Comment extraire le Stevioside?

Les stéviosides sont un type de glycoside extrait des feuilles de la plante stévia, qui appartient à la famille des astéracées. Ce sont des glycosides naturels qui sont généralement insipides, mais les glycosides de stéviol sont 250 à 300 fois plus sucrés que le saccharose. Ils ont la particularité d’être faibles en calories et riches en douceur, et peuvent être utilisés comme édulcorant naturel.

Des études ont montré qu’en plus d’être un édulcorant, le stévioside a également les effets d’abaisser la pression artérielle, anti-cancer et antibactérien [1]. Avec l’amélioration des personnes&#Les consommateurs sont de plus en plus préoccupés par la santé humaine, et le stévioside, en tant que glycoside fonctionnel, a de bonnes perspectives sur le marché. Cet article donne un aperçu des progrès de la recherche dans les propriétés, l’extraction, la séparation et l’identification structurale du stévioside, et envisage la direction des recherches futures, fournissant une base théorique pour la synthèse du stévioside et son application dans l’industrie alimentaire.

1 structure chimique et propriétés physiques et chimiques du stevioside

Le Stevioside appartient à la classe des diterpénoïdes tétracycliques et comprend le Stevioside,

Réveil A (Reb A), réveil B (Reb B), réveil C (Reb C), réveil E (Reb E), réveil F (Reb F), stévioside, duroside et réveil, etc. Ces ingrédients édulcorants ont le même aglycone, le stéviol (Figure 1). Le groupe carbone-13 sophorose est le groupe fonctionnel principal, et le groupe carbone-19 ester est le groupe gustatif auxiliaire. Un nombre inégal de groupes de glucose, de rhamnose ou de xylose sont attachés à ces deux positions pour former des stéviosides aux goûts et aux propriétés physiques et chimiques différents.

Le stevioside pur est une poudre cristalline blanche dont la formule moléculaire est C38H60O18 et dont le point de fusion est de 198 °C. Il est facilement soluble dans l’eau et également soluble dans le méthanol, l’éthanol et le tétrahydrofurane, mais insoluble dans les solvants organiques tels que le benzène, l’éther et le chloroforme. Il a une bonne résistance à la chaleur et une bonne stabilité, et n’est pas facilement décomposé par la lumière [2]. Le Stevioside a une bonne tolérance au sel, pas de brun Maillard, et n’est pas assimilé ou fermenté par des micro-organismes, de sorte qu’il peut prolonger la durée de conservation de ses produits.

2 Extraction et séparation du stévioside

2.1 Extraction du stévioside

Les méthodes traditionnelles d’extraction du stévioside comprennent la macération et l’extraction au solvant. Avec le développement de la technologie moderne, les chercheurs ont amélioré et optimisé les méthodes traditionnelles d’extraction et mis au point de nouvelles méthodes d’extraction telles que l’extraction par ultrasons et l’extraction assistée par micro-ondes.

2.1.1 extraction au solvant

 Les stéviosides sont solubles dans l’eauEt l’alcool. Lors de l’utilisation de la méthode d’extraction au solvant, l’extractif est principalement de l’eau ou de l’éthanol. Les méthodes spécifiques sont la méthode de macération et la méthode de décoction. La méthode de macération a un cycle de production long et un processus relativement complexe; La méthode de décoction a un cycle de production court, un processus simple et une meilleure qualité du produit. Avec les progrès des sciences sociales et de la technologie, les chercheurs ont optimisé le processus d’extraction au solvant des glycosides de stéviol. Chen Hu et al. [3] ont extrait le stévioside par pressage et extraction, qui présente les caractéristiques d’un temps d’extraction court et d’une efficacité d’extraction élevée. Yu Jian [4] a extrait le stévioside par extraction au solvant sous pression, qui présente les avantages d’un rendement élevé, d’une utilisation facile des équipements et d’une faible pollution, et est conforme à la direction actuelle du développement de la technologie moderne de production d’extrait de stévia.

2.1.2 nouvelles méthodes d’extraction

Avec le développement de la science et de la technologie, de nouvelles méthodes d’extraction du stévioside ont été progressivement découvertes, y compris l’extraction par ultrasons et l’extraction assistée par micro-ondes. Parmi eux, les ultrasons peuvent briser les parois cellulaires de la plante, libérant les substances bioactives pour l’extraction. Il présente les avantages d’un taux d’extraction élevé, d’une opération simple, d’une courte durée et de moins de dommages aux ingrédients actifs. Il a de bonnes perspectives de développement. Zhong Liye et al. [5] ont étudié les conditions optimales du procédé d’extraction du stévioside à l’aide d’ultrasons par des expériences orthogonales, et une analyse quantitative a été effectuée à l’aide de la méthode colorimétrique anthrone. Les résultats ont montré que, dans des conditions de rapport liquide d’alimentation de 1:60 (g/m), le rapport liquide d’alimentation est de 1/60 (g/m). : mL), temps ultrasonique 60 min, puissance ultrasonique 150 W, température ultrasonique 55 ℃, extraction 3 fois, le taux d’extraction de stévioside était de 27,32%, le taux d’extraction est élevé, et le coût est bas.

L’extraction assistée par micro-ondes est une méthode d’extraction qui utilise l’énergie micro-ondes à haute fréquence pour extraire des molécules dipolaires dans l’échantillon et le solvant. Cette méthode présente les avantages d’une courte durée, d’un taux d’extraction élevé, d’un équipement simple, d’une large gamme d’application et d’une faible pollution. Yu Jian et al. [6] ont utilisé la méthode de surface de réponse pour concevoir des expériences et étudier les conditions optimales du procédé d’extraction assistée par micro-ondes du stévioside. Les résultats ont montré qu’en plus de la sélection du rapport liquide d’extraction/matière, le temps d’extraction et la puissance des micro-ondes sont également cruciaux pour l’extraction assistée par micro-ondes du stévioside. Si le temps d’extraction est trop long, cela augmentera la dissolution des substances solubles dans l’eau et d’autres impuretés dans la stévia, et augmentera également le coût d’entretien de l’équipement à micro-ondes. Si la puissance d’extraction est trop élevée, la température élevée instantanée générée par la haute énergie provoquera la dégradation ou la dégradation partielle des glycosides.

2.2 séparation et purification des glycosides de stéviol

Avec le développement de la technologie de séparation et de détection des glycosides de stéviol, un total de 35 glycosides de stéviol avec des structures différentes ont été découverts, y compris les produits de glycosylation de l’isostéviol et de ses isomères, et 8 stévis, qui ont un cadre similaire, mais différents nombres et types de groupes de sucre ajoutés à différents sites. La différence dans le nombre et le type de groupes de sucre est la principale raison de la différence de goût et de douceur des différents glycosides. Les méthodes de séparation et de purification des stéviosides comprennent la recristallisation, la chromatographie et les méthodes de résine échangeuse d’ions, et ces méthodes sont souvent utilisées en combinaison dans un procédé d’extraction de stéviosides. Par exemple, Zhao Congmin et al. [7] ont combiné la chromatographie à moyenne pression avec la recristallisation pour atteindre l’objectif de séparation des stéviosides, fournissant de nouvelles idées pour le développement et l’utilisation de la liqueur mère de stévia. Liu Zonglin et al. [8] ont combiné la méthode de résine échangeuse d’ions avec la méthode de recristallisation pour séparer et purifier les stéviosides, établissant un processus de purification de stévioside avec des perspectives de développement industriel.

2.2.1 méthode de recristallisation

Le principe principal de la méthode de recristallisation est de séparer les glycosides de stéviol tels que le stévioside, le rébaudioside A et le rébaudioside C en fonction de leurs différences de solubilité dans un mélange de méthanol et d’eau. Les principaux composants des glycosides de stéviol sont purifiés et séparés en ajustant le rapport methanol/eau dans le mélange ou en ajoutant d’autres solvants.

2.2.2 chromatographie en couche mince

La chromatographie en couche mince est une technique de séparation chromatographique qui utilise un support revêtu sur une plaque de support comme phase stationnaire et un solvant approprié comme phase mobile pour séparer, identifier et quantifier les échantillons mélangés. Cette technique a été largement utilisée pour séparer, identifier et déterminer la teneur en différents glycosides de la stévia. Par exemple, Zhou et al. [9] ont étudié de façon novatrice un agent idéal de développement de la chromatographie en couche mince [(chloroforme: méthanol: eau = 65: 35: 10 liquide de la couche inférieure, 1 mL d’acide formique) et (n-butanol: acide acétique: eau = 4: 1: 5 couche supérieure), une méthode de développement vertical bidimensionnelle a été établie, qui peut efficacement séparer et identifier les quatre glycosides de stévol.

2.2.3 chromatographie liquide à haute performance

La chromatographie liquide haute performance utilise un liquide comme phase mobile. Un système d’infusion à haute pression est utilisé pour pomper une phase mobile constituée d’un solvant unique de polarités différentes ou d’un solvant mélangé de proportions différentes, d’une solution tampon, etc., dans une colonne contenant une phase stationnaire. Après que les composants de la colonne sont séparés, ils entrent dans le détecteur pour la détection, de sorte que l’échantillon peut être analysé. Sun Rui et al. [10] ont étudié l’utilisation de la chromatographie liquide hydrophile à haute performance pour séparer les composants, en utilisant un détecteur UV-Vis pour la détection. Tout en assurant la précision des résultats des tests et la durée de vie de la colonne, la teneur en stevioside peut être déterminée en grandes quantités. Le prétraitement de l’échantillon est simple et économique, et la portabilité est bonne.

2.2.4 méthode de résine échangeuse d’ions

La méthode de résine échangeuse d’ions est une méthode qui utilise un agent d’échange pour échanger des ions dans une solution de séparation. Cette méthode présente les avantages d’une efficacité de séparation élevée, d’une large gamme d’application et d’un traitement de régénération pratique, et a été largement utilisée dans la purification et la séparation des glycosides de stéviol.

3 identification structurelle des glycosides de stéviol

L’identification structurale des glycosides de stéviol nécessite l’utilisation combinée de diverses méthodes telles que la chromatographie, la spectrométrie de masse et la résonance magnétique nucléaire. Après que l’échantillon est séparé et purifié, pour différents types de glycosides de stéviol, diverses méthodes de chromatographie sur colonne telles que la chromatographie en couche mince et la chromatographie liquide à haute performance peuvent être utilisées pour séparer et identifier les composants, puis des méthodes telles que la spectrométrie de masse et la résonance magnétique nucléaire peuvent être utilisées pour déterminer la structure des composants obtenus.

3.1 spectrométrie de masse

La spectrométrie de masse sépare les ions en mouvement selon leur rapport masse/charge à l’aide de champs électriques et magnétiques, puis les détecte. La masse précise des ions est mesurée pour déterminer leur composition chimique. Bien que la chromatographie liquide puisse généralement bien séparer les différents glycosides de stéviol, son équipement de détection ultraviolette ne possède une lumière d’absorption qu’à 200-300 nm, ce qui le rend moins sensible à la détection de certains glycosides de stéviol. Cependant, le spectromètre de masse a une sensibilité de détection plus élevée et peut résoudre ce problème. Zhu Jingwen et al. [11] ont utilisé la chromatographie liquide et la spectrométrie de masse pour analyser et déterminer une variété de normes de stévioside et l’extrait brut de feuille de stévia «Xinfeng No. 3», en déterminant les heures de pointe et les séquences de différentes heures de pointe et séquences de stévioside, ont obtenu plus de types de spectres de détection ultraviolet de stévioside, ont amélioré la recherche sur la détermination de stévioside et ont fourni une base théorique pour d’autres recherches sur le stévia et le stévioside.

L Bo et al. [12] ont établi une méthode d’identification des structures de stévioside dans la stévia à l’aide de la spectrométrie de masse par électropulvérisation. Contrairement à la chromatographie liquide et à la spectrométrie de masse, cette méthode permet de détecter rapidement les composants glycoside dans une variété de mélanges et d’obtenir des informations structurelles plus complètes. Cette information permet de déterminer rapidement la structure du glycoside sans avoir besoin d’un prétraitement complexe des échantillons. Cette méthode fournit des informations précieuses pour étudier la modification structurelle et la réponse métabolique du stévioside et de ses dérivés.

3.2 méthode de résonance magnétique nucléaire

La méthode de résonance magnétique nucléaire utilise des ondes électromagnétiques avec des longueurs d’onde de 10 à 100 nm pour irradier l’échantillon, et étudie l’absorption des rayonnements radiofréquences par les noyaux atomiques dans un champ magnétique fort pour obtenir des informations sur la structure moléculaire du composé. Cette méthode est généralement combinée à des méthodes telles que la chromatographie en couche mince et la spectrométrie de masse. Yang Quanfa [13] a réussi à identifier la structure du stévioside en séparant divers stéviosides, en déterminant la pureté des composés à l’aide de la chromatographie à couche mince, en déterminant le poids moléculaire à l’aide de la spectrométrie de masse et en déterminant la structure chimique à l’aide de la résonance magnétique nucléaire. Zhuang Haoru [14] A utilisé un système catalytique AuCl3-tert-butyronitrile pour construire des liaisons β-glycosidiques avec une stéréosélectivité élevée pour préparer des produits naturels de glycosides de stéviol de la famille des rebaudioside A. La structure chimique du produit a été déterminée en utilisant la résonance magnétique nucléaire, ce qui a servi de base à la synthèse des glycosides de stéviol.

4 perspectives

Au cours des dernières années, le concept d’une alimentation pauvre en sucre et saine a gagné l’attention. Par conséquent, les glycosides de stéviol, qui sont riches en douceur et faibles en calories, sont progressivement devenus un hotspot de recherche en raison de leur grande valeur d’application et de larges perspectives de développement.

En ce qui concerne l’extraction, la séparation etPurification des glycosides de stéviol, la tendance de recherche est d’améliorer continuellement les méthodes d’extraction et de séparation afin d’atteindre les objectifs d’amélioration du taux d’extraction et de réduction des coûts. Par exemple, Chen Hu et al. [3] ont amélioré la méthode traditionnelle d’extraction au solvant; Zhong Liye et al. [5] ont mis au point une nouvelle méthode d’extraction par ultrasons; Zhao Congmin et al. [7] ont utilisé une combinaison de diverses méthodes d’extraction améliorées pour explorer les conditions d’extraction les plus appropriées. En matière d’identification structurale, diverses méthodes telles que la spectrométrie de masse sont également utilisées pour optimiser en permanence les méthodes d’identification. Par exemple, Lu Bo et al. [12] ont amélioré la méthode de spectrométrie de masse et ont établi une méthode de spectrométrie de masse par électropulvérisation pour l’identification de la structure des stéviosides. Cependant, l’extraction des stéviosides naturels des plantes est limitée par le cycle de croissance des cultures, la teneur en stéviosides et le taux d’extraction. Avec la recherche sur sa structure, la biosynthèse des stéviosides est progressivement devenue le centre de la recherche, et l’amélioration de son rendement est également devenue l’orientation future de la recherche.

En outre, étant donné que les glycosides de stéviol sont largement utilisés dans l’industrie alimentaire, la recherche sur leurs composants édulcorants pourrait également devenir une orientation de recherche future. Parmi les composés du glycoside de stéviol, les teneurs en stévioside et rébaudioside A sont élevées et ont un goût sucré élevé, mais le rébaudioside C A un arrière-goût qui affecte la qualité gustative des glycosides de stéviol. Dans des études récentes, Hao Zhilin et al. [15] ont utilisé des acides aminés libres et 5&#- nucléotides dans l’extrait de levure sucré pour améliorer la perception de la douceur des glycosides de stéviol; Xing Linlin et al. [16] ont étudié l’effet d’un système polysaccharidique de soja isolé-soja sur le goût amer des glycosides de stéviol. À l’avenir, les chercheurs le modifieront en étudiant une variété de méthodes biochimiques afin d’améliorer encore la qualité sensorielle du stévioside.

Références:

[1] Li Yatong, Ma Yuanyuan, Wang Zhenyang, et al. Progrès de la recherche sur l’application et la biosynthèse du stevioside [J]. Chinese Journal of Biological Engineering, 2023, 43(1): 104-114.

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[4] Yu J. optimisation du procédé d’extraction du stévioside par la méthode du solvant sous pression utilisant la méthode de la surface de réponse [J]. Food Research and Development, 2014, 35(7): 43-47.

[5] Zhong Liye, Mu Zhizhen, Yang Chuanhui, et al. Etude des conditions optimales d’extraction par ultrasons du stévioside de la stévia. Food Industry, 2019, 40 (1): 82-86.

[6] Yu J, Cai L. recherche sur l’optimisation du procédé d’extraction assistée par micro-ondes du stévioside par la méthodologie de la surface de réponse [J]. Food Industry Science and Technology, 2012, 33(15): 280-283.

[7] Zhao Congmin, Cheng Shuai, Yang Yanfang, et al. Séparation de quatre monomères de stévioside par chromatographie liquide à moyenne pression [J]. China Food Additives, 2021, 32 (12): 89-96.

[8] Liu Zonglin, Peng Yijiao, Guo Yang, et al. Etude du procédé d’extraction et de cristallisation du stévioside [J]. Food Science, 2002 (8): 99-100.

[9] Zhou Yingting, Zhang Taojun, Wang Qiaoyu, et al. Méthode de chromatographie en couche mince pour l’identification simultanée de multiples stéviosides [J]. China Food Additives, 2021, 32 (3): 76-84.

[10] Sun R, Jia P, Feng S, et al. Détermination de la teneur en stevioside dans les feuilles de stévia par chromatographie liquide à haute performance [J]. China Food Additives, 2019, 30(2): 131-136.

[11] Zhu Jingwen, Guo Shuqiao, Shu Hongmei, et al. Séparation et identification du stévioside dans les feuilles de stévia par chromatographie liquide et spectrométrie de masse [J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2017, 33(30): 43-50.

[12] Lv Bo, Han Yinsen, Xu Qingxuan. Identification de la structure du stévioside dans les feuilles de stévia séchées par spectrométrie de masse tandem par électrospray [J]. Chinese canne à sucre, 2022, 44(2): 44-50.

[13] Yang Quanfa. Etude de la composition chimique, de la teneur et de la douceur de la stevia [D]. Beijing: université de technologie chimique de Beijing, 2012.

[14] Zhuang Haoru. Construction hautement stéréosélective de glycosides 2-déoxydés et préparation efficace de produits naturels de stévioside [D]. Jinan: université du Shandong, 2022.

[15] Hao Zhilin, Liang Li, Li Ku, et al. Analyse de l’effet édulcorant de l’extrait de levure sur 10 édulcorants [J/OL]. Chimie Fine: 1-11[2023-02-16].

[16] Xing Linlin, Zhu Lijie. L’effet inhibiteur du système isolate-polysaccharide de protéine de soja sur l’amertume du stévioside et la stabilité de l’émulsion composite [J]. Chinese Journal of Food Science, 2022, 22(9): 153-162.