabilidad es buena.

2.2.4 método de resina de intercambio iónico

El método de resina de intercambio iónico es un método que utiliza un agente de intercambio para intercambiar iones en una solución para la separación. Este método tiene las ventajas de una alta eficiencia de separación, un amplio rango de aplicación y un tratamiento de regeneración conveniente, y ha sido ampliamente utilizado en la purificación y separación de glucósidos de esteviol.

3 identificación estructural de los glicósidos de esteviol

La identificación estructural de los glicósidos de estearol requiere el uso combinado de varios métodos como la cromatografía, espectrode masas y resonancia magnética nuclear. Después de que la muestra es separada y puri, para diferentes tipos de glicósidos de estearol, varios métodos de cromatode columna como la cromatode capa delgada y la cromatolíquida de alta eficiencia pueden ser usados para separar e identificar los componentes, y luego métodos como la espectrometría de masas y la resonancia magnética nuclear pueden ser usados para determinar la estructura de los componentes obtenidos.

3.1 espectrometría de masas

La espectrode masas separa iones en movimiento de acuerdo a sus relaciones masa-carga usando campos eléctricos y magnéticos, y luego los detecta. La masa exacta de los iones se mide para determinar su composición química. Aunque la cromatolíquida generalmente puede separar bien diferentes glicósidos de esteviol, su equipo de detección ultravioleta tiene luz de absorción solo a 200-300 nm, lo que la hace menos sensible a la detección de algunos glicósidos de esteviol. Sin embargo, el espectrómetro de masas tiene una mayor sensibilidad de detección y puede resolver este problema. Zhu Jingwen et al. [11] utilizaron la cromatografía líquida de masas para analizar y determinar una variedad de estándares de esteviósido y el extracto crudo de hoja de esteviósido "Xinfeng No. 3", determinando los tiempos pico y secuencias de diferentes esteviósidos picos y secuencias, obtuvieron más tipos de espectros de detección ultravioleta de esteviósidos, mejoraron la investigación sobre la determinación de esteviósidos, y proporcionaron una base teórica para una mayor investigación sobre esteviósido y esteviósido.

Lu Bo et al. [12] establecieron un método para la identificación de las estructuras esteviosidas en estevia usando espectrode masas electrospray. A diferencia de la cromatolíquida y la espectrode masas, este método puede detectar rápidamente los componentes del glucósido en una variedad de mezclas y obtener información estructural más completa. Esta información puede determinar rápidamente la estructura del glucósido sin necesidad de pretratamiento de muestras complejas. Este método proporciona información valiosa para estudiar la modificación estructural y la respuesta metabólica de la stevioside y sus derivados.

3.2 método de resonancia magnética Nuclear

El método de resonancia magnética nuclear utiliza ondas electromagnéticas con longitudes de onda de 10 a 100 nm para irradiar la muestra, y estudia la absorción de la radiación de radiofrecuencia por los núcleos atómicos en un campo magnético fuerte para obtener información sobre la estructura molecular del compuesto. Este método se suele combinar con métodos como la cromatode capa fina y la espectrometría de masas. Yang Quanfa [13] identificó con éxito la estructura de la estvioside mediante la separación de varias estviosidas, determinando la pureza de los compuestos usando cromatode capa delgada, determinando el peso molecular usando espectrometría de masas, y determinando la estructura química usando resonancia magnética nuclear. Zhuang Haoru [14] utilizó un sistema catalítico aucl3-tert-butyronitrilo para construir enlaces − -glicosídicos con alta estereoselecpara preparar productos naturales de glicósidos de estevera de la familia de los rebaudiosidos A. La estructura química del producto se determinó mediante resonancia magnética nuclear, proporcionando una base para la síntesis de glucósidos de esteriol.

4 perspectivas

En los últimos años, el concepto de una dieta saludable baja en azúcar ha ganado una amplia atención. Por lo tanto, los glicósidos de esteviol, que son altos en dulzor y bajos en calorías, se han convertido gradualmente en un foco de investigación debido a su gran valor de aplicación y amplias perspectivas de desarrollo.

En términos de la extracción, separación yPurificación de glucósidos de esteviolLa tendencia de la investigación es la mejora continua de los métodos de extracción y separación con el fin de lograr los objetivos de mejorar la tasa de extracción y reducir los costes. Por ejemplo, Chen Hu et al. [3] mejoraron el método tradicional de extracción por solvente; Zhong Liye et al. [5] desarrollaron un nuevo método de extracción ultrasónica; Zhao Congmin et al. [7] utilizaron una combinación de varios métodos de extracción mejorpara explorar las condiciones de extracción más adecuadas. En términos de identificación estructural, varios métodos como la espectrometría de masas también se utilizan para optimizar continuamente los métodos de identificación. Por ejemplo, Lu Bo et al. [12] mejoraron el método de espectrode masas y establecieron un método de espectrode masas electrospray para la identificación de la estructura de los esteviosidos. Sin embargo, la extracción de esteviosidas naturales de las plantas está limitada por el ciclo de crecimiento del cultivo, el contenido de esteviosidas y la tasa de extracción. Con la investigación sobre su estructura, la biosíntesis de estviosidos se ha convertido gradualmente en el foco de la investigación, y la mejora de su rendimiento también se ha convertido en la futura dirección de la investigación.

Además, como los glicósidos de esteviol son ampliamente utilizados en la industria alimentaria, la investigación sobre sus componentes edulcorantes también puede convertirse en una futura dirección de investigación. Entre los compuestos de glucósido de estestol, el contenido de estestosida y rebaudiosido A son altos y tienen una alta dulzura, pero rebaudioside C tiene un cierto regusto que afecta A la calidad del sabor de los glucóside de estestol. En estudios recientes, Hao Zhilin et al. [15] usaron aminoácidos libres y 5' -nucleótidos en el extracto de levadura endulzado para mejorar la percepción de la dulzura de los glicósidos de esteviol; Xing Linlin et al. [16] estudiaron el efecto de un sistema de aislado de proteína de soja y polisacárido de soja en el sabor amargo de los glucósidos de estearol. En el futuro, los investigadores lo modificarán mediante el estudio de una variedad de métodos bioquímicos para mejorar aún más la calidad sensorial de la stevioside.

referencias

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[14] Zhuang Haoru. Construcción altamente estereoselectiva de glucósi2-deoxy y preparación eficiente de productos naturales de esteviosida [D]. Jinan: universidad de Shandong, 2022.

[15] Hao Zhilin, Liang Li, Li Ku, et al. Análisis del efecto edulcorante del extracto de levadura en 10 edulcorantes [J/OL]. Química fina: 1-11[2023-02-16].

[16] Xing Linlin, Zhu Lijie. El efecto inhibidor del sistema aislado de proteína de soja - polisacárido sobre el amargor de la steviosida y la estabilidad de la emulsión compuesta [J]. Chinese Journal of Food Science, 2022, 22(9): 153-162.