赤藓糖醇特性及其硬糖研究

李文钊，吴静，刘晓宇，韩颖，王未，余平莲，阎一凡

（天津科技大学食品营养与安全教育部重点实验室，天津300457）

赤藓糖醇特性及其硬糖研究

李文钊，吴静，刘晓宇，韩颖，王未，余平莲，阎一凡

（天津科技大学食品营养与安全教育部重点实验室，天津300457）

以赤藓糖醇为主要原料，在研究赤藓糖醇加工特性的基础进行无糖硬糖工艺研究。对赤藓糖醇加工特性研究的结果表明：赤藓糖醇在200℃条件下比较稳定，不会发生分解、变色。经由配方及加工工艺优化试验考察液体麦芽糖醇添加量、熬糖温度、熬糖时间对赤藓糖醇硬糖感官品质、硬度和脆度的影响，得到赤藓糖醇硬糖的最优工艺为：液体麦芽糖醇添加量为80%，熬糖温度为165℃，熬糖时间为20min。

赤藓糖醇；硬糖；硬度；脆度

传统的硬糖是以蔗糖为主要原料加工而成，蔗糖除提供纯正怡人的甜味刺激外，还赋予糖果16.7 kJ/g高能量。然而，蔗糖摄入过多被认为是一个重要的不健康因子，无论发展中国家还是发达国家，在其提出的“国民健康指南”中均劝告国民限制对蔗糖的摄入。随着生活水平的提高，人们对食品中的蔗糖含量甚为敏感，市场上出现了各种低糖甚至无糖食品。未来糖果工业的发展趋势有望逐渐向低糖、无糖，兼具美味又营养的方向发展[1]。由于糖醇具有甜度低、热值低、吸湿性好、耐热耐酸、长期食用不蛀齿，食用后不会引起人体的血糖波动等特点[2]，因此，添加糖醇的低糖、无糖糖果一经推出，迅速风靡全球。目前，生产无糖糖果的原料主要是糖醇。我国已经批准列入食用卫生标准的糖醇包括异麦芽酮糖醇、麦芽糖醇、山梨醇、木糖醇、乳糖醇和赤藓糖醇等[3]。

赤藓糖醇是一个具对称分子的四碳糖醇，它仅以内消旋式一种形式出现，存在于许多微生物、植物及动物中，是21世纪流行的一种新型天然甜味剂。赤藓糖醇为白色、光亮粉末或结晶，吸湿性低，具有适度甜味，可以在122℃融化形成无色、无粘性的液体[4]。由于机体内进入大肠的赤藓糖醇的量很少，因此不会造成可能带来的腹泻及肠胃胀气等副作用，所以赤藓糖醇具有很高的耐受性，是糖醇中耐受性最高的一种[5]。本文以赤藓糖醇为主要原料，辅以液体麦芽糖醇研制无糖硬糖，为糖果工业无糖食品开发及其品质控制提供一定理论参考与数据基础。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

赤藓糖醇：郑州三荣化工产品有限公司；液体麦芽糖醇：山东保龄宝生物技术有限公司；柠檬酸：郑州坤利食品添加剂有限公司；大豆蛋白：杜邦郑州蛋白有限公司。

1.2 仪器

T-1000型电子天平：美国双杰兄弟有限公司；AB204-N型电子分析天平：上海Mettler-toledo集团；DL-I-15型台式封闭电炉：天津市泰斯特仪器有限公司；TA.XTplus质构仪：英国StableMicro System公司；DC-P3型色差计：北京市兴光测色仪公司；DSC-60A差示量热扫描仪：日本Shimadzu Corporation公司。

1.3 方法

1.3.1 赤藓糖醇稳定性分析

研究赤藓糖醇在加热（取最高加热温度为200℃）过程中是否会发生分解、变色，是否发生褐变反应。

1.3.1.1 差示扫描量热法

以10℃/min的速率升温，升至200℃，观察这一范围内的DSC曲线变化，来判别赤藓糖醇热稳定性。

1.3.1.2 色差分析

用色差计检测赤藓糖醇熔融态下130℃（以130℃为标准样）、150、170℃和190℃下的L、A、B值，计算总色差值ΔE（L为白度值，A为红度值，B为黄度值）。

1.3.1.3 肉眼观察褐变现象

在加热的赤藓糖醇液中加入氨基反应物，并持续加热至200℃，观察是否发生褐变反应，是否有产生棕色甚至是黑色物质等现象。

1.3.2 赤藓糖醇硬糖制备

基础配方：以赤藓糖醇为基准，液体麦芽糖醇70%，柠檬酸0.8%。

基本工艺流程：分别加热赤藓糖醇和液体麦芽糖醇，将溶解好的赤藓糖醇逐渐加入到液体麦芽糖醇中，不断搅拌使糖液溶解后在常压下熬煮，达到175℃后保持15min，待糖液冷却至120℃加入柠檬酸进行调和后倒入模具中，冷却成型脱模后进行包装即为成品。

1.3.3 赤藓糖醇硬糖配方工艺研究

以硬糖感官评分和脆度、硬度测定值为考核指标进行赤藓糖醇硬糖配方工艺研究。

1.3.3.1 主要配料对赤藓糖醇硬糖品质的影响

对液体麦芽糖醇的添加量、柠檬酸的添加量、熬糖温度、熬糖时间进行单因素试验。

1）液体麦芽糖醇添加量对赤藓糖醇硬糖品质的影响

液体麦芽糖醇按40%、50%、60%、70%、80%（以赤藓糖醇为基准）的5种添加量，分别制作赤藓糖醇硬糖，并对成品硬糖进行感官品质和脆度、硬度的评价、检测，以确定合理的液体麦芽糖醇添加量。

2）柠檬酸添加量对赤藓糖醇硬糖品质的影响

柠檬酸按0.2%、0.5%、0.8%、1.2%、1.5%（以赤藓糖醇为基准）的添加量加入硬糖基体基础配方中，按基本加工工艺制作赤藓糖醇硬糖。对成品进行感官评价和质构测定。

1.3.3.2 主要加工工序对赤藓糖醇硬糖品质的影响

1）熬糖时间对赤藓糖醇硬糖品质的影响

以熬糖时间分别为5、10、15、20min，按赤藓糖醇硬糖基础配方和加工工艺制作赤藓糖醇硬糖。对成品进行感官评价和质构测定。

2）熬糖温度对赤藓糖醇硬糖品质的影响

熬糖温度对硬糖品质有很大影响。以熬糖温度分别为160、165、170、175、180℃，按赤藓糖醇硬糖基础配方和加工工艺制作赤藓糖醇硬糖。对成品进行感官评价和质构测定。

1.3.3.3 赤藓糖醇硬糖配方工艺优化

在单因素基础之上，选择液体麦芽糖醇添加量、熬糖温度、熬糖时间三因素进行L9（34）正交优化试验，因素水平见表1。

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

1.3.4 赤藓糖醇硬糖品质评价方法

1.3.4.1 赤藓糖醇硬糖感官评价

赤藓糖醇硬糖感官品质评价采用评分法进行评价，结合商业行业标准SB/T10018-2008《糖果·硬质糖果》[6]确定硬糖感官指标[7]，建立赤藓糖醇硬糖感官评分标准，见表2。

表2 赤藓糖醇硬糖的感官评分标准表Table2 Sensory score standard table of erythritol hard candy

每批样品由10名经过培训的感官评价员完成评价，最终取他们的平均值作为评价结果。

1.3.4.2 赤藓糖醇硬糖物性分析

硬度和脆度是硬糖的两个重要的质构评价指标，采用TA.XT.Plus质构仪测赤藓糖醇硬糖的硬度和脆度。采用模式如下：探头P/2；测试前速度为1.0mm/s；测试时速度为1.0mm/s；测试后速度为10.0mm/s；下降距离为3mm；数据采集速度为400 pps[8-9]。

测试样品厚度为7mm，测试时探头正对糖块中间，硬度和脆度取每批样品5次测试的平均值。

2 结果与分析

2.1 赤藓糖醇稳定性分析

赤藓糖醇的DSC分析结果见图1。

图1 DSC分析图Fig.1 DSC analysis diagram

由图1可以看出，121.3℃出现的峰所对应的是赤藓糖醇的熔点，在0～200℃这个范围内仅存在一个吸热峰，说明在这个温度范围内赤藓糖醇仅出现融化及流动现象，未分解产生其他物质，在高温下性质较为稳定。

赤藓糖醇的色差分析结果见表3。

2#井于2018年3月27日至2018年4月3日进行了试验抽水、单井稳定流正式抽水试验及水位恢复。抽水延时61.5 h，水位恢复59 h，抽水成果详见表1。

表3 色差分析结果Table3 Chromatism analysis results

从表3可以看出赤藓糖醇在加热至150、170、190℃条件下检测得到的总色差值ΔE变化很小，均在0.5～1.5之间，可认为没有发生颜色变化。

在赤藓糖醇中加入氨基反应物，持续加热到200℃，在此加热过程中，未观测到有棕色、黑色物质产生，无明显褐变反应现象，故赤藓糖醇在升温过程中热稳定性较高，不易发生焦糖化、美拉德等反应。

2.2 赤藓糖醇硬糖配方工艺研究结果

2.2.1 主要配料对赤藓糖醇硬糖品质的影响

2.2.1.1 液体麦芽糖醇添加量对赤藓糖醇硬糖品质的影响

液体麦芽糖醇添加量对赤藓糖醇硬糖品质的影响见图2。

图2 液体麦芽糖醇添加量对赤藓糖醇硬糖品质的影响Fig.2 Effects of amount of liquid maltitol on the qualities of erythritol hard candy

由图2可以看出，随液体麦芽糖醇的添加量，赤藓糖醇硬糖综合感官评分呈先增加后降低的趋势，当液体麦芽糖醇的添加量为70%时，综合感官评分值最高，故选择液体麦芽糖醇的添加量为70%。

2.2.1.2 柠檬酸添加量对赤藓糖醇硬糖品质的影响

柠檬酸添加量对赤藓糖醇硬糖品质的影响见图3。

图3 柠檬酸添加量对赤藓糖醇硬糖品质的影响Fig.3 Effects of amount of citric acid on the qualities of erythritol hard candy

由图3可以看出，不同的柠檬酸添加量对赤藓糖醇硬糖的感官品质有很大的影响，柠檬酸在这里起到一个调节酸甜度的作用，当柠檬酸添加量为1.1%时，赤藓糖醇硬糖酸甜感适中，感官评分最高，当柠檬酸添加量小于1.1%时，感官评分的趋势为随着添加量的增加而升高，当添加量大于1.1%时，感官评分有所降低。

从图3曲线还可以看到，随着柠檬酸添加量的增加，硬糖的硬度均在38 kg～40 kg范围内，硬糖的脆度均在1.5mm～1.6mm范围内，不同的柠檬酸添加量对赤藓糖醇硬糖硬度和脆度影响不明显，这可能是由于赤藓糖醇和液体麦芽糖醇都对酸稳定。所以，选择柠檬酸的添加量为1.1%。

2.2.2 主要加工工序对赤藓糖醇硬糖品质的影响

2.2.2.1 熬糖时间对赤藓糖醇硬糖品质的影响

熬糖时间对赤藓糖醇硬糖品质的影响见图4。

图4 熬糖时间对赤藓糖醇硬糖品质的影响Fig.4 Effect of bolling time on the qualities of erythritol hard candy

由图4可以看出，不同的熬糖时间对赤藓糖醇硬糖的感官评分影响较大，当熬糖时间为15min时的感官评分分值最高，明显高于其他熬糖时间下的分值。当熬糖时间为5min时，感官分值最低。

从图4中曲线还可以看到，熬糖时间对赤藓糖醇硬糖的硬度和脆度影响较大，随着熬糖时间的增加硬度呈增大的趋势，脆度呈先减小后增大的趋势，可能是由于熬糖时间的增加，糖液中的水分蒸发的越充分，使得硬糖的硬度和脆度变化较为明显。

2.2.2.2 熬糖温度对赤藓糖醇硬糖品质的影响

熬糖温度对赤藓糖醇硬糖品质的影响见图5。

由图5可见，不同的熬糖温度对赤藓糖醇硬糖感官品质影响较大，熬糖温度为175℃时，硬糖的感官评分最高，稍高于其他熬糖温度的感官评分分值，在160℃～175℃范围内，硬糖的感官分值呈缓慢递增趋势，在180℃时，硬糖的感官评分最低，温度太高有轻微焦味，影响硬糖味道。

图5 熬糖温度对赤藓糖醇硬糖品质的影响Fig.5 Effects of bolling temperatures on the qualities of erythritol hard candy

从图5曲线可以看出，随着熬糖温度的升高，赤藓糖醇的硬度呈增大的趋势，脆度呈先增大后减小的趋势。随着温度升高，糖液中的水分蒸发的越快，对硬糖的硬度和脆度有一定影响。温度越高可能越促进赤藓糖醇和液体麦芽糖醇间的相互作用，影响硬糖的质构。

由以上研究可以得出赤藓糖醇硬糖硬度最好的范围为38 kg～47 kg，脆度最好的范围为1.20mm～1.65mm。

2.2.3 赤藓糖醇硬糖配方工艺优化结果

赤藓糖醇硬糖正交试验优化方案及结果见表4、方差分析结果见表5。

表4 赤藓糖醇硬糖正交试验方案与直观分析Table4 Orthogonal experiment scheme and intuitive analysis of erythritol hard candy

从表4中可以看出在液体麦芽糖醇添加量、熬糖温度、熬糖时间3个因素中，对产品品质影响的主次顺序为：液体麦芽糖醇添加量＞熬糖温度＞熬糖时间，说明液体麦芽糖醇添加量对产品的感官品质影响最大，液体麦芽具有良好的非结晶性，与赤藓糖醇共同使用，改变了糖体的质构特征。最好的配方组合为A1B1C3，即：液体麦芽糖醇添加量为80%（以赤藓糖醇为基准），熬糖温度为165℃，熬糖时间为20min。

表5 赤藓糖醇硬糖正交试验方差分析Table5 Erythritol hard candy variance analysis of orthogonal experiment

由表5可以看出，在相同的显著性水平上，液体麦芽糖醇添加量、熬糖温度和熬糖时间对赤藓糖醇硬糖品质的影响都是显著的。

由于最好的配方组合A1B1C3不在正交试验内，因此对组合A1B1C3进行验证试验，对产品进行感官评分，得产品的感官评分为92.1，大于正交试验最高分数91.8，因此最终确定A1B1C3为最优组合。即：液体麦芽糖醇添加量为80%（以赤藓糖醇为基准），熬糖温度为165℃，熬糖时间为20min。

3 结论

通过对赤藓糖醇加工特性的研究，可知赤藓糖醇在200℃高温条件下不发生分解，不变色，也不易发生褐变反应，热稳定性较好，适用于硬糖糖果的加工。

由配方及工艺优化试验考察液体麦芽糖醇添加量、熬糖温度、熬糖时间对赤藓糖醇硬糖感官品质、硬度和脆度的影响，得到赤藓糖醇硬糖的最优配方及工艺：液体麦芽糖醇添加量为80%（以赤藓糖醇为基准），熬糖温度为165℃，熬糖时间为20min，赤藓糖醇硬糖成品硬度最佳范围为38 kg～47 kg，脆度最佳范围为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

杏仁系列糖果技术开发（1400140034）

李文钊（1970—），女（汉），副教授，博士，研究方向：食品加工与保鲜。