一种低糖食品的混料设计方法及通过所述方法得到的减糖炼乳

本发明涉及减糖食品，特别涉及一种低糖食品的混料设计方法，还涉及通过这种方法得到的减糖炼乳。

背景技术：

1、炼乳是将鲜乳浓缩至原体积25％～40％，并添加浓度高达40％以上蔗糖制成的高糖、高热量乳制品。然而，高糖、高热量饮食的长期摄入会带来健康隐患，因此目前国内外均有学者开展乳制品减糖研究。陈娟等人以鲜牛乳为原料，赤藓糖醇为辅料，开发了低糖低热量的风味酸奶；paloma等人将功能性低聚糖加入到发酵乳中，研究其质构、风味变化。

2、如何降低高糖饮食风险的同时保持消费者习惯的甜味口感以及食用功能性是炼乳行业减糖的技术难题。现有技术通常通过代糖复配，协调各组分之间的优缺点，达到最佳效果。传统感官评价中，加糖炼乳可根据rhb301-2004《全脂加糖炼乳感官质量评鉴细则》中的感官分析评价依据进行评定，但该方法易受主观因素的影响。然而如何将蔗糖替换为多种代糖的复合配方则一直依赖技术人员的反复试验，目前尚无科学的、高效率的混料设计方法。

技术实现思路

1、本发明的目的是克服现有技术缺陷，提供一种科学的、高效率的代糖复合配方设计方法，以获得可应用于减糖食品中的代糖复合配方。

2、本发明的思路是采用模糊数学方法对感官评价结果进行分析，提高感官评价量化的准确性，并结合d-optimal混料设计优化复合代糖的配比，在通过分析所得代糖食品样品的感官品质、质构特性及褐变度的影响，取认得到效果良好的减糖食品配方。

3、基于此，本发明提供一种低糖食品的混料设计方法，所述方法包括以下步骤：

4、(1)设计益生元代糖的初步混料配方

5、设置益生元代糖集合，根据所述集合中各益生元代糖的甜度与用量范围，得到复合益生元代糖的多个初步混料配方；

6、(2)制备初步混料配方

7、将步骤(1)的多个初步混料配方分别配制为复合益生元代糖溶液；

8、(3)设置评价子集和评语集

9、以甜度强度、后余味、色泽、气味为评价指标，设置以评价指标组成的评价子集u，u＝{u1，u2，u3，u4}＝{甜度强度，后余味，色泽，气味}，每个评价指标的评语集用集合v表示，v＝{v1，v2，v3}＝{优，良，差}，对v1，v2，v3设对应分值；

10、(4)设置权重集

11、为每个评价指标赋予权重，得到各个评价指标的权重集w＝{w1，w2，w3，w4}；

12、(5)模糊关系综合评判集的确定

13、对步骤(2)的每一种复合益生元代糖溶液的四个评价指标分别进行评价，得到评语，将每一个评价指标在每个评语中的票数统计后进行归一化处理，得到感官评价模糊关系矩阵tg：

14、

15、式中：g为步骤(1)的初步混料配方的样品编号，g＝1，2，3，……，n；ti1、ti2、ti3分别表示第i个评价指标中评语v1、v2、v3在评语集中所占比例，根据模糊变换原理，采用矩阵乘法计算各初步混料配方的各因素模糊感官综合评判结果向量，得到各初步混料配方的感官评分yg，所述感官评分yg是矩阵tg与权重集w的乘积之和；

16、(6)确定回归方程

17、以步骤(5)所得感官评分yg为响应值，采用design expert软件设计响应面试验，通过对比方差分析中f值的大小剔除不显著因素，得到回归方程y，

18、

19、式中：m表示益生元代糖集合中种类个数；

20、k1i，k2i，k3i，……，k(m-1)i，kmi为回归方程系数，均为常数；

21、x1i表示m个代糖中各单一代糖组分的用量；

22、x2i表示m个代糖中两两复配的用量；

23、x3i表示m个代糖中三三复配的用量；

24、……

25、x(m-1)i表示m个代糖中m-1个组分复配的用量；

26、xmi表示m个代糖中m个组分复配的用量；

27、(7)绘制响应面三维图

28、绘制步骤(6)所得回程方程y的响应面三维图，采用design expert软件中numerical响应面优化功能设定感官评价期望值，得到复合益生元代糖的最佳混料配方。

29、作为一种优选的实施方式，步骤(1)中，所述集合中各益生元代糖的甜度与用量范围满足以下不等式：

30、x1+x2+……+xi+y1+y2+……+yj＝100％，且

31、0≤sx1x1+sx2x2+……+sxixi+sy1y1+sy2y2+……+syjyj≤1，且

32、且

33、0≤xi≤100％，0≤yj≤0.20％

34、其中，x1、x2……xi分别表示第一种、第二种……第i种低倍益生元代糖在复合益生元代糖的初步混料配方中的质量百分比，sx1、sx2……sxi分别表示第一种、第二种……第i种低倍益生元代糖的甜度，y1、y2……yj分别表示第一种、第二种……第j种高倍益生元代糖在复合益生元代糖的初步混料配方中的质量百分比，sy1、sy2……syj分别表示第一种、第二种……第j种高倍益生元代糖的甜度。

35、其中，益生元代糖的甜度属于本领域公知常识，可通过查阅各益生元代糖的产品手册获知，也可以通过现有的甜度测试方法测得。例如低聚半乳糖和低聚木糖甜度为0.4(在本发明中，以20℃下10wt％蔗糖溶液甜度等于1为基准)。高倍益生元代糖的甜度均视为300。

36、作为优选的实施方式，步骤(1)中，根据所述集合中各益生元代糖的甜度与用量范围，将甜度与用量范围的关系不等式作为限制条件，可利用软件design expert得到复合益生元代糖的多个初步混料配方。理论上，满足甜度与用量范围的关系不等式的混料配方可以有无数个，本领域技术人也可以通过其他方法在这无数个配方中选择部分配方作为初步混料配方，便于进行后续步骤。

37、在本发明中，步骤(1)的益生元代糖集合中包括但不限于低聚半乳糖、麦芽糖醇、赤藓糖醇、罗汉果甜苷、甜菊糖苷、低聚木糖和低聚果糖。

38、作为一种优选的实施方式，设置v＝{v1，v2，v3}＝{优，良，差}＝{85，75，65}。本领域技术人员也可以根据实际工艺需求，适当调整v1，v2，v3的对应分值。

39、作为一种优选的实施方式，设置w＝{w1，w2，w3，w4}＝{0.40，0.30，0.10，0.20}。

40、在本发明中，对w的赋值是根据代糖感官品质特性的重要程度设置权重。其中，甜度强度是代糖最重要且消费者较敏感的特性，设置权重较大为0.4，后余味的食用性影响较大设置权重次之为0.3，色泽和气味对终产品食用影响相对较弱，但会影响产品销售，权重设置相对较低，分别为0.1和0.2。

41、对于不同的减糖食品，本领域技术人员可根据食品的感官品质特性、对食品食用品质的感官因素的影响强弱程度适当调整w赋值。

42、作为一种优选的实施方式，步骤(7)中，以步骤(5)的yg的最高得分和最低得分为区间，设置重要性＝3。

43、在本发明中，设置区间的目的是调节配方的合理范围，最后得到的预测配方相似度就是在这个范围内。发明人经过试验验证，确认将实测感官分数的最高得分和最低得分为区间设置为区间，在这个区间里得到的配方，更加真实和合理。

44、在design expert软件中，重要性为3是系统的默认参数之一，该参数允许设置为1～5。发明人通过调试发现该参数设置太低或太高会导致配方个数过少且相似度较低，故重要性为3是最合适的参数。

45、本发明的低糖食品的混料设计方法可用于减糖炼乳、减糖饮料、减糖酸奶或减糖冰淇淋等各类流体、半流体高糖食品。

46、基于此，本发明还提供一种减糖炼乳，将所述减糖炼乳中的蔗糖替换为复合益生元代糖，其中所述复合益生元的组成是以质量比计9.35：0.59：0.04：0.02的低聚半乳糖、低聚果糖、赤藓糖醇和罗汉果甜苷。

47、作为一种优选的实施方式，所述复合益生元代糖在减糖炼乳中的质量浓度为25％。

48、本发明实现了一种更先进的、自动化程度更高的低糖食品混料设计方法，采用模糊数学方法对感官评价结果进行分析，提高感官评价量化的准确性，为减糖食品的混料设计阶段提供辅助，有效减少混料设计阶段的人工成本。经验证，本发明的方法以低倍益生元代糖为主要甜味剂，通过复配高倍益生元代糖替代蔗糖并用于制备减糖炼乳，所得产品的感官品质、质构特性及褐变度实验结果良好。

49、本发明的方法为减糖食品的减糖配方和营养强化提出了新的研究思路。