香草的难题(下)

摘要

对于那些放弃使用人工合成香草的食品商来说,除了香草荚还可以有其他的天然香草醛来源。比如说,索尔维公司制造的Rhovanil天然香草醛就是通过使用一种专有的酵母来发酵阿魏酸——米糠油的副产品,而得来的。法国曼氏香料香精公司则使用另外一种不同的原料,来自丁香油的丁香油酚,来制造天然香草醛。

题图

对于那些放弃使用人工合成香草的食品商来说,除了香草荚还可以有其他的天然香草醛来源。比如说,索尔维公司制造的Rhovanil天然香草醛就是通过使用一种专有的酵母来发酵阿魏酸——米糠油的副产品,而得来的。法国曼氏香料香精公司则使用另外一种不同的原料,来自丁香油的丁香油酚,来制造天然香草醛。

 

在一份关于香草醛生物转化过程的综述中,哥本哈根大学的植物学家Nethaji Gallage和Birger Møller发现,阿魏酸和丁香油酚都是非常贵的原材料(Mol. Plant 2015, DOI: 10.1016/j.molp.2014.11.008)。

 

研究人员称,丁香油酚已经可以进行工业化生产,因为其可以用来制造多种香料和香水,但是价格不菲,大约要50美元每公斤。天然提取的阿魏酸则更贵,要大约180美元每公斤。

 

Gallage和Møller说,与从石油中合成和从香草荚中提取香草醛不同,通过酵母和细菌进行生物合成香草醛有很多限制。与香草醛一样,高浓度的阿魏酸和丁香油酚对大多数的微生物具有毒性,这三种化合物都是植物自身制造的抗菌药物。

 

此外,生物合成香草醛产量通常也很低,因为同时还会生成无用的香草醇和香草酸。一升发酵液只能生物合成几克的香草醛,而且需要特殊的或是突变的株系,发酵时间通常也很长。

 

生物科技公司Evolva研发了一种可以绕开这种有毒且高成本的方法,他们让一种转基因细菌通过葡萄糖来制造香草醛葡萄糖苷。糖基让香草醛对生产它的生物的毒性降低了很多,但是必须要去除糖基才能最终得到香草醛。

 

从转基因生物中制得的香草醛是否能够使用或上市也尚不明了。由于Evolva所使用的制造香草醛的细菌被视作是一种加工助剂,这种方法制造出来的香料不在美国转基因标记的要求之列,或许可以使用“不含人造成分”声明。但是,非营利组织“非转基因项目”称,含有用生物合成技术生产的成分的食物不允许使用其“不含转基因”的自愿标注。

 

Evolva在2014年将他们的技术授权给国际香精香料公司(IFF)用于商业生产和销售, 但是香料行业的业内人士之后并没有听说太多关于这一技术的后续消息。Leffingwell称IFF或许是担心顾客因为使用转基因技术而抵制其产品。IFF和Evolva均没有回应《化学与工程新闻》(C&EN)的采访要求。

 

非石化来源的香草醛的诱惑之处在于其可以被用在标记为“不含人工添加剂”的食品中。目前,香草醛天然替代品的很大的缺陷就在于其通常几百美元一公斤的高昂价格。这一价格虽然比香草便宜,但是比十美元一公斤左右的人工合成香草醛贵多了。

 

对于那些声明不再使用从石化产品中提取的香草醛但是又不需要贴上“纯天然”标签的食品制造商来说,他们还可以有其他的选择——挪威的Borregaard公司提供的另一种来自植物的香草醛,比香草及其天然替代品要便宜得多。

 

Borregaard运营着一处大型的“生物精炼厂”,将云杉树转化为专用的化学品和纤维素。但是在生产过程中会产生很多生物大分子软木质素,其产量相当于松柏醇的近90%。通过加热加压可以将木质素转换成香草醛。

 

在上世纪90年代之前,世界上大多数的香草醛原料都来自于纸浆造纸厂的废水中含有的木质素。但是随着造纸厂改进工艺以降低了废物排放,这一方法也就不再受到重视,因此Borregaard现在是唯一的从木头中制造香草醛的大公司。

 

Borregaard的美国营销主管Amie Byholt说,虽然他们生产的香草醛被政府监管部门视为人工香料,很多食品制造商还是选择使用Borregaard的香草醛而不是来自石油化工原料的香草醛,原因是他们认为Borregaard的香草醛属于可持续产品,其生产设施将90%的生物质用于产品,其余的生物质用于能源。

 

Byholt说,因为木质素中含有微量的其他芳香物质,所以在口味上两种香草醛也有不同。“与从石化产品中得到的香草醛不同,源自木质素的芳香物质令香草醛的香味构成更加深入和完整,因此香味和乳脂味也更强。”

德之馨

德之馨的McBride说,对于那些想要使用天然或非石化香料但又承担不起香草荚的高昂价格的企业来说,选用来自替代来源的香草醛是个比较实际的办法。但是要真正加入纯天然的潮流,贴上有机商标或是走特殊的零售商的渠道,那么食品商就必须要经受天然香草的价格飙升考验。

 

“制造商们正努力度过当前的难关,以提供给顾客他们想要的口味同时保持配方的稳定”,McBride如是说。

 

为了预防今后的香草危机,德之馨、奇华顿(瑞士香料公司)、法国曼氏以及IFF在马达加斯加开展了种植计划。马达加斯加东北部的萨瓦地区有全球最适宜香草生产的气候和劳动力经济。这些种植计划的目的是帮助当地的小农种植户们维持稳定的香草质量和产量供应。

 

比如说,急于卖钱的小种植户们常常会过早地采摘香草荚,但是他们可能不会意识到未成熟的香草荚质量较差而且香草醛含量也较低。德之馨的工作人员的任务是提高种植户的安全感,让他们知道我们会付给他们合理的价格,从而打消他们的恐慌,消除过早采摘的问题。

 

德之馨在马达加斯加的项目开始于2006年,目前已经有7000个合作的种植户。可持续项目除了香草外,还帮助农户们种植可可、丁香和肉桂等。他们培训农户们如何保持土壤的养分,并推进教育、医疗和食物等项目。

 

香草是一个劳动密集型作物。给600朵香草花人工授粉才能够得到一公斤处理过的香草荚。香草荚需要在还是绿色的时候摘下来然后卖给发酵工厂进行处理,工人们在那里挑选、漂洗、蒸制并在阳光下晒干香草荚,然后再次进行挑选,在阴凉处风干,进行发酵处理,同时工人们持续评估香草的芳香并检查每一只香草荚的质量。

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在马达加斯加,香草兰必须手工授粉,这使得香草兰成为劳动密集型作物

农户们通过获得诸如有机、公平交易或是雨林联盟认证等重要的资质证书提高收入。但是由于他们的农场通常都比较小,所以要种植更多的香草比较困难。McBride说,最好的景象不过就是“每个人都能多种5棵香草藤”。即便如此,新种植的香草藤也要4年时间才能成熟。

 

要想满足不断增长的需求,香草业或许需要一场和当初Albius的人工授粉类似的创新。但同样,这秘密可能还在于香草本身。

 

2014年,Møller发现在绿香草荚蜡质内部有特殊的植物细胞能够通过酶将游离阿魏酸转换成香草醛葡萄糖苷(Nat. Commun., DOI: 10.1038/ncomms5037)。编码对应的活性酶——香草醛合酶的基因在这些细胞中表达。Møller可以用这一基因的变种在生物体外制造香草醛,或者是直接在人工修饰过的酵母菌株、烟草及大麦植株中产生香草醛。

 

对于植物遗传学家来说这或许是个提示,即可以借此发现帮助挑选产生更多香草醛的香草兰变种,或者研发有更高香草醛合酶能力的转基因植物。Møller称还有一个选择就是可以从糖浆等含有阿魏酸的原材料中使用酵母生成香草醛。

 

McBride称,不管什么样的技术能够生产更多天然的香草醛,核心的挑战依然存在,那就是我们需要产出更多的香草荚。我们必须保证香草种植的可持续性发展,这样我们以后才能够一直享用到香草的美味。

 

附:天然是什么?

只有符合特定的准则才可以被称为天然香料。

在美国

根据FDA的规定,天然风味或天然调料是指用于食品中,主要功能是调味而非营养的,从香料、水果或果汁、蔬菜或蔬菜汁、食用酵母、药草、树皮、蓓蕾、根茎、树叶或类似植物部分、肉类、海鲜、家禽、蛋类、奶制品,以及上述产品的发酵产品中获得的精油、有机酸、精华或提取液、蛋白水解物、蒸馏物以及通过烧烤、加热、酶解等过程得到的调味物质。

 

在欧盟

根据欧盟的一个贸易集团FoodDrinkEurope的介绍:“‘天然调味物质’应指使用列明于附件二中的一种或多种传统食物制备方式,通过适当的物理、酶催化或微生物技术从原始状态或加工后的动植物和微生物中获取的供人类食用的调味物质,”

附件二中的方式包括加热、熏制、腌制、陈年、干燥、卤制、提取、挤制以及上述方式的结合。

 

作者:Melody M. Bomgardner

翻译:心止即岸

原文链接:http://cen.acs.org/articles/94/i36/problem-vanilla.html

 

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