《International Dairy Journal》：Coagulation-Promoting Roles of Rebaudioside D and Rebaudioside M in set-type Yogurt Fermentation: Mechanistic Insights and Potential as Functional Alternatives to Sucrose
编辑推荐：
自然甜味剂如RD和RM可缩短酸奶凝结时间并提升质地，促进乳酸菌增殖及多糖分泌。
张元军|于志恒|刘玉霞|徐若轩|曾佩玉|于晓舟|方毅|杨克文|张月|蔡双峰|蔡雷
浙江工商大学食品科学与生物技术学院，中国杭州，310035
摘要
与人工甜味剂可能带来的生理风险相比，天然甜味剂被认为是用于调味发酵乳制品的更友好的生物选择。在这项研究中，我们比较了三种斯蒂维醇糖苷——瑞鲍迪苷D（RD）、瑞鲍迪苷M（RM）以及商业上常用的瑞鲍迪苷A（RA）和三氯蔗糖对凝固型酸奶特性的影响。结果表明，RD和RM显著缩短了酸奶发酵过程中的凝固时间，其中RD的凝固效果与三氯蔗糖相当。此外，与RA或三氯蔗糖不同，添加RD和RM还进一步增强了最终产品的粘度和持水能力。在二元和多菌株发酵系统中，RD的添加使活菌数量分别增加了11.02%和7.35%，而RM的添加则分别增加了8.66%和6.62%。值得注意的是，RD和RM的添加显著提高了二元和多菌株酸奶中的胞外多糖浓度。高效液相色谱分析显示，乳酸菌对瑞鲍迪苷类甜味剂没有表现出显著的代谢活性。因此，我们提出RD和RM的促凝作用源于它们对胞外多糖分泌的刺激，从而增强了细胞代谢，最终导致生物量积累的增加。在所测试的甜味剂中，RD在凝固型酸奶的生产中表现出比RM更强的促凝效果，这突显了其更大的应用潜力。
引言
根据加工和产品的不同，酸奶通常被分为饮用酸奶、搅拌型酸奶和凝固型酸奶（Karam等人，2013年）。与搅拌型酸奶不同，凝固型酸奶在发酵过程中不会破坏凝胶网络，而是在最终容器中直接发酵，从而形成完整的凝胶网络（Caballero等人，2003年；Arab等人，2019年）。这种凝胶结构的形成和稳定性是决定凝固型酸奶最终质地和整体质量的关键因素。这一过程主要是由牛奶发酵过程中pH值的下降驱动的，pH值的下降导致酪蛋白微胶束失去静电排斥力，聚集并形成凝胶网络，这是酸奶凝固的重要因素（Gilbert和Turgeon，2021年）。其他因素也可能影响这一过程，包括微生物分泌的胞外多糖（EPS）以及增稠剂的使用等。通常，添加的甜味剂或发酵过程中的多糖都会影响凝乳的形成（Leal等人，2024年）。
三氯蔗糖通常以15-20%的浓度添加到酸奶中，而高强度人工甜味剂的有效浓度则低得多，只需几毫克或百万分之几。这种差异凸显了非营养性甜味剂在提供类似甜度的同时大幅降低热量摄入方面的效率（Nurhartadi等人，2017年）。因此，用非营养性人工甜味剂替代三氯蔗糖越来越受到关注，目前阿斯巴甜、三氯蔗糖和乙酰磺胺钾等合成化合物已广泛用于商业凝固型酸奶配方中（Bankole等人，2023年）。
然而，最近的研究表明，人工甜味剂可能对人类健康构成风险。例如，阿斯巴甜被认为通过调节坏死凋亡、NF-κB和TNF信号通路而与肝癌发生有关（Li等人，2025年）。高剂量的乙酰磺胺钾和糖精与尿量增加和钾排泄升高有关（Cai等人，2024年）。此外，母亲接触三氯蔗糖与后代早期代谢改变有关（Aguayo-Guerrero等人，2023年）。此外，非热量甜味剂在微生物代谢中的影响仍存在争议，现有证据表明它们会影响乳酸菌的存活。阿斯巴甜和糖精显著降低了嗜酸乳杆菌（Lactobacillus acidophilus）和乳酸乳球菌（Lactococcus lactis）的存活率（de Souza Lopes等人，2023年）。三氯蔗糖改变了微生物组成，减少了德氏乳杆菌（Lactobacillus delbrueckii）亚种保加利亚亚种（Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus）的数量，同时增加了嗜热链球菌（Streptococcus thermophilus）的数量（Atallah等人，2022年），并且还显示出对嗜酸乳杆菌的抗菌活性（Méndez-García等人，2022年）。在质地研究中，人工甜味剂往往无法复制三氯蔗糖的结构和质地贡献。含有三氯蔗糖的凝固型酸奶在保质期结束时，硬度（降低8.67%）、一致性（降低14.89%）、凝聚性（降低18.10%）和粘度指数（降低30.75%）均低于含三氯蔗糖的产品（Costa等人，2019年）。同样，阿斯巴甜也导致低脂酸奶的最终硬度（降低5.95%）和脆性（增加8.70%）降低（Isik等人，2011年）。这些发现重新引发了人们对寻找更安全、更符合生理特性的甜味剂的兴趣（Castro-Mu?oz等人，2022年）。
甜菊提取物（Stevia rebaudiana）是最广泛研究的天然甜味剂之一（Orellana-Paucar，2023年）。斯蒂维醇糖苷已被美国食品药品监督管理局（FDA）、澳大利亚和新西兰食品标准局（FSANZ）以及欧洲食品安全局（EFSA）批准为安全物质（Wang等人，2021年）。在斯蒂维醇糖苷中，瑞鲍迪苷A（RA）是最受研究和应用的一类甜味剂，还有其他几种斯蒂维醇糖苷，如瑞鲍迪苷B、瑞鲍迪苷C和瑞鲍迪苷D（RD）等。多项研究表明，甜菊提取物及其糖苷成分可能具有益生元或类似益生菌的作用。Medeot等人报告称，接触甜菊提取物后乳酸菌（Lactococcus）和拟杆菌（Bacteroides）的生长得到增强（Medeot等人，2023年）。Banuree等人观察到双歧杆菌Bb-12（Bifidobacterium Bb-12）和嗜酸乳杆菌La-5（Lactobacillus acidophilus La-5）的存活率增加（Banuree等人，2022年），Alizadeh证明乳酸植物乳杆菌（Lactiplantibacillus plantarum）在冷藏45天后的存活率有所提高（Alizadeh，2021年）。此外，RA还被证明可以促进乳酸植物乳杆菌在体外生长（Li等人，2014年）。这些发现共同表明，甜菊提取物是酸奶配方中替代三氯蔗糖的合适选择。
目前，瑞鲍迪苷A（RA）是乳制品配方中最广泛使用的斯蒂维醇糖苷（Sakthivel和Kumar，2025年）。然而，先前的研究表明，当RA作为唯一的甜味剂替代品时，在发酵乳系统中可能存在局限性，尤其是在质地发展和感官感知方面（Guggisberg等人，2011年）。相比之下，结构相关的斯蒂维醇糖苷在糖基取代模式上存在差异，这可能会影响分子相互作用、疏水性以及它们在牛奶发酵和凝胶形成过程中的行为（Wang等人，2021年）。
在这些斯蒂维醇糖苷中，RD和RM因其与RA相似的甜度以及在相同浓度下较低的苦味而成为有前景的候选者（Allen等人，2013年；Tian等人，2022年）。尽管人们对RD和RM作为下一代斯蒂维醇糖苷的兴趣日益增加，但它们对酸奶发酵行为和凝胶化相关物理化学特性的潜在影响却受到了有限关注。因此，本研究的目的是评估不同瑞鲍迪苷（RA、RD和RM）在凝固型酸奶模型系统中的发酵和酸奶凝胶特性的影响。
材料与菌株
牛奶粉来自中国内蒙古的Hanas Dairy公司。本研究中使用的甜味剂包括三氯蔗糖（Macklin）、三氯蔗糖（98%，Macklin）、瑞鲍迪苷A（RA，≥97%，Macklin）、瑞鲍迪苷D（RD，≥98%，Macklin）和瑞鲍迪苷M（RM，≥98%，Macklin）。细菌菌株包括嗜酸乳杆菌（Lactobacillus acidophilus）DSMZ 20079、嗜热链球菌（Streptococcus thermophilus）ST5、德氏乳杆菌亚种保加利亚亚种（Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus）LBCH-1、副干酪乳杆菌（Lactobacillus paracasei）和植物乳杆菌（Lactobacillus plantarum）S1L6，均来自明州
甜味剂对凝固型酸奶凝固动力学的影响
将含有两种菌株（TS）或五种菌株（FS）发酵剂的牛奶样品在42°C下培养，并在发酵过程中的五个时间点（4小时、6小时、8小时、10小时和12小时）连续监测凝固情况（图1）。在添加了单一甜味剂的样品中，与未加甜味剂的对照组（CK）相比，三氯蔗糖显著加速了牛奶的凝固（图1B和H），并且在发酵过程中观察到更坚固的凝胶形成。
讨论
在目前的凝固型酸奶生产中，三氯蔗糖是最常用的三氯蔗糖替代品之一。然而，人们对人工甜味剂潜在的生理和健康影响的担忧日益增加，因此对天然甜味剂（如RA）的研究兴趣也在增加。仅使用三氯蔗糖制备的酸奶在凝固性能上与RA相当，但明显低于三氯蔗糖（Maki等人，2025年）。在本研究中，使用...
CRediT作者贡献声明
刘玉霞：软件支持、实验研究。
徐若轩：数据验证、正式分析。
曾佩玉：方法验证。
于晓舟：资源协调、实验研究。
蔡双峰：撰写-审稿与编辑、数据验证、项目管理。
蔡雷：撰写-审稿与编辑、监督、资金筹集、概念构思。
张元军：撰写-初稿、实验研究、正式分析、数据管理。
于志恒：撰写-初稿、资源协调、数据管理。
方毅：数据可视化
未引用参考文献
Aguayo-Guerrero等人，2023年；Allen等人，2013年；Althawab等人，2026年；Arab等人，2019年；Atallah等人，2022年；Bahmani等人，2025年；Bankole等人，2023年；Banuree等人，2022年；Caballero等人，2003年；Cai等人，2024年；Campos等人，2024年；Castro-Mu?oz等人，2022年；Charchoghlyan等人，2017年；Costa等人，2019年；Cruz等人，2009年；Dailin等人，2020年；Das等人，2019年；de Souza Lopes等人，2023年；Deshwal等人，2021年；Ge等人，2022年；Gephart等人，2024年；Guggisberg
数据可用性声明
支持本研究结果的数据可向相应作者索取。
资助
本研究得到了中国浙江省自然科学基金（项目编号Y23C010011）、福建省自然科学基金（项目编号2023J01128）、浙江省教育厅的一般项目（项目编号Y202352870）以及浙江工商大学的教育创新与创业培训计划（项目编号202410353032）的资助。
利益冲突声明
? 作者声明他们没有已知的可能会影响本文报告工作的财务利益或个人关系。
致谢
作者衷心感谢中国浙江省食品营养科学中心的技术支持。
