代糖填充劑在糖果中的應(yīng)用及其配方優(yōu)化方法的研究進(jìn)展

寧準(zhǔn)梅

（上海冠生園食品有限公司技術(shù)中心, 上海 200233）

糖果產(chǎn)業(yè)是全球主要的食品行業(yè)之一。2018年，糖果市場銷售額約為823億美元，預(yù)計(jì)2019~2023年的年復(fù)合增長率為3.6%[1]。糖尿病、肥胖等健康問題與過量的游離糖消耗有關(guān)，世界衛(wèi)生組織/聯(lián)合國糧農(nóng)組織（WHO/FAO）建議將游離糖攝入量的上限控制在總能量攝入量的10%以下[2]。無糖膠基糖在糖果產(chǎn)業(yè)中已占重要地位，無糖壓片糖、無糖硬糖也獲得一定的市場，隨著其他類型無糖或低糖糖果新品的開發(fā)和上市，減少添加蔗糖配方糖果將成為糖果工業(yè)的主要組成部分。

減少添加蔗糖的糖果被期望與對應(yīng)傳統(tǒng)糖果一致的外觀、口感和質(zhì)地，關(guān)鍵在于選擇合適的配料[2]。傳統(tǒng)糖果中的蔗糖和淀粉糖漿是甜味料，同時(shí)也是一種填充劑（bulking agent），形成和穩(wěn)定產(chǎn)品的基體結(jié)構(gòu)。糖醇（多元醇）和低粘度可溶性膳食纖維等低消化性碳水化合物具有低能量、非致齲或益生元等生理功能，提供與蔗糖或淀粉糖漿相似的結(jié)構(gòu)和技術(shù)性能，已成為減少添加蔗糖的糖果中替代蔗糖或淀粉糖漿的填充劑[3]，以下簡稱為填充劑。

近幾年，國外對填充劑影響凝膠糖等糖果和巧克力品質(zhì)的研究較多，但我國有關(guān)無糖糖果技術(shù)研究的文獻(xiàn)很少，且一般側(cè)重配方開發(fā)，對糖醇或纖維影響產(chǎn)品品質(zhì)的機(jī)理研究還有待加強(qiáng)。為推動(dòng)我國傳統(tǒng)糖果基礎(chǔ)研究的發(fā)展，提供更多減少添加糖或膳食纖維來源的糖果滿足市場需求，本文將對糖醇和水溶性纖維等低消化性碳水化合物的理化性質(zhì)及其在糖果中的應(yīng)用現(xiàn)狀、研究方法和成果進(jìn)行整理，并對今后可進(jìn)一步深入探討的研究方向提出展望。

1 代糖填充劑的相關(guān)規(guī)定

糖果新品配方的設(shè)計(jì)需考慮標(biāo)簽、質(zhì)構(gòu)、口感、成本和市場切入點(diǎn)。據(jù)預(yù)包裝食品營養(yǎng)標(biāo)簽通則GB 28050-2011，糖含量不高于0.5、5 g/100 g的糖果可分別稱為“無糖”和“低糖”糖果；膳食纖維含量不低于6、3 g/100 g的糖果可分別標(biāo)示為“高膳食纖維”和“膳食纖維來源”；減少能量、減糖或增加膳食纖維，是指與參考食品相比，該值或該組分減少或增加25%以上。美國和歐盟允許標(biāo)識(shí)的“無添加糖”，是指加工過程中不添加單雙糖或含糖的配料[4?5]。

在我國，低聚果糖、抗性糊精、異麥芽酮糖屬于食品配料；異麥芽酮糖醇和菊粉是新食品原料，食用量分別不能大于100、15 g/d；聚葡萄糖和其余糖醇屬于食品添加劑，有相應(yīng)的食品添加劑標(biāo)準(zhǔn)。由于不完全消化，糖醇和膳食纖維具有較低的熱量值，根據(jù)GB 28050-2011問答修訂版，可溶性膳食纖維的能量折算系數(shù)均為8 kJ/g，赤蘚糖醇能量系數(shù)為0 kJ/g，其余糖醇的能量系數(shù)為10 kJ/g。

因攝入過量低消化性碳水化合物可能會(huì)引起腸胃脹氣和腹瀉等不適，國際食品法典委員會(huì)CAC建議，如食品中提供的糖醇攝入量超過20 g/d，應(yīng)在標(biāo)簽上注明該食品可能有通便作用[6]。美國對食品中山梨糖醇、甘露糖醇和聚葡萄糖的最大攝入量和警告標(biāo)識(shí)、歐盟對糖醇添加量≥10%的食品應(yīng)標(biāo)注警告等有相關(guān)的規(guī)定[4?5]。我國和日本還沒有關(guān)于糖醇致腹瀉標(biāo)識(shí)的強(qiáng)制性規(guī)定[7]，但有些產(chǎn)品會(huì)標(biāo)示推薦食用量。

2 常見糖果填充劑的理化性質(zhì)

選擇糖果填充劑時(shí)，應(yīng)考慮該物質(zhì)的溶解度、結(jié)晶性、吸濕性和甜度等理化性質(zhì)，以滿足糖果生產(chǎn)工藝的加工要求和產(chǎn)品保質(zhì)期。

2.1 糖醇的理化性質(zhì)

糖醇是一種羥基取代酮或醛基的糖衍生物，能量值和血糖指數(shù)低于蔗糖，表1是蔗糖和各糖醇的理化性質(zhì)[6]。糖醇有嚴(yán)格的純度要求，具體取決于各國的標(biāo)準(zhǔn)。赤蘚糖醇、木糖醇、D-甘露糖醇、異麥芽酮糖醇為結(jié)晶固體。山梨糖醇、乳糖醇和麥芽糖醇有固體和液體兩種形式銷售。

表1 蔗糖和糖醇的理化性質(zhì)Table 1 Physicochemical properties of sucrose and polyols

糖醇甜度不受溫度的影響，可添加強(qiáng)力甜味劑來補(bǔ)充甜度的不足。糖醇的溶解熱低于?80 kJ/kg時(shí)，在口腔中溶化會(huì)感覺到一種清涼感[3]。清涼效應(yīng)取決于糖醇的溶解熱、口腔溫度下的溶解度和顆粒大小。糖醇的溶解度隨溫度（10~80 ℃）的升高而增加，增長斜率高于蔗糖[6]。室溫下各糖醇的溶解度有較大的差異，溶解度較低的糖醇結(jié)晶傾向較高，且會(huì)影響甜味和風(fēng)味在口腔中被感受的速度和強(qiáng)度。糖醇的分子量低且溶解度高時(shí)，水分活度會(huì)降低。粘度影響產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝參數(shù)，糖醇溶液的粘度會(huì)隨溫度的升高而降低，隨濃度的增加而升高。熔點(diǎn)較低的糖醇易結(jié)塊。糖醇的吸濕傾向決定了其應(yīng)用方向和生產(chǎn)、包裝形式。

2.2 可溶性膳食纖維的理化性質(zhì)

低粘度可溶性纖維包括聚葡萄糖、抗性糊精、菊粉和低聚果糖等，這些纖維口味平淡，有助于降低糖果的甜度。聚葡萄糖是有機(jī)酸存在下由葡萄糖和山梨糖醇熱聚合生成[8]?？剐院怯傻矸墼谒?、熱條件下部分降解的一種葡聚糖[9]。菊粉是由D-果糖經(jīng)糖苷鍵連接而成的直鏈多糖，聚合度（Degree of polymerization, DP）為2~60。菊粉被降解至DP為2~9時(shí)為低聚果糖（FOS）[6]。低聚果糖可以由菊粉的部分水解也可以是蔗糖的酶轉(zhuǎn)化而成。

聚葡萄糖的平均DP為12，平均相對分子量為2000，25 ℃下溶解度大于400 g/100 g水，溶解熱為33 kJ/kg，相對甜度為5（與蔗糖的甜度100相比，以下同），抗水解穩(wěn)定性好[6]。21 ℃下60%固形物的聚葡萄糖溶液與42 DE玉米糖漿的粘度接近[10]?？剐院兹苡谒?，耐酸耐熱性良好。標(biāo)準(zhǔn)菊粉產(chǎn)品平均DP約為10，室溫下溶解度約為11 g/100 g水，DP大于23的菊粉不易溶解，但在一定條件下可形成凝膠。低聚果糖的溶解度高于蔗糖，不會(huì)結(jié)晶，具保濕性，相對甜度為30~65。菊粉和低聚果糖的酸穩(wěn)定性不高，易被水解。

3 填充劑在糖果中的應(yīng)用

根據(jù)理化性質(zhì)的不同，糖醇、纖維以及一些低聚糖用于替代蔗糖作為結(jié)晶體來源，或替代淀粉糖漿抑制晶體形成。部分填充劑有系列型號(hào)，滿足不同應(yīng)用需求。如異麥芽酮糖醇由6-O-α-D-吡喃葡萄糖基-D-山梨醇（1,6-GPS）和 1-O-α-D-吡喃葡萄糖基-D-甘露醇二水合物（1,1-GPM）組成，根據(jù)這兩個(gè)同分異構(gòu)體比率的不同分成各種商品型號(hào)，GPM/GPS約為1:1的ISOMALT ST用于硬糖、口香糖，用于涂層的ISOMALT GS的GPM/GPS約為3:1，巧克力中用的ISOMALT LM是水分小于1%的ISOMALT ST，還有可直接壓片的ISOMALT DC[6]。

西班牙市場上44個(gè)含低能量甜味劑的糖果、巧克力中，使用最多的糖醇、強(qiáng)力甜味劑分別是山梨糖醇（17%）、安賽蜜（17%）和麥芽糖醇（43%）、甜菊糖苷（29%）[11]。通過線下及線上購物平臺(tái)獲得64個(gè)品牌的無糖糖果或巧克力的配料信息，包括壓片糖果（41%，N=26）、硬糖（19%、N=12）、膠基糖（15%，N=10）、凝膠糖（11%、N=7）、巧克力（11%，N=7）和棉花糖（3%，N=2）。其中有43個(gè)產(chǎn)品使用了強(qiáng)力甜味劑，單獨(dú)添加甜菊糖苷的占比最高（21%），其次是安賽蜜與阿斯巴甜的組合（19%）。以下按糖果品類結(jié)合現(xiàn)有產(chǎn)品實(shí)際使用情況和文獻(xiàn)報(bào)道進(jìn)行分析。

3.1 填充劑在壓片糖中的應(yīng)用

26個(gè)無糖壓片糖中，單獨(dú)使用山梨糖醇作為填充劑的占比為58%，采用山梨糖醇與木糖醇或D-甘露糖醇組合的配方有23%。山梨糖醇粉是無糖壓片的最佳多元醇，成本較低，可直接壓成堅(jiān)硬、致密的片劑，具有光滑的質(zhì)地和口感，但山梨糖醇有吸濕性，要注意防潮。除直接壓片外，將異麥芽酮糖醇與甘露糖醇或山梨糖醇復(fù)配，或木糖醇與甘露糖醇組合為主要原料，輔以葉黃素酯微囊粉等為功效配料，濕法壓片工藝可開發(fā)系列特色壓片糖果[12?15]。

3.2 填充劑在硬糖中的應(yīng)用

12個(gè)無糖硬糖中有7個(gè)單獨(dú)使用異麥芽酮糖醇作為填充劑，另有2個(gè)采用異麥芽酮糖醇與麥芽糖醇或山梨糖醇配伍。異麥芽酮糖醇硬糖的穩(wěn)定性極好，糖體吸收的水分會(huì)作為結(jié)合水并入GPM晶體中，形成有效的晶體防潮屏障[6]。其生產(chǎn)工藝與傳統(tǒng)硬糖相似，因異麥芽酮糖醇的溶解度較低，沸點(diǎn)和比熱容高于蔗糖，故工藝參數(shù)差異在于熬糖時(shí)溫度更高或真空度更高，終點(diǎn)溫度時(shí)糖膏的粘度更低，所需冷卻時(shí)間更長。相同設(shè)備條件下，無糖硬糖產(chǎn)量是傳統(tǒng)糖果的50%~75%[16]。異麥芽酮糖醇與山梨糖醇或與麥芽糖醇配伍使用，可增加糖果的整體溶解度和甜度，但粘性會(huì)增加[6]。

赤蘚糖醇不提供能量，硬糖中通常將其與麥芽糖醇液配伍，因其溶解度低，添加比例相對較低，為麥芽糖醇液的 3.5%~25%[17?19]。Lans 等[20]認(rèn)為環(huán)境濕度控制較低時(shí)，低聚半乳糖（Galacto-oligosaccharide,GOS）可按25 g/100 g替代硬糖中的等量玉米糖漿，作為結(jié)晶抑制劑。低聚半乳糖是一種水溶性纖維，相對甜度約為25，可抑制結(jié)晶，具有益生元作用[21]。

3.3 填充劑在膠基糖中的應(yīng)用

10個(gè)品牌的無糖膠基糖的配料通常采用山梨糖醇、麥芽糖醇液、木糖醇和麥芽糖醇等多種糖醇復(fù)配。山梨糖醇是無糖膠基糖中應(yīng)用最多的糖醇，輔以麥芽糖醇液有助于防止易結(jié)晶成分返砂，提供柔軟又有嚼勁的質(zhì)地[6]。木糖醇具有強(qiáng)烈而獨(dú)特的涼爽口感，與蔗糖同等的甜度，是無糖膠基糖配方的完美成分。添加少量的阿斯巴甜、安賽蜜或三氯蔗糖等增加膠基糖的甜味，延長風(fēng)味釋放的持久性[7]。Raithore等[22]對比了粉末狀糖醇的種類和粒徑對膠基糖味覺和風(fēng)味釋放特性的影響，發(fā)現(xiàn)甘露糖醇膠基糖的香氣釋放量大于山梨糖醇膠基糖，糖醇的釋放速率不受粒徑的影響，但糖醇的粒徑越小，甜味劑的釋放量越高。甘露糖醇在口腔中的溶解速度較低，需更大的應(yīng)力咀嚼，膠基表面更新加快，香氣提取效率提高，導(dǎo)致呼出的香氣濃度更高。

3.4 填充劑在凝膠糖中的應(yīng)用

7個(gè)無糖凝膠糖中使用的填充劑種類比較分散，其中2個(gè)單獨(dú)使用山梨糖醇，1個(gè)單獨(dú)采用麥芽糖醇，3個(gè)為麥芽糖醇液與其他糖醇的配伍，凝膠劑采用明膠或果膠。國內(nèi)文獻(xiàn)的無糖凝膠糖配方中，填充劑有單獨(dú)使用赤蘚糖醇，有木糖醇與山梨糖醇配伍，還有麥芽糖醇液與木糖醇、聚葡萄糖復(fù)配；凝膠劑有卡拉膠、魔芋膠和果膠[23?25]。

糖醇或纖維對凝膠劑凝膠強(qiáng)度的影響是替代效果的影響因素之一。張晨等[26]研究乳糖醇、木糖醇和赤蘚糖醇對結(jié)冷膠凝膠的影響，發(fā)現(xiàn)單一糖醇會(huì)降低結(jié)冷膠凝膠硬度和強(qiáng)度，幾種糖醇復(fù)配后可減少這種影響。山梨糖醇濃度為30% m/m和5% w/v時(shí)分別能顯著增強(qiáng)酸改性淀粉和明膠的凝膠強(qiáng)度，但糖醇濃度進(jìn)一步增加時(shí)會(huì)搶走凝膠劑表面的水分，不利于形成凝膠分子間三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，凝膠強(qiáng)度反而降低[27?28]。低酸條件（檸檬酸<0.5% w/v，pH>3.8）下，5% w/v山梨糖醇的加入會(huì)減少明膠中亞基成分的降解，促進(jìn)明膠三螺旋結(jié)構(gòu)生成，但高酸條件不僅破壞了山梨糖醇的氫鍵也破壞了明膠的結(jié)構(gòu)[29]。Altan等[30]研究了山梨糖醇和蔗糖對魚明膠的凝膠性能影響，糖醇和蔗糖的加入促進(jìn)了魚明膠的三螺旋結(jié)構(gòu)形成，添加相同濃度（10 g/100 mL）的山梨糖醇比蔗糖形成更大的凝膠強(qiáng)度，可能是由于山梨糖醇沒有蔗糖中的半縮醛環(huán)結(jié)構(gòu)，構(gòu)象靈活度（conformational flexibility）和溶解度更大，能穩(wěn)定更多水分子形成交聯(lián)度更高的凝膠。同時(shí)也發(fā)現(xiàn)高濃度（40~60 g/100 mL）山梨糖醇抑制穩(wěn)定交聯(lián)的形成，降低了明膠大分子的水合作用，導(dǎo)致凝膠強(qiáng)度降低。

膳食纖維在糖果中的應(yīng)用相對較少。Gok等[31]研究蔗糖、甘露糖醇和可溶性小麥纖維不同組合后對明膠凝膠糖的影響，發(fā)現(xiàn)使用溶解度低的甘露糖醇會(huì)引起凝膠糖硬度增加、彈性降低，感官評價(jià)結(jié)果較差。因可溶性小麥纖維是一種多糖，可能對凝膠結(jié)構(gòu)形成具有支撐作用，對凝膠糖硬度、彈性和外觀、色澤的影響與蔗糖相似。菊粉在凝膠糖中具有填充劑、凝膠劑和補(bǔ)充纖維的作用。Goncalves等[32]在軟糖中添加0.4%~1.3%的菊粉，結(jié)果發(fā)現(xiàn)軟糖的質(zhì)地有顯著變化，增加了柔軟性。Paola等[33]用菊粉代替酸處理淀粉作為明膠的復(fù)合凝膠劑開發(fā)凝膠糖，菊粉凝膠（90 g/kg）的硬度稍低于淀粉凝膠，彈性與高?；Y(jié)冷膠凝膠相似。

異麥芽酮糖是蔗糖經(jīng)酶轉(zhuǎn)化而成，能量與蔗糖相同，但代謝速度很慢，極少影響血糖指數(shù)，甜度是蔗糖的一半，溶解度是蔗糖的1/4[34]。Periche等[35]利用果糖的高甜度和高吸濕性來彌補(bǔ)異麥芽酮糖較低的溶解度和甜度，將異麥芽酮糖和果糖按3:7應(yīng)用到凝膠糖中，產(chǎn)品色澤和質(zhì)地特性與傳統(tǒng)凝膠糖類似，但其含糖量、甜度和價(jià)格因素等沒有進(jìn)一步分析。

3.5 填充劑在巧克力中的應(yīng)用

7個(gè)無糖巧克力品牌中有5個(gè)采用麥芽糖醇替代蔗糖。麥芽糖醇是巧克力中應(yīng)用最多的糖醇，與西班牙市場統(tǒng)計(jì)結(jié)果一致[11]。另收集到3個(gè)巧克力品牌樣品聲稱“高膳食纖維”及“無添加糖”或“減糖”。這10個(gè)巧克力品牌中有6個(gè)添加了菊粉、聚葡萄糖、抗性糊精、水溶性玉米纖維等水溶性纖維。

纖維對巧克力的質(zhì)構(gòu)、流變性能以及對益生菌的保護(hù)等成為近幾年的研究熱點(diǎn)。Messiah等[36]考察了不同配比的菊粉和麥芽糊精替代蔗糖后對巧克力質(zhì)構(gòu)的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)菊粉和麥芽糊精的應(yīng)用提高了巧克力的硬度，菊粉:麥芽糊精為25:75時(shí)的咀嚼性最接近傳統(tǒng)巧克力。Rodriguez等[37]添加10%w/w菊粉至白巧克力中，白巧克力儲(chǔ)存過程中脂肪晶體形成的體積和數(shù)量都減少，且表現(xiàn)出較低的斷裂性和改善的熱性能。Aidoo等[38]發(fā)現(xiàn)由于菊粉的密度低于聚葡萄糖，增加菊粉同時(shí)降低聚葡萄糖濃度，巧克力中顆粒體積分?jǐn)?shù)和表面積增加，引起巧克力的粘度增加。75聚葡萄糖:25菊粉組合的流變學(xué)性質(zhì)接受度最高，了解這些將有助于減少無糖巧克力中脂肪的添加量。Konar等[39?40]認(rèn)為DP更高的菊粉會(huì)提高麥芽糖醇巧克力的熔融溫度，但這些提高是可以接受的，而DP<10的菊粉更有益于保護(hù)巧克力中的益生菌。

3.6 填充劑在充氣糖果中的應(yīng)用

收集的2個(gè)無糖棉花糖是以異麥芽酮糖醇、麥芽糖醇或木糖醇作為結(jié)晶相填充劑，麥芽糖醇液和/或山梨糖醇液作為非結(jié)晶劑。糖醇的溶解度和吸濕性等理化性質(zhì)影響其在糖果中的加工特性和品質(zhì)。Lidiane等[41]以麥芽糖醇液作為非結(jié)晶劑，研究了麥芽糖醇、異麥芽酮糖醇、木糖醇和赤蘚糖醇單一或兩兩組合替代蔗糖后對求斯糖（chewy candy）的水分活度和質(zhì)地的影響。求斯糖的干燥失重為5.8~6.8 g/100 g。因小分子量和高吸濕性，使用木糖醇制作求斯糖，制備過程粘性高，成型后易變形，木糖醇比例提高會(huì)增加求斯糖的水分活度。異麥芽酮糖醇及其與麥芽糖醇復(fù)配制成的求斯糖硬度偏高。單獨(dú)使用麥芽糖醇，制備過程和成型后的粘度較高，熬糖后添加異麥芽酮糖醇粉作為晶種，可提高形狀穩(wěn)定性。由于赤蘚糖醇的結(jié)晶速度快，晶體形成后，液相中固形物濃度降低，引起求斯糖水分活度增加。麥芽糖醇液、赤蘚糖醇和異麥芽酮糖醇的添加比例為4:3:3時(shí)，求斯糖的各項(xiàng)理化指標(biāo)符合要求、形態(tài)穩(wěn)定、吸潮性較低。雖然該求斯糖樣品制備過程中有拉白充氣工序，但未見對充氣效果指標(biāo)的評價(jià)。

異麥芽酮糖的熔點(diǎn)低于蔗糖，但兩者相同濃度的溶液粘度相似[34]，故適用于制備熬溫較低的棉花糖。Periche等[42]研究異麥芽酮糖與果糖不同配伍及明膠添加量對棉花糖品質(zhì)的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，異麥芽酮糖:果糖為1:1、明膠4 g/100 g的配方具有較低的硬度、較高的粘性和彈性，感官評價(jià)好于對照。該作者還評估了異麥芽酮糖、低聚果糖和甜葉菊水提取物對棉花糖感官和抗氧化性能的影響，發(fā)現(xiàn)用異麥芽酮糖（24%）、低聚果糖（35%）和甜葉菊水提物（100%替代水）生產(chǎn)的棉花糖與傳統(tǒng)棉花糖相似，加工過程不影響甜葉菊水提取的抗氧化活性，但儲(chǔ)存最初的21 d內(nèi)，抗氧化活性急劇下降后趨于穩(wěn)定[43]。

充氣糖果中可以添加海藻糖、聚葡萄糖[44]和水果纖維[45]部分替代糖。海藻糖是一種非還原性糖，相對甜度45，酸熱穩(wěn)定性好，吸濕性低，棉花糖中添加25%或以上的海藻糖能明顯抑制返砂[46]。

3.7 填充劑在焦香糖果中的應(yīng)用

制作焦香糖果時(shí)，糖和糖醇的主要區(qū)別在于糖醇不參與美拉德反應(yīng)。無糖焦香糖果的開發(fā)極具挑戰(zhàn)性，采用酪蛋白酸鈉、無乳糖乳清粉等蛋白質(zhì)替代煉乳和奶粉，可能可以開發(fā)出無糖焦香糖果[6?7]。減糖焦香糖果配方中有足夠多的還原糖可供美拉德反應(yīng)發(fā)生，無添加糖焦香糖果可以使用傳統(tǒng)乳制品原料。Francia等[47]采用6.1%聚葡萄糖、8.6%山梨糖醇和3.7%果糖替代蔗糖制備低熱量牛奶焦香糖果，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品的味道、色澤和質(zhì)地?zé)o顯著影響，但儲(chǔ)存一段時(shí)間后，產(chǎn)品的pH增加、彈性降低、硬度下降。

4 糖果中填充劑配方優(yōu)化的實(shí)驗(yàn)方法

配方優(yōu)化實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)可采用正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)[12]和響應(yīng)面設(shè)計(jì)[48]等?；炝显O(shè)計(jì)(Mixture design)是一種特殊的響應(yīng)面設(shè)計(jì)，研究指標(biāo)受混合物中各成分間比例變化的影響，各成分比例之和為1。糖果中填充劑添加水平的優(yōu)化常使用混料設(shè)計(jì)。糖果中填充劑的配方優(yōu)化，除了加工特性外，產(chǎn)品品質(zhì)也非常重要，品質(zhì)評價(jià)指標(biāo)的確定是實(shí)驗(yàn)方法設(shè)計(jì)和結(jié)果分析的關(guān)鍵。

4.1 混料設(shè)計(jì)

糖果中填充劑的添加量相對較大，適合采用混料設(shè)計(jì)作為配方優(yōu)化的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案?；炝显O(shè)計(jì)有多種類型，包括單形格子設(shè)計(jì)(Simple lattice mixture design)和 D-最優(yōu)設(shè)計(jì)（D-optimal mixture design）等[49]。

單形格子混料設(shè)計(jì)是在產(chǎn)品配方中找到最佳成分水平的有用工具。p種成分的d階單形格子設(shè)計(jì)，是將p維正多邊形的邊劃分為d等份，等分點(diǎn)上作與其他邊平行的直線，形成的格子上的頂點(diǎn)坐標(biāo)就是設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)點(diǎn)。Gok等[31]使用單形格子設(shè)計(jì)凝膠糖中的蔗糖、甘露糖醇和可溶性小麥纖維按不同比例組成10個(gè)實(shí)驗(yàn)點(diǎn)，根據(jù)不同樣品的理化指標(biāo)、顏色、質(zhì)地和感官特性數(shù)據(jù)擬合成多項(xiàng)式回歸模型，從而分析各因素對凝膠糖品質(zhì)的影響。Lidiane等[41]以水分活度和硬度為因變量，采用單形格子設(shè)計(jì)優(yōu)化求斯糖中結(jié)晶糖醇固體的添加水平。Rad等[50]用單形格子設(shè)計(jì)分析木糖醇、麥芽糖醇和低聚半乳糖的不同比例對巧克力粒徑、粘度、屈服應(yīng)力和硬度等因變量的影響，三者實(shí)際用量之和為總物料的 33%。Aidoo等[51]以菊粉和聚葡萄糖為約束條件設(shè)計(jì)巧克力配方優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方案。

D-最優(yōu)設(shè)計(jì)比單形格子設(shè)計(jì)多了其他約束條件，因子空間通常為單形內(nèi)的一個(gè)不規(guī)則多面體。根據(jù)蔗糖比例增加促進(jìn)晶體形成、糖漿抑制結(jié)晶生成的特點(diǎn)，Spanemberg等[1]將蔗糖X1的限制條件設(shè)為0.5≤X1≤0.6，淀粉糖漿X2和高麥芽糖漿 X3分別限定為 0≤X2≤0.5、0≤X3≤0.5，三者之和為 1，因子空間是一個(gè)梯形，在這梯形區(qū)間中選擇出12個(gè)實(shí)驗(yàn)點(diǎn)，研究硬糖配方對保質(zhì)期影響。Sehwag等[52]采用D-最優(yōu)設(shè)計(jì)分兩步開發(fā)全果醬糖果。第一步，優(yōu)化復(fù)合親水膠體配比，即優(yōu)化和確定瓊脂X1、果膠X2和聚葡萄糖X3組合的比例，了解親水膠體之間的相互作用，利用其協(xié)同作用形成糖果的整體質(zhì)地。第二步，優(yōu)化配方，使用已優(yōu)化得到最佳配比的親水膠體混合物X4，與果肉X5和種子粉X6配伍，以獲得果醬糖果成品。多步驟D-最優(yōu)設(shè)計(jì)可以更好地了解在產(chǎn)品開發(fā)后續(xù)階段中各成分之間的功能和相互作用。

4.2 糖果品質(zhì)評價(jià)方法

填充劑替代蔗糖或糖漿后，糖果品質(zhì)的變化需要有指標(biāo)進(jìn)行衡量。不同類型糖果的感官評價(jià)側(cè)重點(diǎn)不同，一般分為外觀（表面、色澤等）、口感（細(xì)膩、硬度、彈性、咀嚼性等）和口味（香氣、甜度、協(xié)調(diào)性等）。感官評價(jià)時(shí)經(jīng)常采用9點(diǎn)特征量表供品嘗者打分。糖果的色澤和質(zhì)地，可采用色度儀和物性測定儀來定量，特別是凝膠糖的質(zhì)地可用TPA來量化硬度、彈性、咀嚼度等多種參數(shù)，是其主要質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)之一。光學(xué)顯微鏡可表征糖果和巧克力中氣泡和晶體形成等微觀結(jié)構(gòu)，電子顯微鏡可進(jìn)一步觀察到乳化效果和凝膠結(jié)構(gòu)等[20,53?54]。巧克力品質(zhì)需檢測粒徑分析和表觀粘度和屈服應(yīng)力等流變性質(zhì)。糖果中主要的理化指標(biāo)有水分、水分活度和還原糖等。糖果中水分含量的變化直接導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量特性的顯著差異，如發(fā)烊返砂、硬度、咀嚼性等。

品質(zhì)評價(jià)還包括加工或品嘗過程中成分的定量分析。Paola等[33]利用高效尺寸篩析色譜HPSEC檢測菊粉加工后是否被降解為游離糖。Raithore等[22]定量檢測膠基糖咀嚼過程中釋放的糖醇和揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)。品嘗者以特定的方式咀嚼樣品，并按要求定時(shí)吐出唾液，檢測唾液中的甜味料含量。咀嚼樣品過程中，每間隔幾分鐘，大氣壓化學(xué)電離質(zhì)譜APCI-MS接口直接從品嘗者鼻子呼出的氣體進(jìn)行連續(xù)采樣，檢測揮發(fā)性物質(zhì)。這些研究為研究風(fēng)味物質(zhì)釋放的影響提供了新的視角，并可作為改善風(fēng)味品質(zhì)的基礎(chǔ)。

Efe等[55]采用高低場核磁共振NMR弛豫時(shí)間T1、T2對麥芽糖醇、異麥芽酮糖醇和甜葉菊糖部分替代蔗糖后的明膠軟糖進(jìn)行表征，T1、T2分別與樣品的晶格和微觀結(jié)構(gòu)有關(guān)。不同樣品的弛豫時(shí)間有明顯差異，但這種差異與甜味料對糖果品質(zhì)影響的相關(guān)性還不明確。

5 問題與展望

凝膠糖中糖醇、纖維、凝膠劑的不同組合對其品質(zhì)的影響，纖維對巧克力流變性質(zhì)的影響，糖醇種類、粒徑對口香糖風(fēng)味釋放的影響，為其他類型代糖糖果的研究方向提供了借鑒作用。相當(dāng)部分代糖糖果新品開發(fā)的文獻(xiàn)局限于配方組成對產(chǎn)品的感官評價(jià)優(yōu)劣，糖醇、纖維、低聚糖等填充劑復(fù)配之間的作用機(jī)理和相互影響較少涉及，填充劑對產(chǎn)品貯存過程中返砂、吸潮、口感、色澤、形態(tài)等品質(zhì)變化的研究缺乏系統(tǒng)性和完整性。無糖壓片糖的加工工藝相對簡單，是其他功效成分的常用載體，但功效成分在壓片糖中的穩(wěn)定性研究很少。糖醇在膠基糖、壓片糖和硬糖中應(yīng)用廣泛，但水溶纖維在這三類糖果中的應(yīng)用尚未見技術(shù)性研究文獻(xiàn)報(bào)道。填充劑在充氣糖果和焦香糖果中的應(yīng)用較少，特別是聚葡萄糖和菊粉在低度充氣糖果中的技術(shù)研究還處于空白。

基于上述問題，建議今后糖果中應(yīng)用填充劑的研究可在以下幾個(gè)方面展開：a.在充氣糖果中的應(yīng)用，逐步建立有效的品質(zhì)評價(jià)指標(biāo)，特別是低度和中度充氣糖果的粘彈性、咀嚼性等質(zhì)地分析方法的確定；評估糖醇、水溶纖維或低聚糖是否達(dá)到傳統(tǒng)充氣糖果所需的機(jī)械性能和產(chǎn)品參數(shù)；研究填充劑對泡沫體產(chǎn)生、形成和穩(wěn)定的影響。b.凝膠糖果和充氣糖果中，研究糖醇或膳食纖維與凝膠劑或起泡劑之間的互相影響，探討和優(yōu)化各填充劑適合的凝膠劑或起泡劑的類型和添加水平，不同類型、添加量的填充劑與凝膠劑復(fù)配后的凝膠效果及其應(yīng)用。c.對較成熟代糖配方和工藝的新品進(jìn)行貯存過程品質(zhì)的變化和功效成分的穩(wěn)定性研究；有潛在益生元作用的填充劑對益生菌糖果中益生菌活性的影響。d.糖醇或纖維的部分替代以降低糖果的糖含量、能量和甜度，但部分替代后，填充劑與蔗糖或淀粉糖漿的相互作用，及這些作用對新品品質(zhì)變化、操作工藝等方面的影響還有待研究。e.充分應(yīng)用混料設(shè)計(jì)方法和流變儀、電子顯微鏡等品質(zhì)評價(jià)技術(shù)。