A probléma a vaníliával

Miután megfogadta, hogy természetes lesz, az élelmiszer-márkáknak hiánya van a kedvelt ízben

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

Ma a vanília annyira ismert, hogy már a neve is „közönséges” -t jelent. De a vanília évszázadok óta ritka, az újvilági íz volt, amelyet főleg az európai elit élvez. Ez 1841-ben megváltozott annak köszönhetően, hogy egy 12 éves fiú apró bottal hadonászott.

Edmond Albius rabszolgamunkás volt a réunioni francia gyarmaton, aki a Vanilla planifolia vanília orchidea alapos vizsgálata után kitalálta, hogyan kell beporozni virágát kézzel, hogy vanília babot termeljen.

Albius a bot segítségével felhúzta a rostellum nevű orchidea virág fedelét, és a virágporral bevont portékát a női részhez, vagy a megbélyegzéshez nyomja. Albius felfedezéséig a vaníliát csak Mexikóban, Mexikó délkeleti részén termesztették sikeresen, ahol beporzója, a meliponai méh adott otthont. Ott volt a spanyol felfedező, Hernán Cortés híres szemtanúja annak, ahogy Montezuma azték császár vaníliával ízesített csokoládé italt ivott.

Réunionban a vanília termése az Albius-módszernek köszönhetően megugrott, és az orchideák termesztése a közeli Madagaszkárra is kiterjedt. Ma a világ természetes vaníliájának mintegy 80% -a madagaszkári kisgazda gazdaságokból származik. Ott a helyiek továbbra is kézzel beporozzák az orchideákat és hagyományos módon gyógyítják a babot.

Nem tartott sokáig, amíg a vaníliaigény meghaladta a madagaszkári gazdaságok kínálatát. Az 1800-as és 1900-as években vegyészek vették át a botanikusokat, hogy bővítsék az íz kínálatát. A vanillint, a pácolt vanília bab fő ízkomponensét, különféle módon szintetizálták fenyőkéregből, szegfűszegolajból, rizskorpából és ligninből.

Rhône-Poulenc, jelenleg Solvay, tiszta petrolkémiai utat forgalmazott az 1970-es években. Az elmúlt években az évente előállított nagyjából 18 000 tonna vanília aroma mintegy 85% -a vanílin szintetizálódik a petrokémiai prekurzor guaiacolból. A többi nagy része ligninből származik.

De a hagyományos vaníliarúd kezd reneszánszát élni, köszönhetően a természetes természetes ételek és italok iránti keresletnek. Tavaly óriási élelmiszeripari vállalatok sora, köztük a General Mills, a Hershey's, a Kellogg’s és a Nestlé megfogadta, hogy megszünteti a mesterséges aromákat és egyéb adalékanyagokat az Egyesült Államokban értékesített számos élelmiszerből.

Van azonban egy probléma: A természetes vanília világtermelése apró, és az utóbbi években csökken. A vanília aroma kevesebb, mint 1% -a származik tényleges vanília orchideákból. A felfelé irányuló kereslet miatt az áhított íz kereskedelme nincs egyensúlyban.

Az ízesítő cégek lázasan azon dolgoznak, hogy további természetes vanillin-forrásokat találjanak, és kezdeményezéseket indítanak a babból származó vanília minőségének és mennyiségének javítása érdekében. Az olyan beszállítók, mint a Symrise, az International Flavours & Fragrances (IFF), a Solvay és a Borregaard, a természetes és szintetikus termékek teljes spektrumát felhasználva szakértelmüket segítik az élelmiszer-készítők az egyes termékek legjobb vanília ízének elérésében.

Az élelmiszer-készítők közben szembesülnek a természetes vanília éghajlati költségeivel, az újrafogalmazási kihívásokkal, a bonyolult címkézési törvényekkel és a „természetes” kérdésével kapcsolatos nehéz kérdésekkel.

Bár a mesterséges összetevők iránti fogyasztói megvetés évek óta erősödik, a „minden természetes” bejelentés tavalyi hullámának hitele - vagy hibája - a Nestlét illeti, amely 2015 februárjában elsőként jelentette be a mesterséges adalékanyagok csokoládéból történő eltávolításának tervét eladta az Egyesült Államokban. A bejelentés megerősítette a csokoládéipar tömeges piaci gyakorlatát, miszerint szintetikus vanillint adtak a kakaó keserűségének ellensúlyozására.

"Amikor a Nestlé bejelentette, hogy teljesen természetes lesz, ami csak megnyitotta a vízzárókat" - jegyzi meg John Leffingwell, a Leffingwell & Associates íz- és illatpiackutató cég vezetője. „Más márkák nem csináltak semmit, amíg egy jelentős szereplő nem tolta be. Mivel a Nestlé a legnagyobb a világon, mindenkinek követnie kellett. ”

Az élelmiszer- és ízgyártók legalább egy évtizede csendesen átalakítják azokat a termékeket és olyan összetevőket, amelyek természetes állítást hordozhatnak - mutat rá Leffingwell. A Nestlé először 2012-ben vágott ki mesterséges adalékanyagokat az Egyesült Királyság cukrászda termékeiből. Abban az időben a vállalat jóváírta „egy hétéves kutatási és fejlesztési programot, amelynek eredményeként több mint 80 mesterséges összetevőt helyettesítettek alternatívákkal”.

Egy nagy élelmiszeripari cég számára azonban a természetes vaníliára való áttérés hasonló ahhoz, hogy egy elefántot nyomjon be egy Volkswagenbe. Míg a tinta kiszáradt ezeken a teljesen természetes bejelentéseken tavaly, a madagaszkári vanília bab termelése 1100 tonnára esett vissza, ami a fele a szokásos termésnek. Ez, a növekvő kereslettel együtt, több mint kétszeresére, kb. 225 dollár/kg-ra emelte tavaly közepére az árakat a Mintec, egy nyersanyagár-nyomkövető cég szerint.

A pácolt vaníliabab csupán 2% extrahálható vanília aromát tartalmaz, vagyis a tiszta vanília ára eléri a 11 000 dollárt kilogrammonként. Az ipar szorosan figyelemmel kíséri az idei betakarítást, remélve, hogy a vanília költségei végül visszatérnek a 2012 előtti szintre: babonként kb. 25 dollár/kg, vaníliánál 1250 dollár.

Még ez is borsos árcédula a világ egyik legnépszerűbb ízéhez. Az Egyesült Államokban az elmúlt 12 hónapban piacra dobott élelmiszerek 2% -át és az italok 3% -át vaníliaízűként hirdették, a piaci trendkövető Mintel szerint. A természetes vaníliát beszerző és szintetikus vanillint szállító Symrise szerint 18 000 globális termék tartalmaz vanília ízt.

"A világ összes vaníliababjának mennyisége nem elegendő ahhoz, hogy mindent ízesítsen vaníliával" - mondja Carol McBride, a Symrise amerikai vanília kategóriájának menedzsere.

A tejtermékek, például a fagylalt és a joghurt évek óta a természetes vaníliára támaszkodnak - mutat rá McBride. Az Egyesült Államokban az Food & Drug Administration szabályai kimondják, hogy a vaníliafagylaltnak ízét a természetes vaníliából kell kapnia. Ha az aroma részben vagy teljes egészében más forrásból származik, a vállalatnak a csomagolás elülső részén a „vaníliaízű” vagy „mesterséges vaníliát” kell bélyegeznie, ami valószínűleg a fogyasztók felé fordul.

Más ételek nem kapják meg a kormányzat ilyen szintű felügyeletét. Az édesipari termékek, a pékáruk és a reggeli müzlik gyártói számára McBride szerint a természetes természetes összetevők után vágyakozó fogyasztóknak most is hatása van. A nem tejtermékek esetében „a termék címkézése és márkaüzenete általában meghatározza a használt vanília típusát” - mondja.

Például a Nabisco által gyártott Nilla Wafers sütiknek - senkinek sem az az elképzelése, hogy egy teljesen természetes termékről van szó - nem kell követelést tenniük a doboz elején. Amint az a hátsó összetevők listájáról kiderül, a „Nilla” aroma „természetes és mesterséges ízből” származik. Ezzel szemben a kereskedő, kereskedő, kereskedő, kereskedő, Ultimate Vanilla Wafers címkéjén „madagaszkári vaníliabab pelyhek” találhatók.

A vanília az ízek, például a csokoládé, az eper, a karamell és a kókusz fontos összetevője is. Kerekíti az ízt krémesség hozzáadásával, az édesség kiegyensúlyozásával, valamint a keserűség és savtartalom alakításával.

Ha vanília ízt használnak a csokoládéban, az egy saját recept részévé válik, amely a Nestlé bár ízét mássá teszi, mint a Hershey's. "Lényegesen nagyobb kihívást jelent egy meglévő termék természetes összetevőkké történő átalakítása, mint új, természetes összetevőkből álló termék létrehozása" - mondja Liz Caselli-Mechael, a Nestlé vállalati kommunikációs vezetője. "A vanília a legnagyobb kihívást jelentő ízek közé tartozik, mert a vanília kerék több tucat ízzel rendelkezik."

Ízesítő kerék az, hogy az élelmiszer-közösség hogyan követi nyomon egy összetevő, étel vagy ital sajátos tulajdonságait. A Fona International ízgyártó cég által használt vanília kerék teljesen 29 különböző ízjellemzőt mér. 10 fő kategóriába sorolják őket: füstös, fűszeres, botanikus, kénes, édes, krémes, gyógyhatású, főtt, zsíros és virágos.

A borhoz hasonlóan a különböző helyeken - Madagaszkáron, Mexikóban vagy Tahitiben - termesztett természetes vanília íze és hatékonysága eltérő. A madagaszkári vaníliát, amelyet általában Bourbon vaníliának hívnak, nagyon keresik römi íze és édes illata miatt.

Az étel- és ízgyártó cégek magasan képzett kóstolókra támaszkodnak, hogy elősegítsék a természetesre való áttérést. „Több tesztet is elvégzünk, hogy a lehető legszorosabb érzékszervi egyezést érjünk el a meglévő termékkel. Ez magában foglalja az ízt, az aromát és az állagot ”- mondja Caselli-Mechael. Ezután a potenciális egyezéseket tesztelik a fogyasztókkal. A folyamat hónapokat vagy akár éveket is igénybe vehet.

Az élelmiszeripari vállalatok, amelyek felhagynak a szintetikus vanillinnel, a vanília babtól eltérő forrásokból fordulhatnak természetes vanillinhoz. Például a Solvay úgy készíti a Rhovanil Natural vanillint, hogy fermentált savval fermentálja a rizskorpaolaj melléktermékét, egy saját élesztő törzs felhasználásával. A francia Mane ízesítő cég más alapanyagot, a szegfűszegolajból származó eugenolt használ természetes vanillin előállításához.

A vanillin biokonverziós folyamatok áttekintése során Nethaji Gallage és Birger Møller, a koppenhágai egyetem növénytudósai megállapították, hogy mind a ferulinsav, mind az eugenol drága alapanyag (Mol. Plant 2015, DOI: 10.1016/j.molp.2014.11.008 ).

Az eugenol előállítása iparosodott, mivel a molekulát különféle ízek és illatanyagok előállítására használják, de az árcédulája továbbra is 50 dollár/kg - állítják a kutatók. A természetes úton kivont ferulinsav még többe kerül, körülbelül 180 dollár/kg.

A vanillin kőolajból történő szintetizálásával vagy vanília babból történő kivonásával összehasonlítva az élesztő és baktériumok útján történő biokonverzió korlátokat mutat - jegyzi meg Gallage és Møller. Mind a ferulinsav, mind az eugenol nagy koncentrációja mérgező a legtöbb mikrobára, csakúgy, mint a vanillin. Valójában mindhárom vegyületet a növények állítják elő antimikrobiális szerként.

Sőt, a hozamok általában alacsonyak, mivel a mikrobák nemkívánatos vanillin-alkoholt és vanillinsavat is termelnek. A fermentlé literenként néhány grammnál nagyobb vanillinhozamának megszerzéséhez speciális vagy mutált törzsek és gyakran hosszú inkubációs periódusok szükségesek.

Az Evolva biotechnológiai cég kifejlesztett egy eljárást a magas alapanyagköltségek és a toxicitási problémák kiküszöbölésére azáltal, hogy glükózt adott egy genetikailag módosított mikrobába, amely vanillin-glükozidot termel. A cukorcsoport a vanillint sokkal kevésbé mérgezővé teszi a termelő organizmusra, de el kell távolítani a vanillin megszerzéséhez.

Egyelőre nem világos, hogy a géntechnológiával módosított szervezetekből előállított vanillint elfogadják-e vagy forgalmazzák-e. Mivel az Evolva vanillint expresszáló mikroba feldolgozási segédanyagnak minősül, az ízesítéssel készült termék nem tartozna az Egyesült Államok GMO-címkézési követelményei alá, és nem mesterséges összetevőkre vonatkozó állításokat tehetne lehetővé. Másrészt a nem GMO-projekt szerint a szintetikus biológiával készült összetevőket tartalmazó élelmiszerek nem viselhetik önkéntes címkéjüket.

Az Evolva 2014-ben engedélyezte technológiáját az IFF-nek forgalmazás és forgalmazás céljából, de az ízipar bennfentesei azóta sem sokat hallottak róla. Leffingwell megjegyzi, hogy az IFF aggódhat a GMO-k használatának fogyasztói visszahatása miatt. Az IFF és az Evolva nem válaszolt a C & EN interjúkérésére.

A nem petrokémiai vanillin vonzereje, hogy olyan élelmiszerekben alkalmazható, amelyek „mesterséges összetevőket nem tartalmaznak”. Egyelőre az alternatívák nagy hátránya a magas ár - általában több száz dollár kilogrammonként. Ez olcsóbb, mint a vanília, de sokkal drágább, mint a szintetikus vanillin, körülbelül 10 dollár/kg.

Azok az ételkészítők, akik elutasították a kőolajszármazékokat, de nem keresik a teljesen természetes címkét, a norvég Borregaardhoz fordulhatnak, amely növényekből származó, de sokkal olcsóbb, mint akár valódi vanília, akár más alternatívák esetén vanillint kínál.

A Borregaard egy nagy „biofinomítót” üzemeltet, ahol főleg a lucfákat speciális vegyi anyagokká és cellulózzá alakítja. De sok puhafa-lignint tartalmaz, egy nagy biopolimert, amely közel 90% -os tűlevelű alkoholt tartalmaz. A finomítóban a hő és a nyomás a lignint vanillinná alakítja.

Az 1990-es években a világ vanillinjának nagy része a cellulóz- és papírgyártó vállalatok hulladékáramában lévő ligninből származott. De a folyamat kiesett, mert a papírgyártók megváltoztatták módszereiket a hulladék csökkentése érdekében. Így Borregaard maradt az egyetlen nagy cég, amely vanillint készített fából.

Bár a szabályozók Borregaard vanillinjét mesterségesnek tartják, sok élelmiszer-gyártó inkább a petrolkémiai alapanyagokból készített vanillint választja, mert fenntarthatónak számít - mondja Amie Byholt, a vállalat amerikai értékesítési és marketing igazgatója. Megújuló nyersanyagokból készül olyan létesítményben, amely biomasszájának 90% -át termékekben használja fel, a maradékot pedig energiára.

Ízlésbeli különbség is van, mondja Byholt, a ligninből származó egyéb aromás komponensek apró mennyiségének köszönhetően. "Hozzáadják az aromaprofil intenzitását és kerekségét, valójában erősebb és krémesebb ízt kölcsönöznek neki az egyenértékű kőolajszármazékú vanillinhez képest."

Azoknál a vállalatoknál, amelyek természetes vagy nem ásványolaj-aromaanyagokat szeretnének használni, de nem tudnak gyomorba rákenni a vanília bab árainak, az alternatív forrásokból származó vanillin praktikus választás lehet - mondja McBride, a Symrise munkatársa. De ahhoz, hogy valóban részt vehessenek a természetes trendben, ökológiai címkével sportolhassanak, vagy értékesítsék a speciális kiskereskedőkben, az élelmiszer-készítőknek el kell kötelezniük magukat a természetes vanília hullámvasútja mellett.

"Az emberek megpróbálják átélni a jelenlegi válságot, hogy el tudják adni azt az ízt, amelyet a fogyasztók szeretnek, és nem kell mindig újrafogalmazniuk" - jegyzi meg McBride.

A jövőbeni vaníliaválságok megelőzése érdekében a Symrise, a Givaudan, a Mane és az IFF termelői programokat hozott létre Madagaszkáron. Az ország északkeleti vagy Száva régiójában az éghajlat és a mezőgazdasági munkaerő gazdaság legjobb kombinációja vaníliatermeléshez. McBride szerint a programok célja, hogy segítsék a kistermelő gazdákat az állandó minőség és a fenntartható ellátás fenntartásában.

Például a készpénzzel szorított gazdák gyakran korán szednek babot. "De lehet, hogy nem veszik észre, hogy az éretlen bab minősége és vanillintartalma alacsonyabb" - mondja McBride. "A Symrise csapatai azon dolgoznak, hogy elősegítsék a gazdák biztonságát, így tudják, hogy tisztességes árat fogunk fizetni a korai szedéshez vezető félelmek csökkentése érdekében."

A Symrise 2006-ban hozta létre madagaszkári tevékenységét, és most 7000 gazdálkodót ér el. A fenntarthatósági programok segítenek a gazdálkodóknak olyan növények telepítésében, mint a kakaó, szegfűszeg és fahéj, valamint a vaníliás szőlő a földjükön. A programok képzik a gazdákat a talaj termékenységének megőrzésére, és támogatják az oktatási, egészségügyi és élelmiszeripari programokat.

A vanília nagyon munkaigényes növény. 1 kg pácolt bab előállításához 600 kézzel beporzott virág szükséges. A babot még zöld állapotban szedik, és erjesztő üzemeknek adják el, ahol a dolgozók a babot válogatják, blanšírozzák, párolják és szárítják a napon. Ezután újra szétválogatják, szárítják az árnyékban és fermentálják, miközben a dolgozók folyamatosan értékelik az aromájukat, és minden bab minőségét megvizsgálják.

A mezőgazdasági termelők növelik a vaníliából származó jövedelmüket azáltal, hogy olyan értékes tanúsítványokat szereznek, mint például az ökológiai, a tisztességes kereskedelem és az Esőerdő Szövetség tanúsítása. De nehéz számukra több orchideát telepíteni, mert gazdaságaik gyakran meglehetősen kicsiek. A legjobb forgatókönyv szerint „mindenki csak további öt szőlőt ültet” - mondja McBride. Akkor is négy évbe telik, amíg ezek a szőlők érettséget elérnek.

A növekvő kereslet kielégítéséhez a vaníliaiparnak szüksége lehet egy olyan újításra, amely hasonlít Albius kézi beporzási technikájához. A titok megint magában a vaníliaüzemben lehet.

2014-ben Møller felfedezte, hogy a zöld vanília bab viaszos belsejében található specifikus növényi sejtek enzimatikusan átalakítják a szabad ferulasavat vanillin-glükoziddá (Nat. Commun., DOI: 10.1038/ncomms5037). A sejtek egy gént expresszálnak, amely az aktív enzimet kódolja - vanillin-szintázt. Møller képes volt felhasználni a gén variációit a vanillin előállításához in vitro, valamint in vivo egy módosított élesztőtörzsben, valamint módosított dohány- és árpa növényekben.

A betekintést a növénygenetikusok felhasználhatják olyan markerek felkutatására, amelyek segítenek a több vanillint termelő vanília orchidea fajták kiválasztásában, vagy magas vanillin szintáz aktivitású transzgénikus növények kifejlesztésére. Egy másik lehetőség az élesztő megtervezése lenne, hogy vanillint állítson elő alapanyagokból, például melaszból, amely ferulsavat tartalmaz - javasolja Møller.

Függetlenül attól, hogy milyen technológiák merülhetnek fel természetesebb vanillin előállítására, McBride szerint a fő kihívás továbbra is fennáll. - Több vanília babot kell termesztenünk. Meg kell őriznünk a vanília fenntarthatóságát, hogy a következő generációk számára élvezhessük a vaníliát. "