Effect of Adding Compound Sugar on the Quality of Solidified Yogurt
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摘要: 采用赤藓糖醇、罗汉果甜苷、甜菊糖苷以49.5:1:1进行复配混合作为蔗糖替代糖，同等甜度下复配糖与蔗糖比例为7.77:1。研究43 ℃发酵的添加复配糖的无蔗糖酸奶和添加同等甜度蔗糖的普通酸奶色、香、味等感官特性以及理化指标的差异性。利用电子眼、电子鼻、电子舌检测添加复配糖的无蔗糖酸奶和添加同等甜度蔗糖的普通酸奶的色、香、味，采用酚酞指示剂法、质构仪、流变仪、平板计数法测定添加复配糖的无蔗糖酸奶和添加同等甜度蔗糖的普通酸奶发酵过程中酸度、硬度、粘度、乳酸菌数量。结果表明：发酵结束时，添加复配糖的无蔗糖酸奶和添加同等甜度蔗糖的普通酸奶酸度范围在70.11°T~72.18°T，二者无显著性差异（P>0.05）；发酵过程中，在1~5 h内，添加4%、8%、10%、12%的复配糖的无蔗糖酸奶较同等甜度的普通酸奶产酸速率快，且差异显著（P<0.05），而添加6%复配糖的无蔗糖酸奶在发酵1~3 h内较普通酸奶产酸速率显著增加（P<0.05），4~5 h内两种酸奶产酸速率无显著性差异（P>0.05）。在发酵1~3 h内，添加蔗糖的普通酸奶和添加同等甜度复配糖的无蔗糖酸奶硬度、粘度增加缓慢；发酵3~5 h，添加复配糖的无蔗糖酸奶硬度、粘度增加速度高于添加同等甜度蔗糖的普通酸奶组，差异显著（P<0.05）。在发酵过程中，相同甜度下，添加复配糖的无蔗糖酸奶的乳酸菌增殖较普通酸奶快，且存在显著性差异（P<0.05）。相同甜度的无蔗糖酸奶感官评分高于同等甜度的普通酸奶；蔗糖浓度为4%、10%、12%的普通酸奶较添加同等甜度复配糖的无蔗糖酸奶，在气味和色泽方面存在显著性差异（P<0.05），经挥发性成分分析，不同浓度的普通酸奶和无蔗糖酸奶共分别检测出31、44种挥发性成分，滋味无显著性差异（P>0.05）；而蔗糖浓度6%、8%的普通酸奶较添加同等甜度复配糖的无蔗糖酸奶，在色泽和气味上无显著性差异（P>0.05），但在滋味上存在显著性差异（P<0.05）。因此，添加不同浓度蔗糖的普通酸奶和添加同等甜度复配糖的无蔗糖酸奶相比，具有显著性差异。Abstract: Erythritol, mogroside and stevioside were compounded and mixed in 49.5:1:1 to replace sucrose, and the ratio of compound sugar and sucrose under the same sweetness was 7.77:1. The differences of sensory characteristics and physical and chemical indexes between sucrose-free yoghurt with compound sugar and plain yoghurt with the same sweetness sucrose fermented at 43 ℃ were studied. The color, odour and taste of plain yogurt and sucrose-free yogurt were detected by electronic eye, electronic nose and electronic tongue, respectively. The acidity, hardness, viscosity and lactic acid bacteria were determined by phenolphthalein indicator, mass structure, rheometer and plate counting. The results indicated that the acidity range of sucrose-free yogurt with compound sugar and plain yogurt with the same sweetness sucrose ranged from 70.11°T to 72.18°T, and there was no significant difference between them (P>0.05). During the fermentation process, the acid production rate of sucrose-free yoghurt with compound sugar concentration of 4%, 8%, 10% and 12% was faster than that of plain yogurt with the same sweetness sucrose, and the difference was significant (P<0.05). The acid production rate of sucrose-free yogurt with compound sugar concentration of 6% was significantly higher than that of plain yogurt within 1 to 3 h of fermentation (P<0.05), and there was no significant difference in acid production rate between the two types of yogurt within 4~5 h (P>0.05). Within 1 to 3 h of fermentation, the hardness and viscosity of plain yogurt and sucrose-free yogurt with the same sweetness increased slowly. The increasing rate of hardness and viscosity of sugar-free yogurt was significantly higher than that of plain yogurt with the same sweetness (P<0.05). In the fermentation process, lactic acid bacteria proliferation of sucrose-free yogurt with the same sweetness was faster than that of plain yogurt, and there was a significant difference (P<0.05). The sensory score of sucrose-free yogurt was higher than that of plain yogurt with the same sweetness. The odour and color of plain yogurt with sucrose concentration of 4%, 10% and 12% were significantly different from that of sucrose-free yogurt with the same sweetness (P<0.05). The volatile component analysis results showed that 31 and 44 volatile components were detected in different plain yogurt and sucrose-free yogurt, respectively. And there was no significant difference in taste (P>0.05). In addition, there were no significant difference in color and smell between the plain yogurt with sucrose concentration of 6% and 8% and the sucrose-free yogurt with the same sweetness (P>0.05), but there were significant differences in taste (P<0.05). Therefore, plain yogurt was significantly different compared to the equivalent sweet sucrose-free yogurt.
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Keywords:
- compound sugar /
- sucrose-free yogurt /
- plain yogurt /
- odour /
- taste /
- color /
- differences
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酸奶作为营养与保健功能集于一体的乳制品，深受人们喜爱[1]。为调节酸奶发酵产生的酸味，酸奶在制作过程中要添加6%~9%蔗糖，长期摄入较多的蔗糖，会增加肥胖、糖尿病、心脑血管等的发生率[2]。越来越多的人们意识到摄入过多蔗糖带来的健康问题[3]，为了满足人们对低糖低热量酸奶的需求，研发生产无蔗糖酸奶十分有必要。
无蔗糖酸奶是在普通酸奶的制作基础上选用健康型甜味剂替代传统蔗糖[4]，此类甜味剂甜度高、能量低，赋予食物与蔗糖相类似的甜味[5]。无蔗糖酸奶的特殊在于不仅保留了牛乳的风味及营养价值，而且热量低[6]。近年来，无蔗糖酸奶不断创新，朝着多样化发展。张蕴哲等[7]将菠萝汁和燕麦浆进行混合，木糖醇为代糖，发酵5 h，得到品质较佳的菠萝燕麦无糖酸奶。孙芝杨[8]以鲜牛奶辅以南瓜、山药，木糖醇代替蔗糖，经嗜热链球菌发酵，研制出一款功能性无糖酸奶。市场上，伊利、蒙牛、君乐宝、畅轻等相继推出了无蔗糖酸奶。
目前，众多研究者及销售的无蔗糖酸奶大多采用糖醇类、单一天然甜味剂、人工甜味剂等作为蔗糖替代糖，尤丽新等[9]研制出的搅拌型葛花汁无糖酸乳、姚晶等[10]的无糖山药酸奶均选用木糖醇为甜味剂；左锋等[11]用酶解米糠制作的无糖酸奶，选用甜菊甙A3为蔗糖替代糖；傅樱花[12]研制的无糖鹰嘴豆酸奶，则以阿斯巴甜取代蔗糖。但选用甜味物质代替蔗糖生产的发酵酸奶，在色、香、味等感官指标方面的差异研究较少。本文选用赤藓糖醇、罗汉果甜苷、甜菊糖苷复配后代替蔗糖制作无蔗糖酸奶，系统研究添加蔗糖酸奶和无蔗糖酸奶发酵过程中在色、香、味、粘度、硬度、乳酸菌活菌数量等方面的差异性。为无蔗糖酸奶的生产提供参考。
1. 材料与方法
1.1 材料与仪器
原料乳 天津海河乳业有限公司；发酵剂 帝斯曼贸易（上海）有限公司；赤藓糖醇 保龄宝生物股份有限公司；罗汉果甜苷 湖南华城生物资源股份有限公司；甜菊糖苷 山东海根生物技术有限公司；蔗糖 韩国CJ第一制糖株式会社；复配糖（用赤藓糖醇、罗汉果甜苷、甜叶菊苷按照1:0.02:0.02复配，与蔗糖的甜味比为7.77:1） 天津商业大学食品工艺实验室制备。
Heracles II电子鼻、Astree电子舌、IRIS VA400电子眼 法国Alpha M.O.S公司；Physica MCR 301流变仪 奥地利安东帕TruGap RADY公司；TA-XT Plus型质构仪 英国Stable Micro Systems公司；Sucre G6R全自动菌落计数仪 杭州迅数科技有限公司。
1.2 实验方法
1.2.1 天然复配糖配方的确定
配制8%蔗糖溶液，以8%蔗糖溶液为基准，根据赤藓糖醇、罗汉果甜苷、甜菊糖苷等倍甜比例（赤藓糖醇:罗汉果甜苷=99.58:0.42，赤藓糖醇:甜菊糖苷=99:0.05）进行复配混合，配制与8%蔗糖溶液等甜度的天然复配糖。采用感官评分（感官表如表1所示）和电子舌检测相结合的方式，确定与8%蔗糖溶液同等甜度的天然复配糖配方，通过算出8%蔗糖溶液与同等甜度天然复配甜味剂的溶质质量分数之比，从而得出与4%、6%、10%、12%蔗糖溶液同等甜度的天然复配糖配方。
表 1 天然复配甜味剂的感官评分表Table 1. Sensory score table for natural compound sweeteners项目 评分标准 分值
与8%蔗糖溶液甜度
相似度样品口感极接近8%蔗糖 25~30 样品与8%蔗糖口感稍有不同 17~24 样品与8%蔗糖口感有差别 9~16 样品与8%蔗糖口感完全不同 0~8
甜味强度甜味感觉很强烈 21~25 甜味强度适中 15~20 甜味强度较弱 7~14 无甜味 0~6 甜味感觉速度 甜味感觉速度极快0~5 s 21~25 甜味感觉速度较快6~10 s 16~20 甜味感觉速度一般11~15 s 11~15 甜味感觉速度较慢16~30 s 6~10 甜味感觉速度极慢大于30 s 0~5 后余味（苦味、草本味等） 无明显后余味 14~20 轻微苦涩味 7~13 总分 100 1.2.2 无蔗糖酸奶和普通酸奶的工艺流程
无蔗糖酸奶工艺流程：原料乳→添加与不同蔗糖浓度同等甜度的复配糖→均质→杀菌（95 ℃，15 min）→冷却、接种发酵剂（直投式发酵剂）→装罐→发酵（43 ℃）
普通酸奶工艺流程：原料乳→添加不同浓度的蔗糖→均质→杀菌（95 ℃，15 min）→冷却、接种发酵剂（直投式发酵剂）→装罐 →发酵（43 ℃）
1.2.3 指标测定
1.2.3.1 无蔗糖酸奶和普通酸奶发酵终点的确定
每隔1 h对两种酸奶取样，采用酚酞指示剂法[13]检测酸度。根据GB 19302-2010《食品安全国家标准 发酵乳》[14]中对发酵乳制品酸度的要求，确定酸奶的发酵终点。
1.2.3.2 无蔗糖酸奶和普通硬度变化
每隔1 h对两种酸奶取样，使用质构仪测定酸奶的硬度。采用一次穿刺模式，使用P/36R圆盘型探头进行测试。实验测定的参数主要为：触发力为5 g，下压距离为3 mm，测试速度为1 mm/s。
1.2.3.3 无蔗糖酸奶和普通粘度变化
每隔1 h对两种酸奶取样，使用流变仪进行酸奶粘度的测定，选用PP50探头，温度设置为43 ℃，剪切速率为1 /s，测量剖面选取20个点测量。
1.2.3.4 无蔗糖酸奶和普通酸奶乳酸菌数量变化
选用MRS琼脂培养基培养乳酸菌，使用全自动菌落计数仪进行乳酸菌计数。
1.2.3.5 无蔗糖酸奶和普通感官测定
感官评价标准：评分标准参照GB 19302-2010《食品安全国家标准发酵乳》的要求并进行修改，选择10名经过培训的感官评价人员，对酸奶的组织结构、色泽、口感、风味进行感官评分，如表1所示。
1.2.3.6 电子鼻测定
称取7 g样品于30 mL顶空瓶中，使用电子鼻进行检测，检测参数为：50 ℃下孵化20 min，振荡速度为500 r/min。进样量5000 μL，注射速度125 /s，进样口温度200 ℃、压力10 kPa、流速30 mL/min、注射时间45 s。每个样品重复三次。使用正构烷烃标准液进行化合物的标定，通过比对CAS码确定化合物，用Alpha Soft V14.2进行数据处理。
1.2.3.7 电子舌测定
电子舌使用前进行校准，校准完成后，将样品与水1:1配制好，置于电子舌专用测试杯中，采用七根传感器进行滋味的检测。每次信号采集时间为120 s，每个样品之间设置清洗序列，每个样品重复三次。使用Alpha Soft V14.2进行数据处理。
1.2.3.8 电子眼测定
将样品倒入透明培养皿中，进行颜色的校准。校准好之后，把样品放在电子眼中进行拍照，每个样品重复三次。使用Alpha Soft V14.2进行数据处理。
1.3 数据处理
使用Origin 8.0进行图表数据处理，Spss进行数据的显著性分析，使用Alpha Soft V14.2进行主成分分析。
2. 结果与分析
2.1 天然复配糖配方的确定
各配方复配糖比例如下：
配方1：赤藓糖醇:罗汉果甜苷:甜菊糖苷=99:2.5:2
配方2：赤藓糖醇:罗汉果甜苷:甜菊糖苷=90:1.8:1
配方3：赤藓糖醇:罗汉果甜苷:甜菊糖苷=99:2:2
配方4：赤藓糖醇:罗汉果甜苷:甜菊糖苷=99:2:1
配方5：赤藓糖醇:罗汉果甜苷:甜菊糖苷=99:2:2.5
经感官评价（如表2）分析得到样品3和样品5感官评分最高，由此可以初步得出样品3和样品5与8%蔗糖溶液甜度相似，将样品3和样品5进行电子舌检测，确定与8%蔗糖溶液甜度最相似的样品。
表 2 不同配方的天然复配糖感官评分Table 2. Sensory scores of natural compound sweeteners of different formulas配方 感官评价 感官评分 1 样品与蔗糖接近，口感稍有不同，甜味强度较强，甜味感觉速度一般，品后有轻微苦涩味。 75 2 样品与蔗糖有差别，口感上差别较大，甜味强度较弱，甜味感觉速度一般，品后有较重苦涩味。 59 3 样品与蔗糖接近，口感接近，甜味强度一般，甜味感觉速度较快，品后有轻微苦涩味。 83 4 样品与蔗糖接近，口感稍有不同，甜味强度一般，甜味感觉速度较快，品后有苦涩味。 62 5 样品与蔗糖接近，口感有轻微不同，甜味强度较强，甜味感觉速度一般，品后有轻微苦涩味。 83 经电子舌味觉分析（表3）得到样品3和8%蔗糖溶液的酸、甜、苦、咸、鲜系数比样品5和8%蔗糖溶液接近，样品3的甜味系数和8%蔗糖溶液的甜味系数一样，由此可以得出样品3和8%蔗糖溶液的甜度相似。
表 3 8%蔗糖与样品3、样品5电子舌味觉分析Table 3. Electronic tongue taste analysis of 8% sucrose, sample 3 and sample 5样品 AHS（酸） PKS
（通用）ANS
（甜）SCS
（苦）CPS
（通用）CTS
（盐）NMS
（鲜）8%蔗糖 5.8 5.1 6.9 1611.4 4.2 4.9 6.6 样品3 4.6 5.1 6.9 1611.4 5.6 8.5 7.1 样品5 4.3 4.4 7.6 1611.4 4.9 7.3 7.7 电子舌传感器雷达图分析，如图1所示，得到样品3和8%蔗糖溶液在酸味、甜味、苦味、咸味及鲜味传感器响应值比样品5和8%蔗糖溶液接近，由电子舌传感器雷达图可以得出结论：样品3和8%蔗糖溶液甜度相似。
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图 1 8%蔗糖与样品3、样品5电子舌雷达分析图Figure 1. Electronic tongue radar analysis of 8% sucrose, sample 3 and sample 5利用电子舌自带分析软件对收集到的8%蔗糖溶液与样品3、样品5的5次平行数据进行主成分分析，建立二维图，如图2~图3所示，识别指数代表系统对样品的区分程度，大于85，代表系统能够很好的将样品区分开，小于85，说明样品之间有重合。样品3与8%蔗糖溶液的主成分分析识别指数为-6，说明两个样品有较大的重合；样品5和8%蔗糖溶液识别指数为80，样品5与8%蔗糖溶液有一定的重合。经过综合分析得出，样品3和8%蔗糖溶液滋味更接近。
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图 2 8%蔗糖溶液与样品3主成分分析Figure 2. Principal component analysis of 8% sucrose solution and sample 3![]()
图 3 8%蔗糖溶液与样品5主成分分析Figure 3. Principal component analysis of 8% sucrose solution and sample 52.2 无蔗糖酸奶与普通酸奶发酵过程中酸度变化
每隔1 h测定酸奶样品的酸度，根据酸度≥70°T来确定发酵终点。酸奶酸度测定结果如图4所示。在43 ℃发酵，添加4%、6%蔗糖的酸奶达到发酵终点的时间分别为6、5 h；添加8%、10%、12%蔗糖的酸奶7 h达到发酵终点；添加复配糖的无蔗糖酸奶达到发酵终点的时间均为5 h。添加不同浓度蔗糖的普通酸奶和不同浓度复配糖的无蔗糖酸奶发酵结束后，酸度范围分别在70.11°T~72°T、71.14°T~72.18°T，均达到了70°T，符合GB 19302-2010《食品安全国家标准发酵乳》中对发酵乳制品酸度的要求，且凝固状态较好。
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图 4 普通酸奶与同等甜度的无蔗糖酸奶酸度变化Figure 4. Changes in acidity between plain yogurt and sucrose-free yoghurt with the same sweetness整体来看，两种酸奶的酸度变化趋势基本相同。相同发酵时间，同等甜度的两种酸奶，添加复配糖的无蔗糖酸奶均比普通酸奶产酸速率快，且蔗糖浓度为4%、8%、10%、12%的普通酸奶和添加同等甜度复配糖的无蔗糖酸奶发酵1~5 h产酸速率有显著性差异（P<0.05）；而蔗糖浓度为6%的普通酸奶和添加同等甜度复配糖的无蔗糖酸奶发酵1~3 h产酸速率具有显著性差异（P<0.05），发酵4~5 h产酸速率相近，不具显著性差异（P>0.05）。产生差异性的原因可能是因为复配糖对乳酸菌的促进作用大于蔗糖。吴惠娟[15]的研究表明，甜菊糖可以促进乳酸杆菌的生长。周金燕[16]的研究表明，添加甜菊糖苷的酸奶要比完全添加蔗糖的酸奶酸度略高。
发酵过程中，添加与不同蔗糖浓度同等甜度复配糖的无蔗糖酸奶，产酸速率具有显著性差异（P<0.05）；6%产酸速率最大，其次是8%、10%、12%、4%。添加不同浓度蔗糖的普通酸奶，产酸速率具有显著性差异（P<0.05）；产酸速率最大的是6%，其次是4%、8%、10%、12%。因此，蔗糖的添加量会影响发酵时间。与童芳[17]研究结果一致。另外，不同浓度的无蔗糖酸奶发酵时间均为5 h，说明4%~12%复配糖对乳酸菌的生长无明显抑制作用，符合陈文等[18]、Davoudi等[19]等的结论。
2.3 无蔗糖酸奶与普通酸奶发酵过程中硬度变化
添加蔗糖的普通酸奶和添加同等甜度复配糖的无蔗糖酸奶硬度变化如图5所示。相同发酵时间，添加复配糖的无蔗糖酸奶的硬度均比添加同等甜度蔗糖的普通酸奶大；发酵1~3 h，普通酸奶和添加同等甜度复配糖的无蔗糖酸奶硬度变化不明显，3 h后硬度显著增大（P<0.05），且二者出现显著性差异（P<0.05）。酸奶的酸度和硬度存在一定的联系。发酵前期，乳酸菌分解乳糖产酸速度慢，凝乳形成较慢，随着发酵时间的延长，乳酸菌产酸速度加快，使酪蛋白在等电点附近发生凝集，硬度增大[20]；酸奶的酸度会影响蛋白结构，酸度越大，蛋白质的水合作用越强[21]，乳凝胶加强，内聚性提高[22]，硬度越大。另外，乳酸菌代谢产生胞外多糖，与酪蛋白相互作用，促进酪蛋白的凝聚[23-24]。发酵结束后，添加蔗糖浓度为4%、6%、8%的普通酸奶和和添加同等甜度复配糖的无蔗糖酸奶之间无显著性差异（P>0.05），添加蔗糖浓度为10%、12%的普通酸奶和添加同等甜度复配糖的无蔗糖酸奶存在显著性差异（P<0.05）。
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图 5 普通酸奶与同等甜度的无蔗糖酸奶硬度变化Figure 5. Changes in hardness between plain yoghurt and sucrose-free yoghurt with the same sweetness2.4 无蔗糖酸奶与普通酸奶发酵过程中粘度变化
粘度是评价酸奶口感及质量控制的重要指标之一[25]。相同甜度下，添加复配糖的无蔗糖酸奶和普通酸奶粘度变化如图6所示。同等甜度下，添加复配糖的无蔗糖酸奶粘度增加速率比普通酸奶大。发酵1~3 h，添加不同浓度蔗糖的普通酸奶和添加同等甜度复配糖的无蔗糖酸奶粘度变化不明显，3 h之后，粘度上升，且二者出现显著性差异（P<0.05）。张亚雄等[26]的研究表明，酸奶中罗汉果甜苷的添加会提高酸奶的粘度。因此，相同发酵时间，同等甜度下，添加复配糖的无蔗酸奶粘度值均比普通酸奶大。粘度与酪蛋白的凝胶性有密切关系，随着发酵时间的延长，乳酸菌分解乳糖产酸，酸度增加，pH不断下降，酪蛋白中的胶体磷酸钙被氢离子代替导致磷酸钙的分离溶出，从而使酪蛋白胶粒的稳定性下降。当下降至酪蛋白等电点时，酪蛋白相互凝集形成立体网状结构[27]，粘度上升。杨同香等[28]的研究表明，胞外多糖的产生可以提高粘度，随着普通酸奶发酵的继续，乳酸菌产生胞外多糖，胞外多糖分子大小和结构会影响酪蛋白在溶液中的存在，利用分子间形成的静电排斥力[29]，使酪蛋白形成的骨架加粗，增加粒子碰撞结合几率，酪蛋白能够形成紧密的立体网状结构。因此，粘度逐渐增大。
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图 6 普通酸奶与同等甜度的无糖酸奶粘度变化Figure 6. Changes in viscosity between plain yoghurt and sucrose-free yoghurt with the same sweetness添加不同蔗糖浓度的普通酸奶和添加同等甜度复配糖的无蔗糖酸奶达到发酵终点时，粘度无显著性差异（P>0.05）。
2.5 无蔗糖酸奶与普通酸奶乳酸菌数量变化
如图7所示，发酵结束后两种酸奶乳酸菌数量范围为2.67×108~5.6×108 CFU/mL，符合GB 19302-2010《食品安全国家标准 发酵乳》的要求。随着发酵进行，两种酸奶乳酸菌数量呈上升趋势。相同甜度下，添加复配糖的无蔗糖酸奶乳酸菌增长速率大于添加同等甜度蔗糖的普通酸奶。发酵结束后，添加浓度为8%、12%蔗糖的普通酸奶和添加同等甜度复配糖的无蔗糖酸奶乳酸菌数量具有显著性差异（P<0.05）；添加4%、10%、12%蔗糖的普通酸奶之间，以及添加与4%、10%、12%蔗糖浓度同等甜度复配糖的无蔗糖酸奶之间，乳酸菌数量均差异显著（P<0.05）。
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图 7 普通酸奶与同等甜度的无蔗糖酸奶乳酸菌数量变化Figure 7. Changes in the number of lactic acid bacteria between plain yoghurt and sugar-free yoghurt with the same sweetness同等甜度下添加复配糖的无蔗糖酸奶与普通酸奶之间乳酸菌数量的差异，一方面高浓度的蔗糖，造成过高的渗透压，降低乳酸菌细胞内各种酶的活性；另一方面，乳酸菌生长代谢的过程中产生乳酸，乳酸的积累对乳酸菌的生长代谢起到抑制作用[30]。陈文等[18]综述了赤藓糖醇对益生菌有促进作用，同时，周金燕等[16]的研究表明，甜菊糖苷和赤藓糖醇对乳酸菌的生长繁殖有促进作用。Davoudi等[19]研究发现，在适当浓度下甜菊糖苷促进乳酸菌生长的作用优于蔗糖和葡萄糖。不同复配糖添加量对乳酸菌没有明显的抑制作用，这可能与复配糖的分子结构有关。因此，添加量为4%~12%的复配糖适合乳酸菌生长。
2.6 无蔗糖酸奶与普通酸奶感官评价结果
添加复配糖的无蔗糖酸奶和添加蔗糖的普通酸奶感官评分如图8所示。添加6%蔗糖的普通酸奶感官评分89，同等甜度下添加复配糖的无蔗糖酸奶感官评分93，评分较其它浓度的酸奶高。同等甜度下，4%蔗糖和复配糖添加量过少不足以掩盖酸奶发酵过程中的酸味，但组织状态良好；同等甜度下，8%、10%、12%蔗糖和复配糖添加量过高，滋味过甜。添加量过高会影响到酸奶的凝乳效果[31]，延长发酵时间，有少量乳清析出，出现组织状态不好的现象。6%的添加量，酸奶酸甜可口，且发酵时间适宜，组织状态均匀，滋味气味良好。
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图 8 普通酸奶与同等甜度无蔗糖酸奶感官评分Figure 8. Sensory score of plain yogurt and sucrose-free yoghurt with the same sweetness2.7 无蔗糖酸奶与普通酸奶气味变化差异
目前，已被检测出酸奶的风味物质超过90种[32]，乙醛和2,3-丁二酮（又称双乙酰）通常被认为是酸奶的主要风味物质[33]。对发酵完成的无蔗糖酸奶和普通酸奶进行电子鼻气味检测，并进行主成分分析，如图9所示。发酵结束后，蔗糖添加量在4%~12%的普通酸奶和添加同等甜度复配糖的无蔗糖酸奶，主成分1和主成分2之和大于95%，能够很好的反映样品的情况。4%、10%和12%识别指数分别为86、96和95，均大于85，故添加蔗糖浓度为4%、10%、12%的普通酸奶和添加同等甜度复配糖的无蔗糖酸奶气味上具有显著性差异（P<0.05）；而6%、8%识别指数−0.5、32，均小于85。因此，添加蔗糖为6%、8%的普通酸奶和添加同等甜度复配糖的无蔗糖酸奶气味更接近，无显著性差异（P>0.05）。
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图 9 普通酸奶与同等甜度的无蔗糖酸奶气味主成分分析注：a为含4%蔗糖普通酸奶；b为4%蔗糖甜度无蔗糖酸奶；c为含6%蔗糖普通酸酸奶；d为6%蔗糖甜度无蔗糖酸奶；e为含8%蔗糖普通酸奶；f为8%蔗糖甜度无蔗糖酸奶；g为含10%蔗糖普通酸奶；h为10%蔗糖甜度无糖酸奶；i为含12%普通酸奶；j为12%蔗糖甜度无糖酸奶。Figure 9. Principal component analysis of odour between plain yoghurt and non-sucrose yoghurt with the same sweetness对两种酸奶进行挥发性成分分析，如表4~表5所示。由表4~表5可知，添加不同浓度蔗糖、复配糖的普通酸奶和无蔗糖酸奶中分别检测出31、44种挥发性成分，包括酯类、醇类、酮类化合物、烷烃类物质、烯类物质及其他挥发性物质。与普通酸奶相比，无蔗糖酸奶的挥发性成分较多，其原因可能是加入的复配糖种类多。添加不同浓度蔗糖的普通酸奶挥发性物质种类不具有显著性差异（P>0.05），添加与12%蔗糖同等甜度复配糖的无蔗糖酸奶挥发性成分种类与其他浓度具有显著性差异（P<0.05）。不同浓度的普通酸奶和无蔗糖酸奶挥发性成分有很大不同，其原因可能是随着蔗糖、复配糖浓度的增加，对乳酸菌的代谢产生一定的影响从而产生不同的物质。普通酸奶和无蔗糖酸奶分别产生的丙酸戊酯、正己酸乙酯、戊酸丙酯、庚酸乙酯、丙酸己酯等酯类物质主要起到呈香作用，例如丙酸戊酯具有苹果香味，庚酸乙酯具有果香味等。有文献[34]表明醛类物质在酸奶发酵过程中属于过渡态化合物，不会过多积累。普通酸奶中检测到4种醛类物质，其中的壬醛是发酵过程中脂肪水解成分，椰子醛具有椰香味，己醛呈生的油脂和青草气及苹果香味，月桂醛具有醛香和油脂气息，醛类物质的产生可以综和酸奶发酵过程中的酸味。无蔗糖酸奶产生的正辛醛可以产生甜橙香味，而肉豆蔻醛具有奶香味。
表 4 43 ℃添加不同浓度蔗糖的普通酸奶挥发性成分变化Table 4. Changes of volatile components in plain yogurt with different concentrations of sucrose at 43 ℃化学名称 浓度 4% 6% 8% 10% 12% 正丁烷 211.8 − − 9385.1 − 环己酮 73.4 87.7 − 341.5 65.1 丙酸戊酯 299.5 − − − 123.2 1-辛烯-3-酮 226.1 − − − − 正己酸乙酯 261.3 − − − − 己酸 748.5 − − − − 环己甲酸甲酯 1026.1 − − − − 3-壬醇 815.4 − − − 2198.3 壬醛 340.5 2265.3 693.3 − − β-蒎烯 − 52.2 − 475 79.2 3-癸醇 − 224.5 − − − 正十三烷 − 184.5 − − − 椰子醛 − 63.7 − − − 辛酸正丁酯 − 381.5 − − − 2,4-二硝基甲苯 − 343 − − − 戊酸丙酯 − − 54.6 − − 苯甲醇 − − 1133.2 − − 环己甲酸乙酯 − − 74.6 − − 肉桂酸甲酯 − − 477.1 − 470.1 壬酸丁酯 − − 54.5 − − 姜酮 − − 97 − 136.9 甲醇 − − − 1133.5 − 正丙醇 − − − 2594 − 己醛 − − − 60.4 − 丙三醇 − − − 424.7 − 正癸烷 − − − 375.7 − 小茴香醇 − − − 460.4 − 月桂醛 − − − 382.6 − 双戊烯 − − − − 298.3 小茴香醇 − − − − 447.3 吲哚 − − − − 121.7 表 5 43 ℃添加不同浓度复配糖的无蔗糖酸奶挥发性成分变化Table 5. Changes of volatile components in sucrose-free yogurt supplemented with different concentrations of compound sugar at 43 ℃化学名称 浓度 4% 6% 8% 10% 12% 庚酸甲酯 1167.5 − − − − 正十一烷 694.9 − − − − 小茴香醇 339 − − − − 吲哚 123.4 − − − − 肉桂酸甲酯 443.3 − − − − 1-石竹烯 51.7 − − − − 正辛醛 2057 − − − − 正癸烷 1203.1 1451.2 60.1 − − 苯酚 664.8 − − 459.8 − β-蒎烯 1262.3 1982.8 − 562.2 458.1 正丁烷 − 322.2 300 − − 环己酮 − 97.4 71.1 − 59.3 环己甲酸甲酯 − 530.9 − − 186.1 苯甲醇 − 1377.3 − − − 异松油烯 − 1846.7 − − − 3-甲硫基丙酸乙酯 − 983.6 − − − 沉香醇 − 673.7 − − − 2-甲氧基-3-仲丁基吡嗪 − 87.4 − − − 乙酸癸酯 − 420.9 − − − 姜酮 − 94.1 − − 118.6 七氯化茚 − 65 − − − 邻氯甲苯 − − 703.7 − − 2-乙酰基吡啶 − − 2685.4 − − 庚酸乙酯 − − 1540.2 − − 丙酸己酯 − − 914.8 − − 甲酮 − − 151.4 − − 正戊基环己烷 − − 266.8 − − 肉豆蔻醛 − − 68.2 − − 甲醇 − − − 1752 − 叔丁醇 − − − 575.7 − 异丁醛 − − − 5769.2 − 丙醇 − − − 1271.2 − 庚烷 − − − 1146.8 − 甲基环己烷 − − − 78.2 − 己醛 − − − 64.6 − 乙酸丁酯 − − − 58.2 − 苏合香烯 − − − 227.2 − 壬烷 − − − 62.6 − 己酸 − − − 550.2 − 小茴香醇 − − − 1189.2 − 辛酸甲酯 − − − 580.8 − 乙酸壬酯 − − − 453.5 − 异癸烷 − − − 436.1 − 丁酸丁酯 − − − − 255.3 2.8 无蔗糖酸奶与普通酸奶滋味变化差异
电子舌通过传感器对样品的滋味进行分析[35]，以客观数据反映样品的酸、甜、苦、咸、鲜等基本味觉感官指标。对不同浓度的两种酸奶进行电子舌检测，并进行味觉主成分分析。如图10所示，浓度为4%、10%、12%同等甜度的两种酸奶识别指数84、81、64均小于85，故此三个浓度下的两种酸奶滋味不具有显著性差异（P>0.05）；而浓度为6%、8%同等甜度下的两种酸奶识别指数分别为91、86均大于85，故两个浓度下的两种酸奶滋味具有显著性差异（P<0.05）。
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图 10 普通酸奶与同等甜度的无蔗糖酸奶发酵结束滋味主成分分析注：a为含4%蔗糖普通酸奶；b为4%蔗糖甜度无蔗糖酸奶；c为含6%蔗糖普通酸酸奶；d为6%蔗糖甜度无蔗糖酸奶；e为含8%蔗糖普通酸奶；f为8%蔗糖甜度无蔗糖酸奶；g为含10%蔗糖普通酸奶；h为10%蔗糖甜度无糖酸奶；i为含12%普通酸奶；j为12%蔗糖甜度无糖酸奶。Figure 10. Principal component analysis of the final taste of plain yoghurt and sucrose-free yoghurt with the same sweetness在滋味对比方面，不同浓度同等甜度下的两种酸奶酸味、甜味、苦味、咸味、鲜味存在显著性差异（P<0.05）（图11）。添加复配糖的无蔗糖酸奶酸味强度值均比添加同等甜度蔗糖的普通酸奶大，但无显著性差异（P>0.05）。蔗糖浓度为4%、6%普通酸奶的甜味强度值比添加同等甜度复配糖的无蔗糖酸奶甜味强度值大，其原因可能是两个浓度下的添加复配糖的无蔗糖酸奶乳酸菌数量比普通酸奶乳酸菌数量多，产酸增多，甜味物质不足以中和酸味；蔗糖浓度为8%、10%、12%普通酸奶的甜味强度值小于添加同等甜度复配糖的无蔗糖酸奶，这可能是随着蔗糖、复配糖浓度的增加，复配糖减弱酸味的能力大于同等甜度的蔗糖。添加与12%蔗糖同等甜度复配糖的无蔗糖酸奶的苦味大于添加同等甜度蔗糖的普通酸奶，相同甜度的两种酸奶在苦味、咸味、鲜味均存在显著性差异（P<0.05）。浓度为4%、12%同等甜度下的两种酸奶鲜味不存在显著性差异（P>0.05），而浓度为6%、8%、10%同等甜度下的两种酸奶鲜味存在显著性差异（P<0.05）。这些滋味成分的差异，是造成同等甜度的两种酸奶滋味差异的主要原因。但总体滋味，是这些滋味的综合，需要通过主成分分析确定。
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图 11 普通酸奶与同等甜度的无蔗糖酸奶发酵结束滋味强度注：*为与同等甜度的普通酸奶同种滋味相比差异显著（P<0.05）；**与同等甜度的普通酸奶同种滋味相比差异极显著（P<0.01）。Figure 11. Taste intensity at the end of fermentation of plain yogurt and non-sucrose yogurt with the same sweetness2.9 无蔗糖酸奶与普通酸奶色泽变化差异
电子眼属于视觉分析，模拟人眼对样品的感知[20]，分析样品的整体颜色，以客观数据展现出来[36]。通过IRIS VA400电子眼检测添加复配糖的无蔗糖酸奶和添加蔗糖的普通酸奶发酵过程及发酵结束时颜色变化，如图12所示。对占比最大的色号4095（乳白色）进行分析，发酵结束时不同浓度下的两种酸奶4095所占比例均超过75%。主成分分析结果如图13所示，蔗糖浓度为4%、10%、12%的普通酸奶和添加同等甜度复配糖的无蔗糖酸奶相比，发酵结束时两种酸奶识别指数分别为91、92、95，均大于85，说明此三个浓度下两种酸奶色泽上具有显著性差异（P<0.05）。而蔗糖浓度为6%、8%的普通酸奶与添加同等甜度复配糖的无蔗糖酸奶相比，识别指数分别是72、−2，均小于85，说明这两个浓度下的两种酸奶在色泽上无显著性差异（P>0.05）。因此，酸奶的色泽和添加的蔗糖、复配糖浓度不呈线性关系，是酸奶的一种表观体现。
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图 12 普通酸奶与同等甜度的无蔗糖酸奶发酵过程4095色号变化Figure 12. Changes of 4095 color number during the fermentation of plain yoghurt and sucrose-free yoghurt with the same sweetness![]()
图 13 普通酸奶与同等甜度的无蔗糖酸奶发酵结束色泽主成分分析注：a为添加4%蔗糖的普通酸奶；b为添加4%复配糖的凝固型酸奶；c为添加6%蔗糖的普通酸酸奶；d为添加6%复配糖的凝固型酸奶；e为添加8%蔗糖的普通酸奶；f为添加8%复配糖的凝固型酸奶；g为添加6%蔗糖的普通酸酸奶；h为添加10%复配糖的凝固型酸奶；i为添加12%蔗糖的普通酸酸奶；j为添加12%复配糖的凝固型酸奶。Figure 13. Principal component analysis of color at the end of fermentation between plain yogurt and sucrose-free yoghurt with the same sweetness3. 结论
比较发现，发酵过程中，相同甜度下，添加复配糖的无蔗糖酸奶产酸速率显著高于普通酸奶（P<0.05）。发酵1~3 h硬度、粘度无显著性差异（P>0.05），3 h之后出现显著性差异（P<0.05）。发酵结束时，普通酸奶和添加同等甜度复配糖的无蔗糖酸奶乳酸菌数量具有显著性差异（P<0.05）。经感官评价得到6%普通酸奶和添加同等甜度复配糖的无蔗糖酸奶感官评分最高。气味、滋味、色泽方面，发酵结束时，蔗糖浓度为4%、10%、12%的普通酸奶和添加同等甜度复配糖的无蔗糖酸奶，气味和色泽存在明显变化，在滋味方面无显著性差异（P>0.05）；而蔗糖浓度为6%、8%的普通酸奶和添加同等甜度复配糖的无蔗糖酸奶，色泽和气味上无显著性差异（P>0.05），但在滋味上存在显著性差异（P<0.05）。经挥发性成分分析，不同浓度的普通酸奶和无蔗糖酸奶共分别检测出31、44种挥发性成分。因此，添加不同浓度的普通酸奶和添加同等甜度复配糖的无蔗糖酸奶存在差异性。
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图 1 8%蔗糖与样品3、样品5电子舌雷达分析图
Figure 1. Electronic tongue radar analysis of 8% sucrose, sample 3 and sample 5
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图 2 8%蔗糖溶液与样品3主成分分析
Figure 2. Principal component analysis of 8% sucrose solution and sample 3
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图 3 8%蔗糖溶液与样品5主成分分析
Figure 3. Principal component analysis of 8% sucrose solution and sample 5
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图 4 普通酸奶与同等甜度的无蔗糖酸奶酸度变化
Figure 4. Changes in acidity between plain yogurt and sucrose-free yoghurt with the same sweetness
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图 5 普通酸奶与同等甜度的无蔗糖酸奶硬度变化
Figure 5. Changes in hardness between plain yoghurt and sucrose-free yoghurt with the same sweetness
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图 6 普通酸奶与同等甜度的无糖酸奶粘度变化
Figure 6. Changes in viscosity between plain yoghurt and sucrose-free yoghurt with the same sweetness
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图 7 普通酸奶与同等甜度的无蔗糖酸奶乳酸菌数量变化
Figure 7. Changes in the number of lactic acid bacteria between plain yoghurt and sugar-free yoghurt with the same sweetness
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图 8 普通酸奶与同等甜度无蔗糖酸奶感官评分
Figure 8. Sensory score of plain yogurt and sucrose-free yoghurt with the same sweetness
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图 9 普通酸奶与同等甜度的无蔗糖酸奶气味主成分分析
注：a为含4%蔗糖普通酸奶；b为4%蔗糖甜度无蔗糖酸奶；c为含6%蔗糖普通酸酸奶；d为6%蔗糖甜度无蔗糖酸奶；e为含8%蔗糖普通酸奶；f为8%蔗糖甜度无蔗糖酸奶；g为含10%蔗糖普通酸奶；h为10%蔗糖甜度无糖酸奶；i为含12%普通酸奶；j为12%蔗糖甜度无糖酸奶。
Figure 9. Principal component analysis of odour between plain yoghurt and non-sucrose yoghurt with the same sweetness
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图 10 普通酸奶与同等甜度的无蔗糖酸奶发酵结束滋味主成分分析
注：a为含4%蔗糖普通酸奶；b为4%蔗糖甜度无蔗糖酸奶；c为含6%蔗糖普通酸酸奶；d为6%蔗糖甜度无蔗糖酸奶；e为含8%蔗糖普通酸奶；f为8%蔗糖甜度无蔗糖酸奶；g为含10%蔗糖普通酸奶；h为10%蔗糖甜度无糖酸奶；i为含12%普通酸奶；j为12%蔗糖甜度无糖酸奶。
Figure 10. Principal component analysis of the final taste of plain yoghurt and sucrose-free yoghurt with the same sweetness
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图 11 普通酸奶与同等甜度的无蔗糖酸奶发酵结束滋味强度
注：*为与同等甜度的普通酸奶同种滋味相比差异显著（P<0.05）；**与同等甜度的普通酸奶同种滋味相比差异极显著（P<0.01）。
Figure 11. Taste intensity at the end of fermentation of plain yogurt and non-sucrose yogurt with the same sweetness
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图 12 普通酸奶与同等甜度的无蔗糖酸奶发酵过程4095色号变化
Figure 12. Changes of 4095 color number during the fermentation of plain yoghurt and sucrose-free yoghurt with the same sweetness
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图 13 普通酸奶与同等甜度的无蔗糖酸奶发酵结束色泽主成分分析
注：a为添加4%蔗糖的普通酸奶；b为添加4%复配糖的凝固型酸奶；c为添加6%蔗糖的普通酸酸奶；d为添加6%复配糖的凝固型酸奶；e为添加8%蔗糖的普通酸奶；f为添加8%复配糖的凝固型酸奶；g为添加6%蔗糖的普通酸酸奶；h为添加10%复配糖的凝固型酸奶；i为添加12%蔗糖的普通酸酸奶；j为添加12%复配糖的凝固型酸奶。
Figure 13. Principal component analysis of color at the end of fermentation between plain yogurt and sucrose-free yoghurt with the same sweetness
表 1 天然复配甜味剂的感官评分表
Table 1 Sensory score table for natural compound sweeteners
项目 评分标准 分值
与8%蔗糖溶液甜度
相似度样品口感极接近8%蔗糖 25~30 样品与8%蔗糖口感稍有不同 17~24 样品与8%蔗糖口感有差别 9~16 样品与8%蔗糖口感完全不同 0~8
甜味强度甜味感觉很强烈 21~25 甜味强度适中 15~20 甜味强度较弱 7~14 无甜味 0~6 甜味感觉速度 甜味感觉速度极快0~5 s 21~25 甜味感觉速度较快6~10 s 16~20 甜味感觉速度一般11~15 s 11~15 甜味感觉速度较慢16~30 s 6~10 甜味感觉速度极慢大于30 s 0~5 后余味（苦味、草本味等） 无明显后余味 14~20 轻微苦涩味 7~13 总分 100 
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表 2 不同配方的天然复配糖感官评分
Table 2 Sensory scores of natural compound sweeteners of different formulas
配方 感官评价 感官评分 1 样品与蔗糖接近，口感稍有不同，甜味强度较强，甜味感觉速度一般，品后有轻微苦涩味。 75 2 样品与蔗糖有差别，口感上差别较大，甜味强度较弱，甜味感觉速度一般，品后有较重苦涩味。 59 3 样品与蔗糖接近，口感接近，甜味强度一般，甜味感觉速度较快，品后有轻微苦涩味。 83 4 样品与蔗糖接近，口感稍有不同，甜味强度一般，甜味感觉速度较快，品后有苦涩味。 62 5 样品与蔗糖接近，口感有轻微不同，甜味强度较强，甜味感觉速度一般，品后有轻微苦涩味。 83
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表 3 8%蔗糖与样品3、样品5电子舌味觉分析
Table 3 Electronic tongue taste analysis of 8% sucrose, sample 3 and sample 5
样品 AHS（酸） PKS
（通用）ANS
（甜）SCS
（苦）CPS
（通用）CTS
（盐）NMS
（鲜）8%蔗糖 5.8 5.1 6.9 1611.4 4.2 4.9 6.6 样品3 4.6 5.1 6.9 1611.4 5.6 8.5 7.1 样品5 4.3 4.4 7.6 1611.4 4.9 7.3 7.7
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表 4 43 ℃添加不同浓度蔗糖的普通酸奶挥发性成分变化
Table 4 Changes of volatile components in plain yogurt with different concentrations of sucrose at 43 ℃
化学名称 浓度 4% 6% 8% 10% 12% 正丁烷 211.8 − − 9385.1 − 环己酮 73.4 87.7 − 341.5 65.1 丙酸戊酯 299.5 − − − 123.2 1-辛烯-3-酮 226.1 − − − − 正己酸乙酯 261.3 − − − − 己酸 748.5 − − − − 环己甲酸甲酯 1026.1 − − − − 3-壬醇 815.4 − − − 2198.3 壬醛 340.5 2265.3 693.3 − − β-蒎烯 − 52.2 − 475 79.2 3-癸醇 − 224.5 − − − 正十三烷 − 184.5 − − − 椰子醛 − 63.7 − − − 辛酸正丁酯 − 381.5 − − − 2,4-二硝基甲苯 − 343 − − − 戊酸丙酯 − − 54.6 − − 苯甲醇 − − 1133.2 − − 环己甲酸乙酯 − − 74.6 − − 肉桂酸甲酯 − − 477.1 − 470.1 壬酸丁酯 − − 54.5 − − 姜酮 − − 97 − 136.9 甲醇 − − − 1133.5 − 正丙醇 − − − 2594 − 己醛 − − − 60.4 − 丙三醇 − − − 424.7 − 正癸烷 − − − 375.7 − 小茴香醇 − − − 460.4 − 月桂醛 − − − 382.6 − 双戊烯 − − − − 298.3 小茴香醇 − − − − 447.3 吲哚 − − − − 121.7
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表 5 43 ℃添加不同浓度复配糖的无蔗糖酸奶挥发性成分变化
Table 5 Changes of volatile components in sucrose-free yogurt supplemented with different concentrations of compound sugar at 43 ℃
化学名称 浓度 4% 6% 8% 10% 12% 庚酸甲酯 1167.5 − − − − 正十一烷 694.9 − − − − 小茴香醇 339 − − − − 吲哚 123.4 − − − − 肉桂酸甲酯 443.3 − − − − 1-石竹烯 51.7 − − − − 正辛醛 2057 − − − − 正癸烷 1203.1 1451.2 60.1 − − 苯酚 664.8 − − 459.8 − β-蒎烯 1262.3 1982.8 − 562.2 458.1 正丁烷 − 322.2 300 − − 环己酮 − 97.4 71.1 − 59.3 环己甲酸甲酯 − 530.9 − − 186.1 苯甲醇 − 1377.3 − − − 异松油烯 − 1846.7 − − − 3-甲硫基丙酸乙酯 − 983.6 − − − 沉香醇 − 673.7 − − − 2-甲氧基-3-仲丁基吡嗪 − 87.4 − − − 乙酸癸酯 − 420.9 − − − 姜酮 − 94.1 − − 118.6 七氯化茚 − 65 − − − 邻氯甲苯 − − 703.7 − − 2-乙酰基吡啶 − − 2685.4 − − 庚酸乙酯 − − 1540.2 − − 丙酸己酯 − − 914.8 − − 甲酮 − − 151.4 − − 正戊基环己烷 − − 266.8 − − 肉豆蔻醛 − − 68.2 − − 甲醇 − − − 1752 − 叔丁醇 − − − 575.7 − 异丁醛 − − − 5769.2 − 丙醇 − − − 1271.2 − 庚烷 − − − 1146.8 − 甲基环己烷 − − − 78.2 − 己醛 − − − 64.6 − 乙酸丁酯 − − − 58.2 − 苏合香烯 − − − 227.2 − 壬烷 − − − 62.6 − 己酸 − − − 550.2 − 小茴香醇 − − − 1189.2 − 辛酸甲酯 − − − 580.8 − 乙酸壬酯 − − − 453.5 − 异癸烷 − − − 436.1 − 丁酸丁酯 − − − − 255.3
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