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【市場解讀】氨基酸功能性食品市場如何破解(一)

  •   來源:HNC健康營養展  作者:王鶴松  發布日期:2021-09-29     
 氨基酸工業穩步增長,2020年,世界氨基酸市場規模達到980萬噸。2021年至2026年年均增長率預計約為5%,到2026年預計將達到1310萬噸。(IMARC Services Private Limited)

我國是氨基酸的最大出口國,在我國可以生產制造的氨基酸種類較多,主要種類包含谷氨酸、賴氨酸、蘇氨酸、蛋氨酸和谷氨酸等。在其中,谷氨酸、賴氨酸和蘇氨酸生產量在我國氨基酸總產值中的占有率90%上下,谷氨酸是生產量較大的氨基酸種類。我國在一些具有類氨基酸作用的非主流氨基酸市場占有率較高,占有瓜氨酸的50%以上、;撬岬80%以上、肌醇的70%以上、左旋肉堿30%以上的市場份額。

氨基酸膳食補充劑和健康食品風靡歐美、日本等發達國家的市場,根據日本健康產經傳媒的數據,2019年日本健康食品終端市場規模,氨基酸僅次于乳酸菌、雙歧桿菌,達到2620億日元。

 

因為我國法規的關系,多數氨基酸只能作為食品添加劑,市場和消費者對氨基酸功能性食品的認知水平還比較低,我們拋磚引玉,先做個初步的氨基酸功能性食品市場的介紹。

01

氨基酸的基礎知識

氨基酸是構成一切生命的基礎?茖W界一致認為,地球上先生成氨基酸,然后再出現生命。

氨基酸是蛋白質的組成部分,是動物和人類營養的重要成分,20種氨基酸構成10萬種以上的蛋白質,氨基酸被稱作生命之源。

人體構成中,60%是水分,20%是氨基酸(蛋白質),脂肪占15%,其他物質占5%。

 

在人體中,氨基酸是神經遞質和激素的合成等重要過程所必需的。

蛋白質不僅構成了身體,也主導了生命活動。形成各種激素、酶、抗體,維持﹒調節身體,也是生命活動能量的來源。

構成蛋白質的20種氨基酸,分為9種人體無法合成的必需氨基酸和11種人體可以合成的非必需氨基酸。

必需氨基酸/非必需氨基酸的種類隨著生命體的年齡、身體狀況有所差異,但必須氨基酸都需要從食物中攝取。

必需氨基酸(Essential amino acid)指人體(或其它脊椎動物)不能合成或合成速度遠不適應機體的需要,必需由食物蛋白供給,這些氨基酸稱為必需氨基酸。

必需氨基酸有9種,分別是賴氨酸、色氨酸、苯丙氨酸、甲硫氨酸、蘇氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、纈氨酸、組氨酸。組氨酸是嬰幼兒所必需的氨基酸。

 

02

必需氨基酸的作用

 

非必需氨基酸(Nonessential amino acid)指人(或其它脊椎動物)自己能由簡單的前體合成,不需要從食物中獲得的氨基酸。11種非必需氨基酸分別是:甘氨酸、丙氨酸、精氨酸、脯氨酸、酪氨酸、絲氨酸、胱氨酸﹒半胱氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺、天冬氨酸、谷氨酸。

 

除了上述20種氨基酸,還有蛋白質合成后被修飾的氨基酸(如羥脯氨酸)。還有原本就不構成蛋白質的氨基酸(游離氨基酸)等很多種,鳥氨酸、瓜氨酸、GABA都屬于游離氨基酸。這些都屬于無遺傳密碼子的氨基酸。

無遺傳密碼子氨基酸:瓜氨酸、犬尿氨酸、D-丙氨酸、羥脯氨酸、D-天冬氨酸、D-絲氨酸、苯丙氨酸、γ-氨基丁酸(GABA)、鳥氨酸。

 

氨基酸類似物:乙酰羥脯氨酸、L-丙氨酰-L-谷氨酰胺、鵝肌肽(β-丙氨酰-1-甲基L-組氨酸,Anserine)、肉堿、肌肽、肌酸、谷胱甘肽、;撬。

瘦肉、魚類、雞蛋、乳制品、藜麥、大豆制品等富含氨基酸,一般來說,魚類、蛋類、乳制品的氨基酸平衡度較好,氨基酸分值較高。

科普:氨基酸分值

 

03

氨基酸工業發展歷史及市場規模

1827年,Auguste Arthur Plisson和Étienne Ossian Henry通過水解1806年從蘆筍汁中分離出的蘆筍胺(asparagine),首次發現了天冬氨酸。

氨基酸作為一種工業產品其發展歷史不過短短半個多世紀。世界上最早從事氨基酸工業化生產的是日本味之素公司的創始人菊地重雄。菊地是一位化學專家。20世紀40年代初他在實驗室中偶然發現:在海帶浸泡液中可提取出一種白色針狀結晶物。用舌頭嘗嘗該物質具有強烈鮮味,化學分析結果表明它是谷氨酸的一種鈉鹽(菊地將其命名為“味之素”并沿用至今)。毫無疑問,“味之素”具有廣闊的市場前景,但海帶中含量太低無法作為工業生產原料。為尋找適合“味之素”工業化生產的廉價原料,菊地及其助手做了無數次實驗。最后終于找到一種工業化生產味之素的新途徑即利用小麥粉加工淀粉后剩下的谷朊(俗名“面筋”)為原料,首先用鹽酸將其水解得到麩酸(谷氨酸),然后加入純堿中和即可得到食品級的麩酸鈉(谷氨酸鈉)。麩酸(谷氨酸)是世界上第一個工業化生產的氨基酸單一產品。

此后,科學家利用蛋白質水解法可將羽毛、人發、豬血等原料水解成為氨基酸,但這些氨基酸多為“混合型氨基酸”(由若干種氨基酸所組成)其拆分十分困難。在60年代確立的工業微生物發酵法使氨基酸工業開始起飛。此后許多種常用氨基酸品種(其中包括:谷氨酸、賴氨酸、蘇氨酸、苯丙氨酸等等)均可利用微生物發酵法生產,從而使其產量大增,成本大為下降。到90年代末,全球氨基酸總產量已逾200萬噸,品種多達數十種。

日本味之素公司谷氨酸鈉(MSG)的市場占有率20%左右。2017年度世界MSG市場規模321萬噸(中國164萬噸),2018年度326萬噸(中國168萬噸)。

2020年,世界氨基酸市場規模達到980萬噸。2021年至2026年年均增長率約為5%,預計到2026年將達到1310萬噸。(IMARC Services Private Limited)

我國是氨基酸的最大出口國,在我國可以生產制造的氨基酸種類較多,主要種類包含谷氨酸、賴氨酸、蘇氨酸、蛋氨酸和谷氨酸等。在一些具有類氨基酸作用的非主流氨基酸市場占有率較高,占有瓜氨酸的50%以上、;撬岬80%以上、肌醇的70%以上、左旋肉堿30%以上的市場份額。

氨基酸市場的主要供應商包括味之素公司、AMINO GmbH、ADM、嘉吉公司、日本協和發酵、希杰集團、大象株式會社、贏創工業集團、阜豐集團有限公司、梅花集團、味丹國際、大成生化和建明工業等。

04

氨基酸的應用

氨基酸具有讓食物更加美味的呈味功能、調整身體狀態的生理功能,以及使促進成長發育的消耗得以恢復的營養功能等。

 

所以,氨基酸在我們的生活中有著廣泛的應用,大體羅列如下。

藥品原料:氨基酸本身不僅作為藥品,還被合成、制造成新的藥品。除了片劑、顆粒等形態以外,還被用于輸液的成分,為現代醫學所不可或缺。

特醫食品:針對病人或營養不良的人士,以及消化能力低下的老年人,作為有選擇性地、重點地、有效率的補充特定的營養成分的方法,特醫食品應用增多,特醫食品大量添加氨基酸。

健康食品:補充飲食中不足的氨基酸,或發揮氨基酸本身的功能性的膳食補充劑的市場規模日益擴大。有片劑、膠囊、顆粒劑等各類形態,且運動員長期主動攝入氨基酸類膳食補充劑。近些年來,一般消費者也用于每日的運動、健康維持、美容等用途。

食品、原料:很多是作為調味劑、強化劑來使用。市場上也有很多普通食品和飲料按照健康食品的功能需求來添加氨基酸。

化妝品:化妝品方面的應用主要是氨基酸本身具有保濕作用,并利用氨基酸來調整pH值。部分氨基酸衍生物有可能實現更高的穩定性和吸收性等。

培養基:利用培養細胞進行藥品等的研究、制造目前非常熱。培養細胞用的培養基中,氨基酸是必需的成分,對于細胞的生育/增殖和蛋白質的生成是不可或缺的。

飼料、肥料:對于動物來說,氨基酸同樣是重要的營養素。植物來源的飼料中的氨基酸不夠充分和均衡,添加氨基酸可以改善家畜的生長,維持養殖魚的健康,還被用于農作物的肥料。

05

氨基酸作為功能性成分的應用

隨著各類氨基酸的生理功能方面的研究不斷進展,氨基酸在發揮「營養素」+「功能性成分」的作用,在美膚、運動營養、中老年人健康維持等方面的應用值得期待。

美膚

代表性成分:瓜氨酸、絲氨酸、精氨酸、鳥氨酸

皮膚的角質層含有NMF(Natural moisturizing factor:天然保濕因子),NMF的約一半是氨基酸及氨基酸類似物。真皮中的膠原蛋白也是由氨基酸構成的!该滥w」等美的話題是女性永遠的追求,氨基酸的功效將獲得更高的評價。

運動營養

代表性成分:BCAA、精氨酸、瓜氨酸、組氨酸、鳥氨酸、谷氨酰胺、絲氨酸、GABA

氨基酸是構成肌肉蛋白質的原料。研究報告顯示,攝取氨基酸,可以減輕運動造成的疲勞,維持持續的集中力。

高水平的運動員對氨基酸的認知程度很高。氨基酸運動營養已經向「愛好運動的人群」滲透,今后的應用將非常廣泛。

中老年人健康

代表性成分:精氨酸、鳥氨酸、谷氨酰胺、BCAA

隨著年齡的增加,肌肉量減少,身體的機能、食欲下降。氨基酸不僅是能量的來源,還可以促進蛋白質的合成和代謝,氨基酸還有助于維持免疫功能,其他功能性的研究也在不斷進展。老齡化不斷進展的現在,氨基酸對「肌肉健康」「關節健康」「預防骨折」等方面有效,對中老年人的健康將起到非常大的作用。

進一步的研究還顯示

氨基酸可以有效增強免疫系統,預防關節炎和癌癥,治療耳鳴和直腸疾病。目前,氨基酸對于抑郁癥、睡眠障礙、經前不適情緒障礙(PMDD)、戒煙、胸悶癥和注意力缺陷多動障礙(ADHD)等癥狀的改善有效,市場需求不斷增長。

隨著消費者健康意識的增強,對高營養價值食品的需求不斷增長。食品和飲料廠家都開發出強化氨基酸等必需營養素的商品,市場需求大增。此外,健美愛好者和運動員越來越喜歡富含蛋白質的產品,以提高成績和改善肌肉。其中包括能量飲料、營養棒、低碳水化合物食品和膳食補充劑等形態的運動營養食品。氨基酸還被大量用于動物飼料,以滿足動物的蛋白質要求。生物技術的不斷發展,為構成蛋白質的氨基酸的生產發揮了重要作用。

06

氨基酸在功能性食品領域的應用

氨基酸在運動營養、免疫健康等功能性食品領域的應用比較多。

免疫相關氨基酸原料市場

富士經濟發布了「提高免疫功能相關食品原料的最新動向」,涉及到以下4種氨基酸的市場規模。

 

BCAA、L-精氨酸、左旋肉堿、具有放松功能的L-茶氨酸作為功能性原料被應用于運動膳食補充劑等各種用途。

企業和學術機構對胱氨酸、茶氨酸等氨基酸的免疫功能進行大量的研究,但因為消費者對這些氨基酸認知度低,雖然獲得了一部分的研究證據,但需求未見明顯的增加。

谷氨酰胺的研究進展令人矚目,「馬拉松訓練后,投入5g谷氨酰胺的調查顯示,感冒的風險降低了」,顯示谷氨酰胺具有提高免疫力的效果。谷氨酰胺是肌肉和血液中含量最多的氨基酸,運動等造成的疲勞會使肌肉和血液中谷氨酰胺的濃度減少。

運動營養

日本運動廳今年2月份發布「2020年度運動狀況的社會調查」顯示,成人進行1周1次以上的運動的比例高達59.9%,從年齡階段來看,女性20-49歲人群同比增加10%,男性30-39歲人群同比也增加了10%。新冠疫情造成外出機會減少,運動不足的背景下,主動進行運動和身材維護的人群大增。

支撐運動營養市場的是蛋白質和氨基酸。根據明治公司發布的數據,2020年蛋白粉市場規模約770億日元,「與5年前相比增加到了3倍」。氨基酸方面,市場流通的主要是肌酸、瓜氨酸、左旋肉堿、BCAA、HMB等。β-丙氨酸(提高持久力、供給能量,解酒護肝)等新原料也登上市場。

以下是一些在連鎖藥妝店暢銷的氨基酸功能性食品。

大塚制藥的“amino VITAL”系列

 

明治的“VAAM”系列

 

連鎖藥妝店的PB品牌“氨基酸x;撬酖OLD”

 

松本清暢銷的“HMB 85500”

 

來自原料供應商的反饋,「BCAA呈現增長的趨勢」「EAA與HMB比上一年度需求增加」「瓜氨酸和鳥氨酸的供應量較多」「β-丙氨酸與蛋白粉的混合物的訂貨較多」「精氨酸作為能量飲料的原料市場向好」,這某種程度上顯示了日本氨基酸健康食品市場的趨勢。

07

HMB(β-羥基-β-甲基丁酸鈣)

β-羥基-β-甲基。℉MB)是支鏈氨基酸亮氨酸代謝的天然產物,亮氨酸是胰島素促分泌劑,促進翻譯啟動和肌肉蛋白質的合成。HMB在人體中存在,但含量較低,需要額外補充才能發揮功效。試驗證明HMB具有增肌的作用。HMB可抑制泛素-蛋白酶表達和活性,降低半胱天冬酶活性,減輕分解代謝過程中的細胞凋亡,穩定肌肉細胞的細胞膜,減輕全身炎癥,達到抑制蛋白分解的效果。臨床試驗還證明HMB可以減少脂肪,改善身體成分。

HMB已經由技源申請并于2011年獲批我國的新資源食品,2017年擴展應用范圍,目前可以用于飲料類、乳及乳制品、可可制品、巧克力和巧克力制品、糖果、烘焙食品、運動營養食品,以及特殊醫學用途配方食品。

 

健康人體身體總質量的30%~40%為骨骼肌,隨著年齡的增加而流失,60歲時骨骼肌只剩下約24%。肌肉支撐與承擔身體所有的活動能力,對代謝功能、耐力與力量必不可少,肌肉流失也會影響人的外貌美觀。

HMB在日本市場非常受歡迎,截止今年9月2日,日本獲得功能性標示食品備案的HMB商品已經達到67件,目前的功能聲稱是維持肌肉力量。老齡化也推動HMB商品的銷售。

 

HMB的應用集中主要集中在運動營養、老年人肌肉健康、體重體型控制三個領域。

 

 

 

08

5-ALA(5-aminolevulinic acid,

5-氨基乙酰丙酸)

最新研究表明,納豆等含有的一種天然氨基酸「5-氨基乙酰丙酸(簡稱5-ALA)」具有強烈抑制新冠病毒感染的效果,這篇論文由日本長崎大學于今年2月8日發表于國際學術期刊「Biochemical and Biophysical Research Communications」。今年2月4日開始,該團隊已經開展用于新冠治療的臨床試驗。

5-ALA(5-氨基乙酰丙酸)是一種天然存在的氨基酸,被稱為36億年前的原始地球上生命誕生相關的“生命的根源物質”,廣泛存在于植物和動物中。

5-ALA在生物體內轉換成葉綠素、血紅素、維生素B12等多種物質。支持稱作細胞工廠的線粒體中生成能量ATP的功能。在線粒體中,5-ALA或5-ALA生成的原卟啉與鐵結合,生成血紅素。血紅素是線粒體能量生成過程中不可缺少的物質。沒有5-ALA就不會生成血紅素,線粒體就無法有效率地產生能量,由此可見5-ALA在生命體機能上的重要性。5-ALA使線粒體中的能量代謝更加活躍,活化全身的代謝能力。

糖尿病和血紅素生物合成系統相關,而作為血紅素生物合成系統前體的5-ALA的攝入可能導致葡萄糖代謝的改變。因此,研究人員通過檢測攝入5-ALA和鐵對糖代謝系統的影響發現,攝入這兩種營養素對改善空腹血糖效果顯著。而在2小時葡萄糖耐量試驗中,5-ALA和鐵攝入也使得餐后的血糖值得到了明顯改善。

因此研究人員認為,作為功能性成分的5-ALA可以通過激活體內的能量產生從而增加糖的消費,使得高企的空腹血糖接近正常、使平時餐后血糖的上升呈平穩狀態。

基于以上的開發背景,ALA-PLUS糖TOWN于2015年12月18日被投入市場,適合血糖值偏高、運動不足、生活習慣不規律人群使用。該產品上市后連續30個月位列針對血糖值功能性標示食品的銷售額NO.1。

目前5-ALA已經獲得了多項功能性標示食品的備案。除了「血糖值」,還涉及「和緩感到短時間精神壓力人士的短時間低落的心情的作用」「減輕日常生活的工作造成的短時間的疲勞感」「改善睡眠質量」「支持提高隨著年齡增加而降低的運動效率,增加運動量(運動時間和量)」等多項功能。

5-ALA具備如此多的功能性,也被應用于寵物食品。

 

5-ALA具有保持皮膚水分和油分的保濕功能,有助于提高皮膚的水分量和彈性。廠家推出了5-ALA系列化妝品,深受消費者好評。

 

09

BCAA(亮氨酸、纈氨酸和異亮氨酸)

 

BCAA中1分子亮氨酸、異亮氨酸、纈氨酸完全氧化,分別產生42、43、32分子ATP,是長時間運動時參與供能的重要氨基酸,其氧化供能產生ATP的效率高于其他氨基酸。在一些特殊情況,BCAA氧化供能增強,運動時更可高達60%,即便是在安靜時,人體骨骼肌總能量消耗的14%也是由BCAA提供的。

通常的觀點認為支鏈氨基酸可以通過血流進入大腦,降低大腦的5羥色胺的產生,而5羥色胺可使人產生疲倦感。通過減少5羥色胺的含量可減輕腦力疲勞。

BCAA可抑制乳酸脫氫酶的生成,對乳酸生產有明顯的抑制作用,從而降低身體疲勞感,加速恢復;研究表明,BCAA還可以抑制肌酸激酶,專業運動員常以此作為肌肉疲勞度的評價指標,換言之,BCAA還有助于降低肌肉酸痛。

 

BCAA功能性標示食品:和緩運動造成的身體的疲勞感

 

 

 

10

β-丙氨酸

肌肽和鵝肌肽就是知名的咪唑二肽,β-丙氨酸是生物體內肌肽和鵝肌肽的構成因子。經口攝入后,直接作用于肌肉,遲滯疲勞感、促進體內肌肽的合成。

去年3月份,厚生省修改了食藥區分,β-丙氨酸可以用于食品。市場對其提高運動能力和腦功能方面的作用非常期待,在歐美市場已經被廣泛用于膳食補充劑。檢索同行評價的文獻,在短跑、自行車、賽艇、舉重等運動領域,具有持續增加肌肉中的肌肽、增強肌肉降低傷害的能力、減輕﹒延遲肌肉氧化造成的疲勞、提高持久力、促進激烈運動后的恢復,進一步還有提高認知能力和集中力等研究報告。

大正制藥于去年6月份上市了添加β-丙氨酸的清涼飲料水『力保美達shot』。除了構成肌肽的β-丙氨酸,還添加了精氨酸和瓜氨酸。針對運動前快速補充的需求。

 

去年還出現了添加9種必需氨基酸・E A A(Essential Amino Acid)與β-丙氨酸配伍的膳食補充劑『EAA 9』,發售6個月銷售了3萬個。通過知名健身教授的宣傳獲得了一定的知名度。

 

11

GABA(γ-氨基丁酸)

 

添加三和酒類株式會社獨有原料『大麥乳酸發酵液GABA』功能性標示食品「リフティングGABA」獲得了消費者廳受理,功能聲稱「有助于維持皮膚彈力」。

三和酒類公司進行了有助于維持「皮膚彈力」的臨床試驗,獲得了有效維持・增進健康的證據。

*采用文獻「經口攝取γ-氨基丁酸對于皮膚狀態的改善效果」外薗英樹,上原絵理子日本食品科學工學會誌,63,306-311(2016)

以因為精神壓力感覺皮膚粗糙的女性為對象,連續8周攝取『大麥乳酸發酵液GABA』后,考察皮膚狀態。2月份~4月份實施的非盲檢試驗,證明提高了皮膚的彈力。(圖1)

 

另外,在皮膚狀態容易下降的10月份~12月份實施的雙盲對比試驗,與對照組(未攝取GABA)相比,GABA攝取組的皮膚彈力得以維持。(圖2)

 

由此得出結論,大麥乳酸發酵液GABA具有維持皮膚彈力的作用。

作用機理可能是「GABA對自律神經系統的作用及改善睡眠的質量(間接的作用)、對于皮膚真皮層的構成成分的透明質酸和膠原蛋白、彈性蛋白的生成具有促進作用(直接的作用),從而有助于維持皮膚的彈力」。

存在于真皮層的纖維芽細胞生成了膠原蛋白、彈性蛋白和透明質酸,而膠原蛋白和彈性蛋白與皮膚的彈力相關。

施加『大麥乳酸發酵液GABA』的細胞試驗,顯示纖維芽細胞中的膠原蛋白遺傳基因與彈性蛋白遺傳基因的生成量增加了(圖3的A、圖4)。

另外,用紫外線照射纖維芽細胞,生成傷害膠原蛋白的酶。試驗證明,大麥乳酸發酵液GABA可以抑制膠原蛋白分解酶遺傳基因(MMP-1)的合成(圖3的B)。

由此推斷,『大麥乳酸發酵液GABA』促進膠原蛋白和彈性蛋白的生成,從而有助于維持皮膚的彈力。

 

 

該公司的『大麥乳酸發酵液GABA』至今已經獲得「提高睡眠質量」「緩和精神壓力・疲勞感」「維持活力(改善低落的心情狀態)」「調節血壓」「改善皮膚彈力」的功能標示。

目前獲得受理的添加「GABA」的功能性標示食品已經接近290項。

減輕精神壓力和提高睡眠質量的添加GABA的巧克力

 

降低精神壓力和疲勞感的糖片和口香糖

 

降低高血壓的GABA功能性標示食品

 

維持活力(改善低落的心情狀態)功能性標示食品

 

有助于維持皮膚彈力的功能性標示食品

 

12

L-茶氨酸

1950年首次被日本學者發現。數十年來,關于L-茶氨酸的科學研究從未停止,研究發現,其可穿透血腦屏障發揮作用,具有良好的鎮靜和舒緩功效。從日本的食品添加劑到美國的GRAS認證,再到中國的新食品原料,L-茶氨酸的安全性已經得到多個官方機構認可。目前,許多終端產品配方中都含有該原料。

 

 

 

 

 
 
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