Сахарозаменители

Например, сладость ацесульфама  чувствуется мгновенно, но недолго; сладость аспартама чувствуется  не сразу, но держится долго. Меняя соотношение  обоих веществ в смеси, ее вкус можно максимально приблизить к  вкусу сахара.

Однако, смешивая их непосредственно  на предприятии, изготовителям пищевой  продукции не всегда (особенно при  использовании сахарина и цикламатов) удается избавиться от неприятного  привкуса и достичь оптимального соотношения между сладостью, ценой  и технологическими характеристиками. Поэтому производители продуктов  питания во всем мире, как правило, предпочитают покупать готовые смеси  заменителей сахара, в которых  эти проблемы уже решены.

Популярность сахарозаменителей  растет быстрыми темпами. В настоящее  время количество людей, пользующихся заменителями сахара, возрастает ежегодно на 5-6%.

Глюкоза применяется не только в качестве заменителя сахара, но и  как улучшитель вкуса и товарного  вида пищевых продуктов. В кондитерской промышленности глюкозу употребляют  для изготовления мягких конфет, пралине, десертных сортов шоколада, вафель, тортов, диетических и других изделий.

Так как глюкоза не маскирует  аромата и вкуса, она широко используется при производстве фруктовых консервов, замороженных фруктов, мороженого, алкогольных  и безалкогольных напитков. Применение глюкозы в хлебопечении улучшает условия брожения, способствует образованию  красивой золотисто-коричневой корки, равномерной пористости и хорошего вкуса. Кристаллическую глюкозу  целесообразно использовать для  питания больных, раненых, выздоравливающих и людей, работающих с большими перегрузками.

В последние десятилетия  большое распространение получило производство глюкозно-фруктозных сиропов (ГФС). Получаемая при этом глюкоза  частично превращается затем во фруктозу, при этом может достигаться разное соотношение глюкозы и фруктозы. Теоретически первоначальный выход  глюкозы составляет 97 частей на 100 частей крахмала. Техническую глюкозу вырабатывают в небольших количествах кислотным  гидролизом низкокачественного картофельного, кукурузного или другого зернового  крахмала, предназначенного для технических  целей.

Если взять раствор, содержащий сахарозу и глюкозу в соотношении 10:1, то путем сгущения его и последующего быстрого охлаждения можно получить белоснежную массу - помадный сахар. При высушивании этой массы получают порошкообразный помадный сахар, состоящий  из мелких кристаллов сахарозы и инвертного сахара. При смешивании порошкообразного сахара с водой образуется паста. Помадный сахар находит всё большее  распространение в кондитерской промышленности при производстве шоколада, начинок для мягких конфет и пр.

Фруктоза (фруктовый сахар) является самой сладкой представительницей природных сахаров, сладость её составляет 1,73. Поскольку растворы фруктозы оказывают  левовращающее действие на поляризованный свет, её еще называют левулезой.

При обмене веществ в организме  человека фруктоза, наряду с сахарозой, является источником энергии. По калорийности равная сахарозе, фруктоза эффективно усваивается человеческим организмом и может быть использована диабетиками  в качестве ежедневного компонента пищи в пределах 0,5-1 г на 1 кг массы  человека за исключением крайне редко встречающихся случаев наследственной невосприимчивости к фруктозе. Применение фруктозы больными сахарным диабетом позволяет снизить дозы принимаемого ими инсулина.

Исследования показали полезность фруктозы для здоровых людей в  проявлении тонизирующего эффекта, а также для людей, имеющих  большую физическую нагрузку. После  приёма фруктозы при физической нагрузке потеря мышечного гликогена (источника  энергии для организма) наполовину меньше, чем после глюкозы. Поэтому  продукты с фруктозой имеют большую  популярность среди спортсменов, водителей  автомобилей и т.д. Хорошо влияет на метаболизм (расщепление) алкоголя.

В мире насчитывается более 20 предприятий по производству фруктозы, из них большинство размещены  в Европе и в Китае. Мировое  производство кристаллической фруктозы составляет около 150 тыс. т в год.

Благодаря повышенной по сравнению  с сахарозой степенью сладости фруктозу используют в кондитерской промышленности, при приготовлении продуктов  детского питания, при изготовлении ряда медицинских препаратов. Гигроскопичность фруктозы позволила рекомендовать  её при изготовлении хлебобулочных  изделий (предохраняет их от быстрого очерствения), при приготовлении  соков, варенья, десертов, так как  фруктоза лучше других сахаров способна подчеркивать собственный аромат плодов, фруктов и ягод. Однако гигроскопичность фруктозы приводит к повышенным требованиям  к упаковочным материалам для  продуктов, содержащих фруктозу. В отдельных  случаях её присутствие может  усилить горький вкус низкокачественного кофе, компонентов какао.

Прежде относительно чистую фруктозу выделяли довольно сложным  путем из инулина - полисахарида растительного  происхождения, которого достаточно много  содержится в земляной груше (топинамбуре) и в клубнях георгина. В настоящее  время сырьем для получения фруктозы служит любой сахарный раствор с  высоким содержанием фруктозы, особенно глюкозно-фруктозные сиропы (ГФС), получаемые гидролизом крахмалсодержащего сырья.

Еще в середине прошлого столетия предпринимались попытки  получения кристаллической фруктозы непосредственно из сахарозы, но далее  лабораторных опытов это не пошло. Получение  фруктозы путем гидролиза сахарозы в промышленных масштабах стало  возможным благодаря применению ионнообменной технологии, разработанной  финской фирмой "Суомен Сокери". В зависимости от технологической  схемы для получения 1 кг кристаллической  фруктозы по этому методу необходимо 2,1 или 1,5 кг сахарозы.

Важным свойством фруктозы является её синергическая способность  в смеси с другими синтетическим  заменителями сахара (подсластителями) создавать заменителей сахара высокой  степени сладости (синергия - комбинированное  воздействие нескольких веществ, характеризующееся  тем, что превышает действие, оказываемое  каждым компонентом в отдельности). Например, сладость смеси из 99,7 % фруктозы и 0,3 % сахарина в 3-4 раза выше сладости сахарозы. Сладость смеси из трети  фруктозы и двух третей сахарозы равна  сладости фруктозы, что позволяет  уменьшать расход сахарозы при приготовлении  различных продуктов.

На основе фруктозы получают различные патоки, искусственный  мед, начинки, напитки, мороженое, консервы. Создана смесь фруктозы и витамина С - фруктовит, 40 г которого заменяют почти 70 г сахарозы.

Итак, в ходе эксперимента мы выяснили, что фруктоза – это  изомер глюкозы, содержится вместе с  глюкозой в сладких плодах и меде. Она слаще глюкозы и сахарозы.

Из гексоз наибольшее значение имеют глюкоза (виноградный сахар) и фруктоза (фруктовый сахар). Глюкоза - представитель альдоз, фруктоза - кетоз. Глюкоза и фруктоза - изомеры (имеют одну и ту же молекулярную формулу, но различное строение).

Молекулы глюкозы

Обычно для изображения  изомеров моноз используют проекционные формулы Фишера. Этот метод позволяет  представить различное положение  атомов водорода и гидроксильных  групп в пространстве относительно углеродной цепи. Молекулы глюкозы и фруктозы при таком изображении имеют следующий вид:

 

 

Рис. 6. Молекулы глюкозы и  фруктозы

 

Физические свойства фруктозы:

Фруктоза образует безводные  кристаллы в виде игл, температура  плавления 102-105 °С. Молекулярный вес 180,16; удельный вес 1,60 г/см3; калорийная ценность примерно та же, что и у других сахаров, т.е. около 4 ккал на 1 г. Фруктозе свойственна некоторая гигроскопичность.

Концентрированные растворы  фруктозы сохраняют влагу.

Мы выяснили, что фруктоза легко растворима в воде и спирте. При 20°С насыщенный раствор фруктозы имеет концентрацию в 78,9%, насыщенный раствор сахарозы – 67,1%, а насыщенный раствор глюкозы – только 47,2%. Фруктоза имеет левовращающее влияние на поляризованный свет (откуда одно из названий «левулоза»); удельное вращение – 930. Вязкость растворов фруктозы ниже вязкости растворов сахарозы и глюкозы.

Химические свойства фруктозы:

С химической точки зрения фруктоза ведет себя в принципе, как нормальный редуцирующий сахар. Типичная реакция с аминогруппами, известная под названием реакции Майяра, протекает сравнительно активно. Фруктоза, подобно глюкозе, преобразуется при нагревании с кислотами.

Органолептические свойства фруктозы:

В зависимости от условий, фруктоза может быть Вв 1,5 –1,8 раз слаще сахарозы. В слабокислотном растворе, при температуре ниже 100°С, фруктоза почти в два раза слаще сахарозы. В более теплом растворе разница меньше, примерно 1,2. Относительная сладость разных сладких веществ:

Фруктоза  120-175

Сахароза, ксилит 100

Глюкоза  70

Сорбит  50-60

Маннит   40-50

Мальтоза  30

Лактоза  15

Так как фруктоза имеет  еще приятный сладкий вкус, при  ее применении количество необходимого сахара можно понизить на 30-50%. Это  имеет решающее значение, когда речь идет о разных диетических и малокалорийных изделиях, при изготовлении которых  фруктозой можно заменить искусственные  сладкие вещества, часто оказывающие, по данным исследователей, отрицательное  влияние на здоровье. 

Фруктоза обладает свойствами усиления определенных ароматов, в  частности ягод и фруктов. По вкусу  фруктоза не отличается от обыкновенного  сахара и не имеет какого-либо привкуса.

Свойства фруктозы в пищевых  продуктах:

Напитки.

Сахар добавляют в напитки  лишь в целях подслащивания. Поэтому  сахарозу в них можно легко  заменить другими средствами подслащивания. Установлено, что особенно на так  называемую относительную сладость фруктозы влияют кислота и температура  напитка, а также употребляемая  концентрация сахара. В слабокислых  напитках сладость фруктозы сильнее, чем  сладость того же количества сахарозы, а в кислых напитках значительной разницы не наблюдается. Фруктоза слаще в высоких концентрациях, чем в низких.

В горячие напитки фруктозы надо добавлять больше, чем сахарозы , поскольку степень сладости фруктозы снижается при повышении температуры раствора.

Смеси фруктозы и сахарина, а также фруктозы и цикламата, можно успешно применять в  качестве малокалорийных подслащивающих средств. Когда лимонный прохладительный  напиток подслащивается смесью фруктозы и сорбита, получается напиток , в котором не ощущается горький привкус сахарина. Калорийность такого напитка на 65% ниже калорийности сахарного напитка. В напитках – кола требуется меньше смеси фруктозы и сахарина, для того, чтобы достичь той же степени сладости, что отмечается в напитке, содержащем 10% сахарозы.

Такие напитки может включить в свою диету и больным сахарным диабетом. Идеальной считается смесь  из сладких веществ половина которой состоит из калорийных средств подслащивания, а половина из синтетических.

Хлебобулочные изделия.

Влияние фруктозы на качественные свойства разнообразных кексов исследовано  многими авторами. Если фруктозу добавляют  в тесто в том же количестве, что и сахарозу, кекс на фруктозе всегда получается меньше по объему, чем  кекс на сахарозе. Температура остудневания крахмала имеет большое значение в строении кекса. По строению лучший кекс получается, когда температура  остудневания крахмала равняется 87,5-92С. В этом случае кекс содержит 56% сахарозы и 68% фруктозы. Разнообразное влияние  разных сахаров следует учесть при  применении традиционных рецептов в  изготовлении хлебобулочных изделий  на основе новых подслащивающих средств.

Самая значительная разница, однако, наблюдается в цвете: кекс на фруктозе более румянится.

Если кекс на фруктозе выпекают при той же температуре, как и  кекс на сахарозе, его следует вынуть из духовки раньше, чтобы он не подгорел. Хорошо выпеченный кекс на фруктозе всегда получается более румяным, чем кекс на сахарозе. Хотя степень сладости фруктозы в водных растворах гораздо  сильнее, чем сахарозы, в кексах разницы  в сладости не наблюдается. 
В печенье сладость сахарозы выше, чем сладость фруктозы. Это объясняется активным участием фруктозы в реакции Майяра и потерей некоторой доли сладости. Печенье отличается также по своему строению. Для печенья на фруктозе характерна некоторая вязкость, а печенье на сахарозе по строению рассыпчатое. Упакованное в полиэтиленовую пленку печенье на фруктозе сохраняется влажным и мягким в течение нескольких недель, поскольку фруктоза обладает выраженной гигроскопичностью.

При выпечке с дрожжами фруктоза ведет себя как сахароза, поскольку дрожжи способны использовать фруктозу как и сахарозу в качестве источника энергии.

Варенье и джем.

При изготовлении клубничного  варенья фруктоза ведет себя почти  как сахароза.

Однако при хранении цвет варенья на фруктозе, ухудшается быстрее. Строение джема на фруктозе и сахарозе одинаковое. С помощью фруктозы, однако, можно получить более крепкий  джем, поскольку фруктозе свойственно  укреплять смесь с повышением ее концентрации, а сахароза достигнет  максимальной прочности при концентрации 60% сахара.

Мороженое.

Сахар оказывает большое  влияние и на строение, и на плавление  мороженого. Чем больше сахара, тем  ниже падает точка плавления. На плавление  мороженого влияет также молекулярный вес употребляемого сахара, и вследствие этого фруктоза (М=180) снижает точку  плавления больше, чем сахароза (М=342).

Мороженое на фруктозе по строению и вкусу не отличается от мороженого на сахарозе. После трехмесячного  хранения при температуре –25°С плавление мороженого на фруктозе можно было считать удовлетворительным, в то время как плавление мороженого на сахарозе не отвечало требованиям.

Йогурт.

Установлено, что в йогурте  фруктоза слаще сахарозы. В общем вкус йогурта на фруктозе свежее и лучше, чем на сахарозе и даже улучшается во время хранения. Строение и качество их одинаковы. Полученные результаты подтверждают, что самая лучшая область применения фруктозы – слабокислые холодные продукты, содержание сахара в которых не очень высокое.

Шоколад и сладости.

Поскольку фруктоза обладает антикариогенными свойствами, ее стоит  применять именно в сладостях. В  этих продуктах возможно заменить сахарозу или жидкий сахар фруктозой. При изготовлении шоколада на фруктозе приходится сталкиваться с трудностями, в связи с большей гигроскопичностью фруктозы и ее свойством реагировать с другими веществами.