文：Wendy
來源：食研匯FTA（ID：FTA_21FOOD）
代糖革命從未停歇。在長達(dá)百年的時(shí)間內(nèi)，人工代糖經(jīng)歷了6次更新迭代，并逐漸被天然代糖所取代，近期“阿斯巴甜”風(fēng)波更是加速了人工代糖被取代的步伐。
作為天然代糖的老牌明星原料，甜菊糖苷的需求持續(xù)增長，據(jù)Innova Market Insights數(shù)據(jù)顯示，過去10年（2011-2021年）全球含甜菊糖苷的新品上市量年復(fù)合增長率為21.9%，大部分新品發(fā)布集中在北美、亞洲和西歐。飲料仍是甜菊糖苷新品發(fā)布的主要品類，此外，運(yùn)動(dòng)營養(yǎng)品、乳制品、零食和糖果也出現(xiàn)了顯著增長，甜點(diǎn)、冰淇淋和烘焙產(chǎn)品等新品類也開始逐漸涉及。甜菊糖苷因其天然性和幾乎零熱量值的特點(diǎn)在食品和飲料行業(yè)備受關(guān)注，但是其后苦味和不良余味是影響其應(yīng)用的一個(gè)重大障礙。所以改善口感問題和理化特性（比如純度和溶解度），是下一代甜菊糖苷的研究方向。甜菊糖苷是從甜葉菊中提取的一類甜味物質(zhì)，被譽(yù)為世界“第三代天然零熱量（零卡路里）健康糖源”。甜葉菊是菊科的一種多年生小灌木，原產(chǎn)于巴拉圭、巴西和阿根廷，多個(gè)世紀(jì)以來，當(dāng)?shù)厝嗣褚恢睂⑻鹑~菊的葉子用于藥物和使飲料變甜，比如馬黛茶。植物學(xué)家Moises Santiago Bertoni于1887年首次將甜葉菊推向世界其他地區(qū)，截止到目前，阿根廷、巴西、哥倫比亞、巴拉圭、中國、日本、馬來西亞、韓國、越南、以色列、澳大利亞、肯尼亞、美國和歐洲等國都在進(jìn)行甜葉菊的商業(yè)種植。我國是全球最大的甜葉菊出口國，產(chǎn)量占全球的8成，其中美國是我國甜葉菊的主要出口地。1931年，兩位法國化學(xué)家Bridel 和 Lavielle從甜葉菊中分離出甜菊糖苷。全球范圍內(nèi)，已鑒定的甜菊糖苷超過40種，我國允許使用的甜菊糖苷主要有13種。通常，甜葉菊中含量排名前三的甜菊糖苷分別是甜菊苷（4-13% w/w總干重）、瑞鮑迪苷A(2-4%w/w總干重）和瑞鮑迪苷C（1-2% w/w總干重），瑞鮑迪苷 D和瑞鮑迪苷M在甜葉菊中的含量非常少（約0.4-0.5% w/w總干重）。甜菊苷和Reb A的后苦味及不良余味限制了它們的應(yīng)用，Reb D和Reb M因?yàn)榱己玫目诟虚_始被逐漸關(guān)注，它們也是下一代甜菊糖苷的主要類別。由于Reb D和Reb M在甜葉菊中的含量非常少，很難實(shí)現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)，科學(xué)家們正在不斷嘗試各種手段來提高Red D和Reb M的產(chǎn)量。目前主要有3種不同的生產(chǎn)技術(shù)，包括育種法、生物轉(zhuǎn)化法和發(fā)酵法。其中生物轉(zhuǎn)化法和發(fā)酵法所使用的酶或微生物均從最終產(chǎn)品中去除，留下純化的甜菊糖苷。育種法是培育高含量Reb M、Reb D或其他特殊糖苷的甜葉菊品種，也是更天然的一種方式，不過這種方式需要大量的試錯(cuò)時(shí)間。譜賽科的Starleaf甜葉菊可以產(chǎn)生更多的Reb D和Reb M，比常規(guī)的要高出20%。近期，浩天藥業(yè)專為乳制品應(yīng)用而開發(fā)的100%植物基天然甜菊糖系列產(chǎn)品SoPure? Galaxy也是通過育種法而制備的下一代甜菊糖苷，據(jù)悉，浩天對(duì)甜葉菊品種進(jìn)行了十余年的改良，目前主要種植的品種有4種，分別是高RA含量、高TSG含量、高STV以及高RM、RD含量品種。生物轉(zhuǎn)化法是通過特定的酶將從甜葉菊中提取的Reb A或甜菊苷轉(zhuǎn)化為目標(biāo)甜菊糖苷，比如Reb M、Reb D 或其他特殊的糖苷，酶源自轉(zhuǎn)基因微生物，主要來自畢赤酵母和大腸桿菌的非產(chǎn)毒非致病性菌株，這些經(jīng)過基因改造的菌種可以產(chǎn)生葡萄糖基轉(zhuǎn)移酶和蔗糖合酶。2022年年末，譜賽科的生物轉(zhuǎn)化甜菊糖苷(Reb D, Reb M和Reb AM)系列在歐盟獲得批準(zhǔn)；今年5月份，Sweegen通過生物轉(zhuǎn)化生產(chǎn)的Reb M獲得在英國使用的完全授權(quán)；近期，Icon Foods 推出Stevia Sweet RM95，Reb M的濃度不低于95%，Stevia Sweet RM95在美國制造，由秘魯種植的甜葉菊進(jìn)行生物轉(zhuǎn)化。發(fā)酵生產(chǎn)是指利用酵母菌（一般為轉(zhuǎn)基因微生物）發(fā)酵，將糖轉(zhuǎn)化為目標(biāo)甜菊糖苷，如 Reb M 和 Reb D 或其他獨(dú)特的糖苷。發(fā)酵甜菊糖苷具有清爽和極為類似糖的口感，可幫助食品飲料在減糖的同時(shí)保持和原來一致的口感。與植物提取來源的甜菊糖苷相比，發(fā)酵甜菊糖苷使用的原料主要為葡萄糖和蔗糖，可保持穩(wěn)定的生產(chǎn)和供應(yīng)，成本也低于甜葉菊提取物。盡管起步成本較高，但建立規(guī)模化生產(chǎn)，發(fā)酵的成本優(yōu)勢(shì)顯而易見，另外發(fā)酵生產(chǎn)還具有可擴(kuò)展性，如果需要增加額外的產(chǎn)能，只需要添加發(fā)酵罐即可。2018年，嘉吉和帝斯曼建立合資企業(yè)Avansya，旨在通過發(fā)酵法生產(chǎn)甜菊糖苷Reb M，發(fā)酵法主要原料是玉米葡萄糖，酵母菌為基因工程面包酵母。來自加利福尼亞的Amyris公司，通過基因改造后的酵母菌菌株，將蔗糖轉(zhuǎn)化為Reb M。糖基化生產(chǎn)是使用酶（一般為環(huán)糊精葡萄糖基轉(zhuǎn)移酶和α-淀粉酶）將葡萄糖基選擇性引入甜菊糖苷分子中，從而制成葡萄糖基甜菊糖苷（也被稱為酶改性甜菊糖苷），酶主要來源于嗜熱脂肪芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌和枯草芽孢桿菌的非產(chǎn)毒非致病菌株。與甜菊糖苷相比，具有降低甜菊糖苷天然苦味、提高溶解度等優(yōu)點(diǎn)。日本和韓國是較早使用葡萄糖基甜菊糖苷的國家，日本食品添加物公定書和韓國藥典中均收錄了葡萄糖基甜菊糖苷相關(guān)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和檢測方法；2011年，F(xiàn)DA首次通報(bào)酶改性甜菊糖苷通過GRAS認(rèn)證，可作為甜味劑應(yīng)用于多種食品中，此后又相繼通報(bào)了6種酶改性甜菊糖苷通過了GRAS認(rèn)證，F(xiàn)AD的最新通知是關(guān)于浩天藥業(yè)的兩種酶改性甜菊糖苷：1）SoPure SteviaTM糖基化甜菊糖苷，GSG 80（總甜菊糖苷含量≥80%，其中糖基化甜菊糖苷含量≥75%，糊精含量≤20%）；2）GSG 95（總甜菊糖苷含量≥95%，其中糖基化甜菊糖苷含量≥75%，糊精含量≤5%）。此外FEMA在 2018 年批準(zhǔn)多種規(guī)格的酶改性甜菊糖苷為食用香精；JECFA 在 2021 年 2 月舉行的第 91 次會(huì)議上對(duì) 2019 年通過的框架進(jìn)行了修訂，制定了使用四種不同方法生產(chǎn)甜菊糖苷的規(guī)范，其中包括“酶改性葡萄糖基化甜菊糖苷”的規(guī)范；歐盟于2022年2月通過了葡萄糖基甜菊糖苷作為食品添加劑的安全評(píng)估。在我國，依據(jù)國標(biāo)GB 2760-2014以及國家衛(wèi)計(jì)委2016年第8號(hào)公告，葡萄糖基甜菊糖苷可作為食品添加劑中的食用香料使用，應(yīng)用于除GB 2760-2014表B.1之外的各類食品中，用量為按生產(chǎn)需要適量使用。目前有多家企業(yè)生產(chǎn)葡萄糖基甜菊糖苷，包括泰萊集團(tuán)、浩天藥業(yè)、盈嘉合生、BGG、金禾實(shí)業(yè)、康美達(dá)生物、奧晶生物、清怡食品等。盈嘉合生甜菊糖苷 GIAVIA Plus 系列將多種甜菊糖苷進(jìn)行不同比例復(fù)配，甜度約為蔗糖甜度的200-300倍，熱量僅為蔗糖的1/125左右，攝入人體后不被吸收，易溶于水，與 Reb A 相比，苦味和后苦味有較為明顯的改善，甜味純正、飽滿、干凈，殘留味短，沒有明顯的酸味、金屬味、澀味等不良后味。作為高強(qiáng)度的甜味劑，甜菊糖苷（主要是Reb A、Reb B）甜味起效相對(duì)較慢，且甜味激增，并容易產(chǎn)生持久的余味，赤蘚糖醇可以改變甜味的時(shí)間曲線，并可以消除一些拖尾。三元生物天綠原品牌將甜菊糖苷和赤蘚糖醇以共結(jié)晶技術(shù)進(jìn)行復(fù)配，具有赤蘚糖醇和甜菊糖苷原有的功能特別，該產(chǎn)品能在絕大多數(shù)領(lǐng)域取代蔗糖、木糖醇及其他人工甜味劑。Icon Foods將甜葉菊、阿洛酮糖、羅漢果甜苷三者結(jié)合，推出品牌KetoseSweet+，據(jù)稱，KetoseSweet+風(fēng)味非常中性，口感與糖非常相似，適用于碳酸飲料和非碳酸飲料、烘焙食品、冷凍甜點(diǎn)、糖漿、口香糖和糖果等，可以通過美拉德反應(yīng)促進(jìn)水分結(jié)合和褐變等功能的改進(jìn)。Icon Foods還推出了一種復(fù)配甜味劑Iconisweet，其特點(diǎn)是融合了赤蘚糖醇、甜菊糖苷、羅漢果甜苷和阿洛酮糖，據(jù)Icon Foods表示，這種混合物發(fā)揮了每種甜味劑的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)消除了各自的缺點(diǎn)，比如赤蘚糖醇和阿洛酮糖能中和甜菊糖苷和羅漢果甜苷的口感；阿洛酮糖可抵消赤蘚糖醇的清涼口感和吸熱特性，使其結(jié)晶度降低，并降低冷凍食品的冰點(diǎn)，參與美拉德反應(yīng)。后疫情時(shí)代，中國消費(fèi)者更加注重健康飲食，據(jù)億歐智庫數(shù)據(jù)，中國有44%的消費(fèi)者更注意控糖控脂，中國消費(fèi)者對(duì)健康飲食的需求增長高于全球整體水平。隨著消費(fèi)者健康意識(shí)不斷增強(qiáng)，國家/地區(qū)控糖政策不斷推進(jìn)，減糖需求逐年攀升。
雖然消費(fèi)者具有很強(qiáng)的減糖意識(shí)，但是他們并不想犧牲甜味，所以具有低/零熱量、低/零卡路里、不會(huì)導(dǎo)致血糖升高但是同樣能賦予食物甜味的代糖成為消費(fèi)者追求健康的替代品。消費(fèi)者對(duì)于代糖的需求已經(jīng)從“增甜”變成“健康”，這也催生了更多天然甜味劑的推出和迭代。
但目前，天然甜味劑的種類比較集中，縱觀全球市場，使用度較高的主要有甜菊糖苷、羅漢果甜苷、糖醇類（比如赤蘚糖醇）、稀少糖（比如阿洛酮糖、塔格糖）和甜味蛋白等（比如索馬甜），雖然也會(huì)新出其他天然甜味劑，但是在全球的應(yīng)用占比相對(duì)較少。
相較于其他天然甜味劑，甜菊糖苷家族成員豐富，且“性格迥異”，所以甜菊糖苷的迭代一直在進(jìn)行，越來越多的企業(yè)開始布局下一代甜菊糖苷，當(dāng)甜菊糖苷的限制被打破，或許未來會(huì)成為下一個(gè)“赤蘚糖醇”，同時(shí)也將掀起新的代糖革命，這場代糖革命最終會(huì)走向何方，我們持續(xù)關(guān)注。
[1]Samuel P, Ayoob KT, Magnuson BA, W?lwer-Rieck U, Jeppesen PB, Rogers PJ, Rowland I, Mathews R. Stevia Leaf to Stevia Sweetener: Exploring Its Science, Benefits, and Future Potential. J Nutr. 2018 Jul 1;148(7):1186S-1205S. doi: 10.1093/jn/nxy102. PMID: 29982648.[2]青山資本-糖，不是那么偉大的作品|青山資本2022年中消費(fèi)報(bào)告[3]GB 1886.355-2022 《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品添加劑 甜菊糖苷》[4]Olsson K, Carlsen S, Semmler A, Simón E, Mikkelsen MD, M?ller BL. Microbial production of next-generation stevia sweeteners. Microb Cell Fact. 2016 Dec 7;15(1):207. doi: 10.1186/s12934-016-0609-1. PMID: 27923373; PMCID: PMC5142139.[5]食研匯-2022全球天然甜味劑市場盤點(diǎn)：內(nèi)卷的赤蘚糖醇、進(jìn)擊的阿洛酮糖......
