¿Cómo conseguir Stevia Glucosyl Stevia Enzymatically Modified?

1 prefacio

Durante casi medio siglo, los científicos se han comprometido a encontrar edulcorantes con un sabor similar a la sacarosa, pero con un menor valor energético para reemplazar la sacarosa con el fin de reducir la incidencia de la obesidad y los tres máximos (presión arterial alta, azúcar alto en la sangre, lípidos altos en la sangre). Actualmente, los edulcorantes artificiales incluyen acesulfame, alitame, aspartame, ciclamato, sucralosa, neotame, etc. Con la mejora continua de los niveles de vida, la gente ha comenzado a buscar alimentos naturales y verdes. La Stevia se distingue de los edulcorantes naturales. Su dulzura es de 250 a 400 veces la de la sacarosa. La Stevia se extrae de la hierba Stevia rebaudiana Berton de la familia Asteraceae. Sus componentes principales son los metabolitos secundarios stevioside (ST) y rebaudioside A (RA) acumulados en las hojas de la planta (ver figura 1 para la estructura química). Tales como los metabolisecundarios eststeviside (ST) y rebaudioside A (RA) (ver la figura 1 para la estructura química).

La investigación sobre la Stevioside comenzó a principios del siglo pasado. Hasta la fecha, ha habido más de 1.000 artículos científicos y patentes sobre la stevioside en todo el mundo, la mayoría de los cuales se centran en las técnicas de extracción de stevioside, mejora del sabor y estudios de seguridad y toxicobasados en muestras in vivo. En el pasado, la seguridad del consumo de estevia era controversial debido a los datos incompletos de toxicología humana y metabolismo, y sólo se utilizaba en grandes cantidades en Corea del sur y Japón. Después de años de investigaciones exhaustivas por varios países, el comité conjunto FAO/ OMS de expertos en aditivos alimentarios (JECFA) declaró claramente en el informe de su 69 ª sesión en junio de 2008 que la stevia no tiene efectos secundarios en el cuerpo humano cuando la ingesta diaria es inferior a 4mg/kg de peso corporal. En diciembre del mismo año, la administración de alimentos y medicamentos de los Estados Unidos (FDA) aprobó la solicitud para la certificación de seguridad y fiabilidad (GRAS) de productos de glicósidos de stevia A de alta pureza (contenido de RA superior al 95%) en el mercado de los Estados Unidos con una opinión "sin objeción". Esto marcó el comienzo del uso generalizado de la stevia en los mercados de la industria alimentaria en Europa y los Estados Unidos. La Stevia, un edulcornatural con mucha dulzura y pocas calorías, será un buen sustituto de la sacarosa [1-3].

2 progreso tecnológico

Después de más de 30 años de producción industrial, stevia se ha desarrollado en su tercera generación: la primera generación de stevia es stevioside, la segunda generación es una mezcla de ST y RA, y la tercera generación es principalmente es RA. El dulzor y sus características se muestran en la tabla 1. El proceso de preparación de stevia incluye principalmente los siguientes pasos: secado y triturde hojas de stevia, extracción en fase líquida, eliminación de impurezas, tratamiento de resina, secado por pulveriy refin.

2.1 extracción

Las hojas de Stevia en la etapa de brote inicial tienen el mayor contenido de Stevia. Después de que las hojas en esta etapa se secan y apla, la extracción en fase líquida con disolvente polar se utiliza generalmente para extraer estevi, como agua caliente o alcohol. La extracción supercrítica de dióxido de carbono aún no se ha aplicado en la industria. Las sustancias no polares tales como aceite, clorofila y aceites esenciales en las hojas se pueden eliminar con cloroformo o hexano antes de la extracción [4-5]. Existen dos métodos de extracción: la extracción por lotes en tanque y la extracción continua contracorriente [6]. El extracto de Stevia se obtiene mediante la eliminación de hojas rotas y otras impurezas sólidas por centrifu, prenprendel filtro de placa y marco, y filtración por membrana [7-8].

2.2 eliminación de impurezas

Separación y purificación de stevia: TheExtracto de estevioContiene una gran cantidad de impurezas como proteínas, ácido orgánico, tanino, saponina, pigmento y sal inorgánica. El contenido de estas impurezas es 5-7 veces mayor que el contenido de glucósido [9]. La cromatode columna o filtración por membrana se usa comúnmente para separar y purila estevia del extracto de estevi[10-25].

Cuando se utiliza cromatode columna para separar y purila esteviósido, el extracto de estevia debe ser previamente tratado. De lo contrario, por un lado, las impurezas tales como pigmentos en la alimentación líquida contaminar la resina, haciendo que la resina para adsorbuna gran cantidad de pigmento y reducir la adsorción de glucósidos, acortar el ciclo de adsorción, aumentar la pérdida de alcohol y glucósidos, reducir la tasa de extracción,  Aumento de los costos de producción. Por otro lado, algunos iones metálicos en el líquido pueden causar envenpermanente de la resina, reduciendo su vida útil y afectando el progreso normal de la producción. En tercer lugar, cuando el producto se utiliza en la producción de bebidas, pueden ocurrir problemas como sedimentación y espumdurante el llenado, afectando a su uso generalizado.

Por lo tanto, el hidróxido de calcio y el sulfato de hierro se utilizan a menudo como floculantes para ayudar a eliminar las impurezas del líquido de stevia. Las sales de calcio no sólo pueden formar sales de calcio insolubles con ácidos orgánicos como ácido cítrico, ácido tartárico, ácido succínico, ácido málico, ácido ascórbico y ácido oxálico para precip, sino también con polifenoles, proteínas, polisacáridos, pigmentos como clorofila, caroteny luteína para formar sales de calcio insoluy precip. Las sales de hierro pueden preciptaninos y sales metálicas como cobre, zinc, aluminio y calcio. Después del pretratamiento para eliminar algunas de las sustancias colorantes, proteínas y sustancias extrañas en el extracto de stevia, la stevioside en el extracto es selectivamente adsorbida por la resina macropor, y luego elucon agua o un solvente orgánico. Las sales, la mayoría de los pigmentos y otras impurezas polares en el eluson son removidos por aniones y resde intercambio catiónico para obtener una solución enriqucon esteviosi[26].

Tratamiento de resina 2.3

La investigación sobre la purificación del líquido de stevia usando resina en China comenzó en 1982. En 1984,Chen Dechang y otros establecieron la primera fábrica en China para purila stevia usando resina en la ciudad de Zhenjiang, provincia de Jiangsu.

Las resinas de intercambio catiónico comúnmente usadas son amberlita IR-120B, 001 − 14.5, etc., y las resinas de intercambio aniónico son amberlita IRA-93, D-280, etc. Las resinas de adsorpueden ser amberlita XAD-2, AB-8, Diaion Hp-20, ADS-7,D107, D108, etc. [27-30].

Cuando el esteviósido es separado y puriusando filtración de membrana, la filtración a través de microporos cerámicos, membranas de ultrafiltración y membranas de nanofiltración puede eliminar compuestos iónicos y moléculas orgánicas con pesos moleculares que difieren mucho de los de esteviósido del líquido de estevia, produciendo un líquido enriquecido con esteviosi[31]. En 1998, el National Research Council de Canadá desarrolló un método de purificación de la stevia mediante filtración por membrana, patenten los Estados Unidos [32].

2.4 secado por pulverización

El líquido concentrado puede ser sometido a cristalización por enfriamiento, cristpor concentración o secado por pulveripara obtener un producto crudo de stevia de color oscuro y los componentes principales ST y RA. El carbón activado se puede utilizar para decolorel producto antes de la cristalización o secado por pulveripara obtener un producto blanco. La mayoría de los fabricantes de stevia en China producen este tipo de producto [3].

refino

Stevia refinrica en RA o ST: debido a la diferencia de solubilidad entre ST y RA en disolventes hidrofílicos, la stevia crupuede ser disuelen un disolvente como metano etanol a una concentración satur, y luego los cristales de ST o RA pueden precipitarse selectivamente por métodos tales como concentración y enfriamiento. Para asegurar una alta pureza de RA, los cristales pueden ser re-disuelen en una solución de etanol-agua, filtrpara eliminar impurezas insolubles, y luego desecado por pulverio concentrado para cristalizar el producto.

3 métodos de análisis

El análisis cualitativo y cuantitativo de la stevioside se puede llevar a cabo utilizando colorimétrica, precipitación, cromatode gas, cromatolíquida, cromatode capa fina y otros métodos. China's la norma nacional GB8270-1999 estipula los estándares de prueba y métodos para el contenido de ST. Sin embargo, no hay una norma oficial para la detección de ar. El Food Chemicals Codex (FCC) publicó un borrador de discusión pública en 2008, que estandarila determinación de RA y ST por cromatolíquida de alto rendimiento. Las columnas Amino columnas o columnas de análisis de azúcar se utilizaron como columna cromatográfica, y la solución mixta acetonitriagua se utilizó como fase móvil [34].

Mejora del sabor 4

La Stevioside se utiliza principalmente como edulcorbajo en calorías en bebidas, yogur, postres y edulcorantes de mesa [35]. El ST tiene un cierto grado de sabor amargo y mentol, y sus características de dulzura no son perfectas. RA&#Sin embargo, debido a que es más complicado purira RA, la stevia que contiene 97% de RA todavía tiene un cierto regusto de ST. hay tres maneras principales de mejorar el sabor de la stevia.

4.1 añada otros potenciadores del sabor para crear un edulcorcompuesto

Se forma un edulcorcompuesto mezclst con otros agentes enmascaradores de sabor y potenciadores edulcorantes. Al aprovechar el efecto sinérgico entre varios edulcorantes y las características fisiológicas, puede reducir los sabores desagradables, acortar el tiempo que tarda en desarrollarse el sabor, y mejorar la estabilidad y la riqueza de dulzor. Puede mantener las funciones especiales de un solo edulcor, sacar nuevos sabores y reducir costos [36-40].

4.2 aumento del contenido de RA de la stevia

Los botánicos han estudiado más de 220 especies de plantas de la familia Asteraceae en América del sur en un intento de encontrar plantas con mayor contenido de edulcorantes o nuevos edulcorantes. Sin embargo, solo una planta, Stevia phlebophylla, fue encontrada para contener ST como Stevia rebaudiana Bertoni. Esta planta fue descubierta en 1899 y ahora está extinta.

El cultivo de stevia con un alto contenido de RA se ha llevado a cabo durante décadas, y Japón es uno de los mejores países para la investigación sobre la mejora de la variedad de stevia y su aplicación. Además de algunas variedades de stevia cultivadas por el propio país, las variedades de stevia utilizadas en China en los últimos años provienen principalmente de Japón. La variedad japonesa Morita, con su precio relativamente bajo y sus excelentes características de calidad, ocupa una gran cuota de mercado en el sector de la plantación de stevia en China. Sin embargo, la variedad se está degenergravemente, lo que tiene un impacto negativo en la estabilidad y el desarrollo de la fuente de China's stevia Industry (en inglés). El Instituto de investigación botáde Nanjing, Qingdao Chuangsheng Company, Shandong Huaxian Stevia Co., Ltd., Yancheng Xiaguang Stevia Trading Co., Ltd., y otras unidades en China también han desarrollado variedades con mayor contenido de glucósido. La tabla 2 enumera el contenido de esteviosida en las hojas secas de algunas variedades de estevia [41-43].

Además del mejoramiento de nuevas variedades para aumentar el contenido de RA en las plantas, también se han reportado métodos químicos para convertir ST a RA [44]. La diferencia entre ST Y RA radica en el número de unidades de glucosa Unidas a la posición C13 del glucósido de estesiol (ver figura 1).la clave para convertir ST a RA es la hidrólisis selectiva del soforósido Y la conexión terminal de éter de azúcar de la molécula de estesiósido por la enzima "takadiastasa Y" extradel microorganismo Aspergillus oryzae, para obtener el producto rubusosido. La molécula de glucósido β -soforoside y el enlace terminal del éter glicósido son selectivamente hidrolizados para obtener el producto stevioside, rubusosido. Rubusosido es otro glucósido diterpennatural que se puede extraer de la planta de Rosaceae Rubus suaviss mus. Después de que el grupo glucosa en la posición C19 es removido por hidrólisis alcalina, un fenilaldehído es usado para formar un acetal para proteger los grupos hidroxilo C4 y C6 del grupo glucosa en C13. Y los grupos hidroxilo de ácido carboxílico C19, y luego los grupos hidroxilo de C2 y C3 de la glucosa unida a C13 y el grupo hidroxilo de ácido carboxílico de C19 se condensan para añadir un grupo de glucosa, y luego se utiliza hidróxido de bario para eliminar el grupo protector en una solución de metanpara obtener RA.

Modificación enzimática

La modificación enzimes otro método comúnmente utilizado para mejorar el sabor de la stevia. Mediante el estudio del mecanismo de la producción de dulzor y el uso del efecto catalítico de las enzimas, grupos específicos como unidades de glucosa (Glc) o fructosa (Fru) se añaden a ST y RA para hacer el sabor más cercano al de la sacarosa.Stevia modificada por enzimasEs aproximadamente 100 veces más dulce que la sacarosa [45-47].

(1) Usando − -1,4-glucosidasa (por ejemplo, ciclodextrina glucanotransferasa), las unidades de glucosa se añaden a la steviside a través de una reacción de adición de − para mejorar el regusto de la stevia. Sin embargo, a medida que avanza la reacción enzim, el cuarto grupo hidroxilo de la glucosa unido a la stevioside se polimericon el nuevo grupo de glucosa de acuerdo con la reacción de adición − 1,4-adición, formando una larga cadena de glucosa. La dulzura de la resultante − -glucosilsteviose se reduce en un 45% en comparación con antes de la modificación. La dulzura del -glucopyranosil steviomodificado se reduce en un 45%. La − -amilasa puede usarse para cortar y acortar las largas cadenas de glucosa y mejorar la calidad del producto [48-49].

(2) usando -1,4-galactosiltransferasa, los disacáridos (por ejemplo, lactosa, -d-galactosa, etc.) que están compuestos de galactosa y glucosa se pueden utilizar como fuentes de -1,4-galactosil para combinar un grupo de glucosa en la 13 posición del esqueleto de estestol (llamado 13-G1), así como dos grupos de glucosa en el 13-G1, y las dos unidades de glucosa Unidas a 13-G1 (llamado 13 -G2, 13 -G3), y las cuatro unidades de glucosa Unidas ala 19 posición del esqueleto de estestol (llamado 19 -G1), Se modifican uniendo una unidad de galactosa con un enlace − 1,4 a una a tres unidades de glucosa, respectivamente. En septiembre de 2007, Dainippon Ink and Chemicals Inc (Dic Fine Chemicals, Inc) utilizó este método para preparar los derivados de ST y RA GST y GRA, y obtuvo una patente estadounidense. GRA y GST ambos mantienen una alta dulzura, pero también tienen una dulzura suave similar al azúcar, un buen regusto, y reducir el regusto amargo de ST [50-51].

(3) − -fructofuranosidasa se utiliza para hidrolizar la sacarosa bajo la acción del ácido fosfórico, introduciendo un grupo de fructosa a ST y RA. El grupo fructosa está vinculado al 6-OH del grupo 19-O- − -glucosil por un enlace glicosídico − -2,6.

La stevia modificada por enzimas puede conciliar eficazmente el regusto del ST, pero aumenta la ingesta de azúcar y no es adecuada para diabéticos.

5 desarrollo nacional

El desarrollo de la stevia comestien China comenzó en la década de 1970 en el jardín botánico de Nanjing Zhongshan. En 2000, China's exportaciones de extracto de estevia fueron menos que nosotros$1 millón. Desde 2006, las exportaciones se han acelerado, y en 2009, las exportaciones ya eran 84 veces más que en 2000, con un volumen de exportación de alrededor de 2.500 toneladas (equivalente a la dulzura de 675.000 toneladas de sacarosa). Se exporta a más de 10 países, con un valor de producción anual de más de 600 millones de yuanes. China se ha convertido en el mundo#39;s principal productor y exportador de glicósidos de estevia [52]. Los fabricantes nacionales de stevia se concentran principalmente en Shandong, Jiangsu, Anhui, Fujian, Henan y otros lugares.

6

Hace más de 500 años, los paraguayos ya utilizaban la stevia para hacer té dulce. La Stevia fue aprobada como aditivo alimentario en América del sur y algunos países asiáticos como China, Japón y Corea del sur en el siglo pasado. La administración de alimentos y medicamentos de los Estados Unidos (FDA) emitió una notificación Generaly Recognized as Safe (GRAS) en 2008, confirmando que "no tienen objeción" al uso de RA como edulcorsin calorías con una pureza mínima del 95%.

Francia, Australia, nueva Zelanda y Suiza también han emitido licencias de aditivos alimentarios RA. En 2008, el JECFA anunció una ida de 0 a 4 mg/kg de peso corporal/día. La Stevia rebaudiana no se descompone por enzimas en el tracto digestivo. La Stevia rebaudiana entra en el colon a través del estómago y el intestino delgado y es fermentada por microorganismos intestinales para producir ácidos grasos de cadena corta. El valor calórico de la stevia es generado indirectamente por ácidos grasos de cadena corta y es de aproximadamente 6,3 kJ/g. La Stevia es un edulcorbajo en calorías que se utiliza en muchos países para reemplazar el azúcar con el fin de reducir las calorías en los productos lácteos, helados, dulces y productos horneados.

Por otra parte, la indigeribilidad de la stevioside significa que su ingesta no provoca un aumento de los niveles de glucosa en la sangre, y no promueve un aumento de los niveles de insulina en la sangre, por lo que es adecuado para su uso por diabéticos. Además, la stevia tiene un gran valor medicinal potencial, con funciones como reducir el azúcar en la sangre, prevenir la caries dental, fortalecer el estómago y aliviar la fatiga. Tiene un efecto de apoyo en pacientes que sufren de obesidad, diabetes, enfermedades del corazón, hipertensión y aterosclerosis.

Los componentes principales de la stevia, ST y RA, tienen una buena estabilidad térmica a ácidos y álcali, y son muy estables a la luz, ya sea en forma de polvo o solución. No se mojan ni se deteriordurante el almacenamiento a largo plazo, y el producto terminado no se dore después del tratamiento térmico, como con la sacarosa. Puede ser utilizado en bebidas carbonatadas, té, vino, café, galletas, dulces, chocolate, productos lácteos como helados, jugos de frutas y verduras, mariscos, carne, medicina, cosméticos y otros productos de consumo diario [53].

The world&#Las dos compañías de bebidas más grandes, Coca-Cola y PepsiCo, ya han lanzado productos endulzados con estevia: Coca-Cola se ha asociado con la compañía agrícola Cargill para desarrollar Truvia, y PepsiCo se ha asociado con la compañía Global Sweetener para desarrollar PureVia, con el fin de promover el lanzamiento de bebidas bajas en calorías y aumentar las ventas de productos.

7 perspectivas

En comparación con los edulcorantes tradicionales sin azúcar como el aspartamo, el ciclamato, el acesulfame y la sacarina, la stevia tiene la ventaja de ser natural, estable y segura. El cultivo de estevia tiene un buen valor económico. El rendimiento de las hojas secas de estevia es de 250 a 300 kg por mu, y el precio de las hojas secas de estevia varía según el contenido de glucósido. En el sur, la stevia se puede cosedos veces al año; En el norte, los agricultores pueden plantar estevia junto con trigo de invierno en diferentes estaciones, lo que puede aumentar efectivamente sus ingresos. Usar la stevia para reemplazar la sacarosa cuesta sólo del 20% al 40% del costo de la sacarosa. En general, la stevia es más del 90% pura y es 250 veces más dulce que la sacarosa en una solución de sacarosa al 2% y 200 veces más dulce que la sacarosa en una solución de sacarosa al 5%.

La Stevia se ha utilizado en Japón y Corea del sur durante más de 30 años y se utiliza ampliamente en bebidas, alimentos y medicina. En los últimos años, el uso de stevia en Japón ha aumentado en un 20% a 30%. Corea del sur no es adecuada para el cultivo de remolacha azucarey caña de azúcar, y depende completamente de las importaciones de sacarosa, por lo que hay una fuerte demanda de sustitutos de la sacarosa. Desde su introducción en 1973, stevia ha capturado el 40% del mercado de edulcorde de Corea, la mayoría de los cuales se utilizan en el soju coreano tradicional. Además, la cantidad de stevia utilizada en helados, goma de mascar, caramelos, kimchi, bebidas, salsas, etc también está aumentando. Stevia está en línea con today's conceptos de consumo de "natural, verde, seguro y cuidado de la salud". En la actualidad, the world&#Las principales compañías como Coca-Cola, Cargill y PepsiCo están invirtiendo en stevia a escala mundial, lo que promoverá en gran medida el desarrollo de la industria de la stevia. Como la alternativa más prometea a la sacarosa, la stevia ganará reconocimiento en el mercado.

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