《Journal of Dairy Science》：The role of sugar reduction on flavor and acceptance of school lunch chocolate milk
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为应对校园午餐巧克力牛奶中高含糖量带来的健康担忧，研究人员开展了一项关于降低糖含量对风味和接受度影响的研究。他们通过乳糖水解(LH)结合非营养性甜味剂（如阿洛酮糖浆、甜菊糖、罗汉果苷）的复配应用，成功开发出在感官上可模拟蔗糖甜感、无乳糖且不额外添加糖的巧克力牛奶替代方案。该方案在成人与儿童消费者中均获得了与蔗糖对照组相当的喜爱度，为解决儿童营养摄入与健康需求的矛盾提供了可行的技术路径。
孩子们对巧克力牛奶的喜爱往往伴随着对高糖分的担忧，这成为校园营养午餐计划中的一个两难问题。牛奶是儿童获取钙质等重要营养的关键来源，而风味牛奶，特别是巧克力口味，是促使儿童饮用更多牛奶的有效载体。然而，为了满足“健康、无饥饿儿童法案”等营养标准，学校午餐中的巧克力牛奶在降低脂肪的同时，糖含量也必须控制。如何在减少或消除额外添加糖的同时，依然保持对儿童有吸引力的甜味和整体风味，是食品科学家面临的巨大挑战。传统蔗糖的直接替代品，如甜菊糖、罗汉果提取物等非营养性甜味剂，虽然不提供热量，但常常带有苦味、金属味等不良风味，影响了消费者的接受度。为了找到解决方案，研究人员在《Journal of Dairy Science》上发表了一项研究，系统探索了将乳糖水解与多种甜味剂及其复配物相结合，以期创造出一种既无乳糖、又无额外添加糖，且感官特性可媲美传统蔗糖巧克力牛奶的创新产品。
为开展此项研究，研究人员运用了几个关键的技术方法。首先，他们通过量值估计标度法(Magnitude Estimation Scaling, MES) 结合二项迫选配对比较测试(2-Alternative Forced-Choice, 2-AFC) 来确定各种甜味剂在巧克力牛奶基质中达到与特定浓度蔗糖（3.69% wt/vol）相同甜味强度（等甜度）所需的精确浓度。其次，利用训练有素的感官评价小组进行了描述性分析(Descriptive Analysis, DA)，系统地量化了不同巧克力牛奶样品的各项感官属性强度。再次，他们应用了时间-感官优势法(Temporal Dominance of Sensations, TDS) 来动态追踪消费者品尝过程中不同感官属性的主导性随时间的变化，这有助于捕捉甜味剂带来的如苦味、金属味等不良风味的出现时序。最后，研究还组织了大规模的消费者接受度测试，分别对成年消费者（所有实验）和儿童消费者（实验三）进行了喜好度评估。所有样本均按照现行的校园午餐指南，在北卡罗来纳州立大学的试点工厂中，使用从该校奶牛场企业系统获得的原料奶（体细胞数SCC < 100,000）进行标准化生产。
实验一：校园午餐巧克力牛奶的减糖研究
本部分旨在探究在不进行乳糖水解的常规巧克力牛奶中，使用营养性（如阿洛酮糖浆、混合糖浆）和非营养性甜味剂（如甜菊糖、罗汉果提取物、三氯蔗糖）替代蔗糖的可行性。研究人员首先通过MES建立了各种甜味剂的甜味强度-剂量关系曲线（幂函数曲线），确定了各自在巧克力牛奶中达到与3.69%蔗糖等甜所需的浓度。DA结果显示，使用甜菊糖、罗汉果和三氯蔗糖的巧克力牛奶因甜味剂本身固有的苦味和金属味，与蔗糖对照样品存在显著感官差异。TDS曲线进一步证实，阿洛酮糖浆、混合糖浆和三氯蔗糖样品的感官主导模式与蔗糖对照最相似，均为初始甜味主导后转为涩感；而甜菊糖和罗汉果样品则在甜味后出现了明显的苦味和金属味主导阶段。在成年消费者接受度测试中，使用阿洛酮糖浆、混合糖浆和三氯蔗糖的巧克力牛奶在整体喜好度上与蔗糖对照无显著差异，而使用甜菊糖和罗汉果的样品喜好度则显著较低。这表明，在不改变牛奶基质的情况下，部分非营养性甜味剂虽然能达到等甜，但其不良风味会降低消费者接受度。
实验二：利用乳糖水解降低甜味剂用量
考虑到牛奶中天然乳糖经水解后产生的葡萄糖和半乳糖具有比乳糖更高的甜度，研究人员在实验二中引入了乳糖水解(Lactose-Hydrolyzed, LH) 步骤。结果表明，乳糖水解显著增强了基料的甜味，使得达到与未水解巧克力牛奶中3.69%蔗糖相同甜度所需的蔗糖量减少了约三分之一（降至2.53%）。同样，其他甜味剂在LH巧克力牛奶中达到等甜所需的浓度也相应降低。DA和TDS分析显示，LH巧克力牛奶中不同甜味剂样品之间的感官差异极小，且TDS曲线与蔗糖对照高度相似，不良风味特征减弱。关键的突破在于，成年消费者对所有LH巧克力牛奶样品（无论使用何种甜味剂）的总体喜好度与蔗糖对照样品之间均无显著差异。这表明，乳糖水解通过降低所需外源甜味剂的添加量，有效地掩盖或减弱了非营养性甜味剂的异味，从而成功提升了产品的感官接受度。
实验三：乳糖水解与甜味剂复配的应用
基于前两个实验的发现，研究人员在实验三中探索了将多种非营养性甜味剂进行复配，应用于LH巧克力牛奶中。他们设计了四种不同的复配方案（例如，50:50的甜菊糖与罗汉果提取物混合；40:40:20的甜菊糖、罗汉果提取物与阿洛酮糖浆混合等）。DA和TDS结果显示，这些甜味剂复配物在LH巧克力牛奶中产生的感官差异极小，感官轮廓几乎完全复制了蔗糖对照样品。在消费者测试中，无论是成年消费者还是8至13岁的儿童消费者，对于使用这些甜味剂复配物的LH巧克力牛奶的总体喜好度，与蔗糖对照巧克力牛奶相比均无显著差异。儿童消费者在颜色、香气和整体喜好度上对所有测试样品都给出了相近的评分。这强有力地证明，通过精心设计的甜味剂复配与乳糖水解技术结合，完全可以生产出不含额外添加糖、无乳糖，且感官吸引力不输于传统高糖产品的校园午餐巧克力牛奶。
研究结论与意义
这项研究系统地证实，乳糖水解与非营养性甜味剂复配技术相结合，是生产符合校园营养标准的“无添加糖、无乳糖”巧克力牛奶的有效策略。乳糖水解过程自身产生的甜味，减少了对额外甜味剂总量的需求，从而最小化了单一高浓度非营养性甜味剂可能带来的不良风味（如苦味、金属味）。而甜味剂的复配则进一步优化了甜味曲线和整体风味轮廓。最终，采用此方案生产的巧克力牛奶，其感官特征能够被专业评价人员和普通消费者（包括对风味挑剔的儿童）所接受，且喜好度与当前校园午餐中使用的蔗糖甜味产品持平。
这项研究的发现具有重要的实际应用价值。它为乳制品生产商提供了一条明确的技术路径，以应对日益严格的公共营养政策和消费者对低糖、无糖健康食品的需求，同时不必以牺牲产品的美味和商业吸引力为代价。通过提供一种既能满足儿童口味偏好，又能显著降低添加糖和乳糖含量的替代产品，这项研究有助于促进儿童更好地通过饮用牛奶来摄入必需营养素，如钙和维生素D，从而在享受美味的同时支持他们的健康成长与发展。这为解决校园餐饮中营养与口味难以兼顾的长期矛盾提供了一个创新且可行的解决方案。
