CC BY
0
УДК 637.04:637.133.7 DOI 10.52231/2225-4269_2023_4_189
Изучение возможности замены сахарозы альтернативным осмотически
деятельным веществом в технологии концентрированных молочных консервов
с сахаром
Куренкова Людмила Александровна, кандидат технических наук, доцент
e-mail: kurenkova.35@rambler.ru.
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Вологодская государственная молочнохозяйственная академия имени Н.В. Верещагина»
Куренков Сергей Алексеевич, руководитель ресурсного центра по подготовке кадров молочной отрасли
e-mail: kurenkovser.35@yandex.ru.
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Вологодская государственная молочнохозяйственная академия имени Н.В. Верещагина»
Ключевые слова: концентрированный молочный продукт, аллюлоза, активность воды, сироп, органолептические свойства.
Аннотация. В статье рассмотрен вопрос применения аллюлозы в качестве альтернативы сахарозе при производстве концентрированного молока с сахаром. Аллюлоза - редкий натуральный моносахарид, обладающий широким спектром свойств, оказывающих положительное влияние на организм человека. Исследована активность воды в водном растворе аллюлозы. Установлено, что она имеет значения, сопоставимые с активностью воды раствора сахарозы. В лабораторных условиях проведены выработки образцов продукции, установлено, что при определенных долях замены сахарозы на аллюлозу полученный продукт имеет органолептические показатели максимально приближенные к традиционному сгущенному молоку с сахаром и к концентрированному молоку с сахаром. Установлено, что совместное использование сахарозы и аллюлозы в рецептуре продуктов позволяет получить образцы с более
низкими значениями активности воды в сравнении с контролем.
В последние несколько лет рынок сгущенных молочных консервов демонстрировал стагнацию. В период с 2017 по 2021 год объемы производимых в стране сгущенных молочных продуктов уменьшались и в 2021 году достигли минимального значения 674,9 муб (миллион условных банок). Для сравнения — в 2017 году было произведено более 856 муб, что подтверждает сокращения объемов производства в указанный период на 21,2%. Впервые с 2017 года рост объемов производства был отмечен в 2022 году, прирост составил 2,1 муб по сравнению с 2021 годом. Несмотря на то, что в объемах страны прирост выглядит крайне незначительным, предприятия, расположенные в Северо-Западном федеральном округе практически удвоили объемы выпускаемой продукции. Кроме того, следует отметить, что распределение внутри категории молочных консервов претерпело изменения. Так доля сгущенного молока с сахаром, среди всех сгущенных (концентрированных) продуктов составляет более 50%. Объемы производства этого вида продукции в натуральном выражении в 2022 году по сравнению с предыдущим годом заметно увеличились - на 29,4 муб. В большей части федеральных округов отмечается рост объемов производства в диапазоне от 105,8% (Уральский ФО) до 235,1% (Северо-Западный ФО). Сократились объемы выпуска сгущенного (концентрированного) молока только в Северо-Кавказском, Сибирском и Дальневосточном ФО. Соответственно доля продукта по России в целом возросла с 51,6 % в 2021 г. до 55,8 % в 2022 г. [1].
Наряду со спадом объемов производства отмечается и спад продаж и потребления сгущенных (концентрированных) молочных консервов с сахаром.
Такая ситуация сложилась по нескольким причинам. Основными из них являются снижение покупательской способности населения и рост цен, следствием чего стал вынужденный переход потребителей в состояние экономии и приобретение главным образом тех продуктов, которые входят в продуктовую корзину [2]. Еще одной причиной спада потребления молочных консервов названа трансформация потребительских предпочтений в сторону ЗОЖ. Так, по данным ритейлеров [3] интерес к продуктам здорового питания у потребителей вырос на 52%. По данным [4], порядка 30% респондентов улучшили свое отношение к здоровому питанию за последнее время, а больше половины уже позитивно относится к нему и старается питаться правильно.
Сгущенное молоко с сахаром, произведенное по традиционной рецептуре и/или соответствующее требованиям ГОСТ 31688-2012
Консервы молочные. Молоко и сливки сгущенные с сахаром. Технические условия (с Изменением № 1, с Поправкой) является калорийным продуктом. Содержание в нем основных пищевых нутриентов и энергетическая ценность представлены в таблице 1 [5].
Таблица 1 - Содержание основных нутриентов в сгущенном молоке с сахаром
Норма для
Наименование показателя молока обезжиренного сгущенного с сахаром молока частично обезжиренного сгущенного с сахаром молока цельного сгущенного с сахаром
Массовая доля жира, % не Не более 1,0 От более1,0 до менее 8,5 Не менее 8,5
Массовая доля белка в сухом обезжиренном молочном остатке, %, не менее 34,0 34,0 34,0
Массовая доля сахарозы, % От 44,0 до 46,0 включ. От 43,5 до 46,0 включ. От 43,5 до 45,5 включ.
Энергетическая ценность, ккал/ кДж 259/ 1084 290/1210 329/1382
На основании, данных, представленных в таблице, можно заключить, что основная калорийность сгущенных молочных продуктов с сахаром формируется именно сахарозой.
Таким образом, целью исследования является установление возможности использования альтернативного вещества для полной или частичной замены сахарозы в технологии производства сгущенных молочных продуктов, позволяющих снизить их калорийность и сохранить органолептические показатели максимально приближенные к традиционному продукту.
В качестве альтернативного вещества для полной или частичной замены сахарозы в технологии производства сгущенных молочных продуктов предлагается использовать аллюлозу.
D-аллюлоза (D-псикоза, D-рибо^-гексулоза) относится к моносахарам, редко встречающимся в природе. Это неферментируемый кетогексозный, низкокалорийный сахар. В связи с тем, что аллюлоза характеризуется гипогликемическими, гиполипидемическими, антиоксидантными, нейропротекторными свойствами, а также приятным вкусом, она получает все большее распространение не только в пищевой, но и в нутрицевтической и фармацевтической промышленности [6,7]. Аллюлоза официально признана безопасной и разрешена для использования в пищевой промышленности управлением по контролю качества пищевых продуктов и лекарственных препаратов (Food and
Drug Administration - FDA). Безопасность D-аллюлозы, подтвержденная статусом GRAS, позволяет использовать ее в пищевых продуктах в качестве питательного функционального ингредиента. Обладая всеми указанными свойствами, D-аллюлоза является предпочтительным сладким функциональным ингредиентом.
Аллюлоза является натуральным сахаром. Основные физиологические эффекты от ее употребления - это регулирование ли-пидного обмена, борьба с ожирением, подавление повышения уровня глюкозы в крови после приема пищи у людей с пограничным диабетом. Физиологические функции аллюлозы и возможные механизмы их реализации представлены в таблице 2.
Таблица 2 - Физиологические функции аллюлозы и возможные механизмы их реализации [8]
Физиологическая функция Механизм ее реализации
Борьба с ожирением Ингибирование всасывания D-глюкозы из кишечника; блокировка печёночной синтазы жирных кислот, контроль отложения жировой ткани
Профилактика диабета Подавление гликемического ответа при приёме углеводов и снижение постпрандиального уровня глюкозы
Антиатеросклероз Ингибирование экспрессии моноцитарного хемотаксического белка-1, снижение уровня PCSK9 в сыворотке крови и усиление поглощения печёночного ЛПВП-холестерина через SR-B1
Противовоспалительное Снижение уровней экспрессии гена Gm12250
Антиокисление Эффективное удаление активных радикалов кислорода
Модуляция микрофлоры кишечника Пробиотический профиль
По органолептическим свойствам аллюлоза схожа с сахарозой. Она представляет собой белый кристаллический порошок сладкого вкуса, без запаха. Ее сладость составляет 0,7 от сладости сахарозы, при этом аллюлоза имеет минимальную калорийность, оцениваемую по разным данным от 0,01 до 0,2 ккал/г. Способна вступать в реакцию Майара. [9] Аллюлозу выделяют из пшеницы, сахарного тростника, она обнаруживается в смесях фруктозы и сиропов глюкозы в следовых количествах [9].
Объектами исследования являлись водные растворы сахарозы и аллюлозы, образцы консервированного молочного продукта с сахаром и аллюлозой.
При проведении исследования были использованы общепринятые методики. Активность воды определяли с помощью гигрометра фирмы Яо^отс модификации HydroPalm НР 23, внесенного в Госреестр
средств измерения РФ под № 26379-10, органолептические показатели определяли по ГОСТ 29245 «Консервы молочные. Методы определения физических и органолептических показателей» и ГОСТ ISO 11037 «Органолептический анализ. Руководство по оценке цвета пищевых продуктов (ISO 11037:2011)».
В лабораторных условиях были определены значения активности воды в растворах аллюлозы и сахарозы. Для исследования были использованы растворы с массовой долей сухих веществ 65%. Эта концентрация была выбрана в связи с тем, что она соответствует концентрации сахарного сиропа, используемого при производстве сгущенного молока с сахаром. Полученные данные представлены в таблице 3.
Таблица 3 - Значения активности воды в растворах аллюлозы и сахарозы
Вещество Значение показателя активности воды
Сахароза 0,795±0,005
Аллюлоза 0,776±0,005
На основании данных, представленных в таблице 3, можно заключить, что водные растворы аллюлозы и сахарозы имеют сопоставимые значения показателя активности воды. Это позволяет предположить, что введение аллюлозы в состав молочных консервов не должно оказать отрицательного влияния на сроки хранения продукта.
В лабораторных условиях были произведены образцы концентрированного молочного продукта с частичной и полной заменой сахарозы на аллюлозу. Все полученные образцы были произведены способом рекомбинирования. В качестве контрольного образца использован концентрированный молочный продукт с сахаром. В полученных образцах были определены органолептические показатели качества. Для оценки образцов была использована общепринятая шкала. Максимальная суммарная оценка сгущенных/ концентрированных молочных продуктов составляет 10 баллов, которые распределены следующим образом: вкус и запах - 5 баллов, внешний вид и консистенция - 3 балла, цвет - 1 балл, внешний вид потребительской упаковки и маркировка - 1 балл. Принимая во внимание отсутствие у опытных образцов потребительской упаковки и маркировки максимальный балл для образцов составил 9. Результаты балльной оценки представлены на рисунке 1.
Рисунок 1 - Результаты органолептической оценки образцов концентрированного молочного продукта с сахаром и аллюлозой
Наиболее близкими к контрольному образцу органолептическими показателями характеризовались образцы с заменой сахарозы на аллюлозу в количестве 30 и 40%, причем при доле замены равной 30% отличия зафиксированы не были. В образце, содержащем 50% аллюлозы, отмечен слабо выраженный посторонний привкус и кремовый цвет. При этом общее впечатление от опробования образца не носило негативной окраски. Указанный образец характеризуется приемлемыми вкусом и запахом, однако не может быть идентифицирован как консервированный молочный продукт с сахаром. При последующем увеличении содержания аллюлозы в составе продукта отмечались слабый горьковатый привкус (60%), усиливающийся пропорционально увеличению ее содержания в продукте до горького вкуса (100% замены).
Цвет во всех образцах продуктов однородный по всей массе, однако в образцах, содержащих 50% и более аллюлозы, отмечается изменение цвета от кремового (50%) до горчичного (100%). Изменение консистенции в сторону повышения вязкости так же отмечается с увеличением внесения в продукт аллюлозы.
Для всех образцов были проведены расчеты энергетической ценности. Результаты представлены в таблице 4.
Таблица 4 - Энергетическая ценность образцов концентрированных молочных продуктов с сахаром и аллюлозой
Показатель Доля замены в образце сахарозы на аллюлозу, %
0 30 40 50 60 70 100
Калорийность, ккал 329 280 263 246 229 213 162
Энергетическая ценность, кДЖ 1382 1169 1099 1029 959 889 679
На основании данных, представленных в таблице 4, можно сделать вывод о том, что замена 30% сахарозы аллюлозой позволит снизить энергетическую ценность на 14,9%, а при замене 40% сахарозы снижение калорийности составит 20,1%.
В образцах продукта была определена активность воды. Результаты представлены в таблице 5.
Таблица 5 - Значения активности воды в образцах концентрированных молочных консервов с частичной заменой сахарозы на аллюлозу
Показатель Доля замены в образце сахарозы на аллюлозу, %
0 30 40 50 60 70 100
| Активность воды I 0,789 | 0,771 | 0,758 | 0,760 | 0,742 | 0,768 | 0,786 |
При анализе данных, представленных в таблице 5, установлено, что активность воды в образцах, содержащих сахарозу и аллюлозу в разных пропорциях, ниже, чем в образцах, содержащих только аллюлозу или только сахарозу. Таким образом можно предположить, что совместное использование этих сахаров в рецептуре продукта позволит получить более выраженный консервирующий эффект за счет снижения активности воды до более низких значений в сравнении с контролем.
Таким образом можно заключить, что применение аллюлозы в качестве альтернативного сахарозе вещества в технологии молочных консервов возможно только форме частичной замены сахарозы. Ограничения связаны с существенным изменением органолептических показателей при повышении доли замены. Рекомендуемыми долями замены сахарозы на аллюлозу являются 30 и 40%.
Литература:
1. Горощенко, Л.Г. Динамика производства сгущенного молока в 2022 г. / Л.Г. Горощенко. - URL: https://moloprom.ru/2023/06/dinami-ka-proizvodstva-sgushhennogo-moloka-v-2022-g-2/.
2. Потребительская корзина в 2023 году: официальные данные. - URL: https://muptrest.ru/blog/stati/potrebitelskaya-korzina-v-2023-godu-oficzialnye-dannye/.
3. Тренд на ЗОЖ: россияне начали на 52% чаще выбирать
продукты для здорового питания. - URL: https://www.retail.ru/rbc/ pressreleases/trend-na-zozh-rossiyane-nachali-na-52-chashche-vybirat-produkty-dlya-zdorovogo-pitaniya/.
4. Исследование отношения к здоровому питанию среди населения России. Москва, 2022. - URL: httpsV/здоровое-питание.рф/ upload/uf/004/Исследование_Ромир_2022.
5. ГОСТ 31688-2012 Консервы молочные. Молоко и сливки сгущенные с сахаром. Технические условия (с Изменением № 1, с Поправкой). - URL: https://docs.cntd.ru/document/1200100057?section=t ext.
6. Patel S.N. D-Allulose 3-epimerase of Bacillus sp. origin manifests profuse heat-stability and noteworthy potential of d-fructose epimerization / S.N. Patel, G. Kaushal, S.P. Singh. Microbial Cell Factories. 2021. V. 20. Рр. 1-16.
7. Van Laar A.D.E. Rare mono-and disaccharides as healthy alternative for traditional sugars and sweeteners? / A.D.E. Van Laar, C. Groot-aert, J. Van Camp. Critical Reviews in Food Science and Nutrition. 2021. V. 61. No. 5. Рр. 713-741.
8. Xia Y. Research advances of D-allulose: An overview of physiological functions, enzymatic biotransformation technologies, and production processes / Y. Xia [et al.]. Foods. 2021. V. 10. No. 9. Р. 2186.
9. Петров, С.М. Моносахарид аллюлоза как здоровая альтернатива традиционным сахарам и подсластителям / С.М. Петров, Н.М. Подгорнова, В.И. Тужилкин // Сахар. 2023. № 3. - URL: https://cyberleninka.ru/article/n/monosaharid-allyuloza-kak-zdorovaya-alternativa-traditsionnym-saharam-i-podslastitelyam (дата обращения 25.11.2023).
References:
1. Lyudmila Glebovna Goroschenko, Lyudmila Glebovna Goroshchen-ko, Dinamika proizvodstva sgushchennogo moloka v 2022 g. [Dynamics of condensed milk production in 2022]. - Text electronic. Available at: https://moloprom.ru/2023/06/dinamika-proizvodstva-sgushhenno-go-moloka-v-2022-g-2/ (accessed November 27. 2023)
2. Potrebitel'skaya korzina v 2023 godu: oficial'nye dannye. [Consumer basket in 2023: official data]. - Text electronic. Available at: https:// muptrest.ru/blog/stati/potrebitelskaya-korzina-v-2023-godu-oficzial-nye-dannye/ (access date 11/27/2023)
3. Trend na ZOZH: rossiyane nachali na 52% chashche vybirat' pro-dukty dlya zdorovogo pitani. [Healthy lifestyle trend: Russians began to choose healthy foods 52% more often]. - Text electronic. Available at: https://www.retail.ru/rbc/pressreleases/trend-na-zozh-rossiyane-nacha-
li-na-52-chashche-vybirat-produkty-dlya-zdorovogo-pitaniya/ (accessed November 27, 2023)
4. Issledovanie otnosheniya k zdorovomu pitaniyu sredi naseleniya Rossii Moskva, 2022. [Study of attitudes towards healthy eating among the population of Russia Moscow, 2022]. - Text electronic. Available at: https://healthy-nutrition.rf/upload/uf/004/Research_Romir_2022 (access date 11/27/2023)
5. GOST 31688-2012 Konservy molochnye. Moloko i slivki sgushchen-nye s saharom. Tekhnicheskie usloviya (s Izmeneniem N 1, s Popravkoj). [State Standard 31688-2012 Canned milk. Milk and cream condensed with sugar. Technical specifications (with Amendment No. 1, as amended)]. - Text electronic. Available at: https://docs.cntd.ru/document/1200100057?sec-tion=text (access date 11/27/2023)
6. Patel S.N. D-Allulose 3-epimerase of Bacillus sp. origin manifests profuse heat-stability and noteworthy potential of d-fructose epimerization / S.N. Patel, G. Kaushal, S.P. Singh // Microbial Cell Factories. - 2021. -V. 20. - R. 1-16.
7. Van Laar A.D.E. Rare mono-and disaccharides as healthy alternative for traditional sugars and sweeteners? /A.D.E. Van Laar, C. Grootaert, J. Van Camp // Critical Reviews in Food Science and Nutrition. - 2021. - V. 61. - No. 5. - R. 713-741.
8. Xia Y. Research advances of D-allulose: An overview of physiological functions, enzymatic biotransformation technologies, and production processes / Y. Xia [et al.] // Foods. - 2021. - V. 10. - No. 9. - R. 2186.
9. Petrov, S.M., Podgornova, N.M., Tuzhilkin, V.I. Monosaccharide al-lulose as a healthy alternative to traditional sugars and sweeteners. Sahar. [Sugar], 2023, no. 3. - Text electronic. Available at:https://cyberleninka. ru/article/n/monosaharid-allyuloza-kak-zdorovaya-alternativa-traditsion-nym-saharam-i-podslastitelyam (date of access: 11/25/2023).
Study of the possibility of replacing sucrose with an alternative osmotically active substance in the technology of concentrated canned milk with sugar
Kurenkova Lyudmila Aleksandrovna, Candidate of Science (Technology, Associate Professor of the Milk Technology and Dairy Products Department, e-mail: kurenkova.35@rambler.ru
Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education «The Vologda State Dairy Farming Academy named after N.V. Vereshchagin»
Kurenkov Sergey Alekseevich, Head of the Dairy Staff Center for Training Personnel in the Dairy Industry, e-mail: kurenkovser.35@yandex.ru_
Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education «The Vologda State Dairy Farming Academy named after N.V. Vereshchagin»
Keywords: concentrated dairy product, allulose, water activity, syrup.
Abstract. The article discusses the use of allulose as an alternative to sucrose in the production of concentrated milk with sugar. Allulose is a rare natural monosaccharide with a wide range of properties that have a positive effect on the human body. The activity of water in an aqueous solution of allulose has been studied. It has been found that it has values comparable to the activity of sucrose solution water. Product samples were developed under laboratory conditions. It was found that with certain proportions of sucrose replacement with allulose, the resulting product has organoleptic characteristics as close as possible to traditional condensed milk with sugar and concentrated milk with sugar.
