双乙烯酮化学式(双烯酮结构式)

(报告出品方/作者:国信证券,杨林、曹熠)1甜味剂发展历史及行业梳理甜味剂种类繁多,按生产方法和甜度倍数划分为主糖分的摄取不仅为人体提供必要的能量,还能够刺激大脑中多巴胺的分泌,使得人产生愉悦的感觉。世卫组

(报告出品方/作者:国信证券,杨林、曹熠)

1 甜味剂发展历史及行业梳理

甜味剂种类繁多,按生产方法和甜度倍数划分为主

糖分的摄取不仅为人体提供必要的能量,还能够刺激大脑中多巴胺的分泌,使得人产生愉悦的感觉。世卫组织将糖分为内源糖和游离糖。新鲜水果、蔬菜和牛奶所含有的糖称为内源糖,对健康无不良影响。游离糖指厂商、厨师或消费者添加到食品中的单糖双糖,加上蜂蜜、糖浆和果汁中天然存在的糖,主要形式包括蔗糖、果糖葡萄糖等。根据世卫组织建议,成年人每日摄取游离糖不应超过当天摄取全部热量的5%(2015年指南)。随着社会对糖引起的健康问题的重视,甜味剂(代糖)进入快速发展的时期。全球甜味剂市场发展较为成熟,种类丰富,大致可分为人工合成甜味剂和天然甜味剂。人工合成甜味剂是指通过化学合成方法生产的,甜度数百倍高于蔗糖的甜味剂。天然甜味剂可根据生产方式不同分为两类,一类为通过植物萃取得到的甜味剂,甜度多为蔗糖的200倍或更高;另一类为通过生物发酵法得到的糖醇类或稀有糖类甜味剂,甜度倍数低于蔗糖,其单糖或多糖结构使得在消化分解过程中有少许的热量释放。

高倍甜味剂性价比突出,低倍甜味剂口感更丰富

由于原材料或分子结构的不同,各类甜味剂有不同的口感。早期的糖精和甜蜜素在口感上欠佳,阿斯巴甜、安赛蜜三氯蔗糖等新型的人工合成甜味剂口感纯正,与蔗糖口感接近。天然甜味剂如甜菊糖苷和罗汉果甜苷从植物中萃取得到,因此具有独特风味。赤藓糖醇则在入口后具有清凉口感,因此多用于气泡水等饮料中。人工合成甜味剂通常有人体耐受量的限制,糖精和甜蜜素由于存在致癌的风险,在以美国为主的大多数国家已经被禁用,我国目前均未禁用,但限制用量,禁止在婴幼儿食品中添加糖精。第三代人工合成甜味剂阿斯巴甜由于耐热性差,不适用于烘焙食物中,且不适用于苯丙酮尿症患者使用。天然甜味剂中仅甜菊糖苷有4mg/kg的用量限制。糖醇和稀少类甜味剂由于其极少部分被肠道菌群所利用,因此有少许可忽略的热量值,如赤藓糖醇有0.2kal/g热量,阿洛酮糖则有0.4kal/g。选择甜味剂主要关注其性价比(价甜比),主要以单位甜度价格为衡量标准。甜度倍数高的人工合成甜味剂和植物萃取的天然甜味剂性价比最高,其中纽甜的价甜比为0.06,性价比极高,三氯蔗糖由于其单位价格较高,价甜比略低于安赛蜜。赤藓糖醇和阿洛酮糖由于甜度倍数低,价甜比远低于其他甜味剂。因此在实际应用场景中,低价甜比的赤藓糖醇通常搭配高倍的三氯蔗糖、安赛蜜或甜菊糖苷使用,从而达到风味和甜度的均衡配比。

甜味剂在人体如何代谢?

甜味剂特征之一为低热量或无热量,主要因为其在人体中的代谢方式不同于蔗糖等提供热量的糖。蔗糖、麦芽糖等在人体内经对应酶分解消化成单糖吸收后,经血液运输到各组织细胞进行代谢,释放出大量能量。而甜味剂在人体内的代谢方式可分为两类:1)通过小肠渗透进入血液循环,经肾脏通过尿液排出;2)通过肠道,不进行任何吸收或发酵分解,直接通过粪便排出体外。因此甜味剂的代谢不会造成血糖升高,热量值也远低于蔗糖。赤藓糖醇和阿洛酮糖大部分在小肠中由于渗透压进入血液,最终通过尿液排出,小部分在大肠中被人体自身的菌群发酵。阿斯巴甜在进入人体后在肠道脂酶和肽酶的作用产生3种常见代谢产物,对于缺乏苯丙氨酸代谢能力的苯丙酮尿症患者而言,阿斯巴甜可能会导致苯丙氨酸淤积而对大脑造成损伤。目前可口可乐无糖饮料所使用的阿斯巴甜为适用于苯丙酮尿症患者的定制产品。甜蜜素经食品添加剂专门委员会(JECFA)的多项试验发现,部分未吸收甜蜜素经肠道微生物代谢产生环己胺导致病变,存在发生膀胱癌的现象,因此已在多个国家被禁止使用,糖精同样因致癌性而被广泛禁用或限制使用。目前市场主流甜味剂在现有的实验验证下,不存在明显有害于人体的现象,在不超过人体耐受量的基础上可安全应用于食品和饮料产品中。

2 三氯蔗糖格局梳理

第五代人工甜味剂,口感与蔗糖基本一致

三氯蔗糖又名蔗糖素。1976年英国泰莱公司与伦敦大学共同研制并申请专利的一种新型甜味剂,并于1988年投入市场,是唯一以蔗糖为原料的功能性甜味剂,可达到蔗糖的甜度约600倍。三氯蔗糖在人体内不参与代谢,人体吸收,热量值为零,是糖尿病人理想的甜味代用品。另外三氯蔗糖能够减少口腔内病菌产生的酸量以及链球菌细胞在牙齿表面的黏附,起到有效抗龋齿的作用。三氯蔗糖已经广泛应用于400多种食品当中,包括碳酸饮料、酒类、调味汁、焙烤食品、乳制品等等。

三氯蔗糖的主要生产工艺有单基团保护法和全基团保护法两大类,全基团保护法工艺复杂,没有工业化生产价值。单基团保护法通过化学方法,使蔗糖中葡萄糖分子上的6位羧基生成单酯,再经氯化、脱肽基,提纯得到三氯蔗糖。该工艺关键是制备蔗糖-6-乙酸酯以及三氯蔗糖-6-乙酸酯的氯代,氯代试剂主要使用氯化亚砜和三氯乙烷。

3 安赛蜜格局梳理

第四代人工甜味剂,应用面广泛,复配使用较多

安赛蜜又名AK糖,化学名为乙酰磺氨酸钾,甜度为蔗糖的200倍,其口味与甘蔗相似,不参与机体代谢、不提供能量、无致龋齿性,甜度较高,对热和酸稳定性好,与其他甜味剂混合使用能产生很强的协同效应。1967年德国人发明了安赛蜜,1978年世界卫生组织允许使用,1988年美国FDA批准食品中使用安赛蜜。1992年我国卫生部批准安赛蜜用于食品、饮料领域。1998年美国FDA批准软饮料中使用,与阿斯巴甜1:1使用有明显的增效作用。根据《食品添加剂使用标准》规定饮料类、冷冻饮品、糕点、果酱、蜜饯等食品最大使用量为0.3g/kg。国内企业普遍采用双乙烯酮-三氧化硫法合成安赛蜜,用氨基磺酸三乙胺作催化剂下与双乙烯酮缩合反应生产乙酰氨基磺酸,用三氧化硫脱水磺化,再用氢氧化钾中和制得安赛蜜,经浓缩、脱色、结晶、和烘干得到安赛蜜成品。(报告来源:未来智库)

4 赤藓糖醇格局梳理

最火爆的天然甜味剂——赤藓糖醇

赤藓糖醇又名原藻醇、赤丝草醇,是一种自然界中广泛存在的天然活性物质。学名 1,2,3,4-丁四醇,分子式为 C4H10O4,无气味的白色结晶性粉末,易结晶、易溶于水、对酸和热稳定性高。为自然界植物和生物体内广泛存在,常见的发酵食品如酱油、葡萄酒等即含有赤藓糖醇。甜度为蔗糖的70%左右,热量在0.2kcal/g左右。2008年5月我国正式允许赤藓糖醇按生产需要适量使用。赤藓糖醇的生产方法主要有化学合成法、生物提取法和微生物发酵法,受生产成本经济性的影响,当前行业生产企业采用发酵法生产赤藓糖醇。所用微生物多为食品级高渗酵母,我国将赤藓糖醇生产用发酵菌株限定为解脂假丝酵母、丛梗孢酵母、类丝孢酵母三类。工艺流程主要以淀粉为原料,经过酵母菌发酵,转换为赤藓糖醇,并经过分离、结晶、干燥得到赤藓糖醇。不同菌株合成赤藓糖醇的转换率和副产物产生率有较大差异,以龙头三元生物的披露数据,三元生物采用与上海交大合作发明的一种解脂亚罗酵母,其实验室转化率可以达53%以上,显著高于传统菌株的32.9%-47%;另外公司拥有发酵菌株的培养基专利,经过培养基优化后赤藓糖醇转化率最高可达61.2%,相较于传统配方44.4%-46.3%的转化率高近20%,造就龙头企业的核心竞争力。

5 阿洛酮糖格局梳理

新一代健康甜味剂——阿洛酮糖

D-阿洛酮糖(D-allulose)是D-果糖的C-3差向异构体,在自然界中存在量极其稀少,少量存在于小麦鼠刺属植物、甜菜糖蜜、甘蔗糖蜜等物质中。可通过微生物来源的酮糖3-差向异构酶催化D-果糖C-3差向异构化获得。D-阿洛酮糖晶体为白色粉末状,无特殊气味,其分子式为C6H12O6,熔点和沸点较高,不易吸潮,极易溶于水,是蔗糖甜度的70%,热量为0.4kcal/g,仅为蔗糖的0.3%。阿洛酮糖在经过人体肠道时几乎不发生代谢、不产生能量,极少被肠道微生物发酵利用,可作为替代性甜味剂。作为一种具有还原性的己酮糖,能够与蛋白质或氨基酸等发生美拉德反应,改善食品风味、色泽和口感。多项研究结果表明阿洛酮糖不同于蔗糖和其他甜味剂,具有控制肥胖和预防糖尿病的作用,主要是通过调节肝脏中脂肪酸合成酶和肝葡糖激酶的活性来改善胰岛素分泌和人体血糖水平,是一种具备低热量和健康功效的良好功能性甜味剂。

6 甜菊糖苷与罗汉果甜苷

甜菊糖苷:最主要的植物提取天然甜味剂

甜叶菊提取物(又名“甜菊糖苷”或“甜菊糖”)是从甜叶菊叶片中提取的一种天然无糖甜味剂。甜叶菊提取物甜度约为蔗糖的250—300倍,不含热量,被誉为世界“第三代天然零热量(零卡路里)健康糖源”。20世纪70年代由日本从南美洲引进并开展应用。甜菊糖苷类化合物的种类繁多,目前已经发现甜菊糖苷类化合物30多种,主要包括较常见的甜菊苷和莱鲍迪苷 A、莱鲍迪苷M、莱鲍迪D、莱鲍迪苷R和鲍迪苷S等。2008年高纯度的甜菊糖苷和莱鲍迪苷A通过了美国GRAS的安全认证,2018年至今,莱鲍迪苷M由于其口感最接近于蔗糖,开始慢慢取代莱鲍迪苷A成为世界的主流。目前已发现的甜菊糖苷化合物的提取技术主要包括热水提取、超声辅助提取、酶法、大孔树脂吸附法等,其中大孔树脂吸附法的应用最多,而莱鲍迪苷M主要利用基因工程技术获取。2020年国内甜菊糖产量超过9700吨,莱茵生物拥有产能2000吨。2020年全球甜菊糖市场规模约5.7亿美元,预计2027年将达到10亿美元左右,年复合增速为8.4%。根据预测,2020年-2027年,我国将成为甜菊糖市场增速最快的国家,年复合增速达12.5%,其次为美国(10.3%)、加拿大(9.1%)等国。

罗汉果甜苷:产地较为集中,复配使用为主

罗汉果提取物(又名“罗汉果甜苷”或“罗汉果甜甙”)是从桂林特产的蔓生植物罗汉果果实中提取的一种天然无糖甜味剂,其功效成份主要为罗汉果甙IV、罗汉果甙V,甜度约为蔗糖的150—300倍,热量约为蔗糖的1/50。此外,罗汉果作为药食两用产品,其提取物还具有清热、镇咳、润肠等药用功效,被广泛应用于食品、保健品、医药、化妆品行业。受种植环境限制,广西是我国最大的罗汉果生产地区,此外在湖南、江西等地也有扩展。我国罗汉果甜苷产能在1100吨左右,主要集中在广西桂林地区,主要生产企业包括莱茵生物、吉福思罗汉果有限公司等,企业生产规模小,龙头企业在150吨-300吨左右,小企业产能仅几十吨。2019年全球罗汉果市场规模约为4亿美元,预计到2026年将达到5.32亿美元,年复合增速约为4.3%。罗汉果甜苷与甜菊糖苷多用于复配,根据三元生物招股说明书,赤藓糖醇与罗汉果糖复配制作1KG一倍蔗糖甜度的复配糖为例,1KG复配糖中罗汉果甜苷重量仅0.19%左右,剩余99.81%左右为赤藓糖醇。以目前复配糖的应用领域来看,在食品领域以天然高倍甜味剂与天然低倍甜味剂混合使用的场景越来越多,随着国内餐桌糖领域的替代需求增加,甜菊糖苷和罗汉果甜苷的需求增长动力显著。

报告节选:

双乙烯酮化学式(双烯酮结构式)

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(本文仅供参考,不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息,请参阅报告原文。)

精选报告来源:【未来智库】。未来智库 – 官方网站

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