Approaches to assessing the safety and antioxidant properties of a food sweetener (stevia extract) by bioassay

Abstract

Пищевая добавка Е960 на основе стевиолгликозидов тропического растения стевии является сахарозаменителем и находит широкое применение в пищевой промышленности благодаря своим функциональным, технологическим характеристикам и натуральному происхождению. Полезные свойства экстракта стевии связаны также с наличием в его составе биологически активных соединений, обладающих антиоксидантной активностью. Однако несмотря на многочисленные данные о безопасности этой добавки в научной литературе, стали известны факты проявления негативного воздействия на метаболические процессы данного подсластителя, которые требуют дополнительного изучения. Цель исследований - сравнительное изучение эффектов токсичного воздействия и уровня антиоксидантной активности трех отечественных коммерческих марок экстракта стевии с помощью биотестирования. В качестве тест-объекта были использованы корни репчатого лука Allium cepa, которые инкубировались в водных растворах экстрактов стевии. При анализе токсичного, митозмодифицирующего и генотоксичного воздействия после обработки корней опытными образцами в концентрациях 1 и 2 г/л были зафиксированы задержка в приросте массы корней (до 70 %), снижение пролиферативной активности меристемных клеток, рост частоты хромосомных аберраций в образцах двух марок эктракта стевии. Однако эти эффекты имели обратимый характер, так как последующая инкубация опытных луковиц в воде в течение двух суток почти полностью нивелировала указанные нарушения, особенно в отношении генетических отклонений. На фоне индуцированного сорбиновой кислотой окислительного стресса тканей корней был оценен уровень перекисного окисления липидов после обработки корней одним из экстрактов стевии. В опытных образцах с концентрацией добавки 2 и 3 г/л уровень МДА снижался по сравнению с индивидуальным воздействием консерванта на 10 и 13 % соответственно. Эти результаты подтверждали способность экстракта стевии проявлять антиоксидантную защиту клеточных стенок в условиях данного биотестирования. Food additive E960 based on steviol glycosides of the tropical stevia plant is a sweetener and is widely used in the food industry due to its functional, technological characteristics and natural origin. Useful properties of stevia extract are also associated with the presence in its composition of biologically active compounds with antioxidant activity. However, despite the numerous data on the safety of this additive in the scientific literature, the facts of the manifestation of a negative effect on the metabolic processes of this sweetener have become known, which require further study. The purpose of the research is a comparative study of the effects of toxic effects and the level of antioxidant activity of three domestic commercial grades of stevia extract using biotesting. Onion roots Allium cepa, which were incubated in aqueous solutions of stevia extracts, were used as a test object. When analyzing the toxic, mitosismodifying and genotoxic effects after treatment of the roots with experimental samples at concentrations of 1 and 2 g/l, a delay in the growth of root mass (up to 70 %), a decrease in the proliferative activity of meristem cells, and an increase in the frequency of chromosome aberrations in samples of two brands of stevia extract were recorded. However, these effects were reversible, since the subsequent incubation of the experimental solutions in water for two days almost completely eliminated these violations, especially in relation to genetic abnormalities. Against the background of sorbic acid-induced oxidative stress of root tissues, the level of lipid peroxidation was assessed after treatment of the roots with one of the stevia extracts. The level of MDA decreased compared to the individual exposure to the preservative by 10 and 13 %, in experimental samples with additive concentrations of 2 and 3 g/l respectively. These results confirmed the ability of the stevia extract to exhibit antioxidant protection of cell walls under the conditions of this bioassay.