低密度无定形糖
文献发布时间：2023-06-19 13:46:35
技术领域
本发明涉及糖组合物、糖衍生组合物、包含替代性甜味剂的组合物和制备所述组合物的方法。在一些实施方式中，本发明涉及具有低热量和/或低堆积密度的糖组合物、糖衍生组合物和替代性甜味剂组合物以及它们的制备方法。本发明进一步涉及包含本发明的糖、糖衍生和/或替代性甜味剂的组合物和/或使用其制备的食品和饮料，优选具有低糖含量的糖和饮料。
背景技术
有担心认为精制白糖是导致糖尿病和肥胖症发展的原因。因此，需要精制白糖产品的替代品，尤其是如果该产品可以提供健康益处或将健康风险最小化的话，例如通过减少卡路里消耗。
需要其他方法来减少食品和饮料的糖分和/或卡路里来最大限度地减少传统上存在于食品或饮料中的卡路里。特别地，需要针对减少在工业制备用于商业分配(例如在超市中)的食品和/或饮料中的糖和/或卡路里的方法。
目前的糖类包括精制白糖、红糖和“原糖”。所有这些都是结晶糖。用于制备精制白糖的精炼方法从糖中去除了大部分维生素、矿物质和植物化学化合物，留下了“无用营养素”，即不含超过糖的能量价值之外的显著营养价值的食品。
需要传统糖的替代品。这些替代品可以采用非传统糖和/或替代性甜味剂的形式以使糖生产的浪费最小化、提高糖加工效率和/或减少与食用糖相关的健康风险。如果与传统白糖相比，该非传统糖或替代性甜味剂减少了按重量或体积计的卡路里，则它是有用的。
如果该非传统糖或替代性甜味剂的生产成本低廉和/或适用于工业规模生产，则它是特别有用的。此外，如果该非传统糖或替代性甜味剂适合用于商业规模的食品和/或饮料的生产，则它是有用的。如果该非传统糖或替代性甜味剂可以避免或改善金属余味或异味，则它是有用的。
在本说明书中对任何现有技术的提及并不是承认或暗示此现有技术形成任何管辖权的公知常识的一部分，或者此现有技术可合理地预期被理解为被认为与本领域技术人员已知的其他现有技术是相关的和/或与之组合。
发明概述
本发明提供了一种传统结晶糖的替代品。本发明的甜味剂大部分是无定形的。这与食品制备中使用的传统糖不同，它们是结晶的，因为它们是通过浓缩甘蔗或甜菜汁，将所得糖浆结晶形成糖晶体并去除未结晶的糖浆(即糖蜜)而制备的。相反，本发明的无定形糖/甜味剂可以通过快速干燥(如喷雾干燥)含有糖或其他甜味剂的液体来制备。本发明的甜味剂包括一种或多种糖、一种或多种替代性甜味剂，或其组合。
本发明的无定形甜味剂的密度低于传统白糖。这意味着达到相同体积所需的糖比传统糖少。这种每重量糖的额外体积可用于降低食物的卡路里含量。本发明的低密度或充气糖特别用于制备固体食物，例如通过掺入固体食物基质中。实例包括巧克力、蛋糕和烘焙食品。冰淇淋、乳基饮料、乳粉、酸奶、汤、汤粉、可食用涂抹酱和膳食补充剂(例如婴儿配方奶粉、蛋白质/减肥/益生元奶昔、蛋白质/减肥/益生元奶昔粉和蛋白质/减肥/益生元棒)，均为可替代的实例。
当通过快速干燥技术制备甜味剂时，通过将甜味剂与密度降低剂结合来实现低密度。因此，本发明的密度降低剂是可食用的。
在一方面，本发明提供了一种低密度无定形甜味剂，其包含一种或多种糖或替代性甜味剂，以及一种可食用密度降低剂。
优选所述无定形甜味剂包含均质颗粒，其中每个颗粒包含密度降低剂和一种或多种糖/替代性甜味剂二者。
本发明的无定形甜味剂任选地为包含颗粒的粉末形式，其中所述粉末颗粒包含(i)一种或多种糖或替代性甜味剂，以及(ii)一种或多种密度降低剂。
在一些实施方式中，所述低密度甜味剂由充气颗粒组成。所述充气是口腔(例如舌头)感觉不到的无定形颗粒中的非常小的气穴或孔。这意味着糖会保持高度顺滑的口感，这对许多固体食物都是有利的。
本发明的一些无定形甜味剂也比传统的白糖更甜，这也使得可以在食品或饮料中使用更少量的糖，从而进一步降低卡路里。据认为，增加体积会增加可用于品尝的表面积的比例，而最终糖的数量会减少。这导致更甜的味道但更低的卡路里。
本发明的无定形甜味剂的低密度和/或充气性质也迅速溶解，导致比结晶蔗糖的甜味品尝感受更快。
本发明的甜味剂的较小无定形颗粒也很容易混合到其他食品中，例如融化的巧克力或烘焙食品混合物(例如蛋糕混合物)，其可能导致较低的混合时间和速度，从而降低时间和能源成本。这在工业环境中特别有用。
在优选的实施方式中，所述低密度无定形甜味剂包含充气颗粒。优选地，糖或替代性糖和密度降低剂在同一颗粒中并且颗粒是低密度的。任选地，所述糖颗粒的直径在1和100μm之间(例如，D90为100μm或更小)。任选地，所述糖颗粒的D50为100μm或更小。任选地，颗粒的D50为80-160μm或80-140μm或约120微米。任选地，D90为130-230μm。在一些实施方式中，需要小粒度时，所述糖颗粒的D90小于60微米。对于某些应用，例如用于巧克力制造，优选D90小于30微米(例如D90为10至<30微米或20至<30微米)的粉末。对于其他应用，例如用于烘焙，优选D90大于30微米(例如D90>30至<60微米或D90>30至<100微米)的粉末。
任选地，D10为2至15微米。任选地，D50为8至40微米。或者，D50为50至150微米或50至100微米。任选地，D90为20至100微米。
任选地，粒度跨度在0.031和5.50之间。优选地，粒度跨度介于0.05和5.50之间、介于0.10和5.50之间、介于0.20和5.50之间、介于0.50和5.50之间、介于1.00和5.50之间、介于1.50和5.50之间、介于2.00和5.50之间、介于2.50和5.50之间、介于3.00和5.50之间、介于3.50和5.50之间、介于4.00和5.50之间或介于4.50和5.50之间。优选地，粒度跨度介于0.05和5.00之间、介于0.10和4.50之间、介于0.20和4.00之间、介于0.50和3.50之间、介于1.00和3.00之间、介于1.50和2.50之间或介于2.00和2.50之间。优选地，粒度跨度介于0.05和3.00之间、介于0.10和2.50之间、介于0.20和2.00之间、介于0.50和1.50之间或介于1.00和1.50之间。任选地，粒度跨度小于5.24。优选地，粒度跨度小于0.10、小于0.20、小于0.50、小于1.00、小于1.50、小于2.00、小于2.50、小于3.00、小于3.50、小于4.00、小于4.50，小于5.00。
在一些实施方式中，糖具有至多5％的非充气颗粒、至多10％的非充气颗粒或至多20％的非充气颗粒。
可以通过筛分除去较小的未充气颗粒并保留充气颗粒来制备具有较高比例充气颗粒或较低密度的甜味剂。使用该方法可以制备具有大于95％充气颗粒、99％充气颗粒或约100％充气颗粒的充气无定形甜味剂。也可以使用能够基于尺寸和重量分离颗粒的旋风分离器和分级器来实现颗粒分离。
在一些实施方式中，本发明的无定形甜味剂具有非聚集的颗粒。在一些实施方式中，本发明的充气甜味剂是开放式地充气的(在某种意义上来说，合理比例的颗粒(例如至少20、40、60或80％)具有敞开的外表面，而不是完全封闭的颗粒内的气穴)。在其他实施方式中，所述甜味剂由被表皮包围的充气颗粒组成(在某种意义上来说，合理比例的颗粒(例如至少20、40、60或80％)被包围)。任选地，大约100％被包围。
在一些实施方式中，本发明的充气糖是非聚集的且是充气的。
所述无定形甜味剂任选地是成分的均质混合物。在使用较大密度降低剂时，所述无定形甜味剂任选地是密度降低剂，在其核心处，密度降低剂被蔗糖和/或无定形甜味剂的其他较小组分包覆。
无定形甜味剂由颗粒组成。颗粒的直径通常在1到100μm之间。颗粒任选地介于5和80μm、5和60μm以及5和40μm之间。较小和较大颗粒的混合物很常见，例如直径小于10μm的颗粒与直径超过10μm但小于50μm的颗粒的混合。本发明的充气糖(见下文)在其制备后立即包括一些非充气颗粒也常见。
虽然可以涂覆无定形甜味剂颗粒，但通常颗粒不涂覆。
任选地，所述无定形甜味剂颗粒还包含树胶，例如瓜尔胶。纤维素胶、胶预混物和黄原胶也是合适的。已经发现添加胶特别是在密度降低剂是淀粉或纤维的情况下是有用的。
本发明的无定形甜味剂的堆积密度任选地为约0.25至0.7g/cm
或者，所述无定形甜味剂的堆积密度小于0.8g/cm
颗粒密度可任选地通过AccuPyc II 1330系列比重瓶测量。结晶糖的颗粒密度为1.58μm。颗粒密度可任选地为约0.3至1.3μm或0.3至1.0μm。
在本发明的所有实施方式中，甜味剂任选地进一步包含至少约20mg儿茶素当量(catechin equivalent，CE)多酚/100g碳水化合物。任选地，所述甜味剂包含大于50mg儿茶素当量(CE)多酚/100g碳水化合物。任选地，所述甜味剂包含60毫克或更多儿茶素当量(CE)多酚/100g碳水化合物。任选地，所述甜味剂包含小于1g或小于200mg或小于100mg儿茶素当量(CE)多酚/100g碳水化合物。
多酚含量的测量有多种选择。一种选择是测量毫克儿茶素当量(CE)/碳水化合物的量。替代性选择是测量没食子酸当量(GAE)/碳水化合物的量。以mg CE/100g计的量可以通过乘以0.81转化为mg GAE/100g，即60mg CE/100g是49mg GAE/100g。
任选地，一种或多种糖选自下组：葡萄糖、果糖、半乳糖、核糖、木糖、乳糖、麦芽糖、大米糖浆、椰子糖、罗汉果、龙舌兰、甜叶菊、发酵甜叶菊、枫糖浆及其组合。或者，一种或多种糖选自下组：葡萄糖、半乳糖、核糖、木糖、乳糖、麦芽糖、大米糖浆、椰子糖、罗汉果、龙舌兰、甜叶菊、发酵甜叶菊、枫糖浆及其组合。或者，该糖是葡萄糖和/或果糖。
本发明所有方面所述的无定形甜味剂任选地为40％至95％w/w、50％至90％w/w或50％至80％w/w的甜味剂。
一些甜味剂具有密度降低剂所需的分子量、玻璃化转变温度提高和低密度特征。这些甜味剂可以与另一种甜味剂组合用作密度降低剂，但是，甜味剂和堆积密度剂不能是相同的成分。
蔗糖是一种低分子量的糖，难以以无定形形式制备。对于本发明的低密度蔗糖(即无定形甜味剂是无定形蔗糖)，密度降低剂还可以充当干燥剂，既降低糖的密度又确保由通过快速干燥(如喷雾干燥)的糖的制备可以得到稳定、干燥、自由流动的粉末。
在一个实施方式中，本发明提供一种低密度无定形甜味剂，其包含40％至95％w/w蔗糖、0％至4％w/w还原糖、至少约20mg CE多酚/100g碳水化合物至约1g多酚CE/100g碳水化合物，和5％至60％w/w的选自低GI碳水化合物和/或蛋白质的低GI密度降低剂。
在下面描述低GI密度降低剂及多酚含量。
先前的研究表明，当高GI糖(如葡萄糖)的含量较低时，含有所声称量的多酚含量的糖会是低血糖生成的。如果密度降低剂也是低血糖生成的或无血糖生成的，则无定形甜味剂也将是低血糖生成的。本发明的低密度无定形甜味剂任选地是低血糖生成的和/或低血糖生成负荷(glycaemic load)的。
根据本发明的低密度无定形蔗糖可以由甘蔗或甜菜或由精制白糖(即蔗糖糖源)制备。甜菜糖不含多酚，精制白糖也不含大于痕量的多酚。当用多酚制备本发明的糖时(与没有多酚的实施方式相反)，多酚可以添加或来源于甘蔗汁或糖蜜。任何添加的多酚都可以粉末或液体形式添加到糖中。
所述低密度无定形蔗糖任选地具有40％至95％w/w、50％至90％w/w或50％至80％w/w的蔗糖。或者，所述低密度无定形糖为>70％至90％、75％至90％或75％至85％的蔗糖。本发明优选的糖是75％至80％w/w蔗糖。任选地，还原糖为低密度无定形蔗糖的0％至4％w/w、0.1％至3.5％w/w、0％至3％w/w、0％至2.5％w/w、0.1％至2％w/w。所述低密度无定形蔗糖任选地具有<0.3％w/w还原糖。在蔗糖来源于甘蔗或甜菜汁或者糖蜜的情况下，尤其令人感兴趣。
在一些实施方式中，所述蔗糖来源于甘蔗汁、甜菜汁和/或糖蜜。任选地，所述蔗糖是干甘蔗汁、干甜菜汁和/或干糖蜜。或者，所述蔗糖是精制白糖、原糖、红糖、干甘蔗汁、干甜菜汁、干糖蜜，或其组合。或者，所述蔗糖是原糖、红糖、干甘蔗汁、干甜菜汁、干糖蜜，或其组合。在一些实施方式中，本发明蔗糖中的甜味剂为精制白糖与原糖的组合、精制白糖与红糖的组合、或原糖与红糖的组合。任选地，本发明蔗糖中的甜味剂的原蔗糖或红蔗糖与白蔗糖的比按重量计为1:10至10:1(优选1:5至5:1)。在这些实施方式中，所述密度降低剂任选地是乳清分离蛋白、蛋清蛋白、豌豆分离蛋白和/或向日葵蛋白。
任选地，所述蔗糖来源于甘蔗汁、甜菜汁和/或糖蜜并且所述密度降低剂是抗消化碳水化合物。
任选地，所述蔗糖来源于甘蔗汁、甜菜汁和/或糖蜜并且所述密度降低剂是罗汉果。
在蔗糖来源于甜菜汁的情况下，将需要测量多酚。甘蔗汁和糖蜜固有地包含充足的多酚，但是如果需要可以添加另外的多酚。
在另一个实施方式中，本发明提供了一种无定形糖，其包含40％至95％w/w蔗糖、0％至4％w/w还原糖、至少约20mg CE多酚/100g碳水化合物至约1g多酚CE/100g碳水化合物，和5％至60％w/w的低GI密度降低剂，其中密度降低剂的分子量为约200g/mol至约70kDa。
在另一个实施方式中，本发明提供了一种无定形糖，其包含40％至95％w/w蔗糖、0％至4％w/w还原糖、至少约20mg CE多酚/100g碳水化合物至约1g多酚CE/100g碳水化合物，和5％至60％w/w低GI密度降低剂，其中密度降低剂的分子量为约200g/mol至约70kDa，且所述密度降低剂选自抗消化碳水化合物或乳清分离蛋白或其组合。
在另一个实施方式中，本发明提供了一种无定形甜味剂，其包含40％至95％w/w蔗糖、0％至4％w/w还原糖、至少约20mg CE多酚/100g碳水化合物至约1g多酚CE/100g碳水化合物，和5％至60％w/w的低GI密度降低剂，其中所述密度降低剂的分子量为约200g/mol至约70k Da，且其中10g本发明的无定形甜味剂的血糖生成负荷为10或更低或无定形甜味剂的葡萄糖基础升糖指数小于55。
在包含蔗糖的本发明的所有方面中，除非另有说明，否则所述蔗糖任选地来源于甘蔗和/或甜菜糖。
甜菜汁和甘蔗汁任选地为约60白利糖度(brix)。
在一些实施方式中，所述低密度无定形甜味剂是低密度无定形糖，其包含(i)一种或多种选自下组的单糖：葡萄糖、果糖、半乳糖、核糖和木糖，和(ii)低GI密度降低剂。任选地，所述单糖是葡萄糖和/或果糖。
如上所述，所述低分子量糖(包括单糖)传统上难以通过快速干燥如喷雾干燥制备成无定形形式。低GI密度降低剂的开发允许从低分子量糖(如单糖)制备干燥的、可流动的无定形粉末，同时保持低GI。
在一个实施方式中，本发明提供一种低密度无定形糖，其包含一种或多种低分子量糖、至少约20mg CE多酚/100g碳水化合物，以及低GI密度降低剂。
或者，本发明提供一种低密度无定形糖，其包含一种或多种低分子量糖、至少约20mg CE多酚/100g碳水化合物，以及一种或多种可食用的高分子量低GI密度降低剂。
所述低分子量糖任选地选自下组：蔗糖、葡萄糖、半乳糖、核糖、木糖、果糖及其组合。本发明的替代的第二方面中的低分子量糖任选地选自下组：蔗糖、葡萄糖、半乳糖、核糖、木糖及其组合。所述糖任选地是蔗糖、葡萄糖和/或果糖。在一些实施方式中，所述低分子量糖是蔗糖和/或葡萄糖。
本领域技术人员将理解，包含果糖会增加吸湿性并缩短保质期。此类产品最适合即时使用，而不是长期储存。或者，可以通过低湿度储存和其他选择来改善保质期。
所述低密度无定形糖任选地具有40％至95％w/w、50％至90％w/w或50至80％w/w的单糖或低分子量糖。
在包含果糖的本发明的所有方面中，除非另有说明，否则所述果糖任选地是高果糖玉米糖浆。
所述低密度无定形糖优选包含相对均质的颗粒，其中每个颗粒包含密度降低剂和蔗糖/单糖/低分子量糖二者。
本发明的无定形糖中的密度降低剂优选也是干燥剂。
所述低密度无定形糖任选地具有最多1g CE多酚/100g碳水化合物。不受理论的束缚，据认为，干燥剂可提高液体的总玻璃化转变温度以进行快速干燥，从而使甘蔗汁、糖蜜或两者的组合干燥而不会变粘或结块。对于纯蔗糖(例如精制白糖)、葡萄糖、果糖和其他单糖也观察到类似的效果。由于传统上用于喷雾干燥的干燥剂是高GI的，例如麦芽糖糊精，因此新的干燥剂已被用于这种无定形甜味剂。较新的基料旨在减少或维持无定形甜味剂的血糖生成指数和/或一定量的无定形甜味剂的血糖生成负荷的降低。在优选的实施方式中，所述无定形甜味剂具有低GL和/或低GI。任选地，无定形甜味剂是食品级的，即适合食用。
使用无定形甜味剂的一个优点是无定形甜味剂将比结晶糖溶解更快。在工业食品的制备中使用无定形甜味剂将最大限度地减少将糖溶解到例如饮料中所花费的时间。
无定形甜味剂的另一个优点是与低GI结晶糖中所包含的多酚相比，可以存在更大量的多酚。在申请号为PCT/AU2017/050782的国际专利申请中，描述了低GI结晶糖。那种结晶糖的制备是基于糖加工水平的“甜点”(即洗涤的糖膏的量)的确定，其中：
1.还原糖含量足够低，使得该糖是低吸湿性的并且这些还原糖不提高蔗糖的GI；并且
2.多酚含量保持足够高以降低蔗糖的GI。
更具体地，结晶糖包含约0至0.5g/100g的还原糖，约20mg CE多酚/100g碳水化合物至约45mg CE多酚/100g碳水化合物，且糖颗粒具有小于55的基于葡萄糖的血糖生成指数。如果糖源是甘蔗汁或糖蜜，而不是除去糖蜜后保留的结晶糖和糖膏，则本发明的无定形甜味剂可能含有高得多的多酚含量，而不需要添加外来的多酚。使用糖蜜作为糖源还增加了糖的焦糖风味。尽管甜菜汁可以用作糖源，但是它没有固有的多酚，因此他们需要添加多酚来制备根据本发明的第一、第一替代和第二替代方面的糖。
任选地，所述无定形甜味剂包含约20mg CE多酚/100g碳水化合物至约1gCE多酚/100g碳水化合物、约20mg CE多酚/100g碳水化合物至约800mg CE多酚/100g碳水化合物、约20mg CE多酚/100g碳水化合物至约500mg CE多酚/100g碳水化合物、约30mg CE多酚/100g碳水化合物至约200mg CE多酚/100g碳水化合物、或约20mg CE多酚/100g碳水化合物至约100mg CE多酚/100g碳水化合物。
或者，所述无定形甜味剂包含约50mg CE多酚/100g碳水化合物至约100mg CE多酚/100g碳水化合物、50mg CE多酚/100g碳水化合物至约80mg CE多酚/100g碳水化合物、50mg CE多酚/100g碳水化合物至约70mg CE多酚/100g碳水化合物、55mg CE多酚/100g碳水化合物至约65mg CE多酚/100g碳水化合物。在一些实施方式中，存在约60mg CE多酚/100g碳水化合物。
或者，所述无定形甜味剂包含约55mg CE多酚/100g碳水化合物至约100mg CE多酚/100g碳水化合物、55mg CE多酚/100g碳水化合物至约80mg CE多酚/100g碳水化合物或55mg CE多酚/100克碳水化合物约70mg CE多酚/100克碳水化合物。
优选地，所述多酚是天然存在于甘蔗中的多酚(尽管它们不需要来自甘蔗)。
优选地，所述添加到糖中的多酚是即使不是来源于甘蔗，也存在于甘蔗中的多酚。多酚可以来源于甘蔗，例如来自糖加工废物流，并且可以呈甘蔗提取物的形式。
任选地，本发明的无定形糖具有良好或优异的流动性。任选地，所述无定形糖具有0至0.3％w/w的水分含量。或者，所述无定形甜味剂具有0至10％w/w水分含量、0.1至8％w/w水分含量或0.1至5％w/w水分含量。任选地，水分含量为0.1至0.3％w/w或0.2至0.25％w/w。对于本发明的非糖无定形甜味剂，预计具有类似的水分含量。
任选地，所述无定形糖可溶于水，优选溶解度等于或远大于传统结晶糖的溶解度。
在另一个方面，本发明提供了一种低密度无定形甜味剂，其包含(i)一种或多种糖或替代性甜味剂，其选自下组：乳糖、麦芽糖、海藻糖、大米糖浆、椰子糖、罗汉果(干燥的或源自罗汉果汁或提取物)、龙舌兰、甜叶菊、发酵甜叶菊、枫糖浆及其组合，以及(ii)低GI密度降低剂。所述无定形甜味剂任选地进一步包含一种或多种单糖和/或二糖。已经开发了稳定的蔗糖无定形粉末，本发明的诸位发明人观察到与其产品相关的健康益处，并逐步开发其他糖/甜味剂的类似的无定形产品，包括能够喷雾干燥的那些，如乳糖和罗汉果，目的是为食品工业提供替代性糖和甜味成分。
在另一个方面，本发明提供了一种低密度无定形甜味剂，其包含(i)一种或多种糖或替代性甜味剂，其选自下组：蔗糖、乳糖、麦芽糖、海藻糖、大米糖浆、椰子糖、罗汉果(干燥的或源自罗汉果汁或提取物)、龙舌兰、甜叶菊、发酵甜叶菊、枫糖浆及其组合，以及(ii)低GI密度降低剂，前提是当所述糖是蔗糖时，所述密度降低剂不是乳清分离蛋白。
在另一个方面，本发明提供了一种无定形甜味剂，其包含(i)选自下组的糖或替代性甜味剂：乳糖、麦芽糖、海藻糖、大米糖浆、椰子糖、罗汉果、龙舌兰、甜叶菊、发酵甜叶菊、枫糖浆、任选地蔗糖及其组合，以及一种或多种可食用的高分子量低GI密度降低剂，前提是当所述糖是蔗糖时，所述密度降低剂不是乳清分离蛋白。
在另一个方面，本发明提供了一种无定形甜味剂，其包含(i)选自下组的糖或替代性甜味剂：乳糖、麦芽糖、海藻糖、大米糖浆、椰子糖、罗汉果、龙舌兰、甜叶菊、发酵甜叶菊、枫糖浆、任选地蔗糖及其组合，以及选自下组的一种或多种可食用的高分子量低GI密度降低剂：乳糖、蛋白质、低GI碳水化合物、不溶性纤维、可溶性纤维、脂质、天然的强力甜味剂和/或其组合，前提是当所述糖是蔗糖时，所述密度降低剂不是乳清分离蛋白。
在本发明的第三和替代的第三方面，所述无定形甜味剂优选包含相对均质的颗粒，其中每个颗粒均包含密度降低剂和一种或多种糖/替代性甜味剂两者。
所述无定形甜味剂任选地包含替代性甜味剂。所述替代性甜味剂任选地是大米糖浆、枫糖浆、椰子糖和/或罗汉果。
所述糖任选地选自下组：葡萄糖、半乳糖、核糖、木糖、果糖、麦芽糖、乳糖、海藻糖及其组合。
所述无定形甜味剂任选地进一步包含至少约20mg CE多酚/100g碳水化合物以及低GI密度降低剂。多酚的性质和量可以如以上对于本发明的第一和第二方面所描述。然而，技术人员应知道，在一种或多种甜味剂已经是低GI的情况下，出于其GI降低作用将不需要多酚。
所述无定形甜味剂任选地具有40％至95％w/w、50％至90％w/w或50％至80％w/w的糖/替代性甜味剂。所述无定形甜味剂任选地具有60％至80％w/w或70％至80％w/w的糖/替代性甜味剂。任选地，所述无定形甜味剂具有75％至80％w/w的糖/替代性甜味剂。任选地，所述无定形甜味剂具有75％w/w的糖/替代性甜味剂。任选地，所述无定形甜味剂具有80％w/w的糖/替代性甜味剂。
粉末的含水量和流动性可以如本发明的无定形糖所述。
所述密度降低剂如上文和下文所述。当所述替代性甜味剂是罗汉果时，而所述密度降低剂不能也是罗汉果。
所述可食用密度降低剂是可食用的且是低密度的。可食用密度降低剂可以是蛋白质、碳水化合物、纤维(可溶性或不溶性或组合)或天然强力甜味剂。
本发明的密度降低剂的堆积密度任选地为约0.25至0.7g/cm
任选地，所述密度降低剂是二氧化硅、纤维素胶、香蕉片、大麦粉、甜菜、糙米粉、糙米分离蛋白、糙乳清粉、蛋糕粉、碳酸钙、乳酸钙、硅钙、葛缕子、角叉菜胶、肉桂、可可豆、可可粉、椰子、咖啡(干磨)、咖啡(薄片)、玉米粉、玉米淀粉、脆米、大麦碎、大豆碎、脱水香蕉片、脱水土豆、脱水蔬菜、脱水全黑豆、硅藻土(硅藻土，diatomaceous earth)、干啤酒酵母、干碳酸钙、干胡萝卜、干芹菜、干甜椒、干洋葱、干全乳清粉、干酵母、干奶粉、鸡蛋蛋白、蛋清蛋白、面粉、杏仁粉、肉桂粉、碎玉米芯、碎土豆片、二氧化硅粉、榛子、花生、杏仁、羟乙基纤维素、石灰石(碳酸钙)、镁薄片、氢氧化镁粉、麦芽、麦芽奶粉、微晶纤维素、奶粉、天然香草、欧芹、豌豆、豌豆蛋白、氯化钾、山梨酸钾、马铃薯淀粉、马铃薯淀粉薄片、马铃薯淀粉粉末、红糖粉、大豆卵磷脂粉、速食燕麦、米脆谷物、稻谷、玉米卷、燕麦片、芝麻、二氧化硅、硅酸盐粉、酪蛋白酸钠、硅酸钠、豆浆、豆粉、甜菜浆、葵花籽、向日葵蛋白、香草、香草豆、玻璃质纤维、麦麸纤维、小麦胚芽、乳清(蛋白)粉、白壳芝麻、全燕麦、黄面包屑、乳清分离蛋白或其组合的可溶或粉末形式。
任选地，所述密度降低剂是糙米粉、含咖啡因的咖啡渣、蛋糕粉、奶酪粉、奶酪粉混合物、栗子提取物粉、巧克力、巧克力布丁干混合物、巧克力火山蛋糕基料、肉桂、咖啡(无咖啡因)、玉米粉、玉米淀粉、脱水土豆、脱水汤、脱水蔬菜、干啤酒酵母、干酵母、干牛奶、干奶粉(脱脂)、面粉、面粉(高筋)、面粉(煎饼粉)、面粉面包屑、面粉混合物、食品级淀粉、气相二氧化硅、杏仁粉、肉桂粉、咖啡粉、瓜尔胶、口香糖预混料(瓜尔胶、刺槐豆胶、卡帕卡拉胶)、冰淇淋粉(巧克力)、麦芽混合物、麦芽奶粉、麦芽糖醇营养混合物、棉花糖混合物、奶粉、奶粉基饲料、奶粉(全脂)、混合香料、芥末粉、洋葱粉、煎饼粉、意大利辣香肠香料、马铃薯粉、马铃薯煎饼粉、马铃薯淀粉、家禽肉汁、家禽调味料、糖果配料粉、焦糖粉、甜点粉、蛋白质饮料混合物—乳清、甜味剂、营养素、蛋白质混合物(香草、巧克力)、蛋白质混合物(法式香草)、盐、盐和奶粉混合物、盐和醋调味混合物、海藻粉、二氧化硅、硅酸盐粉、苯甲酸钠、碳酸氢钠、碳酸钠、酪蛋白酸钠、柠檬酸(柠檬酸)钠、大豆粉、乳清(蛋白质)粉、乳清饲料补充剂、乳清粉、乳清蛋白或其组合的可溶或粉末形式。
任选地，所述密度降低剂选自下组：乳清分离蛋白、蛋糕粉、肉桂粉、可可粉、椰子粉、香草粉、豌豆/大豆/燕麦/鸡蛋(包括蛋清)/芹菜/大米/向日葵蛋白粉、小麦胚芽、甜菜浆、甘蔗渣或甘蔗浆粉。
任选地，所述密度降低剂选自下组：蛋糕粉、肉桂粉、可可粉、椰子粉、香草粉、豌豆/大豆/燕麦/鸡蛋(包括蛋清)/芹菜/大米/向日葵蛋白粉、小麦胚芽、甜菜浆、甘蔗渣或甘蔗浆粉。
任选地，所述密度降低剂选自下组：乳清分离蛋白、向日葵蛋白、豌豆蛋白、蛋清蛋白或其组合。或者，所述密度降低剂是向日葵蛋白、豌豆蛋白、蛋清蛋白或其组合。
合适的蛋白质包括乳清蛋白分离物(优选牛乳清蛋白分离物)、豌豆蛋白、向日葵蛋白、蛋清蛋白及其组合。
任选地，所述密度降低剂为乳清分离蛋白，优选牛乳清分离蛋白、蛋清蛋白、蚕豆蛋白、大豆分离蛋白、菊粉及其组合。
优选地，所述低GI密度降低剂是抗消化的。合适的抗消化密度降低剂包括玻璃质纤维、麦麸纤维、小麦胚芽、甜菜或甘蔗浆、甘蔗渣或其组合。所述抗消化密度降低剂任选地为3至17或10至14个葡萄糖单元的葡萄糖聚合物。所述抗消化低GI密度降低剂可以是可溶或不溶的纤维或其组合。具有不溶性纤维的耐消化性低GI密度降低剂的一种选择是甘蔗渣。
在一些实施方式中，所述密度降低剂是蛋白质和低GI碳水化合物的组合。
在一些实施方式中，糖源(即甜味剂)和密度降低剂的比例以固体重量计为99:1至60:40。在一些实施方式中，糖源与密度降低剂的比例以固体重量计为95:5至60:40或95:5至70:30，优选以固体重量计90:10至80:20。在优选的实施方式中，甜味剂和密度降低剂的比例以固体重量计为80:20至70:30。在替代的优选实施方式中，甜味剂和密度降低剂的比例以固体重量计为80:20至75:25。
优选所述无定形甜味剂固体的至少5％w/w为密度降低剂以实现足够的密度降低。通过5％w/w实现的密度降低效果在10％时得到改善，在30％时略有改善(对于乳清分离蛋白)。更高含量的密度降低剂几乎没有额外的密度降低效果。可以用更多的密度降低剂来制备产品，但是在更高含量下，密度降低剂会过多地改变糖的味道特征。
任选地，所述密度降低剂为所述无定形甜味剂的1％至60％w/w。任选地，所述密度降低剂为所述无定形糖/甜味剂的5％至60％w/w、10至50％w/w或20至50％w/w。任选地，所述密度降低剂为5％至60％、5％至40％、5％至35％或10％至40％，以重量计。在一些实施方式中，所述密度降低剂为所述无定形甜味剂的5％至小于40％w/w。在一些实施方式中，所述密度降低剂为所述无定形甜味剂的固体重量的20％至30％。任选地，所述密度降低剂为所述无定形糖的固体重量的约25％。任选地，所述密度降低剂为所述无定形甜味剂的固体重量的10％至30％或15％至25％
任选地，所述密度降低剂的分子量是200g/mol至70kDa、300g/mol至70kDa、500g/mol至70kDa、800g/mol至70kDa或1kDa至70kDa。任选地，所述密度降低剂是10kDa至60kDa、10kDa至50kDa、10kDa至40kDa或10kDa至30kDa。当所述糖为单糖时，可能需要干燥剂以确保不粘且自由流动的粉末产品。这些分子量的密度降低剂是合适的干燥剂。
任选地，所述密度降低剂为200g/mol至1kDa、200g/mol至800g/mol、300g/mol至700g/mol或300g/mol至800g/mol。
技术人员应理解，需要高含量的分子量相对较低的高分子量干燥剂来降低无定形单糖的玻璃化转变温度(Tg)。技术人员还将理解，需要低含量的分子量相对较高的高分子量干燥剂来降低单糖的Tg。
在一些实施方式中，所述密度降低剂在本发明的甜味剂的整个颗粒中非均匀分布存在。在一些实施方式中，相对于颗粒的内部区域，密度降低剂以更高的浓度存在于本发明的甜味剂的颗粒的表面区域上。在一些实施方式中，相对于颗粒的内部区域，密度降低剂以更低的浓度存在于本发明的甜味剂颗粒的表面区域上。所述密度降低剂的位置被认为受密度降低剂的分子量和表面活性以及其他因素的影响。
在一些实施方式中，所述密度降低剂是低密度抗消化性碳水化合物和/或无定形甜味剂，进一步包含益生元剂。对于这些实施方式，优选益生元无定形甜味剂在食用时具有益生元作用。所述益生元剂任选地是可溶性纤维和/或不溶性纤维。
合适的益生元剂包括抗性淀粉(hi-maize)、低聚果糖或菊粉、甘蔗渣、黄原胶、抗消化麦芽糊精或其衍生物、3至17或10至14个葡萄糖单位的抗消化葡萄糖聚合物。
在名称为“降低糖的生物利用度和/或具有益生元作用的组合物”的新加坡专利申请SG 10201809224 Y中，解释了用于测试益生元无定形糖的益生元作用的方法，其副本通过引用并入本说明书正文中。
当密度降低剂与益生元剂如抗消化碳水化合物组合时，比例任选地分别为20:1至5:1w/w。
天然强力甜味剂密度降低剂是高效增甜的植物提取物或果汁。这些可以是液体或干燥的。甜叶菊、罗汉果和黑莓叶的液体和干燥形式的合适的提取物和果汁可商购获得。鉴于罗汉果产品由本发明人制备，本发明的糖/甜味剂的甜叶菊和黑莓叶有望获得成功。
任选地，所述密度降低剂是罗汉果。
在一些实施方式中，所述密度降低剂是一种或多种选自甜叶菊、罗汉果、黑莓叶及其提取物的天然强力甜味剂，前提是当低GI密度降低剂是罗汉果或罗汉果提取物时，所述糖/甜味剂不是罗汉果的替代性甜味剂。此外，当低GI密度降低剂是甜叶菊时，所述糖/甜味剂不是甜叶菊。任选地，当密度降低剂是甜叶菊时，所述糖是蔗糖，优选甘蔗汁。
密度降低剂的其它特征，例如分子量、吸湿性和重量百分比任选地如上所述。
在一个实施方式中，所述无定形甜味剂是一种天然的强力甜味剂密度降低剂，糖是蔗糖并且来源于甘蔗汁、甜菜汁或糖蜜。在实施方式中，使用甘蔗汁或糖蜜的糖源掩盖或改善了高强度甜味剂的金属味，以改善糖的味道和/或允许增加高强度甜味剂的量的同时保持可口性。增加高强度甜味剂的使用将允许在使用本发明的该实施方式制备的食品和饮料中减少糖的使用。
任选地，所述无定形甜味剂具有高于60摄氏度的玻璃化转变温度。特别地，本发明的含有蔗糖的无定形糖任选地具有高于60摄氏度的玻璃化转变温度。优选地，由于密度降低剂的玻璃化转变温度提高作用，含有至少40重量％(任选40-90重量％、40-80重量％或50-80重量％)的蔗糖的本发明的无定形糖具有高于60摄氏度的玻璃化转变温度。任选地，这些无定形甜味剂的玻璃化转变温度为65-120℃、70-120℃、80-120℃、90-120℃、65-110℃、70-110℃、80-110℃、90-110℃、65-100℃、70-100℃、80-100℃、90-100℃、70-90℃或80-90℃。
本发明的低密度无定形甜味剂可稳定12个月、1年或2年。特别地，本发明的低密度无定形糖(包括蔗糖)稳定12个月、1年或2年。优选地，这些无定形甜味剂当在环境条件(室温和50-60％相对湿度)下储存在密封的低密度塑料(例如聚乙烯)中时是稳定的。任选地，稳定的糖在储存过程中保持它们的低密度和/或充气结构和/或保持自由流动的粉末(即具有良好或优异的粉末流动性)。优选地，这些甜味剂/糖包括选自乳清分离蛋白的低密度试剂。
任选地，本发明的无定形糖不结块。包括甘蔗汁的实施方式往往不会结块。任选地，可包括抗结块剂。合适的抗结块剂包括硬脂酸镁、硅酸钙和/或磷酸三钙。这可以特别有助于包含精制白糖、原糖或红糖的实施方式。
不受理论束缚，据认为，所述密度降低剂稳定无定形甜味剂并保护成分例如蔗糖免于结晶。
任选地，本发明的无定形甜味剂不包括凝乳酶酪素或凝乳酶酪素碱盐。
在一些实施方式中，本发明的无定形甜味剂不包括精制白蔗糖。在一些实施方式中，本发明的无定形甜味剂不包括全脂奶粉或乳清分离蛋白。
任选地，本发明所有方面的无定形甜味剂具有低吸湿性，例如在50％相对湿度下为0至0.2％。
任选地，加入抗结块剂，其包括但不限于淀粉、磷酸钙和/或硬脂酸镁。
任选地，还原糖为0％至4％w/w、0.1％至3.5％w/w、0％至3％w/w、0％至2.5％w/w、0.1％至2％w/w的无定形甜味剂。
任选地，本发明所有方面的无定形甜味剂具有小于0.6、小于0.4或约0.3的水活度(a
在一些实施方式中，所述无定形甜味剂是低血糖生成的或极低血糖生成的。
任选地，10g的本发明的无定形甜味剂具有10或更小、或8或更小、或5或更小的血糖生成负荷(GL)。以下详细描述中解释了食品的量的血糖生成负荷的计算。
任选地，本发明的无定形甜味剂具有54或更小、或50或更小的基于葡萄糖的GI。任选地，所述无定形甜味剂具有54或更小的基于葡萄糖的GI，且10g的所述无定形甜味剂具有10或更小的基于葡萄糖的GL。
任选地，所述无定形甜味剂进一步包含流动剂和/或干燥剂。当还原糖大于无定形甜味剂的2％w/w或大于3％w/w时，流动剂和/或干燥剂是特别有帮助的。
在环境条件下储存6、12、18或24个月后，本发明的无定形甜味剂任选地保持自由流动的粉末。
在糖是蔗糖并且其来源于甘蔗汁、甜菜汁和/或糖蜜的实施方式中，本发明的无定形甜味剂具有期望的感官特征，特别是比精制白糖更甜的味道和/或比精制白糖更浓的焦糖味。不受理论束缚，据认为发生这种情况因为源自甘蔗汁、甜菜汁和糖蜜的糖比基本上纯的糖更甜，和/或因为糖的无定形性质使得可以快速尝出存在于无定形甜味剂中的糖化合物，和/或因为糖的充气尺寸使糖与味蕾的接触增加使得对甜味的更强识别。
在本发明的无定形甜味剂包含乳清分离蛋白的情况下，所述糖任选地具有比精制白糖更大的牛奶味。
当无定形糖包含甘蔗汁时，所述无定形糖任选地掩盖或改善了与高强度甜味剂例如甜叶菊、罗汉果和/或黑莓叶(优选甜叶菊)的消耗相关的金属余味。
任选地，本发明的无定形甜味剂包含颗粒，其包含70-80％糖和/或替代性甜味剂和20-30％密度降低剂。任选地，本发明的无定形甜味剂包含颗粒，其由70-80％糖和/或替代性甜味剂和20-30％密度降低剂组成。每个颗粒都包含密度降低剂和糖/替代性甜味剂。
在一些实施方式中，本发明提供了一种包含颗粒的低密度无定形糖，所述颗粒包含一种或多种糖和一种或多种食用密度降低剂，其中所述一种或多种糖选自精制白糖、原糖、红糖、干甘蔗汁、干甜菜汁、干糖蜜及其组合；其中所述密度降低剂选自乳清分离蛋白、蛋清蛋白、菊粉、大豆分离蛋白、蚕豆分离蛋白及其组合。任选地，一种或多种糖占无定形糖的70-80重量％和/或一种或多种密度降低剂占无定形糖的20-30重量％。或者，一种或多种糖占无定形糖的约75重量％和/或一种或多种密度降低剂占无定形糖的约25重量％。任选地，这些无定形糖的玻璃化转变温度为65-120℃或80-120℃。任选地，所述无定形糖的颗粒保持它们的低密度和/或充气结构和/或具有良好或优异的粉末流动性，优选地，在环境条件下在密封的低密度塑料中储存后这些特征得以保留。任选地，还原糖为无定形甜味剂的0.1％至3.5％w/w。任选地，糖包含0至0.3％w/w水分。任选地，糖具有比精制白糖更甜的味道和/或比精制白糖更浓的焦糖味。
在一些实施方式中，本发明提供包含颗粒的低密度无定形甜味剂，所述颗粒包含(i)一种或多种糖或替代性甜味剂和(ii)一种或多种食用密度降低剂，其中所述一种或多种密度降低剂是乳清分离蛋白和可可粉。任选地，乳清分离蛋白和可可粉以1:2至2:1的重量比(优选1:1的比例)存在。
任选地，所述无定形甜味剂是约70-80％的蔗糖和约20-30％的乳清分离蛋白和可可粉(例如，70％的蔗糖、15％的乳清分离蛋白和15％的可可粉)。任选地，这些无定形糖的玻璃化转变温度为65-120℃或80-120℃。任选地，所述无定形糖的颗粒保持它们的低密度和/或充气结构和/或具有良好或优异的粉末流动性，优选地，在环境条件下在密封的低密度塑料中储存后这些特征得以保留。
在一些实施方式中，本发明提供了一种包含颗粒的低密度无定形糖，所述颗粒包含一种或多种糖和一种或多种可食用密度降低剂，其中所述一种或多种糖包括蔗糖(例如精制白糖、原糖、红糖、干甘蔗汁、干甜菜汁、干糖蜜及其组合)，且所述一种或多种密度降低剂是甜叶菊和/或罗汉果。
在一些实施方式中，本发明提供了一种包含颗粒的低密度无定形糖，所述颗粒包含一种或多种糖和一种或多种可食用密度降低剂，其中所述一种或多种糖包括蔗糖(例如精制白糖、原糖、红糖、干甘蔗汁、干甜菜汁、干糖蜜及其组合)，且所述一种或多种密度降低剂是纤维和蛋白质。纤维可以是可溶的、不可溶的或两者均有，例如黄原胶、抗消化麦芽糖糊精、蔗渣(例如甘蔗渣)或其组合。任选地，纤维和蛋白质的比例按重量计为1:3-1:15，例如1:9。
在一些实施方式中，本发明提供了一种包含颗粒的低密度无定形糖，所述颗粒包含一种或多种糖和一种或多种可食用密度降低剂，其中所述一种或多种糖包括蔗糖(例如精制白糖、原糖、红糖、干甘蔗汁、干甜菜汁、干糖蜜及其组合)，且所述一种或多种密度降低剂是(i)纤维和/或蛋白质，(ii)和树胶。纤维可以是可溶的、不可溶的或两者均有，例如黄原胶、抗消化麦芽糖糊精、蔗渣(例如甘蔗渣)或其组合。蛋白质任选地是乳清分离蛋白或向日葵蛋白。树胶任选地是瓜尔胶。树胶和纤维/蛋白质任选地的比例按重量计为1:20-1:5，例如按重量计1:10的比率。
低密度无定形甜味剂旨在用作食品和/或用于制备食品的成分。所使用的糖类、替代性甜味剂和密度降低剂始终适合消费(即可食用)和/或食品级。
本发明的无定形甜味剂适合用作其他食物中的成分或用作膳食补充剂。本发明的无定形甜味剂可用于将食品体系中的糖分减少10％或更多、20％或更多、30％或更多、或40％或更多、55％或更多或高达约65％；相对于在食品体系中使用传统结晶糖(我们指的是添加到体系中的糖，而不是其他成分中固有的糖)。任选地，食物或饮料中的糖减少10-50％或20-40％。即，所添加的糖减少了10-50％或20-40。食品体系可以是糖本身。发生这种情况因为本发明的无定形甜味剂中的游离糖比精制白糖中少。此外，由于在糖是蔗糖且蔗糖来自甘蔗汁、甜菜汁和/或糖蜜的本发明的实施方式中的无定形甜味剂的甜度，所以可能需要少于1:1的糖替代。关于更多细节参见实施例12。
当考虑到由于无定形甜味剂的甜度增加导致小于1:1的替代可能性时，本发明的无定形甜味剂的总千焦/卡路里任选地减少5％至40％或10％至30％。这是指食物系统中来自糖分的卡路里减少。
对于糖是蔗糖并且源自甘蔗汁、糖蜜和/或甜菜汁并且存在至少20mg CE多酚/100g碳水化合物(对于甜菜汁需添加多酚，优选来自甘蔗)的本发明的各个方面的实施方式，与传统的结晶白糖相比，无定形糖具有改善的营养素特征。在这些实施方式中，所述无定形甜味剂任选地具有以下项中的一种或多种：
·5％-9％(7％)的每日推荐钠量；
·20％-30％(23％)的每日推荐碳水化合物量；
·3％-10％(4％)的每日推荐纤维量；
·10％-50％(48％)的每日推荐蛋白质量；
·50％-100％(90％)的每日推荐钙量；
·100％-180％(160％)的每日推荐铁量；
·30％-40％(35％)的每日推荐钾量；
·50％-80％(70％)的每日推荐镁量；
·25％-35％(35％)的每日推荐锌量；
·50％-65％(60％)的每日推荐铜量；和/或
·200％-400％(350％)的每日推荐锰量。
在低GI密度降低剂是乳清分离蛋白并且糖任选地源自甘蔗汁的情况下，本发明的无定形甜味剂任选地具有以上所有。
在另一个方面，本发明提供了一种用于制备无定形甜味剂的方法，其包括(i)将含有蔗糖和多酚的液体与至少一种密度降低剂组合；以及(ii)快速干燥混合物以产生所述无定形甜味剂。
或者，本发明提供了一种用于制备无定形甜味剂的方法，其包括(i)将含有一种或多种低分子量糖和多酚的液体与至少一种密度降低剂组合；以及(ii)快速干燥混合物以产生所述无定形甜味剂。
或者，本发明提供了一种用于制备无定形甜味剂的方法，其包括(i)将含有一种或多种糖或替代性甜味剂和多酚的液体与至少一种密度降低剂组合；以及(ii)快速干燥混合物以产生所述无定形甜味剂。
出乎意料的是，非常温和的手动混合是有效的，因为预计需要将空气引入原料中以实现充气。
在一个实施方式中，根据本发明的低密度糖可以通过以下方法制备：(i)将含有蔗糖和多酚的液体与至少一种密度降低剂混合；以及(ii)快速干燥混合物以产生无定形甜味剂，其中在快速干燥之前没有另外的空气被泵入原料中。
在另一个实施方式中，根据本发明的低密度糖还可以通过以下方法制备：(i)将含有蔗糖和多酚的液体与至少一种密度降低剂混合；以及(ii)快速干燥混合物以产生充气无定形甜味剂，其中在快速干燥之前混合不产生起泡原料。本发明的发明人已经确定，使原料起泡至少不会增强充气或降低乳清分离蛋白的密度。
在一个替代性实施方式中，根据本发明的低密度糖可以通过以下方法制备：(i)将含有蔗糖和多酚的液体与至少一种密度降低剂混合；以及(ii)快速干燥混合物以产生无定形甜味剂，其中在快速干燥之前混合产生起泡的原料，但是在快速干燥之前没有另外的空气泵入原料中。
任选地，所述快速干燥使用喷雾干燥器。任选地，所述喷雾干燥器是逆流喷雾干燥器。或者，所述喷雾干燥器是并流喷雾干燥器。
所述液体任选地选自下组：甘蔗汁、甜菜汁和糖蜜。所述液体优选地是甘蔗汁和/或糖蜜。任选地，所述液体用(或稀释/浓缩至其具有)5％至30％、10％至25％、15％至20％或20％w/w的总固体制备。或者，使用20％至50％或30％至40％w/w的总固体。甘蔗汁任选地为至少60Brix(即，60g蔗糖在100g溶液中)。结果根据甘蔗种类而变化。
所述液体和所述密度降低剂两者都任选地是0.1微米过滤的。将所述液体和所述密度降低剂组合。所述液体和所述密度降低剂具有20mg CE多酚/100g碳水化合物至1g CE多酚/100g碳水化合物。多酚含量任选地通过在干燥之前添加额外的多酚(或通过稀释来减少多酚)来调节。
所述喷雾干燥器的入口空气温度任选地为140℃至200℃、160℃至200℃、140℃至180℃、140℃至160℃或160℃至180℃。所述喷雾干燥器的入口空气温度任选地为120℃至200℃、130℃至200℃、130℃至170℃或130℃至150℃。优选地，入口空气温度为约135℃。优选地，入口空气温度为约140℃。优选地，入口空气温度为约145℃。优选地，入口空气温度为约160℃。优选地，入口空气温度为约135至约160℃。
所述喷雾干燥器的出口空气温度是70℃至90℃、75℃至85℃或75℃至80℃。
如果需要，可以在干燥前将葡萄糖氧化酶添加到液体中以减少游离葡萄糖。
在喷雾干燥之前，任选地将原料消泡，例如通过使用压力来减少任何形成的气泡。
任选地，在加入原料之前将密度降低剂研磨至小于125微米的粒度。这在密度降低剂是纤维的情况下特别有用。
任选地，本发明的无定形甜味剂以工业规模制备。例如，本发明的无定形甜味剂任选地在能够处理至少200L/hr原料的喷雾干燥器中制备。任选地，本发明的无定形甜味剂以处理至少40L/hr原料的速率制备。任选地，本发明的无定形甜味剂以处理至少60L/hr原料的速率制备。
通过喷雾干燥制备糖的一个优点是加工廉价。其他低成本的干燥方法也可能是有用的，包括流化床干燥、低温真空干燥和环式干燥。同样有益的是保留天然在糖中的维生素、矿物质和植物化学化合物中的一些，因此糖保留了营养价值并且不是“无用营养素”。
本发明的喷雾干燥的无定形甜味剂(对于使用甘蔗汁、甜菜汁或糖蜜作为蔗糖源的实施方式)的一个优点是喷雾干燥的糖是利用先前的糖废物流，糖蜜以增加糖产量或利用与制备传统结晶糖相比精炼度更低的产品甘蔗汁以增加产量并提高效率。
本发明还涉及包含一种或多种根据本发明的任何方面或实施方式的无定形甜味剂的食品或饮料。任选地，所述食品是糖果制品、乳制品、膳食补充剂或烘焙食品。
合适的糖果制品包括脂肪基或油基的糖果制品，其中添加的糖全部或部分被本发明的无定形甜味剂(优选本发明的含蔗糖的无定形甜味剂)替代。
在一些实施方式中，本发明提供一种选自巧克力、蛋糕和烘焙食品的食品，其中所述食品包含本发明的无定形甜味剂。在一些实施方式中，本发明提供了一种食品，其选自下组：冰淇淋、乳基饮料、乳基粉末、酸奶、汤、粉状汤、可食用涂抹酱和膳食补充剂例如婴儿配方奶粉、蛋白质/减肥/益生元奶昔、蛋白质/减肥/益生元粉状奶昔和蛋白质/减肥/益生元棒，其中所述食品包含本发明的无定形甜味剂。
任选地，食品添加糖的全部或部分替代本发明的无定形糖。优选地，大于约20％的食品添加糖替代本发明的无定形糖，更优选大于约40％，更优选大于约60％，更优选大于约80％。替代任选地基于体积或基于重量计算。
例如，本发明提供了一种含有本发明的充气无定形甜味剂的巧克力。巧克力包覆了涂覆有巧克力的充气无定形甜味剂颗粒，形成直径最高达约100μm的颗粒。可以通过筛分充气无定形甜味剂以除去较大的颗粒来制备具有较小尺寸，例如直径小于30μm或小于20μm的颗粒的巧克力。类似地，如果需要，可以除去较小的颗粒。
在另一个方面，本发明提供了一种含有本发明的充气无定形甜味剂的烘焙食品。所述烘焙食品任选地是饼干、蛋糕或松饼。
在另一个方面，本发明提供了一种包含根据本发明的充气无定形甜味剂的可食用涂抹酱。所述可食用涂抹酱任选地是果酱(果冻)或坚果基涂抹酱，例如榛子基涂抹酱、花生酱或杏仁酱。
在另一方面，本发明提供了一种包含本发明的充气无定形甜味剂的乳制品。所述乳制品任选地是冰淇淋、饮料或酸奶。优选地，用于乳制品的本发明的无定形充气甜味剂包含WPI。任选地，本发明的无定形充气甜味剂仅部分替代添加的糖并且所述乳制品包括另一种甜味剂，例如砂糖。优选地，乳制品是冰淇淋。
在另一方面，本发明提供了一种包含根据本发明的任何方面、替代方面或实施方式的无定形甜味剂或替代性甜味剂的饮料。任选地，所述替代甜味剂是罗汉果或所述低GI密度降低剂是强力甜味剂例如罗汉果。优选地，所述饮料是水基饮料。任选地，所述饮料是牛奶基饮料。
含有本发明的无定形糖的饮料包含在水中的0-10％w/w蛋白质(任选地1-10％或1-5％w/w)、1-10％w/w脂肪(任选地2-10％或2-6％w/w)和0-10％w/w碳水化合物(任选地1-10％w/w或3-7％w/w)。或者，含有本发明的无定形糖的饮料包含在水中的0-10％w/w蛋白质(任选地1-10％或1-5％w/w)、0-10％w/w脂肪(任选地2-10％w/w或2-6％w/w)和1-10％w/w碳水化合物(任选地1-10％w/w或3-7％w/w)。所述饮料还可包括钠和/或钙，例如0.01-0.06或0.04-0.05％钠和/或0.05-0.15或0.08-0.12％w/w钙。
在又一方面，本发明提供了一种组合物，其包含(i)根据本发明的任何方面、替代的方面或实施方式的无定形甜味剂或无定形替代甜味剂，以及奶粉、咖啡和/或巧克力。这些组合物适用于制备饮料(即与牛奶或水结合以制备咖啡、巧克力或摩卡饮料)或作为食品(例如烘焙食品)中的成分。任选地，所述无定形甜味剂或替代甜味剂是根据本发明的益生元糖或替代甜味剂。
在本部分所述的食品、巧克力、烘焙食品和组合物中，优选在整个食品制备过程中保持糖的低密度并以其的充气形式存在于食品中。任选地，在整个食品制备过程中保持无定形甜味剂颗粒中的充气。这允许食物的额外膨胀，反过来又可以减少食物中的糖分。不受理论束缚，据认为是有效的，因为食用该食品的受试者仅尝出糖颗粒表面上的糖。来自无定形甜味剂的糖很容易尝出来，而来自结晶糖的糖品尝出来会更慢，因为糖化合物从晶体结构中释放出来需要时间。颗粒中心的糖从未尝出来。因此，如果糖颗粒的中心的一部分是蛋白质或纤维或空气，该颗粒的消费者可能不会注意到这种差异，但糖颗粒的甜度可能会保持或甚至改善，并且糖的膨化效果也可能保持或甚至改善。
在一些实施方式中，本发明的食品稳定地含有本发明的无定形甜味剂，即，本发明的无定形甜味剂(i)保持其近似密度和/或粒度(例如在10体积％以内)；(ii)在食品中保持其充气结构，和/或(iii)在食品中保持其无定形性质。本发明人已经使用SEM确认至少在巧克力和冰淇淋产品中保留了充气结构。
任选地，本发明的无定形甜味剂在本发明的食品中稳定3个月、6个月、12个月、1年或2年。具体地，本发明的无定形甜味剂(i)保持其近似密度和/或粒度(例如在10体积％以内)；(ii)在食品中保持其充气结构，和/或(iii)在该食品的通用包装和储存条件下，在3个月、6个月、12个月、1年或2年内保持其在食品中的无定形特性。
在另一方面，本发明提供了一种降低食品或饮料的GR、GI和/或GL的方法，其包括使用本发明的低GI和/或低GL无定形甜味剂来制备食品/饮料。对于技术人员显而易见的是，当本发明的无定形甜味剂含有一定量的蔗糖(和其他糖)和一定量的低GI密度降低剂时，所述无定形甜味剂的GI将根据糖与低GI密度降低剂的比例而变化。GL将进一步随消耗的糖量而变化。
在另一方面，本发明提供了一种降低膳食，特别是含碳水化合物的膳食的GI的方法，其包括在进餐前至多30分钟、进餐期间或进餐后至多30分钟食用膳食补充剂，其中所述补充剂包含本发明的无定形甜味剂。
在另一方面，本发明提供了一种制备巧克力或烘焙食品的方法，其中配方中的传统的糖已被根据本发明的糖替代，其中(i)将所述巧克力或烘焙食品的非糖成分混合，和(ii)在烘烤/凝固前立即将无定形甜味剂与非糖成分混合。
或者，本发明提供了一种制备巧克力或烘焙食品的方法，其中配方中的传统糖已被根据本发明的糖替代，其中(i)当添加传统糖时，添加所需的总无定形甜味剂的一半，和(ii)在烘烤/凝固之前立即将剩余的无定形甜味剂与其他成分混合。
或者，本发明提供了一种制备巧克力或烘焙食品的方法，其中配方中的部分传统糖已被根据本发明的无定形甜味剂替代，其中(i)当传统糖已经在传统上会添加时添加传统糖，和(ii)在烘烤/凝固之前立即将无定形甜味剂与其他成分混合。
或者，本发明提供了一种制备包含本发明无定形甜味剂的巧克力的方法，其中所述本发明的无定形甜味剂在巧克力精炼后加入。优选不将本发明的无定形充气甜味剂添加到巧克力或包含巧克力的食品的水相中。优选将本发明的无定形充气甜味剂添加到巧克力的脂肪或油中或添加到已经形成的乳液中。优选将包含本发明的无定形充气甜味剂的巧克力产品保持在低于无定形充气甜味剂的玻璃化转变温度的温度。
所述巧克力或烘焙食品任选包含直径小于30μm或小于20μm的无定形甜味剂颗粒。
要加入巧克力中的本发明无定形充气甜味剂的D50优选小于约60μm、约50μm、约40μm、约30μm或约20μm。优选地，要加入巧克力和/或奶制品中的本发明的无定形充气甜味剂包含WPI。
在另一方面，本发明提供了一种制造包含本发明的低密度无定形甜味剂的冰淇淋的方法，其中在冰淇淋制造的搅拌阶段将无定形甜味剂添加到冰淇淋成分中。任选地，在搅拌阶段也发生冷却。优选地，当显著比例的被搅拌的水已经冻结(例如30％或更多、或50％或更多、或70％或更多冻结)时，无定形甜味剂进行添加。在该加工阶段添加无定形甜味剂有助于无定形甜味剂在冰淇淋中保持其结构。
如本文所用，除非上下文另有要求，否则术语“包括”和该术语的变体，例如“包含”、“含有”和“具有”不旨在排除进一步的添加剂、组分、整体或步骤。
前述段落中所述的本发明的进一步方面和这些方面的进一步实施方式将从通过示例并参考附图给出的以下描述中变得显而易见。
附图的简要说明
图1是典型的逆流喷雾干燥器示意图(G＝气体/空气，F＝进料，P＝粉末，S＝喷雾)。
图2描绘了表6中样品2至4的80:20甘蔗汁与乳清分离蛋白的水分含量相对平均干燥室温度的关系。
图3A是80:20CJ:WPI％固体无定形糖的扫描电子显微镜(SEM)图像，其中比例尺对应于100μm。
图3B是70:30CJ:WPI％固体无定形糖的扫描电子显微镜(SEM)图像，其中比例尺对应于100μm。
图4绘制了实施例8的90:10CJ:WPI糖的体外血糖生成指数速度测试(GIST)的结果，示出该糖是低血糖生成的。
图5A绘制了多酚含量或多酚加还原糖含量对以传统的精制白糖形式的蔗糖GI的影响的研究结果。测试了30、60和120mg CE多酚/100g碳水化合物含量。示出具有60mg CE多酚/100g碳水化合物的蔗糖的GI是约15。向具有30mg CE多酚/100g碳水化合物的蔗糖中添加0.6％w/w的还原糖(1:1的果糖与葡萄糖)将GI从53提高至70。向具有60mg CE多酚/100g碳水化合物的蔗糖中添加0.6％w/w的还原糖(1:1的果糖与葡萄糖)，将GI从15提高至29。向具有120mg CE多酚/100g碳水化合物的蔗糖中添加1.2％w/w还原糖(1:1的葡萄糖与果糖)，使GI从65增加至75。还原糖的存在持续增加GI。
图5B绘制了实例9中来自表10的几个样品的GI。
图6描绘了实施例8的90:10、80:20和70:30CJ:WPI％固体无定形糖的感官特征。90:10和80:20糖比精制白糖更甜，而70:30同样甜。90:10和80:20的糖有焦糖味。80:20和70:30的糖具有牛奶味。
图6A-E是实施例11的充气糖的SEM图像，其中图6A中的比例尺对应于20μm，图6B中的比例尺对应于20μm，图6C中的比例尺对应于10μm，图6D中的比例尺对应于10μm，并且图6E中的比例尺对应于20μm。
图6显示，总体上粒度不是均匀分布的。一些颗粒是约60μm，另一些是小于10μm。检测到大量的多孔颗粒，尤其是从碎颗粒粉末中到检测。
图7示出了3g白色结晶糖和根据此实施例11制备的3g充气无定形糖的图像。该图像说明了堆积密度的差异。白色结晶糖的振实堆积密度计算为约0.88g/cm
图8A-D是用糖晶体制备的实施例13的巧克力的SEM图像。
样品指示具有触觉糖晶体的固体巧克力。
图8E-H是用充气无定形糖制备的实施例13的巧克力的SEM图像，其中图8E中的比例尺对应于10μm，图8F中的比例尺对应于10μm，图8G中的比例尺对应于10μm，并且图8H中的比例尺对应于10μm。
这些图像示出了充气糖颗粒在巧克力产品中保持完整，并且在食品制备期间没有失去其充气状态。虽然由于一层脂肪涂覆在糖上导致充气不太明显，但是颗粒保持充气状态，因为它保持了其预加工的尺寸和形状。
图9A-C是来自表13的产品1(包含大米糖浆)的SEM图像，其中图9A中的比例尺对应于500μm，图9B中的比例尺对应于50μm，并且图9C中的比例尺对应于30μm。
图9A-C显示，总体上粒度合理均匀分布，其中大多数颗粒的尺寸范围是约25μm至约50μm。可观察到多孔结构。
图9D-E示出了来自表13的产品2(包含椰子糖)的SEM图像，其中图9D中的比例尺对应于300μm，并且图9E中的比例尺对应于20μm。
图9D-E显示，总体上粒度合理均匀分布，其中大多数颗粒的尺寸范围是约20μm至约55μm。可观察到多孔结构。
图9F-G示出了来自表13的产品3(包含罗汉果)的SEM图像，其中图9F中的比例尺对应于30μm，并且图9G中的比例尺对应于10μm。该产品比蔗糖甜约8倍。
图9F-G显示，总体上粒度不均匀分布。一些颗粒是约100μm，另一些是约10μm。可观察到多孔结构。
图9H-I示出了来自表13的产品4(包含枫糖浆)的SEM图像，其中图9H中的比例尺对应于300μm，并且图9I中的比例尺对应于20μm。
图9H-I显示，总体上粒度合理均匀分布，其中大多数颗粒的尺寸范围是约30μm至约60μm。可观察到多孔结构。
图9J-K示出了来自表13的产品6(包括甘蔗渣)的SEM图像，其中图9J中的比例尺对应于100μm，并且图9K中的比例尺对应于10μm。
图9J-K显示，总体上粒度合理均匀分布，其中大多数颗粒的尺寸范围是约20μm至约30μm。可观察到多孔结构。
图9L-M示出了来自表13的产品7(包含向日葵蛋白)的SEM图像，其中图9L中的比例尺对应于200μm，并且图9M中的比例尺对应于50μm。
图10示出了根据实施例15制备的黄油饼干的SEM图像，其中图10A中的比例尺对应于10μm，并且图10B中的比例尺对应于10μm。
这些图像示出了充气糖颗粒在饼干产品中保持完整，并且在食品制备期间没有失去其充气状态。虽然由于一层脂肪涂覆在糖上充气不太明显，但是颗粒保持充气状态，因为它保持了其预加工的尺寸和形状。
图11示出了根据实施例15制备的香草松饼的SEM图像，其中图11A中的比例尺对应于20μm，并且图11B中的比例尺对应于10μm。
这些图像示出了充气糖颗粒在松饼产品中保持完整，并且在食品制备期间没有失去充气状态。虽然由于一层脂肪涂覆在糖上充气不太明显，但是颗粒保持充气状态，并且其保持了其预加工的尺寸和形状。
图12A-D示出了表17中产品7(包含豌豆分离蛋白)的SEM图像，其中图12A中的比例尺对应于30μm，图12B中的比例尺对应于80μm，图12C中的比例尺对应于80μm，图12D中的比例尺对应于20μm。
可观察到多孔结构。
图13A-D示出了表17产品6(包含蛋清蛋白)的SEM图像，其中图13A中的比例尺对应于100μm，图13B中的比例尺对应于10μm，图13C中的比例尺对应于10μm，图13D中的比例尺对应于50μm。
可观察到具有薄皮的中空气泡。
图14A-G示出了表17中产品8(包括喷雾干燥前的充气)的SEM图像，其中图14A中的比例尺对应于30μm，图14B中的比例尺对应于100μm，图14C中的比例尺对应于30μm，图14D中比例尺对应于50μm，图14E中比例尺对应30μm，图14F中比例尺对应8μm，图14G中比例尺对应于30μm。
可观察到多孔结构。
图15A示出了由10％向日葵蛋白、5％卵磷脂和85％甘蔗汁制备的产品的SEM图像，其中比例尺为50μm。
图15B示出了来自表14的产品7(包含10％向日葵蛋白)的SEM图像，其中比例尺为50μm。
图15A和图15B的SEM图像的颗粒在尺寸和形态上都相似，均观察到具有薄皮的中空气泡。
图16A-D示出了包含80％甘蔗汁、19％抗消化麦芽糊精和1％纤维(植物纤维素-甘蔗渣纤维和可溶性纤维-黄原胶)的充气糖颗粒的SEM图像；其中，图16A中的比例尺对应于80μm，图16B中的比例尺对应于20μm，图16C中的比例尺对应于20μm，图16D中的比例尺对应于30μm。
纤维的存在改变了颗粒的形态，观察到了不均匀的表面。
图17A-B示出了包含80％甘蔗汁和20％向日葵蛋白的充气糖颗粒的SEM图像。
在颗粒中没有观察到明显的多孔结构。
图18A-B示出了包含90％甘蔗汁和10％罗汉果的充气糖颗粒的SEM图像。
可观察到圆形颗粒，其形态与具有薄皮的中空气泡一致。还观察到具有粗糙表面的不均匀细长颗粒。
图19A-B示出了包含80％甘蔗汁、抗消化麦芽糊精(19％)和不溶性纤维(甘蔗渣)(1％)的充气糖颗粒的SEM图像。
可观察到形态与具有薄皮的中空气泡一致的圆形颗粒。还观察到塌陷的颗粒。
图20A-B示出了包含80％甘蔗汁、抗消化麦芽糖糊精(19％)和可溶性纤维(黄原胶)(1％)的充气糖颗粒的SEM图像。
可观察到无定形颗粒。还观察到串状团块。
图21A-B示出了包含78％甘蔗汁的充气糖颗粒的SEM图像。
可观察到圆形颗粒，其形态与具有薄皮的中空气泡一致。还观察到塌陷的颗粒。
图22A-B示出了包含80％甘蔗汁、19％WPI和1％益生元纤维(植物纤维素-甘蔗渣纤维和可溶性纤维-黄原胶)的充气糖颗粒的SEM图像。
观察到与基本光滑的中空结节一致的形貌。
图23A-B示出了包含80％甘蔗汁、19％抗消化麦芽糊精和1％纤维的充气糖颗粒的SEM图像。
观察到圆形颗粒和不均匀形状颗粒的混合物。
图24A-B示出了包含75％甘蔗汁、19％抗消化麦芽糊精、5％卵磷脂和1％纤维的充气糖颗粒的SEM图像。
观察到圆形颗粒和具有锯齿状边缘的表面的混合物。
图25A-F比较了精制白糖与各种充气无定形甜味剂的感官特征，如下：A)表17的条目4(包含80％甘蔗汁，20％乳清蛋白)；B)包含80％甘蔗汁、20％向日葵蛋白；C)包含80％甘蔗汁、20％罗汉果；D)包含90％甘蔗汁、10％不溶性纤维(甘蔗渣)；E)包含90％甘蔗汁、10％可溶性纤维；和F)包含低升糖原糖(30mg CE多酚/100mg)。
A、C和F比精制白糖甜。E同样甜。A令人垂涎，具有焦糖味和牛奶味。B具有异味和焦糖味。C有香味，令人垂涎。D有焦糖味。E具有牛奶味和焦糖味。F有香味，令人垂涎。它也有焦糖味。
图26A-F比较了精制白糖与来自表18的各种充气无定形甜味剂的感官特征；如下：A)条目A；包含低升糖原糖(30mg CE多酚/100mg)；B)条目B；包含甘蔗汁；C)条目C；包含含有向日葵蛋白的甘蔗汁(20％)；D)条目D；包括甘蔗汁和罗汉果(10％)；E)条目E；包含含有抗消化麦芽糊精(19％)、不溶性纤维(甘蔗渣)(1％)的甘蔗汁；F)条目F；包含含有抗消化麦芽糖糊精(19％)、可溶性纤维(黄原胶)(1％)的甘蔗汁。
A、B、D比精制白糖甜。F同样甜。A有香味，令人垂涎并有焦糖味。B具有香味，令人垂涎并有焦糖味和牛奶味。C有异味，D有香味，令人垂涎。E有焦糖味。F有牛奶味。
C的味道特征表明，该产品在覆盖C风味的食品中或在所需糖量减少的食品中更有用。
具体实施方式
现将详细参照本发明的某些实施例。虽然将结合实施例描述本发明，但是应当理解，其意图不是将本发明限制于那些实施例。相反，本发明旨在涵盖所有可包括在由权利要求限定的本发明范围内的替代物、修改物和等同物。
本发明的其他方面和前述段落中描述的方面的其他实施方式从通过实例方式给出的以下描述中将显而易见。
本文提及的所有专利和公开物均通过引用整体并入本文。
出于解释本说明书的目的，以单数形式使用的术语也包括复数并且反之亦然。
本领域技术人员应认识到类似或等同于本文所述的许多方法和材料，可以在本发明的实践中使用。本发明绝不限于所述的方法和材料。
本发明的发明人已经开发了一种低密度无定形甜味剂，其包含甜味剂和密度降低剂。与传统食糖相比，该糖每体积甜味剂中所含的卡路里更少，有助于降低食物中的总卡路里。
还可以制备低GI型式的甜味剂以降低食物的GR、GI和/或GL。
还开发了糖的益生元型式。由于许多受欢迎的食物，尤其是含糖量高的食物，对胃肠道微生物组的影响不太理想，因此益生元糖的制备是一个非常重要的进步。本发明的益生元糖提供了糖替代品，其避免了糖的不理想的方面之一，并将所需的益生元效果引入糖中，增加了包含益生元糖的食品的健康益处。
术语“充气的”是指包含空气。特别地，在本发明的上下文中，充气颗粒是包括气穴或气泡的颗粒，即本质上是多孔的。
术语“无定形的”是指基本上是无定形的固体，即基本上不含晶体结构的固体。例如，该固体可以是80％或更多无定形的、90％或更多无定形的、95％或更多无定形的、或约100％无定形的。
术语“甘蔗渣”是指来自甘蔗或甜菜的糖纤维。它是糖汁提取后剩下的纤维浆。甘蔗渣产品是可商购的，例如，植物赛尔(Phytocel)是由KFSU公司出售的甘蔗渣产品。
术语“干燥剂”是指适合于与蔗糖一起快速干燥以产生干燥粉末的试剂，这种干燥粉末不是单独干燥蔗糖产生的粘性粉末。
术语“高分子量干燥剂”是指具有高于蔗糖分子量的干燥剂，例如约为乳糖分子量或更高的干燥剂。
术语“密度降低剂”是指堆积密度低于散装白糖的可食用产品。优选地，密度低于0.7g/m
术语“低血糖生成的”是指基于葡萄糖的GI为55或更小的食品。
术语“非常低血糖生成的”是指葡萄糖基GI低于低GI的上限的一半(即该GI处于低GI范围的下半部分)的食品。
术语“糖”是指含有一种或多种低分子量糖(单糖)(如葡萄糖或二糖如蔗糖等)的固体。在本发明的上下文中，提到的糖是用于食品生产的可食用的糖。本发明的无定形糖可以是喷雾干燥的甘蔗汁或糖蜜，但也可以是喷雾干燥的果汁。
术语“还原糖”是指能够充当还原剂的任何糖。通常，还原糖具有游离醛基或游离酮基。葡萄糖、半乳糖、果糖、乳糖和麦芽糖是还原糖。蔗糖不是还原糖。
术语“植物化学物质”通常是指天然存在于植物中的生物活性化合物。
术语“多酚”是指具有不止一个酚基的化学化合物。有许多天然存在的多酚，并且许多是植物化学物质。类黄酮是一类多酚。包括类黄酮的多酚天然存在于甘蔗中。在本发明的上下文中，天然存在于甘蔗中的多酚是最相关的。食品中的多酚是微量营养素，其由于目前认为它们在预防退行性疾病(如癌症、心血管疾病或糖尿病)方面发挥的作用而令人感兴趣。
术语“精制白糖”是指完全加工的食品级白糖，其基本上是蔗糖，具有最少的还原糖分和最少的植物化学物质(如多酚或类黄酮)。
术语“糖膏”是指糖晶体在糖浆母液中的浓稠悬浮液。这是通过蒸发、糖结晶和除去糖蜜将糖汁浓缩成糖浆之后保留的悬浮液。糖膏是在离心机中洗涤以制备块状糖晶体的产物。
术语“糖汁”是指从富含糖的植物原料中提取的糖浆或液体，如在压碎/压榨甘蔗后提取的汁液或在甜菜加工期间离开浸提器(diffuser)的液体。
术语“甘蔗汁(cane juice或sugar cane juice)”是指从压榨和/或压碎的去皮甘蔗中提取的糖浆。理想地，甘蔗汁是至少60白利糖度。
术语“甜菜汁”是指将甜菜根切成称为块(cossete)的细条并且进入浸提器以将糖分提取到水溶液中后离开浸提器的液体。
术语“有效”或“有效量”是指生物学上有效的量。在此上下文中，一个实例是糖颗粒中为实现低GI糖(即在食用后引起血糖水平少量增加从而避免胰岛素应答的糖)的多酚的有效量。
术语“抗性淀粉(hi-maize)”或“高直链玉米淀粉”是指抗性淀粉，即抗消化并表现得更像纤维的高分子量碳水化合物淀粉。抗性淀粉通常由高直链淀粉玉米制成。淀粉有2种主要结构组分；直链淀粉-通过α-D-(1,4)-糖苷键键合葡萄糖残基的直链聚合物，和支链淀粉-高度支化的分子，其包含具有α-D-(1,6)-糖苷支化点的α-D-(1,4)-连接的吡喃葡萄糖单元。支化点通常存在于20至25个葡萄糖单元的链长之间，并且占糖苷键的大约5％。普通玉米淀粉通常由大约25％至30％的直链淀粉和75％至80％的支链淀粉组成。高直链淀粉玉米淀粉含有55％至>90％的直链淀粉。直链淀粉的结构是(具有500的平均聚合度)：
支链淀粉的结构是(具有200万的平均聚合度)：
术语“菊粉”是指具有末端葡糖基部分和通过β(2,1)键连接的重复果糖基部分的一种或多种抗消化高分子量多糖。通常，菊粉具有2至60的聚合度。分子量各有不同但可以是例如约400g/mol、约522g/mol、约3,800g/mol、约4,800g/mol或约5,500g/mol。在聚合度是10或更低的情况下，多糖有时被称为低聚果糖。
在本说明书中，术语菊粉已用于所有聚合度。菊粉具有以下结构：
一种选择是使用分子量为522.453g/mol的奥拉夫蒂(Orafti)菊粉。
术语“糊精”是指膳食纤维，其具有α-1,4或α-1,6糖苷键的D-葡萄糖聚合物。糊精可以是环状的，即环糊精。实例包括淀粉糊精和麦芽糖糊精。麦芽糖糊精典型地是由3至17个葡萄糖单元长度变化的链的混合物。分子量可以是例如9,000至155,000g/mol。
术语“抗消化糊精衍生物”是指经改性以抗消化的糊精。实例包括聚右旋糖、抗性葡聚糖和抗性麦芽糖糊精。松谷纤维-2(Fibersol-2)是来自阿彻丹尼尔斯米德兰公司(Archer Daniels Midland Company)的商业产品，其是一种抗消化麦芽糖糊精。实例结构是：
术语“乳清分离蛋白”是指从牛奶中分离出的蛋白质，例如，乳清可以在奶酪的生产期间作为副产物产生。乳清蛋白可以通过离子交换剂或通过膜过滤从乳清中分离。牛乳清分离蛋白是乳清分离蛋白的常见形式。乳清分离蛋白具有四种主要组分：β-乳球蛋白、α-乳白蛋白、血清白蛋白和免疫球蛋白。β-乳球蛋白的分子量为18.4kDa。α-乳白蛋白的分子量为14,178kDa。血清白蛋白的分子量为65kDa。胎盘哺乳动物中的免疫球蛋白(Ig)是IgA、IgD、IgE、IgG和IgM。典型的免疫球蛋白的分子量为150kDa。
术语“高强度甜味剂”是指天然甜味剂或人造甜味剂，其按重量计具有比蔗糖更高的甜度，即需要比蔗糖量更少的高强度甜味剂以实现类似的甜度水平。在蔗糖相对甜度标度上，蔗糖的甜度为1。例如，罗汉果提取物具有比蔗糖甜约150至300倍的甜度值，黑莓叶提取物比蔗糖甜约300倍，甜叶菊比蔗糖甜约200-300倍。罗汉果提取物、黑莓叶提取物和甜叶菊是天然的高强度甜味剂的实例，因为它们通过提取和/或纯化源自植物。
术语“甜叶菊”是指由甜叶菊植物制备的甜味剂，其包括甜菊醇糖苷例如甜菊醇、甜菊双糖苷、甜菊苷、莱鲍迪甙A(Rebaudioside A，RA)、莱鲍迪甙B(Rebaudioside B，RB)、莱鲍迪甙C(Rebaudioside C，RC)、莱鲍迪甙D(Rebaudioside D，RD)、莱鲍迪甙E(Rebaudioside E，RE)、莱鲍迪甙F(Rebaudioside FRF)、甜茶苷和杜尔可甙A(DulcosideA，DA)；或是包含经FDA批准并通常以“甜叶菊”形式销售的高度纯化的莱鲍迪甙A提取物的甜味剂。
术语“益生元”是指刺激一种或多种有益胃肠细菌的生长和/或活性的食品成分。益生元可能是不易消化或具有低消化性的食品。益生元可以是纤维，但并非所有纤维都是益生元。据认为低聚合度(即≤5)的低聚糖比高聚合度的低聚糖更好地刺激细菌浓度。
术语“水活度”(a
粒度分布可以使用D值定义。D90值描述了直径，其中百分之九十的颗粒分布粒度具有较小的颗粒尺寸，百分之十具有较大的粒径尺寸。粒度可以通过质量或体积来确定。首选基于体积测量。
D50，体积基础中值，被定义为半数低于该值的直径。在遵循某些ISO准则时，D50被描述为X50。
任选地，糖颗粒的粒度是干法或湿法测量的。优选用于测量干法粒度的仪器是马尔文(Malvern)Scirocco。优选地，用于测量干法粒度的仪器在减压下操作，更优选在0.5bar下。优选用于测量湿法粒度的仪器是马尔文(Malvern)Mastersizer S。优选地，湿法测量在异丙醇中的悬浮液上进行，更优选地，以0.5g底物对50mL异丙醇的浓度进行。马尔文(Malvern)Scirocco和马尔文(Malvern)Mastersizer S仪器都以体积为基础表示粒度分布。例如，这些工具提供的D50是体积基础中值。
或者，粒度分布可以用其他术语来表示，例如，根据尺寸的颗粒的质量的相对量。质量中值直径提供对数正态分布质量中值直径并且被认为是质量平均粒径。
粒度分布也可以用粒度跨度来描述。粒度跨度＝(D90-D10)/D50。它给出了10％和90％点相距多远的指示，由中点标准化。
血糖生成应答(GR)
GR是指食用含碳水化合物的食品之后的血糖的变化。食品的GI和一定量食品的GL两者都指示当食用食品时预期的血糖生成应答。
GI
血糖生成指数是用于根据在食用具有一定量可利用的碳水化合物(通常为50g)的食品后两个小时内人体内血糖水平的相对变化对含碳水化合物的食品进行分类的系统。两小时的血糖应答曲线(AUC)除以葡萄糖标准品的AUC，其中标准品和测试食品两者都必须含有等量的可利用的碳水化合物。通常由从10位受试者收集的数据计算平均GI。在测试之前，人将典型地经历十二个小时的禁食。血糖生成指数提供了一种食品在体内多快提高血糖水平的量度。每种含碳水化合物的食品都具有GI。食用的食品量与GI不相关。高GI通常意味着食品更快地增加血糖水平。GI标度是从1到100。该标度最常用的型式是基于葡萄糖。葡萄糖GI标度中的100是通过食用50克的葡萄糖引起的血糖水平增加值。高GI产品的GI为70或更高的GI。中等GI产品的GI为55至69。低GI产品的GI为54或更低。这些是引起血糖缓慢上升的食品。
本领域技术人员应理解如何进行GI测试，例如使用国际公认的GI方法(参见联合FAO/WHO报告)，该方法已由小型实验研究和大型多中心研究试验(参见沃尔夫(Wolever)等人，2003)的结果得到验证。
现在体外GI测试也是可用的，参见实施例4。
GL
血糖生成负荷是食用后多少量的食品会提高一个人的血糖水平的评估。尽管血糖生成指数对于每种类型食品进行定义，但是血糖生成负荷根据食品量来计算。血糖生成负荷通过研究血糖生成指数(对血糖的作用速度的评估)和食用的碳水化合物量来评估碳水化合物食用的影响。高GI食品可以是低GL的。例如，西瓜具有高GI，但是典型的一份西瓜不含有太多碳水化合物，因此食用它的血糖生成负荷低。
一单位的血糖生成负荷近似于食用一克葡萄糖的效果。GL是将食品中可利用的碳水化合物克数乘以该食品的GI并且然后除以100来计算。对于一份食品，高于20的GL是高的，11-19的GL是中等的，而10或更低的GL是低的。
甘蔗汁
甘蔗汁含有从压榨和/或压碎去皮甘蔗中提取的糖浆中存在的所有天然存在的大量营养素、微量营养素和植物化学物质，其通常从精制白糖(99.9％蔗糖)中去除。
糖蜜
为糖制备的从结晶糖中分离的粘性副产物。糖蜜可以在糖加工的几个阶段从糖中分离。糖蜜含有与甘蔗汁相同的化合物，但是含有更高浓度的植物化学物质源。
喷雾干燥和其他干燥方法
喷雾干燥根据对流原理进行操作，通过将待干燥的产物与热空气流紧密接触来去除液体进料中的水分。喷雾干燥过程可以分为三个关键阶段：原料雾化、将喷雾和空气混合(包括蒸发过程)，以及将干燥的产品与空气分离。其他适当的干燥方法包括流化床干燥、环式干燥、冷冻干燥和低温真空脱水。
原料
喷雾干燥进料是液体或悬浮液(优选甜味剂和密度降低剂是溶解的)。混合这些成分会产生气泡。如果需要，可用的消泡机械与喷雾干燥机一起使用以减少在喷雾干燥原料之前产生的泡沫。这些通常依靠压力使气泡破裂。
本领域还已知将二氧化碳(或其他)气体添加到原料中(可能在压力下)以在喷雾干燥之前增加原料的通气量。对于某些成分，这种方法可以降低产生的颗粒的密度。
雾化
为了确保待干燥的颗粒具有可接触热空气流的最大表面积，经常将液体进料进行雾化，产生非常细的液滴，从而最终产生更有效的干燥。存在几种雾化器配置，最常见的是轮式、气动和喷嘴雾化器。
气动高压喷嘴雾化器用于下述实验。
蒸发和分离
喷雾干燥过程的第二阶段涉及通过使用在待干燥的颗粒/液滴的表面周围流动的热气体蒸发水分。
值得注意的是，存在三种不同类型的空气-液滴接触配置：并流、逆流和混合流，所有这些都有不同的应用，其取决于待干燥的产物。
并流和逆流干燥室两者都可以用于热敏材料，但是混合流干燥室的使用局限于干燥不易因为高温而品质劣化的材料。
典型的逆流和并流干燥装备的代表在下图1中所示。
喷雾干燥过程的最后阶段是将粉末与空气流分离。在干燥室的底部收集干燥粉末之后，将其排出或手动收集。
玻璃化转变温度
玻璃化转变温度(Tg)是特定物质的温度范围，在该温度范围内，无定形材料发生从固态、玻璃态到过冷液态或相反的可逆变化。玻璃化转变温度对于干燥产品的生产(特别是涉及制造品的加工和储存阶段)是非常重要的。粉末的玻璃化转变温度可以通过差示扫描量热法(DSC)确定。
ICUMSA
ICUMSA是糖色分级系统。低ICUMSA值表示较少的颜色。ICUMSA是通过分光光度仪器(如具有ProFoss分析系统的万通(Metrohm)NIRS XDS分光光度计)在420nm处测量。目前，被认为适合人类食用的糖，包括精制砂糖、结晶糖和可食用原糖(即红糖)，ICUMSA分数为45-5,000。
益生元测试
可以使用三脚蛋白复合体(Triskelion)TNO肠道模型2来测试本发明的糖和替代性甜味剂的益生元作用。这在胃肠道的体外模型中，其包括具有多种细菌物种存在的模型结肠以使食用益生元后益生菌的增加可以测量。
高强度甜味剂
天然的低卡路里甜味剂，甜叶菊也已被开发并批准用于许多国家。甜叶菊是高强度甜味剂，意味着一克比一克糖甜得多。甜叶菊已与蔗糖组合用于几种商业产品中。然而，消费者认为甜叶菊具有令人不快的金属余味。
罗汉果提取物和黑莓叶提取物是替代性天然的高强度甜味剂。
罗汉果提取物和黑莓叶提取物
罗汉果提取物由于其血糖生成指数为零、不含有卡路里并且是天然产品而令人关注。甜味来自罗汉果苷，其占罗汉果的约1％。罗汉果提取物正在新西兰由维多利亚生物公司(BioVittoria)种植。罗汉果提取物还具有热稳定性，并且保质期长，使其适合烹饪和储存。
罗汉果提取物通过将罗汉果压碎并在水中提取汁而制备。过滤提取物并收集称为罗汉果苷的三萜甙。它以液体和粉末两种形式出售。提取物经常与呈粉末形式的膨松剂组合。
罗汉果提取物的成本比甜叶菊更高，但金属余味没有甜叶菊那么强烈。
罗汉果提取物的甜度指数最高达300，即比蔗糖甜最高达300倍，这取决于所用的特定提取物。
黑莓叶提取物类似地通过提取黑莓叶而制备。
甜叶菊可以通过提取甜叶菊叶来制备，但通常将其进一步纯化以提高莱鲍迪甙A与其他组分(具有较少的有益风味特征)的比例。
罗汉果提取物和黑莓叶提取物两者都获自湖南绿蔓生物科技股份有限公司(Hunan NutraMax Inc),中国长沙市万家丽路217号嘉禾阁大厦25楼(F25,JiahegeBuilding,217Wanjiali Road,Changsha,China)410016,http://www.nutra-max.com/
食品级
食品级食品是对人类食用安全的食品。例如，传统糖中存在的金属被去除(例如使用磁铁)，因此传统糖是食品级的。食品级可食用产品具有可接受水平的有机废物，如鸟粪(例如，通过确保在压碎甘蔗/甜菜后鸟类无法接近和/或通过清洗或其他废物清除过程可实现)和/或可接受水平的杀虫剂、除草剂、重金属和/或其他毒素。食品级可食用产品符合人类食品的法规/质量控制要求。
常见材料的堆积密度
堆积密度可以如实施例5中所述测量。下表提供了本发明的合适的密度降低剂的一些常见材料的堆积密度。
参考文献
国际专利申请号PCT/AU2017/050782。
Jaffé,W.R.,(2012)Sugar Tech[糖技术],14:87-94.
联合FAO/WHO报告.Carbohydrates in Human Nutrition[人类营养中的碳水化合物].FAO Food and Nutrition[FAO食品与营养].论文66.罗马(Rome):FAO,1998.
Kim,Dae-Ok等人(2003)Antioxidant capacity of phenolic phytochemicalsfrom various cultivars of plums[不同李子品种酚类植物化学物质的抗氧化能力].Food Chemistry[食品化学],81,321-26.
新加坡专利申请号SG 10201807121 Q。
Wolever TMS等人.(2003)Determination of the glycemic index values offoods:an interlaboratory study[确定食品的血糖生成指数值：一项实验室间的研究].European Journal of Clinical Nutrition[欧洲临床营养学杂志],57:475-482.
这些中的每一个的副本通过引用并入本说明书。
实施例
实施例1-喷雾干燥的甘蔗汁和糖蜜与各种低GI HMWC
根据表1制备溶液。以1g HMWC对1g蔗糖(呈糖蜜或甘蔗汁的形式)的比率制备喷雾干燥溶液。然后将这些溶液制成浓度20％的总固体，并其以400或500ml的量喷雾。
表1-喷雾干燥的溶液
*这些溶液完全溶解，但在过夜冷藏后形成悬浮液。
所使用的糊精是抗消化糊精衍生物。
表2-表1溶液的喷雾干燥
在喷雾干燥之前过滤每种溶液。优选的方法是丝袜(stocking)过滤。
对照溶液13和14不包含HMWC，示出了没有HMWC添加剂不能制备合适的粉末。
将溶液1和2使用并流喷雾干燥器喷雾干燥，产生液体产物。随后用并流干燥器的实验是成功的，但使用较低的温度。
将溶液3至14使用逆流喷雾干燥器干燥。干燥器是莫纳什大学(MonashUniversity)的中试规模装置。如果使用可商购的模型，则预计有类似的结果。使用HMWC、菊粉、抗性淀粉(玉米淀粉)和乳糖形成可行(viable)粉末。糊精粉末太粘而不能用于商业用途。然而，如果添加干燥剂，则预计糊精将是合适的密度降低剂。
在室温和潮湿条件下储存4周的时间段后，含菊粉和抗性淀粉的粉末仍为可流动粉末。乳糖粉末结块，可能是由于乳糖的吸湿性，而添加干燥剂可以改善粉末的保质期。
有趣的是，从甘蔗汁和糖蜜溶液获得的结果没有显著差异。两个小区别是，抗性淀粉与糖蜜形成比抗性淀粉与蔗糖更粘(但仍可接受)的粉末，以及菊粉与糖蜜得到比菊粉与蔗糖更高的非粘性粉末的产率。
实施例2-无定形糖、甘蔗汁或糖蜜中的多酚含量的分析
将40g样品准确称量到100ml容量瓶中。添加大约40ml的蒸馏水，并且搅拌烧瓶直至样品完全溶解，在此之后用蒸馏水将溶液补足至最终体积。多酚分析是基于福林-西奥卡特(Folin-Ciocalteu)方法。简而言之，将适当稀释的原糖溶液的50μL等分试样添加到检测管中，随后添加650μL的蒸馏水。将福林-西奥卡特试剂的50μL等分试样添加到混合物中并振摇。5分钟后，在混合条件下添加500μL的7％Na
用于分析多酚含量的替代性方法是使用近红外光谱法(NIR)测量样品中的麦黄酮的量。在这些情况下，(在多酚源自甘蔗的情况下)麦黄酮的量与总多酚数成正比。关于该方法的进一步信息可在2016年7月27日提交的名称为“用于糖制备的方法”的澳大利亚临时专利申请2016902957号中获得。
已知具有20至45mg CE多酚/100g碳水化合物和0至0.5g/100g还原糖的蔗糖糖具有低GI(参见国际专利申请第PCT/AU 2017/050782号)。还已知具有46至100mg CE多酚/100g碳水化合物和0至1.5％w/w还原糖(其中不超过0.5％w/w果糖和1％w/w葡萄糖)的蔗糖糖是低GI(参见新加坡专利申请第SG 10201807121 Q号)。
实施例3-无定形糖、甘蔗汁或糖蜜中还原糖含量的分析
有几种定性测试可以用于确定样品中的还原糖含量。水性柠檬酸钠或水性酒石酸钠中的铜(II)离子可以与样品反应。还原糖将铜(II)转化为铜(I)，其形成可以定量的氧化铜(I)沉淀。
一种替代方法是使3,5-二硝基水杨酸与样品反应。还原糖将与此试剂反应以形成3-氨基-5-硝基水杨酸。3-氨基-5-硝基水杨酸的量可以用分光光度法测量，并且结果用于定量存在于样品中的还原糖的量。
实施例4-确定溶解在甘蔗汁或糖蜜中的固体量
一定体积的甘蔗汁或糖蜜经由丝袜过滤到烧瓶中。称重培养皿，并且将几滴甘蔗汁放置在该培养皿上并且迅速重新称重，以避免任何水分损失到周围空气中。然后将培养皿置于装有干燥剂粒料的烘箱中在70℃下过夜，并且在第二天称重。重新称量样品，并且然后置于烘箱中直到观察到恒定的质量。该质量没有水分，并且是来自甘蔗汁滴的固体总量。称重后，该质量可以以相对于初始质量计算，来得到甘蔗汁中总固体的质量分数用于进一步稀释。
实施例5-干燥剂与测量的总固体的比率
在测试总固体含量后，以特定的质量比添加干燥剂(抗性淀粉(HM)、卵磷脂、乳清分离蛋白(WPI)或其组合)。然后将各种溶液稀释至待干燥的进料的最终总固体百分比，并使用磁力搅拌器充分混合。以确保所有固体溶解的浓度制备进料溶液。表4中是测试样品的比率和TS值。
表4-使用如在实施例1中使用的逆流喷雾干燥器，在不同量的总固体(TS)、甘蔗汁(CJ)、分离乳清蛋白(WPI)与抗性淀粉(HM)的比率和入口空气温度的情况下制备的喷雾干燥的甘蔗汁。
结果-产率
堆积密度
对于所生产的粉末，确定了两种堆积密度值；自由倾倒粉末堆积密度和振实密度。该密度优选在室温和/或50-60％相对湿度下测量。
为了确定自由倾倒密度，将20g质量的粉末倒入一个刻度量筒中，并且从量筒刻度上读出所占据的体积。
然后通过将量筒中的20g样品从15cm的高度掉落到橡胶垫上20次来确定此样品的振实堆积密度。一些测试方法涉及振实100次。
堆积密度可表示为：堆积密度＝W
流动性
由喷雾干燥过程获得的粉末的流动性使用豪斯纳比(Hausner ratio)来确定并且与流动性质相关。这些流动特性在下表5中示出。
表5：粉末流动性相对豪斯纳比的细节
豪斯纳比是根据振实粉末密度与自由倾倒密度之比计算的。这由以下等式表示：
HR＝ρT/ρF，其中ρT和ρF分别是振实密度和自由倾倒密度。
含水量
干燥粉末的含水量是通过取3-4克或1-2克粉末样品，并且然后将其放置在70℃下具有干燥剂的烘箱中直至粉末质量保持恒定来确定的。然后将含水量确定为粉末原始质量的百分比。
结块敏感性
将从喷雾干燥过程中收集的粉末储存在拉链锁袋或真空密封袋中，并置于环境条件和冷藏条件下。基于存在于粉末中的块的尺寸和数目，以及破碎块的容易程度(即非常容易再次破碎成粉末、或极其坚硬并且难以造粒)对粉末进行定性分析以确定其易结块程度。
粉末溶解度
粉末的溶解度是通过将干燥产物样品溶解在水中，并且然后目视检查以指出是否存在任何悬浮固体来确定。
逆流喷雾干燥
在每个实验运行中喷雾干燥500g的溶液。以确保所有固体溶解的浓度制备进料溶液。进料压力是500kPa。进料以15ml/min的速率流经喷嘴型雾化器。结果在下表6中示出。
表6：喷雾干燥的CJ:WPI
发现乳清分离蛋白是甘蔗汁的喷雾干燥中非常有效的添加剂。入口空气温度以10℃的增量增加两次，同时保持相同的进料溶液条件，然后发现在200℃的入口空气温度和5.03％的含水量条件下可以生产出表现高流动性和在储存后结块最少的最干燥的粉末。
最初认为利用较高温度生产的粉末应比在较低温度下生产的粉末更干燥，但是发现存在最佳温度，该温度使将产生具有最少的水剩余的粉末，并且在高于或低于此点的温度下操作将增加残留水分。图2描述了含水量相对干燥室温度。
不受理论的束缚，据认为空气温度的提高增加了从液滴到空气的蒸发速率，从而导致较低的含水量，直到蒸发太快发生而在颗粒表面上形成外壳，减慢了从颗粒中的进一步蒸发，导致增加。使用类似的入口空气温度，但仅10％的干燥剂增加了水含量。当入口空气温度增加至220℃时，粉末的含水量降回到6.27％。具有20％WPI的最好样品在储存时保持完全自由流动而不结块(表6，第3行)并且因此是制备的最好的糖。
发现甘蔗汁与WPI的最佳比率是以20％w/w的总固体浓度的80:20CJ:WPI。发现干燥室温度对形成的粉末的稳定性有显著影响，最终作为粉末中残留的含水量的结果。发现对应于平均干燥室温度为72.7℃的200℃的入口空气温度得到5.03％的80:20粉末的最低含水量。这产生了没有表现出结块的自由流动的、稳定的粉末。
包含卵磷脂的喷雾干燥组合物的结果在下表7中示出。
表7：喷雾干燥的CJ:WPI:L
第11和12项也示出了在储存时保持自由流动且不结块。
与单独使用WPI相比，添加卵磷脂改善了含水量。如所预期的，也改善了流动性和储存稳定性。在干燥剂中使用3:1的卵磷脂与WPI的比率干燥的粉末具有低至4.14％的含水量。
通过添加卵磷脂，可以生产低至95:5(CJ:总干燥剂)的粉末，该粉末在储存时不结块。
WPI:卵磷脂的最佳比率确定为1:3，并且使用80:5:15的CJ:WPI:L的比率实现了4.14％的含水量。此外，添加卵磷脂消除了喷雾干燥器中粉末的壁沉积。
实施例7-入口温度和蛋白质比率的影响
食品级蔗糖(CSR)和乳清蛋白(伯克营养(Bulk Nutrients))用于制备下表8的蔗糖-蛋白模型溶液。使用室温下的蒸馏水通过磁力搅拌器将蔗糖和乳清蛋白溶解在2L玻璃烧杯中。使用与实施例1和5相同的喷雾干燥器。
表8-测试精炼糖模型溶液
对于非粘性产物需要总固体(WPI加蔗糖)的10％WPI，5％是不足量的干燥剂。合适的粉末具有小于14％的水分。
使用在160℃(10％)或160℃和180℃(20％和40％)下的入口空气，在具有90:10的蔗糖与蛋白质比率的溶液中有10％、20％和40％固体产生自由流动的粉末。
最佳产率是在160℃下在90:10糖与WPI的溶液中有40％固体的情况下。然而，所得粉末是粘性的，可能是因为温度对于固体量而言太低。％总固体在喷雾干燥器之间适当变化，并且技术人员能够优化％总固体。将温度增加至180℃解决粘性问题并保持良好的产率。然而，较低的含水量被认为更可能带来长保质期。
因此，初步研究表明，对于90:10的蔗糖:WPI，160℃至180℃是对本发明的低GI糖值得优化的设置。
实施例8-用并流喷雾干燥器制备低GI糖
甘蔗汁。
来自伯克营养(Bulk Nutrients)公司的无味WPI
用于喷雾干燥的进料溶液混合物是40％w/w。使用的并流喷雾干燥器具有雾化高％进料溶液的能力。制备90％:10％的甘蔗汁对WPI固体的溶液：将1440g甘蔗汁和160gWPI(固体基质中20％w/w)与2400g密理博(Milli-Q)的过滤水混合并且充分搅拌。
实验中的喷雾干燥器由科迪机械有限公司(KODI Machinery co.LTD)制造。型号是LPG-5。扫描电子显微镜(SEM)用于分析颗粒形貌。SEM型号是飞纳XL台式(PhenomXLBenchtop)。在分析之前，通过样品涂覆机(柯若(Quorum)SC7620溅射涂覆机)涂覆测试样品。
将喷雾干燥器设定为入口温度170℃和出口62℃，并且将原料喷雾干燥。
生产的自由流动的粉末具有1％的含水量和超过70％的产率。该产物不结块并且具有良好的稳定性。
还制备了80:20和70:30的CJ:WPI％固体糖。
80:20和70:30的CJ:WPI％固体糖的SEM图像分别在图3和4中。80:20糖中有一些多孔结构。70:30糖示出了更多“切削的”或“破损的”颗粒。多孔且切削的颗粒糖仍具有商业利益。
实施例9-GI测试
图4绘制了实施例8的90:10的CJ:WPI糖上的体外血糖生成指数速度测试(GIST)结果。测试涉及糖的体外消化以及使用布鲁克(Bruker)BBFO 400MHz NMR光谱法进行分析。测试由新加坡理工学院食品技术创新与资源中心进行，该中心已证明其体外方法与传统的体内GI测试的结果之间的强相关性。90:10的甘蔗汁与乳清分离蛋白的％固体无定形糖是低血糖生成的。
由于90:10糖是低GI，因此技术人员将预期更高蛋白质的80:20和70:30糖也是低GI。技术人员还预计具有不同干燥剂(如纤维)的无定形糖具有类似的结果，只要该干燥剂没有GI(如蛋白质)或低GI。不溶性纤维对GI几乎没有影响，因此当不溶性纤维是干燥剂时，无定形糖的GI应该仍然低。可溶性纤维降低了血糖生成指数，因此具有可溶性纤维干燥剂的无定形糖将比具有蛋白质干燥剂的测试糖的GI甚至更低。高强度甜味剂像甜叶菊或罗汉果甜味剂的GI为零。因此，具有高强度甜味剂作为干燥剂的无定形糖也将保持低GI。
在新加坡理工学院食品创新与资源中心使用福林-西奥卡特(760nm紫外检测)使用安捷伦(Agilent)Cary 60UV-Vis分光光度计对90:10的CJ:WPI％固体无定形糖的多酚含量进行了多酚含量测试。该糖具有446.80mg CE多酚/100g碳水化合物。
研究了多酚含量对糖的GI的影响。传统白糖(即基本上是蔗糖)用作对照。具有各种不同量的多酚含量的糖通过向传统白糖中添加各种不同量的多酚来制备。
表9示出了在所制备的糖上的体外血糖生成指数速度测试(GIST)的测试结果。该方法涉及体外消化以及使用布鲁克(Bruker)BBFO 400MHz NMR光谱法进行分析。测试由新加坡理工学院食品技术创新与资源中心进行，该中心已证明其体外方法与传统的体内GI测试的结果之间的强相关性。GIST测试的结果也在图5A中描绘。
表9-糖多酚含量对比GI
虽然果糖的GI是19，而葡萄糖的GI是100中的100。因此，我们预期随着少量精炼糖中葡萄糖含量的增加，血糖生成应答也同时增加。
制备第二组糖，其中将还原糖(1:1的葡萄糖与果糖)添加到某些精制白糖加多酚糖中。还使用GIST方法测试了这些糖的GI，并且结果在表10中。
表10-多酚和还原糖含量对GI的影响
*PP＝多酚；RS＝还原糖(1:1的葡萄糖:果糖)
来自表10的几个样品的GI在表5B中描绘。
尽管此测试使用结晶糖，但结果预计将适用于具有无GI的干燥剂(例如蛋白质、不溶性纤维或高强度甜味剂)的无定形糖。其他干燥剂(如可溶性纤维可能进一步降低GI，但预计不增加GI)。
先前的低GI糖的基于葡萄糖的血糖生成指数为约50。制备非常低血糖生成的糖达到约15的GI的能力是非常出乎意料的，该GI显著小于先前的低血糖生成的蔗糖糖的GI的一半。此外，出乎意料的是非常低血糖生成的糖是可口的。
实施例10-来自实施例8的糖的味道特征
两名合格的感官分析师和两名项目研究人员对来自实施例8的90:10、80:20和70:30糖进行了味道测试。感官特征在图6中。
90:10和80:20糖比精制白糖更甜，而70:30的糖同样甜。90:10和80:20的糖具有焦糖味。不受理论的束缚，据认为这种味道与甘蔗汁有关。80:20和70:30的糖具有牛奶味。不受理论的束缚，据认为牛奶味与WPI有关。
80:20糖在甜味、牛奶味和焦糖味之间具有良好的平衡。颗粒的多孔结构不引起味道问题。
此测试表明了低GI糖如何为不同的应用制备不同风味。
实施例11-低密度无定形糖
材料：
1)甘蔗汁。
2)来自伯克营养(BULK NUTRIENTS)公司的乳清分离蛋白
3)进料溶液混合物(50％w/w)：
1600g甘蔗汁(溶液的40％w/w)
400g WPI(固体基质中20％w/w)(溶液的10％w/w)
2000g密理博(Milli-Q)水(50％w/w)
装置：
1)喷雾干燥器：科迪机械有限公司(KODI Machinery co.LTD,)，型号：LPG-5
2)扫描电子显微镜(SEM)：飞纳台式SEM：飞纳XL(Phenom XL)
3)样品涂覆机：柯若(Quorum)SC7620溅射涂覆机。
测试步骤：
1)将进料溶液成分组合。
2)雾化前对进料溶液充气(使用搅拌棒手动)，产生奶油状/稳定的气泡。干燥期间恒定搅拌。
2)将溶液喷雾到干燥器中(入口170℃±1℃，出口62℃±2℃，喷嘴尺寸50mm)以制备充气无定形糖颗粒。
3)从喷雾干燥器收集粉末。通过Quorum SC7620溅射涂覆机涂覆品，以制备它们用于SEM分析。
4)SEM分析。
成功制备了充气无定形糖颗粒。糖粉的SEM图像在图6A-E中示出。粒度是从小于10μM至约60μM变化。颗粒的充气/多孔性质在切削或未完全包埋的颗粒的图像中可见。
糖具有低的堆积密度。图7示出了根据此实施例制备的3g的白色结晶糖和3g的低密度、充气无定形糖的图像。白糖的堆积密度是约0.88g/cm
实施例12-无定形糖的减糖可能性
由澳大利亚的进料测试实验室(FeedTest Laboratory)使用近红外技术分析实施例8中制备的糖的组成。分析结果在下表11中。
表11A-20％WPI:CJ无定形糖的组成
表11B-20％向日葵蛋白：CJ无定形糖的组成
粗纤维是不溶性碳水化合物，NFE(无氮提取物)是可溶性碳水化合物。
与精制白糖的100％游离糖相比，表11A的无定形糖具有63％游离糖，但糖的甜度是相当的(参见实施例11和图6)。如果无定形糖以1:1比率(按重量计)替代精制白糖，则糖减少了37％。然而，基于增加的甜度，可以实现0.85:1的替代。这将导致游离糖减少43％。糖的非充气型式的结果预计是相同的，因为该比较是基于重量而不是密度/体积。与精制糖的100％游离糖相比，表11B的无定形糖具有75％的游离糖，但糖的甜度相当(参见实施例18和图25B)。如果无定形糖以1:1的比例(按重量计)代替精制白糖，则糖减少了25％。
在本发明的无定形糖的糖源是甘蔗汁(或具有相同组成的物质)的情况下，减少的游离糖预计是相同的，与所用的干燥剂无关(只要干燥剂不包括游离糖)。
精制白糖是1,700kJ/100g。表11A的无定形糖为约321cal/100g，即约1343kJ/100g。表11B的无定形糖为约389cal/100g，即约1630kJ/100g。因此，表11A和表11B的无定形糖分别含有精制白糖总能量/总卡路里的约79％和约96％。换句话说，当与同等重量的精制白糖相比时，按重量计的无定形糖的总能量/总卡路里分别降低了约20％和5％。这些计算基于充气糖和蛋白质混合物。所含的蛋白质含有卡路里。不易消化/抗消化的食物具有更低的卡路里或为零。含有不易消化/抗消化成分而不是蛋白质的糖会增加卡路里的减少。
再次，糖的非充气型式的结果预计是相同的，因为这种比较是基于重量而不是密度/体积。
技术人员将理解，总能量的减少根据所使用的干燥剂的性质和量而变化。例如，如果干燥剂是纤维，则与干燥剂是蛋白质的情况相比预期总能量的减少更多。使用更大量的干燥剂(例如固体重量的30％)的情况下，预期总能量减少更多。
实施例8中制备的糖的组成的营养信息在下表12中。表中的％每日值(DV)告诉你一份食品中的营养对日常饮食贡献的多少。每天2,000卡路里用于一般营养建议。
表12-食用份量的营养细节
这种糖比传统的结晶白糖具有显著更高的矿物质含量。
传统的结晶白糖每100g提供约400卡路里。这种20％固体w/w的乳清分离蛋白和80％w/w固体的甘蔗汁的无定形糖具有一当量质量传统结晶白糖的卡路里含量的87.5％。卡路里减少了12.5％。这种糖中的蛋白质有卡路里，如果使用了不易消化的碳水化合物干燥剂，则存在的卡路里减少并且卡路里减少会更多。无论糖是否充气，其结果都将相同，因为密度与该测量无关。
如先前所述，由于这种无定形糖比传统糖更甜，因此认为可以实现0.85:1的替代。这将导致卡路里按重量计减少约25.6％。
实施例13-使用充气无定形糖的巧克力的制备
将30g的瑞士莲(Lindt)70％黑巧克力熔融并与30g结晶白糖组合作为对照。将30g的瑞士莲(Lindt)70％黑巧克力在水浴上融化，与15g根据实施例8制备的充气无定形糖混合并使其凝固。SEM图像使用实施例8中所述的SEM方法拍摄，并在图8-A至D中描绘，示出了具有糖晶体的巧克力；E至H示出了具有充气无定形糖的巧克力。如实施例22所述，该无定形颗粒在制造后在巧克力中稳定。
图8A-D说明具有触觉糖晶体的固体巧克力。图8E-H说明巧克力被涂覆在充气无定形糖颗粒上。经巧克力涂覆的无定形颗粒小于25μm且没有检测到更大的颗粒。
具有触觉糖晶体的固体巧克力：初品具有来自可可豆的苦味。甜味在余味中来得很晚。尽管糖含量高，但总体味道却不如巧克力涂覆的充气无定形糖分颗粒甜。
涂覆充气无定形糖颗粒的巧克力：初品是甜的。质地为奶油状并且充满香气。余味还是甜的。总体味道几乎是白糖巧克力共混物甜度的两倍，但仅具有50％w/w添加的糖含量。
实施例14-用各种糖源制备的无定形糖
在本实施例中，将为制备无定形糖而开发的技术应用于制备具有可溶性纤维、不溶性纤维或蛋白质(包括素食蛋白)的无定形替代性甜味剂。
1)甜味剂
大米糖浆-阿联酋温室公司(Pure Harvest)：有机大米麦芽糖浆
椰子糖-CSR公司：未精制的椰子糖
罗汉果-摩莱公司(Morlife)：天然的甜味剂罗汉果
枫糖浆-伍尔沃思公司(Woolworths)：100％纯加拿大枫糖浆
2)来自伯克营养公司(BULK NUTRIENTS)的100％WPI的乳清分离蛋白。
360g甜味剂(a.大米糖浆，b.椰子糖，c.罗汉果(300克，在下表中查找进料溶液)或d.枫糖浆)
40g WPI
600g密理博(Milli-Q)水
1)甜味剂：甘蔗糖浆
2)乳清分离蛋白
3)可溶性纤维(莲花(Lotus)：黄原胶)或不溶性纤维(KFSU公司：植物赛尔(Phytocel)-100％天然甘蔗粉)
3.1)不溶性纤维
360g甘蔗糖浆
36g WPI
4g不溶性纤维
600g密理博(Milli-Q)水
3.2)可溶性纤维
500g甘蔗糖浆
36g WPI
4g不溶性纤维
400g密理博(Milli-Q)水
1)甜味剂：甘蔗糖浆
2)素食蛋白(生物技术有限公司(Bio Technologies LLC)，太阳蛋白：向日葵蛋白粉)。
500g甘蔗糖浆
40g素食蛋白
300g密理博(Milli-Q)水
装置
1)喷雾干燥器：LPG5，科迪机械有限公司(KODI Machinery co.LTD)。
2)扫描电子显微镜(SEM)：飞纳台式SEM：飞纳XL(Phenom XL)
3)样品涂覆机：柯若(Quorum)SC7620溅射涂覆机。
4)真空包装机
测试步骤
1)合并并混合进料溶液成分以在雾化之前形成稳定的溶液(与具有稳定气泡的溶液相反)。
2)将溶液喷雾到干燥器中(入口170℃±1℃，出口70℃±2℃，喷嘴尺寸50mm)。
3)从喷雾干燥器收集粉末。通过柯若(Quorum)SC7620溅射涂覆机涂覆样品，以制备它们用于SEM分析。
4)SEM分析。
表13-实施例14的无定形糖中的成分
结果
在每种情况下，均形成自由流动的粉末(在溅射涂覆之前)，并且成功制备了充气无定形糖颗粒。粉末为充气状态，但是比实施例11中制备的粉末的充气少，其在进行喷雾干燥之前使用手动搅拌棒使溶液主动充气。这些粉末仅普通混合以获得均匀的溶液以进行喷雾干燥，而不是更剧烈地混合以获得稳定的气泡。
表12中的产物1至4和6至7的SEM图像在图9A-C(大米糖浆)、D-E(椰子糖)、F-G(罗汉果)、H-I(枫糖浆)、J-K(甘蔗渣)、L-M(向日葵蛋白)中。没有产物5(黄原胶)的图像。
粒度是从小于10μm至约60μm变化。可以在切削或未完全包埋的颗粒的图像中看到颗粒的充气/多孔性质。
如图7中的产物确定粉末的堆积密度。结果在下表14中。
表14-堆积密度结果
充气无定形糖的堆积密度是约0.47g/cm
大米糖浆和罗汉果结果是最不致密的，其密度降低了近60％。由于密度可能随着WPI的增加而降低，因此密度降低70％是可信的。
实施例15-使用本发明的无定形糖制备的烘焙食品
黄油饼干和香草纸杯蛋糕两者使用本发明的无定形糖(具体地，由80％:20％甘蔗汁对WPI固体而制备的实施例8的糖)来制备。
通过SEM对所得产物进行分析，如图10和11所示。这些图像示出了充气糖颗粒在松饼和饼干产品两者中均保持完整，并且在食品制备期间没有失去充气状态。虽然由于一层脂肪涂覆在糖上充气不太明显，但是由于它保持其预加工的尺寸和形状，因此颗粒保持充气。
饼干和纸杯蛋糕的制备如下：
表15-实施例15的黄油饼干的成分
实施例15的黄油饼干的制备
实施例8的无定形糖的一半调入黄油和香草提取物中。添加鸡蛋并且将混合物混合直至混合为一体。添加过筛的面粉、发酵粉、小苏打和盐，然后将混合物混合直至刚混合为一体。实施例8的无定形糖的剩余的一半调入混合物中并且将一勺的所得混合物放置在抹油的烤盘上并且在150℃下烘烤20-25分钟。
表16-实施例15的香草纸杯蛋糕的成分
实施例15的香草纸杯蛋糕的制备
实施例8的无定形糖的一半调入面粉中。将牛奶、黄油、鸡蛋和香草提取物添加到面粉中并将糖混合物和成分混合为一体。实施例8的无定形糖剩余的一半调入混合物中将所得混合物舀至抹油的纸托蛋糕盘并且在150℃下烘烤20-25分钟。
实施例16-水活度
实施例8中制备的糖(甘蔗汁和20％固体重量的乳清分离蛋白)的水活度(或蒸气分压)确定为0.31。测量水活度以确定货架稳定的食品。对于这种类型的食品和食品成分优选为0.6或更低的水活度以抑制霉菌和细菌的生长。
应当理解的是，在本说明书中披露和限定的本发明可扩展至从文本部分和附图部分提及的或者显而易见的单个特征的两个或更多个的所有替代性组合。所有这些不同组合构成本发明的多个替代性方面。
粉末的堆积密度按图7中的产品测定。产物使用并流喷雾干燥器使用如实施例8的喷雾条件制备。产物1-7的进料溶液如实施例8在雾化前充分搅拌。产物8的进料溶液如实施例11在雾化前充气。结果在下表17中。
实施例17–用不同密度降低剂制备的无定形糖
在本实施例中，将为制备无定形糖而开发的技术应用于制备具有额外的基料或密度降低剂(包括素食蛋白、蛋清蛋白和发酵粉)的无定形甜味剂。
1)甜味剂
甘蔗汁
2)基料或密度降低剂：
i.分离豌豆蛋白粉(山地营养(Hillside Nutrition))
ii.高粱粉(鲍勃红磨坊(Bob's Red Mill))
iii.蛋清(新鲜)(阳光皇后农场(SunnyQueen Farm))
iv.WPI(伯克营养(Bulk Nutrients)))
对于配方1a：
360g甘蔗汁
40g基料
600g密理博(Milli-Q)水
对于配方1b：
320g甘蔗汁
80g基料
600g密理博(Milli-Q)水
对于配方1c：
280g甘蔗汁
120g基料
600g密理博(Milli-Q)水
对于配方1d：
365g甘蔗汁(含水量26％)～270g固体甘蔗
30g基材
355g密理博(Milli-Q)水
对于配方1b*，进料溶液在雾化之前进行充气以产生稳定的气泡(如实施例11中所述)。对于其他配方，其他粉末仅通常混合以获得均匀的溶液进行喷雾干燥，而不是更剧烈地混合以获得稳定的气泡。
1)甜味剂：甘蔗汁
2)基料或密度降低剂：
a.分离糙米蛋白粉(伊甸园健康食品(Eden Health Foods))
b.豆粉(莲花(Lotus))
c.高粱粉(鲍勃红磨坊(Bob's Red Mill))
325g甘蔗汁(含水量26％)～240g固体甘蔗
60g基料
365g密理博(Milli-Q)水
为避免喷嘴堵塞，豆粉和高粱粉溶液在与甘蔗糖浆混合之前通过250μm筛。
1)甜味剂：甘蔗糖浆
2)发酵粉(莲花(Lotus))
对于配方3a：
325g甘蔗汁(水分含量26％)～240g(80％)固体甘蔗
12g发酵粉
350g密理博(Milli-Q)水
对于配方3b：
325g甘蔗汁(水分含量26％)～240g(80％)固体甘蔗
12g发酵粉
48g面粉
350g密理博(Milli-Q)水
设备
1)喷雾干燥机：LPG5，科迪机械有限公司(KODI Machinery co.LTD)
2)真空包装机
测试程序
1)在雾化之前合并并混合进料溶液成分以形成稳定的溶液(配方1b*除外，其产生具有稳定气泡的溶液)。
2)将溶液喷入干燥器(入口170℃±1℃，出口70℃±2℃，喷嘴尺寸50mm)。
3)从喷雾干燥器中收集粉末。
结果
在每种情况下，均形成自由流动的粉末并成功制备了充气的无定形糖颗粒。除了产物8，粉末在雾化之前没有充气(如实施例11中所述)。其他粉末仅普通混合以获得均匀的溶液以进行喷雾干燥，而不是更剧烈地混合以获得稳定的气泡。
表17中的产物6-8的SEM图像在图12A-D(豌豆蛋白)、图13A-D(蛋清蛋白)和图14A-G(包括喷雾干燥前的通气)中。在这些样品中观察到多孔结构。没有产物1-5和9-13的SEM图像。
如实施例5中所述，对于图7中的产品确定粉末的堆积密度。结果在下表17中。
表17–堆积密度结果
充气无定形糖的堆积密度范围为0.34g/cm
包含豆粉和发酵粉的配方的密度最小(0.34g/cm
20％WPI在正常搅拌或在干燥前搅打成气泡时具有相同的堆积密度/多孔性。
此外，20％向日葵蛋白(含和不含卵磷脂)、19％抗性麦芽糊精和1％可溶性/不溶性纤维(含和不含卵磷脂)具有相似的堆积密度，表明表面活性剂不会增加堆积密度。
实施例18–充气无定形甜味剂的口味特征
评估了各种充气无定形甜味剂的口味特征。结果如图26所示。
A、B和D比精制白糖甜。F同样甜。A有香味，令人垂涎并有焦糖味。B有香味，令人垂涎并有焦糖味和牛奶味。C有异味。D有香味，令人垂涎。E有焦糖味。F有牛奶味。
该测试说明如何针对不同应用制备具有不同风味的不同充气无定形甜味剂。B的口味特征表明，该产品在覆盖B风味的食品中或在所需糖量减少的食品中更有用。
表18–口味特征
实施例19-使用充气无定形糖制备巧克力
将70g的德尔福(Delphi)70％黑巧克力(60％可可固体+10％可可脂)熔化并与30g白色结晶蓖麻糖混合，白糖作为对照。将70g的70％黑巧克力在水浴上融化，与15g充气无定形糖混合并调温，然后成型。充气无定形糖的D90小于30微米。
无定形糖在用手进行最小限度的混合后很容易制成光滑的巧克力。混合5分钟后，巧克力混合物变得光滑且呈奶油状。在相同的混合条件下，传统糖在巧克力中保持颗粒状。可能需要进一步精炼才能使该混合物变得光滑且呈奶油状。无定形糖具有更容易混合和混合时间更短的优点。这可能会减少制造时间和成本。如实施例22中所述，无定形糖颗粒在制造后在巧克力中是稳定的。
为了获得这些结果，避免将无定形糖添加到巧克力的水相中是有用的，例如，应在精炼后添加无定形糖。任选地在精炼和研磨之后。任选地在精炼、研磨和精制之后。为了保持巧克力中无定形颗粒的结构，推荐将包含无定形糖的配方产品的温度保持在无定形糖的玻璃化转变温度以下。
实施例20-75％白糖/25％WPI和35.7％白糖/35.7％红蔗糖/12.5％WPI/12.5％FOS(低聚果糖)无定形糖的制备
对不同配方和配方产品，研究了制备方法对粒度分布、堆积密度和水含量的影响。结果列于下表19中。
测试条件
使用GEA SD-28喷雾干燥器进行测试。干燥室直径为2.76m，圆柱高度为1.95m，锥度为60°。干燥气体，环境空气，由燃气(丙烷气)加热器间接加热，并通过天花板空气分散器进入干燥室。
进料由莫诺泵(Mono pump)供应到位于空气分散器中心的喷嘴。通过热空气将雾化的液滴干燥成特定的粉末。通过旋转阀从旋风分离器和袋式过滤器中分离和收集产物。
来自室的出口气体被引导通过旋风分离器，从干燥气体中分离出细小颗粒，袋式过滤器和湿式洗涤器用于在排放到开口之前进一步净化出口空气。
使用Mettler HR73(T4/105℃)评估固体含量。用于粉末分析的样品在旋风分离器处收集。使用马尔文(Malvern)Mastersizer(在0.5bar下干燥)评估粒度。
如实施例5测定自由倾倒堆积密度。除了样品振实100次之外，如实施例5测定振实堆积密度。
一般成分
乳清分离蛋白(WPI)来自阿瑞雅食品(Arla Foods)、白蔗糖、红蔗糖(来自斐济)和低聚果糖(FOS)。
一般制备
所有进料均以60％的干物质浓度制备。
配方的成分和制备
配方1和2的成分：200kg软化水、225kg白糖、75kg乳清分离蛋白。
配方1和2的制备：将水加热至约70℃，然后加入糖和乳清蛋白。在喷雾干燥前保持进料罐中的温度。
配方3的成分：100kg软化水、112.5kg白糖、37.5kg乳清分离蛋白。
配方4的成分：100kg软化水、54kg白糖、54kg红蔗糖、4.5kg FOS和37.5kg乳清分离蛋白。
进料3和4：将水加热至约70℃，然后加入糖、低聚果糖和乳清蛋白。然而，在添加乳清蛋白之前停止加热。在喷雾干燥之前，进料罐中的温度下降到约38-45℃。
测试1
粉末中的水分为1.24％。堆积密度(松散/振实)为0.58/0.66g/ml。平均粒径(D50)142μm。由于粘性粉末，在测试1之后存在一些沉积物。
测试2
粉末中的水分为2.15％。堆积密度(松散/振实)为0.60/0.69g/ml。平均粒径(D50)78μm。与测试1(42bar)相比，测试2(142bar)中的喷嘴压力更高。当喷嘴压力增加时，颗粒尺寸减小。
测试3
粉末中的水分为2.24％。
测试4
粉末中的水分为1.97％。堆积密度(松散/振实)为0.36/0.44g/ml。平均粒径(D50)为70μm。与测试1和测试2相比，粉末的堆积密度低可能是由于进料中存在一些空气。由于进料中混入空气，新鲜制作的进料的密度约为0.9g/ml(进料呈乳白色)。一段时间后，进料中的气泡上升到表面，进料的密度增加到约1.2g/ml，其为正确的进料密度(不含空气)。然后，进料变得更透明，颜色呈淡黄色。
测试5
粉末中的水分为2.28％。堆积密度(松散/振实)为0.36/0.44g/ml。平均粒径(D50)95μm。与测试1和测试2相比，粉末的堆积密度低可能是由于进料中存在一些空气。
测试6
粉末中的水分为2.33％。堆积密度(松散/振实)为0.53/0.65g/ml。平均粒径(D50)55μm。
测试7
粉末中的水分为2.45％。堆积密度(松散/振实)为0.47/0.57g/ml。平均粒径(D50)51μm。
进一步测试
在140℃的入口温度下重复这些测试，得到稳定的自由流动粉末并且产率提高。
表19-制备的配方产品的特征，包括粒度分布和堆积密度
实施例21-原料和制备配方的影响
对不同配方和配方产品，研究了制备方法对粒度分布、堆积密度、产率和水分含量的影响。
使用GEA移动小喷雾干燥器进行喷雾干燥。使用马尔文(Malvern)Mastersizer S进行湿粒度分级。使用异丙醇阻止颗粒粘在一起。使用马尔文(Malvern)Scirocco在0.5bar压力下进行干颗粒分级。
结果列于下表20中。
发现增加雾化空气压力或降低进料固体的百分比会降低D90粒度(对比试验1、2和3；以及试验8、9和10)。在包含WPI的配方中(参见试验1-3)，发现将雾化空气压力增加到2bar(试验2)对D90粒度的影响大于将进料固体的百分比降低到50％(试验1)。相比之下，在包含蛋清蛋白和菊粉的配方中(参见试验8-10)，发现将进料固体的百分比降低至50％(试验10)对D90粒度的影响大于增加气压至1.5bar(试验9)。技术人员将能够使用这两种技术来获得适合各种密度降低剂的粒度。
以18g/min的进料速率运行进料中固体含量为40％的试验12和13不会影响D10、D50、D90或堆积密度值。
观察到进料在与水混合时形成气泡的倾向根据存在的蛋白质类型而变化。在相同条件下将包含80％白蔗糖和20％蛋白质的相同总固体含量的不同配方产品与水混合并放置过夜。测量气泡体积与第二天存在的大量液体混合物的体积。发现蚕豆配方的气泡体积百分比约为20％，WPI配方约为4％，大豆分离蛋白配方的气泡体积百分比可忽略不计。
表20-制备的配方产品的特征，包括粒度分布和堆积密度
糖A＝基本上不含多酚的无定形蔗糖
糖B＝包含20-45CE多酚/100g碳水化合物的无定形蔗糖
糖C＝结晶白糖
实施例22–无定形糖颗粒的稳定性
评估了无定形充气糖颗粒的稳定性。配方产品中的充气无定形糖颗粒由75％蔗糖和25％WPI在类似于如实施例21中所述的条件下制备。
巧克力配方产品在密封的低密度聚乙烯袋中在25℃和50-60RH的环境条件下储存12个月。之后，颗粒保持自由流动。在密封的低密度塑料和环境条件下储存12个月后，使用SEM光谱评估糖颗粒的形貌。使用Magellan 400FEGSEM仪器。这是一款配备单色器的极高分辨率(XHR)仪器，可在低加速电压下提高分辨率以及元素分析。在分析之前，将颗粒样品安装在不锈钢圆盘上，然后涂上铱进行分析。
SEM发现并证实充气糖颗粒在密封的低密度塑料袋中在环境条件下储存12个月后仍保持其无定形和多孔形貌。
实施例23–使用充气无定形糖制备冰淇淋
使用由70％的精制白糖、5％的原糖和25％的WPI(按固体重量计)制备(即溶解并喷雾干燥以制备无定形糖颗粒)的无定形糖来制备冰淇淋。
将牛奶和奶油加入平底锅中并加热至约30℃。搅拌脱脂奶粉，在奶粉溶解后，加入任何颗粒状结晶糖/葡萄糖浆。将混合物加热至72℃并在此温度下保持20秒。在加热过程中搅拌混合物以防止烧焦。将巴氏杀菌的冰淇淋混合物转移到塑料袋中并密封。将塑料袋置于冰浴中使冰淇淋混合物冷却，然后在冰箱中储存过夜。将冰淇淋混合物倒入准备好的冰淇淋机中并搅拌45-50分钟。对于添加由70％精制白糖、5％原糖和25％WPI制成的无定形糖的配方，该成分在搅拌30分钟后添加。对于这些配方，在加入由70％精制白糖、5％原糖和25％WPI制成的无定形糖后，将混合物再搅拌20分钟。然后将冰淇淋转移到容器中并在-18℃下急速冷冻，然后储存在冰箱中。
下表列出了不同冰淇淋配方产品的配方。
表21–包含砂糖作为主要甜味剂的冰淇淋配方产品
表22–包含葡萄糖浆作为主要甜味剂的冰淇淋配方产品
对照配方(N1.0和N2.0)根据冰淇淋中的经典成分配制而成。
当冰淇淋混合物中的大部分水已经冻结时，将本发明的无定形糖加入搅拌阶段大约30分钟。这是因为已知本发明的无定形糖在脂肪基质中保持其堆积密度并且在水性液体基质中完全溶解。
在还原糖配方产品中，以总固体含量计算的糖量减少了40％(表21和22)。冰淇淋中糖的总量最好表示为来自甜味剂的总固体，因为葡萄糖浆以固含量81％的液体形式存在。
由于不同类型糖的甜度不同，因此还计算了理论甜度。蔗糖(俗称食糖)被用作基准，其理论甜度为1。相对于蔗糖，葡萄糖的理论甜度以干重计为0.8。
不同冰淇淋配方产品的味道由有资质的味道分析师评估。将N1.0的甜度与其还原糖对应组N1.2的甜度进行比较，发现两种产品都具有理想的甜度。N1.0被一些评估者认为太甜，而N1.2的甜度被评估者普遍认为恰到好处。与N1.0相比，在N1.2中还检测到更强的牛奶味和奶油味。评估人员发现这种增强的乳制品风味是理想的。为确定在包含砂糖和包含由70％精制白糖、5％原糖和25％WPI制成的本发明无定形糖的配方产品之间在冰淇淋配方产品中可感知的甜味强度是否存在任何差异，故配制了N1.1。N1.1具有与N1.2相同量的总固体糖(表23)。发现N1.1和N1.2的感知甜度相当，N1.2具有更强的乳制品风味。
将N2.0的甜度与其还原糖对应组N2.2的甜度进行比较，评估人员认为N2.2比其对照组N2.0更甜，尽管N2.0的甜味剂减少了40％，理论上减少了32％甜度(表24)。此外，对于使用相似量的甜味剂，评估人员认为N2.2比N2.1略甜。这与N1.1和N1.2的结果形成对比，其中N1.1和N1.2的甜度几乎没有明显差异。因此，发现由70％精制白糖、5％原糖和25％WPI制成的本发明的无定形糖提高了包含葡萄糖浆的介质中的甜度水平。
表23–包含砂糖作为甜味剂的冰淇淋的理论甜度
表24–冰淇淋中的糖分的减少
还测量了每种冰淇淋的膨胀率，因为它会影响冰淇淋的物理和感官特性以及储存稳定性。膨胀率是对掺入混合物中的空气量的量度，该量将决定所生产的冰淇淋的最终体积。通过比较固定体积容器中混合物和冰淇淋的重量根据以下公式来测量膨胀率：
O
其中O
如表25所示，使用砂糖(N 1.0-N 1.2)的样品之间没有显著差异，表明用于冰淇淋配方产品的本发明无定形糖不会对冰淇淋的膨胀产生不利影响。无定形糖在乳液中是稳定的，并且能够在冰淇淋混合物的搅拌过程中保持其多孔结构。
然而，N 2.0的膨胀率很低。已知大量的高粘度葡萄糖浆会影响起泡和降低膨胀。
表25–所有冰淇淋配方的平均膨胀率
实施例24–无定形颗粒并用于制备乳基饮料
制备包含75％甘蔗汁和25％甜叶菊高强度甜味剂的本发明的无定形糖。糖稳定且自由流动。
使用以下组分制备表26的乳饮料：甘蔗汁和甜叶菊无定形糖；和含有甜叶菊的对照-含有甜叶菊和低强度甜味剂赤藓糖醇的乔薇尔(Jovia)甜味剂。
表26–乳基饮料的配方
测试1具有与对照A相似的甜味，但测试1没有受到对照A中明显的甜叶菊金属余味的影响。
将甜叶菊与无定形糖分开制备进一步的乳饮料。配方在下表27中。
表27–乳基饮料的其他配方
所有组合物的感知甜度与对照B相匹配。测试3的无定形糖比测试2的白色结晶糖少，因为基于甘蔗汁的无定形糖比传统白糖更甜。测试3的无定形糖比对照B和测试2中的成分更好地掩盖了甜叶菊的金属余味。测试3中存在的焦糖样风味也认为是理想的。
这些实施例中使用的牛奶包括在水中的3.3g蛋白质/100ml、4.1g脂肪/100ml、11.5mg胆固醇/100ml、5g碳水化合物/100ml、44.6mg钠/100ml和109mg钙/100ml。
实施例25–原料和制备配方的影响
对不同配方产品及其制备，研究了制备方法和原料对粒度分布、堆积密度和水分含量的影响。结果列于下表28中。
在实施例25中使用了以下成分：
乳清分离蛋白(WPI-伯克营养(Bulk Nutrients)原料WPI批次#21411001BB：11/1/2020)
甘蔗汁(莫斯曼糖厂(Mossman Central Mill)–收集于2018年10月)(Brix66//75％总固体)
分离豌豆蛋白(100％分离豌豆蛋白，山地营养(Hillside Nutrition)，澳大利亚。)
瓜尔胶(100％瓜尔胶粉，3,000-3,500cps，天然胶体和化学品(Natural Colloidsand Chemicals)，新加坡)
甘蔗渣纤维(100％甘蔗纤维植物赛尔(Phytocel)，KFSU澳大利亚)
强力甜味剂(赤藓糖醇、甜叶菊苷0.75％、天然香料、整个地球(WholeEarth)、捷克共和国)
向日葵蛋白(100％向日葵蛋白、太阳蛋白(Sunprotein)、生物技术俄罗斯)
使用GEA SD-28喷雾干燥器进行测试，如实施例20所述的喷雾干燥器和操作。入口空气湿度约为10g/kg。
使用50％总固含量的原料浓缩物进行试验8和9。其余试验使用60％总固含量的原料浓缩物进行。所有试验的规模为1267g至1600g甘蔗汁。在所有试验中，蒸馏水用作稀释剂。
使用马尔文(Malvern)Mastersizer S进行湿颗粒分级。在0.5g底物比50mL异丙醇的浓度下，使用异丙醇阻止颗粒粘在一起。
据观察，增加雾化压力会显著减小粒径(参见试验1、3和5)。通过增加原料中WPI的百分比可获得显著更高的产率(参见试验4-6与试验1-3)。不受理论的束缚，本发明人假设产率的增加是由于产品的玻璃化转变温度的提高，颗粒粘性降低以使干燥的颗粒较少粘附到干燥室。
将WPI的浓度从20％增加到25％可增加产率。
在试验7中，喷雾干燥器的喷嘴在运行过程中堵塞。试验7中使用的植物赛尔(phytocel)甘蔗渣纤维被指定为<100μm。然而，随后使用安得克斯(Endecotts)振动筛对植物赛尔(phytocel)甘蔗渣纤维进行的筛分分析确定>11.5％的纤维超过125μm。将植物赛尔(phytocel)甘蔗渣纤维分级，在试验11中使用<125mm的纤维，其在不阻挡雾化器的情况下以良好的产率进行。发现使用这种原料时，降低入口和出口温度可提高产率(参见试验10和试验11)。
包含强力甜味剂的喷雾干燥组合物在较高浓度下具有挑战性(参见试验15)。对含有强力甜味剂的样品进行的味道测试表明即使浓度为10％，强力甜味剂的金属余味也被掩盖了(参试验15和16)。
试验5、6和12的残留水分在105℃下通过LOD测定分别为1.49％、1.43％和1.11％。
表28-制备的配方产品的特征，包括粒度分布和堆积密度