ISSN 2074-9414 (Print),
ISSN 2313-1748 (Online)

Трегалоза и изомальтулоза в технологии сладких молочных консервов

Аннотация
Сахароза – компонент многих продуктов питания, но ее чрезмерное потребление способно негативно влиять на организм человека. В консервированной продукции сахароза, обеспечивая сладость и определенную долю сухих веществ, является осмотически деятельным агентом. Подсластители и сахарозаменители, применяемые в пищевой промышленности, не всегда выполняют роль осмотически деятельных веществ. Цель данного обзора – анализ свойств трегалозы и изомальтулозы в аспекте их использования в производстве сладких концентрированных молочных продуктов с промежуточной влажностью.
Объектом исследования являлась российская и зарубежная научная литература, проиндексированная в базах данных РИНЦ, Scopus и Web of Science с 2007 по 2022 гг. Из списка поисковых дескрипторов, включающего 12 слов и словосочетаний, основными в ходе работы были: «сгущенное молоко с сахаром», «активность воды», «сахароза», «трегалоза», «изомальтулоза».
В обзоре рассмотрели значимые свойства сахарозы в сгущенном молоке с сахаром и физико-химические особенности молочной системы. Были сформированы критерии оценки оптимальности альтернативных сахаристых веществ для замены сахарозы: молекулярная масса, сладость по отношению к сахарозе, поведение сахаристых веществ в реакции Майяра, их растворимость, вязкость и способность к кристаллизации. С учетом этих критериев изучили свойства трегалозы и изомальтулозы. Была отмечена положительная тенденция влияния данных веществ на анализируемые свойства.
В результате был предложен список критериев оценки оптимальности использования подсластителей и сахарозаменителей в производстве сладких концентрированных молочных продуктов с промежуточной влажностью в качестве регуляторов технологических свойств и компонентов рецептур продуктов с профилактическим действием. Проанализированные углеводы (трегалоза и изомальтулоза) могут быть рассмотрены в качестве альтернативы сахарозе. Отсутствие сопоставимых экспериментально подтвержденных данных о ряде свойств данных углеводов в системе сладких концентрированных молочных продуктов с промежуточной влажностью обуславливает про ведение дальнейших исследований.
Ключевые слова
сгущенное молоко с сахаром, сахароза, кариесогенность, сахарозаменители, трегалоза, изомальтулоза, дисахариды
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
  1. Федеральная служба по надзору в сфере защиты и прав потребителей и благополучия человека. URL: https://www.rospotrebnadzor.ru (дата обращения: 14.03.2022).
  2. Леонтьев В. К. Кариес зубов-болезнь цивилизации // Биосфера. 2010. Т. 2. № 3. С. 392–396.
  3. Lodi CS, de Oliveira LV, Brighenti FL, Delbem ACB, Martinhon CCR. Effects of probiotic fermented milk on biofilms, oral microbiota, and enamel. Brazilian Oral Research. 2015;29(1). https://doi.org/10.1590/1807-3107BOR-2015.vol29.0033
  4. Farias da Cruz M, Baraúna Magno M, Alves Jural L, Pimentel TC, Masterson Tavares Pereira Ferreira D, Almeida Esmerino E, et al. Probiotics and dairy products in dentistry: A bibliometric and critical review of randomized clinical trials. Food Research International. 2022;157. https://doi.org/10.1016/j.foodres.2022.111228
  5. Kakleas K, Christodouli F, Karavanaki K. Nonalcoholic fatty liver disease, insulin resistance, and sweeteners: a literature review. Expert Review of Endocrinology and Metabolism. 2020;15(2):83–93. https://doi.org/10.1080/17446651.2020.1740588
  6. Clemens RA, Jones JM, Kern M, Lee S-Y, Mayhew EJ, Slavin JL, et al. Functionality of sugars in foods and health. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety. 2016;15(3):433–470. https://doi.org/10.1111/1541-4337.12194
  7. Sawale PD, Shendurse AM, Mohan MS, Patil GR. Isomaltulose (Palatinose) – An emerging carbohydrate. Food Bioscience. 2017;18:46–52. https://doi.org/10.1016/j.fbio.2017.04.003
  8. Goldfein KR, Slavin JL. Why sugar is added to food: Food science 101. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety. 2015;14(5):644–656. https://doi.org/10.1111/1541-4337.12151
  9. Теория и практика молочно-консервного производства / А. Г. Галстян [и др.]. М.: Издательский дом «Федотов Д. А.»; 2016. 181 c.
  10. Стрижко М. Н., Галстян А. Г. Анализ и систематизация альтернативных сахарозе осмотически деятельных веществ // Вестник Северо-Кавказского федерального университета. 2013. Т. 35. № 2. С. 97–101.
  11. Tapia MS, Alzamora SM, Chirife J. Effects of water activity (aw) on microbial stability as a hurdle in food preservation. In: Barbosa-Cánovas GV, Fontana Jr. AJ, Schmidt SJ, Labuza TP, editors. Water activity in foods: Fundamentals and applications. John Wiley & Sons; 2020. pp. 323–355. https://doi.org/10.1002/9781118765982.CH14
  12. Активность воды в продуктах с промежуточной влажностью / Е. Е. Илларионова [и др.] // Молочная промышленность. 2017. № 10. С. 15–16.
  13. Галстян А. Г. Развитие научных основ и практические решения совершенствования технологий, повышения качества и расширения ассортимента молочных консервов: автореф. дис. … д-ра техн. наук: 05.18.04. М., 2009. 50 с.
  14. Gómez-Narváez F, Contreras-Calderón J, Pérez-Martínez L. Usefulness of some Maillard reaction indicators for monitoring the heat damage of whey powder under conditions applicable to spray drying. International Dairy Journal. 2019;99. https://doi.org/10.1016/j.idairyj.2019.104553
  15. Arena S, Renzone G, D'Ambrosio C, Salzano AM, Scaloni A. Dairy products and the Maillard reaction: A promising future for extensive food characterization by integrated proteomics studies. Food Chemistry. 2017;219:477–489. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2016.09.165
  16. ALjahdali N, Carbonero F. Impact of Maillard reaction products on nutrition and health: Current knowledge and need to understand their fate in the human digestive system. Critical Reviews in Food Science and Nutrition. 2019;59(3):474–487. https://doi.org/10.1080/10408398.2017.1378865
  17. Cortés Yáñez DA, Gagneten M, Leiva GE, Malec LS. Antioxidant activity developed at the different stages of Maillard reaction with milk proteins. LWT. 2018;89:344–349. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2017.11.002
  18. Wu J, Li H, A'yun Q, Sedaghat Doost A, De Meulenaer B, Van der Meeren P. Conjugation of milk proteins and reducing sugars and its potential application in the improvement of the heat stability of (recombined) evaporated milk. Trends in Food Science and Technology. 2021;108:287–296. https://doi.org/10.1016/j.tifs.2021.01.019
  19. Petrov AN, Galstyan AG, Radaeva IA, Turovskaya SN, Illarionov EE, Semipyatniy VK, et al. Indicators of quality of canned milk: Russian and international priorities. Foods and Raw Materials. 2017;5(2):151–161. https://doi.org/10.21603/2308-4057-2017-2-151-161
  20. Illarionova EE, Turovskaya SN, Radaeva IA. To the question of increasing of canned milk storage life. Relevant Issues of the Dairy Industry, Cross-Industry Technologies, and Quality Management Systems. 2020;1(1):225–230. (In Russ.). https://doi.org/10.37442/978-5-6043854-1-8-2020-1-225-230
  21. Rjabova AE, Kirsanov VV, Strizhko MN, Bredikhin AS, Semipyatnyi VK, Chervetsov VV, et al. Lactose crystallization: Current issues and promising engineering solutions. Foods and Raw Materials. 2013;1(1):66–73. https://doi.org/10.12737/1559
  22. Структурные изменения сгущенного молока с сахаром в процессе длительного хранения / И. А. Радаева [и др.] // Молочная промышленность. 2017. № 9. С. 60–62.
  23. К вопросу о гетерогенной кристаллизации лактозы в технологиях сгущенных молочных продуктов с сахаром / А. Е. Рябова [и др.] // Техника и технология пищевых производств. 2014. Т. 32. № 1. С. 78–83.
  24. Петров С. М., Арапов Д. В., Курицын В. А. Уравнения для расчета на ЭВМ физико-химических свойств водных растворов сахарозы // Сахар. 2014. № 4. С. 44–53.
  25. Mahato DK, Keast R, Liem DG, Russell CG, Cicerale S, Gamlath S. Sugar reduction in dairy food: an overview with flavoured milk as an example. Foods. 2020;9(10). https://doi.org/10.3390/foods9101400
  26. Ohtake S, Wang YJ. Trehalose: Current use and future applications. Journal of Pharmaceutical Sciences. 2011;100(6):2020–2053. https://doi.org/10.1002/jps.22458
  27. Feofilova EP, Usov AI, Mysyakina IS, Kochkina GA. Trehalose: chemical structure, biological functions, and practical application. Microbiology. 2014;83(3):271–283. (In Russ.). https://doi.org/10.7868/S0026365614020074
  28. Cai X, Seitl I, Mu W, Zhang T, Stressler T, Fischer L, et al. Biotechnical production of trehalose through the trehalose synthase pathway: Current status and future prospects. Applied Microbiology and Biotechnology. 2018;102(7):2965–2976. https://doi.org/10.1007/s00253-018-8814-y
  29. Leiva GE, Naranjo GB, Malec LS. A study of different indicators of Maillard reaction with whey proteins and different carbohydrates under adverse storage conditions. Food Chemistry. 2017;215:410–416. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2016.08.003
  30. Rehan F, Ahemad N, Gupta M. Casein nanomicelle as an emerging biomaterial – A comprehensive review. Colloids and Surfaces B: Biointerfaces. 2019;179:280–292. https://doi.org/10.1016/j.colsurfb.2019.03.051
  31. Barbiroli A, Marengo M, Fessas D, Ragg E, Renzetti S, Bonomi F, et al. Stabilization of beta-lactoglobulin by polyols and sugars against temperature-induced denaturation involves diverse and specific structural regions of the protein. Food Chemistry. 2017;234:155–162. https://doi.org/10.1016/J.FOODCHEM.2017.04.132
  32. He F, Woods CE, Litowski JR, Roschen LA, Gadgil HS, Razinkov VI, et al. Effect of sugar molecules on the viscosity of high concentration monoclonal antibody solutions. Pharmaceutical Research. 2011;28(7):1552–1560. https://doi.org/10.1007/s11095-011-0388-7
  33. Jain NK, Roy I. Effect of trehalose on protein structure. Protein Science. 2009;18(1):24–36. https://doi.org/10.1002/pro.3
  34. Amariei S, Norocel L, Scripcă LA. An innovative method for preventing honey crystallization. Innovative Food Science and Emerging Technologies. 2020;66. https://doi.org/10.1016/j.ifset.2020.102481
  35. Thorat AA, Forny L, Meunier V, Taylor LS, Mauer LJ. Effects of mono-, di-, and tri-saccharides on the stability and crystallization of amorphous sucrose. Journal of Food Science. 2018;83(11):2827–2839. https://doi.org/10.1111/1750-3841.14357
  36. Singh SK. Sucrose and trehalose in therapeutic protein formulations. In: Warne NW, Mahler H-C, editors. Challenges in protein product development. Cham: Springer; 2018. pp. 63–95. https://doi.org/10.1007/978-3-319-90603-4_3
  37. Russ N, Zielbauer BI, Vilgis TA. Impact of sucrose and trehalose on different agarose-hydrocolloid systems. Food Hydrocolloids. 2014;41:44–52. https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2014.03.020
  38. Palatinose [Internet]. [cited 2022 May 17]. Available from: https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/Palatinose
  39. Подгорнова Н. М., Петров С. М., Петрянина Т. А. Изомальтулоза – инновационный низкогликемический углеводный подсластитель // Хранение и переработка сельхозсырья. 2017. № 11. С. 14–20.
  40. Lee EJ, Moon Y, Kweon M. Processing suitability of healthful carbohydrates for potential sucrose replacement to produce muffins with staling retardation. LWT. 2020;131. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2020.109565
  41. Di Monaco R, Miele NA, Cabisidan EK, Cavella S. Strategies to reduce sugars in food. Current Opinion in Food Science. 2018;19:92–97. https://doi.org/10.1016/j.cofs.2018.03.008
  42. Стрижко М. Н. Перспективы применения альтернативных видов осмотически деятельных веществ в молочно-консервной промышленности // Научный вклад молодых ученых в развитие пищевой и перерабатывающей промышленности АПК: Сборник научных трудов VII конференции молодых ученых и специалистов научно исследовательских институтов Отделения хранения и переработки сельскохозяйственной продукции Россельхозакадемии. М., 2013. С. 418–421.
  43. Periche A, Heredia A, Escriche I, Andrés A, Castelló ML. Optical, mechanical and sensory properties of based-isomaltulose gummy confections. Food Bioscience. 2014;7:37–44. https://doi.org/10.1016/j.fbio.2014.05.006
  44. Castelló ML, Echevarrías A, Rubio-Arraez S, Ortolá MD. How isomaltulose and oligofructose affect physicochemical and sensory properties of muffins? Journal of Texture Studies. 2021;52(3):410–419. https://doi.org/10.1111/jtxs.12602
  45. Peinado I, Rosa E, Heredia A, Andrés A. Use of isomaltulose to formulate healthy spreadable strawberry products. Application of response surface methodology. Food Bioscience. 2015;9:47–59. https://doi.org/10.1016/j.fbio.2014.08.002
  46. Song S, Guo J, Qiu J, Liu J, An M, Yi D, et al. Solid-liquid equilibrium of isomaltulose in five pure solvents and four binary solvents from (283.15 to 323.15) K. Journal of Chemical and Engineering Data. 2019;64(3):963–971. https://doi.org/10.1021/acs.jced.8b00823
  47. Tan VWK, Wee MSM, Tomic O, Forde CG. Rate-All-That-Apply (RATA) comparison of taste profiles for different sweeteners in black tea, chocolate milk, and natural yogurt. Journal of Food Science. 2020;85(2):486–492. https://doi.org/10.1111/1750-3841.15007
  48. Sucrose [Internet]. [cited 2022 May 17]. Available from: https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/Sucrose
  49. Trehalose [Internet]. [cited 2022 May 17]. Available from: https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/Trehalose
  50. Гликозилирование белков в продуктах детского питания / Б. С. Бедных [и др.] // Молочная промышленность. 2014. № 12. С. 68–69.
  51. Moriano ME, Alamprese C. Honey, trehalose and erythritol as sucrose-alternative sweeteners for artisanal ice cream. A pilot study. LWT. 2017;75:329–334. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2016.08.057
  52. Borges VC, Salas-Mellado MM. Influence of α-amilase, trehalose, sorbitol, and polysorbate 80 on the quality of gluten-free bread. International Food Research Journal. 2016;23(5):1973–1979.
  53. Guggisberg D, Piccinali P, Schreier K. Effects of sugar substitution with Stevia, Actilight™ and Stevia combinations or Palatinose™ on rheological and sensory characteristics of low-fat and whole milk set yoghurt. International Dairy Journal. 2011;21(9):636–644. https://doi.org/10.1016/j.idairyj.2011.03.010
  54. Краткий справочник специалиста молочно-консервного производства / А. Г. Галстян [и др.]. М.: Ритм, 2011. 152 с.
  55. González-Cruz AS, Sosa-Morales ME, Vélez-Ruiz JF. Effect of sucrose substitution by low-calorie sweeteners on the characteristics of condensed milk. American Society of Agricultural and Biological Engineers Annual International Meeting 2010. Vol. 7. 2010. pp. 5910–5916.
Как цитировать?
Большакова Е. И. Трегалоза и изомальтулоза в технологии сладких молочных консервов // Техника и технология пищевых производств. 2022. Т. 52. № 4. С. 623–630. https://doi.org/10.21603/2074-9414-2022-4-2391
О журнале