原料前沿 | 用甜味蛋白代替糖，引领减糖新革命

来源 | 知耕TechCube（ID：AgfoodTechCube）

虽然糖不是严格意义上的“成瘾性”食物，但它几乎达到了这个标准。研究表明，2/3的包装食品中含有添加糖，因此我们摄入的糖分含量将远远超出建议水平。在美国，超过58%的消费者摄入糖分超标；而英国，儿童在10岁时摄入的糖已超过成年人的建议上限。过量摄入糖对健康危害极大，增加了2型糖尿病、肥胖和心脏病的风险。为此，各国政府正积极呼吁减少糖的摄入，印度最新的膳食指南甚至建议将糖的摄入量限制在每日卡路里摄入量的5%以内，且不建议2岁以下儿童摄入糖。

随着无糖饮料的流行，减糖概念迅速扩展到烘焙、乳制品、巧克力等多个品类。减糖趋势的兴起，也推动了各类创新减糖研究的不断涌现。虽然甜味剂曾作为经典的减糖方案之一，受到研发和应用端的广泛关注，但在一定程度上仍影响了产品的口感。如何在实现健康减糖的同时保持口味，成为了减糖研究进程中上下游都必须正视的重要课题。

改变糖行业并非易事——2023年全球糖市场的估值达660亿美元，而糖替代品市场仅为70亿美元。尽管糖替代品行业仍处于早期阶段，存在诸多不确定性（如阿斯巴甜），但其充满了创新潜力。一些初创企业正通过开发“甜味蛋白质”将糖转化为膳食纤维；以及开发减少饮料中糖含量的技术，来推动甜味食品的创新。随着降糖新星“GLP-1受体激动剂*”的兴起，消费者对减少糖摄入的需求不断增加，以下企业正引领着糖行业的变革。

※GLP-1受体激动剂*：GLP-1受体激动剂（GLP-1 receptor agonists）是一类模拟胰高血糖素样肽-1（GLP-1）作用的药物，用于治疗2型糖尿病和肥胖症。GLP-1是一种在进食后由肠道分泌的激素，它通过刺激胰岛素分泌、抑制胰高血糖素分泌、减缓胃排空、并增加饱腹感来帮助调节血糖水平。

加州甜味蛋白初创企业Oobli（前身为Joywell Foods），以西非水果Oubli命名，这种水果含有一种天然甜味蛋白（brazzein），其甜度是蔗糖的500到2000倍。Oobli通过精准发酵技术复制了这种蛋白质。通过这一工艺，Oobli能够生产出一种具有极高甜度且可替代传统糖的健康成分，为食品和饮料行业带来了革命性的变化。

图源：Oobli

Brazzein*相比于传统糖和其他替代甜味剂（如阿斯巴甜、三氯蔗糖、甜叶菊和赤藓糖醇），展现出了明显的健康优势。甜味蛋白能够提供类似糖的甜味，但不会对血糖、胰岛素水平或肠道微生物群产生负面影响。该甜味蛋白甜度是糖的5000倍，可以有效替代食品和饮料中70-90%的糖分，从而帮助减少糖的总体摄入量，改善健康状况。

※Brazzein：Pentadin和Brazzein来自同一种植物，是1989年从非洲热带植物PentadiplandraBrazzeana中分离出来的。Pentadin是果实经热干燥后提取得到的，Brazzein是从鲜果中提取得到的。Pentadin分子量约为12kDa，甜度是蔗糖的500倍，整个分子是以亚结构通过二硫键相连的。Pentadin是非天然形态的交联Brazzein分子，分子量约为Brazzein的2倍，且甜度明显低于Brazzein。

Oobli的发酵工艺是一项关键创新，类似于啤酒或奶酪的酿造过程。这种发酵生产方式不仅可以减少对自然资源的需求，还能减少环境影响。通过发酵减少的每1%糖产量，相当于节省525,000英亩的土地，体现了其在环境保护方面的优势。

Oobli近期获得了FDA的“无异议”信函，标志着其甜味蛋白产品可以合法供应给美国的食品和饮料制造商。Oobli还推出了自己的冰茶、柠檬水和巧克力产品，这些产品在提供传统含糖食品相同的风味和美味的同时，不会对健康造成负担。Oobli正在通过其甜味蛋白推动甜味的未来，为食品和饮料行业注入了新的活力。

以色列甜味蛋白初创企业Amai Proteins，利用其Pro3平台和AI-CPD(Computational Protein Design)技术，开发出了一系列“设计师甜味蛋白”，旨在减少食品和饮料中的添加糖量，适用于乳制品替代品、果汁、花生酱和番茄酱等多种产品。这些蛋白质产品零卡路里、零血糖指数，并已通过精准发酵技术进行量产。其首款产品Sweelin是一种无热量成分，甜度高达糖的3000倍，能够替代40-70%的添加糖，同时碳足迹比传统糖低98%。这一创新曾为Amai Proteins赢得了FiE最具创新食品饮料成分奖。

图源：Amai Proteins

Amai Proteins的技术核心在于其基于云计算的AI-CPD技术，该技术能够重新编码蛋白质的氨基酸序列，使其在口感、产量及稳定性（如温度、pH值、脂肪环境）方面更加适合大众市场需求。通过在酵母培养基中繁殖并放大，新蛋白经过酵母滤出纯化后成为100％的蛋白质，且不含有酵母成分，符合非转基因物质的标准。正是这一技术突破，使得甜味蛋白在稳定性和成本控制方面得到了显著改善，解决了长期以来困扰甜味蛋白开发的难题，并让其成为了一种环境友好的甜味剂替代品。

尽管甜味蛋白在上世纪70年代已被发现，但由于成本高昂和提取植物稀少，市场应用一直受限。例如，索马甜*的市场价格高达700万美元/吨，几乎是蔗糖的1300倍。Amai Proteins通过AI-CPD技术的应用，成功在酵母中实现了甜味蛋白的量产，大幅降低了生产成本，使甜味蛋白具备了更广泛的市场应用潜力。

索马甜*：Thaumatin，又称索马甜、奇迹蛋白、沙马汀，是由西非热带雨林中的一种竹竽科多年生灌木ThaumatococcusDanielliiBenth中分离出，为淡黄褐色至灰褐色粉末，无臭，味极甜，甜味阈值为1.1mg/kg，即在甜味阈值浓度时甜度约为蔗糖的5500～8000倍;在低于甜味阈值1.1mg/kg的情况下，可增强食品风味，如加0.5mg/kg的Thaumatin，可使薄荷类香味阈值下降1/10～1/3。

目前，Amai Proteins已经与多家知名食品饮料企业达成合作，包括百事可乐、达能和Soda Stream等。在与Soda Stream的合作中，Amai Proteins推出了多种口味的甜味苏打水。此外，他们还计划进一步扩大产品应用领域，推动甜味蛋白在全球范围内的开发与推广，为健康甜味剂市场注入新的活力。

英国肠道纤维酶企业Zya正在开发一种创新酶，能够在消化系统内将糖转化为纤维。该酶来自菊糖蔗糖酶家族，由一种自然产生的细菌菌株在肠道环境中生成。这种酶可以将多达30%的糖转化为可溶性纤维，同时保持甜味。Zya计划于2026年在美国推出这一名为Convero的产品，但需要获得监管机构的批准和标签指导，并计划在欧洲和英国推出。

图源：Zya

这种酶通过将糖分子重新排列成菊粉纤维，促进有益肠道细菌的生长。由于人类肠道中天然的这种酶表达量不足，Zya对其进行了优化，以提高其在胃肠道中的稳定性和效果。在实验室中，研究人员发现这种酶能够有效将糖转化为纤维，并在实际食品中测试了其效果，还在动物模型中验证了其表现。Zya的初步目标是将这一技术应用于干食品领域，目前已有制造商表示出使用Convero的兴趣。与此同时，其他企业也在探索类似的技术。美国卡夫亨氏企业与哈佛大学Wyss研究所合作开发类似酶，用于其产品线中。Supplant企业则从农业副产品中生产低血糖反应的纤维，并且是天然益生元，有助于肠道健康。

以色列超滤减糖初创企业BlueTree Technologies致力于减糖技术的开发，通过超滤技术从果汁、啤酒和牛奶中去除蔗糖和乳糖等二糖，而不影响其他营养成分和口感。该技术能够精准地定位并去除橙汁中的糖分，同时保留果肉、维生素C、氨基酸等重要成分。目前，BlueTree已经为以色列制造商Priniv的工厂安装了所需设备，每天可生产约10,000升橙汁，其含糖量最多可减少50%。

图源：BlueTree Technologies

在获得美国“普遍认为安全”（GRAS）认证后，BlueTree正在等待以色列卫生部的批准，已与Priniv合作推出一款减糖30%的橙汁。此外，BlueTree的技术已在欧盟和巴西获得专利，并正在等待以色列和美国的进一步批准。这一技术吸引了国际饮料制造商和分销商的广泛关注，特别是那些寻求生产更健康产品或避免含糖饮料被贴上警告标签和累进税的企业。

除了果汁减糖，BlueTree技术也正向乳制品和啤酒领域拓展。企业与以色列最大的食品制造商之一合作，开发了一款原型产品，可将脱脂牛奶中的糖分减少约75%。此外，BlueTree还与一家国际饮料制造商启动了啤酒研发项目，预计每年生产超过2亿升低糖啤酒。目前，这些项目的商业化计划正在推进中。

以色列微生物酶初创企业Better Juice专注于通过微生物酶技术将果汁及相关产品中的果糖转化为膳食纤维和不可消化的糖分。该企业理念是“减少糖分，而不是替代糖分”，这与传统的代糖路径有所不同。通过将果汁等产品通过发酵罐中的固定化微生物，Better Juice能够将糖含量减少30-80%，并将果汁中的卡路里降低最多达60%。这一过程不会影响果汁中的天然营养成分，如维生素、矿物质和抗氧化剂。

图源：Better Juice

Better Juice的核心技术包括通过生物反应器将果汁中的蔗糖分子转化为膳食纤维、葡萄糖转化为葡萄糖酸、果糖转化为山梨醇。这种酶法技术可以根据客户需求定制，最大限度地实现80%的糖分转化率。这一专用生物反应器由德国工程企业GEA Group制造，能够直接安装在食品制造商的工厂中，从而提高了生产效率并确保了产品质量的一致性。

Better Juice的技术已经实现了全面的商业化生产。其位于特拉维夫南部Nes Ziona科学园的新工厂每年可支持2.5亿升果汁的减糖生产。新设施配备了工业发酵罐和固定化处理器，用于培养和收获珠状微生物，这些微生物在生产阶段被重新引导到牲畜饲料中，最大限度地减少了浪费。此外，Better Juice的技术也符合环境、社会和企业治理(ESG)原则，生物反应器的远程控制功能和生物降解材料的使用减少了企业的碳足迹。

Better Juice已与多家全球果汁生产商合作，致力于减少果汁中的糖含量，包括苹果汁、橙汁和菠萝汁等产品。全球食品巨头路易达孚集团（Louis Dreyfus Company）也采用了类似的酶法技术，并在其巴西和比利时的工厂中生产减糖果汁。该企业计划在2023年将这一创新产品引入中国市场。此外，Better Juice的技术解决方案还得到了多家国际饮料制造商的高度关注，并正在进行深入的商业合作谈判。

泰国食品生物技术初创企业IncreBio（前身为JuiceInnov8）专注于开发减糖技术，通过其INCRNatural技术和一种从水果中分离出的天然酵母，创造了新一代低糖且接近零卡路里的果汁产品。该技术利用精准发酵在生物反应器中控制减糖微生物的代谢途径，从而分解和消耗果汁中的糖分。经过这一过程，微生物被过滤掉，最终产品名为Incredible Juice，其天然糖含量减少了70%。

图源：IncreBio

每杯Incredible Juice含糖量仅为6克（低于一杯牛奶），卡路里为30卡（相当于半个水煮蛋），纤维素含量为5克（超过一碗沙拉）。

智利食品生物技术初创企业Naturannova利用精准发酵技术和计算平台，致力于发现植物中隐藏的可食用肽，并利用其专利的自然人工智能技术快速识别自然中的肽类。这一创新方法帮助企业开发了天然、健康和可持续的口味，创造出功能性成分。其首款产品Sweet Protein+具有甜度，是甜菊糖等甜味剂的10倍，但不会引起血糖水平上升，并且没有余味。

图源：Naturannova

Sweet Protein+目前已经作为样品提供给制造商，并在乳制品和风味水等产品中得到了应用。Naturannova企业已申请在美国和欧洲获得相关批准，以进一步推广这一创新产品。

美国的真菌初创企业MycoTechnology开发了一种精准发酵的甜味蛋白，来源于东欧原产的蜜松露。这种甜味蛋白的甜度是糖的1500至2500倍，几乎不含热量且没有余味。这一创新标志着甜味解决方案的一次里程碑式的突破，为食品和饮料配方带来了干净、强效的天然甜味。由于其蛋白质特性，它在人体内易于消化，并可以与其他甜味成分以具有竞争力的成本掺入甜味解决方案中。

图源：MycoTechnology

MycoTechnology企业计划于2025/26年扩大生产规模并进入北美市场，随后扩展到拉丁美洲、亚洲、中东和欧洲。此外，企业开发了一种新型食品加工平台，利用美食真菌和菌丝体发酵技术来改造农产品，提升其口味、价值和营养特征。这一平台使食品生产商能够融入更健康的成分，并改善品牌形象。

其中，MycoTechnology的clearIQ™天然香料系列是一种强大的调制工具，旨在减少食品和饮料中的金属味、苦味、酸味、涩味和一般异味。clearIQ™通过最大限度地减少具有不良味道属性的配料对感官的负面影响，为任何需要优化的食品系统提供了有效的解决方案。

加州的食品原料初创企业Sweegen代表了糖创新的全方位方法。该企业利用了如brazzein*和thaumatin等甜味蛋白，这些蛋白质来源于西非的水果。Sweegen通过精密发酵技术成功生产了超甜蛋白质Brazzein，该产品已经获得了FEMA GRAS（口味和提取物制造商协会普遍公认的安全）的认证。这标志着其在食品行业减糖饮食中的广泛应用，尤其在低糖或无糖替代品的开发中具有重要作用。

Brazzein*：中文被译为布拉奇因、巴西甜蛋白，是丁铭等人在1994年从非洲西部野生植物Pentadiplandra BrazzeanaBaillon的果实中分离提纯出的一种甜味蛋白质。Brazzein是由54个氨基酸残基组成的单链多肽，含有8个半胱氨酸，形成4对分子内二硫键。Brazzein的相对分子质量为6500，等电点为5，甜度是等质量蔗糖的2000倍。与其他甜味蛋白相比，Brazzein的分子量最小，水溶性最好，且水溶液在80℃下经4h的热处理仍然保持甜味，有着良好的热稳定性和pH稳定性。

图源：Sweegen

Brazzein存在于一种名为oubli的攀爬灌木的水果中，但其含量极少且提取成本高昂。因此，Sweegen与其合作伙伴Conagen等企业通过基因工程改造微生物在发酵罐中更高效地生产Brazzein。同时，Oobli Foods（前Joywell Foods）也在推出以Brazzein为特色、糖分减少70%的巧克力食品。

Sweegen推出了如Sweetensify等创新产品，该系列味道调节香料可以平滑酒精的刺喉感、增强巧克力的奶油风味，并替代软饮料中的卡路里。企业在加州南部、墨西哥城和伦敦设有创新工作室，并在全球多个国家获得了产品的监管批准。Brazzein的超甜特性使其成为减少食品和饮料中糖分的理想选择，其甜度比糖高500-2,000倍，并具有风味调节作用。

由于甜味蛋白中没有来自宿主微生物的可检测到的改造DNA，因此含有该成分的产品在美国不会定为“生物工程”食品成分标签。Brazzein等甜味蛋白质作为天然甜味剂，具有作为低热量糖替代物的潜力，为天然减糖方式增添了新维度。Sweegen的Brazzein和thaumatinII（巴豆蛋白）已经获得了FEMA GRAS认证，标志着它们在甜味蛋白领域中的重要突破。

文章来源：

https://www.greenqueen.com.hk/sweet-protein-sugar-reduction-startups-oobli-better-juice-fiber/