스테비올 글리코사이드 쓴 맛을 개선하는 방법은 무엇인가?

Stevia (also known as stevioside) is a natural sweetener extracted 그리고refined from stevia. It is known for its high sweetness (200-300 times that of sucrose), low calorie (1/300 of sucrose), zero calories and stability under light, heat and acid-base conditions, it is well known and has become the third largest sugar source after sucrose and beetsugar [1]. Stevia is a white crystal or powder that is easily soluble in water and is widely used in the food and beverage industries [2]. Stevia is not easily absorbed by the human body after consumption, so it can be used as a sweetener for people with diabetes or obesity.

또한 고혈압 방지, 산화 방지, 항암, 항염증, 항균 및 신장 기능 개선 [3]의 특징을 가지고 있으며 보건품 및 의약품 대용으로 사용할 수 있어 응용 가능성이 높다.다만 약간의 뒷맛의 쓴맛과 스테비아 특유의 감초향이 더 발전하는데 제한요소가 되었다 [4].따라서 우리는 바람직하지 않은 맛의 스테비아에 대한 원인을 분석하고 해결방안을 제시하였으며, 바람직하지 않은 맛의 스테비아에 대한 문제점을 해결하기 위한 참고자료를 제공하는 것을 목적으로 하였다.

스테비아의 달갑지 않은 맛의 원인 1

스테비아의 미성숙 추출과정 1.1

스테비아는 종종의 추출을 위한 원료로 사용됩니다 steviolglycoside 다.추출 공정에는 수지 흡착 및 농축, 용매 세척, 재결정, 이온교환 수지를 이용한 정제 등의 단계가 있으며, 마지막으로 분무 건조 [5]를 통해 순수한 스테비아를 얻는다.그러나 스테비아에는 단 성분인 스테비오사이드 외에도 탄닌, 플라보노이드, 휘발성 기름 등 쓴 성분도 들어 있다.이러한 쓴 성분은 추출 및 정제 과정에서 완전히 제거되지 않아 스테비아 제품에 쓴 불순물이 남아 최종 제품의 맛에 영향을 미칠 수 있습니다.

스테비아를 추출하는 과정에서 나오는 쓴맛에는 여러 가지 이유가 있다 [6~7].첫째, 수지 흡착 및 농도 단계에서 수지를 적절히 선택하여 사용하지 않으면 스테비아를 효과적으로 흡착할 수 없으며, 그에 따른 쓴 성분도 그대로 남게 된다.둘째, 용제세척의 목적은 기름때와 일부 쓴 물질을 제거하는것이다.용매를 잘못 선택하면 쓴 성분을 효과적으로 제거할 수 없다.셋째, 재결정 소둔은 스테비아의 순도를 향상시키는 핵심 단계이며,이 단계가 제대로 수행되지 않을 경우 쓴 성분의 제거가 아니라 농도가 저하될 수 있으며;넷째, 수용성 불순물을 제거하기 위하여 이온교환수지를 사용하는데, 수지의 품질이 좋지 않거나 운전조건이 적합하지 않으면 쓴 성분이 효과적으로 제거되지 못할 수 있다.다섯째, 분무 건조가 최종 단계임에도 불구하고 운전 조건 (온도, 압력 등)이 적절히 조절되지 않으면 제품의 향미에도 영향을 미칠 수 있다.

스테비아의 쓴맛을 줄이기 위해서는 수지 흡착 및 용매 세척 공정 개선, 재결정 조건 최적화, 적절한 이온 교환 수지 선택, 분무 건조 변수 조정 등 추출 공정을 세심하게 최적화할 필요가 있다.

스테비올 글리코사이드의 구조적 차이 1.2

stevia를 따라, 다른steviol glycosides have been isolated from stevia, with 10 common types. They have a similar tetracyclic diterpene chemical skeleton, all with steviol as the aglycone (Figure 1), with the R1 and R2 positions being substituted with glucose, xylose or rhamnose groups of different lengths, thus forming various glycosides with very different organoleptic and physicochemical properties (Table 1). In this structure, steviol itself has strong hydrophobicity and exhibits a certain bitterness; in taste perception, bitterness comes slightly after sweetness, so as the concentration increases, the aftertaste of bitterness is also enhanced. On the other On the other hand, the slight structural changes of stevioside affect its sweetness and taste quality. The difference in the C-13 (R1) position, the substitution of pyranose, and the length of the substituent group at the C-19 (R2) position are the key factors affecting the bitterness of stevioside. It is speculated that this phenomenon may be related 을the activation of bitter taste receptors hT2R4 and hT2R14 [8].

스테비올 글리코사이드의 구조, 단맛 및 식감 표 1

이처럼 N/A는 해당되지 않음을 나타낸다.

바람직하지 않은 스테비아의 맛을 개선하기 위한 2가지 솔루션

스테비아 생산 공정의 최적화 2.1

2.1. 1 Emerging 추출technologies In order to further improve the extraction efficiency of stevia, many studies on the extraction of glycosides have been carried out at home and abroad, including hot water extraction, enzyme-assisted extraction, ultrasonic extraction and other emerging extraction technologies [6]. The development of these results provides ideas for process optimization of the stevia production line, which can improve the total stevioside content (usually greater than 95%) while reducing the residual bitter components such as tannins, flavonoids and volatile oils, thereby improving the aftertaste of stevia.

전통적인 생산에서는 스테비오사이드를 추출하기 위해 온수 추출이 일반적으로 사용됩니다.이 방법은 에너지 집약적이고, 시간이 많이 소요되며, 총 스테비오사이드 추출률이 낮고, 완성된 제품은 어두운 색을 띤다.추출 과정에서 물은 유기산, 단백질, 폴리페놀 등의 불순물을 녹이는 매개체 역할을 한다.따라서,이 방법에 대한 주요 개선은 후속 불순물 제거를 대상으로 합니다.장멍레이 등 9명은 키토산 전개법과 강수를 역상 크로마토그래피와 결합하여 불순물을 제거하여 비용을 절감하고 불순물 제거에 필요한 시간을 단축시켰다.코바세비치 (Kovacevic) 등 [10]은 스테비아 잎에 있는 열적으로 불안정하고 극성 불순물을 추출하고 효과적으로 회수하기 위해 가압온수를 이용하였으며, 이는 산업생산에 좋은 전망을 제공하고 있다.

효소를 이용한 추출은 세포벽을 부수고 에너지 소비를 줄이기 위해 셀룰라아제를 첨가함으로써 저온에서 스테비오사이드의 추출 효율을 향상시킨다.그러나 효소는 사용료가 비싸고, 기존 효소는 세포벽을 완전히 분해할 수 없다.Puri 등 11)은 반응표면법을 이용하여 추출조건을 최적화하고 효소보조추출이 전통적인 용매추출보다 효율적임을 증명하였다.효소보조추출은 스테비오사이드 추출을 위한 용매추출의 효과적인 대안이 될 것으로 기대됨을 알 수 있다.

초음파 추출은 초음파의 캐비테이션효과를 이용해 식물의 세포벽을 빠르게 부수고 생리활성물질의 방출을 가속화한다.이 방법은 추출효율이 높고 추출시간이 짧으며 용매소모가 적고 조작이 간편하다.그러나 초음파 추출을 할 경우 용액에 알 수 없는 불순물이 섞일 수 있어 이후 분리공정에 어려움이 있을 것이다.이후의 공정 최적화는 초음파 주파수, 전력, 처리 시간, 용매 종류 및 농도, 고체-액체 비율 등 여러 실험 변수 [12]를 조정하여 최적의 추출 조건을 찾는 것이다.이러한 파라미터를 최적화하여 추출 효율을 극대화하면서 에너지 소비와 잠재적인 화학적 분해를 최소화할 수 있습니다.

상술한 전통 추출 방법 외에도 일부 새로운 추출 기술이 등장했다.예를 들어 먀오칭 등 [13]은 전통적인 용매 대신 천연 공융 용매 (NADES)를 사용했는데, 이는 환경 친화적일 뿐만 아니라 효율도 높다.젠처 등 [14]은 가속용매추출을 이용하여 스테비아의 자동추출조건을 최적화하였다.이러한 새로운 기술은 스테비아 글리코사이드 추출에 대한 새로운 관점과 가능성을 제공합니다.

다른 감미료와의 혼합 2.1.2

혼합 방식은 스테비아를 다른 감미료와 시너지 효과를 낸다.복합감미료의 맛은 자당의 맛에 가깝고, 스테비아의 뒷맛은 없어진다.예를 들어, 스테비아와 erythritol을 공용 혼합물에서 결합하면 둘 다의 원래 기능 및 특성을 유지할 수 있는 반면, erythritol은 스테비아의 단맛 시작 곡선을 변경하고 약간의 뒷맛을 제거할 수 있습니다.

스테비아를 알룰로스와 몽크와 결합하면 세 가지 사이의 마이야르 반응에 의한 갈색을 촉진시키기 위해 결합할 수 있으며, 종종 탄산 음료에 첨가된다;스테비아, erythritol, allulose 및 몽크 과일 감미료를 결합하면 4개의 감미료의 장점을 끌어내고 각각의 결함을 중화할 수 있습니다.알를로스와 erythritol의 상쾌한 맛은 스테비아와 몽크 과일 감미료의 불쾌한 맛을 개선 할 수있는 반면, 알를로스는 erythritol의 결정성을 줄이고 Maillard 반응 [15]에 참여 할 수있게합니다.이 용액은 작동하기 쉽고, 자연의 단맛을 복원할 수 있으며, 동시에 사용되는 감미료의 총량이 상대적으로 적어 비용이 적게 듭니다.그러나 스테비아는 단지 다른 감미료의 보조에 의존해서는 단맛이나 향 같은 여러 감각면에서 여전히 자크로스와 견줄 수 없다.

화학 및 효소 개조 2.1.3

일부 연구에 따르면 스테비아가 가수분해되면 스테비올 글리코사이드가 생성되어 단맛이 낮고 뒷맛이 약하다고 한다.이에 영감을 받아 탄수화물 부분을 화학적으로 혹은 효소적으로 변형 [16] 하여 해당 스테비아의 뒷맛을 줄일 수 있다.화학적 변형은 화학적으로 반응하여 스테비올 글리코사이드에 부착된 당 그룹을 변화시킴으로써 스테비아의 맛 품질을 변화시키는 것을 말한다.

However, due to the complicated and demanding chemical modification process, few people currently use this method. Enzyme modification technology refers to the hydrolysis of the acceptor substrate into glucose or other sugar ligands with different chains under the catalytic action of an enzyme. These products are further catalyzed by enzymes to transfer the C-13 or C-19 of the sugar ligand to the acceptor, thereby forming a variety of stevioside derivatives [17].

일반적으로 사용되는 효소는 시클로덱스트린 글루카노 트랜스페라제 (CGTase)로,이 효소는 전분과 시클로덱스트린에서 스테비올 글리코사이드의 당 그룹으로 포도당 그룹이 이동되는 것을 촉매하여 스테비올 글리코사이드 [18].에 새로운 당 모이어티들을 도입하여 글루코스 기반의 스테비올 글리코사이드를 형성한다.이 제품은 쓴맛을 줄이고 용해도를 높이며 스테비아의 단맛을 개선하고 뒷맛이 좋고 부드러운 풍미의 특징을 가지고 있습니다.맛이 서로 보완되는 저당 요구르트에 당알코올과 함께 많이 쓰인다.그것은 식품 맛으로 사용 승인을 받았습니다.그러나 상기 효소는 비교적 비싸며 상응한 당 공여제를 사용하면 비용도 증가된다.원가성능과 맛이 더 좋은 스테비오사이드를 개발하고 걸러내기 위해서는 추가적인 연구가 필요하다.

신세대 고수익 Reb D와 Reb M 개발 2.2

스테비아와 더불어 2세대 스테비올 글리코사이드 Reb A의 함량이 가장 높다.고순도 Reb A는 자당과 비슷한 단맛을 내지만, 그 이후의 쓴맛은 여전히 확실하다 [19].3세대 스테비올 글리코사이드 Reb D와 Reb M은 지속적인 개선과 최적화를 통해 등장했다.Reb A와 비교하여 Reb D 및 Reb M은 우수한 특성을 나타낸다.그들은 단맛과 맛이 더 높고, 뒷맛이 없고 감초 같은 풍미를 가지고 있습니다.그들은 감미료의 이상적인 새로운 세대로서 광범위한 관심을 끌었다.하지만 Reb D와 Reb M은 희귀하고 수율이 낮으며, 재래식 스테비아 공장에는 소량만 포함되어 있어 대규모 상업 생산이 어렵다.따라서 고순도 Reb D와 Reb M을 분리하고 준비하는 새로운 방법의 개발은 현재 스테비아 분야의 연구 과제이다.

2.2.1 사육방법

육종법은 농업 기술을 이용해 과학적으로 식물을 재배하고 재배하며, 최상의 재배 조건을 최적화하여 생산량이 많은 품종인 Reb D와 Reb m을 재배하는 것을 말하며, 일반 스테비아에 비해 생산량이 절반 가까이 증가한다 [20].이 방법의 장점은 쓴 뒷맛 없이 단맛을 유지하는 천연 스테비올 글리코사이드를 배양할 수 있다는 것이다.그러나 이는보다 많은 인적, 물적 자원을 필요로 하며, 식재 환경과 조건을 최적화할 필요가 있어 많은 연구와 실험이 필요할 것으로 보인다.

생물 전환법 2.2.2

The biotransformation method involves starting with the most abundant component, Reb A, and using specific biological enzymes to convert it into Reb D and Reb M [21]. However, this method requires specific enzymes, which are relatively expensive, which increases production costs. The availability of enzymes is also a consideration.

2.2.3발효방법

Fermentation refers to the use of enzymes produced by genetically engineered yeast to ferment stevia 추출into Reb D and Reb M [22]. Steviol glycosides fermented in this way have a similar texture to sucrose and a refreshing taste, without changing the original texture of the food. The main raw materials are glucose and sucrose, which can ensure mass production, with the advantages of low cost and scalability. Although the initial research and development costs are high, large-scale production can be carried out when conditions are ripe, reducing costs. It is currently the best performing, most popular and most promising solution.

3 결론

요약하자면, people&처럼#39;s 자신의 건강에 대한 요구가 증가, 설탕을 줄이는 것이 현재 사회 발전의 추세와 추세가되었습니다.사람들은 다이어트와 신체 건강에 더 많은 관심을 기울이기 때문에 단맛이 동등하고 칼로리가 0 이며 혈당에 영향을 미치지 않는 새로운 세대의 완벽한 설탕 대체물을 개발할 필요가 있다.현재, 비교적 적게 알려져 있다천연 감미료, and stevia itself meets the above conditions, so the demand for stevia has increased dramatically. However, its subsequent bitter and licorice-like taste limits its large-scale use.

따라서 스테비아 추출 공정의 최적화와 새로운 세대의 스테비올 글리코사이드 개발이 시급하다.스테비아의 약간 씁쓸한 뒷맛의 원인을 분석하였으며, 기존의 해결책은 새로운 추출공정의 개발과 뒷맛이 없는 고수율 스테비아 글리코사이드의 신세대 구축으로 요약되었다.새로운 추출법의 개발은 현재 추출율의 최적화에 관한 연구의 주류가 되었다.그중 효소를 이용한 추출방법은 전망이 밝지만 기술장벽이 높은 난관도 존재한다.

초음파 추출과 같은 다른 추출 조건 최적화 방법은 현재의 기술 수준에서는 비교적 쉽게 얻을 수 있으며 산업 생산에 큰 이점이 있습니다.그러나 새로운 세대의 감미료를 개발하려면 엄격한 식품 안전성 평가와 규제 승인이 필요하므로 시간이 오래 걸릴 수 있습니다.식품 가공 및 저장 중 Reb D 및 Reb M의 안정성 유지와 최종 제품의 유통기한 보장 또한 개발 과정에서 해결해야 할 기술적 문제입니다.이러한 과제들은 현대 생명공학 및 공학적 방법과 접목하여 학제간 연구와 공동연구를 통해 극복해 나갈 필요가 있다.향후 개발에서는 이러한 접근법을 결합할 수 있는데, 예를 들어, 새로운 고수익 균주의 대량 생산을 촉진하고 육종을 돕기 위해 유전공학을 사용할 수 있다.스테비아의 단점이 개선되면 연구와 응용의 새로운 물결을 일으킬 수밖에 없다.

참조:

[1]PETELIUK V, RYBCHUK L, BAYLIAK M 등이 있다.천연 감미료 Stevia rebaudiana:기능성, 건강 ben-efits 및 잠재적 위험 [J].  EXCLI J,2021, 20: 1430 1412-다.

[2] 츤데레 누안.스테비아 [J]의 신청 및 연구 진행.식품안전가이드, 2022 (18):172-174.

[3]MOMTAZI-BOROJENI A A, ESMAEILI S A, ABDOL- LAHI E,외.Stevia rebaudi-ana [J]에서 추출한 steviol glycosides의 약리학 및 토시-cology에 대한 고찰.  Curr Pharm Des, 2017, 23(11): 1616-1622다.

[4] 완후이다, 케이야, 소규언 외.stevioside의 효소적 개량과 생물학적 활성에 관한 연구 진행 [J.중국식품첨가물, 2011 (5):188-196.

[5] Lv 아이디.Stevia rebaudiana 추출공정의 최적화 [D].천진:천진시조선족상회, 2016.

[6] 쉬실레이.스테비오사이드 [J]의 추출 과정 진행.외식산업, 2023, 44(6):157-159.

[7] 링리신, 장궈펜, 천펑밍.stevia [J] 로부터 steviol의 추출과정에 관한 연구.식품산업과학기술, 2013, 34(6):257-261.

[8]리 웬지아, 무펑, 장하이타오 등. 고표면적 극성 대다공성 수지의 구조 설계 및 stevioside Rebaudioside D glycosides 분리에 대한 응용 [J].이온 교환과 흡착, 2022, 38(1):60-70.

[9] 장멍레이.스테비오사이드 수용액 [D]의 정제공정 개선.우시:Jiangnan University, 2021.

[10] KOVACEVI C D  B, 바르바 F J, 그라나토 D 등.그린 회수를 위한 가압 온수 추출 (PHWE) bioactive의 화합물 and  steviol  Stevia rebaudiana Bertoni의 glycosides는 [J.  식품화학. 2018, 254:150-157.

[11] PURI M, SHARMA D, BARROW C J, 외.Stevia rebaudiana 잎으로부터 steviosides의 추출을 위한 새로운 방법의 최적화 (J).  식품화학, 2012, 132:1113-1120.

[12] 천후, 후리후안, 루푸용 등.stevioside의 초음파 용매 추출 공정을 최적화하기 위한 반응표면법 [J.외식산업, 2022, 43(5):6-9.

[13] Q. Miao, S. Pahlehtyn, S. Zeng 등.천연 공융 용매에 기반한 Stevia rebaudiana Bertoni 로부터 stevioside를 추출하는 친환경 방법 및 이의 최적화.「 Acta Botanica Sinica 」, 2021, 56(6):722-731.

[14] JENTZER J B, ALIGNAN M, VACA-GARCIA C, 외. response 표면 방법론 to  최적화 가속 용제 extraction  steviol의 glycosides에서 스테비아 레-보디아나 베르토니가 떠난다 [J. 식품화학, 2015, 166:561-567.

[15] 후 Guohua다.중국 기능성 고출력 감미료의 개발 현황 및 전망.식품산업과학기술, 2008(6):28;30;32.

[16] YANG Y, ZHAO L, WANG T, 외.지난 15년간 이소스테비올의 생물학적 활성과 구조적 변형.  Bioorg 화학,2024, 143:107074.

[17] 리얼 (Li Le), 위안잉 (Yuan Ying), 마솽 (Ma Shuang)α의 수정을 촉발시 킨-amylase stevioside다 [J다]현대식품과학기술, 2019, 35(2):202-208.

[18] 폴 J,  VARADOVA OSTRA E,  KARASEK P, et  알다. Stevia rebaudiana 로부터 stevioside의 가압액 추출을 위해 이용된 두 가지 다른 용매의 비교:메탄올 대 물 [J].  항문 Bioanal Chem,  2007, 388(8):1847-1857.

[19] Liu J. Stevioside [D]의 Rebaudioside A에 대한 연구.우시:장난대학교, 2010.

[20] Yu B Y, Wang N L, Li G J, 외.스테비아 생산에 있어서 유전공학과 대사공학의 응용의 진행 [J. 생명공학회지, 2015, 31(9):8-14.

[21] Wu ZD, Ma LB, 조우일 외.stevioside의 생합성, 전환 및 당화.「 중국 사탕수수 」, 2018, 40(2):58-60.

[22] 유세윤.스테비오사이드 [D]의 합성과 스테비오사이드의 효소적 전환을 조절하는 휴믹산의 메커니즘.베이징:중국농업대학, 2016.