DIPLOMA TÉZISEK. A dolgozat címe. Stevia az emberi táplálkozásban. kívánt tudományos fokozat. Tudománymester (Mag. Rer. Nat.
DIPLOMA TÉZISEK A diplomamunka címe Stevia az emberi táplálkozásban Kívánt tudományos fokozat Természettudományi Magistra (Mag. Rer. Nat.) Szerző: Kasenbacher Veronika érettségi szám: 0307175 Tanulmányi kód (a tanulmánylap szerint): A 474 Tanulmányozási terület (a tanulmánylap szerint): Táplálkozástudományi diploma .-Prof. Mag. Dr. Petra Rust Bécs, 2011
I Tartalomjegyzék Ábra lista. V Táblázatok listája. VI A rövidítések listája. VII 1. Bevezetés és kérdés. 1 2. Stevia rebaudiana Bertoni. 3 2.1. Növénytan. 3 2.2. Történelem és ismeretterjesztés. 6 2.3. Származási terület. 9 2.4. Termesztés. 10 2.5. Kémiai szerkezet és összetevők. 14 2.5.1. Stevia rebaudiana édesítőszerek. 14 2.5.2. Egyéb hozzávalók. 15 2.6. Jogalap: helyzet az EU-ban és más országokban. 17 2.6.1. Jogi helyzet Japánban. 17 2.6.2. Jogi helyzet az USA-ban. 17 2.6.3. Jogi helyzet Európában. 18 2.7. Érdeklődés az ipar különböző ágaiból. 19 3. Használat az emberi táplálkozásban. 21 3.1. Édesítők. 21 3.1.1. Édes hatás. 21 3.1.2. Belépés. 22 3.1.3. Nagy intenzitású édesítőszerek. 22 3.1.3.1. Szintetikus édesítőszerek. 23.
II 3.1.3.2. Természetes eredetű édesítőszerek. 27 3.1.4. Stevia édesítőszerként. 28 3.1.4.1. Rebiana, rendkívül tiszta rebaudiosid A. 29 3.1.4.2. Stevia édesítőszer. 32 3.2. Farmakokinetika és anyagcsere. 34 3.3. Toxicitás. 42 3.3.1. Karcinogenitás. 42 3.3.2. Akut toxicitási vizsgálat. 45 3.3.3. Vizsgálat az A. rebaudiosid szubkrónikus toxicitásáról. 46 3.3.4. Termékenység és teratogenitás. 47 3.3.5. Genetikai toxikológia/genotoxicitás. 51 3.3.6. A nagy intenzitású édesítőszer rebaudioside A bevitelének szintje. 53 3.4. Olyan betegségek, amelyekre pozitív hatás gyakorolható. 54 3.4.1. Túlsúly és elhízás. 54 3.4.1.1. Meghatározás. 54 3.4.1.2. Egyidejű és másodlagos betegségek. 55 3.4.2. 2. típusú cukorbetegség. 56 3.4.2.1. Meghatározás. 57 3.4.2.2. Másodlagos betegségek. 59 3.4.3. Magas vérnyomás. 59 3.4.3.1. A vérnyomás diagnózisa és osztályozása. 59 3.4.3.2. Egyidejű és másodlagos betegségek. 60 3.4.4. Metabolikus szindróma. 61 3.4.4.1. Meghatározás. 61 3.4.4.2. Másodlagos betegségek. 62
III 3.4.5. Fenilketonuria. 62 3.5. A Stevia rebaudiana lehetséges jótékony hatása. 63 3.5.1. Hyperlipidemia. 63 3.5.2. 2. típusú cukorbetegség. 64 3.5.3. Vérnyomáscsökkentő hatás. 70 3.6. A Stevia rebaudiana egyéb pozitív hatásai. 74 3.6.1. Rotavírus-ellenes aktivitás. 74 3.6.2. Gyulladáscsökkentő és immunmoduláló hatások. 74 3.6.3. Baktericid hatás. 75 3.6.4. Kemoprevenciós hatás. 75 3.6.5. Antioxidáns hatás. 76 3.6.6. Kariogén potenciál és a plakkképződésre gyakorolt hatás. 76 3.6.7. Antiamnesztikus hatás. 77 3.7. Használ. 77 3.7.1. Élelmiszeripar. 78 3.7.2. Gyógyszeripar. 79 3.7.3. Mezőgazdaság. 79 3.8. Termékfejlesztés az élelmiszeriparban és a fogyasztói elvárások. 79 3.9. Édesítőszereket tartalmazó üdítők piaca. 80 3.10. Termékválasztás. 81 3.10.1. Üdítő baracklé. 81 3.10.2. Üdítő őszibarack nedű. 81 3.10.3. Édes tejtermékek. 82 3.10.4. Szárított gyümölcs. 82 3.10.5. Könnyű ketchup. 82
IV 3.10.6. Csökkentett kalóriatartalmú csokoládé. 82 4. Következtetés. 84 5. Összegzés. 89 6. Összegzés. 90 7. Irodalomjegyzék. 91 önéletrajz. 109.
VI Táblázatok 2.4.1. Táblázat: Stevia rebaudiana termesztési követelményei [KIENLE, 2010b] 2.4.2. Táblázat: Stevia rebaudiana termesztési technológiája [KIENLE, 2010b] 2.4.3. Táblázat: Stevia termelékenysége a különböző éghajlati övezetekben [KIENLE, 2010b] 2.5. 2.1 A sztívia levélolaj zsírsavainak (g/100g) összetétele [TADHANI és SUBHASH, 2006] 3.1.4.1. Táblázat: A szteviolszármazékok eltérő édessége [SHEVCHENKO et al., 2010] Tab . PRAKASH és mtsai., 2010] 3.3.1.1. táblázat: Steviosiddal végzett patkányokon végzett krónikus toxicitási és karcinogenitási vizsgálatok áttekintése [MAIER és HUBER, 2010] 3.4.1.1.1. táblázat Felnőttek testsúly-besorolása BMI alapján (WHO, 2008 szerint) ) [WHO, 2011] 3.4.2.1.1. Táblázat: Differenciáldiagnosztikai kritériumok az 1-es és 2-es típusú cukorbetegséghez a diagnózis felállításakor [KERNER és BRÜCKEL, 2009] 3.4.2.1.2. Táblázat: A diabetes mellitus diagnosztikai kritériumai [KERNER és BRÜCKEL, 2009] 3.4.3.1.1. Táblázat: A vérnyomás osztályozása [SLANY et al., 2007] 3.5.2.1. MAIER és HUBER szerint, 2010]
VII Rövidítések listája 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 Elfogadható napi bevitel (megengedett napi bevitel) Testtömeg-index (testtömeg-index) Kínai hörcsög tüde (a kínai tüdeje) Hörcsögök) Deoxy-Cortico-Steron-Acetat Europe, E-szám Európai Bizottság (Európai Bizottság) Európai Élelmiszerbiztonsági Hatóság (Európai Élelmiszerbiztonsági Hatóság) Európai Közösség Elektrospray-ionizáció Európai Unió Élelmiszer- és Mezőgazdasági Szervezete (Élelmezési és Mezőgazdasági Szervezet) Élelmiszer és gyógyszer Adminisztráció (Egyesült Államok Élelmiszer- és Gyógyszerbiztonsági Ügynöksége) Nagy sűrűségű lipoprotein infravörös vegyes FAO/WHO élelmiszer-adalékanyagokkal foglalkozó szakértői bizottság testtömeg folyadékkromatográfia halálos dózis alacsony sűrűségű lipoprotein tömegspektrometria nukleáris mágneses rezonancia nem észlelt káros hatásszintet nem figyeltek Hatásszint orális G egymillió rész, visszafordított fázisú, nagy teljesítményű folyadékkromatográfia (fordított fázisú kromatográfia)
VIII. SCF élelmiszerügyi tudományos bizottság S9 felülúszó (felülúszó), centrifugálás 9 000 g-nál T 3 T 4 TS USA USA UV VLDL WHO trijódtironin tiroxin szárazanyag Amerikai Egyesült Államok Amerikai Egyesült Államok Ultraibolya nagyon alacsony sűrűségű lipoprotein Egészségügyi Világszervezet (Egészségügyi Világszervezet)
2 Jelen diplomamunka célja, hogy a tudományos adatok kiértékelésével megválaszolja ezeket a kérdéseket, valamint bemutassa az Európában is egyre népszerűbb Stevia rebaudiana Bertoni növényt, és bemutassa annak lehetőségeit.
3 2. Stevia rebaudiana Bertoni 2.1. A Stevia rebaudiana Bertoni botanika a napraforgó családba (Asteraceae vagy Compositae) tartozik. A növény Paraguay őshonos, Rio hétfő völgyében. Az előnyös élőhely a homokos talaj a víz közelében. [KATAYAMA et al., 1976, idézi RAY, 2008] A stevia növény akár 65 cm magasra is megnőhet a vadonban. Kicsi, cserjés és évelő növény. [ROBINSON, 1930 idézi: RAY, 2008] 2.1.1. Ábra Stevia Rebaudiana Bertoni [SUTTAJIT et al., 1993] Ez egy évelő rizóma. Ez egy gyökérnyakból áll, amelyből minden gyökér származik. A finom gyökerek alig képződnek. A gyökerek általában körülbelül 15 cm mélyen behatolnak a talajba. A hajtások a gyökér nyakából fejlődnek ki egy új tenyészidőszak elején. Az üzem föld feletti része éves. [KIENLE, 1993a]
4 2.1.2. Ábra A Stevia rebaudiana alanya [KIENLE, 1993a] A levelek világos vagy sötétzöld színűek, egymással szemben helyezkednek el, 5-8 cm hosszúak és 2-3 cm szélesek. Tojás alakú, elliptikus vagy gyémánt alakú levélalak lehetséges. Fent azonban a levél alakja lándzsásabb. A levélszél rovátkája és a levélalapok kialakítása különbözik. [KIENLE, 1993a] A növény felszínén a levél felszínén kétféle méret van: egy nagy 4-5 µm, egy kicsi 2,5 µm. [SHAFFERT és CHETOBAR, 1994b, idézi BRANDLE és mtsai., 1998] A virágok 7-15 mm nagyságúak, fehérek és szabálytalan virágzatba rendeződnek. [ROBINSON, 1930 idézi: RAY, 2008] A virágfejek homogének, többnyire 5 virágúak, és keskeny, hengeres, 5-6 szirmú héjuk van, körülbelül 1 cm hosszú. Az első rendű oldalsó lövésnek 10 és körülbelül 200 feje lehet. A gyümölcs 4–5 szélű, hosszú és vékony. [KIENLE, 1993a]
5 2.1.3. Ábra: A virágfej, a virág és a gyümölcsállomány rajza [KIENLE, 1993a] A mag achene (záró gyümölcs), tollszerű hajkoronával. [ROBINSON, 1930, idézi: RAY, 2008]. Körülbelül kb. 3 mm hosszú, hosszúkás, lapított formájú, végein pappusú. A beporzás nagy részét a szél végzi, de rovarok is, főleg a virágzási időszakban. [KIENLE, 1993a] 2.1.4. Ábra Az achének rajza [KIENLE, 1993a] A Stevia egy rövid napos növény, amelynek kritikus napi hossza körülbelül 13 óra. [BRANDLE et al., 1998] A hím reproduktív anatómiája
9 különféle stevia termék kapható. Ezeket azonban nem lehet élelmiszerként vagy élelmiszer-adalékanyagként bejelenteni. [KIENLE, 2010a] 2010 elején az EFSA végül pozitívan értékelte a szteviol-glikozidok biztonságosságát. Ez korai jóváhagyáshoz vezethet az EU-ban. 2.3. Származási terület A stevia természetes otthona a félig nedves, szubtrópusi éghajlat a 22. és 23. déli szélességi, valamint az 55. és az 56. nyugati hosszúság között. [KIENLE, 1993b] 2.3.1. Ábra A Stevia rebaudiana származási területe [KIENLE, 1993b]
10 Ebben a régióban éves csapadékmennyiség 1500–1800 mm, éves átlaghőmérséklet pedig 21 C. A szélsőséges hőmérséklet -6 C és +43 C között mozog. A nappali és az éjszakai hőmérséklet-különbségek 10 C-nál nagyobbak lehetnek. Földi fagy nem fordul elő. [KIENLE, 1993b] 2.4. Termesztés A Stevia rebaudiana bizonyos termesztési követelményekkel rendelkezik. Ha az éves időjárási ingadozások túl nagyok, a hozam nagyon alacsony. Ez a helyzet a 45N szélességtől északra eső országokban. Gazdasági művelés a világ 192 országából 120-ban lehetséges. [KIENLE, 2010b] 2.4.1. Táblázat: A Stevia rebaudiana növekvő igényei [KIENLE, 2010b] Jelenleg a termesztés mintegy 88% -át Kínában és 10% -át Paraguayban hajtják végre. Argentína, India, Ausztrália, Kenya és más országok követni akarják a példájukat, és a steviát is nagyobb mértékben termesztik. Remélik, hogy ez nagy piaci részesedést jelent számukra. Kereskedelmi termesztés az Európai Unióban még nem lehetséges. Ehhez az EU Bizottságának először meg kell adnia a jóváhagyást. Előtte nincs gazdasági alap. Azonban
Az Európai Unió 11 különböző régiójában egy próbatermesztés történt, amely jó eredményeket ért el. [KIENLE, 2010b] A Stevia rebaudiana valójában mennyit termeszt világszerte, csak azért lehet megbecsülni, mert hiányoznak a statisztikák. A szteviol-glikozidokat gyártó vállalatok nyilatkozatai jobban megfelelnek a jövőben kívánt termelési céljaiknak. A 2.4.1. Ábra mutatja a globális stevia-termesztés állapotát 2009 júniusában és azt, hogy a termesztés milyen mértékben növekedhet 2012-ig. [KIENLE, 2010b] 2.4.1. Ábra A Stevia rebaudiana világméretű termesztése (2009. júniusától) [KIENLE, 2010b] A Stevia rebaudiana sikeresen termeszthető a világ különböző éghajlati régióiban. A növekedés különböző tenyésztési feltételekkel lehetséges. A stevia termesztésekor figyelmet kell fordítani a termesztési technikára. Különböző technikákat kell alkalmazni a különböző éghajlati övezetekben. [KIENLE, 2010b]
14 2.5. Kémiai szerkezet és összetevők 2.5.1. A Stevia rebaudiana édesítőszerei A Stevia rebaudiana levelei édes ízű összetevőket eredményeznek. Kémiailag véve ezek diterpén-glikozidok. Mindezeknek a diterpenoid glikozidoknak ugyanaz az alapvető kémiai szerkezete, a szteviol. De különböznek a szénhidrátmaradványoktól. A szintézis kiindulási terméke a diterpén-alkohol, a szteviol. A glükózmolekulák kötődnek a szteviolhoz. Steviol-glikozidok képződnek. Különböznek a glükózmolekulák számában és abban, hogy hol kötöttek. Ez különböző édességű anyagokat hoz létre. A 2.5.1.1. Ábra a szteviol és néhány származéka kémiai jellemzését mutatja. [MAIER és HUBER, 2010]
20 használt. Ez lehetővé tette a szabadalmi oltalmat. A Pepsi-Cola most a Merisant-nal, az előző aszpartámgyártóval akar követni példáját. A vállalatoknak magas célok vannak. Bizonyos értelemben támadni akarja a cukorpiacot. A világ cukorfogyasztásának 20-25% -át stevia édesítőszerekkel kell pótolni. [KIENLE, 2010a]
22 Csökkentse az energiafogyasztást, és igyekezzen csökkenteni a túlsúly vagy az elhízás problémáját. Hasonlóképpen, a cukorbetegek számára előnyös lehet az édesítőszer. [TOMBEK, 2010] 3.1.2. A jóváhagyó édesítőszerek az élelmiszer-adalékanyagok közé tartoznak. Használatuk előtt jóváhagyásra van szükség. Az EU-ban jóváhagyott adalékanyagokról a nemzetközi szakértői bizottságok (SCF vagy EFSA és JECFA) jóváhagyás előtt benyújtottak egészségügyi értékelést. Az édesítőszereket is alaposan tesztelik jóváhagyásuk előtt. [BfR, 2003] 3.1.3. Nagy intenzitású édesítőszerek 3.1.3.1. Ábra A nagy intenzitású édesítőszerek áttekintése [SASS, 2010] A nagy intenzitású édesítőszerek fokozódó koncentrációval keserűvé válnak. Ez arra utal, hogy ugyanazok a kémiai tulajdonságok, amelyek keserűséget keltenek, szerepet játszhatnak a vélt erősségben. Tehát nő az édes ízű vegyületek keserűsége
Ábra: Szukralóz [EBERMANN és ELMADFA, 2008] 3.1.3.2. Természetes eredetű édesítőszerek Neohesperidin dihydrochalcone, E 959 A Neohesperidin dihydrochalcone kalóriamentes édesítőszer, amely citrusfélékben található gyümölcsös flavonoidokból (grapefruit, keserű narancs) készül, és körülbelül 300-2000-szer édesebb, mint a szacharóz. Az édesítőszer késleltetett édes íze és édesgyökér utóíze van. A neoheszperidin-dihidrokalkont rágógumiban, cukorkában, szájvízben, fogkrémben, néhány gyümölcslében és néhány gyógyszerkészítményben használják. [GODSHALL, 2007] Az ADI értéke 5 mg/testtömeg-kg/nap (SCF). [BfR, 2003] 3.1.3.2.1. Ábra Neohesperidin dihydrochalcone [EBERMANN és ELMADFA, 2008] Thaumatin, E 957 A taumatin egy nyugat-afrikai növény (Thaumatococcus daniellii) gyümölcséből származó édes ízű fehérjék keveréke, és kb.
31 A Rebaudiosid A kombinálható kalóriamentes és magas kalóriatartalmú édesítőszerekkel egyaránt. Ez szinergiához vezethet. Ez javíthat bizonyos tulajdonságokon, például az ízen, a stabilitáson vagy az idő/édesség profilon. [PRAKASH et al., 2008] A Rebiana stabilitása termékfüggő. Az olyan üdítőkben, mint a kóla vagy a citrom-lime, 26 hétig tartó tárolás alatt elfogadhatóan édes maradt. A legtöbb üdítőt 16 héten belül használják fel. A különféle készítményekben használt asztali édesítőszerként a Rebiana legalább 52 hétig stabil volt. A rágógumi stabilitása 26 hét volt. Pasztőrözés során (
88 ° C-on 5 percig) és a joghurt fermentációjánál nem volt szignifikáns csökkenés, és a Rebiana stabil volt 6 hétig tartó tárolás alatt. Fehér sütemény (
177 ° C-on 20-25 percig), majd további 5 napos tárolással (
25 ° C és 60% relatív páratartalom) nem volt jelentős Rebiana veszteség. A Rebiana reggelizőpelyhekben és gabonaalapú ételekben, táplálékgyógyszerekben, gyógyszerekben, étkezési gélekben és cukrászati termékekben is sikeresen alkalmazható. [PRAKASH et al., 2008] A felhasznált Rebiana mennyisége a terméktől is függ. A 3.1.4.1.1. Táblázat a Rebiana, mint egyetlen édesítőszer koncentrációját mutatja be a különböző termékekben. [PRAKASH et al., 2008] Termékcsalád * (mg/kg vagy mg/L) szénsavas üdítő 50-600 üdítőital 50-600 instant üdítőital 200-2000 asztali édesítőszer 800-4000 pékáru 200-1000 tejtermék 150-1000 rágógumi 300 -6,000