Optimization of microwave assisted enzymatic extraction of steviol glycosides and phenolic compounds from Stevia leaf

Abstract

Stevia (Stevia rebaudiana Bertoni) has gained great interests due to its non-caloric and health related properties with its steviol glycosides and phytochemical constituents. Currently, it is being utilized as a natural sweetener in many food formulations such as soft drinks, jams, dairy products, chocolates, etc. Green extraction techniques using non-hazardous solvents and yield-enhancing strategies have been subject matters of various disciplines such as food technology, chemistry and pharmacology. Stevia powders are industrially produced by aqueous-extraction with further purification and drying steps. There has been no any report handling combined microwave and enzyme assisted technique on the extraction of steviol glycosides and antioxidant compounds to date. The objective of this study was to determine optimum processing parameters of microwave assisted enzymatic extraction of steviol glycosides and phenolic compounds by investigating the effects of independent variables. The plant was collected from a stevia garden and its leaves were detached from flower part, dried and milled into powder form before commencement of the treatments. Operations were performed using a microwave extraction system equipped with a digital control system for irradiation time, temperature and microwave power. Viscozyme L which is a widely used cellulolytic enzyme cocktail was used in this study. The effects of enzyme concentration (1.2 - 60 FBG unit g-1), temperature (25-60?C) and time (1 - 20 min) were evaluated using a five-level rotatable central composite design by response surface methodology (RSM). The validities of models were assessed by ANOVA outputs which were determination coefficient (R2), lack of fit and Fisher's test value (F-value). The maximized yields of stevioside, rebaudioside A and total phenolic compounds were determined as 62.5, 25.6 and 20.7 mg g-1, respectively at optimum processing conditions which were estimated as 10.9 FBG unit g-1, 53?C and 16 min.

Techno‐functional effect of stevia extract substitution on dry fig–fortified ice cream

“…These compounds are 250-300 times sweeter than sucrose (Periche et al, 2016). In addition, stevia extract has come to fore with functional benefits because of the therapeutic and health effects of its constituents such as essential amino acids, vitamins, minerals, crude fiber, and polyphenols (Görgüç et al, 2019;Yılmaz et al, 2021). Dry fig (Ficus carica cv.…”

MÉTODOS NÃO CONVENCIONAIS DE OBTENÇÃO DE COMPOSTOS DE INTERESSE DA Stevia rebaudiana BERTONI

“…Essas técnicas, conhecidas como não convencionais, ditas e reportadas adicionalmente como alternativas ou modernas, são produto dos avanços dos métodos convencionais de extração ou da aplicação de novas tecnologias. A utilização da sonicação do ultrassom (ZLABUR et al, 2015;GASMALLA et al, 2017), as radiações não ionizantes do microondas (JAITAK et al, 2009;GÖRGÜÇ et al, 2019), os pulsos elétricos das eletrotecnologias (BARBA et al, 2015a;CARBONELL-CAPELLA et al, 2016), os líquidos pressurizados (YILDIZ-OZTURK et al, 2014) e fluidos supercríticos (ERKUCUK et al, 2009) têm sido reportadas com considerável destaque.…”

“…Recentemente, rendimentos apreciáveis também foram relatados quando realizada a extração por meio de processos combinados. Görgüç et al (2019) avaliou a extração enzimática assistida por microondas dos glicosídeos de esteviol e compostos fenólicos das folhas de Stevia rebaudiana Bertoni por meio da metodologia de superfície de resposta (RSM), considerando os efeitos da concentração enzimática da Viscozyme L (1,2-60 FBG unidade g -1 ), temperatura (25-60 °C) e tempo (1-20 min) na otimização das condições e do processo. Os rendimentos máximos em esteviosídeo, reb A e compostos fenólicos totais obtidos foram determinados como 62,5, 25,6 e 20,7 mg/g -1 , respectivamente, em condições ótimas estimadas em 10,9 unidades FBG g -1 , 53 °C e 16 min de processamento.…”

“…Métodos convencionais de extração de esteviosídeo das folhas da Stevia rebaudiana envolvem extração aquosa ou alcoólica, seguida de precipitação, coagulação e cristalização . Adicionalmente, estes processos geralmente requerem maior tempo, energia e uso de solventes orgânicos, podendo ocorrer consequências indesejáveis, como deterioração da qualidade e degradação de compostos valiosos (ŽLABUR et al, 2014;BARBA et al, 2015a pressurizado têm sido reportadas com destaque no processo de obtenção de produtos de interesse (KOVYLYAEVA et al, 2007;POL et al, 2007;CARBONELL-CAPELLA et al, 2016;GASMALLA et al, 2017;GÖRGÜÇ et al, 2019), visando evitar essas consequências na qualidade do produto e, paralelamente, desenvolver novos métodos que sejam capazes de melhorar o rendimento dos compostos biologicamente ativos, de modo que sejam totalmente compatíveis com o conceito de "extração verde" (CHEMAT et al, 2017).…”

MÉTODOS NÃO CONVENCIONAIS DE OBTENÇÃO DE COMPOSTOS DE INTERESSE DA Stevia rebaudiana BERTONI

“…Adicionalmente, estes processos geralmente requerem maior tempo, energia e uso de solventes orgânicos, podendo ocorrer consequências indesejáveis, como deterioração da qualidade e degradação de compostos valiosos (ŽLABUR et al, 2014;BARBA et al, 2015a). Técnicas modernas de extração, como a extração assistida por ultrassom, extração assistida por microondas, eletrotecnologias, fluido supercrítico e líquido pressurizado têm sido reportadas com destaque no processo de obtenção de produtos de interesse (KOVYLYAEVA et al, 2007;POL et al, 2007;CARBONELL-CAPELLA et al, 2016;GASMALLA et al, 2017;GÖRGÜÇ et al, 2019), visando evitar essas consequências na qualidade do produto e, paralelamente, desenvolver novos métodos que sejam capazes de melhorar o rendimento dos compostos biologicamente ativos, de modo que sejam totalmente compatíveis com o conceito de "extração verde" (CHEMAT et al, 2017).…”