三氯蔗糖替代蔗糖的甜味功能研究

赵　　芸，吴伟莉，陈历水，苏晓霞，陈吉江

（中粮营养健康研究院有限公司品牌食品研发中心，北京　102209）



三氯蔗糖替代蔗糖的甜味功能研究

赵芸，吴伟莉，陈历水，苏晓霞，陈吉江

（中粮营养健康研究院有限公司品牌食品研发中心，北京102209）

摘要：通过感官评定方法研究了三氯蔗糖与蔗糖的相对甜度关系。将三氯蔗糖产品应用到果汁饮料中，不仅降低整个产品的热量作用，并且能节约相应的成本；采用定量描述分析法测定了与蔗糖的甜度关系，研究了三氯蔗糖代替果汁饮料中白砂糖的比例；通过试验得出三氯蔗糖在果汁饮料生产中最佳替代比例为20%蔗糖，降低了热量24%，替代后的产品口味与市售产品三点验证无差异。

关键词：三氯蔗糖；感官评定；果汁饮料应用

三氯蔗糖由英国人Hough Letal于20世纪70年代发现，是一种高倍甜味剂，由英国泰莱公司与伦敦大学共同研制并于1976年申请专利的一种新型甜味剂[1]，是唯一以蔗糖为原料的功能性甜味剂，原始商标名称为Splenda，甜度约可达到蔗糖的600倍[2]。这种甜味剂具有无能量、甜度高、甜味纯正、高度安全等特点，也是目前最优秀的甜味剂之一[3]。

目前，三氯蔗糖的合成主要有4种方法，即酶-化学合成法、单酯法、基团迁移法和棉籽糖法[4]。酶-化学合成法利用了酶的立体专一性将糖类物质中的6位羟基以酶法酰基化保护，再经氯化、脱酰基、分离等步骤合成[5]。单酯法以化学方法，使蔗糖中葡萄糖分子上的6位羟基生成单位酯，再经氯化、脱酰基、提纯[6]而成。基团迁移法利用蔗糖分子中4，6位基团在特定条件能发生基团迁移的特点，先将蔗糖中的伯羟基利用空间位阻效应保护起来，再经乙酰化、去保护基、基团迁移、氯化、脱乙酰基等步骤合成[7]。棉籽糖法以棉籽糖为原料，由于棉籽糖的半乳糖残基正好位于蔗糖C-6位上，充当着蔗糖C-6位上天然保护基团的角色，因此以棉籽糖原料，对其C-6，4'，1'，6'进行选择性氧化，再水解α-1, 6-糖苷键除去乳糖残基，只需要两步反应即可得到三氯蔗糖[4]。以棉籽糖法加工的三氯蔗糖工艺简单、可操作性强，具有很好的研究开发价值。2010年国家制定出GB 25531—2010三氯蔗糖的国家标准[8]，确定了用氯原子选择性取代3个羟基而制得的食品添加剂三氯蔗糖，在GB 2760—2011食品添加剂使用标准[9]中明确其在食品中最大使用量为0.25 g/kg，可以将三氯蔗糖应用于食品及饮料产品。

三氯蔗糖在人体代谢中不被识别为碳水化合物，也不被代谢或分解产生能量。近年来，人体临床研究结果还显示，三氯蔗糖不会诱导龋齿、不会影响血糖量，糖尿病患者对三氯蔗糖也具有良好的耐受力[10]。三氯蔗糖是安全、无毒的，国外许多权威组织机构[如FDA与JECFA（食品添加剂联合专家委员会）]也都确认其作为添加剂使用是安全的。三氯蔗糖通常是一种细颗粒的白色粉末状产品，可以很好地应用于水溶性的产品中，但是在脂溶性产品中的溶解度较低，且在所有无热量甜味剂中甜味特征最接近蔗糖，pH值适应性广，适用于酸性至中性食品，在高温食品加工和长期贮藏时都具有较高的稳定性，使用方便。

随着人们生活水平的日益提高，食用蔗糖的消费量也在逐年增加，而高倍甜味剂产品被更多的应用于取代蔗糖的饮料中，了解甜味剂与蔗糖的甜度关系已显得十分重要，根据甜味剂的特点重新调整产品配方，并对其产品的口感进行喜好度测试。目前，市面上的果汁饮料等产品的含糖量为10%～12%，离消费者要求的低热量健康食品还有差距。本文通过研究对三氯蔗糖与蔗糖甜度关系以及在果汁饮料中的应用，证明三氯蔗糖产品有望成为代替蔗糖的高倍甜味剂，并能够在食品中得到广泛推广和应用。

1　材料与方法

1.1材料与设备

三氯蔗糖，Tate&Lyle Group泰莱（中国）有限公司产品；白砂糖，太古股份有限公司产品；芒果浓缩浆，广西北海果香园食品有限公司产品；芒果香精，芬美意香料（中国）有限公司产品；果胶，丹尼斯克（中国）有限公司产品；柠檬酸、柠檬酸钠，安徽丰原生物化学股份有限公司产品。

APV-1000型高压均质机，APV有限公司产品；T-18型分散器，德国IKA有限公司产品；Tm5型料理机，美善品公司产品；Millpore型纯水仪，密理博仪器公司产品；bsa2202s-cw/bsa323s-cw型天平，德国赛多利斯仪器公司产品。

1.2三氯蔗糖与蔗糖的甜度关系

1.2.1与蔗糖的甜度关系

（1）试验方法。采用排序法测定三氯蔗糖的相对甜度，并验证是否与产品说明一致。排序法是将一系列样品按其某种特性的顺序进行排列。首先，提供一系列不同质量分数的三氯蔗糖溶液，随机放置，评价员按要求从弱到强对样品进行排序，给出每个样品的序位。

（2）试验步骤。①以10%蔗糖溶液为对照样品。称取10 g蔗糖加蒸馏水稀释至100 mL。②三氯蔗糖系列质量分数试验样品的配制。先配制0.2 g三氯蔗糖加蒸馏水稀释至100 mL即成0.2%的样品溶液，以减少称取少量三氯蔗糖样品产生的称量误差，分别配制溶液质量分数为0.017%（580倍），0.016% （600倍），0.015%（630倍）的样品溶液，其中包括产品规格书中明确的产品甜度，对不同质量分数的三氯蔗糖溶液和蔗糖溶液4个产品进行排序检验。③提供给评价员的样品，要进行排序，给出每个样品的秩次，统计每个样品的秩和，采用弗里德曼（Friedman）检验（弗里德曼检验是对感官评定排序结果的检验方法）；如果样品间具有显著差异，用多重比较和分组计算最小显著差数（LSD），判断哪些样品可分为一组。

F=12/JP（P+1）（R12+～RP2）-3J（R+1）.

式中：F——统计量；

J——品评员数；

P——样品（产品）数；

R1～RP——每种样品的秩和。

三氯蔗糖与蔗糖的甜度比较见表1。

表1　　三氯蔗糖与蔗糖的甜度比较

1.2.2感官评定小组人员组成

筛选感官评定小组成员通过基本味觉识别对甜味的区别能力进行确定。感官评定小组由50位评定员组成（30个女生和20个男生），年龄25～40岁，均为公司员工，都有感官评定经验。过去3个月内喝过且购买过果汁、果汁饮料产品，饮用频率在每月1次及以上。

1.2.3感官评定样品准备

配制样品使用二级纯水，配制所有的溶液在感官测定前2 h配好，常温放置。配制的样品溶液置于50 mL的一次性小杯中，每次提供30～40 mL，并用随机3位数字进行编码，如534，987等。采用随机顺序上样。评定员在评定样品后可将样品吐入水槽内，每个样品品尝间隙休息大约1 min，每组样品间休息10 min左右，以此来减少上次品尝样品余味的影响。评定时，用纯净水或苏打饼干去除样品残留味道。

感官评定在公司的感官测评室内进行，测评室的温度恒定为25℃。

1.3三氯蔗糖不同添加量对果汁饮料口感的影响

按已上市销售的芒果味果汁饮料配料用量保持不变，市售产品糖度通过糖度计测定为12，添加三氯蔗糖以不同比例取代蔗糖用量，并保持与蔗糖溶液相当的甜度，制得的果汁样品通过筛选确定最终比例。

三氯蔗糖替代蔗糖比例见表2。

表2　三氯蔗糖替代蔗糖比例/%

1.4芒果味果汁饮料的工艺流程

白砂糖、甜味剂、芒果浓缩浆等主料溶解→果胶稳定剂热溶解（70～80℃）→柠檬酸、柠檬酸钠、香精等辅料溶解→定容→预热（60～70℃）→均质（18～20 MPa） →杀菌（105℃，30 s）→灌装、冷却→成品。

1.5饮料中可溶性固形物含量测定

采用糖度计测定。

1.6饮料酸度测定

称取5.00 g饮料样品，置于150 mL三角瓶中，加入100 mL蒸馏水，再加入3滴0.5%酚酞指示剂，混匀后用0.100 1 mol/L的NaOH标准溶液滴定至粉红色，并且在30 s内不褪色，记录消耗NaOH标准溶液的体积，代入计算公式。

计算饮料的酸度含量：

式中：X——果汁中总酸含量，g/100 g（或g/100 mL）；

V1——样品滴定耗用NaOH标准溶液的体积，mL；

V0——空白试验耗用NaOH标准溶液的体积，mL；

C——NaOH标准溶液的浓度，mol/L；

m——样品的质量，g（或mL）；

K——换算果汁中适当酸的系数，以柠檬酸计0.07。

1.7饮料pH值测定

用pH计测定。

1.8消费者对新产品的三点检验试验

三点检验法可以拟比较原配方与新配方是否存在感官上可辨的差异和相似性。三点检验法即同时向评价员提供一组3个样品，包含新旧2种配方，其中2个样品相同、1个不同，要求评价员挑出其中不同于其他2个的样品。试验样品准备：每1组测试需考虑新旧配方出现的次数与顺序，共有6种样品组合形式，即ABA，ABB，AAB，BAA，BAB，BBA。按此顺序，将样品装入品评杯后，以随机方式提供给31位评价员，并要求其按照从左到右的顺序进行品尝。感官评价员对产品进行三点检验法。

三点检测样品制备见表3。

表3　　三点检测样品制备

2　结果与讨论

2.1三氯蔗糖与蔗糖的甜度关系

三氯蔗糖与蔗糖的甜度关系感官评定结果见表4，差异分析结果见表5。

表4　　三氯蔗糖与蔗糖的甜度关系感官评定结果

表5 差异分析结果

通过 Friedman检验计算可知，F=9.462>F0.05= 7.70。在0.05的置信水平下，4个溶液的甜度强度存在显著差异。

根据排序结果，不同溶液甜味强度排名为C>A>D>B。进一步分组比较分析（LSD），结果表明C和A的甜味整体强度显著高于B和D，C和A之间没有显著差异，且B和D之间也没有显著差异。三氯蔗糖替代蔗糖倍数为600倍。

2.2三氯蔗糖不同添加量对果汁饮料口感的影响

2.2.1三氯蔗糖添加量对果汁饮料口感的影响

三氯蔗糖替代不同蔗糖添加量对产品口味的影响见表6。

表6　　三氯蔗糖替代不同蔗糖添加量对产品口味的影响

由表6可知，结合饮料综合风味，在蔗糖质量分数为12.0%时，三氯蔗糖替代蔗糖最佳量为20%，其次为30%。替代20%蔗糖量时，酸甜味适中，后甜味、苦涩味也较弱，较好地体现果汁饮料的特征。在试验中还发现，三氯蔗糖替代蔗糖量超过40%时，饮料甜味较强，后甜味和苦涩味也较强，饮料综合风味相对较差；而且随着三氯蔗糖替代蔗糖量的增加，后甜味和苦涩味加强。

2.2.2三氯蔗糖添加量对果汁产品理化指标的影响三氯蔗糖添加量对产品理化指标的影响见表7。

表7　　三氯蔗糖添加量对产品理化指标的影响

由表7可知，果汁饮料中添加三氯蔗糖，测得对其理化指标无影响。

2.3添加三氯蔗糖产品与未添加产品的三点检验试验比较

选用三氯蔗糖替代蔗糖比例为20%，通过三点检验法验证产品。三点检验法可以拟比较原配方未添加三氯蔗糖的产品与新配方是否存在感官上可辨的差异和相似性。即同时向评价员提供一组3个样品，包含新旧2种配方，其中2个样品相同、1个不同，要求评价员挑出其中不同于其他2个的样品。试验样品准备：每1组测试需考虑新旧配方出现的次数与顺序，共有6种样品组合形式，即ABA，ABB，AAB，BAA，BAB，BBA。按此顺序，将样品装入品评杯后，以随机方式提供给31位评价员，并要求其按照从左到右的顺序进行品尝。

三点检测样品提供见表8。

表8　　三点检测样品提供

结果表明，当参加三点检验的人数为31人时，统计正确答案数，能正确区分2个不同样品的人数为10人。查三点检验不同显著水平下所需要的正确答案数（二项式分布显著性检验表α=0.05），该表对于不同的答案总数分别规定了正确回答数的临界值。在α=0.05，人数n=31时，对应的临界值为16，能正确区分2个不同样品的人数若大于16人，则说明2个样品有显著差异，置信度95%（即错误估计2种产品之间存在差异的可能性是5%，正确估计的可能性是95%）。测试中16>10，从而得出新配方与原配方比较，在感官品质上无显著差异且具有相似性。结合饮料综合风味，在蔗糖含量为9.5%时，三氯蔗糖替代蔗糖最佳量20%。三氯蔗糖替代20%蔗糖量时，甜味适中，无不良风味，整体风味能很好地体现果汁饮料的特征。

3　结论

（1）采用排序法测定三氯蔗糖产品的相对甜度为蔗糖的600倍。

（2）将三氯蔗糖添加在果汁饮料中最佳替代比例为20%蔗糖，降低了热量24%，无不良风味，整体风味能很好地体现果汁饮料的特征。

（3）对三氯蔗糖在果汁饮料中替代部分蔗糖对产品产生的影响进行研究，结果显示三氯蔗糖产品应用到果汁饮料中不仅降低整个产品的热量作用，并且能节约相应的成本。

参考文献：

[1]Hough Letal.The relationship between sweetness and the molecular structure of sucrose and its derivatives[J].Carbohydrate Researc，1972，21：144-147.

[2]M R Jenner，A Smithson.Physicochemical properties of the sweetener sucralose[J].J.Food Sci.，1989，54（6）：1 646-1 658.

[3]刘魁，戎欣玉.高甜度甜味剂——三氯蔗糖的研究进展及应用前景 [J].河北工业科技，2004，21（4）：50-54.

[4]唐振兴，石陆娥.三氯蔗糖合成研究进展 [J].化工技术与开发，2005（12）：10-14.

[5]Wallace M M，Mike Jenner，Andrew Williams.Some studies on the selective synthesis of sucrose acetat es using template and random trityl chloride functionalized macroporous polymers[J].Carbohydrate Research，1996，289：151-161.

[6]郑建仙，李璇.高甜度蔗糖衍生物的研究（Ⅰ）──三氯蔗糖及其制备原理 [J].食品科学，2001（6）：3-8.

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[8]中华人民共和国国家标准.GB 25531—2010食品添加剂三氯蔗糖 [S].北京：中国标准出版社，2010.

[9]中华人民共和国国家标准.GB 2760—2011食品添加剂使用标准 [S].北京：中国标准出版社，2011.

[10]Bowen W H，Young D A，Pearson S K.The effects of sucralose on coronal and root surface caries[J].Dent Res，1990，69：1 485-1 491.◇

中图分类号：TS202.3

文献标志码：A

doi：10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2016.06.004

文章编号：1671-9646（2016）06a-0013-04

收稿日期：2016-05-03

作者简介：赵芸（1987— ），女，在职硕士，研究方向为食品科学与工程。

Study on the Sweetness Characteristics of Sucralose for Sucrose

ZHAO Yun，WU Weili，CHEN Lishui，SU Xiaoxia，Chen Jijiang
（Brand Food R&D Center，COFCO Nutrrion&Health，Beijing 102209，China）

Abstract：Sucralose is studied through sensory evaluation method with relative sucrose sweetness.Sucralose product applied to not only reduce the quantity of heat of the entire product role in fruit drinks，also can save the cost.Using the method of quantitative description determination and sucrose sweetness relationship.Sucralose instead of fruit juice beverage is studied in the proportion of white granulated sugar，through experiment sucralose in fruit juice beverage production best replacement ratio of 20%sucrose，24%reduced the heat，to replace the taste of the product after 3 to verify no difference with commercially available products.

Key words：sucralose；sensory evaluation；fruit juice drinks