Исследование стабильности инулина и олигофруктозы в напитках

ИННОВАЦИОННЫЕ ПРОДУКТЫ

УДК 663 /664.0026

Исследование стабильности инулина и олигофруктозы в напитках

О. А. Луговская; В. М. Сидор,

канд. техн. наук, доцент Национальный университет пищевых технологий, Украина, г. Киев А. Ю. Колеснов, д-р техн. наук

Московский государственный университет пищевых производств

Ключевые слова:

величина рН; гидролиз; инулин; напиток; олигофруктоза; температура; хранение. Keywords:

pH value; hydrolysis; inulin; drink; oligofructose; temperature; storage.

Реферат

В работе исследована стабильность инулина и олигофруктозы в зависимости от величины рН, температуры и времени хранения пищевых продуктов, в которых они использовались. В качестве объекта исследований применяли безалкогольный напиток с содержанием сухих веществ 10%. В напитке изменяли значение рН среды, температуру и время выдержки. На основании проведенных исследований установлено, что степень гидролиза олигофруктозы при различных значениях температуры и pH изменяется с различной интенсивностью.

Abstracts

The work purpose — stability research inulin and olihofructose depend on рН size, temperature and a storage time of foodstuff in which they were used. As object ofresearches soft drink with the maintenance in solids of 10,0% have been used. In the drink changed value рН environments, temperature and endurance time. In the results it has been established that hydrolysis olihofructose degree changes with various intensity in different values of temperature and pH.

Из научной и производственной практики известно, что некоторые пищевые добавки, которые используются в производстве пищевых продуктов, могут менять свои функциональные и другие свойства в процессе хранения и реализации.

Такие добавки, как инулин и олигоф-руктоза, являются высококачественными ингредиентами для производства, например, диетических продуктов питания, поскольку они: полностью растительного происхождения; обладают особыми нутритивными свойствами, которые позволяют позиционировать готовые пищевые продукты, изготовленные с их использованием, как диетические, функциональные или лечебно-профилактические; имеют пониженную калорийность; пригодны для диабетической и низкоуглеводной диет, так как не влияют на уровень глюкозы и инсулина в крови; обладают уникальными технологическими свойствами.

Инулин и олигофруктозу можно применять как в качестве пищевых ингредиентов для создания функциональных продуктов питания с разными свойствами, так и в качестве ингредиентов, улучшающих вкус и текстуру, позволяющих производить замену сахара и жира. При этом наилучшие результаты получаются при сочетании диетической и технологической концепций, что позволяет разрабатывать высококачественные инновационные продукты питания.

Существует две группы инулинов — нативные, которые имеют одинаковый состав и отличаются между собой только свойствами частиц, и длинноцепо-чечные, которые получаются из стандартного инулина путем удаления

низкомолекулярной фракции и также отличаются между собой только свойствами частиц.

Основные технологические свойства инулина: способность заменять жир в продуктах с наличием водной фазы; способность улучшать вкусовые качества продуктов пониженной жирности, приближая их к свойствам продуктов нормальной жирности; способность выступать в роли текстурирующего агента, стабилизатора эмульсий и загустителя.

Олигофруктоза — природный полисахарид, имеющий аналогичные с инулином по строению, но более короткие по длине молекулы. Олигофрук-тоза — естественная составная часть природного инулина и, как правило, производится путем частичного гидролиза инулина. Эта технология также аналогична процессам, применяемым в сахарной и крахмалопаточной промышленности.

Известно, что растворимость оли-гофруктозы превышает растворимость сахарозы, что делает ее самым растворимым пищевым волокном в мире. Оли-гофруктоза не кристаллизуется, не выпадает в осадок и не оставляет во рту «сухого» или «песочного» вкусового ощущения. Олигофруктоза не разрушается в большинстве высокотемпературных процессов. Умеренная восстановительная способность олигофруктозы может приводить к образованию слабого коричневатого окрашивания за счет реакции меланоидинообразования.

Олигофруктоза имеет нейтральный слабосладкий вкус, без постороннего привкуса и послевкусия. Ее профиль сладости очень близок к профилю сладости сахарозы (рис. 1). Поэтому ее

66 ПИВО и НАПИТКИ 4 • 2013

ИННОВАЦИОННЫЕПРОДУКТЫ

основное технологическое свойство — способность заменять сахар в различных рецептурах, что позволяет не только получать продукты с пониженным содержанием сахара или без сахара, но и добиваться снижения общей калорийности продукта.

Поскольку олигофруктоза обладает незначительной сладостью, ее обычно используют в комбинациях с интенсивными подсластителями или фруктозой.

100 -г

При этом она маскирует неприятное послевкусие интенсивных подсластителей и резкую сладость фруктозы, улучшает вкусовые ощущения и придает пищевым продуктам более мягкий, однородный вкус.

Отличительное свойство олигофрук-тозы — способность проявлять синергизм с интенсивными подсластителями, что позволяет уменьшать дозировку этих подсластителей при сохранении необхо-

40 -

20 -

4 6 8

Длительность хранения, мес

Ацесульфам-К ™ Сахароза ™ Аспартам ™ Олигофруктоза

Рис. 1. Профиль сладости сахарозы, олигофруктозы и подсластителей

Таблица 1

Температура обработки, °С Время обработки, мин Степень гидролиза олигофруктозы при различных значениях рН, %

pH 6,0 pH 4,0 pH 3,5

85 2 0 < 1 5

85 5 0 < 1 6

90 5 0 < 1 10

95 2 0 1 10

95 5 0 1 16

Таблица 2

Температура обработки, °С Время обработки, мин Степень гидролиза олигофруктозы при различных значениях рН, %

pH 6,0 pH 4,0 pH 3,5

85 2 0 < 1 4

85 5 0 < 2 5

90 5 0 < 2 9

95 2 0 < 2 10

95 5 0 < 2 15

Таблица 3

Температура обработки, °С Время обработки, мин Степень гидролиза инулина при различных значениях рН, %

pH 6,5 pH 4,0 pH 3,5 pH 3,0

70 5 0 < 1 < 1,5 1

70 15 0 < 1 < 1,5 5

70 30 0 < 1 < 2 7

70 60 0 < 2 < 2 13

90 5 0 < 2 < 3 17

димого уровня сладости. Такой эффект, а также способность усиливать фруктовый вкус широко применяется в производстве безалкогольных напитков.

Результаты изучения свойств показывают, что в кислой среде и при высокой температуре инулин и олиго-фруктоза могут подвергаться гидролизу с образованием более коротких цепей и фруктозы, что приводит к частичной или полной потере их диетических свойств, а в некоторых случаях к повышению сладости готового продукта.

Исследование стабильности инулина и олигофруктозы в напитках проводили лабораторными методами — варьированием кислотности напитка, изменяли величину рН, нагреванием — температуру, а сроки хранения — путем постановки напитка на стойкость. Для проведения измерений использовали общелабораторное оборудование: рН-метр («Марк 901», Россия), сахариметр (Ра! 25s, фирма А1а§о, Япония), термометр (лабораторный ртутный термометр, погрешность измерения ±0,1, производитель — Россия).

Исследовали напитки (общий компонентный состав: 1 рецептура — 80% фруктового сока, 20% олигофруктозы; 2 рецептура — 60% фруктового сока, 40% олигофруктозы; 3 рецептура — 80% фруктового сока; 20% инулина) с содержанием сухих веществ 10%. В напитках изменяли значение уровня рН среды, температуру и время выдержки.

Изучено влияние уровня рН и температуры на степень гидролиза олигофруктозы. Образцы безалкогольных напитков готовили с содержанием оли-гофруктозы 20% (табл. 1) и 40%.

Из результатов исследований, представленных в табл. 1, следует, что при значении рН > 4,0 гидролиз происходит незначительно при всех значениях температуры. При снижении уровня рН температура становится более важным параметром. Так, при рН 3,5 и температуре 95 °С в течение 5 мин степень гидролиза возрастает до 16%.

Такая же тенденция наблюдается в напитках с содержанием олигофруктозы 40% (табл. 2).

В следующих экспериментах исследовали влияние рН и температуры на степень гидролиза инулина. Готовили безалкогольные напитки с содержанием инулина 20% (табл. 3).

Результаты исследований, приведенные в табл. 3, демонстрируют влияние рН и температуры на степень гидролиза инулина. Если рН > 4,0, степень гидро-

0

4 • 2013

ПИВО и НАПИТКИ 67

Рис. 2. Гидролиз олигофруктозы при хранении в течение

12 мес при температуре 20 ^ и разных значениях pH

Рис. 3. Гидролиз инулина при хранении в течение

12 мес при температуре 20 ^ и разных значениях pH

лиза при всех значениях температуры незначительна. При более низком уровне рН температура становится важным параметром. Так, при температуре 70 °С в течение 60 мин степень гидролиза инулина соствляет 13%, при температуре 90 °С — 17%.

В следующих экспериментах изучали стабильность инулина и олигофруктозы при хранении напитков. Для этой цели использовали безалкогольные напитки с содержанием сухих веществ 10% и различными дозировками олигофруктозы и инулина. Результаты исследований представлены на рис. 2 и 3.

На рис. 2 показано, что степень гидролиза олигофруктозы может быть достаточно высокой в напитках с рН 4,0 и сроком хранения до 6 мес. В связи с этим должна производиться 20%-ная передозировка олигофруктозы для компенсации ее потерь в результате кислотного гидролиза. На рис. 3 показано изменение степени гидролиза инулина

в процессе хранения безалкогольных напитков в течение 12 мес при температуре 20 °С.

Таким образом, по результатам проведенных исследований можно сделать вывод, что инулин — более подходящий ингредиент для применения в кислых напитках с длительным сроком хранения в качестве, например, пищевых волокон. Так, при рН 4,0 гидролиз после 6 мес хранения не превышает 15%, что может быть легко компенсировано 15%-ной передозировкой инулина. Это позволяет гарантировать потребителям заявленное содержание пищевых волокон в течение всего срока годности. Продукты гидролиза не вызывают изменений вкуса по причине достаточно низкой концентрации инулина (не более 2%) рекомендованной для данного применения.

На основании проведенных исследований установлено, что степень гидролиза олигофруктозы при различных

значениях температуры и pH имеет разную интенсивность. Так, при значении pH, равном или выше 4,0, и температуре 85...90 °С происходит незначительный гидролиз олигофруктозы. В том случае, когда уровень рН снижается, а температура повышается, процесс гидролиза резко ускоряется. Так, при рН 3,5 и температуре 95 °С степень гидролиза олигофруктозы в продукте увеличивается примерно в три раза.

При исследовании степени гидролиза инулина при температуре 70.90 °С в кислой среде установлено, что при рН 4,0 и выше процесс гидролиза незначителен. Однако при снижении уровня рН и повышении температуры до 95 °С гидролиз инулина увеличивался примерно в два раза. Кроме того, наблюдалось незначительное повышение сладости готового продукта без ухудшения его потребительских свойств.

ЛИТЕРАТУРА

1. Дубров, К. И. Инулин и олигофруктоза — пребиотики с древних времен и до наших дней/К. И. Дубров // Пищевая промышленность. — 2007. — № 4. — С. 37.

2. Перковец, М. В. Влияние инулина и олигофруктозы на снижение риска некоторых «болезней цивилизации»/М. В. Перковец // Пищевая промышленность. — 2007. — № 5.

3. Применение инулина и олигофруктозы Beneo™ для снижения энергетической ценности кексов и песочных изделий/Т. Матвеева [и др.] // Хлебопродукты. — 2008. — № 5. — С. 52-53.

4. Cani, P. D. Oligofructose promotes satiety in healthy human: a pilot study/P. D. Cani, E. Y. Jolyl // European Journal of Clinical Nutrition. — 2006. — № 60. — P. 567-572. <S

ХМЕЛЬ

Тел. +7 707 775 5010 • e-mail: mails.kz@gmail.com^

68 ПИВО и НАПИТКИ 4 • 2013