Der chemoenzymatische Ansatz verstärkt die Süße von Stevia durch Glykosylierung von Rebaudiosid C

Ein Forschungsteam hat herausgefunden, dass Rebaudiosid C (Reb C), eine Schlüsselverbindung in Stevia-Extrakten, chemoenzymatische Modifikationen durchlaufen kann, um seine Süße zu verstärken. Forscher nutzten manipulierte Glykosynthasen, um Reb C Glucose- und Galactose-Einheiten hinzuzufügen und ebneten so den Weg für verbesserte Süßstoffformulierungen in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie.

Stevia rebaudiana Bertoni, eine in Südamerika beheimatete Pflanze, ist weithin für ihre süß schmeckenden Steviolglykoside bekannt, die 100–150 Mal süßer als Saccharose sind. Diese Glykoside, darunter Steviosid und Rebaudiosid A, sind zu beliebten natürlichen Süßungsmitteln geworden. Allerdings hat Rebaudiosid C (Reb C), obwohl es eine der am häufigsten vorkommenden Verbindungen in Stevia ist, einen geringeren Süßegrad und einen bitteren Nachgeschmack.

Um die Süße und sensorische Attraktivität von Reb C zu verbessern, konzentrierten sich die Forscher auf die Modifizierung seines Glykosylierungsmusters, eine Strategie, die bekanntermaßen die Süße verwandter Verbindungen verstärkt.

A Studie veröffentlicht in Forschung zu Lebensmittelmaterialien am 1. März 2024 erweitert das Repertoire der für Produktformulierungen verfügbaren Steviolglykoside und ermöglicht so eine stärkere Individualisierung von Süßstoffmischungen.

In dieser Studie entwickelten Forscher einen chemoenzymatischen Ansatz, um die Süße von Reb C zu verstärken. Die Forscher konzentrierten sich auf die Expression und Reinigung von zwei Glykosynthasen, StspBGlcE383A und AgtuBGlcE358S, die mithilfe von SDS-PAGE und Nickel-Chelat-Affinitätschromatographie bewertet wurden, um eine ordnungsgemäße Proteinexpression sicherzustellen.

Anschließend synthetisierte das Team wichtige Zwischenprodukte, darunter 1,2,3,4,6-Penta-O-acetyl-glucose und 1,2,3,4,6-penta-O-acetyl-galactose, gefolgt von der Synthese ihrer 1-fluorierten Derivate. Diese Verbindungen dienten als Donorsubstrate für die enzymatische Glykosylierung. Anschließend entschützten die Forscher diese Substrate und verwendeten sie in enzymatischen Glykosylierungsreaktionen, die auf Rebaudiosid C (Reb C) abzielten, ein Steviolglykosid mit relativ geringer Süße im Vergleich zu anderen Rebaudiosiden.

Die Glykosynthasen fügten Reb C erfolgreich Glucose- und Galactose-Einheiten hinzu, wobei sich AgtuBGlcE358S als effizienter erwies und die Addition von bis zu drei Galactose- oder zwei Glucose-Einheiten ermöglichte. Diese Modifikationen wurden mittels LC-ESI-MS bestätigt, was die erfolgreiche Anlagerung zusätzlicher Zuckereinheiten zeigte.

Die Studie zeigte, dass Glykosynthasen Reb C wirksam glykosylieren können, was möglicherweise seine Süße verstärkt und die Palette der Steviolglykosid-Analoga erweitert. Um die Glykosylierungsausbeuten und Reaktionszeiten zu verbessern, ist jedoch eine weitere Optimierung des Prozesses, wie z. B. eine Erhöhung der Enzymkonzentrationen, erforderlich. Dieser Ansatz könnte den Weg für die Entwicklung neuartiger natürlicher Süßstoffe mit verbesserten Geschmacksprofilen ebnen.

Laut dem leitenden Forscher der Studie, Dr. Josef Voglmeir, „stand Rebaudiosid C aufgrund seiner geringeren Süße lange Zeit im Schatten anderer Steviolglykoside. Durch den Einsatz fortschrittlicher Glykosylierungstechniken können wir seine Süße erhöhen und seine sensorischen Eigenschaften verbessern, was neue Möglichkeiten bietet.“ natürliche Süßstoffe.

Diese innovative Studie zeigt, dass die Glykosylierung von Rebaudiosid C mithilfe manipulierter Glykosynthasen seine Süße und sein sensorisches Profil deutlich verbessert. Die Ergebnisse bieten vielversprechende Anwendungen für die Entwicklung verbesserter Süßstoffe auf Stevia-Basis mit dem Potenzial, den Markt für natürliche Süßstoffe zu revolutionieren.

Während Forscher den Prozess weiter optimieren, könnte die Zukunft der kalorienarmen Süßstoffe die Einführung vielseitigerer und ansprechenderer Stevia-Derivate mit sich bringen.