愛德萬甜與赤蘚糖醇復(fù)配及其在酸奶中的應(yīng)用

樂袁通宇，陳宇坤，胡國華, *

1. 華東理工大學(xué)（上海 200237）；2. 華東理工大學(xué)蘇州工業(yè)技術(shù)研究院/食品技術(shù)研究中心（蘇州 215011）

愛德萬甜（Advantame）是人類迄今為止可利用的相對甜度最高的甜味劑，其化學(xué)式為C24H30N2O7·H2O（N-（N-（3-（3-羥基-4-甲氧基苯基）丙基-L-α-天冬氨酰）-L-苯丙氨酸-1-甲酯）），最初是由日本味之素公司以阿斯巴甜的分子結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，利用構(gòu)像分析、分子設(shè)計和受體模型建立等方面的先進(jìn)技術(shù)，開發(fā)的新一代低熱量甜味劑[1]。FDA（美國食品藥品監(jiān)督管理局）于2014年批準(zhǔn)愛德萬甜在食品中的使用，我國于2017年將愛德萬甜作為食品添加劑的新品種，但至今仍然沒有愛德萬甜的生產(chǎn)及檢測的國家標(biāo)準(zhǔn)，對愛德萬甜的管控也存在一定的不足[2]。目前對于愛德萬甜的檢測方法主要有液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜法[3-6]、固相萃取-超高效液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜法[7]、高效液相色譜-二極管陣列法[8]等。

甜味劑的種類繁多，但單一的甜味劑都有一定的缺點(diǎn)：阿斯巴甜雖然甜味清爽，但是pH及熱穩(wěn)定性差[9]；甜菊糖雖然是一種天然甜味劑，但濃度增加會有后苦味及甘草味[10-11]；紐甜雖然無苦后味且甜度較高[12-13]，但其后甜味持續(xù)時間過長。因此，將單一甜味劑進(jìn)行復(fù)配是當(dāng)前甜味劑應(yīng)用的趨勢。復(fù)配甜味劑是指將兩種或者兩種以上的甜味劑復(fù)合后使用，以達(dá)到綜合效果的一類甜味劑[14]。復(fù)合型甜味劑往往使用高倍甜味劑和糖醇類甜味劑的組合方式。赤蘚糖醇是一種四碳多元醇類化合物，可由葡萄糖發(fā)酵制得，為白色結(jié)晶粉末。赤蘚糖醇具有純正的甜味，且具有低熱量值、高耐受性、無毒副作用、抗齲齒性等生物學(xué)特性[15]。赤蘚糖醇可以用于無糖硬糖的制作[16]或應(yīng)用到檸檬汁飲料中以減緩飲料中維生素C的降解速率[17]。而目前國內(nèi)外關(guān)于愛德萬甜與赤蘚糖醇的復(fù)配及其應(yīng)用研究較少。試驗(yàn)研究了愛德萬甜的甜味特性，在其基礎(chǔ)上研究了赤蘚糖醇與愛德萬甜的復(fù)配，將其復(fù)配甜味劑應(yīng)用到酸奶之中，為愛德萬甜的復(fù)配及其應(yīng)用提供了理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料

愛德萬甜（Advantame，日本味之素公司）；赤蘚糖醇（西安拉維亞有限公司）；無水氯化鈣（分析純，上海凌峰化學(xué)試劑有限公司）；氯化鉀（分析純，上海凌峰化學(xué)試劑有限公司）；氯化鈉（分析純，上海凌峰化學(xué)試劑有限公司）；一水合檸檬酸（分析純，上海凌峰化學(xué)試劑有限公司）；檸檬酸鈉（分析純，上海凌峰化學(xué)試劑有限公司）；白砂糖（食品級，符合 GB/T 317—2018優(yōu)選級標(biāo)準(zhǔn)）；發(fā)酵劑（食品級，安琪酵母股份有限公司）；純牛奶（食品級，內(nèi)蒙古伊利實(shí)業(yè)集團(tuán)股份有限公司）；明膠（食品級，九江福美泰生物科技有限公司）。

1.2 儀器與設(shè)備

FA1204B電子天平（上海精科天美科學(xué)儀器有限公司）；HHS-21-4數(shù)顯恒溫水浴鍋（上海博迅實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠）；PHS-3C型pH計（上海佑科儀器儀表有限公司）；XW-80A旋渦混合器（上海精科實(shí)業(yè)有限公司）；TDZ4-WS臺式高速離心機(jī)（湘儀離心機(jī)儀器有限公司）；LFRA 4500質(zhì)構(gòu)儀（美國博勒飛公司）。

1.3 方法

1.3.1 不同濃度的愛德萬甜相對甜度的測定

室溫下，配制質(zhì)量濃度0.04，0.05，0.06，0.07，0.08，0.09，0.10，0.11和0.12 g/mL的蔗糖溶液以及質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.000 1%，0.000 2%，0.000 3%，0.000 4%，0.000 5%，0.000 6%，0.000 7%和0.000 8%的愛德萬甜溶液。采用量值估計法測定愛德萬甜的相對甜度[18]，以蔗糖溶液作為參考樣品，請?jiān)u定員根據(jù)給定的參考樣品評定各樣品的甜度。相對甜度（RS）按式（1）計算。

1.3.2 溫度對愛德萬甜相對甜度的影響

室溫下，配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4.0%，5.0%，6.0%，7.0%，8.0%，9.0%和10.0%的蔗糖溶液，以及相應(yīng)濃度梯度的愛德萬甜溶液，將蔗糖溶液與愛德萬甜溶液分別在4，25和50 ℃水浴1 h后測定溫度對愛德萬甜相對甜度的影響。

1.3.3 pH對愛德萬甜相對甜度的影響

室溫下，配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4.0%，5.0%，6.0%，7.0%，8.0%，9.0%和10.0%的蔗糖溶液，以及相應(yīng)濃度梯度的愛德萬甜溶液，用檸檬酸將不同濃度的愛德萬甜溶液分別調(diào)節(jié)pH至3.0，4.0，5.0，6.0和7.0。測定各pH下愛德萬甜的相對甜度。

1.3.4 金屬離子對愛德萬甜相對濃度的影響

室溫下，配制8.0%蔗糖溶液與等甜濃度的愛德萬甜溶液。分別添加濃度為0，5，10，15，20和25mmol/L的NaCl、KCl、CaCl2于愛德萬甜溶液中，測定其相對甜度。

1.3.5 復(fù)配甜味劑的配制及其相對甜度測定

愛德萬甜與赤蘚糖醇按照質(zhì)量比1：0，1：10，1：20，1：30，1：40，1：50，1：60，1：70，1：80和1：90分別進(jìn)行復(fù)配，其余用蔗糖作為填充劑。準(zhǔn)確稱取各比例的成分并且充分研磨，利用旋渦混合器使其混合均勻，即制得不同比例的復(fù)配甜味劑。將制備好的復(fù)配甜味劑置于干燥處保存?zhèn)溆谩?/p>

1.3.6 愛德萬甜及其復(fù)配甜味劑的甜味特性評定及其相對甜度測定

采用定量描述分析（QDA）法評定愛德萬甜及其復(fù)配甜味劑的感官特性[19]。配制4%等甜濃度的愛德萬甜、赤蘚糖醇、紐甜、三氯蔗糖溶液以及不同配比的愛德萬甜與赤蘚糖醇復(fù)配甜味劑溶液，品評人員品嘗后描述甜味劑的感官特性，如甜味起始速度、苦味、澀味、金屬余味、甜味余味，口感，并且讓其按甜味強(qiáng)度大小進(jìn)行排序[20]。樣品的評定等級從0到10，其中評定等級0表示感覺到甜味的速度很慢，有嚴(yán)重的苦味/澀味、強(qiáng)烈的金屬余味/后甜味或過于濃厚/寡淡的口感，樣品等級10表示立即感受到甜味、幾乎無苦味/澀味、無金屬余味/后甜味或清爽的口感。復(fù)配甜味劑的相對甜度測定方法同上述1.3.1。

1.3.7 感官評定小組人員組成以及評定過程

感官評定小組由本學(xué)院篩選，所選成員應(yīng)身體健康，具有良好的語言表達(dá)能力和感官分辨能力，最終選定10名感官評定人（5名男、5名女）組成感官評定小組。

感官評定室溫度保持在22 ℃，感觀評定過程中，每次提供20 mL樣品于一次性紙杯中，評定員品嘗每種溶液持續(xù)30 s，兩個樣品間休息約1 min，每次品嘗后，用蒸餾水漱口，評定結(jié)果取評定人員打分的平均值。

1.3.8 復(fù)配甜味劑在酸奶中的應(yīng)用

1.3.8.1 酸奶制作工藝[21-22]

鮮牛乳→預(yù)處理（加入0.2%明膠，8%蔗糖）→均質(zhì)（20 MPa，60～65 ℃）→殺菌（95 ℃，5 min）→冷卻（42 ℃）→接種（加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%的發(fā)酵劑）→恒溫發(fā)酵（42 ℃，6 h）→冷藏后熟（4 ℃，24h）→成品

1.3.8.2 復(fù)配甜味劑替代酸奶中不同比例的蔗糖

酸奶中蔗糖添加量為8%左右，將上述試驗(yàn)最終制得的愛德萬甜與赤蘚糖醇最佳復(fù)配甜味劑分別替代0，20%，40%，60%，80%和100%的蔗糖，制作酸奶，并對酸奶進(jìn)行質(zhì)構(gòu)等特性分析及感官評價。1.3.8.3 酸奶質(zhì)構(gòu)測試

測試儀器：CT3 LFRA 4500型質(zhì)構(gòu)儀。測試參數(shù)：測定模式compression，探頭TA4/1000（38.1 mm），測試速度1 mm/s，測試深度20 mm，觸發(fā)點(diǎn)0.044 N，數(shù)據(jù)采集頻率100 Hz。

1.3.8.4 酸奶持水力（water holding capacity，WHC）的測定

取10 g左右的酸奶樣品，室溫下4 000 r/min離心30 min，離心結(jié)束后除去上清液并稱其沉淀物的質(zhì)量。酸奶的持水力按式（3）計算。

式中：m1為離心沉淀物的質(zhì)量，g；m0為酸奶樣品質(zhì)量，g。

1.3.8.5 酸奶感官評價

將酸奶樣品分裝至具有隨機(jī)編號的一次性紙杯中。10名感官評價小組成員根據(jù)酸奶感官評價表（表1）對酸奶樣品進(jìn)行評價。以10分制填寫評分，色澤、風(fēng)味、口感質(zhì)地、組織狀態(tài)分別占比20%，20%，30%和30%。感官評價得分按式（4）計算。

感官評價得分=色澤得分×20%+風(fēng)味得分×20%+口感質(zhì)地得分×30%+組織狀態(tài)得分×30% （4）

表1 酸奶感官評價標(biāo)準(zhǔn)

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SPSS 19.0統(tǒng)計軟件進(jìn)行方差分析，各試驗(yàn)組間采用單因素方差分析法，p＜0.05表示具有顯著差異。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同因素對愛德萬甜相對甜度的影響

愛德萬甜作為一種甜味劑在食品中添加使用，其相對甜度受自身質(zhì)量濃度、溫度、pH以及金屬離子等因素的影響。由圖1可知，當(dāng)愛德萬甜質(zhì)量濃度從0.000 14 g/100 mL增加至0.000 568 g/100 mL，其等甜蔗糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)從4%增加至12%，但是愛德萬甜的相對甜度卻從28 571倍下降至21 126倍。愛德萬甜質(zhì)量濃度上升而相對甜度反而下降，表明愛德萬甜與AK糖、糖精鈉[23]等甜味劑一樣，高質(zhì)量濃度對其相對甜度有抑制作用。因此愛德萬甜在低質(zhì)量濃度時的使用效果要優(yōu)于高質(zhì)量濃度時的使用效果。

圖1 不同因素對愛德萬甜相對甜度的影響

溫度在4，25或50 ℃時，愛德萬甜的相對甜度均隨著其質(zhì)量濃度的增加而下降。而對于一定質(zhì)量濃度的愛德萬甜，4 ℃時其相對甜度最低，50 ℃時其相對甜度最高。這表明相對稍高的溫度會提高愛德萬甜的相對甜度。當(dāng)愛德萬甜質(zhì)量濃度低于0.000 25 g/mL時，50 ℃對其相對甜度的提高是顯著的，而4 ℃時和其25 ℃下相對甜度的差異并不顯著，當(dāng)愛德萬甜質(zhì)量濃度高于0.000 3 g/mL時，溫度對于其相對甜度的影響并沒有顯著差異。因此只有在低質(zhì)量濃度下，較高的溫度對于愛德萬甜的相對甜度的增效作用具有統(tǒng)計學(xué)上的顯著差異。

無論是低質(zhì)量濃度還是高質(zhì)量濃度的愛德萬甜，隨著pH的減小，愛德萬甜相對甜度逐漸減小。pH越低則人們所感受到的酸味越強(qiáng)烈，而酸味與甜味的消殺作用則會減弱人們感受到甜味的強(qiáng)度。因此pH的減小會降低愛德萬甜的相對甜度。

隨著鈉離子、鉀離子和鈣離子的離子濃度的增加，愛德萬甜的相對甜度顯著下降，特別是當(dāng)鉀離子和鈣離子的濃度達(dá)到20 mmol/L時，愛德萬甜的相對甜度幾乎可以忽略，因此在愛德萬甜的應(yīng)用中應(yīng)該避免這兩種離子的使用。

2.2 愛德萬甜及其復(fù)配甜味劑的甜味特性

2.2.1 單一甜味劑的甜味特性對比

由圖2可知，愛德萬甜甜味起始速度評分最低只有4分，這是因?yàn)槠淙肟诓⒉荒芰⒓锤惺艿教鹞丁＝饘儆辔洞蠖喑霈F(xiàn)在愛德萬甜和紐甜等超高甜度的甜味劑上，相比而言赤蘚糖醇這種低甜度的甜味劑就完全沒有金屬余味?？诟猩蠍鄣氯f甜和紐甜都過于濃厚，赤蘚糖醇卻十分清爽，這也和兩者的相對甜度差別較大有關(guān)。愛德萬甜的后甜味相比紐甜更加嚴(yán)重，這種后甜味是和蔗糖的清爽甜味完全不同的不良口感，在實(shí)際應(yīng)用中要盡量消除這種不良后甜味。赤蘚糖醇甜度較低且甜味特性更加接近蔗糖，因此選擇其和愛德萬甜進(jìn)行復(fù)配以改善愛德萬甜的甜味特性。

圖2 單一甜味劑的甜味特性

2.2.2 愛德萬甜與赤蘚糖醇復(fù)配甜味劑的甜味特性對比

愛德萬甜單一甜味劑本身最大的缺點(diǎn)是嚴(yán)重的后甜味，而赤蘚糖醇的添加對于愛德萬甜后甜味的改善效果最為顯著，在赤蘚糖醇添加量達(dá)到70%后，愛德萬甜后甜味基本被消除。赤蘚糖醇自身清爽的口感可以改善愛德萬甜過于濃厚的不良口感。對于愛德萬甜略帶的一點(diǎn)澀味、苦味、金屬余味以及較慢的甜味起始速度，赤蘚糖醇由于其接近蔗糖的良好特性，所以其復(fù)配甜味劑在這些風(fēng)味特性上也有所改善。赤蘚糖醇在復(fù)配甜味劑中占的質(zhì)量比從10%增加至70%時，其感官評價總分逐漸增加，在70%比例時達(dá)到最高，此時復(fù)配甜味劑的后甜味、澀味和金屬余味基本消失，口感也和蔗糖一樣清爽。當(dāng)赤蘚糖醇質(zhì)量占比繼續(xù)增大至80%和90%，三組感官評分之間無顯著性差異，但是赤蘚糖醇比例卻增加了，也使得成本增加。因此復(fù)配甜味劑中赤蘚糖醇比例為70%時最具有實(shí)際應(yīng)用價值。

表2 赤蘚糖醇添加比例對復(fù)配甜味劑的風(fēng)味特性的影響

2.3 復(fù)配甜味劑相對甜度的測定

愛德萬甜與赤蘚糖醇復(fù)配甜味劑的相對甜度在161～200倍，且隨著復(fù)配甜味劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，其相對甜度隨之下降。該復(fù)配甜味劑使得愛德萬甜20 000倍左右的超高倍甜度下降至200倍左右（圖3），減少了其應(yīng)用時稀釋等繁瑣的操作。

2.4 愛德萬甜與赤蘚糖醇復(fù)配甜味劑在酸奶中的應(yīng)用

愛德萬甜與赤蘚糖醇復(fù)配甜味劑替代酸奶中不同比例的蔗糖對于酸奶黏附性、硬度、稠度、持水力以及感官評分的影響見表3和表4。

由表3可知，相對于完全使用蔗糖的對照組，試驗(yàn)組的黏附性和稠度總體呈下降趨勢，這可能是高甜度的復(fù)配甜味劑替代蔗糖使得酸奶中的總干物質(zhì)減少。且當(dāng)替代蔗糖比例從0增加至40%時，酸奶稠度的變化無顯著性差異，當(dāng)替代比例達(dá)到60%時，酸奶稠度的降低才出現(xiàn)顯著性差異。

隨著替代蔗糖比例的增加，酸奶的持水力逐漸下降，這是因?yàn)榭偢晌镔|(zhì)增加時用于破壞酸奶結(jié)構(gòu)的能量也同時增加，酸奶凝膠結(jié)構(gòu)也會更加穩(wěn)定，因而可以保留住更多的水分[24]。

酸奶的硬度也隨著替代蔗糖比例的增加而逐漸下降，研究表明總干物質(zhì)的增加可以提高酸奶硬度[24]。而復(fù)配甜味劑的使用使得酸奶中的總干物質(zhì)含量降低，因此酸奶的硬度也逐漸降低。

酸奶的感官品質(zhì)中除了色澤評分無顯著性差異，風(fēng)味、口感質(zhì)地和組織狀態(tài)評分均隨著替代蔗糖比例的增加而逐漸下降，這證明蔗糖仍然是酸奶中的最佳甜味劑。但是當(dāng)替代蔗糖比例達(dá)到40%時，酸奶的總感官評分仍然能夠達(dá)到較好的8分。綜合酸奶的質(zhì)構(gòu)分析以及感官品質(zhì)，試驗(yàn)認(rèn)為酸奶中添加40%的愛德萬甜與赤蘚糖醇復(fù)配甜味劑既可以接近只用蔗糖制作的酸奶口感又能夠達(dá)到最大程度“低糖”的效果。

圖3 復(fù)配甜味劑的相對甜度

表3 復(fù)配甜味劑替代蔗糖比例對酸奶的品質(zhì)影響

表4 復(fù)配甜味劑替代蔗糖比例對酸奶感官品質(zhì)的影響

3 結(jié)論

研究表明愛德萬甜的相對甜度隨其濃度上升而下降。溫度的升高對于低濃度愛德萬甜的相對甜度有顯著提升。pH的降低以及金屬離子濃度的增加顯著能降低愛德萬甜的相對甜度。當(dāng)愛德萬甜與赤蘚糖醇質(zhì)量比為1：70時，其復(fù)配甜味劑口感最好，可以基本解決愛德萬甜后甜味的問題。此復(fù)配甜味劑替代酸奶中40%的蔗糖時，制得的酸奶既可以“減糖”，口感又接近只添加蔗糖的酸奶口感。此次研究旨在為進(jìn)一步了解愛德萬甜的甜味特性及其復(fù)配甜味劑在酸奶中的應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)。