След като се зарекоха да станат естествени, хранителните марки се сблъскват с недостиг на предпочитания вкус

ванилията

"data-newsletterpromo_article-image =" https://static.sciachingamerican.com/sciam/cache/file/CF54EB21-65FD-4978-9EEF80245C772996_source.jpg "data-newsletterpromo_article-button-text =" Регистрация "data-newsletterpromo_art button-link = "https://www.sciachingamerican.com/page/newsletter-sign-up/?origincode=2018_sciam_ArticlePromo_NewsletterSignUp" name = "articleBody" itemprop = "articleBody">

Днес ванилията е толкова добре позната, че самото й име означава „често срещан“. Но в продължение на векове ванилията беше рядък вкус на Новия свят, който се радваше главно на европейските елити. Това се промени през 1841 г. благодарение на 12-годишно момче, което държеше малка пръчка.

Едмонд Албиус беше поробен работник във френската колония Реюнион, който след внимателна проверка на ваниловата орхидея Vanilla planifolia, измисли как да опраши ръчно цветето й, за да произведе ванилови зърна.

Албиус използва пръчката, за да избута клапа в цветето на орхидеята, наречена ростелум, и да притисне прашеца, покрит с цветен прашец, върху женската част или стигмата. До откритието на Албиус ванилията се е култивирала успешно само в родния й югоизточен Мексико, дом на нейния опрашител, пчелата Мелипона. Именно там испанският изследовател Хернан Кортес беше известен свидетел на това как император на ацтеките Монтесума пиеше шоколадова напитка, овкусена с ванилия.

В Реюнион производството на ванилия нарасна благодарение на метода на Албиус, а отглеждането на орхидеи се разшири до близкия Мадагаскар. Днес около 80% от естествената ванилия в света идва от малки ферми в Мадагаскар. Там местните жители продължават да опрашват орхидеите на ръка и да лекуват зърната по традиционния начин.

Не след дълго търсенето на ванилия надхвърли предлагането от фермите на Мадагаскар. През 1800-те и 1900-те години химиците поемат от ботаниците, за да разширят предлагането на вкуса. Ванилинът, основният вкусов компонент на сушени ванилови зърна, се синтезира по различен начин от борова кора, карамфилово масло, оризови трици и лигнин.

Рона-Пулен, сега Солвей, комерсиализира чист нефтохимичен път през 70-те години. През последните години от около 18 000 метрични тона аромат на ванилия, произвеждани годишно, около 85% е ванилин, синтезиран от петрохимичния прекурсор гваякол. Повечето от останалото е от лигнин.

Но традиционният ванилов боб започва да се радва на ренесанс, благодарение на потребителското търсене на изцяло натурални храни и напитки. Миналата година поредица от гигантски хранителни компании, включително General Mills, Hershey’s, Kellogg’s и Nestlé, обещаха да премахнат изкуствените аромати и други добавки от много храни, продавани в САЩ.

Има проблем обаче: Световното производство на естествена ванилия е малко и през последните години спада. По-малко от 1% аромат на ванилия идва от действителните ванилови орхидеи. С нарастването на търсенето търговията с желания вкус не е балансирана.

Компаниите за аромати работят трескаво, за да намерят допълнителни източници на естествен ванилин и стартират инициативи за повишаване на качеството и количеството на ванилия, получена от боб. Доставчици като Symrise, International Flavors & Fragrances (IFF), Solvay и Borregaard използват своя опит в целия спектър от естествени до синтетични, за да помогнат на производителите на храни да достигнат най-добрия вкус на ванилия за всеки продукт.

Междувременно производителите на храни се сблъскват с нарастващите разходи за естествена ванилия, предизвикателствата за преформулиране, сложните закони за етикетирането и трудните въпроси за това какво е „естествено“.

Въпреки че презрението на потребителите към изкуствените съставки се натрупва от години, кредитът или вината за миналогодишната вълна от „изцяло естествени“ съобщения отива към Nestlé, която през февруари 2015 г. беше първата голяма марка, която обяви плановете си за премахване на изкуствените добавки от шоколадови бонбони продадено в САЩ Съобщението наруши практиката на масовия пазар на шоколадова индустрия за добавяне на синтетичен ванилин за противодействие на горчивината на какаото.

„Когато Nestlé обяви, че ще стане съвсем естествено, току-що отвори вратите“, отбелязва Джон Лефингуел, ръководител на компанията за проучване на аромати и аромати Leffingwell & Associates. „Други марки нямаше да направят нищо, докато един голям играч не го натисна. Тъй като Nestlé беше най-голямата в света, всички трябваше да следват. “

Компаниите за хранителни и ароматични продукти тихомълком преформулират продукти и снабдяват съставки, които могат да носят естествени претенции от поне десетилетие, посочва Лефингуел. Всъщност Nestlé за пръв път изрязва изкуствените добавки от своите сладкарски изделия в Обединеното кралство през 2012 г. По това време компанията кредитира „седемгодишна програма за научноизследователска и развойна дейност, довела до замяна на повече от 80 изкуствени съставки с алтернативи“.

За една голяма хранителна фирма обаче преминаването към естествена ванилия е подобно на изстискването на слон във Volkswagen. Докато мастилото изсъхваше при тези изцяло естествени съобщения миналата година, производството на ванилия в Мадагаскар се срина до 1100 метрични тона, което е около половината от нормалната реколта. Това, заедно с нарастващото търсене, доведоха до над два пъти до приблизително 225 долара за кг до средата на миналата година, според Mintec, фирма за проследяване на цените на суровините.

Втвърдените ванилови зърна съдържат само 2% аромат на ванилия, което може да се извлече, което означава, че цените на чистата ванилия достигат очарователни 11 000 долара за кг. Индустрията следи отблизо реколтата тази година, надявайки се да види, че разходите за ванилия в крайна сметка ще се върнат до нивата от преди 2012 г. от около 25 долара за кг за фасул или 1250 долара за ванилия.

Дори това е солидна цена за един от най-популярните вкусове в света. В САЩ 2% от хранителните продукти и 3% от напитките, лансирани през последните 12 месеца, са били рекламирани като ароматизирани с ванилия, според тракера на пазара Mintel. Symrise, който произвежда естествена ванилия и доставя синтетичен ванилин, казва, че 18 000 глобални продукта съдържат аромат на ванилия.

„Количеството на всички ванилови зърна в света не е достатъчно, за да овкуси всичко, което всеки иска да овкуси с ванилия“, казва Карол Макбрайд, мениджър на американската категория ванилия в Symrise.

Млечните продукти като сладолед и кисело мляко дълги години разчитат на естествената ванилия, посочва Макбрайд. В САЩ правилата на Администрацията по храните и лекарствата посочват, че ваниловият сладолед трябва да получи вкуса си от естествената ванилия. Ако ароматът идва частично или изцяло от друг източник, компанията трябва да постави печат „с вкус на ванилия“ или „изкуствена ванилия“ на предната страна на опаковката, което е вероятно отстъпка за потребителите.

Други храни не получават това ниво на държавен надзор. Според производителите на сладкарски изделия, тестени изделия и зърнени закуски потребителят се интересува от изцяло натурални съставки, според McBride. За недлъжните продукти „етикетирането и посланието на марката на продукта обикновено определя вида на използваната ванилия“, казва тя.

Например, бисквитките на Nilla Wafers на Nabisco, ничия идея за изцяло натурален продукт, не трябва да предявяват претенции в предната част на кутията. Както показва списъкът на съставките на гърба, вкусът „Nilla“ идва от „естествен и изкуствен аромат“. За разлика от тях, Ultimate Vanifla Wafers от магазин за търговия на хранителни стоки Trader Joe’s се похвали с „петна от мадагаскарски зърна ванилия“ на етикета.

Ванилията също е важен компонент на аромати като шоколад, ягода, карамел и кокос. Той закръгля вкуса, като добавя кремообразност, балансира сладостта и тонизира или маскира горчивината и киселинността.

Когато ароматът на ванилия се използва в шоколада, той става част от собствена рецепта, която прави вкусът на бара Nestlé различен от този, направен от Hershey’s. „Значително по-голямо предизвикателство е да превърнете съществуващ продукт в естествени съставки, отколкото да създадете нов продукт с естествени съставки“, казва Лиз Казели-Мехаел, мениджър на корпоративните комуникации в Nestlé. „Ванилията е сред най-предизвикателните вкусове, които могат да се съчетаят, защото ваниловото колело има десетки вкусове.“

Ароматното колело е начина, по който хранителната общност проследява специфичните атрибути на дадена съставка, храна или напитка. Ваниловото колело, използвано от ароматичната компания Fona International, измерва изцяло 29 различни вкусови характеристики. Те са групирани в 10 основни категории: опушен, пикантен, ботанически, сярен, сладък, кремообразен, лечебен, варен, мазен и флорален.

Подобно на виното, естествената ванилия, отглеждана на различни места - Мадагаскар, Мексико или Таити, има различни профили на вкус и сила. Мадагаскарската ванилия, обикновено наричана бурбонска ванилия, е много търсена заради своя вкус на руми и сладък аромат.

Фирмите за храни и вкусове разчитат на висококвалифицирани дегустатори, за да помогнат при прехода към естествени. „Ще извършим множество тестове, за да постигнем възможно най-близкото сензорно съвпадение със съществуващия продукт. Това включва вкус, аромат и текстура “, казва Казели-Мехаел. След това потенциалните съвпадения се тестват с потребителите. Процесът може да отнеме месеци или дори години.

Хранителните компании, които изоставят синтетичния ванилин, могат да се обърнат към естествения ванилин от източници, различни от ваниловите зърна. Например, Solvay произвежда Rhovanil Natural ванилин чрез ферментация на ферулова киселина, страничен продукт от масло от оризови трици, като се използва патентован щам дрожди. Френската компания за аромати Mane използва различна суровина, евгенол от карамфилово масло, за да направи естествен ванилин.

В преглед на процесите на биоконверсия на ванилин Nethaji Gallage и Birger Møller, учени от растенията от Университета в Копенхаген, установяват, че както феруловата киселина, така и евгенолът са скъпи суровини (Mol. Plant 2015, DOI: 10.1016/j.molp.2014.11.008 ).

Производството на евгенол е индустриализирано, тъй като молекулата се използва за производство на различни аромати и аромати, но цената му все още е около 50 долара за кг, казват изследователите. Естествено извлечената ферулова киселина струва дори повече, около 180 долара за кг.

В сравнение със синтезирането на ванилин от нефт или извличането му от ванилови зърна, биоконверсията чрез дрожди и бактерии представлява ограничения, отбелязват Gallage и Møller. Високите концентрации както на ферулова киселина, така и на евгенол са токсични за повечето микроби, както и ванилинът. Всъщност и трите съединения се произвеждат от растенията като антимикробни средства.

Нещо повече, добивите обикновено са ниски, тъй като микробите също произвеждат нежелан ванилин алкохол и ванилова киселина. Получаването на добив на ванилин от повече от няколко грама на литър ферментационен бульон изисква специализирани или мутирали щамове и често дълги инкубационни периоди.

Фирмата за биотехнологии Evolva разработи процес за заобикаляне на високите разходи за суровини и проблемите с токсичността чрез подаване на глюкоза на генетично модифициран микроб, който произвежда ванилин глюкозид. Захарната група прави ванилина много по-малко токсичен за производствения организъм, но трябва да се отстрани, за да се получи ванилин.

Все още не е ясно дали ванилинът, произведен от генетично модифицирани организми, ще бъде приет или пуснат на пазара. Тъй като микробът, който експресира ванилина на Evolva, се счита за помощно средство за преработка, продукт, направен с аромат, няма да попадне под изискванията за етикетиране на ГМО в САЩ и може да се поддава на твърдения за несъдържащи изкуствени съставки. От друга страна, проектът, който не е ГМО, казва, че храни, съдържащи съставки, произведени със синтетична биология, няма да имат право да носят своя доброволен етикет.

Evolva лицензира своята технология за IFF през 2014 г. за комерсиализация и дистрибуция, но оттогава специалистите по вкусовата индустрия не са чували много за нея. Лефингуел отбелязва, че IFF може да бъде загрижен за реакцията на потребителите към употребата на ГМО. IFF и Evolva не отговориха на искането на C&EN за интервю.

Привлекателността на непетрохимичния ванилин е, че той може да се използва в храни, които твърдят, че „нямат изкуствени съставки“. Засега големият недостатък на алтернативите е високата им цена - обикновено няколкостотин долара за килограм. Това е по-евтино от ванилията, но е много по-скъпо от синтетичния ванилин - около 10 долара за кг.

Производителите на храни, които са се отказали от петролни съставки, но не търсят изцяло естествен етикет, могат да се обърнат към норвежката Borregaard, която предлага ванилин, получен от растения, но е много по-евтин от истинската ванилия или други алтернативи.

Borregaard управлява голяма „биорафинерия“, където основно превръща смърчовете в специални химикали и целулоза. Но се оказва с много лигнин от иглолистна дървесина, голям биополимер, съставен от близо 90% кониферилов алкохол. Топлината и налягането в рафинерията превръщат лигнина във ванилин.

Още през 90-те години голяма част от ванилина в света идва от лигнин в потока отпадъци на целулозно-хартиените предприятия. Но процесът не е в полза, тъй като производителите на хартия променят методите си за намаляване на отпадъците. Това остави Borregaard единствената голяма фирма, която произвежда ванилин от дърво.

Въпреки че ванилинът на Borregaard се счита за изкуствен от регулаторите, много производители на храни го предпочитат пред ванилина, произведен от нефтохимични суровини, тъй като се счита за устойчив, казва Амие Бихолт, американският директор на компанията за продажби и маркетинг. Той е направен от възобновяема суровина в съоръжение, което използва 90% от своята биомаса в продукти, а останалата част за енергия.

Има и вкусова разлика, казва Byholt, благодарение на малки количества други ароматни компоненти, които идват от лигнин. „Те добавят към интензивността и закръглеността на ароматния профил, като по този начин му придават по-силен и кремообразен вкус в сравнение с еквивалентното количество петролен ванилин.“

За компаниите, които искат да използват естествени или нефтливи аромати, но не могат да постигнат високи цени за ванилови зърна, ванилинът от алтернативни източници може да бъде практичен избор, казва Макбрайд от Symrise. Но за да участват истински в естествената тенденция, да предлагат екологичен етикет или да продават в специализирани търговци на дребно, производителите на храни трябва да се ангажират с влакчето с естествена ванилия.

„Хората се опитват да преживеят сегашната криза, за да могат да доставят вкуса, който потребителите обичат, и да не се налага да преформулират винаги“, отбелязва Макбрайд.

За да помогнат за предотвратяване на бъдещи ванилови кризи, Symrise, Givaudan, Mane и IFF са създали програми за производители в Мадагаскар. Североизточният регион на страната, или Сава, има най-добрата комбинация от климат и икономика на труда във фермата в света за производство на ванилия. McBride казва, че програмите имат за цел да помогнат на дребните фермери да поддържат постоянно качество и устойчиво предлагане.

Например фермерите, притиснати в брой, често събират боб рано. „Но те може да не осъзнаят, че незрелите зърна имат по-ниско качество и съдържание на ванилин“, казва Макбрайд. „Екипите на Symrise работят за насърчаване на сигурността на фермерите, за да знаят, че ще платим справедлива цена, за да намалим страховете, които водят до ранно бране.“

Symrise създаде своите операции в Мадагаскар през 2006 г. и сега достига 7000 фермери. Програмите за устойчивост помагат на земеделските производители да засаждат култури като какао, карамфил и канела заедно с ванилови лози на тяхната земя. Програмите обучават фермерите да запазват плодородието на почвата и спонсорират образователни, здравни и хранителни програми.

Ванилията е много трудоемка култура. Необходими са 600 цвята, опрашвани на ръка, за да се получат 1 кг сушени зърна. Бобът се бере, докато е още зелен, и се продава на ферментационни заводи, където работниците сортират, бланшират, пара и сушат зърната на слънце. След това се сортират отново, изсушават се на сянка и ферментират, докато работниците непрекъснато оценяват техния аромат и инспектират всяко зърно за качество.

Земеделските производители увеличават доходите си от ванилия, като получават ценни сертификати като биологична, справедлива търговия и сертифицирана от Rainforest Alliance. Но им е трудно да засадят повече орхидеи, защото фермите им често са доста малки. В най-добрия случай „всеки просто засажда още пет лози“, казва Макбрайд. Дори тогава са необходими четири години, докато тези лозя достигнат зрялост.

За да отговори на нарастващото търсене, ваниловата индустрия може да се нуждае от иновация, подобна на техниката за опрашване на Албиус на ръка. Отново тайната може да се крие в самото растение ванилия.

През 2014 г. Møller открива, че специфични растителни клетки във восъчната вътрешност на зелените ванилови зърна ензимно трансформират свободната ферулова киселина във ванилин глюкозид (Nat. Commun., DOI: 10.1038/ncomms5037). Клетките експресират ген, който кодира активния ензим - ванилин синтазата. Møller успя да използва вариации на гена, за да произведе ванилин in vitro, както и in vivo в модифициран щам дрожди и в модифицирани растения на тютюн и ечемик.

Прозрението може да се използва от растителните генетици, за да се намерят маркери, които помагат да се изберат сортовете ванилова орхидея, които произвеждат повече ванилин, или да се развият трансгенни растения с висока активност на ванилин синтаза. Друг вариант би бил да се проектира мая, за да се получи ванилин от суровини като меласа, която съдържа ферулова киселина, предполага Мелер.

Независимо от това какви технологии могат да възникнат за производството на по-естествен ванилин, Макбрайд казва, че основното предизвикателство остава. „Трябва да отглеждаме повече ванилови зърна. Трябва да гарантираме устойчивостта на ванилията, за да можем да се наслаждаваме на ванилия за идните поколения. "