Глюкозно-фруктозные сиропы для замены сахарозы в мороженом

Авторы: Н.В. Казакова, к.т.н.; А.А. Творогова, д.т.н.; Р.Р. Закирова, ВНИХИ — филиал ФГБНУ «ФНЦ пищевых систем им. В.М. Горбатова» РАН

Высокая массовая доля сахарозы в мороженом из-за ее высокого гликемического индекса (ГИ) делают этот продукт малопривлекательным для отдельных категорий потребителей. В связи с этим для отрасли актуальна задача изыскания альтернативных сахарозе источников сладости, обладающих более низким ГИ.

Учитывая экономические аспекты производства, решений этой проблемы немного. В странах Северной Америки несколько десятков лет ее решали путем замены сахарозы на глюкозно-фруктозные сиропы (ГФС), получаемые из кукурузы.

В настоящее время в России тоже появилась такая возможность в связи с производством ГФС непосредственно у нас. Этот продукт, получают из пшеничного крахмала посредством его ферментативного гидролиза с последующими стадиями ультрафильтрационной очистки, изомеризации, концентрирования и упаривания.

По органолептическим характеристикам ГФС представляет собой вязкую, бесцветную или светло-желтого цвета, сладкую прозрачную жидкость.

Массовая доля сухих веществ в ГФС составляет не менее 74,0%. Из них на долю фруктозы приходится не менее 68,0%, глюкозы — не менее 30,0%, других сахаров — не более 5,0%.

Относительная сладость фруктозы выше сладости сахарозы и составляет — 1,75, глюкозы ниже 0,75. Расчетная относительная сладость ГФС при указанном выше соотношении фруктозы и глюкозы составляет 1,05, т.е. практически равна сладости сахарозы.

Гликемический индекс сахарозы составляет 70 ед., фруктозы — 20 ед., глюкозы — 100 ед. Исходя из состава ГФС, его можно отнести к продуктам с низким гликемическим индексом (меньше 50 ед.).

Благодаря высокому содержанию фруктозы, ГФС менее склонен к кристаллизации, чем аналогичной концентрации растворы сахарозы, и лучше растворим в воде.

С учетом отмеченного выше мы предполагаем, что ГФС может быть использован в качестве источника сладости и восполнителя сухого вещества в мороженом с пониженной массовой долей сахарозы или без ее использования.

В этом случае первостепенное значение для выработки мороженого имеет температура начала замерзания (криоскопическая температура) смеси, подвергающейся одновременному взбиванию и замораживанию на этапе фризерования. Указанный параметр напрямую зависит от состава смеси для мороженого в целом, молекулярной массы сырьевых компонентов, используемых для ее приготовления, и их количественного соотношения.

В связи с этим необходимо принимать во внимание отличие в молекулярной массе сахарозы (342 D), фруктозы и глюкозы (180 D). Различная молекулярная массовая доля указанных углеводов является причиной   специфического влияния данных сахаров на криоскопическую температуру смеси. Глюкоза и фруктоза, имея более низкую молекулярную массу, понижают ее в большей степени, чем сахароза. Более низкая криоскопическая температура (при прочих равных условиях) приводит к снижению массовой доли влаги, вымораживаемой в цилиндре фризера, и количества кристаллов льда.

С учетом означенных особенностей применения заменителей сахарозы проведены экспериментальные выработки по установлению влияния ГФС на показатели качества мороженого с пониженным содержанием сахарозы и без сахарозы в молочной, сливочной и пломбирной разновидностях.

Выбор продукта с различной массовой долей жира продиктован его ключевой ролью в формировании структурно-механических и органолептических характеристик мороженого.

В экспериментальных образцах определяли:

• вязкость смесей для мороженого до и после созревания;
• температуру мороженого на выходе из цилиндра фризера;
• взбитость мороженого на выходе из фризера;
• степень дисперсности воздушных пузырьков;
• степень дисперсности кристаллов льда;
• устойчивость к таянию;
• формоустойчивость;
• органолептические показатели.

В качестве контрольных образцов рассматривались мороженое молочное, сливочное и пломбир традиционного состава.

В результате исследований мы увидели, что в мороженом с невысокой массовой долей жира снижение массовой доли сахарозы за счет использования ГФС, при прочих равных условиях, приводит к снижению вязкости смеси для мороженого. Это обусловлено непосредственным влиянием указанного сырьевого компонента на вязкость смеси в отсутствии значимого влияния на нее жира.

При этом увеличение в мороженом массовой доли стабилизационной системы на 20%, привело, независимо от соотношения массовых долей сахарозы и ГФС, к повышению вязкости в среднем на 50,0%. То есть в данном случае влияние на вязкость смеси для мороженого сахарозы, ГФС и их соотношения нивелируется воздействием стабилизационной системы с одной стороны и более высокой массовой долей жира в продукте с другой.

В образцах с массовой долей жира 12,0% изменение углеводного состава смеси для мороженого не повлекло за собой изменения ее вязкости. Это обусловлено, видимо, влиянием жира в этом виде мороженого на формирование структуры продукта.

В ходе проведения исследований установлено, что температура выгрузки мороженого из цилиндра фризера по мере снижения в продукте массовой доли сахарозы и увеличения массовой доли ГФС понижается.

Взбитость мороженого в процессе фризерования, осуществляемого в лабораторных условиях без принудительной подачи воздуха, по мере увеличения в продукте массовой доли ГФС тоже незначительно снижается.

Устойчивость мороженого к таянию по мере понижения массовой доли сахарозы в продукте и соответствующего увеличения массовой доли ГФС падает. Однако это падение не столь ощутимо.

Повышение массовой доли стабилизационной системы в мороженом с различной массовой долей сахарозы и ГФС позволило сформировать в продукте кристаллы льда, обладающие размерами, характерными для кристаллов льда контрольного образца.

Такая же тенденция отмечена и при определении степени дисперсности кристаллов льда, сформированных в процессе хранения образцов (рис. 1).

Рис. 1 Кристаллы льда в мороженом с массовой долей жира 8,0 % с различной массовой долей сахарозы и КФП («а» — после закаливания, «б» — после хранения)

При этом средний диаметр воздушных пузырьков по мере повышения в мороженом массовой доли ГФС увеличился незначительно. Однако, в процессе хранения мороженого, число воздушных пузырьков диаметром меньше 50 мкм в большей степени снижается в контрольном образце, что свидетельствует о положительном влиянии частичной замены сахарозы на ГФС на устойчивость воздушной фазы мороженого (рис. 2).

Рис. 2 Состояние воздушной фазы мороженого с массовой долей жира 8,0% с различной массовой долей сахарозы и КФП («а» — после закаливания, «б» — после хранения)

Дегустационная оценка исследуемых образцов выявила, что, по мере уменьшения в них массовой доли сахарозы и увеличения массовой доли ГФС, вкус мороженого становится более гармоничным, а его консистенция и внешний вид не претерпевают существенных изменений (рис. 3).

Рис. 3 Дегустационная оценка мороженого с различной массовой долей сахарозы и ГФС

Таким образом, результаты исследований показали, что ГФС могут использоваться в мороженом с пониженной массовой долей сахарозы в качестве восполнителя сладости и компонента, позволяющего понизить гликемический индекс продукта, не оказывая заметного отрицательного влияния на его потребительские характеристики.

Наиболее оптимальной является замена не более 35,0% сахарозы на ГФС.

В мороженом с низкой и невысокой массовой долей жира и общих сухих веществ (не менее 3,0% и 30,0%, а также не менее 8,0% и 32,5% соответственно) при частичной замене сахарозы ГФС целесообразно увеличение массовой доли стабилизационной системы не менее чем на 20,0%.

Использование ГФС в мороженом с массовой долей жира не менее 12,0% не требует применения дополнительных технологических приемов.