Влияние заменителей сахарозы на показатели качества мороженого в процессе производства и хранения

Избыточное потребление сахарозы является общемировой проблемой системы здравоохранения. Для полной замены сахарозы в мороженом нужно использовать 14–16 % других ингредиентов, что может отразиться на показателях качества готового продукта. Целью исследований являлось проведение в процессе производства и хранения сравнительной оценки показателей качества мороженого традиционного и с заменой сахарозы на композиции заменителей, снижающих гликемический индекс готового продукта. Использовались современные методы исследований: химические, структурно-механические, микроструктурные и дифференциальной сканирующей калориметрии. Объектами исследований являлись образцы мороженого с заменой сахарозы на композицию мальтита и инулина, эритрита и инулина, фруктозы и трегалозы (в соотношении 4:3 и 3:4), фруктозы или трегалозы с инулином. Установлено, что в экспериментальных образцах мороженого по сравнению с контрольным (с содержанием сахарозы 14 %) гликемический индекс уменьшился в 1,4–4,5 раза. При замене сахарозы на композицию инулина и полиолов калорийность мороженого снизилась на 30 %. Значения вязкости смеси в образцах с эритритом и инулином, а также с фруктозой и трегалозой (при соотношении 3:4) не отличались от контрольного образца. Наиболее мягкая консистенция среди опытных образцов отмечена при доминировании фруктозы в  композиции с трегалозой, наиболее твердая — у образца с эритритом и инулином. Исследования теплофизических свойств мороженого показали, что применение эритрита в композиции с инулином вызывает существенное снижение температур стеклования, замерзания и криоскопической температуры, что отрицательно сказывается на консистенции продукта. Теплофизические свойства, наиболее близкие к показателям контрольного образца мороженого с сахарозой, демонстрировали образцы с мальтитом и инулином и образцы c трегалозой и инулином. Установлено, что в наибольшей степени снизилась дисперсность кристаллов льда в образцах с мальтитом и инулином, а также c фруктозой и инулином: размеры кристаллов через 3 месяца хранения увеличились на 15 и 21 % соответственно. Установлено, что внесение фруктозы и инулина, фруктозы и трегалозы увеличивает продолжительность индукционного периода окисления жира на 11 ч по сравнению с контрольным образцом. Исследования показали, что полная замена сахарозы на ингредиенты с отличной молекулярной массой, в частности на эритрит и инулин, приводит к заметному изменению потребительских и технологических свойств продукта.

1. Arshad, S., Rehman, T., Saif, S., Rajoka, M. S. R., Ranjha, M. M. A. N., Hassoun, A. et al. (2022). Replacement of refined sugar by natural sweeteners: Focus on potential health benefits. Heliyon, 8(9), Article e10711. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2022.e10711

2. Bayram, H. M., Ozturkcan, A. (2022). Added sugars and non-nutritive sweeteners in the food supply: Are they a threat for consumers? Clinical Nutrition ESPEN, 49, 442–448. https://doi.org/10.1016/j.clnesp.2022.03.006

3. Takehara, C. T., Nicoluci, Í.G., Andrade, T.F.S., Arisseto-Bragotto, A.P. (2022). A comprehensive database of declared high-intensity sweeteners in Brazilian commercial products and updated exposure assessment. Food Research International, 161, Article 111899. https://doi.org/10.1016/j.foodres.2022.111899

4. Deliza, R., Lima, M.F., Ares, G. (2021). Rethinking sugar reduction in processed foods. Current Opinion in Food Science, 40, 58–66. https://doi.org/10.1016/j.cofs.2021.01.010

5. Sayas-Barberá, E., Paredes, C., Salgado-Ramos, M., Pallarés, N., Ferrer, E., de Vera, C.N.-R. et al. (2023). Approaches to enhance sugar content in foods: Is the date palm fruit a natural alternative to sweeteners? Foods, 13(1), Article 129. https://doi.org/10.3390/foods13010129

6. Королев, И. А., Творогова, А. А., Ситникова, П. Б. (2021). Совершенствование расчетного метода определения криоскопической температуры смесей для мороженого функциональной направленности. Пищевые системы, 4(3), 164–171 https://doi.org/10.21323/2618-9771-2021-4-3-164-171

7. Hartel, R.W., Rankin, S.A., Bradley, Jr. R.L. (2017). A 100-Year Review: Milestones in the development of frozen desserts. Journal of Dairy Science, 100(12), 10014–10025. https://doi.org/10.3168/jds.2017–13278

8. van der Sman, R.G.M., Jurgens, A., Smith, A., Renzetti, S. (2022). Universal strategy for sugar replacement in foods? Food Hydrocolloids. 133, Article 107966. https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2022.107966

9. Tang, C.S., Mars, M., James, J., Appleton, K.M. (2023). Associations between attitudes towards and reported intakes of sugars, low/no-calorie sweeteners, and sweet-tasting foods in a UK sample. Appetite, 194, Article 107169. https://doi.org/10.1016/j.appet.2023.107169

10. da Silva Santana, N., Mothé, C.G., de Souza, M.N., Mothé, M.G. (2022). Thermal and rheological study of artificial and natural powder tabletop sweeteners. Food Research International, 162(Part A), Article 112039. https://doi.org/10.1016/j.foodres.2022.112039

11. Samaniego-Vaesken, M.D.L., Ruiz, E., Partearroyo, T., Aranceta-Bartrina, J., Gil, Á., González-Gross, M. et al. (2018). Added sugars and low- and no-calorie sweeteners in a representative sample of food products consumed by the Spanish ANIBES study population. Nutrients, 10(9), Article 1265. https://doi.org/10.3390/nu10091265

12. Schiano, C., Grimaldi, V., Scognamiglio, M., Costa, D., Soricelli, A., Nicoletti, G.F. et al. (2021). Soft drinks and sweeteners intake: Possible contribution to the development of metabolic syndrome and cardiovascular diseases. Beneficial or detrimental action of alternative sweeteners? Food Research International, 142, Article 110220. https://doi.org/10.1016/j.foodres.2021.110220

13. Kheto A., Bist, Y., Awana, A., Kaur, S., Kumar, Y., Sehrawat, R. (2023). Utilization of inulin as a functional ingredient in food: Processing, physicochemical characteristics, food applications, and future research directions. Food Chemistry Advances, 3, Article 100443. https://doi.org/10.1016/j.focha.2023.100443

14. Сербаева, Э.Р., Якупова, А.Б., Магасумова, Ю.Р., Фархутдинова, К.А., Ахметова, Г.Р., Кулуев, Б.Р. (2020). Инулин: природные источники, особенности метаболизма в растениях и практическое применение. Биомика, 12(1). 57–79. https://doi.org/10.31301/2221-6197.bmcs.2020-5

15. Dangre, P.V., Kotkar, K.S., Pimple, A.D., Meshram, S.S. (2024). Chemistry, isolation, and pharmaceutical applications of inulin. Current Drug Therapy, 20(1), 8–17. https://doi.org/10.2174/0115748855274579240103042126

16. Ahmed, K.S., Hasan, G.M.M.A., Satter, M.A., Sikdar, K. (2023). Making ice cream with natural sweetener stevia: Formulation and characteristics. Applied Food Research, 3(2), Article 100309. https://doi.org/10.1016/j.afres.2023.100309

17. Velotto, S., Parafati, L., Ariano, A., Palmeri, R., Pesce, F., Planeta, D. et al. (2021). Use of stevia and chia seeds for the formulation of traditional and vegan artisanal ice cream. International Journal of Gastronomy and Food Science, 26, Article 100441. https://doi.org/10.1016/j.ijgfs.2021.100441

18. Muenprasitivej, N., Tao, R., Nardone, S.J., Cho, S. (2022). The effect of steviol glycosides on sensory properties and acceptability of ice cream. Foods, 11, Article 1745. https://doi.org/10.3390/foods11121745

19. Long, M., Wei, Y., Tao, S., Wu, Y., Wang, J., Zhou, D. et al. (2023). Ice cream with sucralose, stevioside, and erythritol as sugar substitutes: Sensory profile and customer preference. Food Science and Technology International, 30 (3), 273–281. https://doi.org/10.1177/10820132221150534

20. Фатихова, Т.Е., Могильный, М.П., Шленская, Т.В. (2015). Разработка новых видов мороженого с использованием натуральных сахарозаменителей. Известия высших учебных заведений. Пищевая технология, 4(346), 76–78

21. de Medeiros, A.C., Tavares Filho, E.R., Bolini, H.M. (2020). Temporal profile of low calorie lactose-free ice cream chocolate flavor: Temporal dominance sensation and multiple time–intensity analysis. Journal of Food Science and Technology, 58, 3164–3173. https://doi.org/10.1007/s13197-020-04819-2

22. Yeboah, J., Santoro, A.M., Arrieta-Escobar, J.A., Caballero, I.M., Orjuela, A., Novoa, C.F. et al. (2022). Heuristic-based computer-aided design of ice creams and validation by using jaggery as refined sugar substitute. Chemical Engineering Research and Design, 184, 256–266. https://doi.org/10.1016/j.cherd.2022.06.018

23. Богданова, Е. В., Пономарёв, А. Н., Мельникова, Е. И., Самойленко, А. В. (2017). Применение изомальтулозы в технологии кисломолочного мороженого. Вестник МАХ, 4, 24–29. https://doi.org/10.21047/1606-4313-2017-16-4-24-29

24. Cadena, R.S., Cruz, A.G., Faria, J.A.F., Bolini, H.M.A. (2012). Reduced fat and sugar vanilla ice creams: Sensory profiling and external preference mapping. Journal of Dairy Science, 95(9), 4842–4850. https://doi.org/10.3168/jds.2012-5526

25. Rathod, K.R., Londhe, G.K., Naik, A.P. (2013). Optimization of levels of artificial sweetener for preparation of sugar free ice-cream. Asian Journal of Dairy and Food Research, 32(4), 266–274.

26. Ландиховская, А. В., Творогова, А. А. (2023). Показатели качества молочного мороженого с цитрусовыми волокнами и камедями. Пищевые системы, 6(2), 261–268. https://doi.org/10.21323/2618-9771-2023-6-2-261-268

27. Королев, И. А. (2023). Автоматизированное определение дисперсности воздушной фазы в мороженом с применением методов машинного обучения. Техника и технология пищевых производств, 53(3), 455–464. https://doi.org/10.21603/2074–9414–2023–3–2448

28. Belozerov, A. G., Berezovsky, Y. M., Zherdev, A. A., Korolev, I. A., Pushkarev, A. V., Agafonkina, I. V. et al. (2018). A Study of the thermophysical properties of human prostate tumor tissues in the temperature range from 160 to +40,°C. Biophysics, 63, 268–273. https://doi.org/10.1134/S0006350918020057

29. Moriano, M. E., Alamprese, C. (2017). Honey, trehalose and erythritol as sucrosealternative sweeteners for artisanal ice cream. A pilot study. LWT, 75, 329–334. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2016.08.057

30. Kalicka, D., Znamirowska, A., Pawlos, M., Buniowska, M., Szajnar, K. (2019). Physical and sensory characteristics and probiotic survival in ice cream sweetened with various polyols. International Journal of Dairy Technology, 72(3), 456– 465. https://doi.org/10.1111/1471-0307.12605

31. Tolve R., Zanoni M., Ferrentino G., Gonzalez-Ortega R., Sportiello L., Scampicchio M. et al. (2024). Dietary fibers effects on physical, thermal, and sensory properties of low-fat ice cream. LWT, 199, Article 116094. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2024.116094.

32. Cook, K.L.K., Hartel, R.W. (2010). Mechanisms of Ice Crystallization in Ice Cream Production. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety, 9(2), 213– 222. https://doi.org/10.1111/j.1541-4337.2009.00101.x