爱德万甜与赤藓糖醇复配及其在酸奶中的应用

乐袁通宇，陈宇坤，胡国华, *

1. 华东理工大学（上海 200237）；2. 华东理工大学苏州工业技术研究院/食品技术研究中心（苏州 215011）

爱德万甜（Advantame）是人类迄今为止可利用的相对甜度最高的甜味剂，其化学式为C24H30N2O7·H2O（N-（N-（3-（3-羟基-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结构为基础，利用构像分析、分子设计和受体模型建立等方面的先进技术，开发的新一代低热量甜味剂[1]。FDA（美国食品药品监督管理局）于2014年批准爱德万甜在食品中的使用，我国于2017年将爱德万甜作为食品添加剂的新品种，但至今仍然没有爱德万甜的生产及检测的国家标准，对爱德万甜的管控也存在一定的不足[2]。目前对于爱德万甜的检测方法主要有液相色谱串联质谱法[3-6]、固相萃取-超高效液相色谱串联质谱法[7]、高效液相色谱-二极管阵列法[8]等。

甜味剂的种类繁多，但单一的甜味剂都有一定的缺点：阿斯巴甜虽然甜味清爽，但是pH及热稳定性差[9]；甜菊糖虽然是一种天然甜味剂，但浓度增加会有后苦味及甘草味[10-11]；纽甜虽然无苦后味且甜度较高[12-13]，但其后甜味持续时间过长。因此，将单一甜味剂进行复配是当前甜味剂应用的趋势。复配甜味剂是指将两种或者两种以上的甜味剂复合后使用，以达到综合效果的一类甜味剂[14]。复合型甜味剂往往使用高倍甜味剂和糖醇类甜味剂的组合方式。赤藓糖醇是一种四碳多元醇类化合物，可由葡萄糖发酵制得，为白色结晶粉末。赤藓糖醇具有纯正的甜味，且具有低热量值、高耐受性、无毒副作用、抗龋齿性等生物学特性[15]。赤藓糖醇可以用于无糖硬糖的制作[16]或应用到柠檬汁饮料中以减缓饮料中维生素C的降解速率[17]。而目前国内外关于爱德万甜与赤藓糖醇的复配及其应用研究较少。试验研究了爱德万甜的甜味特性，在其基础上研究了赤藓糖醇与爱德万甜的复配，将其复配甜味剂应用到酸奶之中，为爱德万甜的复配及其应用提供了理论基础。

1 材料与方法

1.1 材料

爱德万甜（Advantame，日本味之素公司）；赤藓糖醇（西安拉维亚有限公司）；无水氯化钙（分析纯，上海凌峰化学试剂有限公司）；氯化钾（分析纯，上海凌峰化学试剂有限公司）；氯化钠（分析纯，上海凌峰化学试剂有限公司）；一水合柠檬酸（分析纯，上海凌峰化学试剂有限公司）；柠檬酸钠（分析纯，上海凌峰化学试剂有限公司）；白砂糖（食品级，符合 GB/T 317—2018优选级标准）；发酵剂（食品级，安琪酵母股份有限公司）；纯牛奶（食品级，内蒙古伊利实业集团股份有限公司）；明胶（食品级，九江福美泰生物科技有限公司）。

1.2 仪器与设备

FA1204B电子天平（上海精科天美科学仪器有限公司）；HHS-21-4数显恒温水浴锅（上海博迅实业有限公司医疗设备厂）；PHS-3C型pH计（上海佑科仪器仪表有限公司）；XW-80A旋涡混合器（上海精科实业有限公司）；TDZ4-WS台式高速离心机（湘仪离心机仪器有限公司）；LFRA 4500质构仪（美国博勒飞公司）。

1.3 方法

1.3.1 不同浓度的爱德万甜相对甜度的测定

室温下，配制质量浓度0.04，0.05，0.06，0.07，0.08，0.09，0.10，0.11和0.12 g/mL的蔗糖溶液以及质量分数为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%的爱德万甜溶液。采用量值估计法测定爱德万甜的相对甜度[18]，以蔗糖溶液作为参考样品，请评定员根据给定的参考样品评定各样品的甜度。相对甜度（RS）按式（1）计算。

1.3.2 温度对爱德万甜相对甜度的影响

室温下，配制质量分数为4.0%，5.0%，6.0%，7.0%，8.0%，9.0%和10.0%的蔗糖溶液，以及相应浓度梯度的爱德万甜溶液，将蔗糖溶液与爱德万甜溶液分别在4，25和50 ℃水浴1 h后测定温度对爱德万甜相对甜度的影响。

1.3.3 pH对爱德万甜相对甜度的影响

室温下，配制质量分数为4.0%，5.0%，6.0%，7.0%，8.0%，9.0%和10.0%的蔗糖溶液，以及相应浓度梯度的爱德万甜溶液，用柠檬酸将不同浓度的爱德万甜溶液分别调节pH至3.0，4.0，5.0，6.0和7.0。测定各pH下爱德万甜的相对甜度。

1.3.4 金属离子对爱德万甜相对浓度的影响

室温下，配制8.0%蔗糖溶液与等甜浓度的爱德万甜溶液。分别添加浓度为0，5，10，15，20和25mmol/L的NaCl、KCl、CaCl2于爱德万甜溶液中，测定其相对甜度。

1.3.5 复配甜味剂的配制及其相对甜度测定

爱德万甜与赤藓糖醇按照质量比1：0，1：10，1：20，1：30，1：40，1：50，1：60，1：70，1：80和1：90分别进行复配，其余用蔗糖作为填充剂。准确称取各比例的成分并且充分研磨，利用旋涡混合器使其混合均匀，即制得不同比例的复配甜味剂。将制备好的复配甜味剂置于干燥处保存备用。

1.3.6 爱德万甜及其复配甜味剂的甜味特性评定及其相对甜度测定

采用定量描述分析（QDA）法评定爱德万甜及其复配甜味剂的感官特性[19]。配制4%等甜浓度的爱德万甜、赤藓糖醇、纽甜、三氯蔗糖溶液以及不同配比的爱德万甜与赤藓糖醇复配甜味剂溶液，品评人员品尝后描述甜味剂的感官特性，如甜味起始速度、苦味、涩味、金属余味、甜味余味，口感，并且让其按甜味强度大小进行排序[20]。样品的评定等级从0到10，其中评定等级0表示感觉到甜味的速度很慢，有严重的苦味/涩味、强烈的金属余味/后甜味或过于浓厚/寡淡的口感，样品等级10表示立即感受到甜味、几乎无苦味/涩味、无金属余味/后甜味或清爽的口感。复配甜味剂的相对甜度测定方法同上述1.3.1。

1.3.7 感官评定小组人员组成以及评定过程

感官评定小组由本学院筛选，所选成员应身体健康，具有良好的语言表达能力和感官分辨能力，最终选定10名感官评定人（5名男、5名女）组成感官评定小组。

感官评定室温度保持在22 ℃，感观评定过程中，每次提供20 mL样品于一次性纸杯中，评定员品尝每种溶液持续30 s，两个样品间休息约1 min，每次品尝后，用蒸馏水漱口，评定结果取评定人员打分的平均值。

1.3.8 复配甜味剂在酸奶中的应用

1.3.8.1 酸奶制作工艺[21-22]

鲜牛乳→预处理（加入0.2%明胶，8%蔗糖）→均质（20 MPa，60～65 ℃）→杀菌（95 ℃，5 min）→冷却（42 ℃）→接种（加入质量分数为0.1%的发酵剂）→恒温发酵（42 ℃，6 h）→冷藏后熟（4 ℃，24h）→成品

1.3.8.2 复配甜味剂替代酸奶中不同比例的蔗糖

酸奶中蔗糖添加量为8%左右，将上述试验最终制得的爱德万甜与赤藓糖醇最佳复配甜味剂分别替代0，20%，40%，60%，80%和100%的蔗糖，制作酸奶，并对酸奶进行质构等特性分析及感官评价。1.3.8.3 酸奶质构测试

测试仪器：CT3 LFRA 4500型质构仪。测试参数：测定模式compression，探头TA4/1000（38.1 mm），测试速度1 mm/s，测试深度20 mm，触发点0.044 N，数据采集频率100 Hz。

1.3.8.4 酸奶持水力（water holding capacity，WHC）的测定

取10 g左右的酸奶样品，室温下4 000 r/min离心30 min，离心结束后除去上清液并称其沉淀物的质量。酸奶的持水力按式（3）计算。

式中：m1为离心沉淀物的质量，g；m0为酸奶样品质量，g。

1.3.8.5 酸奶感官评价

将酸奶样品分装至具有随机编号的一次性纸杯中。10名感官评价小组成员根据酸奶感官评价表（表1）对酸奶样品进行评价。以10分制填写评分，色泽、风味、口感质地、组织状态分别占比20%，20%，30%和30%。感官评价得分按式（4）计算。

感官评价得分=色泽得分×20%+风味得分×20%+口感质地得分×30%+组织状态得分×30% （4）

表1 酸奶感官评价标准

1.4 数据处理

试验数据采用SPSS 19.0统计软件进行方差分析，各试验组间采用单因素方差分析法，p＜0.05表示具有显著差异。

2 结果与分析

2.1 不同因素对爱德万甜相对甜度的影响

爱德万甜作为一种甜味剂在食品中添加使用，其相对甜度受自身质量浓度、温度、pH以及金属离子等因素的影响。由图1可知，当爱德万甜质量浓度从0.000 14 g/100 mL增加至0.000 568 g/100 mL，其等甜蔗糖质量分数从4%增加至12%，但是爱德万甜的相对甜度却从28 571倍下降至21 126倍。爱德万甜质量浓度上升而相对甜度反而下降，表明爱德万甜与AK糖、糖精钠[23]等甜味剂一样，高质量浓度对其相对甜度有抑制作用。因此爱德万甜在低质量浓度时的使用效果要优于高质量浓度时的使用效果。

图1 不同因素对爱德万甜相对甜度的影响

温度在4，25或50 ℃时，爱德万甜的相对甜度均随着其质量浓度的增加而下降。而对于一定质量浓度的爱德万甜，4 ℃时其相对甜度最低，50 ℃时其相对甜度最高。这表明相对稍高的温度会提高爱德万甜的相对甜度。当爱德万甜质量浓度低于0.000 25 g/mL时，50 ℃对其相对甜度的提高是显著的，而4 ℃时和其25 ℃下相对甜度的差异并不显著，当爱德万甜质量浓度高于0.000 3 g/mL时，温度对于其相对甜度的影响并没有显著差异。因此只有在低质量浓度下，较高的温度对于爱德万甜的相对甜度的增效作用具有统计学上的显著差异。

无论是低质量浓度还是高质量浓度的爱德万甜，随着pH的减小，爱德万甜相对甜度逐渐减小。pH越低则人们所感受到的酸味越强烈，而酸味与甜味的消杀作用则会减弱人们感受到甜味的强度。因此pH的减小会降低爱德万甜的相对甜度。

随着钠离子、钾离子和钙离子的离子浓度的增加，爱德万甜的相对甜度显著下降，特别是当钾离子和钙离子的浓度达到20 mmol/L时，爱德万甜的相对甜度几乎可以忽略，因此在爱德万甜的应用中应该避免这两种离子的使用。

2.2 爱德万甜及其复配甜味剂的甜味特性

2.2.1 单一甜味剂的甜味特性对比

由图2可知，爱德万甜甜味起始速度评分最低只有4分，这是因为其入口并不能立即感受到甜味。金属余味大多出现在爱德万甜和纽甜等超高甜度的甜味剂上，相比而言赤藓糖醇这种低甜度的甜味剂就完全没有金属余味。口感上爱德万甜和纽甜都过于浓厚，赤藓糖醇却十分清爽，这也和两者的相对甜度差别较大有关。爱德万甜的后甜味相比纽甜更加严重，这种后甜味是和蔗糖的清爽甜味完全不同的不良口感，在实际应用中要尽量消除这种不良后甜味。赤藓糖醇甜度较低且甜味特性更加接近蔗糖，因此选择其和爱德万甜进行复配以改善爱德万甜的甜味特性。

图2 单一甜味剂的甜味特性

2.2.2 爱德万甜与赤藓糖醇复配甜味剂的甜味特性对比

爱德万甜单一甜味剂本身最大的缺点是严重的后甜味，而赤藓糖醇的添加对于爱德万甜后甜味的改善效果最为显著，在赤藓糖醇添加量达到70%后，爱德万甜后甜味基本被消除。赤藓糖醇自身清爽的口感可以改善爱德万甜过于浓厚的不良口感。对于爱德万甜略带的一点涩味、苦味、金属余味以及较慢的甜味起始速度，赤藓糖醇由于其接近蔗糖的良好特性，所以其复配甜味剂在这些风味特性上也有所改善。赤藓糖醇在复配甜味剂中占的质量比从10%增加至70%时，其感官评价总分逐渐增加，在70%比例时达到最高，此时复配甜味剂的后甜味、涩味和金属余味基本消失，口感也和蔗糖一样清爽。当赤藓糖醇质量占比继续增大至80%和90%，三组感官评分之间无显著性差异，但是赤藓糖醇比例却增加了，也使得成本增加。因此复配甜味剂中赤藓糖醇比例为70%时最具有实际应用价值。

表2 赤藓糖醇添加比例对复配甜味剂的风味特性的影响

2.3 复配甜味剂相对甜度的测定

爱德万甜与赤藓糖醇复配甜味剂的相对甜度在161～200倍，且随着复配甜味剂质量分数的增加，其相对甜度随之下降。该复配甜味剂使得爱德万甜20 000倍左右的超高倍甜度下降至200倍左右（图3），减少了其应用时稀释等繁琐的操作。

2.4 爱德万甜与赤藓糖醇复配甜味剂在酸奶中的应用

爱德万甜与赤藓糖醇复配甜味剂替代酸奶中不同比例的蔗糖对于酸奶黏附性、硬度、稠度、持水力以及感官评分的影响见表3和表4。

由表3可知，相对于完全使用蔗糖的对照组，试验组的黏附性和稠度总体呈下降趋势，这可能是高甜度的复配甜味剂替代蔗糖使得酸奶中的总干物质减少。且当替代蔗糖比例从0增加至40%时，酸奶稠度的变化无显著性差异，当替代比例达到60%时，酸奶稠度的降低才出现显著性差异。

随着替代蔗糖比例的增加，酸奶的持水力逐渐下降，这是因为总干物质增加时用于破坏酸奶结构的能量也同时增加，酸奶凝胶结构也会更加稳定，因而可以保留住更多的水分[24]。

酸奶的硬度也随着替代蔗糖比例的增加而逐渐下降，研究表明总干物质的增加可以提高酸奶硬度[24]。而复配甜味剂的使用使得酸奶中的总干物质含量降低，因此酸奶的硬度也逐渐降低。

酸奶的感官品质中除了色泽评分无显著性差异，风味、口感质地和组织状态评分均随着替代蔗糖比例的增加而逐渐下降，这证明蔗糖仍然是酸奶中的最佳甜味剂。但是当替代蔗糖比例达到40%时，酸奶的总感官评分仍然能够达到较好的8分。综合酸奶的质构分析以及感官品质，试验认为酸奶中添加40%的爱德万甜与赤藓糖醇复配甜味剂既可以接近只用蔗糖制作的酸奶口感又能够达到最大程度“低糖”的效果。

图3 复配甜味剂的相对甜度

表3 复配甜味剂替代蔗糖比例对酸奶的品质影响

表4 复配甜味剂替代蔗糖比例对酸奶感官品质的影响

3 结论

研究表明爱德万甜的相对甜度随其浓度上升而下降。温度的升高对于低浓度爱德万甜的相对甜度有显著提升。pH的降低以及金属离子浓度的增加显著能降低爱德万甜的相对甜度。当爱德万甜与赤藓糖醇质量比为1：70时，其复配甜味剂口感最好，可以基本解决爱德万甜后甜味的问题。此复配甜味剂替代酸奶中40%的蔗糖时，制得的酸奶既可以“减糖”，口感又接近只添加蔗糖的酸奶口感。此次研究旨在为进一步了解爱德万甜的甜味特性及其复配甜味剂在酸奶中的应用提供理论基础。