Главная \ Наука \ Научные издания КФУ \ Ученые записки Казанского университета \ Ученые записки Казанского университета. Серия Естественные науки \ Архив

Стевия (Stevia rebaudiana Bertoni): биологические особенности и факторы, влияющие на рост растений и накопление сладких гликозидов

Н.Г. Синявина, А.А. Кочетов, К.В. Егорова

Агрофизический научно-исследовательский институт, г. Санкт-Петербург, 195220, Россия

ОБЗОРНАЯ СТАТЬЯ

Полный текст PDF

DOI: 10.26907/2542-064X.2022.1.46-75

Для цитирования: Синявина Н.Г., Кочетов А.А., Егорова К.В. Стевия (Stevia rebaudiana Bertoni): биологические особенности и факторы, влияющие на рост растений и накопление сладких гликозидов // Учен. зап. Казан. ун-та. Сер. Естеств. науки. – 2022. – Т. 164, кн. 1. – С. 46–75. – doi: 10.26907/2542-064X.2022.1.46-75.

For citation: Sinyavina N.G., Kochetov A.A., Egorova K.V. Stevia (Stevia rebaudiana Bertoni): Biological properties and factors affecting plant growth and sweet glycosides accumulation. Uchenye Zapiski Kazanskogo Universiteta. Seriya Estestvennye Nauki, 2022, vol. 164, no. 1, pp. 46–75. doi: 10.26907/2542-064X.2022.1.46-75. (In Russian)

Аннотация

Стевия известна благодаря содержащимся в листьях дитерпеновым стевиолгликозидам. Основные из них, стевиозид и ребаудиозид А, широко используются в современной пищевой индустрии в качестве натуральных низкокалорийных сахарозаменителей, их сладость в среднем в 250–300 раз выше, чем у сахарозы. Богатый биохимический состав листьев стевии определяет ее высокую фармакологическую ценность, экстракты из листьев обладают выраженными антиоксидантными свойствами. В работе дан обзор и проведена систематизация современных данных о биологических особенностях культуры стевии и факторах, влияющих на рост растений, накопление сухой массы листьев и содержание сладких гликозидов. Расширение объемов возделывания стевии в России перспективно благодаря тому, что во многих регионах существуют условия для получения высоких урожаев экологически чистой продукции, а широкое использование ее в пищевой промышленности будет способствовать улучшению здоровья населения. Рассмотрены условия, необходимые для получения высоких урожаев сухого листа и сладких гликозидов, а также факторы, которые необходимо учитывать как при промышленном выращивании, так и при проведении научно-исследовательских работ с культурой стевии.

Ключевые слова: стевия, биологические особенности, сладкие гликозиды, факторы среды, генетическое разнообразие, урожай

Литература

Khan S.A., Verma P., Rahman L.U., Parasharami V.A. Exploration of biotechnological studies in low-calorie sweetener Stevia rebaudiana: Present and future prospects: Ch. 13 // Medicinal and Aromatic Plants. Expanding Their Horizons through Omics / Ed. by T. Aftab, K.R. Hakeem. – Acad. Press, 2021. – Р. 289–324. – doi: 10.1016/B978-0-12-819590-1.00013-6.
Singh D.P., Kumari M., Prakash H.G., Rao G.P., Solomon S. Phytochemical and pharmacological importance of stevia: A calorie-free natural sweetener // Sugar Tech. – 2019. – V. 21, No 2. – Р. 227–234. – doi: 10.1007/s12355-019-00704-1.
Wang J., Zhao H., Wang Y., Lau H., Zhou W., Chen C., Tan S. A review of stevia as a potential healthcare product: Up-to-date functional characteristics, administrative standards and engineering techniques // Trends Food Sci. Technol. – 2020. – V. 103. – P. 264–281. – doi: 10.1016/j.tifs.2020.07.023.
Samuel P., Ayoob K.T., Magnuson B.A., Wölwer-Rieck U., Jeppesen P.B., Rogers P.J., Rowland I., Mathews R. Stevia leaf to stevia sweetener: Exploring its science, benefits, and future potential // J. Nutr. – 2018. – V. 148, No 7. – P. 1186S–1205S. – doi: 10.1093/jn/nxy102.
Трухачев В.И., Стародубцева Г.П., Безгина Ю.А., Любая С.И., Веселова М.В. Перспективы выращивания стевии и производство продукции на ее основе // Вестн. АПК Ставрополья. – 2012. – № 1. – С. 22–25.
Gupta E., Purwar S., Sundaram S., Rai G.K. Nutritional and therapeutic values of Stevia rebaudiana: A review // J. Med. Plants Res. – 2013. – V. 7, No 46. – P. 3343–3353. – doi: 10.5897/JMPR2013.5276.
Savita S.M., Sheela K., Sunanda S., Shankar A.G., Ramakrishna P. Stevia rebaudiana – a functional component for food industry // J. Hum. Ecol. – 2004. – V. 15, No 4. – P. 261–264. – doi: 10.1080/09709274.2004.11905703.
Angelini L.G., Martini A., Passera B., Tavarini S. Cultivation of Stevia rebaudiana Bertoni and associated challenges // Sweeteners. Reference Series in Phytochemistry / Ed. by J.M. Mérillon, K. Ramawat. – Springer Cham, 2018. – Pt. 1. – Р. 35–85. – doi: 10.1007/978-3-319-27027-2_8.
Stevia Market by Extract Type (Whole Leaf, Powdered, Liquid), Application (Dairy, Bakery & Confectionery, Tabletop Sweeteners, Beverages, Convenience Foods), Form (Dry, Liquid), and Region – Global Forecasts to 2022. – May, 2017. – URL: https://www.marketsandmarkets.com/Market-Reports/stevia-market-167065378.html.
Эшпулатов Ш.Я., Тешабоев Н.И., Мамадалиев М.З.У. Интродукция, свойства и выращивание лекарственного растение стевия в условиях Ферганского долины // Евразийский Союз Ученых (ЕСУ). – 2021. – Т. 2, № 2. – С. 37–41. – doi: 10.31618/ESU.2413-9335.2021.2.83.1253.
Позднякова В.Ф., Сенченко М.А. Производство холодного черного чая с натуральным заменителем сахара-стевией [Stevia rebaudiana Bertoni (L.)] // Вестн. ЮУрГУ. Сер. «Пищевые и биотехнологии». – 2019. – Т. 7, № 2. – С. 81–88. – doi: 10.14529/food190209.
Доктрина продовольственной безопасности Российской Федерации. – URL: https:// www.garant.ru/products/ipo/prime/doc/73338425/.
Кочетков М.В. Девять уроков «экономического чуда» Китая российскому аграрному сектору // Сб. тр. конф. «Государственная аграрно-правовая политика в современной России», Красноярск, 28 июня 2016 г. – Красноярск: Изд-во Краснояр. гос. аграрного ун-та, 2017. – С. 158–178.
Кочетов А.А. Перспективы выращивания стевии [Stevia rebaudiana Bertoni (L.)] в Нечерноземной зоне России // Аграрная Россия. – 2012. – № 2. – С. 2–4. – doi: 10.30906/1999-5636-2012-2-2-4.
Ceunen S., Geuns J.M.C. Steviol glycosides: Сhemical diversity, metabolism, and function // J. Nat. Prod. – 2013. – V. 76, No 6. – P. 1201–1228. – doi: 10.1021/np400203b.
Lemus-Mondaca R., Vega-Gálvez A., Zura-Bravo L., Ah-Hen K. Stevia rebaudiana Bertoni, source of a highpotency natural sweetener: A comprehensive review on the biochemical, nutritional and functional aspects // Food Chem. – 2012. – V. 132, No 3. – P. 1121–1132. – doi: 10.1016/j.foodchem.2011.11.140.
Wölwer-Rieck U. The leaves of Stevia rebaudiana (Bertoni), their constituents and the analyses thereof: A review // J. Agric. Food Chem. – 2012. – V. 60, No 4. – P. 886–895. – doi: 10.1021/jf2044907.
Munz S., Präger A., Merkt N., Claupein W., Graeff-Hönninger S. Leaf area index, light interception, growth and steviol glycoside formation of Stevia rebaudiana Bertoni under field conditions in southwestern Germany // Ind. Crops Prod. – 2018. – V. 111. – P. 520–528. – doi: 10.1016/j.indcrop.2017.11.021.
Brandle J.E., Starratt A.N., Gijzen M. Stevia rebaudiana: Its agricultural, biological, and chemical properties // Can. J. Plant Sci. – 1998. – V. 78, No 4. – P. 527–536. – doi: 10.4141/P97-114.
Сурхаев Г.А., Маховикова Т.Ф., Стародубцева Г.П., Любая С.И., Безгина Ю.А. Модификационная изменчивость стевии в плантационной культуре Восточного Предкавказья // Вестн. АПК Ставрополья. – 2017. – № 4. – С. 119–122.
Ромашова М.В., Барсукова Е.Н., Парфенова Т.В., Боярова М.Д. Интродукция стевии (Stevia rebaudiana Bertoni) в Приморском крае // Достижения науки и техники АПК. – 2014. – Т. 28, № 10. – С. 37–39.
Кононова Е.А., Кривенко А.А., Чухлебова Н.С. Индукция цветения и семенная продуктивность ди- и тетраплоидных сортов стевии на черноземе выщелоченном Центрального Предкавказья // Науч. журн. КубГАУ. – 2012. – № 76. – С. 236–250.
Дубянский М.М., Жужжалова Т.П. Органогенез стевии (Stevia rebaudiana. Аsteraceae) // Проблемы ботаники на рубеже XX – XXI веков: Тез. докл. 2 (Х) съезда Рус. ботан. о-ва. – СПб.: Ботан. ин-т РАН, 1998. – Т. 2. – С. 289–290.
Kumar R., Sharma S.K. Effect of light and temperature on seed germination of important medicinal and aromatic plants in north western Himalayas // Int. J. Med. Aromat. Plants. – 2012. – V. 2, No 3. – P. 468–475.
Yoneda Y., Shimizu H., Nakashima H., Miyasaka J., Ohdoi K. Effects of light intensity and photoperiod on improving steviol glycosides content in Stevia rebaudiana (Bertoni) Bertoni while conserving light energy consumption // J. Appl. Res. Med. Aromat. Plants. – 2017. – V. 7. – P. 64–73. – doi: 10.1016/j.jarmap.2017.06.001.
Кочетов А.А., Демина Н.В., Ульяновский Н.В., Канарская З.А., Канарский А.В. Накопление дитерпеновых гликозидов в листьях разных генотипов Stevia rebaudiana Bertoni при изменении длины дня // Химия растительного сырья. – 2015. – № 1. – C. 121–126. – doi: 10.14258/jcprm.201501470.
Ермаков Е.И., Кочетов А.А. Особенности роста и развития растений стевии при разных световых режимах в регулируемых условиях // Докл. РАСХН. – 1996. – № 1. – С. 8–9.
Сикорская С.Б. Биолого-морфологические особенности стевии (Stevia rebaudiana Bertoni) при интродукции в условиях ЦЧЗ России: Автореф. … дис. канд. биол. наук. – Курск, 2004. – 24 с.
Кустова О.К. Биоморфологическая характеристика Stevia rebaudiana (Bertoni) Hemsl. в генеративном возрастном состоянии // Промышленная ботаника. – 2013. – № 13. – С. 252–258.
Shock C.C. Rebaudi’s stevia: Natural noncaloric sweeteners // Calif. Agric. – 1982. – V. 36, No 9. – P. 4–5.
Sumida T. Studies of Stevia rebaudiana Bertoni as a new possible crop for sweetening recourse in Japan // J. Cent. Agric. Exp. Stn. – 1980. – V. 31, No 1. – P. 67–71.
Karimi M., Ahmadi A., Hashemi J., Abbasi A., Tavarini S., Guglielminetti L., Angelini L.G. The effect of soil moisture depletion on stevia (Stevia rebaudiana Bertoni) grown in greenhouse conditions: Growth, steviol glycosides content, soluble sugars and total antioxidant capacity // Sci. Hortic. – 2015. – V. 183. – P. 93–99. – doi: 10.1016/j.scienta.2014.11.001.
Sivaram L., Mukundan U. In vitro culture studies on Stevia rebaudiana // In Vitro Cell. Dev. Biol. – Plant. – 2003. – V. 39, No 5. – P. 520–523. – doi: 10.1079/IVP2003438.
Хроленко Ю.А., Горпенченко Т.Ю., Яцунская М.С., Ромашова М.В., Барсукова Е.Н. Некоторые аспекты адаптации стевии Stevia rebaudiana (Bertoni) Bertoni в Приморском крае в условиях новой агротехники // Вестн. ДВО РАН. – 2016. – № 2. – С. 84–88.
Асадулаев З.М., Гаджиева З.К. Некоторые особенности семенного и клонового воспроизводства Stevia rebaudiana Bertoni в условиях Дагестана // Юг России: экология, развитие. – 2008. – Т. 3, № 3. – С. 22–28. – doi: 10.18470/1992-1098-2008-3-22-28.
Ахматов М.К., Абдрашитова Ж.К., Туголова Б.О. Особенности всхожести семян Stevia rebaudiana (Bertoni) Hemsley в Чуйской долине // Современное состояние и перспективы сохранения биоразнообразия растительного мира: Материалы междунар. науч. конф., посвящ. 85-летию д.б.н. К.А. Ахматова и 80-летию чл.-корр. НАН КР, д.б.н. В.П. Криворучко / Под ред. Кенжебаевой Н.В., Кочкумбаева Т.А., Малосиевой Г.В., Поповой И.В. – Бишкек, 2017. – С. 25–31.
Nakamura S., Tamura Y. Variation in the main glycosides of stevia (Stevia rebaudiana Bertoni) // Jpn. J. Trop. Agric. – 1985. – V. 29, No 2. – P. 109–115. – doi: 10.11248/jsta1957.29.109.
Kumar R., Sharma S., Sood S. Yield components, light interception and marker compound accumulation of stevia (Stevia rebaudiana Bertoni) affected by planting material and plant density under western Himalayan conditions // Arch. Agron. Soil Sci. – 2014. – V. 60, No 12. – Р. 1731–1745. – doi: 10.1080/03650340.2014.909029.
Gasmalla M.A.A., Yang R., Hua X. Stevia rebaudiana Bertoni: An alternative sugar replacer and its application in food industry // Food Eng. Rev. – 2014. – V. 6, No 4. – P. 150–162. – doi: 10.1007/s12393-014-9080-0.
Abou-Arab A.E., Abou-Arab A.A., Abu-Salem M.F. Physico-chemical assessment of natural sweeteners steviosides produced from Stevia rebaudiana Bertoni plant // Afr. J. Food Sci. – 2010. – V. 4, No 5. – P. 269–281. – doi: 10.21608/jfds.2009.115819.
Geuns J.M.C. Stevioside // Phytochemistry. – 2003. – V. 64, No 5. – P. 913–921. – doi: 10.1016/S0031-9422(03)00426-6.
Ceunen S., Geuns J.M.C. Influence of photoperiodism on the spatio-temporal accumulation of steviol glycosides in Stevia rebaudiana (Bertoni) // Plant Sci. – 2013. – V. 198. – P. 72–82. – doi: 10.1016/j.plantsci.2012.10.003.
Barbet-Massin C., Giuliano S., Alletto L., Daydé J., Berger M. Towards a semi-perennial culture of Stevia rebaudiana (Bertoni) Bertoni under temperate climate: Effects of genotype, environment and plant age on steviol glycoside content and composition // Genet. Resour. Crop Evol. – 2016. – V. 63, No 4. – P. 685–694. – doi: 10.1007/s10722-015-0276-9.
Jyoti J., Kaur M., Mishra V., Mittal A. Sweet future of stevia: A magical sweetener // Asian J. Pharm. Clin. Res. – 2018. – V. 11, No 2. – P. 36–42. – doi: 10.22159/ajpcr.2018.v11i2.20295.
Кочетов А.А., Синявина Н.Г. Стевия (Stevia rebaudiana Bertoni): биохимический состав, терапевтические свойства и использование в пищевой промышленности (обзор) // Химия растительного сырья. – 2021. – № 2. – С. 5–27. – doi: 10.14258/jcprm.2021027931.
Чхан К.В., Мойсеяк М.Б., Абелян В.А. Вкусовой профиль сладких гликозидов стевии ребаудиана и их модифицированных производных // Пищевая промышленность. – 2019. – № 7. – С. 41–45. – doi: 10.24411/0235-2486-2019-10111.
Qiao Z., Liu H., Sui J.-J., Liao J.-X., Tu Y.-H., Schmidt R.R., Sun J.-S. Diversity-oriented synthesis of steviol glycoside // J. Org. Chem. – 2018. – V. 83, No 19. – Р. 11480–11492. – doi: 10.1021/acs.joc.8b01274.
Brandle J.E., Telmer P.G. Steviol glycoside biosynthesis // Phytochemistry. – 2007. – V. 68, No 14. – P. 1855–1863. – doi: 10.1016/j.phytochem.2007.02.010.
Ladygin V.G., Bondarev N.I., Semenova G.A., Smolov A.A., Reshetnyak O.V., Nosov A.M. Chloroplast ultrastructure, photosynthetic apparatus activities and production of steviol glycosides in Stevia rebaudiana in vivo and in vitro // Biol. Plant. – 2008. – V. 52, No 1. – P. 9–16. – doi: 10.1007/s10535-008-0002-y.
Nasrullah N., Ahmad J., Saifi M., Rafiqi U., Quadri N., Shah I.G., Abdin M.Z. Metabolic profiling and expression analysis of key genes during leaf maturation of Stevia rebaudiana Bertoni // Pharmacogn. Mag. – 2018. – V. 14, No 57. – P. 327–334. – doi: 10.4103/pm.pm_554_17.
Ucar E., Ozyigit Y., Eruygur N., Güven D., Yur S., Turgut K., Kütük N. The effect of the plant age and growth period on the nutritional substance, chlorophyll and steviol glycoside rates in Stevia (Stevia rebaudiana Bertoni) leaves // Commun. Soil Sci. Plant Anal. – 2018. – V. 49, No 3. – P. 291–302. – doi: 10.1080/00103624.2018.1424894.
Gaweł-Bęben K., Bujak T., Nizioł-Łukaszewska Z., Antosiewicz B., Jakubczyk A., Karaś M., Rybczyńska K. Stevia rebaudiana Bert. leaf extracts as a multifunctional source of natural antioxidants // Molecules. – 2015. – V. 20, No 4. – P. 5468–5486. – doi: 10.3390/molecules20045468.
Lemus-Mondaca R., Ah-Hen K., Vega-Gálvez A., Honores C., Moraga N.O. Stevia rebaudiana leaves: Effect of drying process temperature on bioactive components, antioxidant capacity and natural sweeteners // Plant Foods Hum. Nutr. – 2016. – V. 71, No 1. – P. 49–56. – doi: 10.1007/s11130-015-0524-3.
Clemente C., Angelini L.G. Ascrizzi R., Tavarini S. Stevia rebaudiana (Bertoni) as a multifunctional and sustainable crop for the Mediterranean climate // Agriculture. – 2021. – V. 11, No 2. – Art. 123, P. 1–17. – doi: 10.3390/agriculture11020123.
Маховикова Т.Ф., Сивцева С.Н., Рыбашлыкова Л.П. Интродукция и перспективы выращивания стевии в Западном Прикаспии // Изв. Нижневолж. агроуниверситетского комплекса: наука и высшее профессиональное образование. – 2018. – № 3. – С. 191–196.
Rank A.H., Midmore D.J. Stevia – an intense, natural sweetener: Laying the groundwork for a new rural industry: A Report for the Rural Industries Research and Development Corporation. – Barton, ACT: Rural Ind. Res. Dev. Corp., 2006. – vi, 20 р.
Pal P.K., Kumar R., Guleria V., Mahajan M., Prasad R., Pathania V., Gill B.S., Singh D., Chand G., Singh B., Singh R.D., Ahuja P.S. Crop-ecology and nutritional variability influence growth and secondary metabolites of Stevia rebaudiana Bertoni // BMC Plant Biol. – 2015. – V. 15. – Art. 67, P. 1–16. – doi: 10.1186/s12870-015-0457-x.
Hastoy C., Cosson P., Cavaignac S., Boutié P., Waffo-Teguo P., Rolin D., Schurdi-Levraud V. Deciphering performances of fifteen genotypes of Stevia rebaudiana in southwestern France through dry biomass and steviol glycoside evaluation // Ind. Crops Prod. – 2019. – V. 128. – P. 607–619. – doi: 10.1016/j.indcrop.2018.09.053.
Pacifico S., Piccolella S., Nocera P., Tranquillo E., Dal Poggetto F., Catauro M. Steviol glycosides content in cultivated Stevia rebaudiana Bertoni: A new sweet expectation from the Campania region (Italy) // J. Food Compos. Anal. – 2017. – V. 63. – P. 111–120. – doi: 10.1016/j.jfca.2017.07.041.
Parris C.A., Shock C.C., Qian M. Dry leaf and steviol glycoside productivity of Stevia rebaudiana in the Western United States // HortScience. – 2016. – V. 51, No 10. – P. 1220–1227. – doi: 10.21273/HORTSCI11149-16.