电子烟烟液中甜味剂的种类及感官评价现状探究

杨文武，况利平

深圳市吉迩科技有限公司喜马拉雅实验室（深圳 518000）

电子烟烟液主要由丙二醇、丙三醇、烟碱及各类香精组成，甜味剂在传统烟草和新型烟草领域均有着广泛的应用[1-4]。目前水果口味是国外电子烟市场的主要风味，而甜味剂是电子烟水果口味中重要的特征组成部分。甜味剂是赋予食品甜味的功能性食品添加剂。我国食品添加剂相关标准允许使用20余种甜味剂，并规定了其在不同食品中的使用限量[5]。GB 41700—2022[6]《电子烟》强制性国家标准将于2022年10月1日实施，纽甜是该标准中唯一允许使用的甜味剂[6]，而美国PMTA法规[7]、欧盟TPD法规[8]等均未明确提出允许使用的甜味剂清单和限量标准。合理使用电子烟法规标准规定中规定的甜味剂是安全的，但如果超限量、超范围使用，则会对电子烟消费者的健康产生一定负面影响。

味觉是指动物的口腔或味觉器官感受到外界味觉物质刺激而产生的一种感觉，目前已发现的味觉可分为甜、苦、酸、咸、鲜5种。动物感受味觉物质主要依靠舌头上的味蕾，人体的舌头上约有50万个味细胞，约50个味细胞组成一个味蕾，因此，一个成年人的味蕾数量大约是1万个[9]。舌头上感觉不同味道的味蕾分布区是不同的，通过对人类舌器官的形态和功能进行研究，发现舌尖部位对甜味较敏感。电子烟气溶胶是由多种成分组成的混合物，即感受到的可能是多种味道的混合体，需要不同类型的味细胞协同发挥作用，从而对外界的刺激做出应激反应。因此，文章综述了现有的甜味剂的种类及感官特征，以期对电子烟烟液风味改良、产品质量安全管控等提供参考。

1 甜味剂的分类

目前甜味剂有多种分类方法[10]：按照化学结构和性质可分为糖类甜味剂和非糖类甜味剂；若按是否提供能量来分可分为营养性甜味剂和非营养性甜味剂，也分别称作高热量甜味剂和低热量或无热量甜味剂，营养性甜味剂包括蔗糖、葡萄糖、单糖多元醇、二糖多元醇等，非营养性甜味剂通常是高甜度甜味剂和无热量甜味剂；按照甜度又可分为低甜度甜味剂和高甜度甜味剂；甜味剂按照来源不同可分为天然甜味剂和人工合成甜味剂，常用天然甜味剂有罗汉果甜苷、甜菊糖苷、甘草甜素、甜茶苷、甜味蛋白等，人工合成甜味剂有三氯蔗糖、阿斯巴甜、纽甜、阿力甜、糖精钠、安赛蜜等。

电子烟是近年来兴起的一种新型烟草制品，水果口味逐渐成为广大电子烟消费者的选择，而甜味剂的大量应用成为畅销风味的关键因素，极大地促进了水果口味的发展。目前，国内外电子烟法规中关于甜味剂的法规标准较少，如葡萄糖、果糖、蔗糖、麦芽糖等会引发糖尿病患者血糖升高的甜味剂是企业重点关注的对象，存在健康风险隐患的甜味剂是禁止使用的。

目前电子烟烟液使用的甜味剂主要有三氯蔗糖、纽甜、阿斯巴甜等合成类甜味剂。食品添加剂联合专家委员会（JECFA）对各类常见甜味剂的健康风险评估[11]及各国的甜味剂批准情况见表1。

表1 不同甜味剂的法规批准情况

2 甜味剂的感官评价

甜味剂的甜度（或相对甜度）一般以蔗糖为比较基准，规定蔗糖的甜度为1，其他甜味剂的甜度是其比蔗糖甜的倍数[12]，可通过在使用浓度下与等甜味的蔗糖水溶液相比较而得到甜味剂相对于蔗糖的甜度。高甜度甜味剂的甜度与其使用浓度或与之比较的等甜味的蔗糖浓度水平有关，在低浓度时甜度较高，而在高浓度时甜度会降低。常见甜味剂的口感评价见表2[13]。

表2 不同甜味剂的甜味特性评价

糖醇是一类低热量、填充型甜味剂，是糖分子上的醛基或酮基被还原为羟基而形成的，主要包括甘露糖醇、山梨糖醇、木糖醇、赤藓糖醇、麦芽糖醇、乳糖醇等。糖醇具有低热量、较高耐热性、不产生美拉德反应、清凉感等特点。其中赤藓糖醇甜味纯正干净，甜度约为蔗糖的0.6~0.7倍，在元气森林等饮料“0糖”概念推动下呈现爆发式增长，常用作高倍甜味剂的稀释剂。

二氢查耳酮衍生物具有非常高的甜度，相当于蔗糖甜度100~1 000倍，目前主要有柚苷二氢查尔酮、新橙皮苷二氢查尔酮[14]、三叶苷[15]等，新橙皮苷二氢查耳酮（NHDC），是以柑橘为原料制备的天然甜味剂，具有甜度高（为蔗糖的300~500倍）、稳定性好和能量值低的特点。NHDC在pH 1~7，温度30~80 ℃均不会产生任何变化，具有遮蔽强烈苦味的优点。

罗汉果的主要甜味成分是一类以葫芦素烷三萜罗汉果醇为苷元的糖苷类化合物，主要包括罗汉果苷Ⅵ和罗汉果苷Ⅴ，其中罗汉果苷Ⅴ的含量最高，是罗汉果甜苷的主要质量指标。罗汉果甜苷Ⅴ甜度为蔗糖的300倍，而含量较少的赛门苷Ⅰ其甜度相当于蔗糖的563倍。罗汉果苷在100 ℃中性水溶液连续加热25 h或在120 ℃空气中长期加热仍不被破坏，热稳定性较好。

甜菊糖是一种天然的非营养类型的高甜度甜味剂，甜度是蔗糖的250~300倍，主要包括甜菊苷、瑞鲍迪苷A等十余种二萜类化合物，瑞鲍迪苷D与瑞鲍迪苷M的口感比其他甜菊糖苷成分更接近蔗糖，没有任何苦味，因此是新型甜菊糖苷产品开发升级的方向之一。

甘草甜素是从甘草中能提取到的以甘草酸为主要成分、混合少量甘草酸盐的提取物，甘草酸盐是甘草酸一钾、甘草酸三钾、甘草酸铵的总称，其中甘草酸盐的甜度为蔗糖甜度的150~300倍。

阿斯巴甜由L-苯丙氨酸和L-天冬门氨酸之间通过甲基酯键链接而成的二肽类化合物。阿斯巴甜是一种低能量的甜味剂，其甜度约为蔗糖的200倍，甜味纯正，无化学味、酸味和金属残留味。阿斯巴甜在水中的溶解度极低且不耐高温，不适用于pH较高和高温条件下使用。阿斯巴甜在体内的主要代谢产物为苯丙氨酸、天冬氨酸盐和甲醇，不适用于苯丙酮酸尿患者。

纽甜是新型二肽类强力甜味剂，是阿斯巴甜的衍生物，甜度是蔗糖的7 000~10 000倍，性质稳定，热值比阿斯巴甜更低。纽甜口感纯正，无强力甜味剂带有的苦味和类似金属味，纽甜稳定性很好，在干燥且适宜的条件下可存放至少5年，楚文娟等[16]在烟用甜味接装纸中纽甜的衰减特性发现，纽甜添加范围为0.82~1.37 mg/g的接装纸放置200 d后还未衰减完全。纽甜的稳定性受pH和温度改变而显著变化。纽甜不会引起人体血浆中葡萄糖和胰岛素的升高，也不会引起肥胖个体血糖控制水平，在人体口腔中不会被微生物代谢，不会引起龋齿。GB 41700—2022[6]《电子烟》中规定电子烟烟液中纽甜的使用限量为10 mg/g。

三氯蔗糖是一种白色结晶粉末，对光、热、酸、碱等外界条件相对不敏感，三氯蔗糖的甜味纯正，其甜度约为蔗糖的600倍，是目前最接近蔗糖口感的强力甜味剂，甜味特性曲线几乎与蔗糖重叠。三氯蔗糖不仅可以淡化酸味和咸味，而且能够隐藏涩味、苦味、酒味等，同时对辛辣、奶香等有增效作用[17]。三氯蔗糖易溶于水，室温条件下水中溶解度可达到25%以上，在较宽的pH范围内均能保持稳定，在高温条件（121 ℃，20 min）下甜味保持不变，这与三氯蔗糖分子中没有活泼性的化学基团有关。

阿力甜甜度为蔗糖的2 000倍，它在阿斯巴甜的化学结构上做了改变，含有一个氨基硫杂环结构，甜度得以显著提高，产生的甜味与蔗糖很接近。阿力甜受pH和温度影响较大，阿力甜缓冲液pH在5~8的范围，室温条件下可稳定储存1年。在高温条件下可与高含量还原糖发生美拉德反应产物，在酸性条件下容易分解产生后苦味，在某些风味中可能带来硫味。

糖精甜度为蔗糖的300倍，是历史上第一个被发现的合成甜味剂，甜味阈值为0.000 48%，由于其母体化合物只能微溶于水，常常与钠或钙成盐使用，糖精钠在分子状态下没有甜味，浓度较大时带有苦味，在酸性条件下对糖精钠进行加热，会丧失甜味，同时形成带有苦味的邻氨基磺酰苯甲酸，糖精钠不容易被人体吸收，可以随大小便排出体外。

安赛蜜甜度为蔗糖的200倍，属于磺胺类化合物，可通过氨基磺酸和乙烯酮制备而成。其具有高水溶性和热稳定性，单独使用时会有轻微延迟的苦味，常与其他甜味剂特别是阿斯巴甜、三氯蔗糖等协同使用以增加甜度和风味。安赛蜜水溶液（pH为3.0~3.5，20 ℃）放置大约两年时间其甜度没有降低，巴氏灭菌不影响其味道。

甜蜜素甜度为蔗糖的30~50倍，甜蜜素有苦味，但与糖精钠、三氯蔗糖等协同使用有良好的甜味协同作用，甜蜜素非常耐热，分解温度约为280 ℃，不会发生焦糖化反应。在酸性条件下略有分解，在碱性条件下稳定，在pH为2.0的环境条件下可保持稳定超过60年。在低浓度情况下，能掩盖一些柑橘类水果的天然酸味。

爱德万甜是一种非营养低热量高强度的新型甜味剂，其甜度高达蔗糖的20 000倍，爱德万甜甜度高、毒性低、无苦味酸味且成本低廉，同时具有水溶性好、耐热、适于高温加工产品的特点，具有广阔的市场前景。从合成工艺上看，它是阿斯巴甜的衍生物，结构与纽甜相似。

索马甜是从非洲西部一种果实呈红褐色三角锥形的竹芋属竹芋科多年生植物的假种皮中提取出的天然甜味蛋白质。索马甜包含索马甜Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ及索马甜B和C。极易溶于水且甜味极强，甜度约为蔗糖甜度的1 600倍，无异味且甜味持续时间长。甜味蛋白具有甜味度高、热量低、无毒安全等优点。目前发现的甜味蛋白主要有8种，分别是奇果蛋白、莫内林、奇异果甜蛋白、马槟榔蛋白、喷塔汀、仙茅蛋白、brazzein和neoculin。美国FDA已经批准莫内林为“一般公认安全”GRAS级的食品添加剂。

3 甜味剂抑制剂和增强剂

甜味过强会产生令人不愉快的味道，在某些时候，控制甜度有助于风味的提高。目前已发现数种甜味抑制剂，可分为天然甜味抑制剂和人工合成甜味抑制剂，天然甜味抑制剂包括匙羹藤、三萜皂苷、大枣提取物降甜剂ziziphin等，匙羹藤提取物对甜菊苷、蔗糖、天冬甘素等8种甜味化合物具有非竞争性的抑制作用，其抑制率为77%，这可能与结合甜味受体有关。人工合成甜味抑制剂主要有2-（4-甲氧基苯氧基）-丙酸与3-（4-甲氧基苯甲酰基）-丙酸，lactisole主要成分为2-（4-甲氧基苯氧基）-丙酸，常以钠盐形式存在，它主要通过抑制舌尖甜味受体的活性来降低甜度，同时，其本身无色无味，不影响口感及风味[9]。

甜味增强剂可大幅度提高低浓度甜味剂的甜度，同时减少人工合成甜味剂的使用，减少由人工甜味剂带来的余味、苦味等，提高产品的风味及品质。甜味增强剂本身没有甜味活性，C家族的G蛋白偶联受体是研究甜味调节剂的理想模型，甜味分子与甜味受体T1R2/T1R3相互作用有关，Servant等[18]研究SE-1在50 μmol/L的浓度下，SE-1能够将三氯蔗糖的甜味度提高20倍以上。对甜味剂增强具有特异的选择性。例如SE-1能显著增强三氯蔗糖的甜味，但不能增强其他甜味剂如阿斯巴甜、糖精、甜蜜素等。通过对SE-1进行化学修饰，设计出SE-2和SE-3，SE-2（50 μmol/L）和SE-3（200 μmol/L）分别将两种甜味化合物三氯蔗糖和蔗糖甜度提高24倍和4.7倍。人类感官行为学实验表明，200 μmol/L的SE-1和SE-2能够将三氯蔗糖的使用量减少50%~80%，但可保持同样的甜味效果，这对减少甜味化合物带来的不良效果及提高人类健康水平具有积极作用。

4 甜味剂复配

各种甜味剂不仅在甜度上有所不同，而且在口感、甜味的开始和持续时间、可察觉的余味、在各种pH和温度下的溶解度和稳定性方面也不同，没有一种甜味剂在应用上是十全十美的。如甜蜜素价格低但口味微苦，安赛蜜甜味爽快但价格相对较贵，甜菊糖苷甜度高但有苦后味，当两种或多种甜味剂复配使用时，可以用来克服单一甜味剂的局限性。复合甜味剂是指将2种或2种以上甜味剂按照一定的比例复配组成，并能将各种甜味剂的协同效应和味觉特点综合起来。复合甜味剂具有增加风味、改善口感，缩短味觉差、提高甜味稳定性、增加甜度减少甜味剂总使用量和降低成本等优势[19]。

复配甜味剂根据需求目的采用“高倍甜味剂+低倍甜味剂”“高倍甜味剂+高倍甜味剂”等多种复配方式，高倍甜味剂甜度高，用量少，可能有一定的不良后味；低倍甜味剂甜度较低，但可能掩盖高倍甜味剂的不良后味，如“三氯蔗糖+赤藓糖醇”。安赛蜜和阿斯巴甜两者以1∶1比例复配时产生较好的协同效果[20]，其甜度会增至蔗糖（3%）的300倍。阿斯巴甜与安赛蜜、甜蜜素、糖精钠复合使用，可改善其不良的金属味、苦后味。糖精钠的后味比蔗糖更持久，当糖精钠与甜蜜素按照1∶10的比例复配混合后，甜味特性得到改善，复配物的甜味强度-时间曲线与蔗糖接近。

电子烟烟液中的甜味剂在高温条件下往往容易出现“糊味”，这与甜味剂的分子量大小、甜味剂纯度，雾化温度、雾化芯材料及结构等因素相关。一款适用于所有烟具雾化的甜味剂是不存在的，因此结合产品特点，综合考虑上述多方面的因素，方有可能开发出与电子烟烟具适配的复合甜味剂，以提升电子烟消费者的感官体验。

5 结论

理想的甜味剂应该具备安全无毒、口感像蔗糖一样纯正没有杂味、较宽的酸碱范围、良好的配伍性、非致龋齿性、低能量特性等特点。充分利用单一甜味剂的特性，开发高效的复合甜味剂是电子烟烟液风味改良的一个趋势。

世界各国对电子烟中甜味剂管控力度不同，生产企业要严格遵守国内电子烟国家标准法规，用于出口的电子烟产品还应符合目的地国家或地区的法律法规和标准要求；甜味剂经过电子烟烟具雾化后产生气溶胶比传统的食品等经口摄入方式更为复杂，亟需开展更多关于电子烟气溶胶中甜味剂的安全毒理研究，将有助于为电子烟消费者提供更安全健康的产品。