蔗糖替代物對減蔗糖甜煉乳理化性質(zhì)的影響

方若思，金誠豫，陳唐超，徐世軒，梁淑敏，梁世贊，梁世排，楊曉軍，呂 欣，肖功年*

（1 浙江科技學院 杭州310023 2 熊貓乳品集團股份有限公司 浙江溫州325400 3 西北農(nóng)林科技大學食品科學與工程學院 陜西楊凌 712100)

加糖（甜）煉乳（Sweetened condensed milk）是以生乳和（或）乳制品、蔗糖為原料，添加或不添加食品添加劑和營養(yǎng)強化劑，經(jīng)真空蒸發(fā)、加糖后密封制成的黏稠狀產(chǎn)品。甜煉乳成品中蔗糖含量為40%～50%，高滲透壓可抑制大部分微生物的生長，從而賦予成品一定的保存性。甜煉乳黏性大、營養(yǎng)成分高、口感好，將鮮牛乳加工成煉乳，除可以防止酸敗、延長貨架期外，還能提高牛乳的風味[1]。

目前針對煉乳的研究較少，國內(nèi)主要報道的是王仲達等[2]和劉桂芹等[3]利用木聚糖制作煉乳的工藝優(yōu)化，周頔等[4]研究了添加紫薯對煉乳流變及質(zhì)構(gòu)的影響，韓承平等[5]介紹了煉乳出現(xiàn)黃褐色斑點、不定型的黏軟塊狀物和少數(shù)瓶蓋鼓起、胖聽的原因。在國外，除較古老的文獻報道甜煉乳的制作方法和營養(yǎng)外，主要集中在品質(zhì)和品牌的比較；Nure 等[6]報道了孟加拉國煉乳品質(zhì)比較，分析其微生物、流變性、稠度等特性；Madhav 等[7]報道了野牛奶煉乳的物理化學特性；Masi 等[8]、Alim 等[9]、Kilic 等[10]報道了將煉乳應用于酸奶中對酸奶物理、化學特性的影響。近年來國外學者也開展了一些特色煉乳的研發(fā)工作[11-12]。例如，Kalinina 等[13]針對乳糖不耐受人群開發(fā)低乳糖水解煉乳；Kalyankar 等[14]添加不同功能成分制作煉乳，開發(fā)適宜運動員、康復者或老年人等人群的特色食品。國內(nèi)學者和煉乳生產(chǎn)商也嘗試開發(fā)調(diào)制煉乳，如焦糖煉乳，該煉乳具有濃郁的焦香味且口感滑順、細膩濃稠[15]；于法周[16]將魚油添加于煉乳中，克服了現(xiàn)有技術中魚腥味重和魚油及煉乳混合后發(fā)黃變黑的問題，賦予煉乳功能性。

隨著人們消費和健康意識的增強，對蔗糖的攝入越來越慎重，如何開發(fā)既保留甜煉乳醇厚甜味，又降低蔗糖含量，同時不失抑制微生物的高滲透壓作用的甜煉乳，是當前國內(nèi)乃及至世界性的技術難題。降低蔗糖的關鍵在于選擇合適的“代糖”。本研究選擇2 種功能性低聚糖和3 種糖醇作為“代糖”來研究其取代蔗糖后的變化。

海藻糖具有保濕性、耐干燥性和抗凍結(jié)性、純正甜味等特性，可改善食品品質(zhì)并增加食品感官品質(zhì)，具有能防止蛋白質(zhì)變性，抑制脂質(zhì)氧化變質(zhì)，矯味等作用[17]。乳果糖作為低聚糖，有維持滲透壓的作用，且?guī)в星鍥龈?，黏度、熱值低，安全性、穩(wěn)定性好，不易發(fā)生美拉德反應[18]。木糖醇甜度與蔗糖相當，溶于水時可大量吸熱，會在口中產(chǎn)生愉快的清涼感，且有防齲齒的作用。其代謝不受胰島素調(diào)節(jié)，可用作糖尿病人的熱能源[19]。D-山梨糖醇有清涼甜味，耐酸、耐熱性能好，具有良好的保濕性能，還可保持甜、酸、苦味強度的平衡。山梨糖醇是不揮發(fā)的多元醇，還有保持食品香氣的功能[20]。赤蘚糖醇熱量僅為0.2 kcal/g，是熱量最低的糖醇，分子質(zhì)量小可在小腸中被直接吸收，基本不在人體內(nèi)代謝，約90%隨尿液排出體外[21]。赤蘚糖醇不被人體口腔細菌利用，因而可保護牙齒。市面上的“0 糖、0 熱量”飲料的甜味大都來自赤蘚糖醇。

本研究選取5 種“代糖”作為蔗糖替代物來適度替代蔗糖，分析替代后煉乳的糖度、水分活度、色澤、風味、質(zhì)地、黏度等的變化規(guī)律，以期篩選出一款既能減少蔗糖含量，又能保持其原有特性的煉乳產(chǎn)品。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

全脂乳粉購自北大荒完達山乳業(yè)有限公司。蔗糖、海藻糖、乳果糖、木糖醇、山梨糖醇、赤蘚糖醇均購自生工生物工程（上海）股份有限公司。

1.2 儀器與設備

1260 高效液相色譜儀、7890 氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀，安捷倫公司；TA.XT.plus C 質(zhì)構(gòu)儀，英國Stable Micro System 公司；CR-400 色差儀，美能達公司；RE-52AA 旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器，上海亞榮儀器有限責任公司；旋轉(zhuǎn)粘度計，安東帕公司。

1.3 方法

1.3.1 煉乳的制作及試驗處理方法

1）將50 g 乳粉與100 mL 水在55 ℃的條件下進行溶解，同時將66 g 糖與100 mL 水在65 ℃的條件下進行溶解，將溶解好的乳液與糖液按體積比1 ∶1 進行混合。其中，糖的比例按表1 進行調(diào)配。

表1 不同蔗糖替代組的調(diào)配配方Table 1 Blending formulas of different sucrose substitution groups

2）均質(zhì) 采用分散機高速剪切10 min。

3）預熱殺菌 水浴加熱到95 ℃，保持5 min。

4）冷卻濃縮 冷卻到20 ℃后采用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀進行濃縮。首先進行梯度升溫，升溫至50 ℃左右停止，濃縮至終點。濃縮接近終點時，濃度、黏度較高，沸騰狀態(tài)滯緩，四周的乳液滾向中央呈一個泡沫潭，乳表面稍有光澤，此時便可取樣測定。

1.3.2 煉乳理化性質(zhì)的測定

1.3.2.1 糖度的測定 利用手持糖度儀測定煉乳的糖度，手持糖度計使用前先校正，測定時滴加1～2 滴煉乳于棱鏡上，迅速將兩塊棱鏡閉合，對準光源，使光線射入棱鏡中，通過刻度尺進行讀數(shù)。

1.3.2.2 水分活度的測定 利用Novasina 水分活度儀來測定煉乳的水分活度。在水分活度儀預熱、校準完成后將煉乳倒入測定槽中讀數(shù)。

1.3.2.3 黏度的測定 采用表盤粘度計對黏度進行測定。

1.3.3 煉乳的色香味分析

1.3.3.1 色差分析 顏色是煉乳的重要品質(zhì)，也是人們在選購煉乳時的第一個判斷依據(jù)，煉乳的顏色應呈均勻一致、有光澤的乳白色或微黃色。通過色差計對煉乳樣品進行色差分析。色差計采用Lab 色彩模型，L 表示亮度，a 表示從洋紅色至綠色的范圍，b 表示從黃色至藍色的范圍。

1.3.3.2 揮發(fā)性風味物質(zhì)分析 將4 mL 煉乳樣品和4 mL 25%的磷酸二氫鈉混合后加入頂空瓶中，60 ℃下磁力攪拌加熱20 min 后將萃取頭插入頂空瓶中，繼續(xù)于60 ℃下加熱30 min 后進樣。GC色譜條件：載氣為氮氣，流速為1 mL/min，無分流進樣；程序升溫：初始柱溫40 ℃，保持5 min；以5℃/mL 的速率升溫至230 ℃，保持10 min。進樣口溫度為250 ℃，GC 解析時間2.5 min。質(zhì)譜條件：電子轟擊離子源（EI）電子能量為70 eV，離子源溫度為250 ℃，接口溫度為250 ℃，檢測口電壓為350 V。掃描方式為全掃描，質(zhì)量范圍為35～350[22]。

1.3.3.3 電子舌味覺分析 相對于感官鑒評方法，電子舌實現(xiàn)了酸、苦、澀、咸、鮮和甜味等基本味及回味的數(shù)字化評價，具有結(jié)果穩(wěn)定且受外界影響小的優(yōu)點。取適量待測樣品置于測試杯中，不同味覺與傳感器一一對應，所有傳感器分別在參比溶液和煉乳樣品中浸泡、洗滌后測得電勢值Vr和Vs，通過對Vs-Vr 值的計算，即可對煉乳的酸、甜、苦、澀、咸等基本味和回味進行分析。每個樣品重復測試4～5 次，為減少系統(tǒng)誤差，選后3 次納入數(shù)據(jù)分析[23]。

1.3.4 煉乳的質(zhì)構(gòu)分析 質(zhì)地是評價煉乳感官質(zhì)量的一個重要指標[24]。采用TA.XT.plus C 質(zhì)構(gòu)儀測定煉乳質(zhì)地，參數(shù)設定如下：測試前速度1.00 mm/s，測試速度5.00 mm/s，測試后速度：10.000 mm/s，測試時間：5.00 s.

1.3.5 煉乳有機酸的高效液相色譜分析 將乳酸、酒石酸、甲酸、乙酸、檸檬酸、抗壞血酸、草二酸、蘋果酸、琥珀酸、丙酸的標準品制成10 mg/mL的單一酸標準液。分別吸取10 mg/mL 的單標100 μL，加超純水定容至1 mL，使其質(zhì)量濃度為1 mg/mL。最后分別取標準混合液200，400，600，800 μL 并定容至1 mL，用于制作標準曲線。煉乳樣品稀釋100 倍后經(jīng)0.45 μm 的濾膜過濾后直接進樣檢測。色譜柱為C18 柱，以0.1%磷酸和100%甲醇（97∶3）作為流動相，柱溫30 ℃，流速為0.8 mL/min，紫外檢測器在波長215 nm 下檢測。

1.3.6 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析 每個是驗重復3 次，采用SPSS 軟件對數(shù)值進行差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 蔗糖替代物對煉乳理化品質(zhì)的影響

2.1.1 不同蔗糖替代物對煉乳糖度的影響 糖度是旋蒸達到終點的判斷依據(jù)，也是表征煉乳是否符合標準的重要指標，糖度過低會導致滲透壓未達到要求，導致煉乳在儲藏的過程中染菌；糖度過高則會導致煉乳中糖含量過高，在低溫儲藏的過程中出現(xiàn)糖結(jié)晶析出的現(xiàn)象，影響煉乳的品質(zhì)與貨架期。

在20%，40%，60%蔗糖替代試驗組中，糖度與對照組相差均在±3%之內(nèi)，除第9 組外，蔗糖替代組的糖度均接近或高于對照組，可見在蔗糖取代后，煉乳糖度變化不大，甚至出現(xiàn)小幅度提升。

圖1 不同蔗糖替代物對煉乳糖度的影響Fig.1 The effect of different sucrose substitute on the brix of condensed milk

2.1.2 不同蔗糖替代物對煉乳水分活度的影響食品中的水分活度與滲透壓存在相關性，水分活度越低，滲透壓越高。高滲環(huán)境可抑制大部分微生物的生長，從而賦予成品一定的保存性。

20%，40%，60%蔗糖替代組的水分活度與對照組相比，均低于對照組，表明在相同的加工儲藏條件下，將蔗糖替代后，水分活度降低，滲透壓增加，可延長產(chǎn)品的貨架期。相較于40%蔗糖替代組和20%替代組，60%蔗糖替代組的水分活度降低地更多，然而，不同糖醇和不同低聚糖比例之間無顯著的規(guī)律。綜上，水分活度主要取決于蔗糖取代的比例，蔗糖質(zhì)量分數(shù)的高低仍是決定滲透壓的關鍵因素。

2.1.3 不同蔗糖替代物對煉乳黏度的影響 在測定黏度的過程中，部分煉乳經(jīng)長時間保藏后，煉乳中的糖會結(jié)晶使得黏度增大。如圖3 所示，經(jīng)蔗糖取代后除5、7、9、11 組與對照相差較小外，剩余組黏度與對照組差距較大。取代蔗糖后煉乳黏度明顯增高，可通過其它工藝過程的改進或者加入煉乳晶種的方式進行改善。

圖2 不同蔗糖替代物對煉乳水分活度的影響Fig.2 Effects of different sucrose substitute on water activity of condensed milk

圖3 不同蔗糖替代物對煉乳黏度的影響Fig.3 Effects of different sucrose substitute on viscosity of condensed milk

2.2 不同蔗糖替代物對煉乳色、香、味的影響

2.2.1 不同處理組煉乳的色差分析 蔗糖替代后顏色差異主要表現(xiàn)為黃藍色度和亮度的差異，本文重點關注亮度（L 值）和黃藍度（b 值）的數(shù)據(jù)。通過比較亮度可得，試驗組的亮度均高于對照組，說明蔗糖替代組可以增加煉乳亮度；黃藍度雖略有波動，但肉眼無法判別，總體上看，經(jīng)蔗糖取代后的煉乳的黃藍色度與未取代組差異不顯著。

綜上所述，所有試驗組的煉乳都呈淡亮黃色，與對照組的色度差異不顯著，說明蔗糖取代后對煉乳的色差無顯著影響。

2.2.2 不同處理組煉乳中主要揮發(fā)性風味物質(zhì)的含量差異分析 乳制品的風味成分非常豐富，包括醇類、酯類、酸類、醛類等[25]。表2 選取了煉乳中主要的揮發(fā)性風味物質(zhì)進行定性分析比較，以揮發(fā)性風味物質(zhì)的總含量作為100%，各成分含量為該成分峰面積與總含量的峰面積比值。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，酸類是煉乳中種類相對較豐富的風味物質(zhì)，大部分試驗組都檢出了甲酸、乙酸、丁酸、己酸、辛酸等一元酸類，同時還檢出環(huán)丁醇、異山梨糖醇等醇類，苯甲醛、己醛等醛類，然而，均不是主要的風味物質(zhì)。酯類作為試驗組煉乳中主要的風味物質(zhì)，以草酸乙酯、L-丙氨酸甲酯、L-丙氨酸乙酯、2-糠酸甲酯為主。

表2 不同試驗組煉乳揮發(fā)性風味物質(zhì)的定性分析（%）Table 2 Qualitative analysis of flavoring substances in different groups in condensed milk（%）

2.2.3 不同處理組煉乳的電子舌味覺分析 圖4為電子舌傳感器檢測20%，40%，60%蔗糖替代組中的部分組別煉乳的原始數(shù)據(jù)雷達圖，描述了酸、甜、苦、咸、澀味及回味的相對測定值。

圖4 蔗糖替代組中不同蔗糖替代物對煉乳色度的影響Fig.4 The effect of different sucrose substitutes in the sucrose substitute group on the color of condensed milk

通過對比20%，40%，60%蔗糖替代組和未經(jīng)取代的100%蔗糖組可得，在咸味、甜味、苦味、澀味、回味這幾種味覺中，蔗糖替代組與對照組的差異并不明顯，而在酸味上卻有顯著差異。與對照組相比，40%的替代組口感與對照更為接近，而20%和60%取代組的酸味下降較多。20%替代組中以添加木糖醇的取代組酸味減少最多；而40%替代組酸味下降相對較少，其中以添加13.2 g赤蘚糖醇、3.3 g乳果糖、9.9 g海藻糖的取代組酸味減少最多；而60%替代組的每個試驗組酸味減少程度大致相同。對于煉乳產(chǎn)品，甜味是最主要的味覺，取代組的甜味與

從表2中可以看出，無論是未經(jīng)蔗糖替代的對照組還是經(jīng)，20%40%，60%蔗糖替代的試驗組，最主要的風味物質(zhì)還是酸類、酯類，酸類上種類和含量差別不大，尤其是辛酸在各組中均可檢出，可以推測，辛酸應為煉乳的特色風味物質(zhì)。各組之間的酯類的種類差別較大，可能因為添加不同的蔗糖替代物所致。

總體而言，蔗糖替代組中添加山梨糖醇的試驗組的揮發(fā)性風味物質(zhì)比對照組更豐富。對照組僅檢出4種風味物質(zhì)，而以山梨糖醇取代的試驗組除第11 組外，其它各組風味物質(zhì)的種類均遠高于對照組，可見經(jīng)蔗糖取代后，對煉乳的風味有一定的提升作用。對照組差別不大，且酸味降低，對于煉乳的口感具有一定的提升。

圖5 不同處理組味覺分析雷達圖Fig.5 Radar taste analysis for different treatments

2.2.4 不同處理組煉乳的質(zhì)構(gòu)分析 質(zhì)構(gòu)是煉乳一個很重要的屬性，質(zhì)構(gòu)儀是通過力學測試，用數(shù)據(jù)化的方式揭示質(zhì)地本質(zhì)。質(zhì)構(gòu)剖面分析法（TPA）作為物性分析儀測試方法之一，已成為質(zhì)構(gòu)分析的一個重要手段。TPA 測試主要是對人口腔的咀嚼運動進行模擬，對樣品進行兩次壓縮測試，然后通過微機連接，在界面上顯示出質(zhì)構(gòu)測試曲線，從而分析質(zhì)構(gòu)特性參數(shù)。針對煉乳本身的特性，這里重點分析彈性和內(nèi)聚性。從表3 可知，3、8、10 組的彈性和內(nèi)聚性與對照組均無顯著差異，即6.6 g 海藻糖、3.3 g 乳果糖、3.3 g 赤蘚糖醇（20%蔗糖取代），13.2 g 海藻糖、3.3 g 乳果糖，9.9 g 山梨糖醇（40%蔗糖取代）以及9.9 g 海藻糖、3.3 g 乳果糖，13.2 g 木糖醇（40%蔗糖取代）的加入不影響煉乳煉乳彈性和內(nèi)聚性。

表3 不同處理組煉乳的彈性和內(nèi)聚性分析Table 3 Springiness and cohesiveness analysis for different treatments group of condensed milk

2.2.5 不同處理組煉乳的有機酸分析 在確定的色譜條件下，測定有機酸混合標樣圖譜（圖6），得到草酸、酒石酸、蘋果酸、乳酸、乙酸、檸檬酸、琥珀酸等有機酸的保留時間。根據(jù)圖6 混合酸樣品的出峰情況，與單一酸樣品對照可確定每一種酸的出峰時間。酒石酸5.89 min、蘋果酸7.116 min、乳酸8.31 min、乙酸8.73 min、檸檬酸12.41 min、琥珀酸13.23 min。

圖6 混合酸樣品HPLC 出峰圖Fig.6 HPLC peak of mixed acid sample

在確定的色譜條件下，將預處理的煉乳樣品進行進樣分析，得到煉乳中有機酸的液相圖譜，見圖7。與混合酸出峰相對照可確定煉乳中所含酸的出峰時間，其中5.72 min 為酒石酸、12.83 min為檸檬酸，出峰時間為5.336 min 和16.003 min 的物質(zhì)是微量有機雜質(zhì)。

圖7 煉乳樣品HPLC 出峰圖Fig.7 HPLC peak of condensed milk sample

通過繪制混合酸的標準曲線，再將所有煉乳樣品組測得的酒石酸、檸檬酸的出峰值代入標準曲線，可得各個煉乳樣品的有機酸含量。其中酒石酸的標準曲線為y=15334x+14.771（R2=0.9947），檸檬酸的標準曲線為y=5397.9x-6.738（R2=0.9993）。

表4 不同處理組煉乳的有機酸含量分析Table 4 Analysis of organic acids in different treatment groups of condensed milk

煉乳中的有機酸可能是因霉菌感染發(fā)酵而產(chǎn)生的，選取部分組別進行有機酸分析后可發(fā)現(xiàn)，60%蔗糖替代組的有機酸含量高于40%蔗糖替代組和對照組的有機酸含量，說明蔗糖經(jīng)60%替代后更容易染菌，產(chǎn)生酸敗，影響煉乳品質(zhì)。

3 結(jié)論

煉乳作為日常的牛乳制品，因其風味獨特且含有多種營養(yǎng)物質(zhì)，具有廣闊的市場。減蔗糖特色甜煉乳迎合了當下“低糖、低卡”的飲食新風尚，是未來煉乳產(chǎn)品升級換代的重要方向之一。試驗結(jié)果表明，第8 組（26.4 g 蔗糖+26.4 g 海藻糖+3.3 g乳果糖+9.9 g 山梨糖醇）和第11 組（26.4 g 蔗糖+9.9 g 海藻糖+3.3 g 乳果糖+13.2 g 山梨糖醇）這兩組減蔗糖甜煉乳在各項基礎品質(zhì)、色香味分析、質(zhì)構(gòu)分析、有機酸分析中均優(yōu)于其他它試驗組，且更不易染菌、風味有一定提升、質(zhì)地更接近未經(jīng)蔗糖取代的對照組，說明選擇合適的蔗糖替代物和蔗糖替代比例既不影響產(chǎn)品質(zhì)量，且有可能應用于煉乳的工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)，在滿足消費者降低熱量攝入這一要求的同時保持品質(zhì)，具有良好的潛在應用價值。