發酵技術在食品添加劑領域的創新應用
返回來稿:食品商務網-紫鑫生物        2020/5/22        浏览次数:927


消費者正在追求健康天然的食品成分,但是隨着自然資源越來越緊缺,勢必需要以技術手段來實現大規模生產,僅靠天然種植萃取顯然是不可能的。

而且從自然界中收穫食品成分會比在實驗室中生產耗費更多的能量、水、土地和碳排放量,對環境造成危害。而現在,有一種技術可以生成與天然萃取一樣健康的成分,這就是發酵。



发酵已成为新趋势

發酵用於生產和保存食品的方法已經有着幾千年的歷史,隨着消費者對經過技術處理的食品配料的擔憂日益增加,製造商正在試圖利用這一古老的加工方法,來尋找製造食品配料的新方法。

注重健康的消費者認爲發酵食品會增加腸道菌羣中有益的細菌,增加消化和免疫系統的健康,發酵也成爲了一種新的食品飲料趨勢。不過,儘管消費者知道發酵可以生產酒、啤酒、奶酪、豆瓣醬、康普茶等產品,但很少有人知道它可以創造出食品成分。這一過程與傳統發酵不同,生產者不向發酵材料中接種起始生物,而是將目標基因直接插入宿主生物(通常是酵母)中,然後再利用發酵培養基,產生目標生物和副產品成分,生產者可以從發酵物中收穫成分並純化以供使用。

嘉吉高強度甜味劑全球總監Andy Ohmes指出:“發酵已在食品飲料製備中使用了數千年,但是在配料和添加劑方面,這是一種相對較新的生產方法。”現在可用的發酵生成添加劑仍然很少,但是隨着供應商逐漸掌握了相關技術,數量已經越來越多,不再只是用於生產檸檬酸等酸化劑,以及赤蘚糖醇等糖醇類物質。

“令人驚訝的是,食用糖的很大一部分是由發酵甜菜製成的,而不是由甘蔗製成的,” Symrise北美烹飪風味部門的主管Dillon Friday博士指出,“發酵產生的另一種常見配料是味精,對標籤不友好的苯甲酸鈉和山梨酸鉀已經逐漸被“發酵葡萄糖”(cultured dextrose,一種天然發酵的防腐劑)所代替。”

發酵過程不僅會產生一兩個具有生物活性的分子,而且可能還會產生數百個,大米或其他蛋白質等天然成分發酵會自然產生苦味掩蓋劑、增味劑、冷卻劑、甜味增強劑等。而且該過程所帶來的好處超出了成分本身,因爲發酵是一種“可持續解決方案”,對土地、水和能源的需求極少,還可以用廢棄的糖作爲發酵培養基。

常見的甜味劑赤蘚糖醇主要就是通過發酵生產的,雖然某些水果和蘑菇會產生少量赤蘚糖醇,但是爲了降低成本不可能大規模天然提取,發酵法生產赤蘚糖醇不僅價格合理,可以生產出同規格的高質量產品,並且確保了供應鏈的可靠性,不受原料質量和供應波動的影響。其他糖醇主要通過氫化法生產,相對來說發酵生產的赤蘚糖醇更接近天然的提取和轉化過程,這也是其優勢之一。

发酵生产的成分新品

那麼,發酵正在哪些新的添加劑的生產過程中起到作用呢?

著名的人造肉生產企業Impossible Foods公司正在利用發酵法生產素食用大豆血紅素,這種成分可使人造肉變紅,並讓它質感更接近真實的肉。固氮植物(例如大豆)會自然產生血紅素並將其存儲在其根部。儘管Impossible Foods可以從此類植物中提取血紅素,但這樣做的經濟和環境成本太高,於是他們將大豆中產生血紅素的基因移植到酵母細胞中,然後再通過發酵產生大豆血紅素。

同樣,嘉吉也開始發酵生產EverSweet甜菊糖甜味劑。甜葉菊中甜度最好的Reb M和Reb D無法大量從葉片中獲得,通過傳統方法來提取它們的成本太高且效率低下。爲了商業化大規模生產這兩種物質,嘉吉公司使用一種“麪包酵母”來生產與甜葉菊葉片中一樣的Reb M和Reb D分子。通過這一方法,嘉吉可爲客戶提供大量無苦味的高甜度甜菊糖產品,預計到2025年,發酵生產的高強度甜菊糖甜味劑市場將超過30億美元。

發酵法還可以用於生產維生素K2。NattoPharma公司全球市場營銷高級副總裁Chris Speed指出,在過去,主要從奶酪和日本納豆等食物中獲得這種脂溶性維生素(對骨骼和血管健康至關重要),但“天然產生該活性成分的唯一方法是通過細菌發酵”。這是一個可持續發展的過程,排放和廢物極少,而且可以貼上清潔標籤。

NattoPharma公司使用具有高生產能力的芽孢桿菌屬種來生產Menquinone-7(維生素K2最具生物活性形式),以從蔬菜基質中發酵該成分。“應用專有技術,我們可以分離天然MK-7,對其進行純化,然後將其濃縮爲不含已知過敏原的優質活性成分。” Speed補充說。這些商業產品經過了純素食主義者的檢驗,並通過了非轉基因項目的驗證。

NextFerm Technologies是一家以色列生物技術初創公司,該公司開發出了一款酵母來源的蝦青素。據悉,與藻類來源的蝦青素相比,該新型蝦青素具有略微不同的微型結構,因而能夠快速有效的吸收,提高生物利用度,其功效是其它來源蝦青素的4倍。

Embria Health Sciences公司通過高度受控的發酵生產其功能性成分EpiCor,該發酵源自麪包的酵母脫氧過程。該公司高級營銷助理Cashtyn Lovan解釋說:“在高壓力條件下,酵母會產生大量代謝產物和營養物質。這些物質與有益的酵母細胞成分一起構成了EpiCor,這是一種全食品發酵液,可支持人體免疫系統健康。”

發酵法還可以用於減糖。Florida Food Products公司通過乳酸發酵將甜菜汁的糖含量降低了約10%,從而創造出一種具有“新鮮風味、較低的甜度和甜菜固有的健康益處”的成分。發酵的水果和蔬菜產品,例如發酵的甜菜汁,爲企業減糖提供了符合清潔標籤的替代品,而無需在最終產品中添加調味劑。

小结

“不過發酵是一個非常複雜的生物過程,以這種方式成產食品配料的技術需要多年的培訓和經驗,發酵需要“無懈可擊的控制和衛生措施,以確保所需的微生物能夠不受有害微生物的影響。所以,這對於能夠熟練利用酵母技術的傳統啤酒和酵母生產商來說,或許是一個很好的機會進入原料生產領域,如AB-inBev和Lesaffre。”Dillon Friday指出。

總的來說,相比化學合成,發酵能產生更高質量和高純度的成分,而且發酵過程也是安全可控可追溯的,相信發酵生產的原配料能夠得到大多數消費者的認可。