文：Tony
來源：植提橋（ID：HerbridgeMedia）
過去幾十年里，二氧化鈦（TiO2）一直是全球食品和糖果領域的主要配料角色，這種流行的添加劑通常用作食品著色劑，稱為“鈦白”或簡稱E171。
自1916年首次批量生產，TiO2因其光彩奪目且易于加工的特性，現已發展成為使用最為廣泛的白色食品顏料，它通常用于冰淇淋、調味品、蛋糕、棉花糖、口香糖和許多其他類型的糖果中。
盡管二氧化鈦已經成為食品行業中廣泛使用的“增白劑”，但它的前景正在黯淡失色，一方面來自科研界的安全性質疑，更為關鍵的是部分地區正通過“立法”的手段開始禁用二氧化鈦的使用。過去10年間，二氧化鈦的安全性開始受到大量的質疑。
2010年，國際癌癥研究中心發布的報告指出，二氧化鈦對動物可能有潛在致癌性。2014年，美國FDA Tao Chen博士發現，動物實驗中納米級二氧化鈦存在遺傳毒性，可能會造成細胞基因損傷。經過長達近十年評估，歐盟委員會在2020年通過法規（EC）第1272/2008號決議將二氧化鈦列為通過吸入可能引起癌癥的2類疑似致癌物。
2016年6月——法國公開發表了關于二氧化鈦安全隱患的文章。
2016年9月——歐洲食品安全局意見指出E171二氧化鈦（TiO2）在用作食品添加劑時不會造成重大安全風險，大多數成員國支持歐洲食品安全局的立場并要求公布更多的數據。
2020年1月——禁止在食品中使用E171的規定在法國生效。
2021年5月——歐洲食品安全管理局得出結論，當被用作為食品添加劑時，E171不再被認為是安全的。
2021年7月——EMA與歐洲藥品協會合作，對E171在藥品中的使用及其可能的替代品進行評估。
2021年9月——EMA發布了E171在藥品中的使用影響評估，英國毒理學委員會也針對歐洲食品安全局意見發表了他們對限制的看法。2022年2月——歐洲禁止在食品中使用E171的立法,在6個月的過渡期后開始生效。
二氧化鈦于2022年8月7日在整個歐洲被正式禁止，不再被授權作為食品添加劑，這促使更多公司不得不改變原有的產品配方，開發或尋找新型天然二氧化鈦替代品，越來越多的公司正在聚焦這個細分賽道。
二氧化鈦重要的特性是它的熱穩定性不透明性和明亮的白色，這些特性在提高產品視覺吸引力方面特別有吸引力。對于尋找二氧化鈦替代品的公司來說，沒有萬能的替代品，每款產品的屬性存在差異性，需要探索不同的配方選擇。目前，淀粉類、碳酸鈣類、其它天然原料都是比較主流的二氧化鈦替代品。淀粉是一種熟悉且可辨別的食材，全球大部分消費者對小麥/玉米/大米淀粉的認知度是比較高的，在消費者越來越重視清潔、清晰食品標簽的當下，淀粉類原料無疑成為食品開發的理想配料。天然淀粉的性能屬性在替代二氧化鈦方面具有先天優勢，包括玉米淀粉、小麥淀粉、大米淀粉等。
以大米淀粉為例，它們的特點是顆粒非常小，介于2-8微米之間，比其他谷物、塊莖和根莖（如玉米和馬鈴薯）的顆粒小得多。顆粒越小，它們越容易使糖果涂層的表面光滑，這使其成為色彩涂層的天然選擇。同時，大米淀粉具有良好的附著力和天然白色，并且可以聲稱為“淀粉”。
全球原料供應商Beneo推出的天然大米淀粉Remy B7是二氧化鈦清潔標簽替代品，具有光滑和白色的性能，使用范圍在5-10%，產品標簽上可以聲稱大米淀粉，能夠滿足消費者對清潔標簽產品的需求。重要的是，Remy B7對終端產品的感官特性沒有影響，而且能減少涂層過程中的干燥時間，進而增加生產能力。
早在2020年1月，法國就禁止在食物中添加用于填充不規則涂層的二氧化鈦，當時就有許多企業將目光轉向“大米淀粉”。基于市場的持續需求，Beneo在2020年投資5000萬歐元，將其Wijgmaal工廠產能擴容50%，以此滿足客戶對大米淀粉產品日益增長的需求。
此外，宜瑞安也在開發大米淀粉來源的二氧化鈦替代品，其2022上半年在歐洲、中東和非洲地區最新推出Novation Lumina 8300和8600兩種功能性天然大米淀粉。宜瑞安表示，新推出淀粉產品的目標就是讓它們在具有細膩的風味的同時，滿足其應用于白色或淺色的產品的感官要求。
除大米淀粉外，玉米淀粉在替代二氧化鈦方面也很有潛力。在替代二氧化鈦方面，ADM研發團隊歷經2年時間于2022年推出“PearlEdge系列”白色解決方案，其源自玉米淀粉、大米淀粉、阿拉伯膠等天然原料，可為各類食品飲料應用提供明亮、穩定和均勻的白色著色效果，滿足各類應用和法規合規性的不同需求，包括糖果、粉狀飲料混合物、烘焙糖霜和餡料、無糖產品、湯、醬汁和調味品、乳制品和乳制品替代品、肉類替代品以及寵物食品等。
PearlEdge系列Silk和Satin正在申請專利技術，可實現與二氧化鈦相似的白色強度，同時還有助于提供穩定性和改善質地。ADM全球產品營銷副總裁Hélène Moeller表示，正在申請專利的技術和專有配方為品牌商提供了來自各種類別的天然來源的穩定、清爽的白色。通過垂直整合的供應鏈，能夠控制從種子到產品全鏈條的原料質量。
德國Loryma推出兩款小麥淀粉，用于替代二氧化鈦的應用。Lory Starch Iris是一種小顆粒淀粉，具有小而均勻的顆粒（<10μm），使其能夠均勻地附著在表面上，從而在涂層中產生均勻的增亮效果，適用巧克力扁豆和口香糖等產品的應用。而Loryma Starch Elara是一種抗性小麥淀粉，適用于含水和加熱的應用，比如調味品、甜點和布丁。
這兩種淀粉在0（黑色）到100（白色）的范圍內都有大約98的白度，產品標簽上兩種原料的聲稱分別為“小麥淀粉”和“改性小麥淀粉”。除淀粉類原料外，碳酸鈣和磷酸鈣也是二氧化鈦的替代品，不僅為產品提供白色的光澤，還能提供鈣元素，以下是碳酸鈣替代二氧化鈦的相關產品解決方案。
1.德國CAPOL公司研發的天然原料Vivapigments White可作為糖果、巧克力配方產品的二氧化鈦替代品，滿足糖果制造商的特定要求，比如硬糖類產品。其特點是能夠通過顏色技術實現高水平的不透明度，美白效果明顯，以及易于產品應用，可以很容易地攪拌到糖溶液中。
據悉，該產品使用大米蛋白封裝技術，包覆大米蛋白的碳酸鈣除具有美白特性外，還提供鈣元素。根據具體的產品應用，通常可以使用0.3%-1.0%的劑量。具體來說，這種天然增白劑通過幫助在深色核心和淺色層之間形成覆蓋層，在硬糖糖衣丸中發揮著重要作用。
2.印度天然色素供應商ROHA推出NIVEOUS二氧化鈦替代產品，適用于各種糖果和飲料應用的廣泛解決方案。據悉，NIVEOUS顏色是基于淀粉和/或碳酸鈣的溶液，提供美白和不透明效果。
同時，NIVEOUS能夠在波動的熱和光下保持穩定，并且可以在不改變任何制造工藝的情況下應用，該解決方案是天然、清潔標簽且不含防腐劑。簡單來說，具備與TiO2相匹配的應用性能，NIVEOUS解決了制造商的許多問題，提供了產品所需的白色和明亮色調。
3.美國Innophos正朝著解決這一行業挑戰的方向前進，創新性推出一種多功能解決方案VersaCal?MP磷酸三鈣，它提供了二氧化鈦的白度和亮度特性，同時還添加了鈣元素。磷酸三鈣在食品和飲料中用作鈣和磷礦物質補充劑，以及抗結塊劑。此外，磷酸三鈣還用作藥物和營養片劑中的直接壓制賦形劑。
目前，Innophos正在向FDA提交請愿書，以允許美國和歐盟使用磷酸三鈣作為色素添加劑。
除上面提及的淀粉和碳酸鈣類，許多企業在開發更為“小眾”的二氧化鈦替代原料，有的在專利申請階段，有的在概念研發階段。天然原料供應商Blue California正在推出新型食品級美白劑，可作為清潔標簽替代潛在健康風險的白色著色劑二氧化鈦，可用于口香糖、糖果、烘焙食品、巧克力、咖啡奶精和蛋糕裝飾等產品配方中。
Blue California公司封裝業務部副總裁Cuie Yan博士表示，這款新原料具備遮光或美白的效果，并具有良好的感官益處，奶油/豐富的口感，并包含可能具有額外益處的專有成分，例如認知健康支持，有效區別了市場上其它二氧化鈦替代產品。
這款食品級增白劑對各種場景的應用具有熱穩定性和pH穩定性，與二氧化鈦的性能相匹配，同時克服了其安全問題。據了解，Blue California正在申請專利的食品級增白劑具有與傳統二氧化鈦相似的直徑大小，具有更高的L值（更白），如下表所示。
表1：Blue California新型食品級增白劑與二氧化鈦增白粉的顏色和粒度比較
圖源：Blue California
與二氧化鈦相比，這款食品級增白劑已在口香糖中進行了測試，發現其美白效果與二氧化鈦一樣顯著，并且白色隨著劑量的增加而增加。目前，Blue California正準備與產品開發商合作，在產品線中用這款清潔標簽、美味和更安全的美白劑替代二氧化鈦。
德樂（Doehler）基于最新的技術工藝，開發了一種天然原料制成的白色替代品White Diamond，可在食品應用中替代二氧化鈦。據悉，White Diamond是一種天然白色，可為各種不同的食品提供白度和不透明度。它不含納米顆粒，易于代謝并具有額外的營養益處。
該原料與其它成分兼容性比較好且酸穩定，應用范圍包括烘焙奶油、粉末飲料、硬糖以及各種糖果的包衣等，為其提供增白解決方案，為高性能天然白色解決方案提供了全新的可能性。
Impossible Materials纖維素替代品英國Impossible Materials正在開發一種基于纖維素微粒的二氧化鈦替代品，產品靈感是來自甲殼蟲外部“散光”原理。纖維素是植物細胞的主要成分，并且在食品中通常用作“增稠劑”，其來源可以來自生物廢料，例如木漿或農業廢料。相比之下，纖維素更具可持續性，因為它可以降解，而重金屬基顏料不具備這種性能。
這種基于纖維素微粒(CMP)的尺寸，可以在單個散射水平上優化散射性能。此外，通過額外控制這些粒子在無序網絡中的空間排列，可以生產高散射和光學霧度材料，其性能優于現有材料。安全性方面，CMP無細胞毒性，可以廣泛使用，使其能夠以具有競爭力的價格對其進行擴展，并且真正可再生。
目前，lmpossible Materials面臨的挑戰在于擴展其成分以適應商業環境。這家初創公司正在籌集資金，以幫助其產品進入下一個擴展階段，然后最終實現商業化。關于其進入市場的戰略，Impossible Materials將瞄準利基、高價值的場景應用，例如食品、制藥和化妝品領域。
當下的消費者比以往任何時候都更仔細地檢查產品標簽，對產品的天然屬性、清潔標簽需求更加明顯，加之歐盟對二氧化鈦的禁止，這個市場將處于快速發展的階段。
盡管美國和其他國家目前沒有加入到這場禁令中，隨著科學發現的不斷更新，未來的法規狀態還有待觀察。雖然大部分行業會繼續使用二氧化鈦，但是，可以肯定的是，會出現更多天然替代方案。
1.Titanium dioxide replacement: The opacifying power of rice，Ingredion.2.Europe to Ban Titanium Dioxide in Food from Mid-2022, Food Safety Magazine.3.Is There a True Substitute for Titanium Dioxide?4.lmpossible Materials、ADM、Doehler、Blue California、CAPOL、Beneo官網
