idag är vanilj så välkänt att dess namn betyder ”vanligt”.”Men i århundraden, vanilj var en sällsynt, ny värld smak haft främst av europeiska eliter. Det förändrades 1841 tack vare en 12-årig pojke som svingar en liten pinne.
Edmond Albius var en förslavad arbetare i den franska kolonin Réunion som efter noggrann inspektion av vanilj orkidé vanilj planifolia, räknat ut hur man hand pollinera sin blomma för att producera vaniljbönor.,
Albius använde pinnen för att trycka upp en flik i orkidéblomman som heter rostellum och trycka på den pollenbelagda antern mot hondelen eller stigmen. Fram till Albius upptäckt, vanilj hade framgångsrikt odlats endast i sitt hemland sydöstra Mexiko, hem för sin pollinator, Melipona bee. Det var där som den spanska upptäcktsresanden Hernán Cortés berömda bevittnade Aztec kejsaren Montezuma dricka en chokladdryck smaksatt med vanilj.
i Réunion ökade produktionen av vanilj tack vare albius-metoden och orkidéodlingen utvidgades till närliggande Madagaskar., Idag kommer cirka 80% av världens naturliga vanilj från småbrukare i Madagaskar. Där fortsätter lokalbefolkningen att pollinera orkidéer för hand och bota bönorna på traditionellt sätt.
det tog inte lång tid för vaniljbehovet att överskrida utbudet från Madagaskars gårdar. På 1800-talet och 1900-talet tog kemister över från botaniker för att utöka utbudet av smaken. Vanillin, den huvudsakliga smakkomponenten av härdade vaniljbönor, syntetiserades olika från tallbark, kryddnejlika olja, riskli och lignin.
Rhône-Poulenc, nu Solvay, kommersialiserade en ren petrokemisk rutt på 1970-talet., Under de senaste åren, av de ungefär 18 000 ton vaniljsmak som produceras årligen, syntetiseras cirka 85% vanillin från den petrokemiska prekursorn guaiacol. Det mesta av resten är från lignin.
men den traditionella vaniljbönan börjar njuta av en renässans tack vare konsumenternas efterfrågan på naturliga livsmedel och drycker. Förra året lovade en rad jätte livsmedelsföretag, inklusive General Mills, Hershey ’s, Kellogg’ s och Nestlé, att eliminera artificiella smaker och andra tillsatser från många livsmedel som säljs i USA,
det finns dock ett problem: världsproduktionen av naturlig vanilj är liten och har fallit de senaste åren. Mindre än 1% vaniljsmak kommer från faktiska vanilj orkidéer. Med efterfrågan på uppgången är handeln i den eftertraktade smaken ur balans.
Smakföretag arbetar febrilt för att hitta ytterligare källor till naturlig vanillin och lanseringsinitiativ för att öka kvaliteten och kvantiteten av böna-härledd vanilj., Leverantörer som Symrise, internationella smaker & dofter (IFF), Solvay och Borregaard använder sin expertis längs hela spektret av naturligt till syntetiskt för att hjälpa mattillverkare att komma fram till den bästa vaniljsmaken för varje produkt.
mattillverkare står under tiden inför skyhöga kostnader för naturlig vanilj, omformulering utmaningar, komplicerade märkningslagar och svåra frågor om vad som är ”naturligt.,”
även om konsumenten förakt för konstgjorda ingredienser har byggts i flera år, kredit-eller skulden-för förra årets våg av ”alla naturliga” meddelanden går till Nestlé, som i februari 2015 var det första stora varumärket för att tillkännage planer på att eliminera konstgjorda tillsatser från choklad godis som säljs i USA.meddelandet ökade massmarknaden chokladindustrin praxis att tillsätta syntetisk vanillin för att motverka bitterheten av kakao.,
”När Nestlé meddelade att det skulle gå helt naturligt, som just öppnade floodgates,” observerar John Leffingwell, chef för smak och doft marknadsundersökningsföretag Leffingwell & Associates. ”Andra märken skulle inte göra någonting förrän en stor spelare drev den. Med Nestlé som den största i världen, var alla tvungna att följa.”
livsmedels-och smakföretag har tyst omformulerat produkter och inköpsingredienser som kan bära ett naturligt krav i minst ett decennium, påpekar Leffingwell. Faktum är att Nestlé först klippte ut konstgjorda tillsatser från dess U.,K. konfekt under 2012. Vid den tiden krediterade företaget ” ett sjuårigt forsknings-och utvecklingsprogram som har lett till att mer än 80 konstgjorda ingredienser ersätts med alternativ.”
för ett stort livsmedelsföretag är det dock att byta till naturlig vanilj som att klämma en elefant i en Volkswagen. Medan bläcket torkade på de naturliga meddelandena förra året hade produktionen av Madagaskar vaniljbönor sjunkit till 1 100 ton, ungefär hälften av den normala skörden., Det, tillsammans med stigande efterfrågan, orsakade priserna till mer än dubbelt till ungefär $225 per kg i mitten av förra året, enligt Mintec, ett råvaruprisspårningsföretag.
härdade vaniljbönor innehåller endast 2% extraherbar vaniljsmak, vilket betyder att priserna på ren vanilj nådde en ögonblicklig $11,000 per kg. Branschen tittar noga på årets skörd, i hopp om att se vaniljkostnaderna så småningom återgå till nivåer före 2012 på cirka $25 per kg för bönor eller $1,250 för vanilj.
även det är en rejäl prislapp för en av världens mest populära smaker. I USA,, 2% av livsmedelsprodukter och 3% av drycker som lanserades under de senaste 12 månaderna annonserades som vaniljsmakad, enligt market trends tracker Mintel. Symrise, som källor naturlig vanilj och levererar syntetisk vanillin, säger 18,000 globala produkter innehåller vaniljsmak.
”mängden av alla vaniljbönor i världen är inte tillräckligt för att smaka på allt som alla vill smaka med vanilj”, säger Carol McBride, US vanilla category manager på Symrise.
mejeriprodukter som glass och yoghurt har förlitat sig på naturlig vanilj i många år, påpekar McBride., I USA anger Food & Drug Administration rules att vaniljglass måste få sin smak från naturlig vanilj. Om smaken kommer delvis eller helt från en annan källa, måste företaget stämpla ”vanilj smaksatt” eller ”artificiell vanilj” på framsidan av paketet, en sannolik avstängning till konsumenterna.
andra livsmedel får inte den nivån av statlig tillsyn. För tillverkare av konfektyrvaror, bakverk och frukostflingor är det konsumenthänkande för naturliga ingredienser som nu har en inverkan, enligt McBride., För nondairy produkter bestämmer ”produktens märkning och varumärkesmeddelande vanligtvis vilken typ av vanilj som används”, säger hon.
till exempel, Nabiscos Nilla Wafers cookies, ingen idé om en helt naturlig produkt, behöver inte göra anspråk på framsidan av lådan. Som ingredienslistan på baksidan avslöjar kommer” Nilla ”- smaken från ” naturlig och artificiell smak.”I kontrast, Ultimate Vanilla Wafers från livsmedelsbutiker Handlare Joe ’s skryta” fläckar av Madagaskar vaniljbönor ” på etiketten.,
vanilj är också en viktig del av smaker som choklad, jordgubbe, karamell och kokosnöt. Det avrundar smaken genom att lägga till creaminess, balansera sötma och toning eller maskering bitterhet och surhet.
När vaniljsmak används i choklad blir det en del av ett proprietärt recept som gör att en Nestlé-Bar smakar annorlunda än en av Hersheys. ”det är betydligt mer utmanande att konvertera en befintlig produkt till naturliga ingredienser än att skapa en ny produkt med naturliga ingredienser”, säger Liz Caselli-Mechael, chef för företagskommunikation för Nestlé., ”Vanilj är bland de mest utmanande smakerna att matcha eftersom vaniljhjulet har dussintals smaker.”
ett smakhjul är hur livsmedelsgemenskapen spårar specifika attribut för en ingrediens, mat eller dryck. Vaniljhjulet som används av smakföretaget Fona International mäter helt 29 distinkta smakegenskaper. De är grupperade i 10 huvudkategorier: rökig, kryddig, botanisk, sulfury, söt, krämig, medicinsk, kokad, fet och blommig.
som vin, naturlig vanilj odlad på olika ställen—Madagaskar, Mexiko eller Tahiti—har olika smak-och potensprofiler., Madagaskar vanilj, vanligtvis kallad Bourbon vanilj, är mycket eftertraktad för sin rummy smak och söt arom.
mat-och smakföretag förlitar sig på välutbildade provsmakare för att hjälpa till med övergången till naturlig. ”Vi ska utföra flera tester för att komma så nära en sensorisk matchning till den befintliga produkten som vi kan. Det inkluderar smak, arom och konsistens, säger Caselli-Mechael. Potentiella matchningar testas sedan med konsumenterna. Processen kan ta månader eller år.
livsmedelsföretag som överger syntetisk vanillin kan vända sig till naturlig vanillin från andra källor än vaniljbönor., Till exempel gör Solvay Rhovanil naturlig vanillin genom att fermentera ferulinsyra, en biprodukt av risbranolja, med en proprietär stam av jäst. Det franska smakföretaget Mane använder ett annat råmaterial, eugenol från kryddnejlika olja, för att göra naturlig vanillin.
i en genomgång av vanillin biokonversionsprocesser fann Nethaji Gallage och Birger Møller, växtforskare vid Köpenhamns universitet, att både ferulsyra och eugenol är dyra råvaror (Mol. Anläggningen 2015, DOI: 10.1016/j.molp.2014.11.008).,
produktionen av eugenol är industrialiserad eftersom molekylen används för att producera olika smaker och dofter, men prislappen är fortfarande runt $50 per kg, säger forskarna. Naturligt extraherad ferulsyra kostar ännu mer, runt $ 180 per kg.
jämfört med att syntetisera vanillin från petroleum eller extrahera den från vaniljbönor, biokonvertering via jäst och bakterier presenterar begränsningar, Gallage och Møller note. Höga koncentrationer av både ferulsyra och eugenol är giftiga för de flesta mikrober, liksom vanillin. Faktum är att alla tre föreningarna är gjorda av växter som antimikrobiella medel.,
dessutom är utbytena i allmänhet låga eftersom mikroberna också producerar oönskad vanillinalkohol och vanillinsyra. Att erhålla ett vanillinutbyte på mer än några gram per liter fermentationsbuljong kräver specialiserade eller muterade stammar och ofta långa inkubationsperioder.
bioteknikföretaget Evolva utvecklade en process för att komma runt höga råvarukostnader och toxicitetsproblem genom att mata glukos till en genetiskt modifierad mikrobe som producerar vanillinglukosid. Sockergruppen gör vanillin mycket mindre giftigt för produktionsorganismen men måste avlägsnas för att få vanillin.,
det är ännu inte klart om vanillin framställd av genetiskt modifierade organismer kommer att antas eller marknadsföras. Eftersom mikroben som uttrycker Evolvas vanillin anses vara ett bearbetningshjälpmedel, skulle en produkt som tillverkas med smaken inte falla under amerikanska GMO-märkningskrav och kan låna sig till inga artificiella ingredienskrav. Å andra sidan säger icke-GMO-projektet att livsmedel som innehåller ingredienser gjorda med syntetisk biologi inte får bära sin frivilliga etikett.,
Evolva licensierade sin teknik till iff i 2014 för kommersialisering och distribution, men flavor industry insiders har inte hört mycket om det sedan dess. Leffingwell noterar att IFF kan vara oroad över konsumenternas bakslag mot användningen av GMO. IFF och Evolva svarade inte på C&EN: s begäran om en intervju.
tjusningen av nonpetrokemisk vanillin är att den kan användas i livsmedel som hävdar ”inga konstgjorda ingredienser.”För närvarande är alternativens stora nackdel deras höga pris-i allmänhet flera hundra dollar per kilo., Det är billigare än vanilj men mycket dyrare än syntetisk vanillin på runt $ 10 per kg.
livsmedelstillverkare som har avvisat petroleum-härledda ingredienser men inte letar efter en helt naturlig etikett kan vända sig till Norges Borregaard, som erbjuder en vanillin som härrör från växter men är mycket mindre dyr än antingen äkta vanilj eller andra alternativ.
Borregaard driver ett stort ”bioraffinaderi” där det huvudsakligen omvandlar granar till specialkemikalier och cellulosa., Men det finner sig med massor av barrved lignin, en stor biopolymer som består av nära 90% barrträdsalkohol. Värme och tryck i raffinaderiet omvandlar lignin till vanillin.
så sent som på 1990-talet kom en stor del av världens vanillin från lignin i avfallsflödet från Massa-och pappersföretag. Men processen föll i favör som papermakers ändrade sina metoder för att minska avfallet. Som lämnade Borregaard den enda stora firman att göra vanillin från trä.,
Även om Borregaards vanillin anses vara artificiell av tillsynsmyndigheter, föredrar många livsmedelstillverkare det till vanillin gjord av petrokemiska råvaror eftersom det anses vara hållbart, säger Amie Byholt, företagets amerikanska direktör för försäljning och marknadsföring. Den är tillverkad av en förnybar råvara i en anläggning som använder 90% av sin biomassa i produkter och resten för energi.
det finns också en smakskillnad, Byholt säger, tack vare små mängder andra aromatiska komponenter som kommer från lignin., ”De lägger till intensiteten och rundheten i aromprofilen, vilket ger den en starkare och krämigare smak jämfört med motsvarande mängd petroleum-härledd vanillin.”
för företag som vill använda naturliga eller nonpetroleum smaker men kan inte Mage höga priser för vaniljbönor, vanillin från alternativa källor kan vara ett praktiskt val, säger McBride från Symrise. Men för att verkligen delta i den naturliga trenden, sporta en organisk etikett eller sälja i specialbutiker, måste mattillverkare åta sig att berg-och dalbana av naturlig vanilj.,
”människor försöker leva genom den nuvarande krisen så att de kan leverera den smaken som konsumenterna älskar och inte alltid behöver omformulera,” observerar McBride.
för att förhindra framtida vanilj kriser, Symrise, Givaudan, Mane, och IFF har satt upp odlar program i Madagaskar. Landets nordöstra eller Sava-regionen har världens bästa kombination av klimat-och jordbruksekonomin för vaniljproduktion. McBride säger att programmen syftar till att hjälpa småbrukare att upprätthålla konsekvent kvalitet och en hållbar försörjning.
till exempel plockar kontantpressade bönder ofta bönor tidigt., ”Men de kanske inte inser att omogna bönor har lägre kvalitet och vanillininnehåll”, säger McBride. ”Symrise-lagen arbetar för att främja säkerheten för bönderna så att de vet att vi kommer att betala ett rättvist pris för att minska rädslan som leder till tidig plockning.”
Symrise startade sin Madagaskarverksamhet 2006 och når nu 7 000 jordbrukare. Hållbarhetsprogram hjälper bönder att plantera grödor som kakao, kryddnejlika och kanel tillsammans med vanilj vinstockar på deras land. Programmen utbildar bönder för att bevara markens bördighet och sponsra utbildning, hälso-och sjukvård och livsmedelsprogram.,
vanilj är en mycket arbetsintensiv gröda. Det tar 600 handpollinerade blommor för att producera 1 kg härdade bönor. Bönor plockas medan de fortfarande är gröna och säljs till jäsningsanläggningar där arbetare sorterar, blancherar, ångar och torkar bönorna i solen. De sorteras sedan igen, torkas i skuggan och fermenteras medan arbetarna kontinuerligt utvärderar sin arom och inspekterar varje böna för kvalitet.
bönder ökar sin inkomst från vanilj genom att uppnå värdefulla certifieringar som organic, fair trade och Rainforest Alliance Certified., Men det är svårt för dem att plantera fler orkidéer eftersom deras gårdar ofta är ganska små. I ett bästa fall, ”alla planterar bara fem vinstockar”, säger McBride. Även då tar det fyra år för dessa vinstockar att nå mognad.
för att möta den växande efterfrågan kan vaniljindustrin behöva en innovation som liknar Albius handpollinerande teknik. Återigen kan hemligheten vara i vaniljväxten själv.
2014 upptäckte Møller att specifika växtceller i det vaxartade interiören av gröna vaniljbönor enzymatiskt omvandlar fri ferulsyra till vanillinglukosid (Nat. Commun., DOI: 10.1038/ncomms5037). Cellerna uttrycker en gen som kodar för det aktiva enzymet—vanillinsyntas. Møller kunde använda variationer av genen för att producera vanillin in vitro, såväl som in vivo i en modifierad stam av jäst och i modifierade tobaks-och kornväxter.
insikten kan användas av växtgenetiker för att hitta markörer som hjälper till att välja vaniljorkidssorter som producerar mer vanillin eller för att utveckla transgena växter med hög vanillinsyntasaktivitet., Ett annat alternativ skulle vara att konstruera jäst för att göra vanillin från råvaror som melass, som innehåller ferulsyra, föreslår Møller.
oavsett vilken teknik som kan uppstå för att producera mer naturlig vanillin, säger McBride att kärnutmaningen kvarstår. ”Vi måste odla mer vaniljbönor. Vi måste skydda vaniljens hållbarhet så att vi kan njuta av vanilj i kommande generationer.”