ДИПЛОМНА ТЕЗА. Заглавие на дисертацията. Стевия в човешкото хранене. желана академична степен. Магистър по наука (Mag. Rer. Nat.
ДИПЛОМНА ТЕЗА Заглавие на дипломната работа Стевия в човешкото хранене Желана академична степен Магистратура по природни науки (Mag. Rer. Nat.) Автор: Вероника Касенбахер Номер на зрелост: 0307175 Номер на изследване (според учебния лист): A 474 Област на обучение (според учебния лист): Диплома по научна дисертация .-Проф. Маг. Д-р Петра Руст Виена, 2011
I Съдържание Списък на фигурите. V Списък на таблици. VI Списък на съкращенията. VII 1. Въведение и въпрос. 1 2. Stevia rebaudiana Bertoni. 3 2.1. Ботаника. 3 2.2. История и разпространение. 6 2.3. Област на произход. 9 2.4. Култивиране. 10 2.5. Химическа структура и съставки. 14 2.5.1. Подсладители от Stevia rebaudiana. 14 2.5.2. Други съставки. 15 2.6. Правно основание: положението в ЕС и в други страни. 17 2.6.1. Правна ситуация в Япония. 17 2.6.2. Правна ситуация в САЩ. 17 2.6.3. Правно положение в Европа. 18 2.7. Интерес от различни отрасли на индустрията. 19 3. Употреба в храненето на човека. 21 3.1. Подсладители. 21 3.1.1. Сладък ефект. 21 3.1.2. Допускане. 22 3.1.3. Подсладители с висока интензивност. 22 3.1.3.1. Синтетични подсладители. 23.
II 3.1.3.2. Подсладители от естествен произход. 27 3.1.4. Стевия като подсладител. 28 3.1.4.1. Rebiana, изключително чист ребаудиозид А. 29 3.1.4.2. Подсладител Стевия. 32 3.2. Фармакокинетика и метаболизъм. 34 3.3. Токсичност. 42 3.3.1. Канцерогенност. 3.3.3. Изследване на остра токсичност. 45 3.3.3. Изследване на субхроничната токсичност на ребаудиозид А. 46 3.3.4. Плодовитост и тератогенност. 47 3.3.5. Генетична токсикология/генотоксичност. 51 3.3.6. Ниво на прием на високоинтензивния подсладител ребаудиозид А. 53 3.4. Болести, върху които може да се окаже положителен ефект. 54 3.4.1. Наднормено тегло и затлъстяване. 54 3.4.1.1. Определение. 54 3.4.1.2. Съпътстващи и вторични заболявания. 55 3.4.2. Захарен диабет тип 2. 56 3.4.2.1. Определение. 57 3.4.2.2. Вторични заболявания. 59 3.4.3. Хипертония. 59 3.4.3.1. Диагностика и класификация на кръвното налягане. 59 3.4.3.2. Съпътстващи и вторични заболявания. 60 3.4.4. Метаболитен синдром. 61 3.4.4.1. Определение. 61 3.4.4.2. Вторични заболявания. 62
III 3.4.5. Фенилкетонурия. 62 3.5. Възможни полезни ефекти на Stevia rebaudiana. 63 3.5.1. Хиперлипидемия. 63 3.5.2. Захарен диабет тип 2. 64 3.5.3. Антихипертензивен ефект. 70 3.6. Други положителни ефекти на Stevia rebaudiana. 74 3.6.1. Анти-ротавирусна активност. 74 3.6.2. Противовъзпалителни и имуномодулиращи ефекти. 74 3.6.3. Бактерициден ефект. 75 3.6.4. Хемопревентивен ефект. 75 3.6.5. Антиоксидантен ефект. 76 3.6.6. Кариогенен потенциал и ефект върху образуването на плака. 76 3.6.7. Антиамнестичен ефект. 77 3.7. Използва. 77 3.7.1. Хранително-вкусовата промишленост. 78 3.7.2. Фармацевтична индустрия. 79 3.7.3. Селско стопанство. 79 3.8. Развитие на продуктите в хранително-вкусовата промишленост и очакванията на потребителите. 79 3.9. Пазарът на безалкохолни напитки, съдържащи подсладители. 3.10. Избор на продукти. 81 3.10.1. Безалкохолна напитка сок от праскова. 81 3.10.2. Безалкохолна напитка прасковен нектар. 81 3.10.3. Сладки млечни продукти. 82 3.10.4. Сушени плодове. 82 3.10.5. Лек кетчуп. 82
IV 3.10.6. Намален калоричен шоколад. 82 4. Заключение. 84 5. Резюме. 89 6. Резюме. 90 7. Библиография. 91 CV. 109
VI Списък на таблици Раздел 2.4.1 Изисквания за отглеждане на Stevia rebaudiana [KIENLE, 2010b] Раздел 2.4.2 Технология на отглеждане на Stevia rebaudiana [KIENLE, 2010b] Раздел 2.4.3 Производителност на Stevia в различни климатични зони [KIENLE, 2010b] Раздел 2.5. 2.1 Мастно киселинен състав (g/100g) на масло от листа на стевия [TADHANI и SUBHASH, 2006] Табл. 3.1.4.1 Различна сладост на производни на стевиол [SHEVCHENKO et al., 2010] Таблица 3.1.4.1.1 Количество ребиана, използвано в различни продукти [мод . съгласно PRAKASH et al., 2010] Таблица 3.3.1.1 Преглед на проучванията за хронична токсичност и канцерогенност при плъхове със стевиозид [MAIER и HUBER, 2010] Таблица 3.4.1.1.1 Класификация на теглото при възрастни въз основа на ИТМ (съгласно WHO, 2008 ) [СЗО, 2011] Раздел 3.4.2.1.1 Диференциални диагностични критерии за диабет тип 1 и тип 2 при диагностициране [KERNER и BRÜCKEL, 2009] Раздел 3.4.2.1.2 Диагностични критерии за захарен диабет [KERNER и BRÜCKEL, 2009] Раздел 3.4.3.1.1 Класификация на кръвното налягане [SLANY et al., 2007] Раздел 3.5.2.1 Физиологични ефекти на стевиол и стевиозид, както и екстракти от Stevia rebaudiana [мод. според MAIER и HUBER, 2010]
VII Списък на съкращенията ADI BMI CHL DOCA E EC EFSA EG ESI EU FAO FDA HDL IR JECFA KG LC LD LDL MS NMR NOAEL NOEL OGTT ppm RP-HPLC Приемлив дневен прием (разрешен дневен прием) Индекс на телесна маса (индекс на телесна маса) Бели дробове на китайски хамстер (белия дроб на китайците) Хамстери) Deoxy-Cortico-Steron-Acetat Europe, E-номер Европейска комисия (Европейска комисия) Европейски орган за безопасност на храните (Европейски орган за безопасност на храните) Европейска общност Електроспрей Йонизация Европейски съюз Организация по храните и земеделието (Организация по храните и земеделието) Администрация (Американски орган за безопасност на храните и лекарствата) Липопротеини с висока плътност Инфрачервена съвместна комисия на ФАО/СЗО за хранителни добавки Тегло Хроматография с телесно тегло Смъртоносна доза Ниска плътност Липопротеин Масова спектрометрия Ядрено-магнитен резонанс Не се наблюдава Неблагоприятно ниво на въздействие Ниво на ефект през устата G лукосетолеранцтест части на милион течна хроматография с обърната фаза и висока ефективност (хроматография с обратна фаза)
VIII SCF Научен комитет по храните S9 Супернатант (супернатант), центрофугиране при 9000 g T 3 T 4 TS САЩ САЩ UV VLDL СЗО Трийодтиронин Тироксин сухо вещество Съединени американски щати САЩ Ултравиолетова липопротеинова много ниска плътност Световна здравна организация (Световната здравна организация)
2 Целта на тази дипломна работа е да намери отговори на всички тези въпроси чрез оценка на научните данни, както и да представи растението Stevia rebaudiana Bertoni, което също става все по-популярно в Европа, и да демонстрира своя потенциал.
3 2. Stevia rebaudiana Bertoni 2.1. Ботаника Stevia rebaudiana Bertoni принадлежи към семейство слънчогледови (Asteraceae или Compositae). Растението е родом от Парагвай, в долината на Рио понеделник. Предпочитаното местообитание е пясъчна почва близо до водата. [KATAYAMA et al., 1976, цитиран там. според RAY, 2008] Растението стевия може да расте до 65 см високо в дивата природа. Това е малко, храстовидно, многогодишно растение. [РОБИНСЪН, 1930 г. цит според RAY, 2008] Фиг. 2.1.1 Stevia Rebaudiana Bertoni [SUTTAJIT et al., 1993] Има многогодишно коренище. Това се състои от коренова шийка, от която произтичат всички корени. Едва ли има образуване на фини корени. Корените обикновено проникват около 15 см дълбоко в земята. Издънките се развиват от кореновата шийка в началото на нов вегетационен период. Надземната част на растението е едногодишна. [KIENLE, 1993a]
4 Фиг. 2.1.2 Коренище на Stevia rebaudiana [KIENLE, 1993a] Листата са светло до тъмнозелени, разположени един срещу друг, 5-8 см дълги и 2-3 см широки. Възможни са яйцевидни, елипсовидни до диамантеновидни листни форми. Отгоре обаче формата на листа е по-ланцетна. Нарезът на листния ръб и дизайнът на листните основи са различни. [KIENLE, 1993a] Структурата на растителния косъм на листната повърхност има два различни размера - голям от 4-5 µm и малък от 2.5 µm. [SHAFFERT and CHETOBAR, 1994b цит. според BRANDLE et al., 1998] Цветовете са с размер 7-15 mm, бели и подредени в неправилно съцветие. [РОБИНСОН, 1930 г. цит според RAY, 2008] Цветните глави са еднородни, предимно 5-цветни и имат тесен, цилиндричен 5-6-листен плик, дълъг около 1 cm. Страничен изстрел от първи ред може да има между 10 и около 200 глави. Плодът е с 4 до 5 ръбове, дълъг и тънък. [KIENLE, 1993a]
5 Фиг. 2.1.3 Чертеж на цветна глава, цветето и плодовата поставка [KIENLE, 1993a] Семето е пепел (затварящ плод) с перообразна корона на косата. [РОБИНСЪН, 1930 г. цит според RAY, 2008] Той е покритосеменни, с дължина около 3 mm, удължен, сплескан и има папус в края. По-голямата част от опрашването се извършва от вятъра, но е възможно и от насекоми, особено през периода на цъфтеж. [KIENLE, 1993a] Фиг. 2.1.4 Чертеж на семките [KIENLE, 1993a] Стевия е растение с кратък ден с критична продължителност на деня около 13 часа. [BRANDLE et al., 1998] Репродуктивната анатомия на мъжа
Предлагат се 9 различни продукта от стевия. Те обаче не могат да бъдат декларирани като храна или хранителна добавка. [KIENLE, 2010a] В началото на 2010 г. EFSA най-накрая даде положителна оценка за безопасността на стевиоловите гликозиди. Това може да доведе до ранно одобрение в ЕС. 2.3. Район на произход Естественият дом на стевия е полувлажният субтропичен климат на 22-23 южна ширина и 55-56 западна дължина. [KIENLE, 1993b] Фиг. 2.3.1 Район на произход на Stevia rebaudiana [KIENLE, 1993b]
10 В този регион има годишни валежи от 1500 до 1800 mm и средногодишна температура от 21 C. Температурните крайности варират от -6 C до +43 C. Температурните разлики между деня и нощта могат да бъдат повече от 10 C. Не се появява замръзване на земята. [KIENLE, 1993b] 2.4. Отглеждане Stevia rebaudiana има определени изисквания за отглеждане. Ако годишните колебания на времето са твърде големи, добивът е много нисък. Такъв е случаят в страни на север от 45N географска ширина. Икономическо отглеждане е възможно в 120 от 192 държави в света. [KIENLE, 2010b] Раздел 2.4.1 Изисквания за отглеждане на Stevia rebaudiana [KIENLE, 2010b] В момента около 88% от отглеждането се извършва в Китай и 10% в Парагвай. Аржентина, Индия, Австралия, Кения и други страни искат да последват примера им, а също така отглеждат стевия в по-голям мащаб. Те се надяват, че това ще им даде високи пазарни дялове. Търговското отглеждане все още не е възможно в Европейския съюз. За целта Комисията на ЕС първо трябва да даде одобрение. Преди това няма икономическа основа. Въпреки това, в
11 различни региона на Европейския съюз пробно култивиране, което постигна добри резултати. [KIENLE, 2010b] Колко всъщност се отглежда Stevia rebaudiana в световен мащаб, може да се оцени само защото липсват статистически данни. Изявленията на компаниите, които произвеждат стевиол гликозиди, отговарят повече на желаните производствени цели в бъдеще. Фиг. 2.4.1 показва състоянието на световното отглеждане на стевия през юни 2009 г. и степента, до която отглеждането може да се увеличи до 2012 г. [KIENLE, 2010b] Фиг. 2.4.1 Отглеждане на Stevia rebaudiana в световен мащаб (към юни 2009 г.) [KIENLE, 2010b] Stevia rebaudiana може да се отглежда успешно в различни климатични райони по света. Растежът е възможен при различни условия на отглеждане. При отглеждане на стевия трябва да се обърне внимание на техниката на отглеждане. В различните климатични зони трябва да се използват различни техники. [KIENLE, 2010b]
14 2.5. Химическа структура и съставки 2.5.1. Подсладители от Stevia rebaudiana Листата на Stevia rebaudiana произвеждат компоненти със сладък вкус. Химически погледнато това са дитерпенови гликозиди. Всички тези дитерпеноидни гликозиди имат еднаква основна химическа структура, стевиол. Но те се различават по въглехидратните остатъци. Дитерпеновият алкохол, стевиолът, е изходният продукт на синтеза. Молекулите на глюкозата се свързват със стевиола. Образуват се стевиолови гликозиди. Те се различават по броя на молекулите на глюкозата и къде са свързани. Това създава вещества с различни сладости. Фиг. 2.5.1.1 показва химическата характеристика на стевиола и някои от неговите производни. [MAIER и HUBER, 2010]
20 използвани. Това направи патентната защита възможна. Сега Pepsi-Cola иска да последва примера заедно с Merisant, предишния производител на аспартам. Компаниите имат високи цели. В известен смисъл искате да атакувате пазара на захар. 20-25% от потреблението на захар в света трябва да бъде заменено от подсладители от стевия. [KIENLE, 2010a]
22 Намалете приема на енергия и се опитайте да намалите проблема с наднорменото тегло или затлъстяването. По същия начин хората с диабет могат да се възползват от подсладителите. [TOMBEK, 2010] 3.1.2. Одобрение Подсладителите са сред хранителните добавки. Изисква се одобрение, преди да могат да се използват. За одобрените в ЕС добавки международните експертни комитети (SCF или EFSA и JECFA) представиха здравна оценка преди одобрение. Подсладителите също са добре тествани преди да бъдат одобрени. [BfR, 2003] 3.1.3. Подсладители с висока интензивност Фиг. 3.1.3.1 Преглед на подсладителите с висока интензивност [SASS, 2010] Подсладителите с висока интензивност са склонни да стават по-горчиви с увеличаване на концентрацията. Това предполага, че едни и същи химични свойства, които създават горчивина, могат да играят роля за възприеманата сила. Така че се увеличава горчивината на съединенията със сладък вкус
27 Фиг. 3.1.3.1.6 Сукралоза [EBERMANN и ELMADFA, 2008] 3.1.3.2. Подсладители от естествен произход Neohesperidin dihydrochalcone, E 959 Neohesperidin dihydrochalcone е безкалоричен подсладител, който се произвежда от флавоноиди, намиращи се в цитрусовите плодове (грейпфрут, горчив портокал) и е около 300-2000 пъти по-сладък от захарозата. Подсладителят има забавен сладък вкус и сладък корен. Неохесперидин дихидрохалкон се използва в дъвка, бонбони, вода за уста, паста за зъби, някои плодови сокове и някои фармацевтични продукти. [GODSHALL, 2007] Стойността на ADI е 5 mg/kg телесно тегло/ден (SCF). [BfR, 2003] Фиг. 3.1.3.2.1 Неохесперидин дихидрохалкон [EBERMANN и ELMADFA, 2008] Thaumatin, E 957 Thaumatin е смес от протеини със сладък вкус от плодовете на западноафриканско растение (Thaumatococcus daniellii) и приблизително
31 Rebaudiosid A може да се комбинира както с безкалорични, така и с висококалорични подсладители. Това може да доведе до синергия. Това може да подобри определени свойства като вкус, стабилност или профил време/сладост. [PRAKASH et al., 2008] Стабилността на Rebiana зависи от продукта. В безалкохолните напитки като кола или лимон-лайм той остава приемливо сладък в продължение на 26 седмици на съхранение. Повечето безалкохолни напитки се използват в рамките на 16 седмици. Като подсладител за маса, използван в различни препарати, Rebiana е стабилна поне 52 седмици. Стабилността на дъвките беше 26 седмици. По време на пастьоризация (
88 ° С в продължение на 5 минути) и ферментация на кисело мляко, няма значително намаление и Rebiana е стабилна в продължение на 6 седмици съхранение. Когато печете бяла торта (
177 ° С за 20-25 минути) и с последващо съхранение в продължение на 5 дни (
25 C и 60% относителна влажност) няма значителна загуба на Rebiana. В допълнение, Rebiana може да се използва успешно в зърнени закуски и храни на зърнена основа, нутрицевтици, фармацевтични продукти, годни за консумация гелове и сладкарски изделия. [PRAKASH et al., 2008] Количеството на използваната ребиана също зависи от продукта. Таблица 3.1.4.1.1 показва концентрацията на Rebiana като единствен подсладител в различни продукти. [PRAKASH et al., 2008] Продуктова гама * (mg/kg или mg/L) газирана безалкохолна напитка 50-600 безалкохолни напитки с неподвижно състояние 50-600 незабавни безалкохолни напитки 200-2000 подсладител за маса 800-4000 печени изделия 200-1000 млечни продукти 150-1000 дъвки 300 -6 000