Новые виды сахаросодержащего сырья для производства пищевой продукции

Общемировая концепция осознанного потребления и  здорового образа жизни оказывает влияние на развитие пищевой индустрии. Как следствие, в последние несколько десятилетий увеличивается выпуск заменителей сахара, ведется поиск и  создаются новые подслащивающие вещества. В  настоящей статье представлен обзор отечественных и  зарубежных работ, посвященных применению сахарозаменителей в различных отраслях пищевой промышленности. Приведены сведения о новых видах заменителей сахара из природного крахмалсодержащего сырья и их свойствах. Описана возможность замены кристаллического сахара на сахарозаменители в  пищевом производстве, продемонстрировано их влияние на физико-химические, сенсорные и органолептические свойства продуктов питания и напитков. Развитие технологий способствует расширению ассортимента уже известных и широко используемых калорийных сахарозаменителей из крахмалсодержащего сырья, характеризующихся различным углеводным составом и свойствами. Отмечено, что за рубежом среди довольно большого количества сахарозаменителей, применяемых в пищевой промышленности, к одним из наиболее перспективных относят глюкозно-фруктозные сиропы. Они являются полноценными заменителями сахарозы и обладают рядом преимуществ. Доля глюкозно-фруктозных сиропов в общем объеме потребления сахарных сиропов ежегодно увеличивается во всем мире. Основным сырьем для производства ГФС в США служит кукурузный крахмал, в странах СНГ используют в том числе крахмал, получаемый из пшеницы и картофеля. Особую актуальность приобретают исследования, направленные на изучение и разработку биопроцессов, обеспечивающих производство конкурентоспособных ферментативных ГФС и других подслащивающих сиропов из альтернативных источников. Приведены сведения о разработках инновационных технологий получения сахарных сиропов из топинамбура и цикория, агавы, якона, сорго и риса. Описаны результаты исследований свойств данных сиропов и их влияние на физические и сенсорные, реологические и микроструктурные свойства продуктов, в технологии которых применялись данные сиропы. Благодаря различному углеводному составу, а также физико-химическим свойствам (степень гигроскопичности, антикристаллизационные свойства, уровень сладости, гликемический индекс и т. п.), сахарозаменители приобретают все большую популярность у производителей и потребителей и могут применяться в производстве продуктов питания и напитков как более технологичная замена кристаллического сахара.

1. Жаббарова, С. К. (2019). Влияние сахарозаменителей и подсластителей на безвредность кондитерских изделий. Universum: технические науки, 2(59), 27–31.

2. Ермолаева, Г. А., Сапронова, Л. А., Кривовоз, Б. Г. (2012). Сахар и его заменители в производстве продуктов питания. Пищевая промышленность, 6, 48–51.

3. Singh, P., Ban, Y. G., Kashyap, L., Siraree, A., Singh, J. (2020). Sugar and Sugar Substitutes: Recent Developments and Future Prospects. Chapter in a book: Sugar and Sugar Derivatives: Changing Consumer Preferences. Springer, Singapore. https://doi.org/10.1007/978–981–15–6663–9_4

4. Taş, F. (2020). Knowledge attitudes and behaviors of adult individuals about high fructose corn syrup consumption; cross sectional survey study. Clinical Nutrition ESPEN, 40, 179–186. https://doi.org/10.1016/j.clnesp.2020.09.025

5. Ермолаева, Г. А., Сапронова, Л. А. (2012). Сахар и сахаристые продукты в производстве напитков. Пиво и напитки, 3, 36–39.

6. Андриевская, Д. С., Захаров, М. А., Ульянова, Е. В., Ободеева, О. Н. (2021). Изучение влияния сахаросодержащего сырья на качественные характеристики коньяков. Ползуновский вестник, 1, 34–43. https://doi.org/10.25712/ASTU.2072–8921.2021.01.005

7. Песчанская, В. А., Андриевская, Д. В., Ульянова, Е. В. (2020). Перспективы использования глюкозно-фруктозных сиропов при производстве спиртных напитков. Пиво и напитки, 3, 13–16. https://doi.org/10.24411/2072–9650–2020–10033

8. Изтаев, А., Языкбаев, Е. С, Якияева, М. А., Курбаниязов, С. К. (2022). Сорговый сироп — альтернатива сахару при производстве продуктов питания. Пищевая промышленность, 4, 12–15. https://doi.org/10.52653/PPI.2022.4.4.002

9. Кульнева, Н. Г., Гойкалова, О. Ю., Шматова, А. И. (2015). Факторы, формирующие качество сахара-песка. Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий, 1(63), 188–190.

10. Шобанова, Т. В., Творогова, А. А. (2021). Влияние замены сахарозы глюкозно-фруктозным сиропом на показатели качества мороженого пломбир. Техника и технология пищевых производств, 51(3), 604– 614. https://doi.org/10.21603/2074–9414–2021–3–604–614

11. Даишева, Н. М., Люсый, И. Н., Семенихин, С. О., Котляревская, Н. И., Усманов, М. М. (2018). Требования к качеству и безопасности сахара, используемого при производстве пищевой продукции. Электронный сетевой политематический журнал «Научные труды КубГТУ», 8, 33–42.

12. Резниченко, И. Ю., Щеглов, М. С. (2020). Сахарозаменители и подсластители в технологии кондитерских изделий. Техника и технология пищевых производств, 50(4), 576–587. https://doi.org/10.21603/2074–9414–2020–4–576–587

13. Заменители сахарозы. Пищевые ингредиенты и добавки. Электронный ресурс https://itexn.com/9514_zameniteli-saharozy-pishhevye-ingredienty-i-dobavki.html Дата обращения 21.03.2022.

14. Castro-Muñoz, R., Correa-Delgado, M., Córdova-Almeida, R., Lara-Nava, D., Chávez-Muñoz, M., Velásquez-Chávez, V. F., et al. (2022). Natural sweeteners: Sources, extraction and current uses in foods and food industries. Food Chemistry, 370, Article 130991. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2021.130991

15. Saraiva, A., Carrascosa, C., Raheem, D., Ramos, F., Raposo, A. (2020). Natural sweeteners: The relevance of food naturalness for consumers, food security aspects, sustainability and health impacts. International Journal of Environmental Research and Public Health, 17, Article 6285. https://doi.org/10.3390/ijerph17176285

16. Ruchi, С., Gopal, K. (2021). A review study on various types sugars & their functional properties. ACADEMICIA: An International Multidisciplinary Research Journal, 11(11), 437–443. https://doi.org/10.5958/2249–7137.2021.02489.7

17. Ландиховская, А. В., Творогова, А. А. (2021). Нутриентный состав мороженого и замороженных десертов: современные направления исследований. Пищевые системы, 4(2), 74–81. https://doi.org/10.21323/2618–9771–2021–4–2–74–81

18. Лукин, Н. Д., Серегин, С. Н., Сидак, М. В., Сысоев, Г. В. (2021). Глубокая переработка крахмалсодержащего сырья: современное состояние и перспективы устойчивого развития. Пищевая промышленность, 11, 30–41. https://doi.org/10.52653/PPI.2021.11.11.011

19. Апанайкин, М. А. (2020). Особенности рынка крахмалопродуктов в России в условиях пандемии. Экономика: вчера, сегодня, завтра, 10(9–1), 458–464. https://doi.org/10.34670/AR.2020.69.18.051

20. Патока: виды, свойства, цели использования. Электронный ресурс http://foodtechnologist.ru/2016/12/16/patoka-vidy-svojstva-tseli-ispolzovaniya/ Дата обращения 28.03.2022

21. Крахмальные сиропы: виды и свойства. Электронный ресурс https://www.newchemistry.ru/printletter.php?n_id=6700 Дата обращения 28.03.2022

22. Ермачкова, В. В. (2017). Сравнительная характеристика свойств карамели, приготовленной на инвертном сиропе и патоке. Colloquiumjournal, 11–2(11), 28–30.

23. Плотникова, И. В., Трощенко, В. В., Наумченко, И. С., Плотников, В. Е. (2017). Исследование свойств фруктовых начинок без сахара на основе низкоосахаренной патоки. Уральский Научный Вестник, 11(3), 053–055.

24. Магомедов, Г. О., Плотникова, И. В., Магомедов, М. Г., Трощенко, В. В. (2018). Оценка качества желейного мармелада с различным углеводным составом. Известия Высших Учебных Заведений. Пищевая технология, 1(361), 69–73.

25. Кондратьев, Н. Б., Казанцев, Е. В., Осипов, М. В., Баженова, А. Е., Линовская, Н. В. (2020). Влияние количества патоки на процессы влагопереноса при хранении мармелада. Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий, 82(4(86)), 24–29. https://doi.org/10.20914/2310–1202–2020–4–24–29

26. Кокаева, З. К., Цыганова, Т. Б. (2013). Применение патоки в производстве пищевых продуктов. В книге: Мальтозная патока: состав, свойства и применение. — Владикавказ: Северо-Осетинский государственный университет имени К. Л. Хетагурова,2013.

27. Ofoedu, C. E., Osuji, C. M., Ojukwu, M. (2019). Sugar. Profile of syrups from malted and unmalted rice of different varieties. Journal of Food Research, 8(1), 52–59. https://doi.org/10.5539/jfr.v8n1p52

28. Мамедов, Э. Р., Баракова, Н. В. (2020). Применение сахаристых крахмалопродуктов в рецептурах ликероводочных изделий. Научный журнал НИУ ИТМО. Серия: Процессы и аппараты пищевых производств, 2(44), 41–48. https://doi.org/10.17586/2310–1164–2020–10–2–41–48

29. Магомедов, Г. О., Плотникова, И. В., Шевякова, Т. А., Плотников, В. Е. (2019). Оптимизация рецептурного состава и показателей качества кремовой кондитерской массы с использованием крахмальной патоки. Известия Высших учебных заведений. Пищевая технология, 1(367), 50–54. https://doi.org/10.26297/0579–3009.2019.1.12

30. Попова, Н. Н., Щетилина, И. П., Денисова, А. А., Киселева, Е. А. (2016). Разработка вафель с пониженным гликемическим индексом. Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий, 4(70), 181–186. https://doi.org/10.20914/2310–1202–2016–4–181–186

31. Aidoo, R. P., Depypere, F., Afoakwa, E. O., Dewettinck, K. (2013). Industrial manufacture of sugar-free chocolates — Applicability of alternative sweeteners and carbohydrate polymers as raw materials in product development. Trends in Food Science and Technology, 32(2), 84–96. https://doi.org/10.1016/j.tifs.2013.05.008

32. Медведева, М. И., Николаева, Н. В. (2021). Исследование возможности полной замены сахара на фруктозу в технологии производства пенообразных кондитерских изделий. International Journal of Professional Science, 11, 120–135. https://doi.org/10.54092/25421085_2021_11_120

33. Иванченко, О. Б., Данина, М. М. (2019). Использование сахарозаменителей в технологии хлебного кваса. Научный Журнал НИУ ИТМО. Серия: Процессы и аппараты пищевых производств, 2, 11–18. https://doi.org/10.17586/2310–1164–2019–12–2–11–18

34. Смеси моносахаридов — глюкозно-фруктозные сиропы. Электронный ресурс http://saharmag.com/fix/sahara/hfs/ Дата обращения 26.01.2022.

35. Paulino, B. N., Molina, G., Pastore, G. M., Bicas, J. L. (2021). Current perspectives in the biotechnological production of sweetening syrups and polyols. Current Opinion in Food Science, 41, 36–43. https://doi.org/10.1016/j.cofs.2021.02.004

36. Parker, K., Salas, M., Nwosu, V. C. (2010). High fructose corn syrup: Production, uses and public health concerns. Biotechnology and molecular biology reviews, 5(5), 71–78.

37. Singh, I., Langyan, S., Yadava, P. (2014). Sweet corn and corn-based sweeteners. Sugar Tech, 16(2), 144–149. https://doi.org/10.1007/s12355–014–0305–6

38. Zargaraan, A., Kamaliroosta, L., Yaghoubi, A. S., Mirmoghtadaie, L. (2016). Effect of substitution of sugar by high fructose corn syrup on the physicochemical properties of bakery and dairy products: A review. Nutrition and Food Sciences Research, 3(4), 3–11. https://doi.org/10.18869/acadpub.nfsr.3.4.3

39. Khorshidian, N., Shadnoush, M., Zabihzadeh Khajavi, M., Sohrabvandi, S., Yousefi, M., Mortazavian, A. M. (2021). Fructose and high fructose corn syrup: are they a two-edged sword? International Journal of Food Sciences and Nutrition, 72(5), 592–614. https://doi.org/10.1080/09637486.2020.1862068

40. Ershadi, A., Azizi, M. H., Najafian, L. (2021). Incorporation of high fructose corn syrup with different fructose levels into biscuit: An assessment of physicochemical and textural properties. Food Science and Nutrition, 9(10), 5344–5351. https://doi.org/10.1002/fsn3.2452

41. Helstad, S. (2019). Corn Sweeteners. Chapter in a book: Corn (Third Edition). Chemistry and Technology. Woodhead Publishing and AACC International Press, 2019. https://doi.org/10.1016/B978–0–12–811971–6.00020–6

42. Лукин, Н. Д., Серегин, С. Н., Тен, А. Д., Сысоев, Г. В. (2021). Диверсификация экономики крахмалопаточной промышленности на основе глубокой переработки крахмалсодержащего сырья. Экономика, труд, управление в сельском хозяйстве, 8(77), 78–97. https://doi.org/10.33938/218–78

43. Анализ российского рынка глюкозно-фруктозных сиропов, 2021. Электронный ресурс http://www.centripap.ru/report/food/Soy/gfs/ Дата обращения 15.02.2022.

44. ИКАР: итоги года 2021. Сахар и свекла. Электронный ресурс http://ikar.ru/lenta/737.html Дата обращения 18.02.2022.

45. Старовойтова, О. В., Мухаметзянова, Е. Ю., Решетник, О. А. (2017). Глюкозно-фруктозный сироп в производстве мучного кондитерского изделия. Вестник технологического университета, 20(22), 131–134.

46. Гнездилова А. И., Музыкантова А. В., Виноградова Ю. В. (2017). Молочный концентрированный сладкий продукт. Молочнохозяйственный вестник, 1(25), 84–90.

47. Колобаева, А. А., Котик, О. А., Королькова, Н. В., Бутова, С. В. (2017). Разработка технологии кваса диетического назначения. Вестник Воронежского государственного аграрного университета, 3(54), 151–157. https://doi.org/10.17238/issn2071–2243.2017.3.151

48. Ландиховская, А. В., Творогова, А. А., Казакова, Н. В. (2021). Применение глюкозно-фруктозных сиропов в мороженом без сахарозы с низким содержанием жира. Пищевая промышленность, 5, 71–74. https://doi.org/10.52653/PPI.2021.5.5.017

49. Каменская, Е. П., Обрезкова, М. В. (2017). Применение фруктозо-глюкозных сиропов из клубней топинабмура в технологии производства хлебного кваса. Технология и товароведение инновационных пищевых продуктов, 1(42), 32–37.

50. Каменская, Е. П., Вагнер, В. А., Камаева, С. И. (2020). Исследование совместного развития пробиотиков и пивных дрожжей в технологии хлебного кваса с фруктозо-глюкозным сиропом. Ползуновский вестник, 1, 78–84. https://doi.org/10.25712/ASTU.2072–8921.2020.01.016

51. White, J. S., Hobbs, L. J., Fernandez, S. (2015). Fructose content and composition of commercial HFCS sweetened carbonated beverages. International Journal of Obesity, 39(1), 176–182. https://doi.org/10.1038/ijo.2014.73

52. Ли, Е. В., Суслянок, Г. М., Соколова, О. С. (2017). Производство фруктозного сиропа из топинамбура кислотным способом. Аграрная Россия, 2, 25–28.

53. Singh, R. S., Chauhan, K., Singh, R. P. (2017). Enzymatic Approaches for the Synthesis of High Fructose Syrup. Chapter in a book: Plant Biotechnology: Recent Advancements and Developments. Springer Nature Singapore Pte Ltd., 2017. https://doi.org/10.1007/978–981–10–4732–9_10

54. Johnson, R., Padmaja, G., Moorthy, S. N. (2009). Comparative production of glucose and high fructose syrup from cassava and sweet potato roots by direct conversion techniques. Innovative Food Science and Emerging Technologies, 10(4), 616–620. https://doi.org/10.1016/j.ifset.2009.04.001

55. Yulistiani, F, Saripudin, Maulani, L., Ramdhayani, W. S., Wibisono, W., Permanasari, A. R. (2018). Fructose syrup production from tapioca solid waste (onggok) by using enzymatic hydrolysis in various pH and isomerization process. Journal of Physics: Conference Series. The 3rd International Conference of Chemical and Materials Engineering. 1295(1), Article 012032. https://doi.org/10.1088/1742–6596/1295/1/012032

56. Qi, X., Tester, R. F. (2020). Lactose, maltose, and sucrose in health and disease. Molecular Nutrition and Food Research, 64(8), Article 1901082 https://doi.org/10.1002/mnfr.201901082

57. Ozuna, C., Franco-Robles, E. (2022). Agave syrup: An alternative to conventional sweeteners? A review of its current technological applications and health effects. LWT, 162, Article 113434. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2022.113434

58. Puchkova, T. S., Pikhalo, D. M., Karasyova, O. M. (2019). About the universal technology of processing jerusalem artichoke and chicory for inulin. Food Systems, 2(2), 36–43. https://doi.org/10.21323/2618–9771–2019–2–2–36–43

59. Singh, R. S., Singh, T., Larroche, C. (2019). Biotechnological applications of inulin-rich feedstocks. Bioresource Technology, 273, 641–653. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2018.11.031

60. Филатов, С. Л., Михайличенко, М. С., Петров, С. М., Подгорнова, Н. М. (2021). Натуральные сиропы из топинамбура с пребиотическими свойствами. Пищевая промышленность, 11, 15–21. https://doi. org/10.52653/PPI.2021.11.11.005

61. Надежкина, М. С., Сагина, О. А. (2020). Инулин: свойства, применение. Мировой рынок инулина. Modern Science, 1–2, 76–80.

62. Gupta, N., Jangid, A. K., Pooja, D., Kulhari, H. (2019). Inulin: A novel and stretchy polysaccharide tool for biomedical and nutritional applications. International Journal of Biological Macromolecules, 132, 852–863. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2019.03.188

63. Ni, D., Xu, W., Zhu, Y., Zhang, W., Zhang, T., Guang, C. et al. (2019). Inulin and its enzymatic production by inulosucrase: Characteristics, structural features, molecular modifications and applications. Biotechnology Advances, 37(2), 306–318. https://doi.org/10.1016/j.biotechadv.2019.01.002

64. Zhu, P., Zeng, Y., Chen, P., Men, Y., Yang, J., Yue, X. et al. (2020). A onepot two-enzyme system on the production of high value-added D allulose from Jerusalem artichoke tubers. Process Biochemistry, 88, 90–96. https://doi.org/10.1016/j.procbio.2019.10.006

65. Zacharová, M., Burešová, I., Gál, R., Walachová, D. (2018). Chicory syrup as a substitution of sugar in fine pastry. Potravinarstvo Slovak Journal of Food Sciences, 12(1), 487–490. https://doi.org/10.5219/890

66. Ozuna, C., Trueba-Vázquez, E., Moraga, G., Llorca, E., Hernando, I. (2020). Agave syrup as an alternative to sucrose in muffins: Impacts on rheological, microstructural, physical, and sensorial properties. Foods, 9(7), Article A35. https://doi.org/10.3390/foods9070895

67. Zamora-Gasga, V. M., Bello-Pérez, L. A., Ortíz-Basurto, R. I., Tovar, J., Sáyago-Ayerdi, S. G. (2014). Granola bars prepared with Agave tequilana ingredients: Chemical composition and invitro starch hydrolysis. LWT — Food Science and Technology, 56(2), 309–314, https://doi.org/10.1016/j.lwt.2013.12.016

68. Šeremet, D., Mandura, A., Cebin, A. V., Martinić, A., Galić, K., Komes, D. (2020). Challenges in confectionery industry: Development and storage stability of innovative white tea-based candies. Journal of Food Science, 85(7), 2060–2068. https://doi.org/10.1111/1750–3841.15306

69. Čižauskaitė, U., Jakubaitytė, G., Žitkevičius, V., Kasparavičienė, G. (2019). Natural ingredients-based gummy bear composition designed according to texture analysis and sensory evaluation in vivo. Molecules, 24(7), Article 1442. https://doi.org/10.3390/molecules24071442

70. Belščak-Cvitanović, A., Komes, D., Dujmović, M., Karlović, S., Biškić, M., Brnčić, M. et al. (2015). Physical, bioactive and sensory quality parameters of reduced sugar chocolates formulated with natural sweeteners as sucrose alternatives. Food Chemistry, 167, 61–70. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2014.06.064

71. Романюк, Т. И., Чусова, А. Е., Тарарыков, М. П., Матвиенко, Н. А. (2021). Получение глюкозо-фруктозного сиропа из якона. Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий. 83(2(88)), 87–92. https://doi.org/10.20914/2310–1202–2021–2–87–92

72. Голубева, Л. В., Пожидаева, Б. А. (2019). Изучение функционально-технологических свойств сиропа сахарного сорго и его использование в технологии мороженого. Техника и технология пищевых производств, 49(3), 431–437. https://doi.org/10.21603/2074–9414–2019–3–431–437

73. Mamaeva, L., Yerbulekova, M., Askarbekov, E., Ashimova, P., Muratbekova, K. (2020). Intensification of fermentation process using natural sweeteners. Journal of Hygienic Engineering and Design, 30, 137–141.

74. Permanasari, A. R., Yulistiani, F., Djenar, N. S. (2017). Liquid sugar production from red sorghum starch as raw material to produce high fructose syrup (HFS). Advanced Science Letters, 23(6), 5775–5779. https://doi.org/10.1166/asl.2017.8829

75. Coronati, M., Baratta, F., Pastori, D., Ferro, D., Angelico, F., Del Ben, M. (2022). Added fructose in non-alcoholic fatty liver disease and in metabolic dyndrome: A narrative review. Nutrients, 14(6), Article 1127. https://doi.org/10.3390/nu14061127

76. Tahmassebi, J. F., BaniHani, A. (2020). Impact of soft drinks to health and economy: a critical review. European Archives of Paediatric Dentistry, 21(1), 109–117. https://doi.org/10.1007/s40368–019–00458–0

77. Оганесянц, Л. А., Панасюк, А. Л., Рейтблат, Б. Б. (2011). Теория и практика плодового виноделия. — Москва: Развитие, 2011.

78. Ofoedu, C. E., Osuji, C. M., Ojukwu, M. (2019). Sugar profile of syrups from malted and unmalted rice of different varieties. Journal of Food Research, 8(1), 52–59. https://doi.org/10.5539/jfr.v8n1p52

79. Masood, S., Ashraf, M., Ahmad, I., Nisa, A. Un. (2022). Replacement of table sugar with clarified rice syrup in beverages. Bangladesh Journal of Scientific and Industrial Research, 57(1), 23–26. https://doi.org/10.3329/bjsir.v57i1.58897