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各种甜味料的特性及其在冰淇淋生产中的应用

昆山曼氏食品研究所  215341

   甜味料就广义而言,包括一切有甜味的物质,不论固体或液体,天然的或合成的均属之。冰淇淋使用的甜味料有蔗糖、淀粉糖浆、葡萄糖、果糖及甜蜜素、阿斯巴甜(APM)等,这些不同的甜味料具有不同的甜味和其功能特性,对产品的色泽、香气、滋味、形态、质构和保藏起着极其重要的影响。

1.                       甜味

甜味料与舌尖味蕾接触,产生的感觉经由神经传至脑部,便是甜味。对甜味的爱好,人与人之间不尽相同,嗜好的程度因年龄而异,儿童最爱吃甜糖果,长大成人后衰退,老年更衰退。

不同甜味料在甜度高低和其他性质方面都存在差异,也影响其应用,但没有科学标准比较,这是属于味觉的神经感觉。人们喜爱蔗糖的甜味,一般是用蔗糖为标准,表示相对性质差别。假设蔗糖的甜度为100,葡萄糖的甜度最低为70。果糖为天然糖中甜度最高的,其最甜异构体β-六环果糖为180。但是水溶液中,果糖是五种异构体平衡存在,二种五环异构体,一种开键结构,结晶果糖β-六环异构体,具有最高甜度,但在水溶液中,便向甜度较底的其他异构体转变,甜度降低,所以文献上列果糖甜度120~150,很不一致,这是异构体间转变在较高温度时快的缘故。葡萄糖在水溶液中是二种环行异构体和开键结构存在。蔗糖在水溶液中只是一种结构。

甜味料只是在溶解状态与味蕾接触,产生甜的感觉,很快达到最高甜度,又很快消失。冷饮被含在口中。一部分被唾液溶解,产生甜味,消失后,另一部分又溶解,如此能继续较长时间感觉到甜味。这种甜味的性质在不同甜味料间存在差异。蔗糖与味蕾接触,一秒钟产生甜的感觉很高,升到最高值后下降,约30秒甜味消失。果糖与味蕾接触,甜味感觉比蔗糖快,很快达到最高值,以后下降,消失也快。两者都甜,但甜味不同,果糖的甜味接近水果。果糖甜味的快速上升和消失,在若干应用中是一个优点,其他香料味道易于发挥作用,不受遮盖影响,有的情况下还能减少昂贵的香料添加量,仍能达到好的效果。葡萄糖与味蕾接触,甜味感觉与蔗糖相若,但上升慢,达到较底的最高值,以后下降,消失也慢。葡萄糖溶液吸热,有凉爽的感觉,在有些应用中这是一个好性质,例如,有些糖食还加用薄荷,产生凉爽感觉。口香糖加用葡萄糖,每克葡萄糖溶于水中吸热25.2卡,为糖品中最高的。

2.                       甜味料

2.1                   蔗糖、淀粉糖浆与淀粉糖

2.1.1                          砂糖(sugarranulated sugar

砂糖是从甘蔗茎体或甜菜块中提取的结晶体,成白色颗粒状,也叫蔗糖,是冰淇淋中最常用的甜味料。砂糖由碳、氢、氧三种元素构成,化学分子式C12H22O11,分子量为342,相对密度为1.588,是一种碳水化合物.砂糖有两个单糖,即α-D氧六环葡萄糖与β- D氧五环果糖组成的一种双糖。

单糖是指结构上有3~6个碳原子的糖类,食物中常见的单糖有葡萄糖、果糖、半乳糖和甘露糖等。结构上有12个碳原子的是双糖,食物中常见的双糖有蔗糖、乳糖、麦芽糖等。                                  

蔗糖的水溶性能很强,在常压下温度为18℃时,100克水能溶解砂糖201克,它的溶解浓度为66.78%

砂糖的熔点为185~186℃,在熔点以下,蔗糖的分解很慢。将熔化的蔗糖继续加热能加速分解,达200℃时变成棕黑色的焦糖,它的甜味消失,具有苦味;如再继续加热,最后将完全失去水分成为纯碳。

2.1.2 转化糖浆(invert sugar syrup)

    砂糖在酸与酶的作用下能水解为葡萄糖与果糖,这种变化称为转化。其反应如下:

    C12H22O11 + H2O → C6H12O6 + C6H12O6

         蔗糖    水    葡萄糖  果糖

1摩尔葡萄糖与1摩尔果糖的结合体称为转化糖,含有转化糖的水溶液称为转化糖浆。

    转化糖浆是淡黄色透明液体,其中只有葡萄与果糖两种单糖分子,没有大分子参与,所以具有粘度小、溶解度与吸水汽性高、甜味好的特点。转化糖的甜味为砂糖的1.3倍.但转化糖浆最好能与其它糖浆并用,补充其不足的地方。

在完全缺乏或部分缺乏葡萄糖浆的条件下,可采用砂糖直接转化法生产转化糖浆。转化糖浆的生产比较简单,用酸法转化,其用酸量为砂糖的0.02-0.03%;如选用古巴原糖,则用酸量要增加2-3倍;酸的浓度为5-10%不等,因为酸度太浓会使糖浆进一步分解而影响品质。转化过程中要控制加酸量,使PH保持在3左右,转化温度和时间要适当,一般控制在90℃,保温时间为20-30分钟。转化停止后,加10%的碱液中和至PH6 .5,并迅速冷却至50℃以下,经分析检验,如符合规格即可使用。

2.1.3 葡萄糖浆(glucose syrup

    葡萄糖浆是淀粉糖浆(starch syrup)的组成部分,有粉体葡萄糖和液体葡萄糖浆之分,俗称也叫化学稀。葡萄糖浆又称玉米糖浆(corn syrup)有时简称葡萄糖(glucose)。

    葡萄糖浆是无色透明的粘稠液体,具有温和的甜味,在冰淇淋制作中具有重要的作用,首先是葡萄糖浆中含有部分糊精,能增加冰淇淋混合料粘度;其次,定量的还原糖是理想的抗结晶物质和填充料。

    葡萄糖的化学分子式为C6H12O6,分子结构有α-D葡萄糖、β-D葡萄糖。

    结晶的葡萄糖易溶于水,但吸水性不强,加热后即增加吸水性,短时间加热超过135℃时,吸水性增加不大,超过135℃后,吸水性即快速增加,糖浆中的葡萄糖为无定形物质,具有较强的吸水性。

淀粉转化的程度以葡萄糖值(简称DE值)表示,DE值即指还原糖之和占糖浆干固体百分比,普通标准糖浆的DE值在40左右,DE值和甜度成正比而相应变动。    

淀粉分解过程要求把淀粉全部分解,但又不完全分解为葡萄糖与麦芽糖,它还含有部分多糖分子的糊精和高糖,是含有多种糖类的混合物。淀粉的水解过程是:

淀粉→糊精→高糖→麦芽糖→葡萄糖

2.1.4 葡萄糖(dextrose

    葡萄糖是一种基础的糖类,广泛分布在自然界内,蜂蜜中将近一半的成分就是葡萄糖,前面提到的淀粉糖浆和转化糖浆,其主要成分也是葡萄糖,但是,现在所指的葡萄糖是糖的单体,在化学上属于单糖,纯粹的葡萄使偏振光面向右旋转,故又称右旋糖。

    葡萄糖是淀粉的组成单元,因此淀粉也可看作是葡萄糖的聚合体。工业上制取葡萄糖的方法就是将淀粉进行完全的水解和糖化,最早使用的方法是酸转化,可得90%的商品葡萄糖,近年来则使用酸或酶~酶转化,可得接近100%的商品葡萄糖,常用的酶为黑曲霉菌(Asper gillus niger)制取的葡萄糖淀粉酶(glucoamylase),葡萄糖的生产过程为:淀粉乳制备、液化、糖化、中和、精制、蒸发、浓缩、结晶、分蜜、洗糖、干燥和过筛即得结晶的葡萄糖。

    除以上形式外,葡萄糖不经结晶而将最终的浓缩糖浆直接经喷雾干燥,制成细粒状制品,称为全糖,这类制品工艺简单,生产周期短,价格便宜。

2.1.5 麦芽糖浆(maltose syrup

    麦芽糖浆又称饴糖,饴糖是利用大麦发芽后的麦芽酶,将蒸熟的米类淀粉糖化分解制成的一种混合糖浆,它是一种淡黄色,半透明的粘稠液体,甜味纯正而适口,具有麦芽糖特有的风味。

    饴糖的主要成分为麦芽糖和糊精,其中麦芽糖占50%以上。麦芽糖也属于双糖类,分子式为C12H22O11。麦芽糖的熔点为102103℃,加热到102℃就变色,经不住较高火力熬煮。

饴糖质量要求在外观上色淡清净,味正无发酵起泡现象,浓度要符合标准。    

60年代起,随着食品工业的需要和糖浆工业的发展,国外出现了一类新型的麦芽糖浆,其生产工艺采用酸~酶或酶~酶的双重转化,取得以麦芽糖和麦芽糖多聚体为主要组分的一类糖浆,糖分的平均分子量比较接近,称为高麦糖浆(high maltose syrup)。

2.1.6 果葡糖浆(Fructose dextrose syrup

   果葡糖浆为淀粉制成葡萄糖再经异构化反应转变成果糖而得,为葡萄和果糖的混合糖浆。产品有F-42F55F-90。“F”表示果糖,后面的数字表示其含量。干物质的百分率。美国农业部统计,每人年平均消费各种糖品量自1984年起,淀粉糖品已超过蔗糖,差别仍在每年增加中。1992年统计,每人年销用各种淀粉糖77.3磅,蔗糖64.5磅,美国用玉米制淀粉,约70%淀粉加工成糖品,现在该国淀粉糖品产量已达约1000万吨,干基计,葡萄糖浆类产品不计水分,其中产量最大的果葡糖浆约700万吨,葡萄糖浆约250万吨,结晶葡萄糖约50万吨。

2.1.7 淀粉糖(Starh Sugar

    近年来发展的另一类淀粉糖,既不同于淀粉糖浆,又不同于葡萄糖或其它糖类,而是介于两者之间的另一类新原料,由于这类制品具有特殊的功能性质,因而用途日广。淀粉糖的制作早期采取酸转化法,但制品的溶解性较差,并包含未分解的天然淀粉和酸水解带来的异味,新的工艺方法采用酶转化法,制品的可溶性提高,无异味,并可控制水解程度而得到不同DE值的制品。    淀粉糖一般通过最终的喷雾干燥将浓缩水解物制成无定形白色粉体,具有良好的流散性,含灰分量低于0.4%;含氯化钠量低于0.3%;含蛋白质低于0.03%;含铁量低于2PPM;含铜量低于1PPM;含铅量低于1PPM;含砷量低于0.5PPM。其松密度随着DE值的升高而增加。淀粉糖的功能作用和特性是随其DE值增加或减少, 1 显示出这种相互关系(箭头方向表示作用增加)。

1   淀粉糖的功能与DE值的关系