ВведениеСахароза – один из самых распространенныхуглеводов, входящих в состав продуктов питания.По данным органов здравоохранения, потреблениесахара составляет 82 г на человека в сутки прирекомендуемой Роспотребнадзором норме в 50 г [1].В 2010 г. учеными Московского государственногомедико-стоматологического университета была от-мечена зависимость поражения кариесом зубов отсуточного потребления сахара: увеличение среднейсуммы кариозных, пломбированных и удаленныхзубов в два раза при соответствующем превышениирекомендуемой нормы потребления сахара [2].Ряд молочных продуктов (творог, йогурт и др.)может способствовать сохранению минералов зубнойэмали. Однако при добавлении сахара в эти продуктытакой эффект нивелируется [3, 4].Сгущенное молоко с сахаром – традиционныймолочный продукт, включающий все составныечасти молока в концентрированном виде, а такжевысокое содержание калия, фосфора и кальция.Именно эти элементы теряет зубная эмаль впроцессе деминерализации при развитии кариеса.Скорректировав вводимую в рецептуру углевод-ную часть, которая в традиционном исполнениипредставлена легкоферментируемой сахарозой,являющейся кариесогенной, можно получить про-филактический продукт, в котором будут сохраненывсе его преимущества.Использование сахарозаменителей в пищевомпроизводстве – популярный метод сниженияэнергетической ценности, гликемического индексаи кариесогенного действия продуктов, но они невыполняют роль осмотически деятельных веществ. Всвязи с этим целью данного обзора являлось изучение625Большакова Е. И. Техника и технология пищевых производств. 2022. Т. 52. № 4. С. 623–630свойств трегалозы и изомальтулозы в аспекте ихиспользования в производстве концентрированныхпродуктов с промежуточной влажностью, в том числесгущенного молока с сахаром. В обзор были включенывещества, которые обладают кариесостатическимисвойствами.Свой вклад в предотвращение развития кариесавносят не только интенсивные подсластители [5].В работе R. A. Clemens и др. отмечается, что меньшейкариесогенностью, по сравнению с сахарозой, об-ладает трегалоза, а P. D. Sawale и др. и K. R. Goldfeinи J. L. Slavin подчеркивают эффективность заменысахарозы на изомальтулозу в профилактике ка-риеса [6–8].Объекты и методы исследованияНаучная литература для анализа была взята избаз данных РИНЦ, Scopus и Web of Science. Поискосуществлялся на русском и английском языках сиспользованием следующих дескрипторов: молочнаясистема (milk system), сгущенное молоко с сахаром(sweetened condensed milk), активность воды (wateractivity), кристаллизация (crystallization), сахароза(sucrose), кариес (tooth decay), сахарозаменители(sweeteners), трегалоза (trehalose), изомальтулоза(isomaltulose), вязкость (viscosity), реакция Майяра(Maillard reaction) и растворимость (solubility).Глубина анализа научной литературы составила15 лет.Результаты и их обсуждениеКритерии оптимальности свойств альтер-нативных веществ. Поиск веществ для альтер-нативной замены сахарозы в сгущенном молокес сахаром и оценка оптимальности свойств ин-гредиентов осуществлялись на основе критериев,сформированных исходя из свойств сахарозы. Данныекритерии удовлетворяют получению качественногоготового продукта, физико-химическим особенностямсырья, внутренним взаимодействиям в молочнойсистеме и данным о влиянии обозреваемых веществна зубную эмаль.Значимые свойства сахарозы в системе сгущен-ного молока с сахаром. Сахароза в традиционнойрецептуре сгущенного молока с сахаром отвечает законсервирующий эффект посредством обеспеченияосмотического давления в 16–18 МПа, при которомисключается развитие микроорганизмов. Такойэффект в сгущенном молоке с сахаром обеспечиваетсяпри концентрации сахарозы на уровне 62,5–63,5 %. Недостаточная концентрация сахарозы можетвызвать порок нечистого и неопределенного вкусапо причине развития осмофильных микроорганиз-мов, действующих на белковую составляющуюпродукта [9].На осмотический потенциал среды, помимоконцентрации вносимых консервирующих веществ,влияет молекулярная масса, которая у сахарозысоставляет 342 г/моль. Подробный анализ и сис-тематизация альтернативных сахарозе осмотическидеятельных веществ описаны в работе М. Н. Стрижкои А. Г. Галстяна [10]. Например, декстроза (котораятакже вызывает кариес), по сравнению с сахаро-зой, имеет бо́льшую теоретическую консервирую-щую способность, т. к. при концентрации раствора15,25 % она обеспечивает осмотический потенциал,идентичный раствору сахарозы с концентрацией24,93 %. Молекулярная масса декстрозы ниже исоставляет 180 г/моль. В связи с этим одним изкритериев оценки оптимальности обозреваемыхвеществ была обозначена молекулярная масса.Помимо основной функции в виде консерви-рующего действия, сахароза отвечает за сладостьготового продукта, поэтому сладость по отношениюк сахарозе также учитывалась при изучении свойстврассматриваемых углеводов.Низкая растворимость вещества может сказатьсяна органолептических характеристиках готовогопродукта, т. к. нерастворившиеся кристаллы способнывызывать пороки консистенции. В связи с этимрастворимость была включена в список критериевоценки.Физико-химические особенности молочнойсистемы. Активность воды – основной показательоценки консервирования [11, 12]. W. J. Scott в 1953 г.доказал, что оптимальные условия устойчивостипищевых продуктов к химическим и микро-биологическим процессам должны определятьсяна основе значения показателя активности воды,характеризующей ее доступность для микро-организмов. Сахароза в традиционной рецептуресгущенного молока с сахаром выполняет функциюосмодеятельного агента. Связывая воду, она делает еенедоступной для микроорганизмов, что обуславливаетвзаимосвязь активности воды (Aw) и происходящихв молочных консервах микробиологических ифизико-химических процессов [9]. С точки зренияоценки этого показателя качественным можно счи-тать то сгущенное цельное молоко с сахаром,значение активности воды которого составляет0,85–0,83 [12, 13].Реакция Майяра в молочной системе – этотермически-индуцированный процесс, заключаю-щийся во взаимодействии NH2-групп молочныхбелков с карбонильными группами восстанав-ливающих сахаров [14, 15]. Основные продуктыреакции – меланоидиновые соединения, которыемогут вызывать появление привкуса карамелизациии изменение цвета (побурение) в продукте [14, 16].В производстве сгущенного молока с саха-ром предусмотрено проведение различных техно-логических операций, сопровождающихся тепловымивоздействиями, а именно нагрев молока при 45 °C,внесение сахарного сиропа при 80 °C, пастеризация626Bolshakova E.I. Food Processing: Techniques and Technology. 2022;52(4):623–630смеси и выдержка при 100 °C в течение 10 мин.Однако уже при 37 °C в системе молочных белкови восстанавливающих сахаров протекает начальнаястадия реакции Майяра и образуются основанияШиффа и бесцветные гликозиламины [17, 18].Их перегруппировка в соединения Армадори илиХейна происходит в промежуточной стадии приодновременном образовании бесцветных или чутьжелтоватых соединений (5-гидроксиметилфурфурол,редуктон и др.). Некоторыми авторами отмечается, что60 °C – характерная температура для промежуточнойстадии [17, 18]. На финальном этапе активнообразуются меланоидины и появляется характерноеокрашивание молочной среды в кремовый цвет.Насыщенность цвета зависит от технологическихрежимов, pH, активности воды и свойств сахаров,находящихся в системе.Характерный цвет цельного сгущенного молокас сахаром – белый с кремовым оттенком. Изменениенативного цвета является нежелательным эффектом,т. к. приводит к отбраковке продукта [9].Вязкость. В сгущенном молоке с сахаромнормируется вязкость в диапазоне 3–15 МПа, нов процессе хранения она увеличивается [19].Существует обратнопропорциональная зависимостьскорости диффузии лактозы к зародышевым центрам(процесса кристаллизации) от вязкости продукта.Поэтому важно контролировать показатель вязкости,который влияет на формирование органолептическихсвойств и качества продукта в целом [20, 21].Загустевание сгущенного молока с сахаромявляется пороком консистенции, поэтому неже-лательно [22]. Потере текучести способствует какнесоблюдение режимов производства и хранения,так и увеличенное содержание сухих обезжиренныхвеществ и инвертного сахара [19]. Важно подбиратьтакие вещества в композицию, которые в оптимальныхконцентрациях будут обеспечивать требуемуюмассовую долю влаги.Кристаллизация лактозы – один из важныхпроцессов в производстве сгущенного молока ссахаром, который позволяет получить продуктс заданными свойствами [21, 23]. При храненииэтот процесс в контексте лактозы или вносимой уг-леводной части может быть обусловлен нарушения-ми технологических режимов или оптимальнойконцентрацией консервирующего вещества. Поэто-му кристаллизация нежелательна и может вызыватьпороки консистенции: мучнистость, песчанистостьи даже образование видимых кристаллов. Поми-мо лактозы, содержащейся в молочной системе, всгущенном молоке с сахаром способностью крис-таллизоваться обладает и сахароза. В связи с этимнарушение режимов технологического процессаи условий хранения может неблагоприятно пов-лиять на вносимую углеводную составляющую, чтоскажется на качестве готового продукта. Скоростьобразования зародышевых центров сахарозы зави-сит от силы поверхностного натяжения, котороенаходится под влиянием многих факторов, в томчисле химического потенциала и числа молейкомпонентов [24].Поведение сахаристых веществ в реакцииМайяра, их растворимость, вязкость и способность ккристаллизации напрямую влияют на формированиекачества сгущенного молока с сахаром. В связи с этимрассмотренные свойства легли в основу критериевоценки оптимальности сладких веществ в аспектезамены сахарозы (рис. 1).Обзор свойств сахарозных альтернатив. Тре-галоза. Трегалоза (α-d-глюкопиранозил; α-d-глю-копиранозид) – подсластитель, который обладаеткоэффициентом сладости 0,5–0,7 по отношению ксахарозе. Он способен усиливать вкус, уменьшатьзапах и продлевать сроки хранения [25].По химической структуре трегалоза представ-ляет собой дисахарид, состоящий из двух глюкозныхостатков, соединенных 1,1-гликозидной связью, смолекулярной массой 342,3 г/моль, как у саха-розы [25, 26]. Строение обуславливает свойстватрегалозы – она является невосстанавливающимсахаром и обладает высокой стабильностью [25, 26].Особенности строения трегалозы, а именно отсутствиеу нее свободной альдегидной группы и наличиевысокоустойчивой гликозидной связи, соединяющейдва α-D-глюкопиранозных остатка, позволяют невступать ей в химические реакции с аминокислотамии белками [27–29].В технологическом аспекте трегалоза может бытьинтересна по причине проявления у нее способностик увеличению стабильности бета-казеина и бета-лактоглобулина благодаря механизму специфичес-ких связей, который влияет на формированиереологических характеристик [30–33]. Значениевязкости 0,5 М раствора трегалозы превышаетзначение вязкости 0,5 М раствора сахарозы на 30 %при 25 °С [26].Румынские исследователи отмечают, что при до-бавлении в мед 0,07–0,08 ммоль трегалозы на 100 гРисунок 1. Дизайн критериального отбора сладкихвеществ в аспекте замены сахарозыFigure 1. Criterial design for sucrose replacements627Большакова Е. И. Техника и технология пищевых производств. 2022. Т. 52. № 4. С. 623–630предотвращается его кристаллизация, но химичес-кий состав, цвет и текстура не изменяются [34].В работе A. A. Thorat и др. отмечается, что добав-ление 1 % трегалозы в лиофилизаты углеводныхсмесей способно изменить ход кристаллизациисахарозы [35].Трегалоза – космотропное вещество, котороеобладает более высокой способностью к H-свя-зыванию, чем сахароза. В связи с этим в системе стрегалозой снижается подвижность воды, котораянаходится в прямой зависимости от скоростиобразования кристаллов и значения активностиводы [36, 37].Изомальтулоза. Изомальтулоза (6-O-α-D-глюко-пиранозил-D-фруктофураноза) – подсластительс низким гликемическим индексом, высокойстабильностью к изменению реакции среды иантикариесогенным действием. По химическомустроению подсластитель представляет собой ди-сахарид, состоящий из остатков глюкозы и фруктозы,соединенных α-(1-6) связью с молекулярной массой342,3 г/моль [7, 36].Изомальтулоза активно участвует в реакцииМайяра из-за наличия свободной редуцирующейгруппы, что отмечается в работах [36, 39–41].Согласно уравнению регрессии Aw для раствораизомальтулозы, которое представлено в работеМ. Н. Стрижко, данный дисахарид обладает вы-соким потенциалом к связыванию влаги [42].Подобный эффект отмечается и другими исследо-вателями [35, 43].Изомальтулоза имеет ограничения в раствори-мости – 30 % [44]. В работе I. Peinado и др. отме-чается низкая растворимость дисахарида и под-черкивается необходимость включения в углеводнуюкомпозицию с ним сахарозы или фруктозы [45].Результаты исследования S. Song и др. показывают,что растворимость изомальтулозы находится в прямойзависимости от температуры [46].На ингибирование процесса кристаллизации вли-яет снижение молекулярной подвижности среды,которое может быть обеспечено вязкостнымисвойствами вещества, входящего в пищевуюсистему. Значения вязкости растворов лиофилизатовс добавлением изомальтулозы и целлобиозы быливыше по сравнению с растворами фруктозы, сахарозы,лактозы, мальтозы или трегалозы [35].V. W. K. Tan и др. отмечают близость вкусовыххарактеристик изомальтулозы и сахарозы, а коэф-фициент сладости изомальтулозы по отношению ксахарозе составляет 0,3–0,4 [7, 47].Сравнительная характеристика свойств сахарозы,трегалозы и изомальтулозы представлена в таблице 1.В статьях различных авторов приводятся данныео кристаллизации, вязкости и активности воды пище-вых сред с изомальтулозой и трегалозой [34, 43, 51–53].Однако было признано нецелесообразным срав-нивать эти данные, т. к. сладкие концентриро-ванные молочные продукты с промежуточнойвлажностью имеют особенные физико-химическиесвойства [9, 54, 55].ВыводыЗначение молекулярной массы, которое влияетна осмотический потенциал среды, а впоследствиии на консервирующий эффект, у рассматриваемыхуглеводов с сахарозой совпадает. Однако ихсладость может быть ниже сладости сахарозы на30–70 %, а растворимость углеводов при 20 °Ссильно отличаться и уменьшаться в ряду сахароза –трегалоза – изомальтулоза. Таким образом, пред-ставляет интерес использование этих сахаров вкомбинации с подсластителями, улучшающимивкусовые характеристики (при необходимости). Вреакцию Майяра, аналогично сахарозе, вступаетизомальтулоза, в то время как строение трегалозыисключает такого рода взаимодействие. Данныйэффект можно рассматривать с положительной точкизрения в производстве классического сгущенногомолока с сахаром при использовании трегалозы, атакже в производстве вареного при использованииизомальтулозы.В процессе изучения литературных источниковне обнаружено коррелирующих между собой дан-ных о взаимодействиях и характере поведения ком-понентов в концентрированной молочной системепри добавлении изомальтулозы и трегалозы. Такжене найдено экспериментально подтвержденных дан-ных о вязкости, активности воды и кристаллизациирассматриваемых веществ, которые можно было бысопоставить или сравнить. Отмечена положительнаяТаблица 1. Сравнение основных свойств и характеристик сахарозы, трегалозы и изомальтулозыTable 1. The main properties of sucrose, trehalose, and isomaltuloseХарактеристики и свойства УглеводСахароза Трегалоза ИзомальтулозаМолекулярная масса, г/моль 342,3 [48] 342,3 [49] 342,3 [38]Коэффициент сладости 1,0 [25] 0,5–0,7 [25] 0,3–0,4 [7]Растворимость, г/100 г воды при 20 °С 200,0 [26] 40,6–69,0 [26] 0,5 [39]Реакция Майяра Вступает в реакцию [50] Не вступает в реакцию [25] Вступает в реакцию [39]628Bolshakova E.I. Food Processing: Techniques and Technology. 2022;52(4):623–630тенденция влияния представленных в обзоре веществна анализируемые свойства. Это обуславливает ихрассмотрение в качестве потенциальных альтернативсахарозе в аспекте использования при производствесладких молочных консервов. Вышеизложенноеявляется основанием для проведения дальнейшихисследований.Конфликт интересовАвтор заявляет об отсутствии конфликта интересов.