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乳糖醇在糖果中的抗结晶性研究:硬糖与软糖的配方设计

发表时间:2025-12-29

乳糖醇(4-O-β-D-吡喃半乳糖基-D-葡萄糖醇)是一种低热值糖醇,兼具甜味温和、吸湿性适中、耐热性强的特点。在糖果生产中,其核心优势在于抑制蔗糖等糖类的重结晶,通过干扰糖分子的有序排列、调节体系黏度与水分活度,改善硬糖的透明度与口感、提升软糖的质地稳定性,解决糖果储存过程中返砂、变硬、开裂等品质劣变问题。其抗结晶机制与配方适配性需结合硬糖、软糖的加工工艺差异针对性设计。

一、抗结晶核心机制

糖果中的结晶问题源于蔗糖等小分子糖在体系水分变化时,从过饱和溶液中析出并形成有序晶体结构。乳糖醇通过三重作用抑制结晶,且效果显著优于山梨醇、甘露醇等传统糖醇:

分子空间位阻效应

乳糖醇为二糖醇,分子体积大于蔗糖,其环状结构与多羟基基团可嵌入蔗糖分子的间隙中,阻碍蔗糖分子通过氢键形成稳定的晶格。同时,乳糖醇分子的羟基可与蔗糖分子、水分子形成多元氢键网络,将蔗糖分子“束缚”在无定形基质中,降低其结晶驱动力。体外模拟实验显示,当它替代30%蔗糖时,糖体系的结晶诱导期可延长2~3倍,晶体生长速率降低50%以上。

调节体系黏度与玻璃化转变温度(Tg

乳糖醇溶解后可显著提升糖液的黏度,高黏度环境会减慢蔗糖分子的扩散速率,减少分子碰撞聚集的机会;同时,它能提高糖体系的玻璃化转变温度,使糖果在储存温度下更易维持无定形的玻璃态,而非结晶态,例如,含乳糖醇的硬糖玻璃化转变温度比纯蔗糖硬糖高5~8℃,在常温储存时更不易因温度波动而结晶返砂。

精准调控水分活度(Aw

结晶的关键诱因是糖果体系水分的迁移与变化:水分过高会降低糖液饱和度,水分过低则易导致蔗糖分子析出。乳糖醇的吸湿/解吸特性温和,可将糖果体系的水分活度稳定在0.55~0.65的理想区间 —— 该区间既不会因水分过高引发微生物繁殖,也不会因水分过低触发蔗糖结晶。对比蔗糖,乳糖醇调节的水分活度稳定性更强,在温湿度波动环境下,Aw值变化幅度可控制在±0.03以内。

二、硬糖配方设计:基于乳糖醇的抗结晶与透明度优化

硬糖的核心品质要求是高透明度、低结晶性、口感脆硬不粘牙,其加工工艺为高温熬煮(150~160℃)、冷却成型,乳糖醇的添加需兼顾耐热性与抗结晶效果。

核心配方设计原则

替代比例:乳糖醇替代蔗糖的比例为20%~40%,低于20%时抗结晶效果不显著,高于40%时会因乳糖醇熔点较高(145℃)导致糖液黏度偏大,影响熬煮与成型效率。推荐基础配方(以100kg计):蔗糖45kg、乳糖醇25kg、麦芽糖浆20kg、水10kg,可根据甜度需求添加0.1~0.3kg甜菊糖苷调节。

复配体系构建:乳糖醇与麦芽糖浆复配使用,麦芽糖浆中的糊精成分可进一步提升体系黏度,增强抗结晶协同效应;添加 0.05%~0.1% 的柠檬酸,调节体系 pH 4.0~4.5,既能改善风味,又能抑制糖分子的水解,减少还原糖导致的结晶风险。

工艺适配调整:熬煮温度需比纯蔗糖硬糖提高 2~3℃,确保乳糖醇完全溶解;冷却阶段需快速降温至玻璃化转变温度以下,避免糖液在冷却过程中因分子运动过快而结晶;成型后需密封包装,防止吸潮导致透明度下降。

抗结晶与品质提升效果

含乳糖醇的硬糖储存期可达6~8个月,较纯蔗糖硬糖(货架期3~4个月)延长1倍以上;储存3个月后,硬糖的透明度仍保持在85%以上,而纯蔗糖硬糖会因结晶返砂导致透明度降至50%以下;口感上,乳糖醇硬糖无明显粘牙感,脆度适中,且热量较传统硬糖降低30%~40%

三、软糖配方设计:基于乳糖醇的质地稳定与抗返砂优化

软糖的核心品质要求是柔软有弹性、不返砂、不粘包装,其加工工艺为低温熬煮(85~95℃)、凝胶成型,乳糖醇的添加需兼顾保湿性与抗结晶性,避免软糖变硬、开裂。

核心配方设计原则

替代比例:乳糖醇替代蔗糖的比例为30%~50%,软糖体系水分含量较高,更高的替代比例可更好地抑制结晶。推荐基础配方(以100kg 计):蔗糖30kg、乳糖醇25kg、葡萄糖浆20kg、明胶/果胶10kg、水15kg,添加0.2kg柠檬酸调节风味。

凝胶体系协同:乳糖醇与明胶、果胶等凝胶剂复配时,其羟基可与凝胶分子形成氢键,增强凝胶网络的稳定性,提升软糖的弹性与持水能力;对于果胶软糖,需控制钙离子浓度,避免果胶过度交联导致软糖变硬,乳糖醇可通过调节体系黏度缓解这一问题。

水分活度控制:软糖的水分含量需控制在18%~22%,乳糖醇可将体系Aw值稳定在0.60~0.65,在此范围内,软糖既能保持柔软质地,又能有效抑制蔗糖结晶与微生物生长。储存时需采用铝箔复合包装,隔绝外界温湿度影响。

抗结晶与品质提升效果

含乳糖醇的软糖储存期可达4~6个月,较传统软糖(货架期2~3个月)延长1倍;储存2个月后,软糖的硬度变化率低于10%,而纯蔗糖软糖硬度变化率可达30%以上;同时,乳糖醇软糖无返砂现象,表面光滑不粘包装,口感柔软有弹性,且因低热值特性更受健康消费群体青睐。

四、乳糖醇应用的技术关键与局限性

技术关键

添加量精准控制:过量添加乳糖醇会导致糖果甜度不足、黏度偏高,影响加工与口感;需根据糖果类型调整替代比例,硬糖控制在20%~40%,软糖控制在30%~50%

复配甜味剂弥补甜度:乳糖醇甜度约为蔗糖的40%~60%,需搭配甜菊糖苷、阿斯巴甜等高甜度甜味剂,按1:(50~100) 的比例复配,保证糖果甜度与传统产品一致。

工艺温度适配:乳糖醇耐热性强,但溶解速度慢于蔗糖,需在熬煮初期与水充分混合溶解,避免颗粒残留影响糖果质地。

局限性

成本较高:乳糖醇的市场价格高于蔗糖与山梨醇,大规模应用会增加糖果生产成本,适合中高端健康糖果产品。

过量摄入风险:乳糖醇在肠道内不易消化,单日摄入量超过20g可能引发腹胀、腹泻,需在产品标签标注食用建议。

不适配无糖硬糖的高替代场景:当替代比例超过60%时,糖液黏度会急剧升高,导致硬糖熬煮困难、成型后易开裂。

乳糖醇通过分子空间位阻、调节黏度与玻璃化转变温度、稳定水分活度的三重机制,实现糖果的抗结晶效果。在配方设计中,硬糖需控制20%~40%的替代比例,搭配麦芽糖浆提升透明度与脆度;软糖需控制30%~50%的替代比例,协同凝胶剂增强质地稳定性。未来通过乳糖醇与其他功能性糖醇的复配、加工工艺的优化,有望进一步降低成本、拓展应用场景,推动健康糖果产业的发展。

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