foodsystFood systemsПищевые системы2618-97712618-7272Федеральный научный центр пищевых систем им. В.М. Горбатова РАН10.21323/2618-9771-2023-6-3-342-349foodsyst-303Research ArticleСтатьиJustifying the use of structure-forming agents to increase storability of confectionery products with the foamy structureОбоснование использования структурообразователей для повышения сохранности кондитерских изделий пенообразной структурыhttps://orcid.org/0000-0003-0332-9621КондратьевН. Б.KondratevN. B.

Кондратьев Николай Борисович — доктор технических наук, главный научный сотрудник, отдел современных методов оценки качества кондитерских изделий

107023, Москва, ул. Электрозаводская, д. 20

Тел.: + 7–495–963–54–75

Nikolay B. Kondratev, Doctor of Technical Sciences, Chief Researcher, Department of Modern Methods of Quality Assessment of Confectionery Products

20, Electrozavodskaya Str., 107023, Moscow

Tel.: + 7–495–963–54–75

 

conditerprom_lab@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-2436-4100РуденкоО. С.RudenkoO. S.

Руденко Оксана Сергеевна — кандидат технических наук, заместитель директора по научной работе

107023, Москва, ул. Электрозаводская, д. 20

Тел.: +7–495–962–17–40

Oxana S.  Rudenko, Candidate of Technical Sciences, Deputy Director for Scientific Work

20, Electrozavodskaya Str., 107023, Moscow

oxana0910@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-8923-0029КазанцевЕ. В.KazantsevE. V.

Казанцев Егор Валерьевич — научный сотрудник, отдел современных методов оценки качества кондитерских изделий

107023, Москва, ул. Электрозаводская, д. 20

Тел.: +7–926–545–32–76

Egor V. Kazantsev, Researcher, Department of Modern Methods of Quality Assessment of Confectionery Products

20, Electrozavodskaya Str., 107023, Moscow

Tel.: +7–926–545–32–76

conditerprom_lab@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-8025-952XБеловаИ. А.BelovaI. A.

Белова Ирина Александровна — научный сотрудник, отдел современных методов оценки качества кондитерских изделий

107023, Москва, ул. Электрозаводская, д. 20

Тел.: +7–916–849–23–42

Irina A. Belova, Researcher, Department of Modern Methods of Quality Assessment of Confectionery Products

20, Electrozavodskaya Str., 107023, Moscow

Тел.: +7–916–849–23–42

conditerprom_lab@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-8475-1415ПетроваН. А.PetrovaN. A.

Петрова Наталья Александровна — научный сотрудник, отдел современных методов оценки качества кондитерских изделий

107023, Москва, ул. Электрозаводская, д. 20

Тел.: +7–926–538–59–33

Natalya A. Petrova, Researcher, Department of Modern Methods of Quality Assessment of Confectionery Products

20, Electrozavodskaya Str., 107023, Moscow

Тел.: +7–926–538–59–33

conditerprom_lab@mail.ruВсероссийский научно-исследовательский институт кондитерской промышленностиРоссияAll-Russian Research Institute of the Confectionery IndustryRussian Federation20231210202363342349Copyright © Kondratev N.B., Rudenko O.S., Kazantsev E.V., Belova I.A., Petrova N.A., 20232023Кондратьев Н.Б., Руденко О.С., Казанцев Е.В., Белова И.А., Петрова Н.А.Kondratev N.B., Rudenko O.S., Kazantsev E.V., Belova I.A., Petrova N.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.fsjour.com/jour/article/view/303

Confectionery products with the foamy structure such as pastila and zefir (Russian marshmallow-like confectioneries) are in demand among various consumer groups. The expansion of the range and sales markets requires ensuring quality of such products during their transportation, storage, as well as increasing their shelf life. The patterns of change in quality indicators allow establishing additional requirements for them to improve storability of such products. Moisture transfer processes are predominant during storage of confectionery products with the foamy structure and define their hardening or moistening. Therefore, it is necessary to evaluate the influence of various factors on quality indicators during storage of zefir. Studies have been carried out to determine the influence of various structure-forming agents, such as agar, pectin, gelatin, on the direction and rate of moisture transfer processes during storage of zefir samples. The possibility of using the method of infrared spectroscopy for assessing quality of structure-forming agents during incoming inspection is shown. The mass fraction of moisture in zefir made using agar decreased by 3.5% after 10 weeks of storage at a temperature of 18°C. During this period, the mass fraction of moisture in zefir made using pectin as a structure-forming agent decreased by 2.5%, while in zefir prepared on the basis of gelatin, the mass fraction of moisture decreased only by 1.2%. Thus, the addition of gelatin makes it possible to reduce the rate of moisture transfer by approximately 2–3 times. The low moisture transfer rate of zefir is due to the water-holding properties of the protein structure of gelatin. Diffusion coefficients were calculated to predict the rate of moisture transfer processes in zefir samples made using various structure-forming agents and stored at different temperatures. The lowest diffusion coefficient was determined in zefir made with the addition of pectin, while the highest diffusion coefficient was in the sample based on gelatin. However, zefir made from gelatin had the lowest actual moisture transfer rate, since the gradient of the water activity was minimal (7.6%). With an increase in the storage temperature of zefir made with the addition of various structure-forming agents from 18°C to 28°C, the rate of moisture transfer increased. In zefir produced on the basis of agar, this indicator increased by 2.7 times, in the sample from pectin by 3.0 times; in zefir based on gelatin by only 1.5 times. The results obtained make it possible to predict the risks of changes in zefir quality during storage.

Кондитерские изделия пенообразной структуры, такие как пастила и зефир, являются востребованными среди различных групп потребителей. Расширение ассортимента и рынков сбыта требует обеспечения качества таких изделий при их транспортировке, хранении, а также повышения их срока годности. Закономерности изменения показателей качества позволяют установить дополнительные требования к ним для повышения сохранности таких изделий. Процессы влагопереноса являются превалирующими при хранении кондитерских изделий пенообразной структуры и обуславливают их черствение или увлажнение. Поэтому необходимо оценить влияние различных факторов на показатели качества в процессе хранения зефира. Проведены исследования влияния различных структурообразователей, таких как агар, пектин, желатин, на направление и скорость процессов влагопереноса при хранении образцов зефира. Показана возможность применения метода инфракрасной спектроскопии для оценки качества структурообразователей при входном контроле. Массовая доля влаги зефира, изготовленного с использованием агара, за 10 недель хранения при температуре 18°C уменьшилась на 3,5%. За этот период массовая доля влаги зефира, изготовленного с применением пектина в качестве структурообразователя, уменьшилась на 2,5%, в то время как в зефире, приготовленном на основе желатина, массовая доля влаги снизилась только на 1,2%. Таким образом, добавление желатина позволяет уменьшить скорость влагопереноса ориентировочно в 2–3 раза. Низкая скорость влагопереноса зефира обусловлена влагоудерживающими свойствами белковой структуры желатина. Для прогнозирования скорости процессов влагопереноса в образцах зефира, изготовленных с использованием различных структурообразователей и хранившихся при различных температурах, рассчитаны коэффициенты диффузии. Наименьший коэффициент диффузии определен у зефира, изготовленного с добавлением пектина, а наибольший — у образца на основе желатина. Однако у зефира из желатина наблюдается самая низкая фактическая скорость влагопереноса, поскольку градиент активности воды минимальный — 7,6%. При повышении температуры хранения зефира, изготовленного с добавлением различных структурообразователей, с 18°C до 28°C скорость влагопереноса увеличилась. У зефира, произведенного на основе агара, этот показатель возрос в 2,7 раза; у образца из пектина — в 3,0 раза; у зефира на основе желатине — только в 1,5 раза. Полученные результаты позволяют прогнозировать риски изменений качества зефира в процессе хранения.

пастильные кондитерские изделиявлагопереносмассовая доля влагиактивность водыструктурообразователиглазурьсрок годностиинфракрасная спектроскопиявходной контрольpastille confectionerymoisture transfermass fraction of moisturewater activitystructureforming agenticingshelf lifeinfrared spectroscopyincoming inspectionстатья подготовлена в рамках выполнения исследований по государственному заданию № FGUS‑2022–0007 Федерального научного центра пищевых систем им. В. М. Горбатова Российской академии наук.The article was published as part of the research topic № FGUS‑2022–0007 of the state assignment of the V. M. Gorbatov Federal Research Center for Food Systems of RAS.ReferencesКондратьев, Н. Б., Казанцев, Е. В., Осипов, М. В., Руденко, О. С., Белова, И. А. (2022). Прогнозирование срока годности зефира, глазированного шоколадной и кондитерской глазурями. Известия высших учебных заведений. Пищевая технология, 6(390), 68–72. https://doi.org/10.26297/0579–3009.2022.6.15Kondratev, N. B., Kazantsev, E. V., Osipov, M. V., Rudenko, О. S., Belova, I. А. (2022). Forecasting the storage capacity of marshmallows glazed with chocolate and confectionery glazes. Izvestiya Vuzov. Food Technology, 6(390), 68–72. https://doi.org/10.26297/0579–3009.2022.6.15 (In Russian)Tan, J. M., Lim, M. H. (2008). Effects of gelatine type and concentration on the shelf-life stability and quality of marshmallows. International Journal of Food Science and Technology, 43(9), 1699–1704. https://doi.org/10.1111/j.1365–2621.2008.01756.xTan, J. M., Lim, M. H. (2008). Effects of gelatine type and concentration on the shelf-life stability and quality of marshmallows. International Journal of Food Science and Technology, 43(9), 1699–1704. https://doi.org/10.1111/j.1365–2621.2008.01756.xNepovinnykh, N. V., Klyukina, O. N., Kodatskiy, Y. A., Ptichkina, N. M., Yeganehzad, S. (2018). Study of the stability of foam and viscoelastic properties of marshmallow without gelatin. Foods and Raw Materials, 6(1), 90–98. https://doi.org/10.21603/2308–4057–2018–1–90–98Nepovinnykh, N. V., Klyukina, O. N., Kodatskiy, Y. A., Ptichkina, N. M., Yeganehzad, S. (2018). Study of the stability of foam and viscoelastic properties of marshmallow without gelatin. Foods and Raw Materials, 6(1), 90–98. https://doi.org/10.21603/2308–4057–2018–1–90–98Казанцев, Е. В., Кондратьев, Н. Б., Руденко, О. С., Петрова, Н. А., Белова, И. А. (2022). Формирование пенообразной структуры кондитерских изделий. Пищевые системы, 5(1), 64–69. https://doi.org/10.21323/2618-9771-2022-5-1-64-69Kazantsev, E. V., Kondratev, N. B., Rudenko, O. S., Petrova, N. A., Belova, I. A. (2022). Formation of a foamy structure of confectionery pastille products. Food Systems, 5(1), 64–69. https://doi.org/10.21323/2618–9771–2022–5–1–64–69 (In Russian)Delahaije, R. J. B. M., Lech, F. J., Wierenga, P. A. (2019). Investigating the effect of temperature on the formation and stabilization of ovalbumin foams. Food Hydrocolloids, 91, 263–274. https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2019.01.030Delahaije, R. J. B. M., Lech, F. J., Wierenga, P. A. (2019). Investigating the effect of temperature on the formation and stabilization of ovalbumin foams. Food Hydrocolloids, 91, 263–274. https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2019.01.030Zhao, Y., Chen, Z., Li, J., Xu, M., Shao, Y., Tu, Y. (2016). Formation mechanism of ovalbumin gel induced by alkali. Food Hydrocolloids, 61, 390–398. https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2016.04.041Zhao, Y., Chen, Z., Li, J., Xu, M., Shao, Y., Tu, Y. (2016). Formation mechanism of ovalbumin gel induced by alkali. Food Hydrocolloids, 61, 390–398. https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2016.04.041Duan, X., Li, M., Shao, J., Chen, H., Xu, X., Jin, Z. et al. (2018). Effect of oxidative modification on structural and foaming properties of egg white protein. Food Hydrocolloids, 75, 223–228. https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2017.08.008Duan, X., Li, M., Shao, J., Chen, H., Xu, X., Jin, Z. et al. (2018). Effect of oxidative modification on structural and foaming properties of egg white protein. Food Hydrocolloids, 75, 223–228. https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2017.08.008Cui, R., Zhu, F. (2021). Ultrasound modified polysaccharides: A review of structure, physicochemical properties, biological activities and food applications. Trends in Food Science and Technology, 107, 491–508. https://doi.org/10.1016/j.tifs.2020.11.018Cui, R., Zhu, F. (2021). Ultrasound modified polysaccharides: A review of structure, physicochemical properties, biological activities and food applications. Trends in Food Science and Technology, 107, 491–508. https://doi.org/10.1016/j.tifs.2020.11.018Kontogiorgos, V. (2019). Polysaccharides at fluid interfaces of food systems. Advances in Colloid and Interface Science, 270, 28–37. https://doi.org/10.1016/j.cis.2019.05.008Kontogiorgos, V. (2019). Polysaccharides at fluid interfaces of food systems. Advances in Colloid and Interface Science, 270, 28–37. https://doi.org/10.1016/j.cis.2019.05.008Li, Z., Zheng, S., Zhao, C., Liu, M., Zhang, Z., Xu, W. et al. (2020). Stability, microstructural and rheological properties of Pickering emulsion stabilized by xanthan gum/lysozyme nanoparticles coupled with xanthan gum. International Journal of Biological Macromolecules, 165, 2387–2394. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2020.10.100Li, Z., Zheng, S., Zhao, C., Liu, M., Zhang, Z., Xu, W. et al. (2020). Stability, microstructural and rheological properties of Pickering emulsion stabilized by xanthan gum/ lysozyme nanoparticles coupled with xanthan gum. International Journal of Biological Macromolecules, 165, 2387–2394. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2020.10.100van den Berg, M. Jara, F. L., Pilosof, A. M. (2015). Performance of egg white and hydroxypropylmethylcellulose mixtures on gelation and foaming. Food Hydrocolloids, 48, 282–291. https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2015.03.001van den Berg, M. Jara, F. L., Pilosof, A. M. (2015). Performance of egg white and hydroxypropylmethylcellulose mixtures on gelation and foaming. Food Hydrocolloids, 48, 282–291. https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2015.03.001Periche, A., Heredia, A., Escriche, I., Andrés, A., Castelló, M. L. (2015). Potential use of isomaltulose to produce healthier marshmallows. LWT — Food Science and Technology, 62(1, Part 2), 605–612. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2014.12.024Periche, A., Heredia, A., Escriche, I., Andrés, A., Castelló, M. L. (2015). Potential use of isomaltulose to produce healthier marshmallows. LWT — Food Science and Technology, 62(1, Part 2), 605–612. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2014.12.024Pertsevoy, F. V., Gurskyi, P. V., Vasylenko, P., Ladyka, V. I., Ianchyk, M. V., Krapivnytska, I. O. et al. (2021). Food technology using structurants: the monograph Kharkiv: Dissa+. Ukraine. 2021.Pertsevoy, F. V., Gurskyi, P. V., Vasylenko, P., Ladyka, V. I., Ianchyk, M. V., Krapivnytska, I. O. et al. (2021). Food technology using structurants: the monograph Kharkiv: Dissa+. Ukraine. 2021.Yang, X., Li, A., Li, X., Sun, L., Guo, Y. (2020). An overview of classifications, properties of food polysaccharides and their links to applications in improving food textures. Trends in Food Science and Technology, 102, 1–15. https://doi.org/10.1016/j.tifs.2020.05.020Yang, X., Li, A., Li, X., Sun, L., Guo, Y. (2020). An overview of classifications, properties of food polysaccharides and their links to applications in improving food textures. Trends in Food Science and Technology, 102, 1–15. https://doi.org/10.1016/j.tifs.2020.05.020Tsykhanovska, I., Yevlash, V., Alexandrov, A., Alibekov, R. (2021). Influence of the mineral food nanoadditive “Magnetofооd” on the quality indicators of whipped confectionery products. BIO Web of Conferences, 30, Article 01022. https://doi.org/10.1051/bioconf/20213001022Tsykhanovska, I., Yevlash, V., Alexandrov, A., Alibekov, R. (2021). Influence of the mineral food nanoadditive “Magnetofооd” on the quality indicators of whipped confectionery products. BIO Web of Conferences, 30, Article 01022. https://doi.org/10.1051/bioconf/20213001022Saboonchi, S., Mehran, A., Bahramizadeh P., Massoud, R. (July 17–18, 2021). Applications of modified starch in food. 3rd international congress on Engineering, Technology and Innovation, 1–8.Saboonchi, S., Mehran, A., Bahramizadeh P., Massoud, R. (July 17–18, 2021). Applications of modified starch in food. 3rd international congress on Engineering, Technology and Innovation, 1–8.Zhao, Y., Cao, D., Shao, Y., Xiong, C., Li, J., Tu, Y. (2020). Changes in physicochemical properties, microstructures, molecular forces and gastric digestive properties of preserved egg white during pickling with the regulation of different metal compounds. Food Hydrocolloids, 98, 105281. https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2019.105281Zhao, Y., Cao, D., Shao, Y., Xiong, C., Li, J., Tu, Y. (2020). Changes in physicochemical properties, microstructures, molecular forces and gastric digestive properties of preserved egg white during pickling with the regulation of different metal compounds. Food Hydrocolloids, 98, 105281. https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2019.105281Iqra, R., Asma, T., Usmanghani, K., Aliya, R. (2019). Fourier transform infrared (ft-ir) spectroscopy of agar from red seaweeds of Karachi coast. International Journal of Biology and Biotechnology, 16(1), 59–63.Iqra, R., Asma, T., Usmanghani, K., Aliya, R. (2019). Fourier transform infrared (ft-ir) spectroscopy of agar from red seaweeds of Karachi coast. International Journal of Biology and Biotechnology, 16(1), 59–63.Кондратьев, Н. Б., Казанцев, Е. В., Осипов, М. В., Петрова, Н. А., Руденко, О. С. (2019). Исследование процесса влагопереноса в сырцовых пряниках с фруктовой начинкой, изготовленных с использованием различных видов модифицированного крахмала. Хранение и переработка сельхозсырья, 4, 35–46. https://doi.org/10.36107/spfp.2019.187Kondratyev N. B., Kazancev E. V., Osipov M. V., Petrova N. A., Rudenko O. S. (2019). Research of the moisture transfer processes in gingerbread with fruit filling produced using various types of modified starch. Storage and Processing of Farm Products, 4, 35–46. https://doi.org/10.36107/spfp.2019.187 (In Russian)Попова, Д. Г., Резниченко, И. Ю., Табаторович, А. Н. (2020). Исследование влияния сроков хранения на показатели качества пастильных изделий. АПК России, 27(5), 853–859.Popova, D. G., Reznichenko, I. Yu., Tabatorovich, A. N. (2020). Studying the influence of shelf life on the quality indicators of pastilles. Agro-Industrial Complex of Russia, 27(5), 853–859. (In Russian)Кондратова, И. И., Томашевич, С. Е., Кононович, В. М., Шостак, Л. М. (2014). Исследование процессов черствения зефира, обогащенного пищевыми волокнами. Весці нацыянальнай акадэміі навук Беларусі. Серыя аграрных навук, 2, 110–115.Kondratova, I. I., Tomashevich, S. E., Kononovich, V. M., Shostak, L. M. (2014). Research on staling of marshmallow soufflé enriched in food fibres. Proceedings of the National Academy of Sciences of Belarus, Agrarian Series, 2, 110–115. (In Russian)Барсукова, И. Г. (2017). Разработка технологии пастильных кондитерских изделий повышенной пищевой ценности и срока годности в низком ценовом сегменте. Автореф. дис. канд. техн. наук. Воронеж: Воронежский государственный университет инженерных технологий. — 24 с.Barsukova, I. G. (2017). Development of technology for pastille confectionery products of increased nutritional value and shelf life in the low price segment. Author’s abstract of the dissertation for the scientific degree of Candidate of Technical Sciences. Voronezh: Voronezh State University of Engineering Technologies. — 24 p. (In Russian)Cebi, N., Durak, M. Z., Toker, O. S., Sagdic, O., Arici, M. (2016). An evaluation of Fourier transforms infrared spectroscopy method for the classification and discrimination of bovine, porcine and fish gelatins. Food Chemistry, 190, 1109– 1115. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2015.06.065Cebi, N., Durak, M. Z., Toker, O. S., Sagdic, O., Arici, M. (2016). An evaluation of Fourier transforms infrared spectroscopy method for the classification and discrimination of bovine, porcine and fish gelatins. Food Chemistry, 190, 1109–1115. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2015.06.065Кондратьев, Н. Б., Руденко, О. С., Осипов, М. В., Баженова, А. Е. (2022). Прогнозирование срока годности кондитерских изделий в условиях ускоренного хранения: обзор предметного поля. Хранение и переработка сельхозсырья, 4, 22–39. https://doi.org/10.36107/spfp.2022.354Kondratiev, N. B., Rudenko, O. S., Osipov, M. V., Bazhenova, A. E. (2022). Forecasting the helf life of confectionery products under accelerated storage conditions: Scoping review. Storage and Processing of Farm Products, 4, 22–39. https://doi.org/10.36107/spfp.2022.354 (In Russian)Ergun, R., Lietha, R., Hartel, R. W. (2010). Moisture and shelf life in sugar confections. Critical Reviews in Food Science and Nutrition, 50(2), 162–192. https://doi.org/10.1080/10408390802248833Ergun, R., Lietha, R., Hartel, R. W. (2010). Moisture and Shelf Life in Sugar Confections. Critical Reviews in Food Science and Nutrition, 50(2), 162–192. https://doi.org/10.1080/10408390802248833

The authors declare that there are no conflicts of interest present.