愛德萬甜與赤蘚糖醇復配及其在酸奶中的應用

樂袁通宇，陳宇坤，胡國華, *

1. 華東理工大學（上海 200237）；2. 華東理工大學蘇州工業技術研究院/食品技術研究中心（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構為基礎，利用構像分析、分子設計和受體模型建立等方面的先進技術，開發的新一代低熱量甜味劑[1]。FDA（美國食品藥品監督管理局）于2014年批準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及檢測的國家標準，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質譜法[3-6]、固相萃取-超高效液相色譜串聯質譜法[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：阿斯巴甜雖然甜味清爽，但是pH及熱穩定性差[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]，但其后甜味持續時間過長。因此，將單一甜味劑進行復配是當前甜味劑應用的趨勢。復配甜味劑是指將兩種或者兩種以上的甜味劑復合后使用，以達到綜合效果的一類甜味劑[14]。復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，可由葡萄糖發酵制得，為白色結晶粉末。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、抗齲齒性等生物學特性[15]。赤蘚糖醇可以用于無糖硬糖的制作[16]或應用到檸檬汁飲料中以減緩飲料中維生素C的降解速率[17]。而目前國內外關于愛德萬甜與赤蘚糖醇的復配及其應用研究較少。試驗研究了愛德萬甜的甜味特性，在其基礎上研究了赤蘚糖醇與愛德萬甜的復配，將其復配甜味劑應用到酸奶之中，為愛德萬甜的復配及其應用提供了理論基礎。

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，上海凌峰化學試劑有限公司）；氯化鉀（分析純，上海凌峰化學試劑有限公司）；氯化鈉（分析純，上海凌峰化學試劑有限公司）；一水合檸檬酸（分析純，上海凌峰化學試劑有限公司）；檸檬酸鈉（分析純，上海凌峰化學試劑有限公司）；白砂糖（食品級，符合 GB/T 317—2018優選級標準）；發酵劑（食品級，安琪酵母股份有限公司）；純牛奶（食品級，內蒙古伊利實業集團股份有限公司）；明膠（食品級，九江福美泰生物科技有限公司）。

1.2 儀器與設備

FA1204B電子天平（上海精科天美科學儀器有限公司）；HHS-21-4數顯恒溫水浴鍋（上海博迅實業有限公司醫療設備廠）；PHS-3C型pH計（上海佑科儀器儀表有限公司）；XW-80A旋渦混合器（上海精科實業有限公司）；TDZ4-WS臺式高速離心機（湘儀離心機儀器有限公司）；LFRA 4500質構儀（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的蔗糖溶液以及質量分數為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，請評定員根據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，配制質量分數為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，配制質量分數為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節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分別進行復配，其余用蔗糖作為填充劑。準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配甜味劑。將制備好的復配甜味劑置于干燥處保存備用。

1.3.6 愛德萬甜及其復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，并且讓其按甜味強度大小進行排序[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，有嚴重的苦味/澀味、強烈的金屬余味/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院篩選，所選成員應身體健康，具有良好的語言表達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，評定結果取評定人員打分的平均值。

1.3.8 復配甜味劑在酸奶中的應用

1.3.8.1 酸奶制作工藝[21-22]

鮮牛乳→預處理（加入0.2%明膠，8%蔗糖）→均質（20 MPa，60～65 ℃）→殺菌（95 ℃，5 min）→冷卻（42 ℃）→接種（加入質量分數為0.1%的發酵劑）→恒溫發酵（42 ℃，6 h）→冷藏后熟（4 ℃，24h）→成品

1.3.8.2 復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，將上述試驗最終制得的愛德萬甜與赤蘚糖醇最佳復配甜味劑分別替代0，20%，40%，60%，80%和100%的蔗糖，制作酸奶，并對酸奶進行質構等特性分析及感官評價。1.3.8.3 酸奶質構測試

測試儀器：CT3 LFRA 4500型質構儀。測試參數：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，觸發點0.044 N，數據采集頻率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，離心結束后除去上清液并稱其沉淀物的質量。酸奶的持水力按式（3）計算。

式中：m1為離心沉淀物的質量，g；m0為酸奶樣品質量，g。

1.3.8.5 酸奶感官評價

將酸奶樣品分裝至具有隨機編號的一次性紙杯中。10名感官評價小組成員根據酸奶感官評價表（表1）對酸奶樣品進行評價。以10分制填寫評分，色澤、風味、口感質地、組織狀態分別占比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%+風味得分×20%+口感質地得分×30%+組織狀態得分×30% （4）

表1 酸奶感官評價標準

1.4 數據處理

試驗數據采用SPSS 19.0統計軟件進行方差分析，各試驗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量濃度、溫度、pH以及金屬離子等因素的影響。由圖1可知，當愛德萬甜質量濃度從0.000 14 g/100 mL增加至0.000 568 g/100 mL，其等甜蔗糖質量分數從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，高質量濃度對其相對甜度有抑制作用。因此愛德萬甜在低質量濃度時的使用效果要優于高質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量濃度的增加而下降。而對于一定質量濃度的愛德萬甜，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。當愛德萬甜質量濃度低于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，當愛德萬甜質量濃度高于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計學上的顯著差異。

無論是低質量濃度還是高質量濃度的愛德萬甜，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，特別是當鉀離子和鈣離子的濃度達到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用中應該避免這兩種離子的使用。

2.2 愛德萬甜及其復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，這是因為其入口并不能立即感受到甜味。金屬余味大多出現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。口感上愛德萬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。愛德萬甜的后甜味相比紐甜更加嚴重，這種后甜味是和蔗糖的清爽甜味完全不同的不良口感，在實際應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行復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是嚴重的后甜味，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，所以其復配甜味劑在這些風味特性上也有所改善。赤蘚糖醇在復配甜味劑中占的質量比從10%增加至70%時，其感官評價總分逐漸增加，在70%比例時達到最高，此時復配甜味劑的后甜味、澀味和金屬余味基本消失，口感也和蔗糖一樣清爽。當赤蘚糖醇質量占比繼續增大至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。因此復配甜味劑中赤蘚糖醇比例為70%時最具有實際應用價值。

表2 赤蘚糖醇添加比例對復配甜味劑的風味特性的影響

2.3 復配甜味劑相對甜度的測定

愛德萬甜與赤蘚糖醇復配甜味劑的相對甜度在161～200倍，且隨著復配甜味劑質量分數的增加，其相對甜度隨之下降。該復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），減少了其應用時稀釋等繁瑣的操作。

2.4 愛德萬甜與赤蘚糖醇復配甜味劑在酸奶中的應用

愛德萬甜與赤蘚糖醇復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，試驗組的黏附性和稠度總體呈下降趨勢，這可能是高甜度的復配甜味劑替代蔗糖使得酸奶中的總干物質減少。且當替代蔗糖比例從0增加至40%時，酸奶稠度的變化無顯著性差異，當替代比例達到60%時，酸奶稠度的降低才出現顯著性差異。

隨著替代蔗糖比例的增加，酸奶的持水力逐漸下降，這是因為總干物質增加時用于破壞酸奶結構的能量也同時增加，酸奶凝膠結構也會更加穩定，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，研究表明總干物質的增加可以提高酸奶硬度[24]。而復配甜味劑的使用使得酸奶中的總干物質含量降低，因此酸奶的硬度也逐漸降低。

酸奶的感官品質中除了色澤評分無顯著性差異，風味、口感質地和組織狀態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。但是當替代蔗糖比例達到40%時，酸奶的總感官評分仍然能夠達到較好的8分。綜合酸奶的質構分析以及感官品質，試驗認為酸奶中添加40%的愛德萬甜與赤蘚糖醇復配甜味劑既可以接近只用蔗糖制作的酸奶口感又能夠達到最大程度“低糖”的效果。

圖3 復配甜味劑的相對甜度

表3 復配甜味劑替代蔗糖比例對酸奶的品質影響

表4 復配甜味劑替代蔗糖比例對酸奶感官品質的影響

3 結論

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。當愛德萬甜與赤蘚糖醇質量比為1：70時，其復配甜味劑口感最好，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。此次研究旨在為進一步了解愛德萬甜的甜味特性及其復配甜味劑在酸奶中的應用提供理論基礎。