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世界甜叶菊发展概况

2016-12-02吴则东张文彬吴玉梅刘乃新

中国糖料 2016年4期
关键词:甜菊糖甜叶菊甜味剂

吴则东,张文彬,吴玉梅,刘乃新*

(1.黑龙江省普通高等学校甜菜遗传育种重点实验室,哈尔滨150080;2.黑龙江大学农作物研究院/中国农业科学院甜菜研究所,哈尔滨150080;3.农业部糖料产品质量安全风险评估实验室,哈尔滨150080)

甜叶菊又称之为甜草、甜菊以及甜茶等,原产于巴拉圭以及巴西等国家。甜叶菊作为甜味剂和糖替代品的甜味物质是从栽培种Stevia rebaudiana中提取的,甜叶菊的甜味活性物质是甜菊糖(主要为甜菊糖苷和莱鲍迪苷),是食糖甜度的300倍,具有热稳定性、酸碱稳定性与非发酵性。甜菊糖对血液葡萄糖影响不大,甜叶菊产品以其天然的、零热量的、一般认为安全(Generally Recognized as Safe,GRAS)的而受到全球消费者极大的青睐,得到广泛的应用。世界上甜叶菊及其提取产品的应用,经历了争议、肯定、曲折、不断壮大的发展历程,因此本文将世界甜叶菊的发展状况进行综述,以期为我国甜叶菊生产市场的健康发展提供参考和借鉴。

1 甜叶菊的发展历史

南美人民种植Stevia rebaudiana已有1500多年的历史,在巴西和巴拉圭千百年来作为“糖疗法”用于甜茶和医药。甜叶菊种属的分类是由西班牙植物学家和医师Petrus Jacobus Stevus(Pedro Jaime Esteve 1500—1556)在巴伦西亚大学确定的。在1899年,瑞士植物学家Moisés Santiago Bertoni在东巴拉圭进行研究,开始详细地描述了其植物学特性与甜味,到1931年两位法国化学家分离出了引起甜叶菊甜味的糖苷,到1955年糖苷配基(甙元)的准确结构发表了。

早在20世纪70年代,像糖精等甜味剂被怀疑有致癌作用,因此,日本开始种植甜叶菊做替代,甜叶菊叶片同叶片水提物和纯净的甜菊糖苷一样被开发作甜味剂。1971年日本的Morita Kagaku Kogyo有限公司开始生产商用甜叶菊甜味剂,日本人已经在食品和软饮料(包括可口可乐)及餐桌上使用甜叶菊,目前,日本比其它国家消费更多的甜叶菊,占到甜味剂市场的40%。由于下面3种原因导致尤其美国对天然的、零热量的、一般认为安全(GRAS)的甜叶菊产品的青睐,⑴有机运动:美国有机食品和饮料从2000年起以每年168%的速度在增长;⑵肥胖症和糖尿病增多:美国大约有2600万糖尿病患者,占人口的8.3%,2010年新增190万,美国肥胖症戏剧性增加,占美国人口的将近36%的成年人和约17%的儿童及2~19岁的青少年;⑶代谢综合症影响将近5000万美国人。20世纪80年代中叶,甜叶菊在美国天然食品和健康食品行业(以无热量天然甜味剂用于茶点和减肥)开始受欢迎,合成甜味剂阿斯巴甜生产者要求美国食品及药物管理局(FDA)进行检测。2007年可口可乐公司(Coca-Cola Co.)宣称计划甜叶菊衍生物甜味剂Rebiana作为食品添加剂将于2009年在美国使用,还计划Rebiana甜味剂产品在12个国家作为食品添加剂上市。2008年3月,可口可乐和嘉吉公司(Cargill Inc.)宣布了Truvia的有效性,包括甜叶菊甜味剂赤藓糖醇和Rebiana作为消费者品牌,在2008年12月FDA准许作为食品添加剂使用,可口可乐在2008年12月下旬推出甜叶菊甜味剂饮料。后来,百事可乐公司(PepsiCo Inc.)和Pure Circle宣布了他们的品牌PureVia,直到FDA批准才推出莱鲍迪苷A甜叶菊甜味剂饮料。从此FDA准许了可口可乐和百事可乐的甜味剂Truvia和PureVia的使用。自2006年起,中国成为世界甜菊糖产品最大的出口商。目前美国和日本占全球甜叶菊消费的60%。

2 甜叶菊的甜味成分、作为糖源的机理及提取方法

甜菊糖有10大优点:⑴热稳定;⑵零卡路里;⑶对血糖无影响;⑷非可发酵;⑸纯天然;⑹酸碱性稳定;⑺比普通糖甜150~300倍;⑻防龋齿;⑼无褐变反应;⑽无脂肪和碳水化合物。甜菊糖(steviol glycosides)是一类由甜菊醇(steviol)四环二萜化合物连接不同数目的配糖体(glycoside)组成的糖苷混合物。目前研究发现的有十几种物质,被人们认可并且做过医学毒理实验的有9种,具体为:(1)甜菊糖苷(stevioside,St);(2)甜菊醇双糖苷(steviolbioside);(3)莱鲍迪苷A(rebaudioside A,R-A);(4)莱鲍迪苷B(rebaudioside B,R-B);(5)莱鲍迪苷C(rebaudioside C,R-C);(6)莱鲍迪苷D(rebaudioside D,R-D);(7)莱鲍迪苷E(rebaudioside E,R-E);(8)莱鲍迪苷E(rebaudioside F,R-F);⑼杜尔可苷A(dulcoside A,D-A)。这些配糖体中,含量高且有经济价值的有St、R-A、R-C、D-A四种,其中St和R-A占总苷的80%以上,特别是R-A,不论从甜度和味质上均受到好评。

用于商业化的甜叶菊衍生产品主要由企业生产,推向市场的商品品牌有,⑴Rebiana:主要成分为莱鲍迪苷A;⑵Truvia:美国嘉吉公司和可口可乐公司联合开发的Rebiana市场消费者品牌;⑶PureVia:百事可乐公司与Whole Earth甜味剂公司联合开发的莱鲍迪苷品牌;⑷Enliten:玉米产品国际公司 (Corn Products International)的莱鲍迪苷A品牌;⑸Erylite Stevia:永本兹劳尔(Jungbunzlauer)开发的莱鲍迪苷A品牌。

分子上,糖苷是由葡萄糖和其它非糖物质苷配基(多糖)组成,舌头能感受到糖苷里葡萄糖的味道:莱鲍迪苷(rebaudioside)的葡萄糖甜味更浓于甜菊糖苷(stevioside)。舌头对苷配基感觉有些苦。在消化上,莱鲍迪苷代谢为甜菊苷,然后甜菊糖苷被分解为葡萄糖和甜菊醇,在此过程中,分解的葡萄糖在结肠中被细菌利用而不进入血液,甜菊醇不能被消化而排泄掉。因此食用甜叶菊产品让人感受甜味而不增加热量和体重。

提取方法:莱鲍迪苷A生产需要将甜叶菊植株干燥、然后在水中萃取,粗萃取含量约为50%,通过结晶化各种糖苷被分离和纯化,代表性地是使用乙醇或甲醇做溶剂。加拿大国家研究委员会申请了专利:柱萃取温度0~5℃萃取甜叶菊化合物,然后用纳米过滤纯化。在澄清萃取中使用了微量过滤预处理,纯化用超滤法,然后是纳米过滤纯化。

3 甜叶菊产品安全性争议及各国或地区立法通过时间

3.1 争议

甜叶菊提取物作为饮食添加剂和补充的法律地位各国不同。在日本,甜叶菊已广泛使用数十年,在其它的国家,依健康角度和政见不同而受到限制甚至完全禁止。在美国,20世纪早期曾禁止,仅在2008年将提取的特殊糖苷准许使用。在欧盟,2011年才准许甜叶菊作为添加剂使用。

1991年,美国FDA在收到匿名投诉后,开始跟踪甜叶菊,称“不安全食品添加剂”并限制其进口,FDA阐述的原因:“甜叶菊的毒物学信息不足以证明其安全性。”自从1991年禁止进口,甜叶菊的营销者和消费者都认为FDA会面临工业压力,亚利桑那州议员Jon Kyl声称FDA反对甜叶菊的行为是“限制其贸易对甜味剂工业发展有利”,为了保护原告,FDA依信息自由法删除了原投诉者的名字。1994年“膳食补充剂健康与教育法(DSHEA)”出台。1999年,早期的研究促使欧洲委员会禁止欧盟在食品中使用甜叶菊。2006年,世界健康组织发布了未有不利影响的安全评价,2008年以来,俄罗斯联邦准许甜菊糖在“最小剂量要求”上作为食品添加剂使用。2008年12月,FDA做出无异议准许一般认为安全的Truvia(由嘉吉公司和可口可乐公司开发)和PureVia(百事可乐公司和全球甜味剂公司开发),二者均为源自甜叶菊植株的莱鲍迪苷A。然而,FDA却说:这些产品不是甜叶菊,而是高度纯化的产品。2012年,FDA在网站发布了原料甜叶菊的信息:“FDA不允许使用整叶甜叶菊或原料甜叶菊提取,因为这些物质未被准许作为食品添加剂;FDA不考虑依据在文献中关于在食品中使用一般认为是安全的关注报告,这些关注是控制血糖、对生殖、心脑血管和肾功能的影响。”3.2 甜叶菊的安全性

2009年总结了甜菊糖苷的相关物质对抗病性的研究,已证明对人类没有效果;2011年发现甜叶菊甜味剂作为糖替代品对糖尿病患者有效,因为它是非热量添加物。甜菊醇和R-A在剂量和途径上对人类没有诱变的不良作用。根据长期的研究,世界卫生组织(WHO)的食品添加剂联合专家委员会批准了甜菊糖苷可接受的日常摄入量(ADI)为每公斤体重4mg,2010年,欧洲食品安全局制定了每天4mg/kg甜菊糖苷的ADI。

3.3 世界各国或地区甜叶菊产品的准许使用及合法地位

1970年,日本开始广泛应用。1984年,中国准许使用,监督管理情况不清楚。1986年,巴西批准甜菊糖作为食品添加剂使用。1995年,美国准许Stevia rebaudiana叶和提取物作为饮食补充。2005年,新加坡同意甜菊糖苷在特定的食品上使用,之前是禁止的。

2008年12月,美国准许纯净的莱鲍迪苷A作为食品添加剂/甜味剂,准许以各种品牌出售,并列入一般认为安全(Generally Recognized as Safe,GRAS)的甜味剂。受美国的影响,同年,阿根廷、智利、哥伦比亚、韩国、马来西亚、巴拉圭、秘鲁、菲律宾、沙特阿拉伯、台湾、泰国、土耳其、阿拉伯联合酋长国、乌拉圭、越南准许使用,监督管理情况不清楚。澳大利亚与新西兰:2008年之前甜叶菊叶片可以做食物出售,2008年正式批准了所有的甜菊糖苷提取物的使用。2008年,俄罗斯联邦在“最小剂量要求”上准许作为食品添加剂使用。

2009年,墨西哥准许混合甜菊糖苷提取物(非分离提取)使用。2010年1月,香港、以色列批准甜菊糖苷作为食品添加剂使用。2011年11月11日欧盟委员会批准和规定了甜菊糖苷作为食品添加剂使用。2012年,印度尼西亚批准甜菊糖苷作为食品添加剂使用,甜叶菊叶可作为膳食补充。2012年6月,挪威批准甜菊糖苷作为食品添加剂(E960)使用,到同年9月批准了甜叶菊的使用。2012年11月30日,加拿大准许甜菊糖苷作为食品添加剂,Stevia rebaudiana叶和提取物作为饮食补充。

4 甜叶菊产量及市场额

4.1 中国的甜叶菊发展

2000年中国甜叶菊出口产值不足100万美元,到2009年达到8430万美元,年均增长率132%,出口量3350t,年均增长率14.40%。中国的甜叶菊工业产品占全球供应量的80%,2009年,中国的甜叶菊工业产量约4000t,80%以上出口。但是,中国的甜叶菊产品仍然主要是低档加工产品,出口企业主要在山东、江苏、天津,产品主要是低R-A含量甚至是普通糖的甜菊糖苷,而R-A 95%和97%的高含量甜菊糖苷出口量很少。中国的甜叶菊工业产品主要是出口到马来西亚、墨西哥、美国、日本和香港,近几年,向马来西亚供应量占到一半以上的份额。不过马来西亚还不是最终消费者而是运输基地,主要进口公司是在马来西亚的美国PureCircle公司,进口中国的甜叶菊产品后再转卖到世界其它地区。由于世界市场对甜叶菊工业产品的强烈需求,预计中国的甜叶菊工业产品出口量在近几年将迅速增长。

4.2 世界甜叶菊产品产量及市场额

由图1可知,2009年至2014年全球甜叶菊产品产量是逐年递增的。据英国巴思 (BATH,UNITED KINGDOM)的Zenith食品与饮料顾问国际公司宣称:2013年,全球甜叶菊总市场额达3.04亿美元,甜叶菊产品销售4100t,比2012年上升了6.5%。其中亚太地区占33%,北美占30%,南美占25%,欧洲占11%,其它地区占1%。2014年全球甜叶菊产品销售量4670t,比2013年增长了13.9%,销售额3.36亿美元。据预测,2016年全球甜叶菊产品销售将达到6250t,销售额将达4.9亿美元;预计2017年全球甜叶菊产品总产将达到7150t,销售额将达5.78亿美元。2013年食品和饮料中使用的甜叶菊产品销售额达1.1亿美元,预计2017年将达到2.75亿美元,欧盟食品安全局(European Food Safety Authority,EFSA)统计2013年占统治市场地位的阿斯巴甜销售额是2.8亿英镑,2017年因甜叶菊及其它甜味剂像安赛蜜占的份额增加而导致阿斯巴甜下降到2.1亿英镑。日本承诺进口巴拉圭全部的甜叶菊产品,每年600~700t,价值10亿~15亿美元,相当于9万t~10.5万t的食糖。虽然消费增长了,但是甜叶菊生产量还是比较低。中国提供了约80%的甜叶菊产品,而巴拉圭比中国的优势在于一年能收4茬而中国只收1茬。

4.3 全球甜叶菊公司及其发展

引人注目的市场发展刺激了美国嘉吉公司、阿丹米公司(ADM)、麦克尼尔实验室(McNeill Laboratories)、宣瑞安公司(Ingredion Incorporated)和谱赛科有限公司(PureCircle Limited)等食品工业巨头关注竞争甜叶菊产品。他们的营运规模意味着甜叶菊相关产品在市场中的贡献至少部分被隐藏了。

⑴申沃甜叶菊国际公司(Sunwin Stevia International,SUWN):申沃立足于中国,保证生产和销售零热量纯天然甜味剂,建立了能为世界消费者提供需要的具有供货和生产能力的综合全球公司,公司的营运分为两部分:甜菊糖,全球销售;中国医药产品,在中国销售。考虑到全球天然甜味剂的发展,申沃在美国、欧盟和亚太地区培育分销商,包括甜叶菊相关产品WILD调料和Domino甜食品的开发。申沃分配了WILD调料股份有限公司作为世界主要天然材料食品和饮料生产者,WILD开发的产品非常广,包括面包店、饮料、糕点、烹饪、乳制品、开胃菜、零食、糖果。WILD的申沃产品已应用到食品、与水有关的茶、碳酸软饮料、果汁、糖块、口香糖、巧克力。申沃在俄亥俄州的辛辛那提市的设施面积达19hm2,生产的产品遍布全球。由于食品、医药以及减肥的需要共同作用下,推动了甜叶菊市场部的发展。2012年7月31日第一季度,上报有320万美元的收入,约77%是销售甜叶菊产品(中国药品销售结算)。甜叶菊收入比上年增加了19%,12个月每季度收入290万~360万美元。

⑵甜叶菊公司(Thesis&Catalyst For Stevia Corp OTCQB:STEV):是美国的一家农业国际农场管理公司,起始建于2007年,当时叫做“Interpro”管理公司,该公司的目标是应用农业经济获得最大利益,面向支持健康生活产品的经济发展,包括甜叶菊和大麻,主营甜叶菊、生产甜叶菊提取物(工业产品)。2011年开始甜叶菊贸易,以STEV标志进行场外交易(Over-the-Counter Exchange,OTC)。STEV是公司的发展阶段,计划将收入供给农场管理、甜叶菊种植者投入的销售、独营甜叶菊销售和甜叶菊相关产品的销售。甜叶菊公司在美国、新加坡、越南和印度尼西亚都有营销,在越南(3个苗圃、17个试验田)和印度尼西亚都有种植场。2011年10月,与农业创世纪私人有限公司 (Agro Genesis Pte Ltd.)和种植者协同私人有限公司 (Growers Synergy Pte Ltd.)组成战略伙伴,专门经营亚洲农业商业。2011年12月13日,甜叶菊公司在越南签订了农场管理协议,越南国家药材研究所提供土地、建筑、设施和专业设备进行协同研究;又与越中北边农业科学研究所进一步签订了合作研究协议和创建研发组。甜叶菊公司在越南找到甜叶菊生产地,相信越南能从甜叶菊的多年生特性上获益,一年种植一次收获多次,因此提高了产量和降低了生产成本。应注意到,甜叶菊公司仍处于发展阶段,在2011年9月30还没有任何销售收入。2014年公司有了一些进展,5月15日,甜叶菊公司取得了春季收获,预计是2013年春季的两倍,春季收获达2000t之多,该年甜叶菊提取物世界市场额达到11000t,至少是2011年的3倍。甜叶菊公司将继续增加国际客户,到2014年,在南韩最大食品集团已营运,产品主要销往欧洲,与500强公司供应东南亚,同时也瞄准美国市场,投入高值产品来增加利润。

⑶全球甜叶菊公司(Global Stevia Corp):将甜叶菊叶有效生产最大化,计划扩大投资开发更大的种植园和大宗土地用于商业发展,实行完全机械化的甜叶菊种植,同时,计划扩建繁殖实验室来繁殖、开发甜叶菊品种和插条。到2012年8月31日,GSTV还没有上报收入。

⑷甜叶菊第一公司(Stevia First Corporation):该公司在甜叶菊栽培、收获及甜叶菊产品开发做出保证,至2012年9月30日还没有上报收入。

⑸美国叻叻甜叶菊集团(Stevia Nutra Corp,STNT):注重甜叶菊农业经济学,包括育种、农务和收割后的技术。2012年7月31日还没有上报收入。

⑹美国格理集团(GLG Life Tech Corporation)生命科技公司:2012年11月14日,开发农业和商业高质量甜叶菊和所有天然的、零热量食品和饮料,每季销售额580万美元,大大超过前几年。

5 甜叶菊发展未来展望

与糖混合的甜叶菊提取物,几乎是不含热量的,因此肥胖症依然可以享受可乐甚至巧克力等饮料,而无热量摄入而增加体重等后顾之忧。自2008年FDA宣布:甜叶菊叶片的甜菊糖苷——莱鲍迪苷A(RA)一般认为安全(GRAS),可以在食品和饮料中做配料使用。FDA准许后不到一年,美国甜叶菊产品市场的销售额超过了糖精和阿斯巴甜,今天应用甜叶菊的产品有6000多种,如饮料、食品和医药,而且数目还在不断增加,正向着食糖和高果糖浆商品化方向发展。由于肥胖症和糖尿病持续上升,因此迫切需要强调要减少热量的摄取,以及更健康的食品和饮料。甜叶菊最终被认为是天然的、零热量的甜味剂。消费者现在开始回避人造甜味剂,而甜叶菊属天然的几乎零热量甜味剂,具明显的优势。2013年甜叶菊甜味剂在饮料、乳品、餐桌上甚至药物应用上都呈现强劲的发展势头,越来越多的消费者都来欣赏、品尝甜叶菊产品并从中受益;在甜叶菊栽培方面,中国继续作为带头人不断开辟新的种植区域。东非、南美和欧洲更关注甜叶菊产品的供应,很多国家都在积极提供高质量甜叶菊产品让消费者满意。因此未来甜叶菊的发展大有前途。

[1]马琴玉,楼凤昌,李翱.甜叶菊的研究进展[J].国外医学药学分册,1992(1):5-9.

[2]Stevia[EB/OL].http://en.wikipedia.org/wiki/Stevia,2015-04-16

[3]China's Stevia Extract Industry,2011-2012-Research Report[EB/OL].http://blog.sina.com.cn/s/blog_727a69c70100onzv.html, 2011-01-14

[4]Sunwin Stevia International(OTCQB:SUWN)and the Global Stevia Market Opportunity[EB/OL].http://finance.yahoo.com/news/ sunwin-stevia-international-otcqb-suwn-133000588.html,2012-11-27

[5]The Long Case For Stevia[EB/OL].Corphttp://seekingalpha.com/instablog/5067561-he-pennypacker/2964243-the-long-case-forstevia-corp,2014-06-02

[6]臧传户,岳林旭,吕连启,刘少军.山东甜菊30年发展现状与展望[J].中国糖料,2013,35(4):66-67

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