스테비올 글리코사이드 쓴 맛을 개선하는 방법은 무엇인가?

스테비아 (Stevia, 영어:stevioside)는 스테비아에서 추출하고 정제한 천연 감미료이다.높은 단맛 (수크로스의 200~300배), 낮은 칼로리 (수크로스의 1/300), 0 칼로리와 빛, 열, 산염기 조건에서의 안정성으로 알려져 있으며, 잘 알려져 있고 수크로스와 사탕무 설탕 [1]에 이은 3대 설탕 공급원이 되었다.스테비아는 물에 쉽게 녹는 백색의 결정 또는 분말로 [2] 식음료 산업에서 널리 사용된다.스테비아는 섭취 후 인체에 쉽게 흡수되지 않기 때문에 당뇨병이나 비만 환자의 감미료로 사용할 수 있다.

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.그러나, 쓴맛의 약간의 뒷맛과 감초의 맛stevia더 발전하는데 제한 요소가 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

스테비아에 이어 다른 스테비올 글리코사이드가 스테비아로부터 분리되었으며, 10가지 종류가 있다.이들은 모두 아글리콘으로서 스테비올과 유사한 테트라사이clic diterpene 화학 골격이 있으며 (그림 1), R1 및 R2위치가 길이가 다른 포도당, 자일로스 또는 람코 그룹과 치환되어 유기 및 물리 화학적 특성이 매우 다른 다양한 글리코사이드를 형성한다 (표 1).이 구조에서 스테비올 자체는 강한 소수성을 가지며 특정 쓴맛을 나타낸다;미각 지각에서 쓴맛은 단맛 뒤에 약간 오기 때문에 농도가 높아질수록 쓴맛의 뒷맛도 강해진다.반면에 stevioside의 약간의 구조 변화는 단맛과 맛 품질에 영향을 미친다.C-13 (R1) 위치의 차이, 피라노스의 치환, C-19 (R2) 위치에서의 치환기의 길이 등이 스테비오사이드의 쓴맛에 영향을 미치는 중요한 인자이다.이 현상은 쓴 맛 수용체인 hT2R4와 hT2R14 [8]의 활성화와 관련이 있을 것으로 추측된다.

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 신생 추출 기술 스테비아의 추출 효율을 더욱 높이기 위해 당질의 추출에 관한 많은 연구들이 국내외에서 수행되고 있는데, 그 중에는 온수 추출, 효소 보조 추출, 초음파 추출 및 기타 신생 추출 기술 [6]이 있다.이러한 결과의 개발은 스테비아 생산 라인의 공정 최적화를 위한 아이디어를 제공하며, 총 스테비오사이드 함량 (보통 95% 이상)을 개선하면서 탄닌, 플라보노이드 및 휘발성 오일 등의 잔류 쓴 성분을 줄여 스테비아의 뒷맛을 개선할 수 있습니다.

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.

하지만 복잡하고 까다로운 화학개질공법으로 인해 현재이 방법을 사용하는 사람은 거의 없다.효소 개조 기술은 수용체 기질이 효소의 촉매 작용으로 서로 다른 사슬을 가진 포도당이나 다른 당 리간드로 가수분해되는 것을 말한다.이러한 생성물은 효소에 의해 더욱 촉매 작용하여 당 리간드의 C-13 또는 C-19를 수용체로 이동시키고, 이에 따라 다양한 스테비오사이드 유도체 [17]를 형성하게 된다.

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 2대 마왕스테비올 글리코사이드 Reb A가장 높은 함량을 가지고 있습니다.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

생물형질전환 방법은 가장 풍부한 성분인 Reb A부터 시작해서 특정 생물학적 효소를 이용하여 Reb D와 Reb M [21]으로 변환하는 것이다.그러나이 방법은 특정 효소를 필요로 하는데,이 효소는 상대적으로 비싸기 때문에 생산 비용을 증가시킨다.효소를 이용할 수 있는 것도 고려사항이다.

2.2.3발효방법

발효는 스테비아 추출물을 Reb D와 Reb M [22]으로 발효시키기 위해 유전자 조작된 효모로 생산된 효소를 사용하는 것을 말한다.이런 방식으로 발효된 스테비올 글리코사이드는 자당과 비슷한 식감과 상쾌한 맛을 지니며, 식품 본래의 식감을 바꾸지 않는다.주요 원료는 포도당과 수크로스로 대량 생산을 보장할 수 있으며, 저렴한 비용과 확장성의 장점이 있다.초기 연구개발 비용이 많이 들지만 여건이 무르익으면 대규모 생산이 가능해 비용을 절감할 수 있다.현재 가장 성능이 좋고, 가장 인기가 많으며, 가장 유망한 솔루션입니다.

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 천연감미료는 알려진 것이 상대적으로 적고, 스테비아 자체가 위의 조건을 만족하기 때문에 스테비아의 수요가 급격히 늘어났다.그러나 그 이후의 쓴맛과 감초 같은 맛은 대규모 사용을 제한한다.

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.

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