ДИПЛОМНА ТЕЗА. Назва дисертації. Стевія в харчуванні людини. бажаний науковий ступінь. Магістр природничих наук (Mag. Rer. Nat.

ДИПЛОМНА ТЕЗА Назва дипломної роботи Стевія в галузі харчування людини Бажаний вчений ступінь магістр природничих наук (Mag. Rer. Nat.) Автор: Вероніка Касенбахер Номер випускного: 0307175 Номер дослідження (згідно з навчальним листом): A 474 Напрям навчання (згідно з навчальним листом): Диплом наукового керівника .-Проф. Маг. Петра Руст, Відень, 2011

I Зміст Список малюнків. V Перелік таблиць. VI Список скорочень. VII 1. Вступ та запитання. 1 2. Stevia rebaudiana Bertoni. 3 2.1. Ботаніка. 3 2.2. Історія та поширення. 6 2.3. Область походження. 9 2.4. Вирощування. 10 2.5. Хімічна структура та інгредієнти. 14 2.5.1. Підсолоджувачі з Stevia rebaudiana. 14 2.5.2. Інші інгредієнти. 15 2.6. Правова основа: ситуація в ЄС та в інших країнах. 17 2.6.1. Правова ситуація в Японії. 17 2.6.2. Правова ситуація в США. 17 2.6.3. Правова ситуація в Європі. 18 2.7. Інтерес з боку різних галузей промисловості. 19 3. Застосування в харчуванні людини. 21 3.1. Підсолоджувачі. 21 3.1.1. Солодкий ефект. 21 3.1.2. Вступ. 22 3.1.3. Підсолоджувачі високої інтенсивності. 22 3.1.3.1. Синтетичні підсолоджувачі. 23

II 3.1.3.2. Підсолоджувачі природного походження. 27 3.1.4. Стевія як підсолоджувач. 28 3.1.4.1. Rebiana, високочистий ребаудіозид А. 29 3.1.4.2. Підсолоджувач Стевія. 32 3.2. Фармакокінетика та метаболізм. 34 3.3. Токсичність. 42 3.3.1. Канцерогенність. 42 3.3.2. Дослідження гострої токсичності. 45 3.3.3. Дослідження субхронічної токсичності ребаудіозиду А. 46 3.3.4. Плодючість і тератогенність. 47 3.3.5. Генетична токсикологія/генотоксичність. 51 3.3.6. Рівень надходження високоінтенсивного підсолоджувача ребаудіозиду А. 53 3.4. Хвороби, на які може бути позитивний вплив. 54 3.4.1. Надмірна вага та ожиріння. 54 3.4.1.1. Визначення. 54 3.4.1.2. Супутні та вторинні захворювання. 55 3.4.2. Цукровий діабет типу 2. 56 3.4.2.1. Визначення. 57 3.4.2.2. Вторинні захворювання. 59 3.4.3. Гіпертонія. 59 3.4.3.1. Діагностика та класифікація артеріального тиску. 59 3.4.3.2. Супутні та вторинні захворювання. 60 3.4.4. Метаболічний синдром. 61 3.4.4.1. Визначення. 61 3.4.4.2. Вторинні захворювання. 62

III 3.4.5. Фенілкетонурія. 62 3.5. Можливі сприятливі ефекти Stevia rebaudiana. 63 3.5.1. Гіперліпідемія. 63 3.5.2. Цукровий діабет типу 2. 64 3.5.3. Антигіпертензивний ефект. 70 3.6. Інші позитивні ефекти Stevia rebaudiana. 74 3.6.1. Анти-ротавірусна активність. 74 3.6.2. Протизапальну та імуномодулюючу дію. 74 3.6.3. Бактерицидна дія. 75 3.6.4. Хіміопрофілактичний ефект. 75 3.6.5. Антиоксидантний ефект. 76 3.6.6. Каріогенний потенціал та вплив на утворення нальоту. 76 3.6.7. Антиамнестичний ефект. 77 3.7. Використовує. 77 3.7.1. Харчова промисловість. 78 3.7.2. Фармацевтична промисловість. 79 3.7.3. Сільське господарство. 79 3.8. Розробка продуктів у харчовій промисловості та сподівання споживачів. 79 3.9. Ринок безалкогольних напоїв, що містять підсолоджувачі. 80 3.10. Вибір продуктів. 81 3.10.1. Безалкогольний напій персикового соку. 81 3.10.2. Безалкогольний напій персиковий нектар. 81 3.10.3. Солодкі молочні продукти. 82 3.10.4. Сухофрукти. 82 3.10.5. Легкий кетчуп. 82

IV 3.10.6. Шоколад зі зниженою калорійністю. 82 4. Висновок. 84 5. Резюме. 89 6. Короткий зміст. 90 7. Бібліографія. 91 CV. 109

VI Список таблиць Таблиця 2.4.1 Вимоги до вирощування для Stevia rebaudiana [KIENLE, 2010b] Вкладка 2.4.2 Технологія вирощування для Stevia rebaudiana [KIENLE, 2010b] Таблиця 2.4.3 Продуктивність стевії в різних кліматичних зонах [KIENLE, 2010b] Таблиця 2.5. 2.1 Склад жирних кислот (г/100 г) олії листя стевії [TADHANI and SUBHASH, 2006] Таблиця 3.1.4.1 Різна солодкість похідних стевіолу [ШЕВЧЕНКО та ін., 2010] Таблиця 3.1.4.1.1 Кількість ребіани, що використовується в різних продуктах [модифікація . згідно з PRAKASH та співавт., 2010] Таблиця 3.3.1.1 Огляд досліджень хронічної токсичності та канцерогенності на щурах зі стевіозидом [MAIER та HUBER, 2010] Таблиця 3.4.1.1.1 Класифікація ваги у дорослих на основі ІМТ (згідно з ВООЗ, 2008 ) [ВООЗ, 2011] Таблиця 3.4.2.1.1 Диференціальні діагностичні критерії діабету 1 та 2 типу при діагностиці [KERNER та BRÜCKEL, 2009] Таблиця 3.4.2.1.2 Діагностичні критерії цукрового діабету [KERNER та BRÜCKEL, 2009] Таблиця 3.4.3.1.1 Класифікація артеріального тиску [SLANY et al., 2007] Таблиця 3.5.2.1 Фізіологічний вплив стевіолу та стевіозиду, а також екстрактів із Stevia rebaudiana [мод. за даними MAIER та HUBER, 2010]

VII Список скорочень 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 Допустимий щоденний прийом (дозволений щоденний прийом) Індекс маси тіла (індекс маси тіла) Легкий китайський хом'як (легеня китайців) Хом'яки) Deoxy-Cortico-Steron-Acetat Europe, E-number Європейська комісія (Європейська комісія) Європейська служба безпеки харчових продуктів (Європейська служба безпеки харчових продуктів) Європейське співтовариство Іонізація розпиленням Європейський Союз Продовольча та сільськогосподарська організація (Продовольча та сільськогосподарська організація) Продукти харчування та ліки Адміністрація (Агентство з безпеки харчових продуктів та лікарських засобів) Ліпопротеїни високої щільності Інфрачервоний спільний комітет експертів ФАО/ВООЗ з харчових добавок Маса тіла Рідка хроматографія Смертельна доза Ліпопротеїни масової спектрометрії низької щільності Ядерний магнітний резонанс Не спостерігається Побічний рівень впливу Не спостерігається Рівень ефекту оральний G лукосетолеранцтест частин на мільйон зворотної фази - високоефективна рідинна хроматографія

VIII Науковий комітет SCF з харчових продуктів S9 Надосадова рідина (супернатант), центрифугування при 9000 г T 3 T 4 TS США США УФ ЛНПЛ ВООЗ Трийодтиронін Тироксин суха речовина Сполучені Штати Америки США Ультрафіолетова дуже низька щільність ліпопротеїнів Всесвітня організація охорони здоров’я (Всесвітня організація охорони здоров’я)

2 Метою дипломної роботи є знайти відповіді на всі ці питання шляхом оцінки наукових даних, а також представити рослину Stevia rebaudiana Bertoni, яка також стає все більш популярною в Європі, та продемонструвати її потенціал.

3 2. Stevia rebaudiana Bertoni 2.1. Ботаніка Stevia rebaudiana Bertoni належить до сімейства соняшникових (Asteraceae або Compositae). Рослина родом з Парагваю, в долині Ріо в понеділок. Кращим середовищем існування є піщаний ґрунт біля води. [KATAYAMA et al., 1976, цитовано з RAY, 2008] Рослина стевії може виростати до 65 см у висоту в дикій природі. Це невелика, чагарникова і багаторічна рослина. [РОБІНСОН, 1930, цитовано з RAY, 2008] Рис. 2.1.1 Стевія Ребаудіана Бертоні [SUTTAJIT та ін., 1993] У нього багаторічне кореневище. Це складається з кореневої шийки, з якої виникають усі коріння. Навряд чи є якісь утворення тонких коренів. Коріння зазвичай проникає в землю приблизно на 15 см. Пагони розвиваються з кореневої шийки на початку нового вегетаційного періоду. Надземна частина рослини однорічна. [KIENLE, 1993a]

4 Рис. 2.1.2 Кореневище Stevia rebaudiana [KIENLE, 1993a] Листя від світлого до темно-зеленого кольору, розташовані один навпроти одного, 5-8 см завдовжки і 2-3 см завширшки. Можливі яйцеподібні, еліптичні до ромбоподібної форми листя. Однак вище форма листя більш ланцетна. Виїмка краю листка та конструкція листкової основи різні. [KIENLE, 1993a] Структура волосяного покриву рослин на поверхні листя має два різних розміри - великий 4-5 мкм і малий 2,5 мкм. [SHAFFERT and CHETOBAR, 1994b цитується за BRANDLE et al., 1998] Квітки мають розмір 7-15 мм, білі та розташовані в неправильному суцвітті. [РОБІНСОН, 1930, цитовано з RAY, 2008] Квіткові головки однорідні, переважно 5-квіткові і мають вузьку циліндричну 5-6-пелюсткову оболонку довжиною близько 1 см. Бічний пагін першого порядку може мати від 10 до приблизно 200 голів. Плід від 4 до 5 країв, довгий і тонкий. [KIENLE, 1993a]

5 Рис. 2.1.3 Малюнок головки квітки, квітки та плодового насадження [KIENLE, 1993a] Насіння - сім’янка (плод, що закриває) з пір’ястою кроною волосся. [РОБІНСОН, 1930, цитовано з RAY, 2008] Це покритонасінна рослина, довжина приблизно 3 мм, довгаста, сплощена і має на кінці папус. Більшу частину запилення робить вітер, але це можливо і комахами, особливо в період цвітіння. [KIENLE, 1993a] Рис. 2.1.4 Малюнок сім'янок [KIENLE, 1993a] Стевія - рослина короткого дня з критичною тривалістю дня близько 13 годин. [BRANDLE et al., 1998] Репродуктивна анатомія самця

Доступні 9 різних продуктів стевії. Однак вони не можуть бути задекларовані як їжа або харчова добавка. [KIENLE, 2010a] На початку 2010 року EFSA нарешті дала позитивну оцінку безпеці глікозидів стевіолу. Це може призвести до швидкого затвердження в ЄС. 2.3. Територія походження Природним домом стевії є напіввологий субтропічний клімат на 22-23 південній широті та 55-56 західній довготі. [KIENLE, 1993b] Рис. 2.3.1 Територія походження Stevia rebaudiana [KIENLE, 1993b]

10 У цьому регіоні щорічно випадає опадів від 1500 до 1800 мм і середньорічної температури 21 C. Температурні екстремуми коливаються від -6 C до +43 C. Температурні різниці між днем і ніччю можуть бути більше 10 C. Грунтових заморозків не буває. [KIENLE, 1993b] 2.4. Вирощування Stevia rebaudiana має певні вимоги до вирощування. Якщо річні коливання погоди занадто великі, урожайність дуже низька. Це має місце в країнах на північ від 45N широти. Економічне вирощування можливе у 120 із 192 країн світу. [KIENLE, 2010b] Вкладка 2.4.1 Вимоги до вирощування Stevia rebaudiana [KIENLE, 2010b] В даний час близько 88% вирощування відбувається в Китаї та 10% у Парагваї. Аргентина, Індія, Австралія, Кенія та інші країни хочуть наслідувати цей приклад, а також вирощують стевію в більших масштабах. Вони сподіваються, що це дасть їм високі частки ринку. Комерційне вирощування поки що неможливе в Європейському Союзі. Для цього Комісія ЄС повинна спочатку надати схвалення. До цього немає економічної основи. Однак у

Пробне вирощування в 11 різних регіонах Європейського Союзу, яке досягло хороших результатів. [KIENLE, 2010b] Скільки насправді вирощують Stevia rebaudiana у всьому світі, можна оцінити лише через відсутність статистичних даних. Твердження компаній, що виробляють глікозиди стевіолу, більше відповідають бажаним цілям виробництва у майбутньому. Рис. 2.4.1 показує стан вирощування стевії у всьому світі у червні 2009 р. Та міру, в якій вирощування може зрости до 2012 р. [KIENLE, 2010b] Рис. 2.4.1 Вирощування Stevia rebaudiana у всьому світі (станом на червень 2009 р.) [KIENLE, 2010b] Stevia rebaudiana можна успішно культивувати в різних кліматичних регіонах світу. Зростання можливий за різних умов вирощування. Вирощуючи стевію, слід звертати увагу на техніку вирощування. У різних кліматичних зонах повинні застосовуватися різні техніки. [KIENLE, 2010b]

14 2.5. Хімічна структура та інгредієнти 2.5.1. Підсолоджувачі з Stevia rebaudiana Листя Stevia rebaudiana виробляють компоненти солодкого смаку. Хімічно кажучи, це дитерпенові глікозиди. Всі ці дитерпеноїдні глікозиди мають однакову основну хімічну структуру - стевіол. Але вони відрізняються вуглеводним залишком. Дитерпеновий спирт, стевіол, є вихідним продуктом синтезу. Молекули глюкози зв’язуються зі стевіолом. Утворюються глікозиди стевіолу. Вони відрізняються кількістю молекул глюкози і тим, де вони зв’язані. Це створює речовини з різною солодкістю. 2.5.1.1 показано хімічну характеристику стевіолу та деяких його похідних. [MAIER і HUBER, 2010]

20 використаних. Це зробило можливим патентний захист. Зараз Pepsi-Cola хоче наслідувати їхній приклад разом із Merisant, попереднім виробником аспартаму. Компанії ставлять високі цілі. У певному сенсі ви хочете атакувати ринок цукру. 20-25% світового споживання цукру слід замінити підсолоджувачами стевії. [KIENLE, 2010a]

22 Зменште споживання енергії і таким чином спробуйте зменшити проблему зайвої ваги або ожиріння. Так само люди з діабетом можуть отримати користь від підсолоджувачів. [ТОМБЕК, 2010] 3.1.2. Схвалення Підсолоджувачі є одними з харчових добавок. Потрібне схвалення перед тим, як їх можна використовувати. Щодо добавок, які затверджені в ЄС, міжнародні експертні комітети (SCF або EFSA та JECFA) подали медичну оцінку перед затвердженням. Підсолоджувачі також ретельно перевіряються перед їх затвердженням. [BfR, 2003] 3.1.3. Підсолоджувачі високої інтенсивності Рис. 3.1.3.1 Огляд підсолоджувачів високої інтенсивності [SASS, 2010] Підсолоджувачі високої інтенсивності, як правило, гірчать із збільшенням концентрації. Це свідчить про те, що ті самі хімічні властивості, що створюють гіркоту, можуть відігравати певну роль у сприйнятті сили. Тож спостерігається збільшення гіркоти солодких на смак сполук

27 Рис. 3.1.3.1.6 Сукралоза [EBERMANN and ELMADFA, 2008] 3.1.3.2. Підсолоджувачі природного походження Неогесперидин дигідрохалкон, E 959 Неогесперидин дигідрохалкон - це безкалорійний підсолоджувач, який виготовляється з флавоноїдів, що містяться в цитрусових (грейпфрут, гіркий апельсин), і він приблизно в 300-2000 разів солодший за сахарозу. Підсолоджувач має уповільнений солодкий смак і присмак солодки. Неогесперидин дигідрохалкон використовується в жувальних гумках, цукерках, ополіскувачах для рота, зубних пастах, деяких фруктових соках та деяких фармацевтичних препаратах. [GODSHALL, 2007] Значення ADI становить 5 мг/кг маси тіла/день (SCF). [BfR, 2003] Рис. 3.1.3.2.1 Дигідрохалкон неогесперидину [EBERMANN та ELMADFA, 2008] Тауматин, Е 957 Тауматин - суміш білків солодкого смаку з плодів західноафриканської рослини (Thaumatococcus daniellii) та приблизно

31 Rebaudiosid A можна поєднувати як з безкалорійними, так і з висококалорійними підсолоджувачами. Це може призвести до синергії. Це може покращити певні властивості, такі як смак, стабільність або профіль часу/солодкості. [PRAKASH та ін., 2008] Стабільність Rebiana залежить від продукту. У таких безалкогольних напоях, як кола або лимонно-лаймовий, він залишався прийнятно солодким протягом 26 тижнів зберігання. Більшість безалкогольних напоїв вживають протягом 16 тижнів. Як столовий підсолоджувач, що застосовується в різних препаратах, Rebiana був стабільним щонайменше 52 тижні. Стабільність жувальної гумки становила 26 тижнів. Під час пастеризації (

88 ° C протягом 5 хвилин) та ферментації йогурту не відбулося значного зниження, і Rebiana була стабільною протягом 6 тижнів зберігання. При випіканні білого пирога (

177 С протягом 20-25 хвилин) і з подальшим зберіганням протягом 5 днів (

25 C та 60% відносної вологості) не було значних втрат Rebiana. Крім того, Rebiana може успішно застосовуватися в зернових злаках та продуктах на основі зерна, нутрицевтиках, фармацевтичних препаратах, їстівних гелях та кондитерських виробах. [PRAKASH et al., 2008] Кількість вживаного Rebiana також залежить від продукту. У таблиці 3.1.4.1.1 наведено концентрацію Rebiana як єдиного підсолоджувача в різних продуктах. [PRAKASH et al., 2008] Асортимент * (мг/кг або мг/л) газований безалкогольний напій 50-600 безалкогольні напої негайно 50-600 безалкогольні напої швидкого приготування 200-2000 підсолоджувач столовий 800-4000 випічка 200-1000 молочні продукти 150-1000 жувальна гумка 300 -6000