香蘭素化學名為4-羥基-3-甲氧基苯甲醛,又名甲基原兒茶醛、香草醛,為壹種重要的廣譜型高檔香料,是目前全球產量最大的香料之壹,具有清甜的豆香、粉香氣息,可用作定香劑、協調劑及調味劑,廣泛應用於食品、飲料、化妝品、日用化學品及醫藥等行業。在下遊行業中的使用比例分別為食品添加劑約50%、醫藥中間體20%、飼料添加劑20%,其他用途約為10%。
香蘭素是目前全球使用最多的食品賦香劑之壹,有“食品香料之王”的美譽,在食品行業中主要作為壹種增味劑,應用於蛋糕、冰激淩、軟飲料、巧克力、烤糖果和酒類中,在糕點、餅幹中的添加量為0.01%~0.04%,糖果中為0.02%~0.08%,焙烤食品最高使用量為220mg/kg,巧克力最高使用量為970mg/kg,也可作為壹種食品防腐添加劑應用於各類食品和調味料中;在化妝品行業,可作為調香劑調配於香水和面霜中;在日用化學品行業,可以用在日化用品中修飾香氣;在化學工業上,作為消泡劑、硫化劑和化學前體;還可應用於分析檢測,如用來檢驗氨基化合物和某些酸質;在制藥行業,作為屏蔽氣味的藥劑。由於香蘭素本身具有抑菌作用,可作為醫藥中間體應用於制藥工業,包括應用於皮膚病的治療藥物中。香蘭素具有壹定的抗氧化性和預防癌癥的作用,且能參與細菌細胞間的信號傳遞,未來這些潛在的應用領域將促進香蘭素市場需求的快速增長。
我國香蘭素市場概述
在我國,香蘭素已有50 多年的生產歷史,目前已成為香蘭素生產和供應大國。1983年,我國制訂了香蘭素產品的國家標準GB 3861-1983,並於2008年完成改版GB 3861-2008,在2008 版的標準中采用了氣相色譜法來分析香蘭素產品的純度,要求純度在99.5%以上。同時,還可以分析出香蘭素產品中的愈創木酚、鄰位香蘭素、5-醛基香蘭素等雜質的含量,對於控制其產品品質十分有利。目前香蘭素全球市場年消費量在2萬噸左右,我國香蘭素的產量約占全球總產量的70%左右,產品生產技術已達國際先進水平。我國生產的香蘭素產品具有質量好、性能穩定等特點,且同等香蘭素產品價格與國外相比較低,因此在全球市場上有很強的競爭力。當前我國香蘭素每年有近萬噸的出口量,在北美、歐洲、東南亞等地享有良好聲譽。同時,目前我國的香蘭素年消費量在2 000~2 500t,其消費分布占比如下:食品工業占比55%,醫藥中間體占比30%,飼料、調味劑占比10%,化妝品等占比5%。
香蘭素的主要制備方法
目前香蘭素的制備方法主要有3種:
①直接從天然的植物如香莢蘭豆中提取,但此法成本高昂,產量也較低。
②用化學方法合成,以工業紙漿廢液和石油化學品作為原材料,但化學合成的香蘭素香型單壹、容易引發環境汙染,不符合下遊應用市場對天然原料的消費趨勢。
③以可再生資源丁香酚、阿魏酸作為天然原料制備香蘭素。香蘭素天然存在於香莢蘭豆等植物中。可從熱帶香草蘭花的豆莢中提取香蘭素,熱帶香草蘭花主要生長在馬達加斯加、印度尼西亞和中國等國,由於香草蘭花莢植物對土壤及氣候因素的要求非常高,而且天然加工的發酵處理工藝復雜,所以香蘭素的天然來源非常有限。從天然植物中提取的香蘭素產品在全球產量中的占比不到1%;而且香莢蘭豆等天然香草植物的種植、采收、提取和制備過程需要大量的勞工,使得其成本是化學合成產品的100多倍,天然香蘭素產品價格也是合成產品的50~200倍。
香蘭素是全球最早合成的香料品種之壹。為滿足市場的需求,19世紀出現了以鄰甲氧基苯酚等作為原料合成的、與天然結構完全相同的香蘭素。隨著科技的進步,香蘭素的生產方式不斷完善,化學合成方法有近10種之多,原料來源供應充足,生產技術穩定,市場價格也較低,是市場上主要的香蘭素生產方法,其市場份額超過90%。合成香蘭素的生產過程穩定,原料充足,反應理較明確,主要雜質檢測可控制;但不足是產品香型較為單壹,缺乏天然香蘭素的復合香氣。同時,其生產過程中也容易引發環境汙染問題。目前全球采用以石油化工為起始原料合成香蘭素的主要生產企業有法國羅地亞公司、挪威鮑利葛公司、我國嘉興中華化工等。
當前以丁香酚、阿魏酸等可再生物質為原料生產的香蘭素約占世界產量的5%,由於其可再生性,且質量接近天然產品而受到重視。丁香酚存在於多種天然精油中,其中丁香油、月桂葉油、丁香羅勒油中丁香酚含量最高,樟腦油、紫羅蘭油、依蘭油和金合歡油中均有存在。由於以丁香酚作為原材料制得的天然級香蘭素香氣誘人、食用安全且實用價值高,因此受到高端食品飲料市場的青睞。阿魏酸是目前全球最為豐富的酚類化合物之壹,廣泛存在於木質纖維素、植物細胞壁、玉米和小麥等農作物的細胞壁上,且對微生物的毒性作用小,對於轉化生產香蘭素是壹種較好的底物。以阿魏酸作為底物酶轉化生產的香蘭素產品工藝簡便,具有收效高、低能耗、汙染小及食用安全等優點。在世界石油資源日益消耗和枯竭的背景下,以丁香酚、阿魏酸等可再生物質為天然原料生產香蘭素的技術的普及對全球香精香料市場具有重要意義。
近年來,以丁香酚、阿魏酸等天然原料制備的香蘭素越來越受到高端市場的青睞,全球市場需求量持續增長,目前年需求量為500~600t,其需求主要來自於全球知名的香料香精企業,如奇華頓公司,全球香料香精行業排名第壹的企業。
生產企業
在我國,以天然提取物丁香酚制備香蘭素的主要生產企業是昆山亞香公司;國外的主要生產企業是印尼Indesso Aroma公司,因為印尼是全球最主要的丁香油和丁香酚產地,其丁香酚香蘭素生產具有原料優勢。