Разработка обогащённых кремовых масс с модификацией углеводного профиля

Кондитерские изделия входят в пищевой рацион практически всех возрастных групп населения, при этом большую часть составляют высококалорийные изделия. В то же время во всем мире растет число людей с избыточным весом, ожирением, основным фактором риска развития ряда других хронических заболеваний, включая сахарный диабет 2 типа. Для снижения распространения ожирения и сахарного диабета диетологами и нутрициологами рекомендовано ограничение потребления продуктов с высоким содержанием легкоусвояемых углеводов и соблюдение диетических рационов, модифицированных по калорийности [1].

В последние годы отмечается рост интереса к изучению механизмов старения. Возрос интерес к конечным продуктам глубокого гликирования (advanced glycation end products, АGЕs), которые образуются в больших количествах в организме в процессе старения [2, 3].

Гликирование представляет неферментативную реакцию белков с сахарами, обусловленную взаимодействием между восстанавливающими сахарами или дикарбонильными продуктами их распада (глюкоза, фруктоза, галактоза, манноза, рибоза) и аминогруппами остатков лизина, аргинина и серусодержащих аминокислотных остатков [2].

АGЕs могут формироваться эндогенным путем или образовываться за счет экзогенных факторов (потребления продуктов питания, прошедших термическую обработку). АGЕs являются основой патофизиологии многих болезней, включая сердечно-сосудистые, нейродегенера-тивные заболевания и диабет. И экзогенные, и эндогенные АGЕs в организме человека играют существенную роль в развитии воспалительного ответа [2].

Формирование эндогенных АGЕs повышается при сахарном диабете, однако они образуются и при более низких показателях глюкозы, т. е. у людей, не страдающих сахарным диабетом и не имеющих метаболических нарушений в организме [4].

Поскольку АGЕs – важный патогенетический фактор при диабете и старении, разработка мер, направленных на подавление процессов гликирования, является важной частью стратегии по профилактике развития заболеваний и преждевременного старения. Немаловажную роль в борьбе с АGЕs имеет снижение потребления сахаров и калорийности потребляемой пищи [4]. В исследованиях [5] показано, что уменьшение калорийности потребляемой пищи у мышей увеличивает продолжительность жизни и замедляет течение многих возрастных дисфункций. Изучено влияние различных искусственных подсластителей, таких как ацесульфам калия, сахарин натрия, сукралоза, аспартам и неотам на гликирование белка in vitro. Присутствие искусственных подсластителей в системе гликирования (бычий сывороточный альбумин (БСА) – глюкоза), показало ингибирование образования АGЕs. Подсластители проявили потенциальную антигликацию в отношении белка (БСА). Они могут быть использованы в качестве терапевтического средства для лечения диабета и его осложнений [6]. Проведена оценка потенциала гликирования природного дисахарида трегалозы in vitro, установлено свойство трегалозы – образовывать меньшее количества АGЕs, чем глюкоза [7].

Анализ современной литературы показывает, что полифенолы могут успешно справляться с задачей подавления гликирования. В работе [8] продемонстрирована антигликирующая способность экстрактов Bauhinia forficata Link , содержащих 11 флавоноидов, при использовании фруктозы в качестве гликирующего агента. На моделях ( БСА-фруктоза и БСА-метилглиоксал ) показана способность содержащих полифенолы экстрактов малины, черники, голубики подавлять образование АGЕs за счет связывания метилглиоксаля, причем свободные от антоцианов аналогичные экстракты таким свойством не обладали [9].

В связи с вышеизложенным, целью данного исследования являлась разработка кремовых масс с модификацией углеводного профиля и пониженной калорийностью, обогащенных биологически активными веществами.

Необходимость исключить или резко ограничить употребление сахара в питании создает состояние дискомфорта. В этой связи широкое применение получили подсластители.

Эритритол – сахарный спирт естественного происхождения, который широко используется в качестве подсластителя. В промышленных масштабах подсластитель получают путем ферментации глюкозы из кукурузного крахмала. Эритритол (эритрит Е968) разрешен к применению в качестве подсластителя в России, Европе, США и Японии.

Результаты исследования показывают, что по сравнению с другими сахарными спиртами, эритритол в основном абсорбируется и выводится с мочой в неметаболизированном виде. Минимальное количество достигает толстой кишки, поэтому он лучше переносится и вызывает меньше нежелательных желудочнокишечных побочных эффектов [10].

В исследованиях [11] авторы пришли к выводу, что употребление эритритола может повышать риск развития сердечно-сосудистых заболеваний, а также способствовать усилению тромбообразования. При этом эксперты отмечают [12], что данные исследования не доказали причинно-следственную связь между применением эритритола и этими заболеваниями.

Для предотвращения возможного слабительного эффекта Научный комитет по пищевым добавкам и ароматизаторам Европейского агентства по безопасности продуктов питания (EFSA FAF) установил суточную норму потребления эритритола для человека – 0,5 г на 1 кг массы тела [13].

Эритритол обладает рядом полезных свойств, включая положительное влияние на здоровье полости рта, что подтверждается долгосрочными контролируемыми клиническими исследованиями, проведенными с участием как детей, так и взрослых [10].

Исследования выявили, что эритритол может снижать гликемический индекс за счет уменьшения всасывания глюкозы в тонком кишечнике, увеличения поглощения глюкозы мышцами и улучшения активности ферментов, метаболизирующих глюкозу у крыс с диабетом 2 типа [14]. Пятинедельный прием эритритола не показал статистически значимого влияния на функцию сосудов, абдоминальный жир или толерантность к глюкозе у людей с ожирением [15].

Результаты исследования [16] подтвердили, что эритритол не оказывает влияния на уровень глюкозы и не стимулирует секрецию инсулина, но при этом приводит к повышению концентрации PYY – одного из кишечных гормонов, участвующих в формировании чувства насыщения, а также установили, что при совместном приеме сахарозы и эритритола отмечается более низкий уровень постпрандиальной гликемии по сравнению с приемом такого же количества сахарозы.

В 100 г эритритола содержится примерно 20 ккал, что в 20 раз меньше, чем у сахара (400 ккал на 100 грамм), подсластитель считают продуктом с нулевой калорийностью и низким гликемическим индексом (ГИ = 0) [17].

Указанные свойства эритритола позволяют рекомендовать его в качестве оптимального заменителя сахара у людей с нарушениями углеводного обмена и ожирением.

Кроме того, использование эритритола в производстве пищевых продуктов поддерживается его функциональными, технологическими и химическими свойствами, такими как стабильность в кислой и щелочной средах и высокая термостойкость.

В результате в настоящее время эритритол является широко используемой заменой сахарозы при производстве низкокалорийных кондитерских изделий [18–21].

Сладость эритритола составляет около 70% от сладости сахарозы, что обуславливает необходимость применения в рецептуре разрабатываемого продукта стевиолгликозидов, которые позволят обеспечить вкусовой профиль, характерный для сахарозы.

Стевия (Stevia rebaudiana Bertoni) – многолетнее тропическое растение. Значительный интерес к этому растению связан с наличием в листьях стевии дитерпеновых гликозидов – натуральных низкокалорийных подсластителей, превосходящих по сладости сахарозу в 50–300 раз. Основные дитерпеновые стевиолгликозиды (СГ), определяющие сладость листьев стевии: стеви-озид и ребаудиозид А.

В США высокоочищенные стевиолглико-зиды получили статус GRAS (в целом признаны безопасными). EFSA FAF одобрило использование очищенных стевиолгликозидов в пищевых продуктах при допустимой суточной дозе (ADI) до 4 мг-эквивалента стевиола на кг массы тела человека [22].

Исследование [24] не выявило негативного влияния стевиолгликозидов и эритритола на кишечную микробиоту.

Известно, что стевиозид и ребаудиозид А, являются термически стабильными при температурах до 200 °C, и при нагревании не подвергаются карамелизации [23]. Стабильность сладких гликозидов стевии при высоких температурах позволяет широко использовать их в производстве диетических кондитерских изделий [25,26].

Антоцианы (антоцианины) – гликозилированные антоцианидины – водорастворимые растительные пигменты красного, фиолетового и синего цвета. Антоцианы обладают рядом положительных свойств, доказанных в экспериментальных и клинических исследованиях. Долгое время биологическая активность антоцианов недооценивалась из-за данных об их низкой биодоступности. По некоторым оценкам, лишь 0.4% исходного количества употребленных в пищу антоцианов детектировано в плазме крови. Проведенные исследования показали, что у людей и животных эти соединения активно метаболизируются, а биодоступность, рассчитанная с учетом их метаболитов, превышает 12% [27].

Плоды черники содержат множество биологически активных соединений, в том числе антоцианы. Из антоцианов, обычно встречающихся в растениях, пять присутствуют в чернике, включая мальвидин, дельфинидин, цианидин, пеонидин и петунидин. Производные мальви-дина и дельфинидина описываются как наиболее распространенные антоцианы, обнаруженные в плодах черники [28].

Содержание антоцианов в чернике способствует её благотворному влиянию на здоровье и помогает бороться с различными хроническими заболеваниями, включая сердечно-сосудистые, нейродегенеративные заболевания, диабет и рак. Антоцианы черники используются в качестве природных антиоксидантов. Способность антоцианов черники нейтрализовать радикалы DPPH, FRAP, ABTS•+ и супероксидные анионы значительно выше, чем у аскорбиновой кислоты [29]. Антоцианы черники предотвращают повреждения эндотелиальной функции, вызванные высоким уровнем глюкозы, посредством антиоксидантных и сосудорасширяющих механизмов [30]. Было обнаружено in vitro и in vivo [31], что антоцианин дельфинидин-3-глюкозид может ингибировать активацию тромбоцитов и благодаря этому существенно подавлять процессы образования тромбов как при артериальном, так и при венозном напряжении сдвига. Исследования in vitro [9] показали наиболее выраженные антигликационные свойства (72,4%) экстракта черники по сравнению с соответствующим экстрактом, не содержащим антоцианов.

Таким образом, потенциальная польза антоцианов для здоровья делает их популярными в качестве компонентов здорового питания, способствующих предупреждению и снижению риска развития хронических заболеваний.

Материалы и методы

Для модификации углеводного профиля в рецептуре опытных образцов конфетных масс использовали натуральные подсластители.

Столовый подсластитель эритрит (эритритол Е968) (ООО МИОФАРМ) представляет собой кристаллический порошок белого цвета, хорошо растворяющийся в воде. Температура плавления 119–123 °С. Содержание основного вещества 99,5–100,5%. Вкус эритрита оказывает охлаждающее действие, сладость составляет 60–80% от сладости обычного сахара. Энергетическая ценность, кКал / 100 г продукта – отсутствует (0 кКал / 0 кДж). Пищевая ценность 100 г продукта: белки – 0 г, жиры – 0 г, углеводы – 0 г.

Стевиозид (ООО «Экотопия») – порошок белого цвета без запаха, с характерным сладковатым вкусом, коэффициент сладости составляет 250 единиц.

В качестве источника антоцианов использовали «Черники экстракт сухой 25% антоцианинов» (Китай, ООО «НАТУРИНГ»/Россия). Экстракт представляет собой мелкодисперсный порошок от фиолетового до темного фиолетово-красного или почти черно-фиолетового цвета из плодов черники. Содержание суммы антоцианинов не менее 25% (ВЭЖХ).

Готовые изделия оценивали с помощью органолептических показателей методом описания. Содержание массовой доли влаги в массах определяли по ГОСТ 5900–2014, плотность масс – по ГОСТ 5902–80. Калорийность кремовых масс рассчитывали на основании рецептурного состава.

Результаты и обсуждение

Одним из способов снижения калорийности пищевой продукции является модификация его углеводного состава. Использование в качестве подсластителей многоатомных спиртов (саха-роспиртов) имеет преимущества за счет меньшего побочного эффекта, оказываемого на организм человека при рекомендуемых нормах потребления. Для снижения калорийности конечного продукта был выбран низкокалорийный саха-роспирт эритрит и стевиозид, имеющие низкий гликемический индекс.

Выбор эритрита также был сделан на основании его свойства давать охлаждающий эффект при употреблении продукта. В летний период времени потребление шоколадных и кремовых изделий значительно сокращается, потребители выбирают мороженое как главный способ охладиться, предпочтение отдают пломбиру, в качестве наполнителя предпочитают сгущенное молоко или шоколад. Создание кремовых масс и готовых кондитерских изделий из них пониженной калорийности с охлаждающим эффектом и вкусом, напоминающим мороженое, вероятно, позволит активизировать продажи в летние месяцы, сглаживая сезонные колебания спроса, благодаря удовлетворению вкусовых запросов потребителей.

В Единых санитарно-эпидемиологических и гигиенических требованиях к товарам, подлежащим санитарно-эпидемиологическому надзору (контролю), установлены адекватный и верхний допустимый уровни потребления для пищевых и биологически активных веществ, входящих в состав пищевой продукции. Для эритрита максимальная дозировка составляет не более 45 г/сут. С учетом этого количество вносимого эритрита в рекомендуемой разовой порции готовых изделий из разработанных кремовых масс (4 конфеты около 10 г каждая) не превышает 17,5 г.

Модифицированные рецептурные составы кремовых масс на эритрите по вариантам, представлены в таблице 1.

Таблица 1.

Рецептурный состав опытных образцов кремовых масс

Table 1.

Formulation of experimental samples of creamy mass

Ингредиент Ingredient	Содержание, мас. % Content, mass, %
	Образец | Sample
	1	2	3
Эритрит | Erythritol	41,29	41,48	43,30
Какао тертое | Crude chocolate	22,24	23,72	14,40
Какао масло | Cocoa butter	3,05	3,64	8,24
Сливочное масло | Butter	23,26	21,1	20,90
Сухие сливки | Dry cream	9,6	9,6	11,94
Стевиозид | Stevioside	0,29	0,14	0,30
Разжижитель | Diluent	0,01	0,01	0,45
Ароматизатор | Flavouring	0,01	0,02	0,10
Сухой экстракт плодов черники Dried Blueberry Fruit Extract	0,25	0,29	0,37
Итого | Total	100	100	100

Модифицированные кремовые массы содержат от 14,4–23,72% какао-тертого и 26,31–29,14% дополнительно введенного жира. Проведенные исследования показали, что такой интервал обеспечивает наиболее гармоничные органолептические свойства и оптимальные технологические свойства получаемых масс. Уменьшение количества какао-тертого, а также жиров ниже указанных пределов приводит к ухудшению органолептических свойств, усложнению технологического процесса взбивания кремовых масс, и их отсадки, а также увеличению их плотности.

Увеличение количества какао-тертого выше 23,72 мас. % и жира выше 29,14 мас. % приводит к ухудшению технологических свойств получаемых масс – снижению вязкости и повышению текучести массы, а также чрезмерной твердости или пластичности (в зависимости от характеристик увеличенного жира: какао масло или сливочное масло) корпусов конфет и необоснованному удорожанию готовых изделий.

Содержание разжижителя 0,01–0,45 мас. % обеспечивает оптимальную вязкость и текучесть кремовой массы. Снижение количества разжижителя ниже 0,01 мас. % приводит к увеличению вязкости, а увеличение выше 0,45 мас. % – к увеличению текучести масс. Оба изменения значительно усложняют ведение технологического процесса.

Содержание в рецептуре сухих молочных сливок в пределах 9,6–11,94 мас. % обеспечивает необходимый молочный вкус, который в сочетании со вкусом какао-продуктов и охлаждающим эффектом эритрита способствует восприятию разработанных готовых изделий как аналогов шоколадно-сливочного мороженого.

Введение ароматизатора в количестве 0,01–0,1 мас. % усиливает вкус, а стевиозида в количестве 0,14–0,3 мас. % обеспечивает в сочетании с эритритом восполнение сладости до порогового вкуса традиционного изделия.

Для обогащения кремовых масс из разнообразия источников, содержащих биологически активные вещества – антоцианы, был выбран сухой экстракт плодов черники. Количество вводимого экстракта рассчитывали с учетом рекомендуемого суточного уровня потребления антоцианов. Согласно МР 2.3.1.0253–21 «Нормы физиологических потребностей в энергии и пищевых веществах для различных групп населения Российской Федерации» и Единым санитарно-эпидемиологическим и гигиеническим требованиям к товарам, подлежащим санитарно-эпидемиологическому надзору (контролю) адекватный уровень потребления антоцианов составляет 50 мг/сутки, верхний допустимый уровень – 150 мг/сутки.

В соответствии с Решением Комиссии Таможенного союза от 28.05.2010 № 299 «О применении санитарных мер в Евразийском экономическом союзе» содержание биологически активных веществ в суточной дозе биологически активных добавок к пище, указанной в рекомендациях по применению, должно составлять не менее 15% адекватного уровня потребления и не превышать верхний допустимый уровень их потребления.

Учитывая изложенные рекомендации введение сухого экстракта плодов черники с содержанием антоцианов не менее 25% осуществлено в пределах 0,25–0,37 мас. %, что дает возможность дополнительно внести 67,5–93,3 мг антоцианов на 100 г кремовой массы (рисунок 1).

образец №1 образец №2 образец №3

Sample     Sample     Sample

No.1        No.2       No.3

• ■ в 100 г массы | in 100 g of mass

• □ в рекомендуемой разовой порции 40 г | the recommended single serving is 40 g

Рисунок 1. Количество добавленных антоцианов в опытных образцах кремовых масс, мг

• Figure 1.    Amount of added anthocyanins in experimental samples of cream mass, mg

Содержание в рекомендуемой разовой порции готовых изделий из разработанных кремовых масс (4 конфеты около 10 г каждая) добавленных антоцианов в количестве 54,0–74,6% от адекватного уровня потребления, позволяет отнести данные изделия к категории обогащенной пищевой продукции. Также обогащение антоцианами кремовых масс будет способствовать снижению возможных рисков тромбообра-зования при употреблении эритрита в составе разработанного продукта.

Содержание в рецептурах подсластителя эритрита колеблется в пределах 41,29–43,30 мас. %, что предпочтительно для обеспечения необходимого освежающего эффекта. Полная замена белого сахара на сахароспирт в разработанных кремовых массах позволяет значительно снизить в них массовую долю углеводов (на 82,0; 83,3 и 84,2% по сравнению с аналогичными массами на сахаре), что будет способствовать снижению потребления сахаров в составе готового продукта, и ожидаемо приведет к подавлению процессов гликирования, формирования АGЕs и преждевременного старения.

Технологический процесс производства кремовых масс предусматривал: подготовку сырья к производству, смешивание и измельчение рецептурных компонентов, разводку массы, темперирование, сбивание массы и формование. На стадии смешивания в смеситель дозировали какао тертое, какао масло, эритрит, сухие сливки, стевиозид. Полученную рецептурную смесь перемешивали в течение 20 минут при температуре 40-45 °С до однородной, пластичной консистенции. Далее температуру снижали до 30 °С и при непрерывном перемешивании вводили в массу сбитое пластифицированное сливочное масло с растворенным в нем антоциансодержащим экстрактом, добавляли разжижитель и ароматизатор. Такой способ введения экстракта на данном этапе выбран как наиболее оптимальный по ходу технологического процесса, он позволяет сохранить активные свойства антоцианов, с учетом невысоких температур процесса. Далее оттемперированную массу сбивали в сбивальной машине при температуре 28–30 °С в течение 15 минут до плотности массы 0,9 г/см³. Формование полученной сбитой кремовой массы проводили методом отсадки. Температура отсаживаемой массы поддерживалась на уровне 26 °С. В результате отсадки конфеты приобретали куполообразную форму. Охлаждение готовых изделий проводили в холодильной камере при температуре 6 °С.

Рассчитана пищевая ценность разработанных кремовых масс, и установлено, что полная замена белого сахара на эритрит обеспечивает снижение их энергетической ценности (калорийности) на 30% и более относительно энергетической ценности (калорийности) аналогичных масс на сахаре, что позволяет в соответствии с ТР ТС 022/2011, отнести разработанные кремовые массы и изделия из них к пищевой продукции с пониженной энергетической ценностью (рисунок 2).

Sample    Sample    Sample

No.1      No.2      No.3

на сахаре|on sugar на эритрите | on erythritol

Рисунок 2. Снижение энергетической ценности опытных образцов кремовых масс на эритрите относительно энергетической ценности аналогичных масс на сахаре

• Figure 2.    Reduction in the energy density of experimental samples of cream masses on erythritol relative to the energy density of similar masses on sugar

Оценка органолептических характеристик показала, что использование эритрита в рецептурном составе кремовых масс способствовало появлению освежающего эффекта при употреблении (таблица 2).

Внесение сухого экстракта плодов черники не оказало существенного влияния на цвет и вкус разработанного изделия.

Влажность разработанных кремовых масс составила 2,0–2,3%, плотность – 0,82–0,90 г/см3, что позволяет использовать их для производства конфет и начинок мучных кондитерских изделий, и как отделочный полуфабрикат.

Таблица 2.

Органолептические и физико-химические показатели качества опытных образцов кремовых масс

Table 2.

Organoleptic and physicochemical quality parameters of experimental samples of cream masses

Показатель Index	Фактическая характеристика
	Образец | Sample
	1	2	3
Вкус и запах | Taste and smell	шоколадно-сливочный, с охлаждающим послевкусием chocolatey and creamy, with a cooling aftertaste	шоколадно-сливочный, с охлаждающим послевкусием chocolatey and creamy, with a cooling aftertaste	шоколадно-сливочный, с охлаждающим послевкусием chocolatey and creamy, with a cooling aftertaste
Цвет | Color	темно-коричневый dark brown	темно-коричневый dark brown	коричневый brown
Структура | Structure	однородная, мелкопористая, кремообразная homogeneous, fine-pored, creamy	однородная, мелкопористая, кремообразная homogeneous, fine-pored, creamy	однородная, мелкопористая, кремообразная homogeneous, fine-pored, creamy
Массовая доля влаги, % Mass fraction of moisture, %	2,0	2,0	2,3
Плотность, г/см3 Density, g/сm3	0,89	0,90	0,82

Заключение

В результате проведенного исследования разработаны обогащенные кремовые массы с модифицированным углеводным профилем, обладающие на 30–31% пониженной энергетической ценностью относительно аналогичных масс на сахаре.

Модификация углеводного профиля кремовых масс позволяет значительно снизить в них массовую долю легкоусвояемых углеводов (на 82,0–84,2% по сравнению с аналогичными массами на сахаре), что будет способствовать снижению потребления сахаров в составе готового продукта, и ожидаемо приведет к подавлению процессов гликирования, формирования АGЕs и преждевременного старения.

Замена легкоусвояемых углеводов в рецептуре изделия на подсластители с низким гликемическим индексом (эритрит и стевиозид), обладающие способностью снижать уровень глюкозы в крови, позволяет рассмотреть возможность использования разработанных кремовых масс в рационе питания лиц с повышенной массой тела, нарушениями углеводного обмена, а также страдающих ожирением.

Введение сухого экстракта плодов черники в рецептурный состав кремовых масс привело к созданию продукта, содержащего 54,0– 74,6% от адекватного уровня потребления добавленных антоцианов в рекомендуемой разовой порции. Это позволяет классифицировать данное изделие как обогащенную пищевую продукцию. Кроме того, присутствие антоциансодержащего экстракта черники в разработанном продукте потенциально способствует минимизации рисков тромбообразования, ассоциированных с употреблением эритрита.

Разработанные кремовые массы обладают уникальным вкусовым профилем, сочетающим молочные оттенки, интенсивный вкус какао и охлаждающий эффект эритрита, формируют сенсорное восприятие, аналогичное шоколадно-сливочному мороженому. Такой продукт имеет высокий потенциал для стимулирования летних продаж, сглаживая традиционные спады спроса за счет удовлетворения потребительских предпочтений.

Работа выполнена при финансовой поддержке ФГБОУ ВО «РЭУ им. Г.В. Плеханова».