Investigating sweetness synergism of tertiary & quaternary low-calorie sweetener blends

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The present study investigated the presence of sweetness synergism and sensory characteristics of tertiary and quaternary low-calorie sweetener blends. The main objective was to identify effective combinations showing sweetness synergism as well as eliciting similar sweetness properties to that of sucrose. Four types of bulk (sucrose, allulose, tagatose, erythritol) and intense (sucralose and 3types of rebaudioside) sweeteners were target samples of interest. The sweetness potencies of individual sweeteners were measured at various sucrose equivalent concentrations a priori. Then, these bulk and intense sweeteners were mixed into specific ratios based on their sweetness contribution so that the combination makes up equi-sweetness level which corresponds to 10% sucrose. For example, when allulose, tagatose, and sucralose were mixed at 4:3:3 ratio, the sweetness potency of these sweeteners at 4%, 3%, and 3% SEC (Sucrose equivalent concentration), respectively, were measured. Next, corresponding concentrations were mixed together and compared with 10% sucrose solution. Twenty four tertiary and forty seven quaternary mixtures were formulated. The sensory characteristics of these combinations were analyzed by a generic descriptive analysis. Ten percent sucrose solution was always included in the sample sets as a control. The samples were evaluated by 9 trained panelists. The panelists developed and defined descriptors and established standard references to evaluate the samples using 15-point numerical intensity scale. MANOVA utilizing GLM was carried out to analyze the data. Among the sweetener combinations, mixtures showing similar sweetness quality with sucrose control and those exhibiting sweetness synergism were identified. The result showed that higher number of sweetener combination as well as higher proportion of bulk sweeteners in the mixtures lead to higher chance of sweetness synergism and good sensory properties.

국문 초록 (Abstract)

본 연구는 저열량 감미소재의 3성분 또는 4성분 조합에 대하여 단맛 상승 효과 발현 여부 및 감미질을 알아보기 위해 실시되었다. 이번 연구의 주된 목표는 설탕 10% 수용액과 가장 유사한 감미질을 가지면서도 단맛 상승 효과를 보이는 조합 중, 설탕을 가장 효과적으로 대체할 수 있는 조합을 규명하는 것이었다. 조합 시, 4 가지의 벌크 감미소재 (bulk sweetener; 수크로오스, 알룰로오스, 타가토오스, 에리스리톨)와 4 가지 고감미소재 (intense sweetener; 수크랄로오스와 3 종류의 스테비오사이드)를 사용하였다. 감미소재의 상대감미도는 농도에 따라 변화한다. 따라서 감미소재 조합 시 정확한 상대감미도 적용을 위하여, 각 감미소재 혼합 전, 설탕과 같은 단맛 강도를 내는 농도 (SEC; sucrose equivalent concentration)를 측정하였다. 예를 들어, 알룰로오스, 타가토오스, 수크랄로오스를 4:3:3 비율로 혼합하기 위해, 각 감미소재의 4%, 3%, 3% SEC를 측정하여 상대감미도를 계산하였다. 획득한 각 감미소재의 농도 별 상대감미도를 적용하여, 3성분 조합으로 혼합하였다. 총 24 종의 3성분 감미소재 조합과 47 종의 4성분 감미소재 조합을 제조하였으며, 해당 조합들의 감각적 특성을 일반적 묘사 분석 (Generic descriptive analysis)을 활용하여 평가하였다. 대조군 시료로는 설탕 10% 수용액을 함께 제시하여 세션 별 비교 평가가 가능하게 하였다. 본 연구에는 9명의 패널이 참여하였으며, 15점 척도를 사용하였다. 본 연구를 통해 획득한 데이터는 일반 선형 모델 (GLM)을 활용한 다변량 분산분석 (MANOVA)과 주성분분석 (PCA) 및 계층적 군집분석 (HCPC)을 수행하여 분석하였다. 연구 결과, 여러 감미소재 조합 가운데 설탕과 유사한 감미질을 가지면서도 단맛 상승 효과도 발현되는 조합을 규명하였다. 조합 시 혼합하는 감미소재의 개수가 증가할수록, 포함되는 감미소재의 비율 중 벌크 감미소재의 비율이 증가할수록, 단맛 상승 효과가 높은 확률로 발현되었다.

목차 (Table of Contents)

• I. Introduction 1
• A. Background 1
• B. Objective 6
• II. Materials and methods 7
• A. Subject 7
• B. Sample and sample preparation 8
• C. Sensory evaluation procedure 14
• 1. Training session 14
• 2. Main Descriptive Analysis 15
• D. Data analysis 16
• III. Results and discussion 17
• A. Sensory attributes of tertiary and quaternary mixtures 17
• B. Sweetness intensities and sensory characteristics of tertiary and quaternary mixtures 19
• 1. Presence of sweetness synergism or suppression 19
• 2. Sensory characteristics of tertiary and quaternary sweetener mixtures 28
• C. Discussion 32
• IV. Conclusion 36
• References 37
• Appendix 41
• Abstract (in Korean) 55