莱鲍迪苷M及其复配甜味剂在无糖酸奶中的应用

叶玉稳， 王 璐， 胡国华,,*

(1.华东理工大学 生物工程学院， 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， 江苏 苏州 215011)

酸奶受消费者欢迎，因为它具有丰富的营养和特殊的保健功能，是优质蛋白质的极好来源，促进饱腹感，有助于保持健康的体重及肌肉和骨骼的生长，并预防乳糖不耐受症[1]。传统酸奶生产中添加的蔗糖质量分数通常为8%至12%，含糖量过高，不利于健康饮食。流行病学研究表明蔗糖的过度摄取与代谢综合征发生密切相关,临床和实验表明，蔗糖可以诱导胰岛素抵抗、脂肪异位沉积、异常血糖及尿酸代谢紊乱[2]。随着人们健康意识的增强，人们越来越重视自己的饮食搭配，在选购酸奶时更倾向于选购无糖酸奶，乳品企业纷纷推出无糖酸奶，如天润无糖酸奶、伊利益消SABL 无糖酸奶等，无糖酸奶正成为乳品企业销售增长的新引擎，丰富无糖酸奶的品种及改善其口感可以增大对顾客购买的吸引力。

莱鲍迪苷M(Rebaudioside M, Reb-M)、三氯蔗糖以及罗汉果甜苷作为新一代甜味剂具有良好的稳定性，不容易与其他物质反应，热值为零，不会引起肥胖，也不会被口腔内的微生物代谢，因此不会引起龋齿[3-5]。Reb-M是甜菊糖中的一种单体甜味剂，甜度是蔗糖的300倍，甜菊糖中Reb-M含量只有1%，采用发酵法制备的Reb-M纯度可达95%。甜菊糖中的主要成分莱鲍迪苷A具有后苦味，Reb-M相比其他的莱鲍迪苷拥有更接近蔗糖的口感，且后苦味较弱，在无糖食品中有广泛的应用空间[6]。罗汉果甜苷甜度是蔗糖的150倍，有清热润肺镇咳、润肠通便的功效，对肥胖、便秘、糖尿病等具有防治作用[7]。三氯蔗糖具有和蔗糖相近的口感，甜度是蔗糖的600倍。据GB 2760—2014要求，在酸奶中Reb-M的使用限量为0.2 g/kg，三氯蔗糖为0.3 g/kg，罗汉果甜苷可按生产需要适量使用。甜味剂的复配，能够起到协同作用，并改善感官品质，与单一甜味剂相比，多种甜味剂复配使用可以减轻甜味剂的不良口感，单一甜味剂在食品中的应用往往存在后味较持久的问题，复配甜味剂可以解决这一问题[8]。本研究将通过单因素实验得出Reb-M、三氯蔗糖以及罗汉果甜苷在酸奶中单独使用的较佳用量，对其复配比例进行响应面优化并应用于酸奶的生产，为生产一种口感细腻顺滑的无蔗糖酸奶提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

Reb-M(食品级)，美国SweeGen公司；罗汉果甜苷V55(食品级)，桂林莱恩天然成分公司；三氯蔗糖(食品级)，盐城捷康三氯蔗糖制造有限公司；发酵剂(食品级)，安琪酵母股份有限公司；市售蔗糖，符合GB1445—2000优选级标准；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型电子天平，上海精科天美科学仪器有限公司；HHS- 21- 4型数显恒温水浴锅，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型旋涡混合器，上海精科实业有限公司；TDZ4- WS型台式高速离心机，湘仪离心机仪器有限公司；CT3 LFRA 4500型质构仪，美国博勒飞公司；HH- B11- 60型恒温培养箱，天津实验仪器厂；AH- BASICATS型高压均质机，ATS工业系统有限公司；SYQ- DSX- 280B型高压灭菌锅，上海申安设备有限公司。

1.3 实验方法

1.3.1酸奶的制作工艺

酸奶的制作工艺见图1[9]。

图1 酸奶的制作工艺Fig.1 Process chart for yogurt production

1.3.2制作酸奶的操作要点

1)均质。在60～65 ℃下将0.2%明胶加入到鲜牛奶中，同时加入甜味剂并在20 MPa压力下均质。2)杀菌、冷却。将均质乳均匀加热并在95 ℃下巴氏杀菌5 min，然后冷却至42 ℃并转移至发酵烧瓶中。3)接种发酵。加入酸奶发酵剂(按1 L鲜牛奶加1 g)，在42 ℃下恒温培养箱中发酵约6 h。4)冷藏后熟。将发酵后的酸奶快速冷却至10 ℃以下，置于约4 ℃的冰箱中，后熟24 h，随后进行测试[9]。

1.3.3酸奶持水率的测定

将空离心管称重，质量记为m，每个离心管中分别加入10 g左右的酸奶样品，并精确称量总质量m1，常温下4 000 r/min离心30 min，静置10 min后，弃去上清液，称量总质量m2。持水率w计算见式(1)[10]。

(1)

1.3.4pH值的测定

在搅拌酸奶的同时用pH计直接测定。

1.3.5酸奶质构测定

使用质构仪测定酸奶的硬度、黏附性和黏稠度。测定方法：将样品置于测定平台上，并使用TA4/1000(38.1 mm)有机玻璃圆柱形探头进行测试。放置样品时，在样品表面和探头底部之间预留大约20 mm的间隙，以确保探头返回期间探头样品界面可完全断开不连接，方便评估产品的黏附性质。酸奶质构测试参数：测定模式为压缩测试，测试速度1 mm/s，提升速度1 mm/s，测试深度20 mm，触发点0.044 N，数据采集频率100 Hz。

1.3.6感官性质的评价

评定指标为酸奶的口感、色泽、爽滑度、组织状态及稳定性(见表1)，10人参与评定，取平均分作为感官评价的结果[11-12]。

1.3.7Reb-M替代蔗糖的单因素实验

酸奶中蔗糖质量浓度为70 g/L。Reb-M相对甜度为蔗糖300倍，分别用Reb-M替代0、20%、40%、60%、80%、100%的蔗糖制作酸奶，替代方案见表2。于4 ℃保存1 d后对样品进行感官评价及质构分析。

1.3.8无糖酸奶单因素实验

按照1.3.1节进行酸奶制作，考察不同浓度的Reb-M、三氯蔗糖和罗汉果甜苷对酸奶品质的影响，以酸奶的pH值、持水率、黏附性、黏稠度和感官评价为考核指标。

酸奶的基础配方为100 mL 鲜牛奶，发酵时间6 h、发酵温度42 ℃ 的基础上，改变其中一个因素的量，研究其对酸奶质量的影响，并使用感官评分为评价指标，以确定各因素的较适添加量。

1.3.9酸奶发酵工艺的响应面优化

通过单因素实验结果确定3个因素和3个水平的较佳参数，并且通过感官评价得分进行响应面分析，响应面因素水平见表3。

表1 酸奶感官评分标准

表2 Reb-M替代蔗糖的单因素实验条件

表3 响应面试验因素水平

1.4 数据处理

使用SPSS 23软件进行数据处理以进行统计分析，不同组间比较采用邓肯显著性分析，P<0.05为差异显著，P<0.01为差异极显著，响应面分析结果用Design-Expert V8.0.6软件进行。

2 结果与分析

2.1 Reb-M替代蔗糖对酸奶品质的影响

按照1.3.7节实验设计，使用Reb-M替代不同比例蔗糖对酸奶硬度、黏附性、持水率、pH值、感官评分、黏稠度的影响见图2。

图2 Reb-M替代蔗糖对酸奶理化性质的影响Fig.2 Effects of Reb-M replacing sucrose on physical and chemical properties of yogurt

由图2可知，随着Reb-M替代量的增加，酸奶的硬度和黏稠度呈下降趋势，这与酸奶中固形物含量下降有关，但总体变化较小，所以Reb-M的替代对酸奶硬度和黏稠度的影响较弱。随着Reb-M替代量的增加，酸奶的黏附性先上升后下降，替代比为60%时达到最大，随后减小。随着Reb-M替代量的增加，酸奶的pH值逐渐升高，推测Reb-M可能会轻微抑制乳酸菌发酵。随着Reb-M替代量的增加，酸奶的持水率不断下降，与其固形物含量下降相关。随着Reb-M替代量的增加，酸奶的感官评分先上升后下降。当替代量较小时，Reb-M能够弥补蔗糖的不足，使酸奶有更适口的酸甜感，替代量大于60%时，酸奶的感官评分出现显著下降，主要原因是Reb-M相比蔗糖后味较持久。随着Reb-M替代量的增加，酸奶色泽越来越白，推测其与美拉德反应相关[13]。

由于Reb-M替代量达到100%时，酸奶感官评分较低，为了提升酸奶的感官评分，需同其他甜味剂复配，规避单一甜味剂使用的缺点。

2.2 Reb-M对无糖酸奶品质的影响

将不同浓度的Reb-M添加到无糖酸奶中，测定酸奶的pH值、持水率、黏附性、黏稠度，结果见表4。Reb-M浓度对酸奶的pH值以及黏附性影响较小，两者都没有显著变化。随着Reb-M浓度的增加，酸奶的持水率与黏稠度降低，这可能是由于添加的Reb-M在乳酸菌发酵的凝胶化过程中与乳中的酪蛋

白分子之间互斥，从而抑制酪蛋白的相互聚集，导致了发酵后的酸奶持水率和黏稠度下降。随着Reb-M浓度升高，其与酪蛋白的这种相斥作用越强，所以乳酸菌发酵后的酸奶黏稠度和持水率随Reb-M浓度的升高而变得越来越小[14-15]。由表5可知，Reb-M的浓度对酸奶的色泽、组织状态以及稳定性基本无影响，随着Reb-M浓度的升高，酸奶的口感与爽滑度评分先上升再下降，在240 mg·L-1时，评分最高，酸甜可口。Reb-M浓度较低时，酸奶酸味较突出，浓度较高时，酸奶过甜，酸味与甜味不协调，导致感官评分下降。

表4 Reb-M对无糖酸奶品质的影响

不同字母表示经Duncan检验数据之间的差异显著(P<0.05)。

2.3 三氯蔗糖对酸奶品质的影响

将不同浓度的三氯蔗糖添加到无糖酸奶中，测定酸奶的pH值、持水率、黏附性、黏稠度，结果见表6。

从表6中可看出，三氯蔗糖浓度对酸奶的pH值影响较小，并且酸奶持水能力随着三氯蔗糖浓度的升高，呈下降趋势，黏附性和黏稠度随三氯蔗糖浓度的升高，总体呈上升趋势。随着三氯蔗糖浓度的升高，酸奶的感官评分先上升再下降，在添加量为90 mg·L-1时，感官评分最高。

表5 Reb-M添加量对无糖酸奶感官品质的影响

不同字母表示经Duncan 检验数据之间的差异显著(P<0.05)。

表6 三氯蔗糖对无糖酸奶品质的影响

不同字母表示经Duncan 检验数据之间的差异显著(P<0.05)。

2.4 罗汉果甜苷对酸奶品质的影响

将不同浓度的罗汉果甜苷添加到无糖酸奶中，测定酸奶的pH值、持水率、黏附性、黏稠度，结果见表7。

表7 罗汉果甜苷对无糖酸奶品质的影响

不同字母表示经Duncan检验数据之间的差异显著(P<0.05)。

由表7可知，罗汉果甜苷的浓度对酸奶的黏附性和pH值影响较小，酸奶持水率随着罗汉果甜苷浓度的升高，呈下降趋势，黏稠度随罗汉果甜苷浓度的升高，总体呈上升趋势。随着罗汉果甜苷浓度的升高，酸奶的感官评分先上升再下降，在添加量为400 mg·L-1时，感官评分最高。

2.5 响应面试验结果分析

分析测试数据以获得响应面回归模拟方程：

R1=92.44-0.20A-0.20B+0.49C-2.62AB+
0.13AC+1.63BC-2.78A2-4.19B2-1.36C2。

由响应面试验的分析结果可知，建立的数学模型P<0.01，说明该数学模型非常显著，失拟项0.303 0>0.05，不显著，表明该实验能很好地适应实验的真实情况，可用于优化无糖酸奶发酵过程。此外，相互关联项AB极显著，表明ρ(Reb-M)和ρ(三氯蔗糖)这两个因素对酸奶感官品质影响存在着交互作用，相互项BC显著，说明三氯蔗糖浓度和罗汉果甜苷浓度这两个因素对酸奶感官品质影响存在着交互作用。

Reb-M与三氯蔗糖的交互作用见图3，由图3可知，Reb-M和三氯蔗糖的响应面图呈钟形，说明感官评分存在最大值，等高线图呈椭圆形说明两者交互作用明显。当三氯蔗糖浓度较低时，酸奶的感官评分随着Reb-M浓度的升高而增加，当三氯蔗糖浓度较高时，酸奶的感官评分随着Reb-M浓度的升高总体呈下降趋势，当Reb-M浓度为80 mg·L-1，三氯蔗糖浓度为30 mg·L-1时感官评分最高。

图3 Reb-M与三氯蔗糖的交互作用Fig.3 Interaction of Reb-M with sucralose

图4 Reb-M与罗汉果甜苷的交互作用Fig.4 Interaction of Reb-M with mogroside

Reb-M与罗汉果甜苷的交互作用见图4，由图4可知，当罗汉果甜苷浓度一定时，酸奶的感官评分随着Reb-M浓度的升高，先升高后下降。当Reb-M浓度一定时，随着罗汉果甜苷浓度的升高，酸奶感官评分有细微的上升。当Reb-M浓度为80 mg·L-1，罗汉果甜苷浓度为130 mg·L-1时感官评分最高。

图5 三氯蔗糖与罗汉果甜苷的交互作用Fig.5 Interaction of sucralose with mogrosides

三氯蔗糖与罗汉果甜苷的交互作用见图5，由图5可知，当罗汉果甜苷浓度一定时， 酸奶的感官评分随着三氯蔗糖的浓度的升高先上升后下降。当三氯蔗糖的浓度较低时，酸奶的感官评分随着罗汉果甜苷浓度的升高，没有显著变化，当三氯蔗糖的浓度较高时，酸奶的感官评分随着罗汉果甜苷浓度的升高而增加，由图5可知，等高线图呈椭圆形说明两者交互作用明显。当三氯蔗糖的浓度为30 mg·L-1，罗汉果甜苷浓度为130 mg·L-1时，感官评分最高。

2.6 较佳配方的预测和验证

利用Design-Expert软件进行回归模型预测无糖酸奶较佳配方为：每100 mL牛奶中添加Reb-M 7.91 mg、三氯蔗糖3.03 mg和罗汉果甜苷13.62 mg，在此条件下进行3次验证性实验，无糖酸奶的感官评分的均值为92.00，与理论预测值92.49较为接近，说明模型的拟合程度较好，回归方程可以有效地对无糖酸奶配方进行分析和预测。

3 结 论

Reb-M替代酸奶中60%蔗糖时，酸奶感官品质良好，完全替代蔗糖时风味不佳，因此需要同其他甜味剂复配。Reb-M、三氯蔗糖和罗汉果甜苷3者可以在酸奶中互相起协同作用，弥补单一甜味剂的甜味性能不足，使酸奶风味更佳。以牛奶为原料，通过单因素实验以及响应面分析得到了酸奶感官品质同Reb-M浓度、三氯蔗糖浓度和罗汉果甜苷浓度的回归模型，优化的工艺参数为每100 mL牛奶中添加Reb-M 7.91 mg、罗汉果甜苷13.62 mg、三氯蔗糖3.03 mg。在此条件下的验证实验中，无糖酸奶的感官评分为92.00，理论值为92.49，实验值与理论值的相对偏差是0.53%，此时感官品质最佳。