스테비올 글리코사이드의 용도는?

스테비올 글리코사이드는 파라과이를 비롯한 남미 지역 [1]이 원산지인 다년생 소나무과 식물 스테비아 레보디아나에서 추출하는 감미료이다.스테비올 글리코사이드는 현재 천연, 비영양, 고효능 감미료의 가장 대표적인 복합 제품군입니다.국내뿐만 아니라 국제적으로도 만장일치로 월드&로 인정받고 있다#39;s"제3의 설탕 공급원".스테비올 글리코사이드는 자당의 200~350배 더 달지만 칼로리는 자당의 1/300에 불과하다.2008년 말, 미국 FDA는 스테비아의 Rebaudioside A를 GRAS(일반적으로 안전하다고 인정)로 승인하였다.

2011년 11월, 유럽 위원회는 스테비오사이드를 식품 첨가물로 승인했다.국내외 학자들의 수많은 실험 결과 스테비오사이드는 급성 또는 아급성 독성, 유전적 독성, 발암성이 없으며, 또한 죽상경화증 [2], 고혈당 [3], 비만, 고혈압, 심장질환, 충치 및 기타 질병 [4]을 예방하고 특정 항염증 [5] 및 항암 [6] 효과 등의 약리학적 활동도 있는 것으로 밝혀졌다.또한 면역강화제 [7]로 쓰인다는 사실이 밝혀지기도 했다.따라서 스테비아는 자당을 대체할 수 있으며 천연 기능성 감미료 [8]이다.이 글에서는 주로 stevioside의 생체 내 대사 경로와 혈압과 혈당 저하, 세균 억제, 면역력 향상, 설사 방지 등 stevioside의 생물학적 활성을 살펴봄으로써 후속 연구에 참고가 되고자 한다.

스테비올 글리코사이드의 감미 성분 및 구조 1

의 잎에서 발견되는 30개 이상의 스테비올 글리코사이드의 감미 성분Stevi한rebaudiana모두 ent-kaurenoic acid/ester 화합물이다.설탕을이 러한 화합물은 모두 상위에 연결 되어 있에 단위는 화합물을 통해 β-bond과 4 개의 다른 kaurene 구조로나 눌 수 있다 [9]., 그중 가장 풍부 한은 stevioside{13-[(2-0-β d-glucopyranosyl-β d-glucopyranosyl) 옥시] kaur-16-en-18-oic 산성, β-D-glucopyranosyl 에스테르, stevioside, 세인트}, best-tasting 하나는 Rebaudioside는 동안 {13-[(2-0-β-D-glucopyranosyl-3-O-β-D-glucopyranosyl-β-D-glucopyranosyl) 옥시] kaur-16-en-18-oic 산-β d-glucopyranosyl 에스테르, Rebaudioside 한, RA},의 aglycone는 steviol[(β 5대, 8 α 9 β, 10α, 13 α)-13-Hydroxykaur-16-en-18-oic 산성, steviol]다.이들의 입체화학을 분석해보면, 이들은 모두 스테비올 (글리코사이드) C-19와 C-13위치가 동일하지 않은 수의 포도당 또는 람코 그룹들과 접목되어 단맛과 맛의 특성이 다른 스테비오사이드 유도체를 형성한다 (표 1) [10].

stevioside의 생체내 대사 2

aglycone 및 glycosyl 그룹으로 연결 된 stevioside은 주로의 β-1, 2당 결합,을 불가 능하게 할 stevioside을 직접 소화관 유기체에 의해 흡수 된다.이는 에서vitro 실험에서도 검증되었다.소화효소 (아밀라제, 프로테아제, 트립신)와 간조직은 stevioside와 rebaudiosideA를 분해할 수 없으나 돼지, 쥐, 사람의 장 속에 있는 미생물에 의해 대사되어 steviol이 될 수 있다 [11-12].stevioside의 체내 대사에 관하여 Geuns와 Simonetti 등 [11, 13-14]은 위장관에서 스테비오사이드를 거의 흡수하지 않으며, 대장에 도달하는 스테비오사이드는 미생물에 의해 스테비올로 대사되며, 이것이 대변에서 검출될 수 있는 유일한 대사산물이라는 것을 발견하였다.스테비오사이드는 미생물에 의해 스테비올로 대사되는데, 스테비올은 배설물에서 검출될 수 있는 유일한 대사산물이다.이 변형은 주로 하부 위장관 [11]에서 Bacteroides sp.에 의해 이루어진다.Geuns 등 [14]은 주요 인체 조직과 장기를 분석한 결과 스테비오사이드가 대장과 소장에 우선적으로 축적된다는 것을 보여주었다.스테비오사이드 섭취 3일 후 대변에서 무료 스테비오사이드는 검출되지 않았고, 무료 스테비올만 검출되었다.

Simonetti 등 [11]은 지원자의 말초혈액에서 무료 스테비올을 발견하지 못하고 bound 형태로만 발견하였는데, 이는 말초혈액에 있는 모든 무료 스테비올이 간에 의해 스테비올 글루코사이드로 전환됨을 의미한다.Free steviol은 소변에서 검출되지 않았고, steviol은 glycoside 염기로만 발견되었다.스테비올 글루코사이드는 소변에서 검출될 수 있는 유일한 결합 화합물이었다 [13, 15].체내에서 스테비오사이드의 대사로 추정되는 경로는 그림 1에 나와 있다.맹장 내 장내 세균에 의해 스테비올로 완전히 분해되고, 스테비올의 일부가 흡수되어 장간 순환을 통과한다.그것은 이송 간 문맥을 통해, steviol으로 개종 glucuronide (steviol19-O-β-D-glucopyranosiduronic 산성, SG) enterohepatic 순환에, 그리고 혈류를 통해 이송 마침내 신장을 통해 소변에으로 배출 된다.(steviol glucuronide, steviol 19-O-β-D-glucopyranosiduronic 산성, SG), 이송 되는 혈류를 통해고 궁극적으로 신장을 통해 소변에으로 배출 된다.

Glucuronide은 쉽게 간에 형성 된, 콩 플 라보 노이 드와 유사하게, 그리고은 복잡 한 후 섭취로 대사 작용, 그리고 퇴화 되는 β-glucuronidase과 sulfatase [16].

Wheeler 등 [15]은 건강한 남성을 대상으로 rebaudioside한(5 mg/kg body weight)와 stevioside(4.2mg/kg body weight)를 경구 투여한 후 steviol과 steviol glucosides의 약효를 비교하였다.rebaudioside 한또는 stevioside투여 후 모든 대상자의 혈장에서 Steviol glycoside 가 발견되었다.섭취 후 Tmax의 중간값은 각각 12시간, 8시간이었다.두 화합물의 경우 혈액에서 steviol glycoside를 제거하는 T1/2 값은 약 14시간으로 비슷하였으며, steviol glycoside는 주로 72시간 동안 채취한 소변으로 배설되어 각각 rebaudioside A와 stevioside의 59%와 62%를 차지하였다.스테비올 글리코사이드는 배설물에서 검출되지 않았다.약리분석 결과, rebaudioside A와 stevioside는 인체에서 동일한 경로로 대사되어 배설되며, steviol glucosiduronic acid는 주로 소변으로 배설되는 것으로 나타났다.

stevioside의 생물학적 활성 3

3.1혈당수치에 미치는 효과

당뇨병은 인슐린 분비의 결핍이나 인슐린의 작용에 장애가 생겨 생기는 대사성 질환이다.인슐린 활성이 낮거나 인슐린 분비가 부족한 제2 형 당뇨병 환자의 경우 당의 섭취량을 엄격히 계량화할 필요가 있다.스테비오사이드는 인슐린 분비를 촉진할 수 있으며 [17] 단맛이 강하고 칼로리가 낮은 특징이 있다.따라서 당뇨병 환자의 경우 수크로스 대신 스테비오사이드를 사용할 수 있다 [17].

첸 [17] stevioside혈당을 낮 출 수 있는 메커니즘을 연구 했 다는 것을 발견 stevioside췌장암에 의해 인슐린 분비를 자극 할 수 있 β-cells와 β-cell 선 INS-1 세포, 인슐린 민감성을 강화시 켜 주고, 혈당을 줄이기 위해 서 radionuclide과 콜레스테롤 수치 가 장기간에 걸 쳐 [18].혈중 포도당 농도는 3.3 mmol/L에서 16.7 mmol/L로 증가하여 인슐린 분비를 촉진시킨 반면 스테비오사이드는 1 mmol/L에서 인슐린 분비를 유의하게 자극하였다.포도당이 정상인 고혈압 환자가 스테비오사이드를 장기간 섭취해도 공복 혈당에 영향을 주지 않는다 [19].다만 GK 쥐에 대한 장기 연구에서 rebaudioside 한가 인슐린 분비를 촉진하지 못하는 것으로 밝혀졌다는 점이 흥미롭다 [20].제2 형 당뇨병 환자의 경우, 리보디오사이드 A를 16에 복용해도 혈당의 항상성에 영향을 미치지 않았고, 혈중지질이나 혈압에도 영향을 미치지 않았다 [21].이는 리비디오사이드 한가 포도당을 조절하는데 스테비오사이드와 비슷한 약리학적 효과를 체내에서 나타내지 않음을 보여준다.

혈압 저하 효과 3.2

현재는 주로 칼슘 채널 차단제, 안지오텐신 전환 효소 억제제, 베타 차단제, 알파 차단제, 혈관 확장제, 이뇨제 등 6가지 방법으로 혈압을 낮추고 있다.스테비오사이드는 혈압을 낮추는 효과가 있다 [8, 22].스테비오사이드가 혈압을 낮추는 기전은 칼슘 채널 차단제와 비슷한데, 주로 세포 밖 Ca2+의 유입을 줄이고 혈관 확장제 (프로스타글란딘)의 생성을 자극한다 [23].초기 동물 및 인체 실험 결과 건조된 스테비아 잎의 액상 추출물이 전신 및 신장 혈관의 혈관 확장을 촉진하여 저혈압을 유발하여 신장 자가조절 기능을 약화시키고 다뇨 및 요나트륨 배출 [24]과 같은 부정적인 영향을 일으킨다는 것이 밝혀졌다.

멜리스 등은 스테비오사이드의 저혈압 효과에 대한 가설적 기전을 제시하면서 스테비오사이드 또는 그 대사산물이 신장 기능에 직접적으로 작용한다고 주장하였다.스테비오사이드 (16 mg/kg)를 쥐에게 정맥 투여하면 수분, 나트륨, 칼륨의 배출이 증가하여 혈관 확장 효과를 일으키고 혈압의 감소를 가져올 수 있었다.경구 섭취량이 너무 적기 때문에 [26]경구 투여 후에도 이러한 효과가 나타나는지는 불분명하다.멜리스는 더 나아가 스테비오사이드 's 혈관 확장 활동은 Ca2+ 채널의 봉쇄에 기여한다.이 효과로 인해 평활근 세포로의 칼슘 유입이 억제되어 혈관 확장 [27]이 일어난다.

스테비오사이드 대사에 대한 연구에서, 정상 혈압 (114/74 mmHg)을 가진 지원자들에게 스테비오사이드의 10-15 mg/kg 체중을 경구 투여하였고 혈압에 미치는 영향은 관찰되지 않았다 [14].7주, 11주, 6주 실험에서 세 가지 용량 (3.75, 7.5, 15 mg/kg 체중)의 섭취는 경증 고혈압 환자의 수축기 및 확장기 혈압 (140/94 mmHg) [28]에 영향을 미치지 않았다.이러한 결과는 정상 혈압 인구에서 최대 15 mg/kg 체중의 스테비오사이드 섭취가 혈압에 영향을 미치지 않음을 보여준다.

3.3 항균 효과

항생제에 대한 인체의 내성이 증가하고 신종 및 재발 감염병의 발생이 증가함에 따라 다양한 구조를 가진 항균물질을 발견하고 [29] 그 작용기전을 연구하는 것이 시급해졌다.따라서 항균성을 가진 식물 추출물과 phytochemical은 치료 옵션에서 매우 중요하다 [30].데브나스 등 [31]은 진균이나 연쇄구균에 감염되기 쉬운 사람에게 수크로스를 사용하면 감염을 악화시킬 수 있는 반면, 스테비오사이드를 대신 사용하면 감염을 완화시킬 수 있음을 발견하였다.따라서 스테비오사이드는 특정 박테리아와 다른 전염성 유기체의 성장을 억제한다고 여겨진다 [32].이와 동시에 다양한 스테비아 용매 (물, 아세톤, 메탄올, 클로로포름, 에틸아세테이트, 헥산) 추출물의 항균활성을 알아본 결과, Salmonella typhimurium, Aeromon로hydrophila, Vibrio cholerae, Bacillus subtilis, Staphylococcus aureus [30-31, 33-34];그러나 발효 스테비아 추출물은 Salmonella typhimurium, Staphylococcus aureus 및 Bacillus subtilis [31, 33] 만을 억제할 수 있다.토미타 등 [35]은 또한 스테비아의 온수 추출물이 장출혈성 대장균과 다른 식품 매개 병원성 세균에 대한 억제 활성이 있음을 발견하였다.

3.4 면역효과

면역체계는 병원체, 이물질 및 암세포의 침입에 대한 숙주 방어를 구성한다.염증성 사이토카인의 분비와 반응성 산소 및 질소종의 형성을 포함한 염증과정은 면역반응의 중요한 부분이다.이 과정에서 면역계, 그 중에서도 상피세포와 내피세포가 상호작용적으로 참여하여 유해자극을 제거하고 치유한다.염증반응은 면역세포와 사이토카인에 의해 매개되는 초기 숙주 면역반응이다.병원성 박테리아 및 기타 감염성 물질은 단핵구 또는 대식세포를 직접 활성화시켜 염증 과정에서 사이토카인 폭주와 면역 반응을 시작할 수 있습니다.구가는 자극을 받은 다수 성의을 풀 같은 생물학적 활성 펩 티 드/종양 괴 사 인자 TNF-α 및 interleuk에서IL-1 β다.게다가 활성활성산소/일산화질소 (NO)도 염증에 한몫한다 [36].그러므로,의 생산에 간섭 할 TNF-α, IL-1 β, 산화 질소은 평가하는 지표로 자주 사용 천연 제품의 항 염증 효과 [37].

Boonkaewwan et 알다.[38] 인간에 있다고 보고 했 monocyte THP-1 세포 자극과 lipopolysaccharide (lp), stevioside (1 mmol/L)의 석방을 크게 감소시 켰 pro-inflammatory 요인 (TNF-α와 IL-1 β) THP세포 로부터, 그리고 또한 약간의 산화 질소 생산의 감소 가 있었다.TLR4 (Toll-like recept또는4)는 LPS신호를 전달하기 위한 필수 수용체 중 하나이다.스테비오사이드는 LPS의 경쟁적 억제제로 TLR4에 결합할 수 있다.스테비오사이드의 세 개의 포도당 단위는 THP-1세포에서 스테비오사이드와 TLR4의 상호작용에 중요한 역할을 할 수 있다.이 정도의 단핵구라면 스테비오사이드는 건강한 사람의 선천적 면역력을 높이는 데 도움이 된다.반면에,에 LPS-stimulated THP-1 세포, 같은 농도에 stevioside TNF-α의 석방을 억제, IL-1 β에 의해 없고 NF-κ B 신호 경로를 방해하고 있어.NF-κ B는 제어하는 전사 요인을 겁에 질리 면역 세포의 표현 (그림 2).

Kochikyan [39]은 스테비오사이드와 스테비올이 피부암과 국소 염증 형성의 주요 요인인 12-O-14-alkenephorbol-13-acetate (12-O-tetrade can oylphorbol-13-acetate (TPA) [40]의 생성을 억제하기 때문에 스테비오사이드가 위궤양을 예방할 수 있다는 것을 발견했다.나카무라 등 [41]은 스테비오사이드가 피부암에서 tpa로 유발된 종양의 성장을 억제할 수 있다는 것을 발견했다.스테비오사이드는 세포의 재생과 혈액 응고를 강화하고, 종양의 성장을 억제하며 혈관을 강화시킨다 [4, 42-43].미즈시나 등 [44]은 스테비올이 DN한중합효소와 DNA토포이소머라아제 II의 활성을 억제함으로써 3가지 인체 암세포주의 성장을 억제하여 항암효과를 발휘할 수 있다는 것을 발견하였다.

3.5기타 생물학적 활동

설사는 흔한 대장 질환으로, 대개 장내 박테리아와 바이러스에 감염되어 발생한다.장출혈성 대장균은 심한 피 설사를 일으킬 수 있다.토미타 등은 [35] 스테비오사이드가 장출혈성 대장균에 대해 항균 활성을 가지고 있다는 것을 발견하였고, 따라서 스테비오사이드가 설사를 치료할 가능성이 있다고 추론하였다.스테비오사이드와 그 약제들은 주로 장 내 cl-분비에 영향을 주어 [45]과도한 장액 분비로 인한 분비성 설사를 치료한다.스테비오사이드는 기억을 회복시키는 효과가 있다.샤르마 (Sharma) 등 [46]은 물의 미로 (water maze) 방법을 이용하여 쥐의 학습 능력과 기억 능력을 평가하였다.그들은 스코폴라민이 기억력 손상을 일으킨 후 스테비오사이드가 쥐의 기억을 회복시킬 수 있다는 것을 발견했다.스테비오사이드를 경구 섭취하면 충치를 예방할 수 있으며 [47]칼슘 길항제로 간주할 수 있다.스테비오사이드는 또 동맥경화증에 일정한 억제효과가 있다.Holvoet's 연구 결과, 생쥐가 스테비오사이드를 섭취한 후, 산화된 저밀도 지단백 (ox-LDL)의 침착이 감소되었고, 항산화제인 superoxide dismutase (SOD)의 발현이 증가되었으며, 동맥경화증의 정도가 감소되었다 [48].

근위신관 (proximal renal tubule)의 주요 기능은 재흡수이다.또한 유기 음이온 및 케이션 분비 시스템을 통해 다양한 이물질과 화합물을 제거할 수 있습니다.그러므로이 분비와 수송체계에 대한 억제 또는 간섭은 근위신소관에 의한 치료약물의 통관을 감소시키고 약물자체의 치료효과를 높일수 있습니다.스테비올 글리코사이드는 상호작용의 정도가 작다유기 음이온 및 cati에수송 시스템으로.스테비올 글리코사이드를 경구 섭취한 후 체내에서 스테비올로 전환된다.이 과정 중 신장 수송 체계와의 상호작용은 스테비올이 잠재적인 의학적 가치를 갖게 한다.치료약물의 제거를 지연시켜 제거되기 전에 약물 자체의 효능이 더 잘 발휘될 수 있도록 도와주어 [49] 치료의 목적을 달성할 수 있다.

4 전망

스테비올 글리코사이드는 중국 및 미국 FDA에서 사용 승인을 받은 안전한 감미료이며 점점 더 많은 국가와 기관에서 인정을 받고 있습니다.또한 단맛 외에도 혈압을 낮추고 혈중지질을 낮추며 항균, 면역 등의 약리학적, 생물학적 활성을 가지고 있어 제약 및 보건산업에서도 개발 및 활용되고 있다.친환경성과 안전성을 주창하는 21세기에 스테비오사이드는 천연 기능성 감미료로서 매우 광범위한 응용 가능성을 가지고 있다.stevioside의 대사경로 및 대사산물에 대한 심층적인 연구는 체내 안전성에 대한보다 명확한 이해를 제공할 수 있으며 또한 생물학적 활성을 응용할 수 있는 기준을 제공할 수 있다.

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