電子煙煙液中甜味劑的種類及感官評價現(xiàn)狀探究

楊文武，況利平

深圳市吉邇科技有限公司喜馬拉雅實驗室（深圳 518000）

電子煙煙液主要由丙二醇、丙三醇、煙堿及各類香精組成，甜味劑在傳統(tǒng)煙草和新型煙草領域均有著廣泛的應用[1-4]。目前水果口味是國外電子煙市場的主要風味，而甜味劑是電子煙水果口味中重要的特征組成部分。甜味劑是賦予食品甜味的功能性食品添加劑。我國食品添加劑相關標準允許使用20余種甜味劑，并規(guī)定了其在不同食品中的使用限量[5]。GB 41700—2022[6]《電子煙》強制性國家標準將于2022年10月1日實施，紐甜是該標準中唯一允許使用的甜味劑[6]，而美國PMTA法規(guī)[7]、歐盟TPD法規(guī)[8]等均未明確提出允許使用的甜味劑清單和限量標準。合理使用電子煙法規(guī)標準規(guī)定中規(guī)定的甜味劑是安全的，但如果超限量、超范圍使用，則會對電子煙消費者的健康產生一定負面影響。

味覺是指動物的口腔或味覺器官感受到外界味覺物質刺激而產生的一種感覺，目前已發(fā)現(xiàn)的味覺可分為甜、苦、酸、咸、鮮5種。動物感受味覺物質主要依靠舌頭上的味蕾，人體的舌頭上約有50萬個味細胞，約50個味細胞組成一個味蕾，因此，一個成年人的味蕾數(shù)量大約是1萬個[9]。舌頭上感覺不同味道的味蕾分布區(qū)是不同的，通過對人類舌器官的形態(tài)和功能進行研究，發(fā)現(xiàn)舌尖部位對甜味較敏感。電子煙氣溶膠是由多種成分組成的混合物，即感受到的可能是多種味道的混合體，需要不同類型的味細胞協(xié)同發(fā)揮作用，從而對外界的刺激做出應激反應。因此，文章綜述了現(xiàn)有的甜味劑的種類及感官特征，以期對電子煙煙液風味改良、產品質量安全管控等提供參考。

1 甜味劑的分類

目前甜味劑有多種分類方法[10]：按照化學結構和性質可分為糖類甜味劑和非糖類甜味劑；若按是否提供能量來分可分為營養(yǎng)性甜味劑和非營養(yǎng)性甜味劑，也分別稱作高熱量甜味劑和低熱量或無熱量甜味劑，營養(yǎng)性甜味劑包括蔗糖、葡萄糖、單糖多元醇、二糖多元醇等，非營養(yǎng)性甜味劑通常是高甜度甜味劑和無熱量甜味劑；按照甜度又可分為低甜度甜味劑和高甜度甜味劑；甜味劑按照來源不同可分為天然甜味劑和人工合成甜味劑，常用天然甜味劑有羅漢果甜苷、甜菊糖苷、甘草甜素、甜茶苷、甜味蛋白等，人工合成甜味劑有三氯蔗糖、阿斯巴甜、紐甜、阿力甜、糖精鈉、安賽蜜等。

電子煙是近年來興起的一種新型煙草制品，水果口味逐漸成為廣大電子煙消費者的選擇，而甜味劑的大量應用成為暢銷風味的關鍵因素，極大地促進了水果口味的發(fā)展。目前，國內外電子煙法規(guī)中關于甜味劑的法規(guī)標準較少，如葡萄糖、果糖、蔗糖、麥芽糖等會引發(fā)糖尿病患者血糖升高的甜味劑是企業(yè)重點關注的對象，存在健康風險隱患的甜味劑是禁止使用的。

目前電子煙煙液使用的甜味劑主要有三氯蔗糖、紐甜、阿斯巴甜等合成類甜味劑。食品添加劑聯(lián)合專家委員會（JECFA）對各類常見甜味劑的健康風險評估[11]及各國的甜味劑批準情況見表1。

表1 不同甜味劑的法規(guī)批準情況

2 甜味劑的感官評價

甜味劑的甜度（或相對甜度）一般以蔗糖為比較基準，規(guī)定蔗糖的甜度為1，其他甜味劑的甜度是其比蔗糖甜的倍數(shù)[12]，可通過在使用濃度下與等甜味的蔗糖水溶液相比較而得到甜味劑相對于蔗糖的甜度。高甜度甜味劑的甜度與其使用濃度或與之比較的等甜味的蔗糖濃度水平有關，在低濃度時甜度較高，而在高濃度時甜度會降低。常見甜味劑的口感評價見表2[13]。

表2 不同甜味劑的甜味特性評價

糖醇是一類低熱量、填充型甜味劑，是糖分子上的醛基或酮基被還原為羥基而形成的，主要包括甘露糖醇、山梨糖醇、木糖醇、赤蘚糖醇、麥芽糖醇、乳糖醇等。糖醇具有低熱量、較高耐熱性、不產生美拉德反應、清涼感等特點。其中赤蘚糖醇甜味純正干凈，甜度約為蔗糖的0.6~0.7倍，在元氣森林等飲料“0糖”概念推動下呈現(xiàn)爆發(fā)式增長，常用作高倍甜味劑的稀釋劑。

二氫查耳酮衍生物具有非常高的甜度，相當于蔗糖甜度100~1 000倍，目前主要有柚苷二氫查爾酮、新橙皮苷二氫查爾酮[14]、三葉苷[15]等，新橙皮苷二氫查耳酮（NHDC），是以柑橘為原料制備的天然甜味劑，具有甜度高（為蔗糖的300~500倍）、穩(wěn)定性好和能量值低的特點。NHDC在pH 1~7，溫度30~80 ℃均不會產生任何變化，具有遮蔽強烈苦味的優(yōu)點。

羅漢果的主要甜味成分是一類以葫蘆素烷三萜羅漢果醇為苷元的糖苷類化合物，主要包括羅漢果苷Ⅵ和羅漢果苷Ⅴ，其中羅漢果苷Ⅴ的含量最高，是羅漢果甜苷的主要質量指標。羅漢果甜苷Ⅴ甜度為蔗糖的300倍，而含量較少的賽門苷Ⅰ其甜度相當于蔗糖的563倍。羅漢果苷在100 ℃中性水溶液連續(xù)加熱25 h或在120 ℃空氣中長期加熱仍不被破壞，熱穩(wěn)定性較好。

甜菊糖是一種天然的非營養(yǎng)類型的高甜度甜味劑，甜度是蔗糖的250~300倍，主要包括甜菊苷、瑞鮑迪苷A等十余種二萜類化合物，瑞鮑迪苷D與瑞鮑迪苷M的口感比其他甜菊糖苷成分更接近蔗糖，沒有任何苦味，因此是新型甜菊糖苷產品開發(fā)升級的方向之一。

甘草甜素是從甘草中能提取到的以甘草酸為主要成分、混合少量甘草酸鹽的提取物，甘草酸鹽是甘草酸一鉀、甘草酸三鉀、甘草酸銨的總稱，其中甘草酸鹽的甜度為蔗糖甜度的150~300倍。

阿斯巴甜由L-苯丙氨酸和L-天冬門氨酸之間通過甲基酯鍵鏈接而成的二肽類化合物。阿斯巴甜是一種低能量的甜味劑，其甜度約為蔗糖的200倍，甜味純正，無化學味、酸味和金屬殘留味。阿斯巴甜在水中的溶解度極低且不耐高溫，不適用于pH較高和高溫條件下使用。阿斯巴甜在體內的主要代謝產物為苯丙氨酸、天冬氨酸鹽和甲醇，不適用于苯丙酮酸尿患者。

紐甜是新型二肽類強力甜味劑，是阿斯巴甜的衍生物，甜度是蔗糖的7 000~10 000倍，性質穩(wěn)定，熱值比阿斯巴甜更低。紐甜口感純正，無強力甜味劑帶有的苦味和類似金屬味，紐甜穩(wěn)定性很好，在干燥且適宜的條件下可存放至少5年，楚文娟等[16]在煙用甜味接裝紙中紐甜的衰減特性發(fā)現(xiàn)，紐甜添加范圍為0.82~1.37 mg/g的接裝紙放置200 d后還未衰減完全。紐甜的穩(wěn)定性受pH和溫度改變而顯著變化。紐甜不會引起人體血漿中葡萄糖和胰島素的升高，也不會引起肥胖個體血糖控制水平，在人體口腔中不會被微生物代謝，不會引起齲齒。GB 41700—2022[6]《電子煙》中規(guī)定電子煙煙液中紐甜的使用限量為10 mg/g。

三氯蔗糖是一種白色結晶粉末，對光、熱、酸、堿等外界條件相對不敏感，三氯蔗糖的甜味純正，其甜度約為蔗糖的600倍，是目前最接近蔗糖口感的強力甜味劑，甜味特性曲線幾乎與蔗糖重疊。三氯蔗糖不僅可以淡化酸味和咸味，而且能夠隱藏澀味、苦味、酒味等，同時對辛辣、奶香等有增效作用[17]。三氯蔗糖易溶于水，室溫條件下水中溶解度可達到25%以上，在較寬的pH范圍內均能保持穩(wěn)定，在高溫條件（121 ℃，20 min）下甜味保持不變，這與三氯蔗糖分子中沒有活潑性的化學基團有關。

阿力甜甜度為蔗糖的2 000倍，它在阿斯巴甜的化學結構上做了改變，含有一個氨基硫雜環(huán)結構，甜度得以顯著提高，產生的甜味與蔗糖很接近。阿力甜受pH和溫度影響較大，阿力甜緩沖液pH在5~8的范圍，室溫條件下可穩(wěn)定儲存1年。在高溫條件下可與高含量還原糖發(fā)生美拉德反應產物，在酸性條件下容易分解產生后苦味，在某些風味中可能帶來硫味。

糖精甜度為蔗糖的300倍，是歷史上第一個被發(fā)現(xiàn)的合成甜味劑，甜味閾值為0.000 48%，由于其母體化合物只能微溶于水，常常與鈉或鈣成鹽使用，糖精鈉在分子狀態(tài)下沒有甜味，濃度較大時帶有苦味，在酸性條件下對糖精鈉進行加熱，會喪失甜味，同時形成帶有苦味的鄰氨基磺酰苯甲酸，糖精鈉不容易被人體吸收，可以隨大小便排出體外。

安賽蜜甜度為蔗糖的200倍，屬于磺胺類化合物，可通過氨基磺酸和乙烯酮制備而成。其具有高水溶性和熱穩(wěn)定性，單獨使用時會有輕微延遲的苦味，常與其他甜味劑特別是阿斯巴甜、三氯蔗糖等協(xié)同使用以增加甜度和風味。安賽蜜水溶液（pH為3.0~3.5，20 ℃）放置大約兩年時間其甜度沒有降低，巴氏滅菌不影響其味道。

甜蜜素甜度為蔗糖的30~50倍，甜蜜素有苦味，但與糖精鈉、三氯蔗糖等協(xié)同使用有良好的甜味協(xié)同作用，甜蜜素非常耐熱，分解溫度約為280 ℃，不會發(fā)生焦糖化反應。在酸性條件下略有分解，在堿性條件下穩(wěn)定，在pH為2.0的環(huán)境條件下可保持穩(wěn)定超過60年。在低濃度情況下，能掩蓋一些柑橘類水果的天然酸味。

愛德萬甜是一種非營養(yǎng)低熱量高強度的新型甜味劑，其甜度高達蔗糖的20 000倍，愛德萬甜甜度高、毒性低、無苦味酸味且成本低廉，同時具有水溶性好、耐熱、適于高溫加工產品的特點，具有廣闊的市場前景。從合成工藝上看，它是阿斯巴甜的衍生物，結構與紐甜相似。

索馬甜是從非洲西部一種果實呈紅褐色三角錐形的竹芋屬竹芋科多年生植物的假種皮中提取出的天然甜味蛋白質。索馬甜包含索馬甜Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ及索馬甜B(yǎng)和C。極易溶于水且甜味極強，甜度約為蔗糖甜度的1 600倍，無異味且甜味持續(xù)時間長。甜味蛋白具有甜味度高、熱量低、無毒安全等優(yōu)點。目前發(fā)現(xiàn)的甜味蛋白主要有8種，分別是奇果蛋白、莫內林、奇異果甜蛋白、馬檳榔蛋白、噴塔汀、仙茅蛋白、brazzein和neoculin。美國FDA已經批準莫內林為“一般公認安全”GRAS級的食品添加劑。

3 甜味劑抑制劑和增強劑

甜味過強會產生令人不愉快的味道，在某些時候，控制甜度有助于風味的提高。目前已發(fā)現(xiàn)數(shù)種甜味抑制劑，可分為天然甜味抑制劑和人工合成甜味抑制劑，天然甜味抑制劑包括匙羹藤、三萜皂苷、大棗提取物降甜劑ziziphin等，匙羹藤提取物對甜菊苷、蔗糖、天冬甘素等8種甜味化合物具有非競爭性的抑制作用，其抑制率為77%，這可能與結合甜味受體有關。人工合成甜味抑制劑主要有2-（4-甲氧基苯氧基）-丙酸與3-（4-甲氧基苯甲?；?丙酸，lactisole主要成分為2-（4-甲氧基苯氧基）-丙酸，常以鈉鹽形式存在，它主要通過抑制舌尖甜味受體的活性來降低甜度，同時，其本身無色無味，不影響口感及風味[9]。

甜味增強劑可大幅度提高低濃度甜味劑的甜度，同時減少人工合成甜味劑的使用，減少由人工甜味劑帶來的余味、苦味等，提高產品的風味及品質。甜味增強劑本身沒有甜味活性，C家族的G蛋白偶聯(lián)受體是研究甜味調節(jié)劑的理想模型，甜味分子與甜味受體T1R2/T1R3相互作用有關，Servant等[18]研究SE-1在50 μmol/L的濃度下，SE-1能夠將三氯蔗糖的甜味度提高20倍以上。對甜味劑增強具有特異的選擇性。例如SE-1能顯著增強三氯蔗糖的甜味，但不能增強其他甜味劑如阿斯巴甜、糖精、甜蜜素等。通過對SE-1進行化學修飾，設計出SE-2和SE-3，SE-2（50 μmol/L）和SE-3（200 μmol/L）分別將兩種甜味化合物三氯蔗糖和蔗糖甜度提高24倍和4.7倍。人類感官行為學實驗表明，200 μmol/L的SE-1和SE-2能夠將三氯蔗糖的使用量減少50%~80%，但可保持同樣的甜味效果，這對減少甜味化合物帶來的不良效果及提高人類健康水平具有積極作用。

4 甜味劑復配

各種甜味劑不僅在甜度上有所不同，而且在口感、甜味的開始和持續(xù)時間、可察覺的余味、在各種pH和溫度下的溶解度和穩(wěn)定性方面也不同，沒有一種甜味劑在應用上是十全十美的。如甜蜜素價格低但口味微苦，安賽蜜甜味爽快但價格相對較貴，甜菊糖苷甜度高但有苦后味，當兩種或多種甜味劑復配使用時，可以用來克服單一甜味劑的局限性。復合甜味劑是指將2種或2種以上甜味劑按照一定的比例復配組成，并能將各種甜味劑的協(xié)同效應和味覺特點綜合起來。復合甜味劑具有增加風味、改善口感，縮短味覺差、提高甜味穩(wěn)定性、增加甜度減少甜味劑總使用量和降低成本等優(yōu)勢[19]。

復配甜味劑根據(jù)需求目的采用“高倍甜味劑+低倍甜味劑”“高倍甜味劑+高倍甜味劑”等多種復配方式，高倍甜味劑甜度高，用量少，可能有一定的不良后味；低倍甜味劑甜度較低，但可能掩蓋高倍甜味劑的不良后味，如“三氯蔗糖+赤蘚糖醇”。安賽蜜和阿斯巴甜兩者以1∶1比例復配時產生較好的協(xié)同效果[20]，其甜度會增至蔗糖（3%）的300倍。阿斯巴甜與安賽蜜、甜蜜素、糖精鈉復合使用，可改善其不良的金屬味、苦后味。糖精鈉的后味比蔗糖更持久，當糖精鈉與甜蜜素按照1∶10的比例復配混合后，甜味特性得到改善，復配物的甜味強度-時間曲線與蔗糖接近。

電子煙煙液中的甜味劑在高溫條件下往往容易出現(xiàn)“糊味”，這與甜味劑的分子量大小、甜味劑純度，霧化溫度、霧化芯材料及結構等因素相關。一款適用于所有煙具霧化的甜味劑是不存在的，因此結合產品特點，綜合考慮上述多方面的因素，方有可能開發(fā)出與電子煙煙具適配的復合甜味劑，以提升電子煙消費者的感官體驗。

5 結論

理想的甜味劑應該具備安全無毒、口感像蔗糖一樣純正沒有雜味、較寬的酸堿范圍、良好的配伍性、非致齲齒性、低能量特性等特點。充分利用單一甜味劑的特性，開發(fā)高效的復合甜味劑是電子煙煙液風味改良的一個趨勢。

世界各國對電子煙中甜味劑管控力度不同，生產企業(yè)要嚴格遵守國內電子煙國家標準法規(guī)，用于出口的電子煙產品還應符合目的地國家或地區(qū)的法律法規(guī)和標準要求；甜味劑經過電子煙煙具霧化后產生氣溶膠比傳統(tǒng)的食品等經口攝入方式更為復雜，亟需開展更多關于電子煙氣溶膠中甜味劑的安全毒理研究，將有助于為電子煙消費者提供更安全健康的產品。