CC BY
103
Научная статья УДК 663.8
DOI 10.52653/РР1.2021.11.11.005
Натуральные сиропы из топинамбура с пребиотическими свойствами
Сергей Леонидович Филатов1, Сергей Михайлович Петров2, Надежда Михайловна Подгорнова3, Марина Сергеевна Михайличенко4
4ООО «НТ-Пром», Москва, info@nt-prom.ru
2' 3Московский государственный университет технологий и управления имени К.Г. Разумовского (Первый казачий университет)
Аннотация. Выполнен обзор коммерчески доступных сиропов из различного натурального растительного сырья, используемых в качестве альтернативных сахару подслащивающих веществ пониженной калорийности, здорового углеводного профиля, с пребиотическими свойствами. Приведена общая характеристика и отражен химический состав растительного сырья (топинамбур, цикорий) и сиропов (из сорго, якона, агавы, кленовый, пальмовый, кукурузный), минеральные вещества (макро- и микроэлементы), витамины. Предложена и в производственных условиях апробирована современная инновационная мембранная технология получения фруктозно-глюкозного и фруктоолигосахаридного биосиропов из топинамбура, направленная на наиболее полное использование и сохранение природного состава клеточного сока растения. Фруктооли-госахариды топинамбура обладают пребиотическими свойствами, являются низкокалорийными подсластителями, создают чувство сытости, способствуют контролю массы тела, облегчают пищеварение, имеют низкий гликемический индекс и не вызывают кариес. Для апробации использования в пищевой промышленности приведена сравнительная характеристика сиропов из сахарной свеклы и топинамбура, которые получены на промышленном предприятии. Биосиропы с высоким содержанием фруктозы и олигофруктозный сироп изучены по углеводному составу и протестированы в приготовлении безалкогольных напитков.
Ключевые слова: растительные сиропы, мембранная технология, углеводный состав, фруктоолигосахариды топинамбура, пребиотические свойства
Для цитирования: Филатов С. Л., Петров С. М., Подгорнова Н. М., Михайличенко М. С. Натуральные сиропы из топинамбура с пребиотическими свойствами // Пищевая промышленность. 2021. № 11. С. 15-21.
Original article
Natural Jerusalem artichoke syrups with prebiotic properties
Sergey L. Filatov1, Sergey M. Petrov2, Nadezhda M. Podgornova3, Marina S. Mikhaylichenko4
4LLC «NT-Prom», Moscow
2' 3K.G. Razumovsky Moscow State University of technologies and management
Abstract. A review of commercially available syrups from a variety of natural plant materials used as alternatives to sugar, low-calorie sweeteners with a healthy carbohydrate profile and prebiotic properties is reviewed. The general characteristics and the chemical composition of plant raw materials (Jerusalem artichoke, chicory) and syrups (sorghum, yacon, maple, agave, palm, corn) are given: minerals (macro- and microelements), vitamins. A modern innovative membrane technology for producing fructose-glucose and fructo-oligosaccharide biosyrups from Jerusalem artichoke has been proposed and tested in production conditions, aimed at the most complete use and preservation of the natural composition of the plant cell juice. Jerusalem artichoke fructo-oligosaccharides have prebiotic properties, are low-calorie sweeteners, create a feeling of satiety, promote weight control, facilitate digestion, have a low glycemic index and do not cause tooth decay. For approbation of use in the food industry, a comparative characteristic of sugar beet and Jerusalem artichoke syrups, which are obtained at an industrial enterprise, is given. High fructose biosyrups and oligofructose syrup have been studied for their carbohydrate composition and tested in the preparation of soft drinks.
Keywords: vegetable syrups, membrane technology, carbohydrate composition, jerusalem artichoke fructooligosaccharides, prebiotic properties
For citation: Filatov S. L., Petrov S. M., Podgornova N. M., Mikhaylichenko M. S. Natural Jerusalem artichoke syrups with prebiotic properties // Food processing industry. 2021(11):15-21 (In Russ.).
Автор, ответственный за переписку: Сергей Леонидович Филатов, info@nt-prom.ru Corresponding author: Sergey L. Filatov, info@nt-prom.ru
© Филатов С. Л., Петров С. М., Подгорнова Н. М., Михайличенко М. С., 2021
Введение. Основным углеводным подсластителем остается до настоящего времени белый сахар, мировое производство которого в 2020/2021 гг. достигнет 176,7 млн т. Сахар был и остается в центре внимания по многим причинам, в основном из-за коррелированности с проблемами со здоровьем, связанными с его чрезмерным потреблением [1].
В общемировой политике общественного здравоохранения, в том числе в Европе, рассматриваются меры и рекомендации по ограничению потребления добавленных или свободных сахаров [2]. Анализ обобщенных данных 10 репрезентативных опросов в Бельгии, Франции, Дании, Венгрии, Ирландии, Италии, Норвегии, Нидерландах, Испании и Великобритании показал, что относительное потребление сахара у детей выше, чем у взрослых. Общее количество сахара в рационе составляло от 15 до 21% энергии у взрослых и от 16 до 26 % у детей, что превышает рекомендации ВОЗ, в соответствии с которыми потребление «свободных сахаров» не должно превышать 10 % от рекомендуемой суточной нормы калорий (составляет около 50 г). Данные исследования подтверждают, что потребление сахара является высоким в рассматриваемых европейских странах, особенно среди детей, и указывают на сладкие продукты и напитки как на основные составляющие дополнительного потребления сахара [3].
Исходя из этого, уже несколько десятилетий осуществлялись попытки поиска низкокалорийных искусственных подсластителей [4-8]. Однако споры об их полезности для снижения потребления энергии продолжаются до настоящего времени.
В работе [9] обобщена литература о влиянии калорийных и низкокалорийных подсластителей на физиологические реакции и пищевое поведение. Такие исследования, наряду с другими, показывают, что организм человека нельзя просто обмануть, предоставив ему продукт сладкого вкуса без калорий. Предотвращению избыточного потребления энергии может способствовать не только отказ от калорийных напитков и других высококалорийных фастфудов, но и сбалансированная корреляция между сладостью и калорийностью.
Современные диетические рекомендации указывают, что сложные углеводы должны обеспечивать около половины калорий в сбалансированной диете, в то время как сахара (то есть простые углеводы) не должны превышать 5-10 % от общего количества потребляемой энергии. Для достижения этой цели в области общественного здравоохранения требуются коллективные усилия различных организаций, включая правительства, предприятия пищевой промышленности и потребителей [10-12].
Цель исследования - разработка альтернативных сахару подслащивающих веществ пониженной калорийности в виде натуральных подсластителей здорового углеводного профиля с пребиотически-ми свойствами, полученных с помощью инновационных технологий; изучение физико-химических свойств натуральных органических подсластителей с функциональными характеристиками, предназначенных для использования в продуктах здорового питания.
Объекты и методы исследований -
свекловичный белый сахар, сиропы топинамбура и других сахароносных растений; оценка углеводного состава сиропов методом высокоэффективной жидкостной хроматографии.
При комплексной квалиметрической оценке сахаров следует отметить разницу между европейским и отечественным сахаром (табл. 1) [13]. На российских сахарных заводах белый сахар производится с широким использованием технологических вспомогательных веществ (ТСВ) и их следовые количества обнаруживаются в кристаллическом сахаре [14]. При этом сахар становится непривлекательным по органолептическим показателям и даже небезопасным для потребителя. Например, на европейских сахарных заводах давно и успешно перешли на способы декальцинации сока с использованием
ионообменной, адсорбционной очистки и прекратили применение антинакипинов на основе полиакрилата натрия. Поли-акрилат натрия, согласно Федеральному регистру потенциально опасных химических и биологических веществ, отнесен ко 2-му классу опасности в воде и при длительном поступлении в организм обладает выраженной способностью к функциональной кумуляции. В результате снижения барьерной роли кишечного эпителия и усиления всасывания полимера это приводит к активации процессов перекисного окисления липидов, реализующейся в первую очередь в повреждающем действии на желудочно-кишечный тракт, печень, почки. Кроме того, по-лиакрилат натрия оказывает негативное влияние на функциональное состояние центральной нервной системы [15].
Таким образом, значительно уступая по основным показателям европейскому сахару, (табл. 1), на отечественных сахарных заводах вырабатывается сахар, который все менее соответствует принципам здорового питания.
Как видно из табл. 1, только сахар категории «Экстра» соответствует европейскому сахару категории 2 «Стандарт». Но при этом следует отметить, что большинство сахарных заводов РФ производят сахар категории ТС2.
Кроме белого сахара на российском рынке все шире распространяется ко-
Таблица 1
Сравнение некоторых показателей качества кристаллического белого сахара из свеклы по ГОСТ 33222-2015 и нормативным документам в странах ЕС
ГОСТ 33222-2015 Требования в странах ЕС
Категория сахара Категория сахара
показателя «Экстра» ТС1 ТС2 1 («Экстра») 2 («Стандарт») Для напитков длительного хранения (Coca-Cola)
Содержание сахарозы по прямой поляризации, %, не менее 99,8 99,7 99,7 99,7 99,7 99,9
Редуцирующие вещества, %, не более 0,03 0,035 0,04 0,04 0,04 -
Влажность, % к массе, не более 0,10 0,10 0,12 0,06 0,06 0,04
Массовая доля золы (в пересчете на сухое вещество), %, не более 0,027 0,036 0,036 0,0108 0,027 0,015
Содержание: взвешенных частиц, мг/кг Б02, мг/кг, не более нр 15 нр 15 нр 15 нр 15 нр 15 Не более 2 Менее 6,0
Цветность в растворе, единиц оптической плотности ОСиМБА), не более 45,0 60,0 104,0 22,5 45 35
Мутность в растворе, единиц 1СиМБА, не более нр нр нр нр нр Не допускается
Нерастворимые примеси, мг/кг, не более нр нр нр нр нр 7
Цветность сахара в кристаллическом виде, баллы нр нр нр max 4 max 9 нр
Примечание: нр - не регламентируется
Таблица 2
Коммерчески доступные сиропы из натурального растительного сырья
Регион Натуральные заменители сахара и их источники
Сладкое сорго Сироп тростника сорго - отличный натуральный заменитель сахара, на 50 % состоящий из фруктозы и олигосахаридов, не повышающий уровень сахара, но способный повысить уровень гемоглобина.
Европа Сироп топинамбура Инулин может быть получен в различных формах: со средней степенью полимеризации DP 10—12; с короткой цепью фракций (DP 2-10) и высокополимеризованный инулин (HP) с DP выше 20. Небольшая инулинная олигомерная смесь с DP<10 часто обозначается олигофруктозой или короткой цепью фруктооли-госахаридов (ФОС). Сироп цикория содержит 90 % ФОС, со степенью полимеризации (DP) от 2 до 9.
Регионы Юго-Восточной и Южной Азии, Индонезия и Филиппины. Районы Южной Амери- Пальмовый сироп из сока (нектара) цветов нескольких видов пальм (кокосовая, финиковая, сахарная и пальмировая).
ки. Канарские острова
Северная Америка, Канада Кленовый сироп Содержит сахарозу и воду, а также глюкозу и фруктозу, не содержит большого количества белков и жиров, содержание микроэлементов также, как правило, достаточно низкое. Сироп содержит большое количество летучих органических соединений, в том числе ванилин, ацетоин (ацетилметилкарбинол) и пропаналь.
Мексика Сироп агавы Углеводный состав сиропа агавы зависит от вида агавы, из которого он был приготовлен. В A. tequilana (голубая агава) сироп содержит от 56 % до 60 % фруктозы, 20 % глюкозы и следовые количества сахарозы, тогда как в A. salmiana сахароза является основным сахаром. Молекулы фруктозы в сиропе A. tequilana связываются вместе, образуя фруктаны и фруктоолигосахари-ды, которые обладают подслащивающим действием.
Страны Латинской Америки: Боливия, Колумбия, Эквадор, Перу, Чили, Венесуэла Сироп якона Сахариды состоят из фруктозы, глюкозы, сахарозы и ФОС, которые являются доминирующей группой сахаридов. Фрукто-олигосахариды в яконе представляют в основном олигосахари-ды от DP 3 до DP 10.
Примечание: (DP - degree of polymerization, степень полимеризации) Классы углеводов: сахара (DP 1-2), олигосахариды (DP 3-9), полисахариды (DP>9)
ричневый сахар. Следует отметить, что коричневый сахар при допустимом максимальном суточном потреблении 50 г не является значимым источником более 10 % поступления минеральных веществ (реальное поступление макроэлементов 0,25-4,2 %, микроэлементов 0,13-3,6 %) или витаминов (0,13-1,3 %), а все заявления относительно его полезности не более чем маркетинговый прием торговых компаний. Таким образом, следует констатировать, что отличие коричневого сахара от белого сахара заключается лишь в его специфическом вкусо-ароматическом профиле [16].
В последнее время в розничной торговле увеличивается продажа и расширяется ассортимент производимых в Российской Федерации композиционных продуктов на основе белого сахара и дополнительно внесенных в него компонентов в виде искусственных подсластителей, вкусоарома-тических или красящих добавок, а также экстрактов растений. Эти композиционные продукты на основе смесей сахара с различными добавками недостаточно обоснованно позиционируются изготовителями как диет-сахар, обладающий эффектами, связанными с диетическим лечебным и диетическим профилактическим питанием, о чем бездоказательно указывается в маркировке товара [17, 18].
Альтернативным решением использованию белого сахара в пищевой промышленности является промышленное производство различных биосиропов из регионального растительного сырья. Технологические приемы получения сиропов являются однотипными: отжим или экстрагирование сока, ферментативная обработка, мембранное разделение и сгущение. При этом исключены операции физико-химической очистки соков. Важным преимуществом сиропов является наиболее полное использование и сохранение природного состава клеточного сока растения за счет сочетания мембранной и нетермальной технологии.
Однако в РФ технология получения сиропов из растительного сырья в настоящее время не нашла масштабного промышленного применения. Поэтому с расширением ассортимента пищевых продуктов функционального назначения является актуальным использование сиропов из растительного сырья, обогащенных биологически активными веществами, макро- и микронутриентами (табл. 2, 3).
Сироп сорго (ББ в зарубежной маркировке) - отличный подсластитель с высоким содержанием антиоксидантных веществ, который находит применение в нутрицевтике и продуктах питания пищевых отраслей. Сок сладкого сорго также может являться значимым источником фенолов, антиоксидантных фитохими-ческих веществ и белков. ББ в основном используется в Индии для производства этанола, но спрос на его сироп растет.
Сироп ББ полезен в продуктах питания, напитках и фармацевтической промышленности [20, 21].
В работе [22] показано, что антиокси-дантные свойства сока стеблей сладкого сорго не изменяются после биообработки. Модифицированный сок не показал каких-либо значительных изменений сенсорных свойств после превращения сахарозы в олигосахарид. Кроме того, олиго-сахариды в соке обладают устойчивостью к тепловому воздействию и, следовательно, пригодны для применения в пищевой промышленности. Также было показано, что сироп является хорошей заменой меда в нутрицевтических составах.
Сиропы сорго сравнимы с сиропом сахарного тростника. Они оценены как имеющие высокий уровень общего содержания флавоноидов: 261 мг галловой кислоты и 198 мг кверцитиновой кислоты на 100 г сиропа соответственно. Анти-оксиданты сладкого сиропа сорго являются мощными «мусорщиками свободных радикалов» [23].
Сироп топинамбура. Фруктоолигосаха-риды, получаемые из инулина сока топинамбура, приобретают огромное значение
в качестве функциональных пищевых ингредиентов ввиду их разнообразных преимуществ для здоровья и применения в фармацевтике. ФОС - это олигомеры фруктана, которые естественным образом содержатся в меде, фруктах и овощах. ФОС производятся путем трансфрукто-зилирования сахарозы или гидролиза инулина с применением ферментов, полученных из растительных и микробных источников. Это трансфруктозилирование приводит к образованию различных ФОС, таких как кестоза, нистоза и фруктофура-нозил нистоза. Гидролиз инулина приводит к аналогичной смеси, хотя и с немного разными конечными продуктами. Эти ФОС более растворимы по сравнению с инулином и используются в качестве добавок в различных пищевых продуктах. ФОС служат пребиотиками, которые играют ключевую роль в поддержании здоровой среды кишечника. Низкий гликемический индекс, пониженная калорийность, повышенная адсорбция минералов - преимущества, которые они обеспечивают при включении в рацион питания [24].
Олигофруктоза не переваривается в верхнем желудочно-кишечном тракте,
Таблица 3
Химический состав коричневого сахара, растительного сырья и сиропов [19]
Сырье, 100 г Сироп Физиологическая потребность для взрослых в сутки ФПср
Наименование показателя Ед. изм. Коричневый сахар (содержание в 100 г продукта) Топинамбур Корни цикория Сорго, 100 г Якон, 100 мл Кленовый, 100 г Агава, 100 г Пальмовый (кокосовый), 100 мл Кукурузный, с высоким содержанием фруктозы, 100 г
Общая характеристика
Вода г 1,34 78 80 22,7 32,4 22,9 24 -
Энергетическая ценность ккал/ кДж 380/1590 73/306 72/301 290/1210 136/569 260/1090 310/1300 433/1810 281/1180 -
Белок г 0,12 2 1,4 0 0 0,04 0,09 0 0 -
Жир Зола Углеводы «по разности» <1> г г г 0 0,45 98,09 0,01 2,54 17,4 0,2 0,89 17,5 0 2,4 74,9 0 74,58 0,06 0,47 67 0,45 0,14 76,4 0 110 0 0 76 257-586
Волокно г 0 1,6 1,5 0 0 0 0,2 0 -
Сахар общий Сахароза г г 97,02 94,56 1 9,6 нп 8,73 нп 74,9 нп 47,46 60,5 58,3 68 0 106,67 75,6 -
Глюкоза Фруктоза г г 1,3 5 1,11 п нп нп нп нп нп нп 0,52 п 55,6 п -
Лактоза Мальтоза Галактоза г г г 0 0 0 нп нп нп нп нп нп нп нп нп 0 0 0 0 0 0 1,6 12,4
Минеральные вещества макроэлементы
Кальций, Са мг 83 14 41 150 0 102 1 133 0 1000
Фосфор, Р мг 4 78 61 56 2 1 0 800
Магний, Мд мг 9 17 22 100 21 1 27 0 400
Калий, К мг 133 429 290 1000 212 4 533 0 2500
Натрий, № мг 28 4 50 8 85 12 4 283 2 1300
микроэлементы
Железо, Fe Цинк, Zn /\ Г~1 П 1 С II мг мг 0,71 0,03 П П/17 3,4 0,12 П 1/1 0,8 0,33 П П77 3,8 0,41 П 13 1,22 0,11 1,47 П П1Й 0,09 0,01 п НПО 0,03 0,02 П П*)С) 101182 12 1 П
медь, си Марганец, Мп Селен, Бе мг мг мкг 0,047 0,064 1,2 0,14 0,06 0,7 0,0// 0,233 0,7 0,13 1,53 1,7 0,018 2,91 0,6 0,009 0,005 1,7 0,029 0,094 0,7 1,0 2,0 701 552
Витамины водорастворимые
Витамин С Витамин В1 (тиамин) Витамин В2 (рибофлавин) мг мг мг 0 0 0 4 0,2 0,06 5 0,04 0,03 0 0,1 0,155 0 0 0,066 1,27 17 0,122 0,165 0 0 0,019 90 1,5 1,8
Витамин В3 (ниацин, никотиновая кислота, витамин РР) мг 0,110 1,3 0,4 0,1 0,081 0,689 0 20
Витамин В5 (пантотено-вая кислота, пантенол) Витамин В6 (пиридоксин) мг мг 0,132 0,041 1 0,397 0,077 1 и 0,323 0,241 0,804 0,67 п 0,036 0,002 п 0,234 0,011 0 п 5,0 2,0 Л пп
Фолаты, витамин Вд Витамин В12 мкг мкг 1 0 13 0 23 0 0 0 0 0 30 0 0 0 400 3,0
Витамин А (ретинол) Бета-каротин мкг мкг 0 нп 1 12 ж 0 ирораствор 0 0 имые 0 0 0 8 94 0 0 900
Альфа-каротин мкг нп 0 0 0 0 0
Витамин Е Витамин Р Витамин К мг мкг мкг 0 0 0 0,19 0 0,1 0 0 0 0 0 0 0 0,98 0 22,5 0 0 0 15 10 120
витаминоподобные соединения
Холин Жирные кислоты, насыщенные общие мг мг 2,3 нп 30 0 13,3 жирные кислоты 48 0 0 1,6 7 13,3 0 0 5003
Жирные кислоты, мононенасыщенные общие мг нп 4 4 0 11 0 0
Жирные кислоты, полиненасыщенные мг нп 1 87 0 17 0 0
Примечание: <1> Для определения углеводов «по разности» из сухого остатка продукта или блюда вычитают количество белка, жиров и золы нп - неприменимо 1Мужчины, РСН (рекомендуемая суточная норма пищевого вещества) 2Женщины, РСН Рекомендуемый уровень потребления для взрослых ФПср - физиологическая потребность среднедушевая согласно «Методическим рекомендациям МР 2.3.1.2432-08»
поэтому она имеют пониженную калорийность. Кроме того, стимулирует рост кишечных бифидобактерий, является отличным источником антиоксидантов, витаминов, пребиотиков и пробиотиков: укрепляет желудочно-кишечный тракт, ускоряет обмен веществ и помогает снизить вес. Олигофруктоза может использоваться как универсальный натуральный подсластитель - прекрасная альтернатива меду, кленовому сиропу, жидкому рафинированному сахару или коричневому сахару.
Сироп цикория - натуральный сироп, полученный из корней цикория по уникальной технологии, может применяться для приготовления напитков и десертов. Функциональные преимущества сиропа: способствует снижению аппетита, пребио-тик (содержит инулин), улучшает пищеварение, контролирует уровень глюкозы в крови, имеет низкий гликемический индекс от 0 до 3 (подходит для диабетического и диетического питания). Состав сиропа: цикорные растительные волокна (65,5 г), белки (0 г), жиры (0 г), углеводы (9,5 г); энергетическая ценность -167 ккал.
Сахар из пальмового сока - это натуральный подсластитель, изготовленный из сока / нектара, собранного с цветов нескольких видов пальм. Этот сахар широко используется в качестве подсластителя для напитков и пищевых продуктов. Он не только придает продуктам сладость, но и усиливает их цвет, аромат и вкус [25].
Пальмовый сироп - сладкий сироп, произведенный из сока ряда пальм на Канарских островах и в прибрежных районах Южной Америки. Сироп используется в кулинарии, выпечке, соусах карри и десертах, таких как блины и мороженое.
Кленовый сироп. Основным ингредиентом в кленовом сиропе является кленовый сок, содержащий сахарозу и воду, а также глюкозу и фруктозу. На данный момент точно неизвестно, какие соединения создают характерный вкус кленового сиропа, однако запах создают преимущественно фураноны и мальтол [26].
Кленовый сироп широко используется в качестве начинки для блинов, вафель и печенья; для ароматизации различных продуктов, таких как оладьи, мороженое; в качестве подсластителя для мюсли, яблочного пюре, цукатов, хлеба, пирогов, пирожных, чая и кофе.
Сироп агавы. Углеводный состав сиропа агавы зависит от вида агавы, из которого он был приготовлен. Сироп агавы является умеренным источником витамина С и нескольких витаминов группы В. Содержащий фруктозу в качестве основного подсластителя, сироп голубой агавы близок по содержанию фруктозы к высоко-фруктозному кукурузному сиропу (55 % фруктозы), наиболее распространенному подсластителю, используемому в напитках американского производства.
Сироп якона. Сироп из якона изготавливают в Южной Америке. Сироп не содержит глюкозы, поэтому не повышает в крови уровень сахара, обладает анти-оксидантными свойствами. Именно поэтому его рекомендуют больным диабетом.
Сладкий вкус растение имеет из-за наличия в нем фруктоолигосахарида -вещества, которое составляет 50 % содержимого клубневидных корней якона. Хотя это растение мало кому известно в европейских странах, считается, что оно содержит сахаридов больше всех остальных растений в мире.
Результаты и их обсуждение. В последнее время на государственном уровне уделяется особое внимание качеству питания населения. В Федеральном законе № 29-ФЗ «О качестве и безопасности
пищевых продуктов» от 02.01.2000 сформулировано положение о необходимости наличия в составе ежедневного рациона пищевых продуктов со сниженным содержанием простых сахаров.
Первым примером реализации производства инновационной продукции из растительного сырья является строительство завода в Липецкой области (г. Данков), на котором планируется выпускать фруктозно-глюкозный сироп (ФГС) и фруктоолигосахаридный сироп (ФОС) (торговая марка «БИОСИРОПЫ») из топинамбура (табл. 4, рисунок).
ФОС используются в рецептурах молочных продуктов, различных видах напитков, хлебобулочных изделий и некоторых сладостей, превращая их в функциональные пищевые продукты. Более того, они широко используются в детских смесях,
Таблица 4
Сравнительная характеристика «Биосиропов» из сахарной свеклы и топинамбура
Органолептические показатели
Наименование показателя Характеристика
Внешний вид Прозрачная вязкая жидкость без осадка и посторонних включений
Цвет Цвет от светло-желтого различных оттенков до коричневого различных оттенков
Вкус и запах Вкус сладкий, свойственный сиропам, аромат карамельный, без посторонних вкусов и запахов
Физико-химические характеристики сиропов
Используемое сырье
Сахар по ГОСТ 33222 Сахарная свекла Топинамбур
Показатель «БИОСИРОПЫ»
Сахар жидкий первой категории Сироп свекловичный Сироп с высоким содержанием фруктозы Сироп олигофрук-тозный
Содержание сухих веществ, %, не менее 64,0 62...65 72.75 72.75
рн 6,8-7,2 7...7,5 6,2.6,5 6,2.6,5
Содержание общих сахаров, % к массе 99,7 99,8 99,3
сиропа
инулина (фруктоолигосахари-дов), % к массе общих - - 80,9
сахаров, не менее
фруктоза, % к массе общих сахаров, не менее - 70 5,3
глюкоза, % к массе общих сахаров, не менее - 30 1,6
сахароза, % к массе общих сахаров, не менее 98,7 - 11,5
Массовая доля сахарозы (в пересчете на сухое вещество), %, не менее 99,75
Массовая доля редуцирующих веществ (в пересчете на сухое вещество), %, не более 0,05
Цветность в растворе при 0=420 нм, единиц оптической плотности (1СиМБА), не более 110 (СВ= 50%) 44,3 (СВ=60,5%) 52,6 (СВ=64,8%) 129,3 (СВ=69%) 140,6 (СВ=75%) 75,8 (СВ=70%) 81,2 (СВ=75%)
Массовая доля золы в пересчете на сухие вещества, %, не более 0,04 - - -
Наличие видимых посторонних механических примесей отсутствует отсутствует отсутствует
Энергетическая ценность, ккал на 100 г сухого вещества « 399,4 « 360 « 217
Коэффициент сладости 100 г сухого вещества « 100 « 144 « 30,5
а) б)
Биосиропы из топинамбура: а) - ФОС, б) - ФГС
чтобы стимулировать развитие микробио-ты новорожденных [27].
В 2006 г. рынок функциональных продуктов питания оценивался в 20 млрд долларов в США, 15 млрд долларов в Европе и 12 млрд долларов в Японии, при этом ежегодные темпы роста составляли 7,5 %. В частности, рынок пребиотиков достиг 200 млн долларов в 2015 г., при этом темпы роста составляли примерно 15 % в год (www.reuters.com/article/pressRelease). Более того, по данным Global Market Insights, INC (Делавэр, США), к 2024 г. ожидается, что мировой рынок пребиотиков превысит 8,5 млрд долларов. Примечательно, что рост рынка пребиотиков намного выше, чем рост рынка продуктов питания в целом, рост которого составляет около 2 % в год.
Помимо уже известных питательных и пребиотических свойств, ФОС имеют технологические свойства, которые значительно определяются их составом. И инулин, и олигофруктоза достаточно стабильны в неблагоприятных технологических условиях, а именно: низкие значения рН, высокие температуры и низкое содержание сухих веществ. В экстремальных условиях ФОС и инулин не гидролизуются, когда рН выше 4,5 и температура хранения ниже 10 °С. Чем больше степень полимеризации, тем стабильнее олигосахарид. Исходя из этого, ФОС использовались в широком спектре технологических применений либо в качестве сиропов, либо в качестве порошков.
В целом инулин и ФОС являются натуральными универсальными ингредиентами, применение которых выходит за рамки их функциональных свойств, что делает их очень привлекательными в пищевой промышленности. Сочетание питательных свойств клетчатки с возможностью снижения сахара и жира дает фруктанам уникальное положение в мире ингредиентов.
Заключение. На основании проведенных исследований разработаны альтер-
нативные сахару подслащивающие вещества пониженной калорийности в виде натуральных подсластителей здорового углеводного профиля с пребиотическими свойствами, полученными в виде сиропов из топинамбура с использованием мембранного разделения экстрактов и нетермальной технологии. Изучены органолеп-тические и некоторые физико-химические свойства натуральных органических сиропов с функциональными свойствами, предназначенными для использования в высококачественных продуктах здорового питания.
Очевидно, что с дальнейшим развитием биотехнологии пребиотические ингредиенты и натуральные сиропы из сорго, топинамбура, цикория станут более востребованными ингредиентами, в том числе в производстве продуктов питания и напитков в РФ.
список источников
1. Carocho M., Morales P., Ferreira I. C. F. R. Sweeteners as food additives in the XXI century: A review of what is known, and what is to come // Food and Chemical Toxicology. 2017. Vol. 107. Р. 302-317.
2. Петров С. М., Подгорнова Н. М. 0 новых рекомендациях Всемирной организации здравоохранения по потреблению свободных Сахаров // Сахар. 2014. № 9. С. 18-20.
3. Azai's-Braesco V., et aL. A review of total & added sugar intakes and dietary sources in Europe // Nutrition Journal. 2017. Vol. 16. No. 1. P. 1-15.
4. Петров С. М., Подгорнова Н. М. Сахар или сахарозаменители? // Сахар. 2013. № 11. С. 33-36.
5. Петров, С. М., Подгорнова Н. М. Сахар или сахарозаменители? // Сахар. 2013. № 12. С. 16-24.
6. Резниченко И. Ю., Щеглов М. С. Сахарозаменители и подсластители в технологии кондитерских изделий // техника и технология пищевых производств. 2020. Т. 50. № 4. С. 576-587.
7. Singh P., et aL. Sugar and Sugar Substitutes: Recent Developments and Future Prospects // Sugar and Sugar Derivatives: Changing Consumer Preferences. 2020. P. 39-75.
8. Saraiva A., et aL. Natural sweeteners: the relevance of food naturalness for consumers, food security aspects, sustainabiLity and health impacts // International Journal of Environmental Research and Public Health. 2020. Vol. 17. No. 17. P. 6285.
9. Smeets P. A. M., et aL. Caloric versus Low-caloric sweeteners: Can the body be fooled? // International Sugar Journal. 2010. Vol. 112. No. 1335.
10. Lamothe L. M., et aL. The scientific basis for healthful carbohydrate profile // Critical
reviews in food science and nutrition. 2019. VoL. 59. No. 7. P. 1058-1070.
11. Hutchings S. C., Low J. Y. Q., Keast R. S. J. Sugar reduction without compromising sensory perception. An impossible dream? // Critical reviews in food science and nutrition. 2019. VoL. 59. No. 14. P. 2287-2307.
12. BeLLmer D., McGLynn W. A. True Comparison of Processed vs 'NaturaL' Sugars. // GLobaL JournaL of Nutrition & Food Science (GJNFS). 2019. VoL. 534. No. 2 (2). MS. ID. DOI: 10.33552/GJNFS. 2019.02.000534.
13. Петров С. М., Подгорнова Н. М., Тужил-кин В. И., Филатов С. Л. Повышение качества свекловичного сахара до экспортного уровня // Сахар. 2017. № 5. С. 30-33.
14. Bensouissi A., et aL. Effect of seLected impurities on sucrose crystaL growth rate and granuLated sugar quaLity // Comptes Rendus de L'AssembLee GeneraLe-Commission InternationaLe Technique de Sucrerie. 2007. P. 157-176.
15. Карамзин К. Б. Сравнительная оценка токсичности и опасности реагентов, применяемых в системах горячего водоснабжения: автореферат дис. ... канд. мед. наук: 14.00.07 / карамзин константин Борисович. М., 2007. 24 с.
16. Петров С. М., Подгорнова Н. М., Тужил-кин В. И. Показатели качества коричневого сахара // Сахар. 2016. № 4. С. 46-51.
17. Петров С. М., Подгорнова Н. М. Натуральный функциональный продукт на основе сахара и стевиолгликозидов // Пищевая промышленность. 2015. № 1. С. 14-18.
18. Петров С. М., Подгорнова Н. М., Эл-лер К. И. 0 качестве продукции на основе белого сахара с добавками // Сахар. 2016. № 10. С. 30-35.
19. https://fdc.naL.usda.gov/. United States Department of AgricuLture, 2019.
20. KureLLa S., AddepaLLy U., Kumar A. A. Antioxidant and BiochemicaL ProfiLe of Five Sweet Sorghum Juice Varieties // JournaL of Scientific Research. 2020. VoL. 64. No. 3.
21. Rajvanshi, A. K. Sweet sorghum syrup R&D in India // CURRENT SCIENCE. 2020. VoL. 119. No. 12. P. 1901.
22. Sharma M., et aL. DeveLopment of a Pre-biotic OLigosaccharide Rich FunctionaL Beverage from Sweet Sorghum StaLk Biomass // Waste and Biomass VaLorization. 2020. P. 1-12.
23. WiLLis O. O., Mouti M. E., SiLa D. N., et aL. Physico-ChemicaL Properties and Antioxidant PotentiaL of Syrup Prepared from 'Madhura' Sweet Sorghum (Sorghum bicoLor L. Moench) CuLtivar Grown at Different Locations in Kenya // Sugar Tech. 2013. No. 15. P. 263-270. https://doi.org/10.1007/s12355-013-0222-0.
24. Kumar C. G, Sripada S., Poornachand-ra Y. Status and Future Prospects of
Fructooligosaccharides as Nutraceuticals (Editors: AlexandruGrumezescu, Alina Maria Holban) // Role of Materials Science in Food Bioengineering. Academic Press, 2018. Vol. 19. P. 451-503.
25. Saputro A. D., Van de Walle D., Dewet-tinck K. Palm sap sugar: a review // Sugar Tech. 2019. Vol. 21. No. 6. P. 862-867.
26. Gonza lez-Montemayor A. M., et al. Honey and Syrups: Healthy and Natural Sweeteners with Functiona l Properties // Natural Beverages. Academic Press, 2019. P. 143-177.
27. Martins G. N., et al. Technological aspects of the production of fructo and galacto-oligosaccharides. Enzymatic synthesis and hydrolysis // Frontiers in nutrition. 2019. Vol. 6. P. 78.
REFERENCES
1. Carocho M., Morales P., Ferreira I. C. F. R. Sweeteners as food additives in the XXI century: A review of what is known, and what is to come. Food and Chemical Toxicology. 2017;107:302-317.
2. Petrov S. M., Podgornova N. M. New World Health Organization Guidelines for Free Sugars. Sahar = Sugar. 2014;9:18-20 (In Russ.).
3. Azai's-Braesco V. et al. A review of total & added sugar intakes and dietary sources in Europe. Nutrition Journal. 2017;16(1):1-15.
4. Petrov S. M., Podgornova N. M. Sugar or sweeteners? Sahar = Sugar. 2013;11:33-36 (In Russ.).
5. Petrov S. M, Podgornova N. M. Sugar or sweeteners? Sahar = Sugar. 2013;12:16-24 (In Russ.).
6. Reznichenko I. Yu., Scheglov M. S. Sugar substitutes and sweeteners in confectionery technology. Tekhnika i tekhnologiya pischevyh proizvodstv = Technique and technology of food production. 2020;50(4):576-587 (In Russ.).
7. Singh P., et al. Sugar and Sugar Substitutes: Recent Developments and Future Prospects. Sugar and Sugar Derivatives: Changing Consumer Preferences. 2020:39-75.
8. Saraiva A., et al. Natural sweeteners: the relevance of food naturalness for consumers, food security aspects, sustainability and health impacts. International Journal of Environmental Research and Public Health. 2020;17(17):6285.
9. Smeets P. A. M, et al. Caloric versus low-caloric sweeteners: Can the body be fooled? International Sugar Journal. 2010; 112:1335.
10. Lamothe L. M. et al. The scientific basis for healthful carbohydrate profile. Critical reviews in food science and nutrition. 2019;59(7):1058-1070.
11. Hutchings S. C., Low J. Y. Q., Keast R. S. J. Sugar reduction without compromising sensory perception. An impossible dream? Critical reviews in food science and nutrition. 2019;59(14):2287-2307.
12. Bellmer D., McGlynn W. A. True Comparison of Processed vs 'Natural' Sugars. Global Journal of Nutrition & Food Science (GJNFS). 2019;534(2/2). MS. ID. DOI: 10.33552/GJNFS.2019.02.000534.
13. Petrov S. M., Podgornova N. M., Tuzhil-kin V. I., Filatov S. L. Raising the quality of beet sugar to export level. Sahar = Sugar. 2017;5:30-33 (In Russ.).
14. Bensouissi A., et al. Effect of selected impurities on sucrose crystal growth rate and granulated sugar quality. Comptes Rendus de lAssemblee Generale-Commission Internationale Technique de Sucrerie. 2007:157-176.
15. Karamzin K. B. Comparative assessment of toxicity and hazard of reagents used in hot water supply systems. Dissertation Abstract of Candidate of medical Scitnces. Moscow: Laboratory for Ecological and Hygienic Assessment and Prediction of Substances Toxicity, A.N. Sysin State Institution Research Institute of Human Ecology and Environmental Hygiene, Russian Academy of Medical Sciences; 2007:24.
16. Petrov S. M., Podgornova N. M., Tuzhil-kin V. I. Indicators of the quality of brown sugar. Sahar = Sugar. 2016;4:46-51 (In Russ.).
17. Petrov S. M., Podgornova N. M. Natural functional product based on sugar and steviol glycosides. Pischevaya promyshlennost' = Food industry. 2015;1:14-18 (In Russ.).
18. Petrov S. M., Podgornova N. M., Eller K. I. About the quality of white sugar products with additives. Sahar = Sugar. 2016;10:30-35 (In Russ.).
19. https://fdc.nal.usda.gov/. United States Department of Agriculture, 2019.
20. Kurella S., Addepally U., Kumar A. A. Antioxidant and Biochemical Profile of Five Sweet Sorghum Juice Varieties. Journal of Scientific Research. 2020;64(3).
21. Rajvanshi A. K., Patange S., Nimbkar N. Sweet sorghum syrup R&D in India. Current Science. 2020;119(12):1901.
22. Sharma M. et al. Development of a Prebiotic Oligosaccharide Rich Functional Beverage from Sweet Sorghum Stalk Biomass. Waste and Biomass Valorization. 2020: 1-12.
23. Willis O. O., Mouti M. E., Sila D. N., et al. Physico-Chemical Properties and Antioxidant Potential of Syrup Prepared from 'Madhura' Sweet Sorghum (Sorghum bicolor L. Moench) Cultivar Grown at Different Locations in Kenya. Sugar Tech. 2013;15:263-270. https://doi. org/10.1007/s12355-013-0222-0.
24. Kumar C. G., Sripada S., Poornachand-ra Y. Status and Future Prospects of Fructooligosaccharides as Nutraceuticals (Editors: Alexandru Grumezescu, Alina Maria Holban). Role of Materials Science in Food Bioengineering. Academic Press, 2018. Vol. 19. P. 451-503.
25. Saputro A. D., Van de Walle D., Dewet-tinck K. Palm sap sugar: a review. Sugar Tech. 2019;21(6):862-867.
26. Gonzalez-Montemayor A. M., et al. Honey and Syrups: Healthy and Natural Sweeteners with Functional Properties. Natural Beverages. Academic Press, 2019. P. 143-177.
27. Martins G. N., et al. Technological aspects of the production of fructo and galacto-oligosaccharides. Enzymatic synthesis and hydrolysis. Frontiers in nutrition. 2019:6:78.
Информация об авторах
Филатов Сергей Леонидович, Михайличенко Марина Сергеевна
000 «НТ-Пром», 111396, Москва, ул. Алексея Дикого, д. 18Б, офис 124, info@nt-prom.ru
Петров Сергей Михайлович, д-р техн. наук, профессор, Подгорнова Надежда Михайловна, д-р техн. наук, профессор Московский государственный университет технологий и управления имени К.Г. Разумовского (Первый казачий университет), 123298, Москва, ул. Народного Ополчения, д. 38, к. 2, s.petrov@mgutm.ru, n.podgornova@mgutm.ru
Information about the authors
Sergey L. Filatov, Marina S. Mikhaylichenko
LLC «NT-Prom», 18B, Office 124, A. Dikogo str., Moscow, 111396, info@nt-prom.ru
Sergey M. Petrov, Doctor of Technical Sciences, Professor, Nadezhda M. Podgornova, Doctor of Technical Sciences, Professor K.G. Razumovsky Moscow State University of technologies and management, 38, building 2, Narodnogo Opolcheniya str., Moscow, 123298, s.petrov@mgutm.ru, n.podgornova@mgutm.ru
Статья поступила в редакцию 07.06.2021; принята к публикации 25.10.2021. The article was submitted 07.06.2021; accepted for publication 25.10.2021.
