赤蘚糖醇特性及其硬糖研究

李文釗，吳靜，劉曉宇，韓穎，王未，余平蓮，閻一凡

（天津科技大學(xué)食品營(yíng)養(yǎng)與安全教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津300457）

赤蘚糖醇特性及其硬糖研究

李文釗，吳靜，劉曉宇，韓穎，王未，余平蓮，閻一凡

（天津科技大學(xué)食品營(yíng)養(yǎng)與安全教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津300457）

以赤蘚糖醇為主要原料，在研究赤蘚糖醇加工特性的基礎(chǔ)進(jìn)行無糖硬糖工藝研究。對(duì)赤蘚糖醇加工特性研究的結(jié)果表明：赤蘚糖醇在200℃條件下比較穩(wěn)定，不會(huì)發(fā)生分解、變色。經(jīng)由配方及加工工藝優(yōu)化試驗(yàn)考察液體麥芽糖醇添加量、熬糖溫度、熬糖時(shí)間對(duì)赤蘚糖醇硬糖感官品質(zhì)、硬度和脆度的影響，得到赤蘚糖醇硬糖的最優(yōu)工藝為：液體麥芽糖醇添加量為80%，熬糖溫度為165℃，熬糖時(shí)間為20min。

赤蘚糖醇；硬糖；硬度；脆度

傳統(tǒng)的硬糖是以蔗糖為主要原料加工而成，蔗糖除提供純正怡人的甜味刺激外，還賦予糖果16.7 kJ/g高能量。然而，蔗糖攝入過多被認(rèn)為是一個(gè)重要的不健康因子，無論發(fā)展中國(guó)家還是發(fā)達(dá)國(guó)家，在其提出的“國(guó)民健康指南”中均勸告國(guó)民限制對(duì)蔗糖的攝入。隨著生活水平的提高，人們對(duì)食品中的蔗糖含量甚為敏感，市場(chǎng)上出現(xiàn)了各種低糖甚至無糖食品。未來糖果工業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)有望逐漸向低糖、無糖，兼具美味又營(yíng)養(yǎng)的方向發(fā)展[1]。由于糖醇具有甜度低、熱值低、吸濕性好、耐熱耐酸、長(zhǎng)期食用不蛀齒，食用后不會(huì)引起人體的血糖波動(dòng)等特點(diǎn)[2]，因此，添加糖醇的低糖、無糖糖果一經(jīng)推出，迅速風(fēng)靡全球。目前，生產(chǎn)無糖糖果的原料主要是糖醇。我國(guó)已經(jīng)批準(zhǔn)列入食用衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的糖醇包括異麥芽酮糖醇、麥芽糖醇、山梨醇、木糖醇、乳糖醇和赤蘚糖醇等[3]。

赤蘚糖醇是一個(gè)具對(duì)稱分子的四碳糖醇，它僅以內(nèi)消旋式一種形式出現(xiàn)，存在于許多微生物、植物及動(dòng)物中，是21世紀(jì)流行的一種新型天然甜味劑。赤蘚糖醇為白色、光亮粉末或結(jié)晶，吸濕性低，具有適度甜味，可以在122℃融化形成無色、無粘性的液體[4]。由于機(jī)體內(nèi)進(jìn)入大腸的赤蘚糖醇的量很少，因此不會(huì)造成可能帶來的腹瀉及腸胃脹氣等副作用，所以赤蘚糖醇具有很高的耐受性，是糖醇中耐受性最高的一種[5]。本文以赤蘚糖醇為主要原料，輔以液體麥芽糖醇研制無糖硬糖，為糖果工業(yè)無糖食品開發(fā)及其品質(zhì)控制提供一定理論參考與數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

赤蘚糖醇：鄭州三榮化工產(chǎn)品有限公司；液體麥芽糖醇：山東保齡寶生物技術(shù)有限公司；檸檬酸：鄭州坤利食品添加劑有限公司；大豆蛋白：杜邦鄭州蛋白有限公司。

1.2 儀器

T-1000型電子天平：美國(guó)雙杰兄弟有限公司；AB204-N型電子分析天平：上海Mettler-toledo集團(tuán)；DL-I-15型臺(tái)式封閉電爐：天津市泰斯特儀器有限公司；TA.XTplus質(zhì)構(gòu)儀：英國(guó)StableMicro System公司；DC-P3型色差計(jì)：北京市興光測(cè)色儀公司；DSC-60A差示量熱掃描儀：日本Shimadzu Corporation公司。

1.3 方法

1.3.1 赤蘚糖醇穩(wěn)定性分析

研究赤蘚糖醇在加熱（取最高加熱溫度為200℃）過程中是否會(huì)發(fā)生分解、變色，是否發(fā)生褐變反應(yīng)。

1.3.1.1 差示掃描量熱法

以10℃/min的速率升溫，升至200℃，觀察這一范圍內(nèi)的DSC曲線變化，來判別赤蘚糖醇熱穩(wěn)定性。

1.3.1.2 色差分析

用色差計(jì)檢測(cè)赤蘚糖醇熔融態(tài)下130℃（以130℃為標(biāo)準(zhǔn)樣）、150、170℃和190℃下的L、A、B值，計(jì)算總色差值ΔE（L為白度值，A為紅度值，B為黃度值）。

1.3.1.3 肉眼觀察褐變現(xiàn)象

在加熱的赤蘚糖醇液中加入氨基反應(yīng)物，并持續(xù)加熱至200℃，觀察是否發(fā)生褐變反應(yīng)，是否有產(chǎn)生棕色甚至是黑色物質(zhì)等現(xiàn)象。

1.3.2 赤蘚糖醇硬糖制備

基礎(chǔ)配方：以赤蘚糖醇為基準(zhǔn)，液體麥芽糖醇70%，檸檬酸0.8%。

基本工藝流程：分別加熱赤蘚糖醇和液體麥芽糖醇，將溶解好的赤蘚糖醇逐漸加入到液體麥芽糖醇中，不斷攪拌使糖液溶解后在常壓下熬煮，達(dá)到175℃后保持15min，待糖液冷卻至120℃加入檸檬酸進(jìn)行調(diào)和后倒入模具中，冷卻成型脫模后進(jìn)行包裝即為成品。

1.3.3 赤蘚糖醇硬糖配方工藝研究

以硬糖感官評(píng)分和脆度、硬度測(cè)定值為考核指標(biāo)進(jìn)行赤蘚糖醇硬糖配方工藝研究。

1.3.3.1 主要配料對(duì)赤蘚糖醇硬糖品質(zhì)的影響

對(duì)液體麥芽糖醇的添加量、檸檬酸的添加量、熬糖溫度、熬糖時(shí)間進(jìn)行單因素試驗(yàn)。

1）液體麥芽糖醇添加量對(duì)赤蘚糖醇硬糖品質(zhì)的影響

液體麥芽糖醇按40%、50%、60%、70%、80%（以赤蘚糖醇為基準(zhǔn)）的5種添加量，分別制作赤蘚糖醇硬糖，并對(duì)成品硬糖進(jìn)行感官品質(zhì)和脆度、硬度的評(píng)價(jià)、檢測(cè)，以確定合理的液體麥芽糖醇添加量。

2）檸檬酸添加量對(duì)赤蘚糖醇硬糖品質(zhì)的影響

檸檬酸按0.2%、0.5%、0.8%、1.2%、1.5%（以赤蘚糖醇為基準(zhǔn)）的添加量加入硬糖基體基礎(chǔ)配方中，按基本加工工藝制作赤蘚糖醇硬糖。對(duì)成品進(jìn)行感官評(píng)價(jià)和質(zhì)構(gòu)測(cè)定。

1.3.3.2 主要加工工序?qū)Τ嗵\糖醇硬糖品質(zhì)的影響

1）熬糖時(shí)間對(duì)赤蘚糖醇硬糖品質(zhì)的影響

以熬糖時(shí)間分別為5、10、15、20min，按赤蘚糖醇硬糖基礎(chǔ)配方和加工工藝制作赤蘚糖醇硬糖。對(duì)成品進(jìn)行感官評(píng)價(jià)和質(zhì)構(gòu)測(cè)定。

2）熬糖溫度對(duì)赤蘚糖醇硬糖品質(zhì)的影響

熬糖溫度對(duì)硬糖品質(zhì)有很大影響。以熬糖溫度分別為160、165、170、175、180℃，按赤蘚糖醇硬糖基礎(chǔ)配方和加工工藝制作赤蘚糖醇硬糖。對(duì)成品進(jìn)行感官評(píng)價(jià)和質(zhì)構(gòu)測(cè)定。

1.3.3.3 赤蘚糖醇硬糖配方工藝優(yōu)化

在單因素基礎(chǔ)之上，選擇液體麥芽糖醇添加量、熬糖溫度、熬糖時(shí)間三因素進(jìn)行L9（34）正交優(yōu)化試驗(yàn)，因素水平見表1。

表1 赤蘚糖醇硬糖L9（34）正交因素水平表Table1 L9（34）Orthogonal factor levels table of erythritol hard candy

1.3.4 赤蘚糖醇硬糖品質(zhì)評(píng)價(jià)方法

1.3.4.1 赤蘚糖醇硬糖感官評(píng)價(jià)

赤蘚糖醇硬糖感官品質(zhì)評(píng)價(jià)采用評(píng)分法進(jìn)行評(píng)價(jià)，結(jié)合商業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SB/T10018-2008《糖果·硬質(zhì)糖果》[6]確定硬糖感官指標(biāo)[7]，建立赤蘚糖醇硬糖感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，見表2。

表2 赤蘚糖醇硬糖的感官評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)表Table2 Sensory score standard table of erythritol hard candy

每批樣品由10名經(jīng)過培訓(xùn)的感官評(píng)價(jià)員完成評(píng)價(jià)，最終取他們的平均值作為評(píng)價(jià)結(jié)果。

1.3.4.2 赤蘚糖醇硬糖物性分析

硬度和脆度是硬糖的兩個(gè)重要的質(zhì)構(gòu)評(píng)價(jià)指標(biāo)，采用TA.XT.Plus質(zhì)構(gòu)儀測(cè)赤蘚糖醇硬糖的硬度和脆度。采用模式如下：探頭P/2；測(cè)試前速度為1.0mm/s；測(cè)試時(shí)速度為1.0mm/s；測(cè)試后速度為10.0mm/s；下降距離為3mm；數(shù)據(jù)采集速度為400 pps[8-9]。

測(cè)試樣品厚度為7mm，測(cè)試時(shí)探頭正對(duì)糖塊中間，硬度和脆度取每批樣品5次測(cè)試的平均值。

2 結(jié)果與分析

2.1 赤蘚糖醇穩(wěn)定性分析

赤蘚糖醇的DSC分析結(jié)果見圖1。

圖1 DSC分析圖Fig.1 DSC analysis diagram

由圖1可以看出，121.3℃出現(xiàn)的峰所對(duì)應(yīng)的是赤蘚糖醇的熔點(diǎn)，在0～200℃這個(gè)范圍內(nèi)僅存在一個(gè)吸熱峰，說明在這個(gè)溫度范圍內(nèi)赤蘚糖醇僅出現(xiàn)融化及流動(dòng)現(xiàn)象，未分解產(chǎn)生其他物質(zhì)，在高溫下性質(zhì)較為穩(wěn)定。

赤蘚糖醇的色差分析結(jié)果見表3。

2#井于2018年3月27日至2018年4月3日進(jìn)行了試驗(yàn)抽水、單井穩(wěn)定流正式抽水試驗(yàn)及水位恢復(fù)。抽水延時(shí)61.5 h，水位恢復(fù)59 h，抽水成果詳見表1。

表3 色差分析結(jié)果Table3 Chromatism analysis results

從表3可以看出赤蘚糖醇在加熱至150、170、190℃條件下檢測(cè)得到的總色差值ΔE變化很小，均在0.5～1.5之間，可認(rèn)為沒有發(fā)生顏色變化。

在赤蘚糖醇中加入氨基反應(yīng)物，持續(xù)加熱到200℃，在此加熱過程中，未觀測(cè)到有棕色、黑色物質(zhì)產(chǎn)生，無明顯褐變反應(yīng)現(xiàn)象，故赤蘚糖醇在升溫過程中熱穩(wěn)定性較高，不易發(fā)生焦糖化、美拉德等反應(yīng)。

2.2 赤蘚糖醇硬糖配方工藝研究結(jié)果

2.2.1 主要配料對(duì)赤蘚糖醇硬糖品質(zhì)的影響

2.2.1.1 液體麥芽糖醇添加量對(duì)赤蘚糖醇硬糖品質(zhì)的影響

液體麥芽糖醇添加量對(duì)赤蘚糖醇硬糖品質(zhì)的影響見圖2。

圖2 液體麥芽糖醇添加量對(duì)赤蘚糖醇硬糖品質(zhì)的影響Fig.2 Effects of amount of liquid maltitol on the qualities of erythritol hard candy

由圖2可以看出，隨液體麥芽糖醇的添加量，赤蘚糖醇硬糖綜合感官評(píng)分呈先增加后降低的趨勢(shì)，當(dāng)液體麥芽糖醇的添加量為70%時(shí)，綜合感官評(píng)分值最高，故選擇液體麥芽糖醇的添加量為70%。

2.2.1.2 檸檬酸添加量對(duì)赤蘚糖醇硬糖品質(zhì)的影響

檸檬酸添加量對(duì)赤蘚糖醇硬糖品質(zhì)的影響見圖3。

圖3 檸檬酸添加量對(duì)赤蘚糖醇硬糖品質(zhì)的影響Fig.3 Effects of amount of citric acid on the qualities of erythritol hard candy

由圖3可以看出，不同的檸檬酸添加量對(duì)赤蘚糖醇硬糖的感官品質(zhì)有很大的影響，檸檬酸在這里起到一個(gè)調(diào)節(jié)酸甜度的作用，當(dāng)檸檬酸添加量為1.1%時(shí)，赤蘚糖醇硬糖酸甜感適中，感官評(píng)分最高，當(dāng)檸檬酸添加量小于1.1%時(shí)，感官評(píng)分的趨勢(shì)為隨著添加量的增加而升高，當(dāng)添加量大于1.1%時(shí)，感官評(píng)分有所降低。

從圖3曲線還可以看到，隨著檸檬酸添加量的增加，硬糖的硬度均在38 kg～40 kg范圍內(nèi)，硬糖的脆度均在1.5mm～1.6mm范圍內(nèi)，不同的檸檬酸添加量對(duì)赤蘚糖醇硬糖硬度和脆度影響不明顯，這可能是由于赤蘚糖醇和液體麥芽糖醇都對(duì)酸穩(wěn)定。所以，選擇檸檬酸的添加量為1.1%。

2.2.2 主要加工工序?qū)Τ嗵\糖醇硬糖品質(zhì)的影響

2.2.2.1 熬糖時(shí)間對(duì)赤蘚糖醇硬糖品質(zhì)的影響

熬糖時(shí)間對(duì)赤蘚糖醇硬糖品質(zhì)的影響見圖4。

圖4 熬糖時(shí)間對(duì)赤蘚糖醇硬糖品質(zhì)的影響Fig.4 Effect of bolling time on the qualities of erythritol hard candy

由圖4可以看出，不同的熬糖時(shí)間對(duì)赤蘚糖醇硬糖的感官評(píng)分影響較大，當(dāng)熬糖時(shí)間為15min時(shí)的感官評(píng)分分值最高，明顯高于其他熬糖時(shí)間下的分值。當(dāng)熬糖時(shí)間為5min時(shí)，感官分值最低。

從圖4中曲線還可以看到，熬糖時(shí)間對(duì)赤蘚糖醇硬糖的硬度和脆度影響較大，隨著熬糖時(shí)間的增加硬度呈增大的趨勢(shì)，脆度呈先減小后增大的趨勢(shì)，可能是由于熬糖時(shí)間的增加，糖液中的水分蒸發(fā)的越充分，使得硬糖的硬度和脆度變化較為明顯。

2.2.2.2 熬糖溫度對(duì)赤蘚糖醇硬糖品質(zhì)的影響

熬糖溫度對(duì)赤蘚糖醇硬糖品質(zhì)的影響見圖5。

由圖5可見，不同的熬糖溫度對(duì)赤蘚糖醇硬糖感官品質(zhì)影響較大，熬糖溫度為175℃時(shí)，硬糖的感官評(píng)分最高，稍高于其他熬糖溫度的感官評(píng)分分值，在160℃～175℃范圍內(nèi)，硬糖的感官分值呈緩慢遞增趨勢(shì)，在180℃時(shí)，硬糖的感官評(píng)分最低，溫度太高有輕微焦味，影響硬糖味道。

圖5 熬糖溫度對(duì)赤蘚糖醇硬糖品質(zhì)的影響Fig.5 Effects of bolling temperatures on the qualities of erythritol hard candy

從圖5曲線可以看出，隨著熬糖溫度的升高，赤蘚糖醇的硬度呈增大的趨勢(shì)，脆度呈先增大后減小的趨勢(shì)。隨著溫度升高，糖液中的水分蒸發(fā)的越快，對(duì)硬糖的硬度和脆度有一定影響。溫度越高可能越促進(jìn)赤蘚糖醇和液體麥芽糖醇間的相互作用，影響硬糖的質(zhì)構(gòu)。

由以上研究可以得出赤蘚糖醇硬糖硬度最好的范圍為38 kg～47 kg，脆度最好的范圍為1.20mm～1.65mm。

2.2.3 赤蘚糖醇硬糖配方工藝優(yōu)化結(jié)果

赤蘚糖醇硬糖正交試驗(yàn)優(yōu)化方案及結(jié)果見表4、方差分析結(jié)果見表5。

表4 赤蘚糖醇硬糖正交試驗(yàn)方案與直觀分析Table4 Orthogonal experiment scheme and intuitive analysis of erythritol hard candy

從表4中可以看出在液體麥芽糖醇添加量、熬糖溫度、熬糖時(shí)間3個(gè)因素中，對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)影響的主次順序?yàn)椋阂后w麥芽糖醇添加量＞熬糖溫度＞熬糖時(shí)間，說明液體麥芽糖醇添加量對(duì)產(chǎn)品的感官品質(zhì)影響最大，液體麥芽具有良好的非結(jié)晶性，與赤蘚糖醇共同使用，改變了糖體的質(zhì)構(gòu)特征。最好的配方組合為A1B1C3，即：液體麥芽糖醇添加量為80%（以赤蘚糖醇為基準(zhǔn)），熬糖溫度為165℃，熬糖時(shí)間為20min。

表5 赤蘚糖醇硬糖正交試驗(yàn)方差分析Table5 Erythritol hard candy variance analysis of orthogonal experiment

由表5可以看出，在相同的顯著性水平上，液體麥芽糖醇添加量、熬糖溫度和熬糖時(shí)間對(duì)赤蘚糖醇硬糖品質(zhì)的影響都是顯著的。

由于最好的配方組合A1B1C3不在正交試驗(yàn)內(nèi)，因此對(duì)組合A1B1C3進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行感官評(píng)分，得產(chǎn)品的感官評(píng)分為92.1，大于正交試驗(yàn)最高分?jǐn)?shù)91.8，因此最終確定A1B1C3為最優(yōu)組合。即：液體麥芽糖醇添加量為80%（以赤蘚糖醇為基準(zhǔn)），熬糖溫度為165℃，熬糖時(shí)間為20min。

3 結(jié)論

通過對(duì)赤蘚糖醇加工特性的研究，可知赤蘚糖醇在200℃高溫條件下不發(fā)生分解，不變色，也不易發(fā)生褐變反應(yīng)，熱穩(wěn)定性較好，適用于硬糖糖果的加工。

由配方及工藝優(yōu)化試驗(yàn)考察液體麥芽糖醇添加量、熬糖溫度、熬糖時(shí)間對(duì)赤蘚糖醇硬糖感官品質(zhì)、硬度和脆度的影響，得到赤蘚糖醇硬糖的最優(yōu)配方及工藝：液體麥芽糖醇添加量為80%（以赤蘚糖醇為基準(zhǔn)），熬糖溫度為165℃，熬糖時(shí)間為20min，赤蘚糖醇硬糖成品硬度最佳范圍為38 kg～47 kg，脆度最佳范圍為1.20mm～1.65mm。

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Study on Erythritol Characteristics and Hard Candy

LI Wen-zhao，WU Jing，LIU Xiao-yu，HAN Ying，WANG Wei，YU Ping-lian，YAN Yi-fan
（Key Laboratory of Food Nutrition and Security Ministry of Education，Tianjin University of Science& Technology，Tianjin 300457，China）

The purpose of this paper is to research the production technology of sugar-free and sugerless hard candy，using erythritol as the main raw material.The erythritol is stable and it won't decomposition and discoloration under the condition of 200℃was studied.Investigate the effect of the quantity of liquid maltitol，boiled temperature and boiled time on the sensory quality，hardness and brittleness of erythritol hard candy through the formula and processing technics optimization experiment，the optimal process of erythritol hard candy was given：the quantity of liquid maltitol was 80%，boiled temperature was 165℃，boiled time was 20 min.

erythritol；hard candy；hardness；brittleness

10.3969/j.issn.1005-6521.2017.04.020

2016-03-18

杏仁系列糖果技術(shù)開發(fā)（1400140034）

李文釗（1970—），女（漢），副教授，博士，研究方向：食品加工與保鮮。