Ein einzelnes Blatt der Stevia-Pflanze schmeckt bis zu 30-mal süßer als Zucker, enthält aber praktisch keine Kalorien. Diese bemerkenswerte Eigenschaft macht Stevia zu einem der meistdiskutierten Süßungsmittel unserer Zeit. Seit der EU-Zulassung im Jahr 2011 hat sich der Markt für steviolglykosidhaltige Produkte versechsfacht [1]. Doch was steckt wirklich hinter dem pflanzlichen Süßstoff? Welche biochemischen Mechanismen liegen der extremen Süßkraft zugrunde, und wie sicher ist die tägliche Verwendung tatsächlich?
Die wissenschaftliche Datenlage zu Stevia umfasst mittlerweile über 2.000 Studien, die sowohl positive Effekte als auch mögliche Einschränkungen dokumentieren. Dieser Artikel analysiert die verfügbaren Forschungsergebnisse objektiv und erklärt die komplexen biochemischen Zusammenhänge in verständlicher Form. Von der molekularen Struktur der Steviolglykoside über die Stoffwechselvorgänge im Körper bis hin zu praktischen Anwendungsfragen werden alle relevanten Aspekte wissenschaftlich beleuchtet.
Botanische Grundlagen und historische Verwendung
Die Stevia-Pflanze (Stevia rebaudiana Bertoni) gehört zur Familie der Korbblütler und stammt ursprünglich aus dem Grenzgebiet zwischen Paraguay und Brasilien. In ihrer natürlichen Umgebung wächst die mehrjährige Pflanze als kleiner Strauch, der Höhen zwischen 60 und 80 Zentimetern erreicht. Die Blätter enthalten verschiedene süß schmeckende Verbindungen, wobei der Gehalt je nach Anbaugebiet, Klima und Erntemethode zwischen 4 und 20 Prozent des Trockengewichts schwankt [2].
Die indigene Bevölkerung Südamerikas nutzt die süßen Blätter seit mindestens 1.500 Jahren. Die Guaraní-Indianer nennen die Pflanze "ka'a he'ê", was übersetzt "süßes Kraut" bedeutet. Traditionell kauten sie die frischen Blätter oder verwendeten sie zur Süßung von Mate-Tee und medizinischen Zubereitungen. Erste wissenschaftliche Beschreibungen der Pflanze stammen vom spanischen Botaniker Pedro Jaime Esteve aus dem 16. Jahrhundert, doch erst 1887 entdeckte der Schweizer Naturforscher Moisés Santiago Bertoni die Pflanze für die westliche Wissenschaft wieder [3].
Globale Verbreitung und kommerzielle Kultivierung
Japan begann bereits in den 1970er Jahren mit dem kommerziellen Anbau von Stevia. Nach Bedenken über künstliche Süßstoffe wie Saccharin und Cyclamat suchte die japanische Lebensmittelindustrie nach natürlichen Alternativen. Heute macht Steviosid etwa 40 Prozent des japanischen Süßstoffmarktes aus. China entwickelte sich zum weltgrößten Produzenten und exportiert jährlich über 20.000 Tonnen Stevia-Extrakte [4].
Der Anbau erfolgt mittlerweile auf allen Kontinenten außer der Antarktis. Optimale Wachstumsbedingungen findet die Pflanze bei Temperaturen zwischen 20 und 30 Grad Celsius mit ausreichender Luftfeuchtigkeit. Pro Hektar lassen sich je nach Standort zwischen 1.000 und 8.000 Kilogramm getrocknete Blätter ernten, wobei mehrere Ernten pro Jahr möglich sind [5].
Chemische Struktur und Süßkraftmechanismen
Die Süßkraft von Stevia beruht auf einer Gruppe von Molekülen, die als Steviolglykoside bezeichnet werden. Diese komplexen Verbindungen bestehen aus einem gemeinsamen Grundgerüst - dem Steviol - an das verschiedene Zuckermoleküle gebunden sind. Bisher wurden über 40 verschiedene Steviolglykoside in den Blättern identifiziert, wobei nur einige davon in nennenswerten Mengen vorkommen und für die Süßkraft verantwortlich sind [6].
Das Steviol-Grundgerüst ist ein Diterpen-Molekül mit der chemischen Formel C20H30O3. An dieses Grundgerüst können unterschiedliche Kombinationen von Glucose-Molekülen binden. Die Art und Anzahl der angehängten Zuckermoleküle bestimmt dabei sowohl die Süßkraft als auch den Geschmack der jeweiligen Verbindung. Je mehr Glucose-Einheiten gebunden sind, desto süßer und weniger bitter schmeckt das Molekül in der Regel [7].
Die wichtigsten Steviolglykoside im Detail
Steviosid macht etwa 5 bis 10 Prozent des Trockengewichts der Blätter aus und war historisch die erste isolierte Süßverbindung. Es besteht aus dem Steviol-Grundgerüst mit drei Glucose-Molekülen und erreicht etwa die 200- bis 300-fache Süßkraft von Haushaltszucker. Der Geschmack wird oft als leicht bitter mit einem lakritzartigen Nachgeschmack beschrieben, was die Verwendung in manchen Lebensmitteln einschränkt [8].
Rebaudiosid A gilt als das hochwertigste Steviolglykosid für Lebensmittelanwendungen. Mit vier Glucose-Einheiten erreicht es die 200- bis 400-fache Süßkraft von Zucker bei deutlich geringerem Bittergeschmack. Der Anteil in den Blättern variiert zwischen 2 und 4 Prozent. Moderne Züchtungen zielen darauf ab, Pflanzen mit höherem Rebaudiosid-A-Gehalt zu entwickeln [9].
Weitere relevante Verbindungen sind Rebaudiosid C (60- bis 120-fache Süßkraft), Dulcosid A (50- bis 120-fache Süßkraft) und die neueren Rebaudiosid D und M, die noch höhere Süßkraft bei verbessertem Geschmacksprofil aufweisen. Die folgende Tabelle gibt einen Überblick über die Hauptkomponenten:
| Steviolglykosid | Anteil in Blättern (%) | Süßkraft (vs. Zucker) | Geschmacksprofil | Molekulargewicht (g/mol) |
|---|---|---|---|---|
| Steviosid | 5-10 | 200-300x | Süß mit bitterem Nachgeschmack | 804,9 |
| Rebaudiosid A | 2-4 | 200-400x | Süß, wenig bitter | 967,0 |
| Rebaudiosid C | 1-2 | 60-120x | Süß mit leichter Bitterkeit | 951,0 |
| Dulcosid A | 0,4-0,7 | 50-120x | Süß mit deutlicher Bitterkeit | 788,9 |
| Rebaudiosid D | 0,2-0,5 | 200-350x | Sehr süß, kaum bitter | 1129,2 |
| Rebaudiosid M | <0,1 | 200-350x | Zuckerähnlich süß | 1291,3 |
Molekulare Wirkmechanismen der Süßwahrnehmung
Die extreme Süßkraft der Steviolglykoside entsteht durch ihre Wechselwirkung mit den Süßrezeptoren auf der Zunge. Diese Rezeptoren bestehen aus zwei Proteinen, T1R2 und T1R3, die gemeinsam einen funktionsfähigen Rezeptorkomplex bilden. Wenn süße Moleküle an bestimmte Stellen dieser Proteine binden, verändert sich deren räumliche Struktur. Diese Strukturänderung löst eine Signalkaskade aus, die letztendlich als süßer Geschmack wahrgenommen wird [10].
Steviolglykoside binden besonders stark und lange an die Süßrezeptoren. Die Bindungsstärke (Affinität) liegt im mikromolaren Bereich - das bedeutet, schon winzige Mengen reichen aus, um die Rezeptoren zu aktivieren. Zum Vergleich: Haushaltszucker benötigt etwa 1000-mal höhere Konzentrationen für denselben Effekt. Die längere Verweildauer am Rezeptor erklärt auch den oft beschriebenen anhaltenden süßen Nachgeschmack [11].
Interessanterweise aktivieren verschiedene Steviolglykoside unterschiedliche Bereiche des Süßrezeptors. Während Zucker hauptsächlich an die "Venus-Flytrap-Domäne" des T1R2-Proteins bindet, interagieren Steviolglykoside zusätzlich mit der Transmembrandomäne. Diese mehrfache Bindung verstärkt das Süßsignal erheblich. Neuere Forschung zeigt, dass Rebaudiosid A sogar drei verschiedene Bindungsstellen am Rezeptor nutzt [12].
Geschmacksmodulation und Bitterkeit
Der bei manchen Steviolglykosiden auftretende bittere Nachgeschmack entsteht durch Interaktion mit Bitterrezeptoren, insbesondere hTAS2R4 und hTAS2R14. Diese Rezeptoren reagieren normalerweise auf potenziell giftige Substanzen und lösen einen Warngeschmack aus. Die Aktivierung erfolgt jedoch erst bei höheren Konzentrationen, weshalb der Bittergeschmack meist nur bei Überdosierung oder bestimmten Steviolglykosiden wie Steviosid auftritt [13].
Die Lebensmittelindustrie entwickelte verschiedene Strategien zur Bitterkeitsreduktion. Enzymatische Modifikation kann zusätzliche Zuckermoleküle an die Steviolglykoside anhängen und so den Geschmack verbessern. Auch die Kombination verschiedener Steviolglykoside oder die Zugabe von Geschmacksmodulatoren wie Erythrit kann die Bitterkeit maskieren. Moderne Extraktionsverfahren ermöglichen die Isolierung der am wenigsten bitteren Komponenten [14].
Stoffwechsel und Pharmakokinetik
Nach der oralen Aufnahme durchlaufen Steviolglykoside einen bemerkenswerten Stoffwechselweg. Im Magen und Dünndarm werden sie kaum absorbiert, da die großen, polaren Moleküle die Darmwand nicht passieren können. Erst im Dickdarm spalten Bakterien die Zuckermoleküle ab und setzen das Steviol-Grundgerüst frei. Dieses kleinere Molekül kann dann über spezielle Transporter in die Darmzellen aufgenommen werden [15].
Die Darmbakterien, hauptsächlich Bacteroides-Arten, verfügen über spezielle Enzyme (β-Glucosidasen), die die glykosidischen Bindungen spalten. Dieser Prozess dauert etwa 12 bis 24 Stunden. Das freigesetzte Steviol wird zu etwa 95 Prozent absorbiert und gelangt über die Pfortader zur Leber. Dort erfolgt eine Konjugation mit Glucuronsäure, wodurch Steviol-Glucuronid entsteht - eine wasserlösliche Form, die leicht ausgeschieden werden kann [16].
Die maximale Plasmakonzentration von Steviol-Glucuronid wird etwa 8 bis 12 Stunden nach der Einnahme erreicht. Die Halbwertszeit beträgt ungefähr 12 Stunden. Innerhalb von 72 Stunden werden etwa 62 Prozent über den Urin und 38 Prozent über den Stuhl ausgeschieden. Wichtig: Es findet keine Anreicherung im Körper statt, da die Substanz vollständig eliminiert wird [17].
Interindividuelle Unterschiede und Einflussfaktoren
Die Zusammensetzung der Darmflora beeinflusst maßgeblich, wie schnell und vollständig Steviolglykoside abgebaut werden. Menschen mit einer vielfältigen Mikrobiota metabolisieren die Süßstoffe effizienter. Antibiotika-Behandlungen können vorübergehend die Fähigkeit zum Steviol-Abbau beeinträchtigen. Auch das Alter spielt eine Rolle: Bei Kleinkindern und älteren Menschen verläuft der Stoffwechsel langsamer [18].
Genetische Variationen in den Glucuronidierungs-Enzymen (UGT2B7 und UGT1A3) führen zu unterschiedlichen Abbaugeschwindigkeiten. Etwa 10 Prozent der Bevölkerung sind "langsame Metabolisierer" mit verlängerter Ausscheidungszeit. Dies hat jedoch keine klinische Relevanz, da auch bei diesen Personen keine Akkumulation auftritt. Die individuelle Süßwahrnehmung variiert ebenfalls genetisch bedingt um den Faktor 2 bis 3 [19].
Physiologische Wirkungen und gesundheitliche Aspekte
Die Auswirkungen von Stevia auf den Blutzuckerspiegel wurden in zahlreichen Studien untersucht. Eine Metaanalyse von 2020 mit 29 randomisierten kontrollierten Studien und insgesamt 1.567 Teilnehmern zeigte, dass Steviolglykoside den Blutzucker nicht erhöhen. Im Gegenteil: Bei Diabetikern führte der Ersatz von Zucker durch Stevia zu einer durchschnittlichen Senkung des postprandialen (nach dem Essen gemessenen) Blutzuckers um 18 mg/dl [20].
Der Mechanismus dahinter ist mehrschichtig. Einerseits liefern Steviolglykoside keine verwertbaren Kohlenhydrate. Andererseits gibt es Hinweise auf direkte biologische Effekte. In Zellkulturen stimuliert Steviosid die Insulinsekretion aus Beta-Zellen der Bauchspeicheldrüse. Dies geschieht durch Modulation von Kaliumkanälen (KATP-Kanäle), wodurch die Zellmembran depolarisiert und Calcium einströmt. Die benötigten Konzentrationen liegen jedoch über den beim Menschen erreichbaren Plasmaspiegeln [21].
Wirkungen auf Blutdruck und Herz-Kreislauf-System
Frühe Studien aus den 1990er Jahren berichteten über blutdrucksenkende Effekte von Steviosid. Eine zweijährige Studie aus China mit 168 Hypertonikern fand bei einer Tagesdosis von 1.500 mg Steviosid eine Senkung des systolischen Blutdrucks um durchschnittlich 6,5 mmHg. Neuere Untersuchungen mit niedrigeren, praxisrelevanten Dosierungen (entsprechend der ADI-Werte) zeigen jedoch keine signifikanten Blutdruckeffekte [22].
Der vermutete Mechanismus der Blutdrucksenkung bei hohen Dosen beruht auf einer Hemmung von Calciumkanälen in den glatten Muskelzellen der Blutgefäße. Steviosid und sein Metabolit Steviol können diese Kanäle blockieren und so eine Gefäßerweiterung bewirken. Die dafür nötigen Konzentrationen (über 100 μM) werden bei normaler Verwendung als Süßungsmittel jedoch nicht erreicht [23].
Einfluss auf die Darmflora
Aktuelle Forschung untersucht die Wechselwirkungen zwischen Steviolglykosiden und dem Darmmikrobiom. Eine Studie von 2022 mit 60 Probanden zeigte nach vierwöchiger Stevia-Supplementierung Veränderungen in der Bakterienzusammensetzung. Die Anzahl von Lactobacillus- und Bifidobacterium-Arten stieg leicht an, während Clostridium-Spezies abnahmen. Diese Verschiebung gilt generell als vorteilhaft für die Darmgesundheit [24].
Im Tiermodell zeigten sich präbiotische Effekte: Steviolglykoside förderten das Wachstum nützlicher Bakterien und erhöhten die Produktion kurzkettiger Fettsäuren wie Butyrat. Diese Fettsäuren nähren die Darmschleimhaut und haben entzündungshemmende Eigenschaften. Ob diese Effekte beim Menschen in relevantem Ausmaß auftreten, ist noch nicht abschließend geklärt [25].
Sicherheitsbewertung und regulatorische Aspekte
Die Sicherheit von Steviolglykosiden wurde von internationalen Behörden umfassend geprüft. Der Joint FAO/WHO Expert Committee on Food Additives (JECFA) legte 2008 einen ADI-Wert (Acceptable Daily Intake) von 4 mg pro Kilogramm Körpergewicht fest, berechnet als Steviol-Äquivalente. Für einen 70 kg schweren Erwachsenen entspricht dies 280 mg Steviol-Äquivalenten oder etwa 840 mg Rebaudiosid A täglich [26].
Die Europäische Behörde für Lebensmittelsicherheit (EFSA) bestätigte 2010 diese Bewertung nach Prüfung von über 200 Studien. Langzeitstudien an Ratten über zwei Jahre mit dem 100-fachen der ADI-Dosis zeigten keine krebserregenden Effekte. Mehrgenerationenstudien fanden keine Beeinträchtigung der Fruchtbarkeit oder Entwicklung. Die Substanz erwies sich als nicht gentoxisch in allen durchgeführten Tests [27].
Spezielle Bevölkerungsgruppen
Für Schwangere und Stillende gelten dieselben ADI-Werte wie für die Allgemeinbevölkerung. Studien zeigten, dass Steviol die Plazentaschranke passieren kann, jedoch in sehr geringen Mengen. Tierversuche mit hohen Dosen (bis 1.000 mg/kg Körpergewicht) ergaben keine teratogenen Effekte. Dennoch empfehlen manche Experten aus Vorsichtsgründen einen zurückhaltenden Konsum während Schwangerschaft und Stillzeit [28].
Bei Kindern ist besondere Aufmerksamkeit geboten, da sie relativ zur Körpermasse mehr süße Lebensmittel konsumieren können. Eine europäische Expositionsabschätzung von 2014 ergab, dass Kleinkinder bei hohem Konsum steviolhaltiger Produkte den ADI überschreiten könnten. Die tatsächliche Aufnahme liegt jedoch meist deutlich darunter. Für Säuglinge unter 12 Monaten wird Stevia nicht empfohlen, da Daten zur Verträglichkeit fehlen [29].
- Menschen mit Phenylketonurie können Stevia bedenkenlos verwenden, da es kein Phenylalanin enthält
- Diabetiker profitieren vom fehlenden Einfluss auf den Blutzucker
- Personen mit Fruktoseintoleranz vertragen reine Steviolglykoside problemlos
- Bei bekannter Allergie gegen Korbblütler ist theoretisch eine Kreuzreaktion möglich, wurde aber praktisch noch nie dokumentiert
- Nierenerkrankte sollten bei stark eingeschränkter Funktion Rücksprache halten, da die Ausscheidung verzögert sein kann
Praktische Anwendung in der Lebensmittelindustrie
Die technologischen Eigenschaften von Stevia unterscheiden sich erheblich von denen des Zuckers. Während Zucker Volumen, Textur und Konservierung beiträgt, liefern Steviolglykoside ausschließlich Süße. In Backwaren fehlt ohne Zucker die Bräunung durch die Maillard-Reaktion, die Krume wird dichter, und die Haltbarkeit verkürzt sich. Deshalb kombiniert die Industrie Stevia oft mit Füllstoffen wie Erythrit oder Polydextrose [30].
Die Hitzebeständigkeit der Steviolglykoside ermöglicht den Einsatz in gekochten und gebackenen Produkten. Sie bleiben bis 200°C stabil, bei höheren Temperaturen beginnt langsame Zersetzung. Der pH-Wert beeinflusst die Stabilität: Optimal ist ein Bereich von pH 3 bis 9. In stark sauren Getränken (pH unter 3) kann bei längerer Lagerung Hydrolyse auftreten, wobei sich Steviosid in Steviol und Glucose spaltet [31].
Produktkategorien und Höchstmengen
Die EU-Verordnung 1131/2011 regelt die zulässigen Höchstmengen in verschiedenen Lebensmittelkategorien. Die Werte sind so berechnet, dass bei normalem Verzehr der ADI nicht überschritten wird. Hier eine Übersicht der wichtigsten Kategorien:
| Lebensmittelkategorie | Höchstmenge (mg/l oder mg/kg) | Typische Verwendung (mg/l oder mg/kg) | Entspricht Zuckermenge (g) |
|---|---|---|---|
| Erfrischungsgetränke | 80 | 60-80 | 24-32 |
| Milchprodukte (Joghurt, Desserts) | 100 | 70-90 | 28-36 |
| Konfitüren und Marmeladen | 200 | 150-180 | 60-72 |
| Süßwaren ohne Zucker | 350 | 250-300 | 100-120 |
| Kaugummi | 3.300 | 2.000-2.500 | 800-1.000 |
| Tafelsüßen | Quantum satis* | Je nach Produkt | Variabel |
*Quantum satis bedeutet: Keine Höchstmenge festgelegt, nur so viel wie technologisch nötig
Vergleich mit anderen Süßungsmitteln
Im Spektrum der verfügbaren Süßstoffe nimmt Stevia eine besondere Position ein. Als pflanzlicher Süßstoff steht es zwischen den vollsynthetischen Verbindungen wie Aspartam und den Zuckeralkoholen wie Erythrit. Jede Süßstoff-Kategorie hat spezifische Vor- und Nachteile bezüglich Süßkraft, Geschmack, Stabilität und physiologischen Effekten. Ein objektiver Vergleich hilft bei der Einordnung der verschiedenen Optionen [32].
Die Süßkraft variiert erheblich zwischen den verschiedenen Süßstoffen. Während Zuckeralkohole meist weniger süß als Zucker sind (Erythrit erreicht nur 70 Prozent der Zuckersüße), übertreffen Intensivsüßstoffe die Süßkraft um ein Vielfaches. Saccharin ist 300- bis 500-mal süßer als Zucker, Aspartam 200-mal und Sucralose sogar 600-mal. Stevia liegt mit seiner 200- bis 400-fachen Süßkraft im mittleren Bereich der Intensivsüßstoffe [33].
Stoffwechselverhalten verschiedener Süßstoffe
Das Stoffwechselverhalten unterscheidet sich grundlegend zwischen den Süßstoffklassen. Aspartam wird vollständig zu Asparaginsäure, Phenylalanin und Methanol abgebaut - alles Substanzen, die auch in normalen Lebensmitteln vorkommen. Ein Liter aspartamgesüßte Limonade liefert etwa so viel Methanol wie ein Glas Tomatensaft. Saccharin und Sucralose werden dagegen größtenteils unverändert ausgeschieden [34].
Zuckeralkohole wie Erythrit, Xylit und Sorbit werden nur teilweise im Dünndarm absorbiert. Der nicht absorbierte Anteil gelangt in den Dickdarm, wo er von Bakterien fermentiert wird. Dies kann bei empfindlichen Personen zu Blähungen und Durchfall führen - ein Problem, das bei Stevia nicht auftritt. Erythrit wird zu 90 Prozent absorbiert und unverändert über die Nieren ausgeschieden, weshalb es besser verträglich ist als andere Zuckeralkohole [35].
- Acesulfam-K: 200-fache Süßkraft, hitzebeständig bis 250°C, metallischer Nachgeschmack bei hohen Konzentrationen, wird unverändert ausgeschieden
- Neotam: 7.000-13.000-fache Süßkraft, geschmacksverstärkende Eigenschaften, sehr geringe benötigte Mengen, teilweise Metabolisierung zu Methanol
- Advantam: 20.000-fache Süßkraft, höchste Süßkraft aller zugelassenen Süßstoffe, stabil bei Hitze und saurem pH, minimale Dosierung nötig
- Allulose: 70% der Zuckersüße, nur 0,4 kcal/g, wird kaum metabolisiert, kann Blutzucker leicht senken, noch nicht EU-zugelassen
- Mönchsfrucht-Extrakt: 150-250-fache Süßkraft, enthält Mogrosid V, ähnliches Geschmacksprofil wie Stevia, in der EU als Novel Food in Prüfung
Herstellung und Qualitätskriterien
Die Gewinnung von Steviolglykosiden aus den Blättern erfolgt durch mehrstufige Extraktions- und Reinigungsverfahren. Zunächst werden die getrockneten Blätter mit heißem Wasser extrahiert, wobei neben den Süßstoffen auch Chlorophyll, Tannine und andere Pflanzeninhaltsstoffe in Lösung gehen. Die Rohextrakte haben einen Reinheitsgrad von etwa 50 Prozent und schmecken stark pflanzlich-bitter [36].
Die Aufreinigung erfolgt durch verschiedene chromatographische Verfahren. Ionenaustauschchromatographie entfernt Mineralstoffe und geladene Verunreinigungen. Anschließende Adsorptionschromatographie an Harzen trennt die einzelnen Steviolglykoside nach ihrer Polarität. Moderne Verfahren nutzen auch Membranfiltration und Kristallisation. Die EU fordert einen Mindestreinheitsgrad von 95 Prozent Gesamtsteviolglykosiden für die Verwendung als Lebensmittelzusatzstoff [37].
Qualitätskontrolle und Analytik
Die Analyse der Steviolglykosid-Zusammensetzung erfolgt mittels Hochleistungsflüssigkeitschromatographie (HPLC) gekoppelt mit UV- oder Massenspektrometrie-Detektion. Jede Charge muss auf Reinheit, Zusammensetzung und Kontaminanten geprüft werden. Grenzwerte existieren für Schwermetalle (Blei max. 1 mg/kg, Arsen max. 1 mg/kg), mikrobiologische Parameter und Lösungsmittelrückstände [38].
Die sensorische Qualität hängt stark vom Verhältnis der verschiedenen Glykoside ab. Hochwertige Extrakte enthalten mindestens 50 Prozent Rebaudiosid A bei möglichst niedrigem Steviosid-Anteil. Neue enzymatische Verfahren ermöglichen die Umwandlung von Steviosid in Rebaudiosid A durch gezielte Glykosylierung. Auch die Fermentation mit genetisch modifizierten Hefen zur direkten Produktion bestimmter Steviolglykoside wird erforscht [39].
Nachhaltigkeit und ökologische Aspekte
Der ökologische Fußabdruck von Stevia im Vergleich zu Zucker zeigt deutliche Vorteile. Pro Kilogramm Süßkraft benötigt der Stevia-Anbau etwa 95 Prozent weniger Wasser als Zuckerrohr und 89 Prozent weniger als Zuckerrüben. Der Flächenbedarf liegt bei nur einem Zehntel verglichen mit konventionellem Zuckeranbau. Eine Lebenszyklusanalyse von 2021 berechnete 64 Prozent geringere CO2-Emissionen für Stevia-basierte Süßung [40].
Die mehrjährige Pflanze verbessert die Bodenstruktur und verhindert Erosion. Im Gegensatz zu Zuckerrohr-Monokulturen ermöglicht Stevia Mischkulturen und Fruchtfolgen. Der Pestizideinsatz ist minimal, da die Pflanze natürliche Abwehrstoffe gegen die meisten Schädlinge produziert. Viele Anbaugebiete arbeiten nach biologischen Standards, was die Umweltbilanz weiter verbessert [41].
Sozioökonomische Auswirkungen
Der Stevia-Anbau bietet Kleinbauern in Entwicklungsländern neue Einkommensquellen. In Paraguay, dem Ursprungsland, kultivieren über 8.000 Familien die Pflanze auf durchschnittlich 0,5 Hektar. Der Ertrag pro Hektar liegt beim Drei- bis Vierfachen von traditionellen Feldfrüchten wie Maniok oder Mais. Kritisch zu sehen ist allerdings die zunehmende Verlagerung zu Großplantagen in China, die 80 Prozent des Weltmarkts kontrollieren [42].
Aktuelle Forschung und Zukunftsperspektiven
Die Forschung zu Steviolglykosiden konzentriert sich derzeit auf mehrere vielversprechende Bereiche. Neue Extraktions- und Modifikationsverfahren zielen darauf ab, das Geschmacksprofil weiter zu verbessern und die Kosten zu senken. Besonders die enzymatische Modifikation mittels Glycosyltransferasen ermöglicht die Herstellung maßgeschneiderter Steviolglykoside mit optimalen sensorischen Eigenschaften. Erste Produkte dieser "nächsten Generation" sind bereits in Japan und den USA auf dem Markt [43].
Biotechnologische Ansätze nutzen Hefestämme zur Produktion einzelner Steviolglykoside. Das Unternehmen Cargill entwickelte gemeinsam mit Evolva einen Hefestamm, der Rebaudiosid M in hoher Reinheit produziert. Diese Fermentationsverfahren sind wetterunabhängig und ermöglichen eine standardisierte Produktion. Die Kosten liegen aktuell noch über dem Pflanzenextrakt, könnten aber bei Skalierung konkurrenzfähig werden [44].
Medizinische Anwendungen jenseits der Süßung werden intensiv erforscht. Präklinische Studien zeigen entzündungshemmende Effekte von Steviosid bei chronisch-entzündlichen Darmerkrankungen. Im Mausmodell reduzierte eine Steviosid-Supplementierung die Entzündungsmarker TNF-α und IL-6 um 40 Prozent. Klinische Studien am Menschen stehen noch aus. Auch neuroprotektive Eigenschaften werden untersucht, nachdem Zellkulturstudien eine Schutzwirkung gegen oxidativen Stress zeigten [45].
Marktentwicklung und Verbraucherakzeptanz
Der globale Markt für Stevia-Süßstoffe wächst jährlich um 8 bis 10 Prozent und erreichte 2023 ein Volumen von 750 Millionen Euro. Die größten Märkte sind Asien (45 Prozent), Nordamerika (28 Prozent) und Europa (20 Prozent). In Europa steigt die Verwendung besonders in Getränken und Milchprodukten. Etwa 35 Prozent aller neu eingeführten zuckerreduzierten Produkte enthalten mittlerweile Steviolglykoside [46].
Die Verbraucherakzeptanz verbessert sich kontinuierlich mit der Geschmacksoptimierung. Umfragen zeigen, dass 67 Prozent der Konsumenten Stevia als "natürliche" Alternative zu künstlichen Süßstoffen wahrnehmen. Hauptkritikpunkte bleiben der Nachgeschmack (genannt von 43 Prozent) und der höhere Preis (38 Prozent). Die Lebensmittelindustrie reagiert mit Mischungen verschiedener Süßstoffe und verbesserter Formulierung [47].
Kritische Betrachtung und offene Fragen
Trotz umfangreicher Sicherheitsdaten bleiben einige Aspekte von Stevia kontrovers. Die Langzeitauswirkungen eines hohen Konsums über Jahrzehnte sind naturgemäß noch nicht vollständig erforscht. Zwar zeigen Tierstudien über zwei Jahre keine negativen Effekte, aber Humanstudien über vergleichbare Zeiträume fehlen. Besonders die Auswirkungen auf das Darmmikrobiom bei chronischer Exposition bedürfen weiterer Untersuchung [48].
Die Frage nach möglichen Konditionierungseffekten wird diskutiert. Kritiker argumentieren, dass die extreme Süße ohne Kalorienaufnahme die natürliche Geschmackswahrnehmung verzerren könnte. Menschen könnten eine Präferenz für übermäßig süße Lebensmittel entwickeln. Studien zu diesem Thema liefern widersprüchliche Ergebnisse. Eine Kohortenstudie mit 500 Teilnehmern über zwei Jahre fand keine Veränderung der Süßpräferenz, während kleinere Studien teilweise eine Gewöhnung an höhere Süßintensitäten zeigten [49].
Der tatsächliche Nutzen für die Gewichtskontrolle bleibt umstritten. Während der Ersatz von Zucker durch Stevia theoretisch Kalorien spart, zeigen Beobachtungsstudien gemischte Ergebnisse. Manche Menschen kompensieren die eingesparten Kalorien durch erhöhte Nahrungsaufnahme. Eine Metaanalyse von 2023 mit 15 Studien fand nur einen moderaten Gewichtsverlust von durchschnittlich 1,3 kg über 12 Wochen beim vollständigen Zuckerersatz durch kalorienfreie Süßstoffe [50].
Fazit
Die wissenschaftliche Evidenz zu Stevia zeichnet das Bild eines sicheren und nützlichen Süßungsmittels mit einigen Einschränkungen. Die extreme Süßkraft ermöglicht deutliche Kalorienreduktion ohne Verzicht auf süßen Geschmack. Für Diabetiker und Menschen mit metabolischem Syndrom bieten Steviolglykoside eine wertvolle Alternative zu Zucker. Die pflanzliche Herkunft und jahrhundertelange traditionelle Nutzung sprechen zusätzlich für die Sicherheit.
Gleichzeitig ist Stevia kein Wundermittel. Der teilweise vorhandene Nachgeschmack, technologische Herausforderungen bei der Verarbeitung und die höheren Kosten limitieren den Einsatz. Die erhofften zusätzlichen Gesundheitseffekte wie Blutdrucksenkung treten bei den üblichen Verzehrmengen nicht auf. Auch löst der bloße Austausch von Zucker gegen Süßstoffe nicht automatisch Gewichtsprobleme oder ungesunde Ernährungsmuster.
Aus wissenschaftlicher Sicht ist Stevia eine sinnvolle Ergänzung im Spektrum der verfügbaren Süßungsmittel. Die Kombination aus hoher Süßkraft, metabolischer Inertheit und guter Verträglichkeit macht es besonders für spezielle Ernährungsbedürfnisse geeignet. Die weitere Forschung sollte sich auf Langzeiteffekte, optimierte Geschmacksprofile und nachhaltige Produktionsmethoden konzentrieren. Bei moderatem Konsum innerhalb der empfohlenen Grenzen überwiegen nach aktuellem Kenntnisstand die Vorteile gegenüber möglichen Risiken deutlich.
Quellenverzeichnis
- Kroyer G. Stevioside and Stevia-sweetener in food: application, stability and interaction with food ingredients. J Verbr Lebensm. 2010;5:225-229.
- Geuns JM. Stevioside. Phytochemistry. 2003;64(5):913-921.
- Soejarto DD. Botany of Stevia and Stevia rebaudiana. In: Kinghorn AD, editor. Stevia: The genus Stevia. London: Taylor & Francis; 2002. p. 18-39.
- Prakash I, DuBois GE, Clos JF, Wilkens KL, Fosdick LE. Development of rebiana, a natural, non-caloric sweetener. Food Chem Toxicol. 2008;46(7):S75-S82.
- Yadav SK, Guleria P. Steviol glycosides from Stevia: biosynthesis pathway review and their application in foods and medicine. Crit Rev Food Sci Nutr. 2012;52(11):988-998.
- Ceunen S, Geuns JM. Steviol glycosides: chemical diversity, metabolism, and function. J Nat Prod. 2013;76(6):1201-1228.
- Gardana C, Simonetti P, Canzi E, Zanchi R, Pietta P. Metabolism of stevioside and rebaudioside A from Stevia rebaudiana extracts by human microflora. J Agric Food Chem. 2003;51(22):6618-6622.
- Prakash I, Markosyan A, Bunders C. Development of next generation stevia sweetener: Rebaudioside M. Foods. 2014;3(1):162-175.
- Ohta M, Sasa S, Inoue A, et al. Characterization of novel steviol glycosides from leaves of Stevia rebaudiana. J Appl Glycosci. 2010;57:199-209.
- Fujiwara S, Imada T, Nakagawa T, et al. Sweeteners interacting with the transmembrane domain of the human sweet taste receptor induce sweet taste synergisms. Food Chem. 2012;130(3):561-568.
- Servant G, Tachdjian C, Tang XQ, et al. Positive allosteric modulators of the human sweet taste receptor enhance sweet taste. Proc Natl Acad Sci USA. 2010;107(10):4746-4751.
- Mayank, Jaitak V. Interaction model of steviol glycosides from Stevia rebaudiana with sweet taste receptors. Nat Prod Commun. 2015;10(8):1365-1368.
- Hellfritsch C, Brockhoff A, Stähler F, Meyerhof W, Hofmann T. Human psychometric and taste receptor responses to steviol glycosides. J Agric Food Chem. 2012;60(27):6782-6793.
- DuBois GE, Prakash I. Non-caloric sweeteners, sweetness modulators, and sweetener enhancers. Annu Rev Food Sci Technol. 2012;3:353-380.
- Koyama E, Kitazawa K, Ohori Y, et al. In vitro metabolism of the glycosidic sweeteners, stevia mixture and enzymatically modified stevia in human intestinal microflora. Food Chem Toxicol. 2003;41(3):359-374.
- Wang J, Zhao H, Wang Y, et al. The human fecal microbiota metabolizes steviol glycosides. Food Chem Toxicol. 2019;124:10-16.
- Roberts A, Renwick AG. Comparative toxicokinetics and metabolism of rebaudioside A, stevioside, and steviol in rats. Food Chem Toxicol. 2008;46(7):S31-S39.
- Renwick AG, Tarka SM. Microbial hydrolysis of steviol glycosides. Food Chem Toxicol. 2008;46(7):S70-S74.
- Wheeler A, Boileau AC, Winkler PC, et al. Pharmacokinetics of rebaudioside A and stevioside after single oral doses in healthy men. Food Chem Toxicol. 2008;46(7):S54-S60.
- Anton SD, Martin CK, Han H, et al. Effects of stevia, aspartame, and sucrose on food intake, satiety, and postprandial glucose and insulin levels. Appetite. 2010;55(1):37-43.
- Jeppesen PB, Gregersen S, Alstrup KK, Hermansen K. Stevioside induces antihyperglycaemic, insulinotropic and glucagonostatic effects in vivo. Phytomedicine. 2002;9(1):9-14.
- Hsieh MH, Chan P, Sue YM, et al. Efficacy and tolerability of oral stevioside in patients with mild essential hypertension. Clin Ther. 2003;25(11):2797-2808.
- Melis MS. A crude extract of Stevia rebaudiana increases the renal plasma flow of normal and hypertensive rats. Braz J Med Biol Res. 1996;29(5):669-675.
- Ruiz-Ruiz JC, Moguel-Ordoñez YB, Segura-Campos MR. Biological activity of Stevia rebaudiana and their relationship to health. Crit Rev Food Sci Nutr. 2017;57(12):2680-2690.
- Nikiforov AI, Eapen AK, Thomas J. Metabolism studies on the stevia sweetener rebaudioside A. Food Chem Toxicol. 2023;171:113520.
- EFSA Panel on Food Additives and Nutrient Sources. Scientific Opinion on steviol glycosides. EFSA J. 2010;8(4):1537.
- Urban JD, Carakostas MC, Brusick DJ. Steviol glycoside safety: Is the genotoxicity database sufficient? Food Chem Toxicol. 2013;51:386-390.
- Momtazi-Borojeni AA, Esmaeili SA, Abdollahi E, Sahebkar A. A review on the pharmacology and toxicology of steviol glycosides. Curr Pharm Des. 2017;23(11):1616-1622.
- EFSA Panel. Revised exposure assessment of steviol glycosides (E 960) from beverages. EFSA J. 2014;12(5):3639.
- Carakostas MC, Curry LL, Boileau AC, Brusick DJ. Overview: the history, technical function and safety of rebaudioside A. Food Chem Toxicol. 2008;46(7):S1-S10.
- Fujita Y, Wideman RD, Speck M, et al. Sweetener stevioside modulates gut microbiota. Diabetes. 2009;58(8):1835-1846.
- Magnuson BA, Carakostas MC, Moore NH, Poulos SP, Renwick AG. Biological fate of low-calorie sweeteners. Nutr Rev. 2016;74(11):670-689.
- Chattopadhyay S, Raychaudhuri U, Chakraborty R. Artificial sweeteners - a review. J Food Sci Technol. 2014;51(4):611-621.
- Schiffman SS. Rationale for further medical and health research on high-potency sweeteners. Chem Senses. 2012;37(8):671-679.
- Mäkinen KK. Gastrointestinal disturbances associated with sweeteners. Adv Food Nutr Res. 2016;79:31-65.
- Purkayastha S, Markosyan A, Prakash I, et al. Steviol glycosides in purified stevia leaf extract. Regul Toxicol Pharmacol. 2016;75:71-75.
- Zimmermann BF. Tandem mass spectrometric analysis of steviol glycosides. Rapid Commun Mass Spectrom. 2011;25(9):1265-1269.
- Woelwer-Rieck U, Lankes C, Wurst A, Wüst M. Improved HPLC method for the evaluation of steviol glycosides. Eur Food Res Technol. 2010;231(4):581-588.
- Olsson K, Carlsen S, Semmler A, et al. Microbial production of next-generation stevia sweeteners. Microb Cell Fact. 2016;15:207.
- Ashwell M. Stevia, nature's zero-calorie sustainable sweetener. Nutr Today. 2015;50(3):129-134.
- Lemus-Mondaca R, Ah-Hen K, Vega-Gálvez A, Honores C, Moraga NO. Stevia rebaudiana leaves: effect of drying process temperature. Plant Foods Hum Nutr. 2016;71(1):49-56.
- Tavarini S, Angelini LG. Stevia rebaudiana cultivation: A review. Biotech Agron Soc Environ. 2013;17(4):685-691.
- Samuel P, Ayoob KT, Magnuson BA, et al. Stevia leaf to stevia sweetener: exploring its science, benefits, and future potential. J Nutr. 2018;148(7):1186S-1205S.
- Wang J, Li M, Zhang W, et al. Development of biotechnological production of steviol glycosides. Trends Food Sci Technol. 2021;112:283-294.
- Boonkaewwan C, Burodom A. Anti-inflammatory and immunomodulatory activities of steviol glycosides. J Sci Food Agric. 2013;93(14):3448-3453.
- Markets and Markets. Stevia Market by Extract Type - Global Forecast to 2028. Report Code: FB 2892. 2023.
- Sylvetsky AC, Rother KI. Trends in the consumption of low-calorie sweeteners. Physiol Behav. 2016;164:446-450.
- Suez J, Cohen Y, Valdés-Mas R, et al. Personalized microbiome-driven effects of sweeteners. Cell. 2022;185(18):3307-3328.
- Mattes RD, Popkin BM. Nonnutritive sweetener consumption in humans. Am J Clin Nutr. 2009;89(1):1-14.
- Toews I, Lohner S, Küllenberg de Gaudry D, Sommer H, Meerpohl JJ. Association between intake of sweeteners and body weight. BMJ. 2019;364:k4718.



