Особенности структурообразования пенообразных эмульсий для кексов

Неинфекционные заболевания, связанные с рационами питания, представляют собой серьезную проблему мирового здравоохранения. Одной из ключевых стратегий по борьбе с ними является расширение ассортимента доступных пищевых продуктов, в том числе мучных кондитерских изделий, с полезным профилем пищевых веществ. В работе изучен характер структурообразования пенообразных эмульсий для кексов. Свойства эмульсий определяют качество готовых изделий. Модификация рецептурного состава изделий осуществлялась путем снижения добавленного сахара и жира и использования сухих молочных продуктов и сыворотки. Добавление сухих молочных продуктов и сыворотки приводило к увеличению вязкости эмульсий. Максимальную вязкость предельно неразрушенной структуры имел образец эмульсии с молоком цельным сухим (162,8 ± 8,1 Па · с), что превышало значение данного показателя в контрольном образце (36,1 ± 1,8 Па · с) в 4,5 раза. При этом основное снижение вязкости у всех образцов происходило в диапазонах незначительных скоростей сдвига (до g = 3 сек–1), что указывало на их низкую структурную прочность. Динамический предел текучести всех эмульсий с порошкообразным сырьем превышал значение в контрольном образце (22,4 ± 1,1 Па). Это свидетельствовало об изменении характера течения полученных систем за счет формирования более прочных структурных свойств. В работе определена реологическая модель течения образцов эмульсий модифицированного состава и контрольного образца и получены математические уравнения данного процесса. Установлено, что применение сухих молочных продуктов, сыворотки и разработанных технологических приемов обеспечивало формирование в пищевой системе структурообразующей воздушной фазы в необходимом количестве. Плотность исследуемых образцов изменялась незначительно по сравнению с контрольным (590 ± 5,3 кг/м3), и превышала его значение на 2 % в эмульсии с молоком цельным сухим (600 ± 5,6 кг/м3), на 3 % — с молоком сухим обезжиренным (610 ± 5,5 кг/м3) и на 5 % — с сухой молочной сывороткой (620 ± 5,6 кг/м3). Результаты исследований стали основой разработки технологии кексов со сниженным содержанием критически значимых веществ в соответствии с принципами здорового питания.

1. Gassner, L., Zechmeister-Koss, I., Reinsperger, I. (2022). National strategies for preventing and managing non-communicable diseases in selected countries. Frontiers in Public Health, 10, Article 838051. https://doi.org/10.3389/fpubh.2022.838051

2. Maffeis, C., Olivieri, F., Valerio, G., Verduci, E., Licenziati, M. R., Calcaterra, V. et al. (2023). The treatment of obesity in children and adolescents: Consensus position statement of the Italian society of pediatric endocrinology and diabetology, Italian Society of Pediatrics and Italian Society of Pediatric Surgery. Italian Journal of Pediatrics, 49(1), Article 69. https://doi.org/10.1186/s13052-023-01458-z

3. Мистенева, С. Ю. (2022). Продукты переработки цельного зерна и перспективы их использования при производстве мучных кондитерских изделий. Пищевые системы, 5(3), 249–260. https://doi.org/10.21323/2618-9771-2022-5-3-249-260

4. Ranasinghe, M., Stathopoulos, C., Sundarakani, B., Maqsood, S. (2024). Valorizing date seeds through ultrasonication to enhance quality attributes of dough and biscuit, Part 1: Effects on dough rheology and physical properties of biscuits. Ultrasonics Sonochemistry, 109, Article 107015. https://doi.org/10.1016/j.ultsonch.2024.107015

5. Marzec, A., Kowalska, J., Domian, E., Galus, S., Ciurzyńska, A., Kowalska, H. (2021). Characteristics of dough rheology and the structural, mechanical, and sensory properties of sponge cakes with sweeteners. Molecules, 26(21), Article 6638. https://doi.org/10.3390/molecules26216638

6. Neji, C., Semwal, J., Máthé, E., Sipos, P. (2023). Dough rheological properties and macronutrient bioavailability of cereal products fortified through legume proteins. Processes, 11(2), Article 417. https://doi.org/10.3390/pr11020417

7. Martínez-Padilla, L. P. (2025). Rheology of liquid foods under shear flow conditions: Recently used models. Journal of Textures Studies, 55(1), Article e12802. https://doi.org/10.1111/jtxs.12802

8. Sofou, S., Muliawan, E. B., Hatzikiriakos, S.G., Mitsoulis, E. (2008). Rheological characterization and constitutive modeling of bread dough. Rheologica Acta, 47, 369–381. https://doi.org/10.1007/s00397-007-0248-x

9. RB-STR.RU (2021). Рынок кексов: развитие сладкого сегмента. Электронный ресурс: https://rb-str.ru/politika/rynok-keksov-razvitie-sladkogo-segmenta/?ysclid=lu9fl76xii714564013. Дата обращения: 21.03.2025.

10. Koksel, F., Aritan, S., Anatoliy Strybulevych, A., Page, J. H., Scanlon, M. G. (2016). The bubble size distribution and its evolution in non-yeasted wheat flour doughs investigated by synchrotron X ray microtomography. Food Research International, 80, 12–18. http://doi.org/10.1016/j.foodres.2015.12.005

11. Schramm, L. (2014). Emulsions, Foams, Suspensions, and Aerosols. Microscience and Applications. Wiley-VCH Verlag GmbH and Co.KGaA, 2014. https://doi.org/10.1002/9783527679478

12. Zhao, T., Zhang, X., Chen Y., Jing, L., Bao, Z. (2024). Study on the relationship between surface tension and dilational visco-elasticity with foam stability. Journal of Surfactants and Detergents, 28(3), 411–421. https://doi.org/10.1002/jsde.12801

13. Csurka, T., Varga-Tóth, A., Kühn, D., Hitka, G., Badak-Kerti, K., Alpár, B. et al. (2022). Comparison of techno-functional and sensory properties of sponge cakes made with egg powder and different quality of powdered blood products for substituting egg allergen and developing functional food. Frontiers in Nutrition, 9, Article 979594. https://doi.org/10.3389/fnut.2022.979594

14. Tadros, F. T. (2014). Formulation of disperse systems. Science and Technology. Wiley-VCH, 2014. https://doi.org/10.1002/9783527678297

15. O’Sullivan, M. G. (2020). Salt, Fat and Sugar reduction. Sensory Approaches for Nutritional Reformulation of Foods and Beverages. Woodhead Publishing Ltd, 2020.

16. Vassilios, R., Viren, R. (2019). Reformulation as a Strategy for Developing Healthier Food Products. Challenges, Recent Developments and Future Prospects. Springer, 2019. https://doi.org/10.1007/978-3-030-23621-2

17. Tadros, T. F. (2018). Formulation Science and Technology. Volume 4: Agrochemicals, Paints and Coatings and Food Colloids. Walter de Gruyter GmbH, 2018.

18. O’Brien, R. (2008). Fats and oils. Formulating and processing for applications. CRC Press, 2008. https://doi.org/10.1201/9781420061673

19. Rajah, K. K. (2014). Fats in food technology. Wiley Blackwell, 2014.

20. Janssen, F., Wouters, A. G. B., Linclau, L., Waelkens, E., Derua, R., Dehairs, J. et al. (2020). The role of lipids in determining the air-water interfacial properties of wheat, rye, and oat dough liquor constituents. Food Chemistry, 319, Article 126565. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2020.126565

21. Xiao, B., Liu, T., Wang D., Tang, L., Zhou, L., Gou, S. (2025). Another possible rationale for foam stability: The quantity and strength of hydrogen bonds at the gas-liquid interface, The Journal of Physical Chemistry B, 129(11), 3083–3093. http://doi.org/10.1021/acs.jpcb.4c08131

22. Ho, T. M., Tanzil, A., Bhandari, B. R., Bansal, N. (2023). Effect of surfactant type on foaming properties of milk. Food Bioprocess Technology, 16, 1781–1793. https://doi.org/10.1007/s11947-023-03012-5

23. Xiong, X., Ho, M. T., Bhandari, B., Bansal, N. (2020). Foaming properties of milk protein dispersions at different protein content and casein to whey protein ratios. International Dairy Journal, 109, Article 104758. https://doi.org/10.1016/j.idairyj.2020.104758

24. Ho, T. M., Bhandari, B. R., Bansal, N. (2022). Functionality of bovine milk proteins and other factors in foaming properties of milk: A review. Critical Reviews in Food Science and Nutrition, 62(17), 4800–4820. https://doi.org/10.1080/10408398.2021.1879002

25. Zhang, S., Cheng, J., Xie, Q., Jiang, S., Sun, Y. (2022). Foaming and physicochemical properties of commercial protein ingredients used for infant formula formulation. Foods, 11(22), Article 3710. https://doi.org/10.3390/foods11223710

26. McSweeney, P. L., McNamara, J. P. (2022). Encyclopedia of dairy sciences. Third edition: Elsevier Inc., 2022.

27. Ho, T. M., Xiong, X., Bhandari, B. R., Bansal, N. (2024). Foaming properties and foam structure of milk determined by its protein content and protein to fat ratio. Food Bioprocess Technology, 17, 4665–4678. https://doi.org/10.1007/s11947-024-03407-y

28. Ramesh, C., Chandan, A. K. (2008). Dairy Processing and Quality Assurance. Wiley, 2008.

29. Сборник ВНИИ кондитерской промышленности «Технологические инструкции по производству мучных кондитерских изделий». (1992). М. Астра-семь, 2009.

30. Swan, G. E., Powell, N. A., Knowles, B. L., Bush, M. T., Levy, L. B. (2018). A definition of free sugars for the UK. Public Health Nutrition, 21(9), 1636–1638. https://doi.org/10.1017/S136898001800085X

31. WHO (World Health Organization) (2022). Sugars Factsheet. Retrieved from https://cdn.who.int/media/docs/librariesprovider2/euro-health-topics/obesity/sugars-factsheet.pdf. Accessed March 21, 2025

32. Brooker, B. E. (1993). The stabilization of fir in cake batters — The role of fat. Food Structure, 12(3), Article 2.

33. Exerowa, D., Gochev, G., Platikanov, D. et al. (2019). Foam Films and Foams. Fundamentals and Applications: CRC Press, 2019. https://doi.org/10.1201/9781351117746

34. Bashir, A., Haddad, A. S., Rafati R. (2022). An experimental investigation of dynamic viscosity of foam at different temperatures. Chemical Engineering Science, 248(Part B), Article 117262. https://doi.org/10.1016/j.ces.2021.117262

35. Bezelgues, J.-B., Serieye, S., Crosset-Perrotin, L., Leser, M. E. (2008). Interfacial and foaming properties of some food grade low molecular weight surfactants. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 331(1–2), 56– 62. https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2008.07.022

36. Hollenbach, R., Völp, A. R., Höfert, L., Rudat, J., Ochsenreither, K., Willenbacher, N., Syldatk, C. (2020). Interfacial and foaming properties of tailor-made glycolipids — influence of the hydrophilic head group and functional groups in the hydrophobic tail. Molecules, 25(17), Article 3797. https://doi.org/10.3390/molecules25173797

37. Moradpour, N., Yang, J., Tsai, P. A. (2024). Liquid foam: Fundamentals, rheology, and applications of foam displacement in porous structures, Current Opinion in Colloid and Interface Science, 74, Article 101845. https://doi.org/10.1016/j.cocis.2024.101845

38. Luo, H., Jia, Y., Lu, Y., Wen, J., Luo, Y., Wang, C. et al. (2025). Progress on emulsification, viscosity, phase inversion characteristics, and prediction methods of crude oil-water mixed system. ACS Omega, 10(42), 49321–49334. https://doi.org/10.1021/acsomega.5c05760