TEZĂ DE DIPLOMĂ. Titlul tezei. Stevia în nutriția umană. gradul academic dorit. Maestru Științific (Mag. Rer. Nat.

TEZĂ DE DIPLOMĂ Titlul tezei de diplomă Stevia în nutriție umană Grad academic dorit Magistra de Științe ale naturii (Mag. Rer. Nat.) Autor: Veronika Kasenbacher Număr de înmatriculare: 0307175 Codul studiului (conform fișei de studiu): A 474 Domeniul de studiu (conform fișei de studiu): Diplomă în științe nutriționale Supervizor .-Prof. Mag. Dr. Petra Rust Viena, 2011

I Cuprins Lista figurilor. V Lista tabelelor. VI Lista abrevierilor. VII 1. Introducere și întrebare. 1 2. Stevia rebaudiana Bertoni. 3 2.1. Botanică. 3 2.2. Istorie și diseminare. 6 2.3. Zona de origine. 9 2.4. Cultivare. 10 2.5. Structura chimică și ingrediente. 14 2.5.1. Îndulcitori din Stevia rebaudiana. 14 2.5.2. Alte ingrediente. 15 2.6. Temei juridic: situația din UE și din alte țări. 17 2.6.1. Situația juridică în Japonia. 17 2.6.2. Situația juridică în SUA. 17 2.6.3. Situația juridică în Europa. 18 2.7. Interes din diferite ramuri ale industriei. 19 3. Utilizarea în nutriția umană. 21 3.1. Îndulcitori. 21 3.1.1. Efect dulce. 21 3.1.2. Admitere. 22 3.1.3. Îndulcitori de mare intensitate. 22 3.1.3.1. Îndulcitori sintetici. 23

II 3.1.3.2. Îndulcitori de origine naturală. 27 3.1.4. Stevia ca îndulcitor. 28 3.1.4.1. Rebiana, un A. extrem de pur rebaudiosid 29 3.1.4.2. Îndulcitor Stevia. 32 3.2. Farmacocinetica și metabolismul. 34 3.3. Toxicitate. 42 3.3.1. Cancerogenitate. 42 3.3.2. Studiu de toxicitate acută. 45 3.3.3. Studiu privind toxicitatea subcronică a rebaudiosidei A. 46 3.3.4. Fertilitatea și teratogenitatea. 47 3.3.5. Toxicologie genetică/genotoxicitate. 51 3.3.6. Nivelul de aport al îndulcitorului de intensitate mare rebaudiosid A. 53 3.4. Boli asupra cărora s-ar putea exercita un efect pozitiv. 54 3.4.1. Supraponderalitatea și obezitatea. 54 3.4.1.1. Definiție. 54 3.4.1.2. Boli concomitente și secundare. 55 3.4.2. Diabet zaharat de tip 2. 56 3.4.2.1. Definiție. 57 3.4.2.2. Boli secundare. 59 3.4.3. Hipertensiune. 59 3.4.3.1. Diagnosticul și clasificarea tensiunii arteriale. 59 3.4.3.2. Boli concomitente și secundare. 60 3.4.4. Sindromul metabolic. 61 3.4.4.1. Definiție. 61 3.4.4.2. Boli secundare. 62

III 3.4.5. Fenilcetonurie. 62 3.5. Posibile efecte benefice ale Stevia rebaudiana. 63 3.5.1. Hiperlipidemie. 63 3.5.2. Diabet zaharat tip 2. 64 3.5.3. Efect antihipertensiv. 70 3.6. Alte efecte pozitive ale Stevia rebaudiana. 74 3.6.1. Activitate anti-rotavirus. 74 3.6.2. Efecte antiinflamatorii și imunomodulatoare. 74 3.6.3. Efect bactericid. 75 3.6.4. Efect chemopreventiv. 75 3.6.5. Efect antioxidant. 76 3.6.6. Potențial cariogen și efect asupra formării plăcii. 76 3.6.7. Efect antiamnestic. 77 3.7. Utilizări. 77 3.7.1. Industria alimentară. 78 3.7.2. Industria farmaceutica. 79 3.7.3. Agricultură. 79 3.8. Dezvoltarea produselor în industria alimentară și așteptările consumatorilor. 79 3.9. Piața băuturilor răcoritoare care conțin îndulcitori. 80 3.10. Alegerea produselor. 81 3.10.1. Bautura racoritoare de suc de piersica. 81 3.10.2. Băutură răcoritoare nectar de piersici. 81 3.10.3. Produse lactate dulci. 82 3.10.4. Fructe uscate. 82 3.10.5. Ketchup ușor. 82

IV 3.10.6. Ciocolată cu calorii reduse. 82 4. Concluzie. 84 5. Rezumat. 89 6. Rezumat. 90 7. Bibliografie. 91 CV. 109

VI Lista tabelelor Tab. 2.4.1 Cerințe de cultivare pentru Stevia rebaudiana [KIENLE, 2010b] Tab. 2.4.2 Tehnologie de cultivare pentru Stevia rebaudiana [KIENLE, 2010b] Tab. 2.4.3 Productivitatea Stevia în diferite zone climatice [KIENLE, 2010b] Tab. 2.5. 2.1 Compoziția de acizi grași (g/100g) ulei de frunze de stevia [TADHANI și SUBHASH, 2006] Tab. 3.1.4.1 Dulceață diferită a derivaților de steviol [SHEVCHENKO și colab., 2010] Tab. 3.1.4.1.1 Cantitatea de rebiană utilizată în diferite produse [mod . conform PRAKASH și colab., 2010] Tab. 3.3.1.1 Prezentare generală a studiilor de toxicitate cronică și carcinogenitate pe șobolani cu steviosid [MAIER și HUBER, 2010] Tab. 3.4.1.1.1 Clasificarea greutății la adulți pe baza IMC (conform OMS, 2008) ) [OMS, 2011] Tab. 3.4.2.1.1 Criterii de diagnostic diferențiale pentru diabetul de tip 1 și tip 2 la diagnostic [KERNER și BRÜCKEL, 2009] Tab. 3.4.2.1.2 Criterii de diagnostic pentru diabetul zaharat [KERNER și BRÜCKEL, 2009] Tab. 3.4.3.1.1 Clasificarea tensiunii arteriale [SLANY și colab., 2007] Tab. 3.5.2.1 Efecte fiziologice ale steviolului și steviosidei, precum și extracte din Stevia rebaudiana [mod. conform MAIER și HUBER, 2010]

VII Lista prescurtărilor ADI IMC CHL DOCA E EC EFSA EG ESI EU FAO FDA HDL IR JECFA KG LC LD LDL MS RMN NOAEL NOEL OGTT ppm RP-HPLC Acceptare zilnică acceptabilă (admisie zilnică permisă) Indicele de masă corporală (indicele de masă corporală) Hamster chinez pulmonar Hamsteri) Deoxy-Cortico-Steron-Acetat Europa, număr E Comisia Europeană (Comisia Europeană) Autoritatea Europeană pentru Siguranța Alimentară (Autoritatea Europeană pentru Siguranța Alimentară) Comunitatea Europeană Electrospray Ionizare Uniunea Europeană Organizația pentru Alimentație și Agricultură (Organizația pentru Alimentație și Agricultură) Administrație (Autoritatea americană pentru siguranța alimentelor și a medicamentelor) Lipoproteine de înaltă densitate Infraroșu Comitetul mixt FAO/OMS Comitetul de experți în aditivi alimentari Greutate corporală Cromatografie lichidă Doză letală Lipoproteină cu densitate scăzută Spectrometrie de masă Rezonanță magnetică nucleară Nu se observă Nivel de efect advers Nivel de efect oral G lukosetoleranztest parts per million Reversed Phase-High Performance Liquid Chromatography (cromatografie în fază inversă)

VIII SCF Scientific Committee on Food S9 Supernatant (supernatant), centrifugare la 9.000 g T 3 T 4 TS SUA SUA UV VLDL OMS Triiodotironină Tiroxină substanță uscată Statele Unite ale Americii Statele Unite Ultraviolete cu densitate foarte mică Lipoproteine Organizația Mondială a Sănătății

2 Scopul acestei teze de diplomă este de a găsi răspunsuri la toate aceste întrebări prin evaluarea datelor științifice, precum și de a prezenta planta Stevia rebaudiana Bertoni, care devine tot mai populară în Europa și de a-și demonstra potențialul.

3 2. Stevia rebaudiana Bertoni 2.1. Botanica Stevia rebaudiana Bertoni aparține familiei de floarea-soarelui (Asteraceae sau Compositae). Planta este originară din Paraguay, în valea Rio luni. Habitatul preferat este solul nisipos lângă apă. [KATAYAMA și colab., 1976 citată în acesta. conform RAY, 2008] Planta stevia poate crește până la 65 cm înălțime în sălbăticie. Este o plantă mică, tufoasă, perenă. [ROBINSON, 1930 citat conform RAY, 2008] Fig. 2.1.1 Stevia Rebaudiana Bertoni [SUTTAJIT și colab., 1993] Are un rizom peren. Acesta constă dintr-un gât de rădăcină din care iau naștere toate rădăcinile. Nu există aproape nicio formare de rădăcini fine. Rădăcinile pătrund de obicei la aproximativ 15 cm adâncime în pământ. Lăstarii se dezvoltă de la gâtul rădăcinii la începutul unui nou sezon de creștere. Partea supraterană a plantei este anuală. [KIENLE, 1993a]

4 Fig. 2.1.2 Rizomul Stevia rebaudiana [KIENLE, 1993a] Frunzele sunt deschise până la verde închis, dispuse una față de cealaltă, 5-8 cm lungime și 2-3 cm lățime. Sunt posibile forme de frunze în formă de ou, eliptice până în formă de diamant. Deasupra, totuși, forma frunzei este mai lanceolată. Crestătura marginii frunzelor și designul bazelor frunzelor sunt diferite. [KIENLE, 1993a] Structura firului de păr de pe suprafața frunzei are două dimensiuni diferite - una mare de 4-5 µm și una mică de 2,5 µm. [SHAFFERT și CHETOBAR, 1994b cit. conform BRANDLE și colab., 1998] Florile au o dimensiune de 7-15 mm, albe și dispuse într-o inflorescență neregulată. [ROBINSON, 1930 citat conform RAY, 2008] Capetele florilor sunt omogene, majoritatea cu 5 flori și au un plic îngust, cilindric, cu 5-6 petale, care are aproximativ 1 cm lungime. O tragere laterală de ordinul întâi poate avea între 10 și aproximativ 200 de capete. Fructul are 4-5 tăișuri, lung și subțire. [KIENLE, 1993a]

5 Fig. 2.1.3 Desenarea unui cap de floare, a florii și a fructului [KIENLE, 1993a] Sămânța este o achenă (fruct de închidere) cu o coroană de păr cu pene. [ROBINSON, 1930 citat conform RAY, 2008] Este angiospermă, de aproximativ 3 mm lungime, alungită și turtită și are un papus la capăt. Cea mai mare parte a polenizării este efectuată de vânt, dar este posibilă și de insecte, în special în perioada de înflorire. [KIENLE, 1993a] Fig. 2.1.4 Desenarea achenelor [KIENLE, 1993a] Stevia este o plantă de zi scurtă cu o lungime critică a zilei de aproximativ 13 ore. [BRANDLE și colab., 1998] Anatomia reproductivă a masculului

Sunt disponibile 9 diverse produse stevia. Cu toate acestea, acestea nu pot fi declarate ca alimente sau aditivi alimentari. [KIENLE, 2010a] La începutul anului 2010, EFSA a dat în cele din urmă o evaluare pozitivă a siguranței glicozidelor steviol. Acest lucru ar putea duce la o aprobare timpurie în UE. 2.3. Zona de origine Casa naturală a steviei este climatul semi-umed, subtropical din latitudinea 22-23 sudică și 55- 56 ° longitudine vestică. [KIENLE, 1993b] Fig. 2.3.1 Zona de origine a Stevia rebaudiana [KIENLE, 1993b]

10 În această regiune există precipitații anuale între 1500 și 1800 mm și o temperatură medie anuală de 21 C. Temperatura extremă variază de la -6 C la +43 C. Diferențele de temperatură între zi și noapte pot fi mai mari de 10 C. Nu apare îngheț la sol. [KIENLE, 1993b] 2.4. Cultivare Stevia rebaudiana are anumite cerințe de cultivare. Dacă fluctuațiile meteo anuale sunt prea mari, randamentul este foarte scăzut. Acesta este cazul în țările de la nord de latitudinea 45N. Cultivarea economică este posibilă în 120 din cele 192 de țări din lume. [KIENLE, 2010b] Tab. 2.4.1 Cerințe de creștere pentru Stevia rebaudiana [KIENLE, 2010b] În prezent, aproximativ 88% din cultivare are loc în China și 10% în Paraguay. Argentina, India, Australia, Kenya și alte țări doresc să urmeze exemplul și, de asemenea, cresc stevia pe o scară mai mare. Ei speră că acest lucru le va oferi cote de piață ridicate. Cultivarea comercială nu este încă posibilă în Uniunea Europeană. Pentru a face acest lucru, Comisia UE trebuie să acorde mai întâi aprobarea. Înainte de aceasta nu există o bază economică. Cu toate acestea, în

11 regiuni diferite ale Uniunii Europene au încercat cultivarea, ceea ce a obținut rezultate bune. [KIENLE, 2010b] Cât de mult Stevia rebaudiana este cultivată în întreaga lume poate fi estimată doar deoarece lipsesc statisticile. Declarațiile companiilor care produc glicozide steviol corespund mai mult obiectivelor de producție dorite în viitor. Fig. 2.4.1 arată starea cultivării globale a steviei în iunie 2009 și măsura în care cultivarea ar putea crește până în 2012. [KIENLE, 2010b] Fig. 2.4.1 Cultivarea la nivel mondial a Stevia rebaudiana (începând din iunie 2009) [KIENLE, 2010b] Stevia rebaudiana poate fi cultivată cu succes în diferite regiuni climatice din întreaga lume. Creșterea este posibilă în condiții de creștere diferite. Atunci când crește stevia, trebuie acordată atenție tehnicii de cultivare. Trebuie folosite diferite tehnici în diferite zone climatice. [KIENLE, 2010b]

14 2.5. Structura chimică și ingrediente 2.5.1. Indulcitori din Stevia rebaudiana În frunzele Stevia rebaudiana se formează componente cu gust dulce. Din punct de vedere chimic, acestea sunt glicozide diterpenice. Toate aceste glicozide diterpenoide au aceeași structură chimică de bază, steviolul. Dar acestea diferă în ceea ce privește reziduurile de carbohidrați. Un alcool diterpenic, steviolul, este produsul de bază al sintezei. Moleculele de glucoză se leagă de steviol. Se formează glicozide Steviol. Acestea diferă prin numărul de molecule de glucoză și unde sunt legate. Acest lucru creează substanțe cu diferite dulciuri. Fig. 2.5.1.1 prezintă caracterizarea chimică a steviolului și a unora dintre derivații săi. [MAIER și HUBER, 2010]

20 folosite. Acest lucru a făcut posibilă protecția prin brevet. Pepsi-Cola vrea acum să urmeze exemplul împreună cu Merisant, anterior producător de aspartam. Companiile au obiective înalte. Într-un anumit sens, doriți să atacați piața zahărului. 20-25% din consumul mondial de zahăr trebuie înlocuit cu îndulcitori de stevia. [KIENLE, 2010a]

22 Reduceți aportul de energie și încercați să reduceți problema supraponderalității sau a obezității. La fel, persoanele cu diabet pot beneficia de produse îndulcitoare. [TOMBEK, 2010] 3.1.2. Aprobarea îndulcitorii se numără printre aditivii alimentari. Aprobarea este necesară înainte de a putea fi utilizate. Pentru aditivii care sunt aprobați în UE, comitetele internaționale de experți (SCF sau EFSA și JECFA) au prezentat o evaluare a stării de sănătate înainte de aprobare. Îndulcitorii sunt, de asemenea, testați temeinic înainte de a fi aprobați. [BfR, 2003] 3.1.3. Indulcitori de intensitate mare Fig. 3.1.3.1 Prezentare generală a îndulcitorilor de intensitate mare [SASS, 2010] Îndulcitorii de intensitate mare tind să devină mai amari odată cu creșterea concentrației. Acest lucru sugerează că aceleași proprietăți chimice care creează amărăciune pot juca un rol în forța percepută. Deci, există o creștere a amărăciunii compușilor cu gust dulce

27 Fig. 3.1.3.1.6 Sucraloză [EBERMANN și ELMADFA, 2008] 3.1.3.2. Îndulcitori de origine naturală Neohesperidin dihidrocalconă, E 959 Neohesperidin dihidrocalconă este un îndulcitor fără calorii, care este fabricat din flavonoide găsite în citrice (grapefruit, portocală amară) și este de aproximativ 300-2.000 de ori mai dulce decât zaharoza. Îndulcitorul are un gust dulce de debut întârziat și un gust de lemn dulce. Neohesperidin dihidrocalconă este utilizat în gumă de mestecat, bomboane, apă de gură, pastă de dinți, unele sucuri de fructe și unele produse farmaceutice. [GODSHALL, 2007] Valoarea ADI este de 5 mg/kg greutate corporală/zi (SCF). [BfR, 2003] Fig. 3.1.3.2.1 Neohesperidin dihydrochalcone [EBERMANN și ELMADFA, 2008] Thaumatin, E 957 Thaumatin este un amestec de proteine cu gust dulce din fructele unei plante din Africa de Vest (Thaumatococcus daniellii) și aproximativ

31 Rebaudiosid A poate fi combinat atât cu îndulcitori fără calorii, cât și cu îndulcitori cu conținut ridicat de calorii. Acest lucru poate duce la sinergie. Acest lucru poate îmbunătăți anumite proprietăți, cum ar fi gustul, stabilitatea sau profilul timp/dulceață. [PRAKASH și colab., 2008] Stabilitatea Rebiana depinde de produs. În băuturile răcoritoare cum ar fi cola sau lămâia-var, a rămas acceptabil de dulce pe parcursul a 26 de săptămâni de depozitare. Majoritatea băuturilor răcoritoare sunt folosite în decurs de 16 săptămâni. Ca îndulcitor de masă, utilizat în diferite preparate, Rebiana a fost stabilă timp de cel puțin 52 de săptămâni. Stabilitatea la guma de mestecat a fost de 26 de săptămâni. În timpul pasteurizării (

88 C timp de 5 minute) și fermentarea iaurtului, nu a existat o reducere semnificativă, iar Rebiana a fost stabilă pe parcursul a 6 săptămâni de depozitare. Când coaceți un tort alb (

177 C timp de 20-25 minute) și cu depozitare ulterioară timp de 5 zile (

25 C și 60% umiditate relativă) nu a existat o pierdere semnificativă de Rebiana. Rebiana poate fi folosită cu succes și în cerealele pentru micul dejun și alimente pe bază de cereale, nutraceutice, produse farmaceutice, geluri comestibile și produse de cofetărie. [PRAKASH și colab., 2008] Cantitatea de Rebiana utilizată depinde și de produs. Tabelul 3.1.4.1.1 prezintă concentrația Rebiana ca unic îndulcitor din diferite produse. [PRAKASH și colab., 2008] Gama de produse * (mg/kg sau mg/L) băutură răcoritoare carbogazoasă 50-600 băuturi răcoritoare fără alcool 50-600 băuturi răcoritoare instantanee 200-2,000 îndulcitor de masă 800-4,000 produse de patiserie 200-1,000 produse lactate 150-1,000 gumă de mestecat 300 -6.000