天然复合甜味剂的配方研究

林薇薇，万武波，白 燕，左文健

（海南热带海洋学院食品科学与工程学院，海南三亚 572022）

甜味剂是食品、医疗产业中不可或缺的重要材料，其种类较多，按来源可分为天然甜味剂和人工合成甜味剂[1]。目前，市面上大量使用的天然甜味剂有蔗糖、果糖、蜜糖、葡萄糖等，人工合成甜味剂有阿斯巴甜、糖精、安赛蜜等。蔗糖是一种天然有机物，几乎普遍存在于植物界的叶、花、茎、种子及果实中。根据国家相关标准分类，蔗糖一般分为白砂糖、黄砂糖、赤砂糖、绵白糖、单晶体冰糖、多晶体冰糖、红糖、黑糖、冰片糖、方糖、糖霜、液体糖浆等[2]。蔗糖在人体消化系统内经过消化液分解成为果糖和葡萄糖，经过小肠吸收。其具有较高的热量，摄入过多容易引起蛀牙。人工甜味剂是一类人工合成或半合成的蔗糖取代物，在人体内几乎不被代谢，迎合了现代消费者的饮食需求，而且其生产成本低廉，因此被广泛应用于食品和饮料中[3-4]。但是最近几年美国医学会专家发表论文指出，经常食用含阿斯巴甜的食品会诱发老年痴呆、帕金森综合症及其他神经病变症状。因此作为一种天然甜味剂，甜菊糖苷的开发利用显得十分重要。

甜菊糖苷别名甜菊糖，是甜叶菊中含有的强甜成分[5]，从菊科草本植物甜叶菊[Stevia rebaudiana（Bertohi）]中提取出的一类具有甜味的萜烯类配糖体，为白色粉末状[6]。其是目前在自然界中发现的继甘蔗糖、甜菜糖之外大量存在的第3种具有开发价值的天然低热值高倍甜味剂[7]。甜菊糖苷常温下稳定，长期储存不会发霉变质，无褐变现象，味感近似白砂糖，其甜度为蔗糖的200～300倍，但其热量只有蔗糖的1/300[8-9]，且其生产成本较低廉。与蔗糖相比，甜菊糖苷虽与蔗糖味感相似，但其具有强烈的苦涩后味，甜味不纯正。我国对甜味剂的品质有非常明确的要求，不仅要保证甜味剂安全无毒，也要保证其甜味纯正，因此一部分研究人员借助甜味剂之间出现协同增效的作用，生产出一种复合甜味剂，其使用效率较为便捷化，且甜度高、成本低，这也是甜味剂项目发展的一个方向[10]。复合甜味剂是指将2种或2种以上天然或化学合成的甜味剂复合使用的一类甜味剂，以达到增强甜味和风味、弥补或掩盖不良口味的目的[11-12]。

改善甜菊糖苷不良味感的方法有很多种[13-14]，可以通过改变连接在甜菊糖苷分子上的不同基团得到改善[15]，也可以通过酶法修饰的方法进行改善[16]，当然最方便的方法是利用甜菊糖苷与其他物质混合[17]。周家华等人[18]研究表明，往甜菊糖中加入酸味剂、氨基酸、多糖等，可以减轻其中的苦味。利用甜菊糖与其他甜味剂复配可以减轻甜菊糖的苦涩后味。试验以甜菊糖苷和罗汉果甜苷为原料，加入柠檬酸、氯化钠、甘氨酸进行调配，利用感官评价，以感官评分为指标，对影响甜菊糖苷的不良后味的主要因素进行单因素试验和正交试验，设计确定最优组合得出甜菊糖苷复合甜味剂的最佳配方，为复合甜味剂的开发提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

1.1.1 试剂

白砂糖（一级），广州福正东海食品有限公司提供；甜菊糖苷（纯度80%以上），曲阜香洲甜菊制品有限公司提供；罗汉果甜苷（纯度98%以上），河南天宸生物科技有限公司提供；柠檬酸（食品级），英轩实业有限公司提供；甘氨酸（食品级），河南思远生物科技有限公司提供。

1.1.2 仪器

CP214型电子天平，奥豪斯仪器（上海）有限公司产品；CS-700型粉碎机，浙江永康超帅有限公司产品；CA-HM型卡路里分析仪，北京盈盛恒泰科技有限责任公司产品；60目标准检验筛，浙江上虞市华丰五金仪器有限公司产品；DHG-9245A型电热恒温鼓风干燥箱，金坛市盛蓝仪器制造有限公司产品。

1.2 试验方法

1.2.1 甜度评价方法

（1） 单一甜味剂的相对甜度测定。分别制备质量分数0.5%，10.0%，15.0%，20.0%，25.0%，30.0%的蔗糖溶液，并配置质量分数为0.15%的罗汉果甜苷溶液，利用双盲法，将上述不同质量分数的蔗糖溶液分别倒入外形相同并事先在底部做好标记的5个容器中，然后打乱顺序，让品尝人员找出与0.15%罗汉果甜苷甜度相近的蔗糖溶液，再取一个范围内的蔗糖溶液质量分数，配置质量分数梯度溶液，用同样的方法找出与所配溶液等甜的蔗糖溶液质量分数。该蔗糖质量分数即为0.15%罗汉果甜苷的等甜蔗糖质量分数。

同理，分别制备质量分数10%，15%，20%，25%，30%的蔗糖溶液，并配置质量分数0.1%的甜菊糖苷溶液，找出与其相近的蔗糖溶液质量分数进而配置质量分数梯度溶液，最终得出与质量分数0.1%罗汉果甜苷等甜度的蔗糖溶液质量分数。

（2）复合甜味剂的相对甜度测定。分别制备质量分数15%，20%，25%，30%，35%的蔗糖溶液，并配置质量分数0.05%的复合甜味剂（根据最优组合按比例配制出），利用双盲法由品评人员找出与其相近的蔗糖溶液质量分数，在该相近值附近配制质量分数梯度溶液，找出与0.05%复合甜味剂等甜度的蔗糖溶液质量分数即为该质量分数复合甜味剂的等甜蔗糖质量分数。

（3）复合甜味剂的增效系数计算。

式中：ES——等甜蔗糖质量分数。

1.2.2 甜味剂的感官评价

由12个小组成员组成品评小组，由于食品感官评价人员的感官灵敏度和稳定性对最终结果的趋向性和有效性有着重要的影响，所以对这12个小组成员筛选和培训极其重要。所选成员应身体健康、不抽烟，具有良好的语言表达能力和普通的感官分辩能力。试验前应对所选成员进行系统的培训。可配制不同甜味剂不同质量分数溶液，让品评人员品尝后描述甜味剂的感官特性，如甜味感觉速度、甜度强弱、甜味持久性、有无苦味等，并且让其按甜味强度大小进行排序[18-19]。

试验过程中所有试验溶液均用蒸馏水配置，品评人员在品尝2个样品之间要用蒸馏水漱口数次，以保证口腔中没有停留上一个样品的味道，影响试验结果的准确性，品评人员在每次品尝样品后需认真描述样品的感官特性且进行打分。

甜味剂口味评分标准见表1。

表1 甜味剂口味评分标准

1.2.3 复合甜味剂的配制

以感官评价的评分结果为指标，采用因素试验考查了甜菊糖苷、罗汉果甜苷、柠檬酸、氯化钠、甘氨酸5个因素的添加量对复合甜味剂的口味影响，对单因素试验的结果进行分析，选择其中3个对复合甜味剂口味感官评分结果影响最大的因素设计正交试验，由正交表分析得出最优组合。

2 结果与分析

2.1 单一甜味剂对复配甜味剂口味的影响结果

2.1.1 甜菊糖苷添加量对复配甜味剂口味的影响

甜菊糖苷添加量对甜味剂感官评分的影响见图1。

图1 甜菊糖苷添加量对甜味剂感官评分的影响

从图1可以看出，在罗汉果甜苷、柠檬酸、氯化钠、甘氨酸等其他各原料质量分数不变的情况下，在甜菊糖苷添加量为0.1%～0.5%时，随着甜菊糖苷添加量的增加，感官评价得分呈上升趋势，在0.3%时感官评分最高。当甜菊糖苷添加量大于0.3%之后，感官评分开始下降，且下降趋势较大。这是因为甜菊糖苷拥有不良苦后味，在甜菊糖苷添加量越大时苦味越重、口感极差。因此，甜菊糖苷的最佳添加量为0.3%。

2.1.2 罗汉果甜苷添加量对复配甜味剂口味的影响

罗汉果甜苷添加量对甜味剂感官评分的影响见图2。

图2 罗汉果甜苷添加量对甜味剂感官评分的影响

从图2可以看出，在甜菊糖苷、柠檬酸、氯化钠、甘氨酸等其他各原料质量分数不变的情况下，在罗汉果甜苷添加量为0.2%～1.2%时，随着罗汉果甜苷添加量的增加，感官评价得分一开始呈上升趋势，在0.4%时感官评分最高。当罗汉果甜苷添加量增加到0.4%以上时，感官评分开始下降，但下降幅度较小，所以可以判断罗汉果甜苷的最佳添加量为0.4%。罗汉果甜苷口味纯正，添加到复合甜味剂中不但可以增加甜味，使甜度增效，还可以改善风味。

2.1.3 柠檬酸添加量对复配甜味剂口味的影响

柠檬酸添加量对甜味剂感官评分的影响见图3。

图3 柠檬酸添加量对甜味剂感官评分的影响

从图3可以看出，在甜菊糖苷、罗汉果甜苷、氯化钠、甘氨酸等其他各原料质量分数不变的情况下，在柠檬酸添加量为0.1%～0.5%时，随着柠檬酸添加量的增加，感官评分呈现上升趋势，在0.2%时感官评分最高。柠檬酸添加量大于0.2%时，感官评分随着柠檬酸添加量的增加而下降，这是因为柠檬酸的添加量较大时酸度较强，酸味掩盖了甜味。加入柠檬酸的目的是为了改善甜菊糖苷的苦味，酸味对甜味有增强作用，柠檬酸起到了调配作用。所以柠檬酸添加量不宜过大，最佳添加量为0.2%。

2.1.4 氯化钠添加量对甜味剂感官评分的影响

氯化钠添加量对甜味剂感官评分的影响见图4。

图4 氯化钠添加量对甜味剂感官评分的影响

从图4可以看出，在甜菊糖苷、罗汉果甜苷、柠檬酸、甘氨酸等其他各原料质量分数不变的情况下，在氯化钠添加量为0.01%～0.10%时，随着氯化钠添加量的增加，感官评价得分一开始呈上升趋势，在0.03%时感官评价得分最高。当氯化钠添加量大于0.03%时，感官评价得分开始下降，下降幅度较小，所以可以判断，氯化钠的添加量在0.03%时感官评分最高，是最佳添加量。从图4可以分析氯化钠添加量对甜味剂的感官评价得分影响不大，但氯化钠可以加快甜味剂的甜味感觉速度。

2.1.5 甘氨酸添加量对甜味剂感官评分的影响

甘氨酸添加量对甜味剂感官评分的影响见图5。

从图5可以看出，在甜菊糖苷、罗汉果甜苷、柠檬酸、氯化钠等其他各原料质量分数不变的情况下，在甘氨酸添加量为0.05%～0.25%时，随着甘氨酸的添加量的增加，感官评分呈上升趋势，在0.15%时感官评分最高。当甘氨酸添加量大于0.15%时，感官评分开始下降，但不明显。从而可以分析出0.15%甘氨酸为最佳添加量。甘氨酸添加量对甜味剂的感官评分影响不大。

图5 甘氨酸添加量对甜味剂感官评分的影响

2.2 复合甜味剂正交试验的结果

选取甜菊糖苷添加量（A）、罗汉果甜苷添加量（B）、柠檬酸添加量（C）作为因素设计三因素三水平正交试验探究该天然复合甜味剂的最佳配方。

L9（34）正交试验因素水平见表2，L9（34）正交试验结果见表3。

表2 L（934）正交试验因素水平/%

表3 L9（34）正交试验结果

由表3的极差R值可知，RA＞RC＞RB，即表示该天然复合甜味剂的配方研究的主要因素中，甜菊糖苷添加量影响最大，其次是柠檬酸添加量，罗汉果甜苷添加量影响最小，由正交试验表分析得最优组合是A1B2C2，即甜菊糖苷添加量0.25%，罗汉果甜苷添加量0.4%，柠檬酸添加量0.2%。

3 复配甜味剂的产品分析结果

3.1 单一甜味剂的相对甜度测定结果

在甜菊糖苷相对甜度测定试验中，第1次双盲法由品尝小组选出的近似值为25%，30%，进一步试验中83.3%的小组成员认为质量分数为27%的蔗糖在罗汉果甜苷相对甜度测定试验中，第1次双盲法由品尝小组成员选出的相近值为20%，25%，配制质量分数梯度为20%，21%，22%，23%，24%，25%的蔗糖溶液，再次用双盲法由品尝小组品鉴，91.7%的品尝小组成员认为质量分数24%的蔗糖溶液与0.15%的罗汉果甜苷甜度相等。根据公式（1）计算：

所以罗汉果甜苷的相对蔗糖甜度为：

24%÷0.15%=160倍.

即试验中使用的罗汉果甜苷的甜度为蔗糖甜度的160倍。

糖溶液与0.1%的甜菊糖苷甜度相等，由公式（2）计算得甜菊糖苷的相对蔗糖甜度为：

即试验中使用的甜菊糖苷的甜度为蔗糖的270倍。

3.2 复合甜味剂的相对甜度测定结果

同理配制0.05%的该复合甜味剂溶液，91.7%的品尝小组选出24%的溶液与该质量分数的复合甜味剂甜度相等，由公式（3）计算得复合甜味剂的相对蔗糖甜度为：

即试验复配出的天然复合甜味剂的甜度为蔗糖的480倍。

3.3 复合甜味剂的增效系数计算

根据公式 （4） （5） 计算：

复合甜味剂的增效系数为：

4 结论

当甜菊糖苷添加量0.25%，罗汉果甜苷添加量0.4%，柠檬酸添加量0.2%，氯化钠添加量0.03%，甘氨酸添加量0.15%时甜菊糖苷复合甜味剂的相对甜度测定结果为蔗糖甜度的480倍，且脂肪含量为零。