Кондитерские изделия имеют приятный вкус, привлекательный внешний вид и характеризуются высоким содержанием сахара, что придает им высокую энергетическую ценность.

В последнее время, с учетом современных требований науки о питании, расширения производства низкокалорийных пищевых продуктов, а также продуктов для людей, страдающих различными заболеваниями (сахарный диабет, алиментарно-обменные формы ожирения и др.), увеличивается выпуск заменителей сахара. Широкое распространение получили: фруктоза, сорбит, ксилит, высокофруктозный кукурузный сироп, лактит, мальтитол и др.

Первыми из сладких веществ, употребляемых человеком, были мед, соки и плоды растений, однако основным сладким веществом остается сахар.

Термин «сахар» включает в себя только сахарозу, которая является стандартом чистоты вкуса и сладости. Все другие вещества, обладающие сладким вкусом (сладкие вещества), называются заменителями сахара — углеводы, сахарные спирты, природные и синтетические подсластители, сахаросодержащие продукты.

Единицей измерения сладости является SES (sweetness equivalency of saccharose) — сладость, эквивалентная сахарозе. Сладость сахарозы приравнена к 1,0. Из более чем 150 известных заменителей сахара около 50 имеют SES менее 1, около 40 — слаще сахарозы до 50 раз, около 40 — от 50 до 500 раз, более 30 — слаще более чем в 500 раз.

Сахарозаменители (bulk sweeteners, sugar substitutes) — пищевые ингредиенты, которые придают пищевым продуктам не только сладкий вкус, но и выполняют роль структурообразователей (рис. 1).

Рис. 1. Классификация заменителей сахара

К заменителям сахара предъявляются следующие основные требования:

• качество сладости не должно отличаться от качества сладости сахарозы;
• чистый приятный сладкий вкус, проявляющийся без задержки и не ощущающийся долго;
• отсутствие постороннего запаха и цвета;
• физиологическая безвредность (неканцерогенность, некариогенность);
• нетоксичность, полное выведение из организма;
• хорошая растворимость в воде;
• химическая и термическая устойчивость.

Смеси сахарозаменителей друг с другом, а также с интенсивными подсластителями часто проявляют эффект синергизма (взаимного усиления сладости). Смесь, состоящая из 37 % ксилита и 63 % сиропа мальтита, применяется при производстве мармелада, а смесь, состоящая из 40 % сорбита и 60 % ксилита, имеющая сладость, равную сладости сахарозы, применяют при производстве жевательной резинки. Уровень сладости смеси, состоящей из двух сахаров, часто оказывается выше или ниже уровня, вычисленного путем алгебраического сложения индивидуальной выраженности сладости каждого из этих сахаров.

Сахарозаменители вносят в продукт так же, как сахар (в виде сиропа), использования наполнителей при этом обычно не требуется. Дозировку сахарозаменителей рассчитывают, исходя из коэффициента сладости, а затем уточняют по результатам дегустации.

1. Моносахариды

Глюкоза (от греч. glykys — сахар), или виноградный сахар, — самый распространенный моносахарид; в свободном виде она содержится во фруктовых соках, в качестве составной части входит в молекулы дисахаридов (сахароза, лактоза, мальтоза, целлобиоза) и полисахаридов (крахмал, целлюлоза, гликоген, декстрины). Особенно большое количество глюкозы содержится в винограде и пчелином меде. Сладость глюкозы — 0,74.

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

Применение глюкозы в производстве мучных кондитерских и хлебобулочных изделий улучшает условия брожения, способствует образованию красивой золотисто-коричневой корочки, равномерной пористости и хорошего вкуса.

Фруктоза (фруктовый сахар) в три раза слаще глюкозы. Поскольку растворы фруктозы оказывают левовращающее действие на поляризованный свет, ее 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 (исключение — крайне редко встречающиеся случаи наследственной невосприимчивости фруктозы). 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. Поэтому продукты с фруктозой имеют большую популярность среди спортсменов, водителей и т. д.

Благодаря повышенной по сравнению с сахарозой степенью сладости фруктозу используют в кондитерской промышленности при приготовлении продуктов детского питания и ряда медицинских препаратов.

Гигроскопичность фруктозы позволяет рекомендовать ее при изготовлении мучных кондитерских и хлебобулочных изделий (она предохраняет их от быстрого черствения), варенья, соков, десертов, так как фруктоза лучше других сахаров способна подчеркивать собственный аромат плодов, фруктов и ягод. Однако гигроскопичность фруктозы завышает требования к упаковочным материалам для продуктов, содержащих фруктозу.

Раньше 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 крахмалосодержащего сырья. Сорбоза — моносахарид, встречающийся в растениях; является промежуточным продуктом промышленного синтеза аскорбиновой кислоты (витамина С).

Галактоза (гексоза) — встречается в природе в свободном виде, в виде гликозидов, дисахаридов (лактоза), полисахаридов (галактаны, агар-агар, растительные клеи), в животных тканях свободная галактоза превращается в легко усвояемую глюкозу.

Манноза — изомер глюкозы, встречается в составе различных бактериальных, растительных и животных полисахаридов (маннаны и др.) и в свободном виде — в плодах цитрусовых и других растений.

2. Дисахариды

Молекула дисахаридов содержит два остатка моносахаридов, которые соединены между собой гликозидной связью, то есть дисахариды являются гликозидами (простыми эфирами с участием гликозидной гидроксильной группы). Основными дисахаридами, используемыми в производстве кондитерских изделий в качестве заменителей дисахарида сахарозы, являются лактоза, мальтоза, палатиноза, лактулоза. Все они имеют брутто-формулу — С12Н12О11.

Лактоза (молочный сахар) — соединение галактозы и глюкозы; содержится в молоке животных, сыворотке, остающейся при производстве сыра. В коровьем молоке ее 4…5 %. Она относится к редуцирующим сахарам. Известны α- и β-аномеры, обычно кристаллизуется α-лактоза. Сладость лактозы составляет 0,16, то есть она в 5…6 раз меньше, чем у сахарозы.

Получают лактозу из вторичного сырья молочной промышленности — молочной сыворотки в результате очистки подсырной сыворотки или раствора сахара-сырца от балластных веществ с последующей концентрацией лактозы до 90…99 % путем кристаллизации ее из пересыщенных растворов и сушки.

Основные показатели качества лактозы (в %): массовая доля влаги — не более 2,5; содержание лактозы — не менее 93,1; содержание золы — не более 2,0; содержание молочной кислоты — не более 1,0. Температура плавления лактозы: α-формы 202 °С, β-формы 252 °С, средняя 223 °С. Спиртовое брожение с лактозой не происходит. В присутствии специальных дрожжей образуется молочная кислота. При гидролизе дает D-глюкозу и D-галактозу. При нагревании растворов лактозы разлагается и повышает их цветность, при температуре 93,5 °С выкристаллизовывается. Лактоза менее растворима в воде, чем другие дисахариды.

Используется лактоза в кондитерской промышленности для повышения пищевой ценности специальных кондитерских изделий; в детском питании и для производства специальных кондитерских изделий, так как положительно влияет на организм человека, помогает усвоению кальция и фосфора пищи, улучшает состав микрофлоры кишечника благодаря тому, что образующаяся при сбраживании лактозы молочная кислота подавляет развитие гнилостных бактерий. Кроме того, ее компонент галактоза необходима для построения нервных и мозговых тканей человека.

На производство лактоза поступает в кристаллическом виде (сырец); размер ее кристаллов от 50 до 300 мкм, цвет — от белого до светло-желтого.

Мальтоза (солодовый сахар — maltumsugar) в небольших количествах содержится в некоторых растениях; молекула мальтозы имеет два остатка D-глюкозы, причем один находится в фиксированной α-форме. В кристаллическом состоянии мальтоза получена как в α-, так и β-форме. Она легко растворяется в воде, имеет сладкий вкус. В растворе наблюдается мутаротация. Ферментативно легко расщепляется до глюкозы. Получают мальтозу при ферментативной переработке крахмала, используют в производстве вина и пива.

Палатинозу (изомальтулозу) — получают из сахарозы под действием ферментов. Ее сладость — 0,45. В отличие от сахарозы, палатиноза не вызывает кариеса зубов, применяется в кондитерской промышленности и служит сырьем для получения сахарного спирта — палатинита.

Лактулоза — дисахарид, состоящий из остатков фруктозы и галактозы, соединенных гликозидной связью. Относительная сладость — 0,55; гигроскопична, хорошо растворима в воде, на базе лактулозы создано более 40 медицинских препаратов. Японское правительство включило ее в список стратегических продуктов для сохранения здоровья нации. Лактулозу применяют при производстве продуктов детского питания в качестве заменителя материнского молока [7…9].

3. Полиолы (сахарные спирты)

Полиолы (сахарные спирты) — это заменители сахарозы, получаемые путем гидрирования моносахаридов с помощью катализаторов, ферментативным путем из дисахаридов, в последнее время — путем полной или частичной гидрогенизации продуктов с использованием высокомальтозной патоки.

Для усвоения сахарных спиртов не требуется выделения организмом инсулина, что позволяет применять их в производстве диабетических продуктов для больных сахарным диабетом. Они практически полностью усваиваются организмом, но довольно медленно, поэтому употребление их ограничено.

Сахарные спирты производят в виде порошка или сиропа; в порошкообразном виде — кристаллизацией из спиртов с низкой температурой кипения. Сахарные спирты не ассимилируются большинством видов микроорганизмов, поэтому продукты, их содержащие, не подвергаются микробиологическому разложению. Этим можно объяснить и то, что полиолы обладают сильным кариогенным действием и их употребление с пищей не вызывает кариеса зубов.

Сладость сахарных спиртов, за исключением ксилита, как это можно видеть из данных, приведенных в табл. 1, примерно в два раза меньше сладости сахарозы. В отличие от сахарозы, сахарные спирты обладают рядом специфических свойств, что позволяет их использовать более широко.

Питательная ценность полиолов колеблется от 4,2 до 2,0 ккал/г, при этом ксилит имеет примерно такую же питательную ценность, как и сахароза, а остальные подсластители — примерно в два раза меньшую (табл. 1).

Теплота растворения — показатель, характеризующий вещество как поглощающее или выделяющее теплоту при растворении. Если данный показатель имеет отрицательное значение, это указывает на то, что при растворении вещество будет поглощать теплоту, а при восприятии будет ощущаться как холодящий вкус. Как видно из приведенной таблицы, безводный изомальт и лактит мало отличимы по теплоте растворения от сахарозы. Это является веским преимуществом при замене сахара на сахарозаменители в шоколаде. Эти два сахарозаменителя позволяют избежать нехарактерного и негативного воспринимаемого в шоколаде «холодящего» вкуса.

Сахарные спирты — бесцветные соединения, хорошо растворимые в воде. Степень их растворимости с повышением температуры увеличивается значительно больше, чем у сахарозы. В противоположность интенсивным подсластителям, у этих сахарозаменителей коэффициент сладости возрастает с увеличением концентрации. Важный показатель сахарных спиртов, применяемых при производстве пищевых продуктов, — температура их плавления (см. табл. 1).

Таблица 1. Сравнительная характеристика показателей качества сахарозы и сахарных спиртов (10 %-ный раствор)

Сахарозаменители, разрешенные к применению при производстве пищевых продуктов в РФ: Е420 сорбит и сорбитовый сироп, Е967 ксилит, Е421 маннит, Е953 изомальтит (изомальт), Е965 мальтит и мальтитный сироп, Е966 лактит.

Сорбит (sorbitol — сорбитол, D-глюцитол) — оптически активный шестиатомный спирт с приятным сладким вкусом, продукт каталитического или электролитического восстановления D-глюкозы. Эмпирическая формула С6Н14О6. Молекулярная масса 182,17; температура плавления tпл = 96 °С.

Характеристика сорбита:

• Сладость (относительная) — 0,6.
• Калорийность — 3,1 ккал/г.
• Гигроскопичность (поглощение влаги за 3 сут при 25 °С) при относительной влажности 85% — 15,0 г/100 г; 95% — 32,0 г/100 г.
• Растворимость в воде при температуре 10 °С — 170 г/100 мл (D-сорбит); при 25 °С — 230 г/100 мл; при 30 °С — 250 г/100 мл.
• Теплота растворения — 26,6 ккал/г.
• Снижение точки замерзания: при концентрации раствора 10 % — –0,9 °С; при 20 % — –3,0 °С.

Сорбит в природе встречается в яблоках, грушах, но в малых концентрациях. В больших количествах его получают путем гидрогенизации D-глюкозы. Он не токсичен, сладок на вкус, не вызывает быстрых изменений количества сахара в крови и не провоцирует дополнительной выработки инсулина поджелудочной железой. В определенных дозах разрешается диабетикам.

Имеются наблюдения, свидетельствующие, что прием сорбита способствует экономии в организме таких витаминов группы В, как тиамин, пиридоксин и биотин, а также росту кишечной микрофлоры, синтезирующей эти витамины. Вместе с тем ежедневный прием сорбита в количестве до 20…40 г приводит к увеличению выделения тиамина, рибофлавина и N1-метилникотинамида. Сорбит медленнее всасывается в организме человека, чем глюкоза и фруктоза.

Ксилит (xylitol) — пятиатомный полиол; встречается в небольших количествах во многих фруктах и ряде растений, кроме того, образуется и в организме человека в процессе обмена веществ. Эмпирическая формула ксилита С5Н12О5; tпл = 93…94 °С, tкип = 215 °С. Молекулярная масса — 152,15. Он представляет собой кристаллы белого цвета без запаха, с желтым оттенком и влажностью не более 1,5…2,0 %.

Получают ксилит из пентозансодержащего сырья, в частности, хлопковой шелухи, кукурузных початков, березовой древесины. Он хорошо усваивается организмом человека, обладает желчегонным действием и послабляющим эффектом, показан при заболевании сахарным диабетом в качестве подсластителя, повышает интенсивность пищеварения, активизирует секрецию пищеварительных желез и различных отделов желудочно-кишечного тракта, снижает риск возникновения кариеса и диатеза, обладает бактерицидными свойствами, по лечебным свойствам превосходит остальные натуральные сахарозаменители.

Данный сахарозаменитель обладает уникальными антикариогенными свойствами: из всех полиолов, которые характеризуются как благоприятные ингредиенты для зубов, не вызывающие развития кариеса, ксилит — единственный, оказывающий активное антикариогенное действие.

Ксилит применяется в диетическом и диабетическом питании. Он обладает самым высоким уровнем сладости из всех полиолов — его сладость равна сладости сахарозы, без стороннего послевкусия. Его калорийность меньше сахарозы на 40 % и составляет 2,4 ккал/г. Существенное отличие ксилита — наличие выраженного

холодящего вкуса, так как ксилит обладает самым низким значением теплоты растворения из всех полиолов (см. табл. 1). Это ограничивает его применение в таких продуктах, как шоколад, где лактит имеет преимущество, но в других категориях продуктов, прежде всего в жевательной резинке и освежающих таблетках и карамели, он является одним из самых распространенных ингредиентов для производства изделий, не содержащих сахара.

Рекомендуемая суточная норма не более 3 г на 1 кг массы тела человека. При заболевании диабетом суточная доза не должна превышать 50 г.

Маннит — содержится в морских водорослях, грибах, применяется в качестве сырья при производстве поверхностно-активных веществ, а также как компонент при производстве косметических средств.

Мальтит — получается из глюкозного сиропа с высоким содержанием мальтозы, негигроскопичен, термостоек, не взаимодействует с аминокислотами. Используется при производстве драже, так как обеспечивает твердость и прочность покрытия оболочки. Выпускается также в виде сиропа под маркой «Maltidex».

Изомальт, или изомальтит (палатинит) — низкокалорийный сахарозаменитель нового поколения. Его получают в результате переработки сахарозы путем ферментативной обработки ее в изомальтулозу (палатинозу) с последующим каталитическим гидрированием. По своим вкусовым качествам изомальтит близок к сахарозе, обладает свойствами пребиотиков, поэтому может быть использован при изготовлении диетических и диабетических продуктов. Он придает продуктам объем, обеспечивает требуемую структуру, среднюю сладость и вследствие низкой гигроскопичности используется при приготовлении конфет, шоколада, грильяжа, мягкой и твердой карамели, драже, конфитюров, жевательной резинки и других пищевых продуктов. Так как температура плавления изомальтита около 145 °С, его можно использовать при термообработке и в экструзионных процессах.

Лактит (lactitol) — многоатомный спирт; по своим физико-химическим свойствам ближе всего к сахарозе. Он не гигроскопичен, вязкость расплавленного лактита аналогична вязкости карамельного сахаро-паточного сиропа, обладает чистым сладким вкусом, не оставляет во рту постороннего привкуса. Растворимость лактита близка к растворимости сахарозы и не требует технологических изменений при замене сахара. Лактит получают из лактозы путем гидрирования при высокой температуре. Его молекулярная масса — 344 (безводного), сахарный эквивалент равен 0,3…0,4.

Благодаря своей структуре лактит не гидролизуется и не всасывается в тонком кишечнике, а только в толстой кишке ферментируется кишечной микрофлорой при интенсивном развитии в организме молочнокислых бактерий и бифидобактерий, подавляя патогенную микрофлору, что позволяет считать лактит пребиотиком и эффективным средством при лечении дисбактериозов. Лактит подходит для потребления диабетикам: он практически не оказывает влияния на уровень глюкозы в крови и метаболизируется независимо от инсулина.

Данный сахарозаменитель — низкогликемический ингредиент (ГИ около 3), что делает его ценным компонентом при замене сахара в составе продукта (ГИ сахара около 68). Таким образом, даже при частичной замене сахара лактит может обеспечить снижение суммарного гликемического индекса пищевого продукта. По представлению ФАО/ВОЗ по потреблению углеводов в питании человека была отмечена важность потребления продуктов с низким значением ГИ, как одного из факторов профилактики коронарной болезни сердца, диабета и ожирения.

Кондитерские изделия с лактитом (печенье, бисквиты, вафли, кексы и т. п.) в течение длительного времени хорошо сохраняют ощущение хруста, в то время как изделия на основе ксилита и сорбита быстро размягчаются и теряют этот эффект. В течение длительного времени сохраняется и леденцовая карамель на лактите. Применение лактита позволяет изготавливать шоколад пониженной калорийности и с пониженным содержанием жиров.

4. Сахаросодержащие продукты

Сахаросодержащие продукты — это продукты, которые обладают сладким вкусом и могут использоваться взамен сахара в рецептуре, например крахмальные сиропы, мальтозные и глюкозо-мальтозные патоки, солодовые экстракты, сорговый сахар и сироп (п. 2.3), сахар кленовый, мед пчелиный, меласса и др.

Сахар кленовый — готовят из сахарного клена, произрастающего в Северной Америке. Из надрезов в коре дерева добывают сладкий сок, содержащий до 5% сахарозы и немного моносахаридов. Из сока выпариванием получают кленовый сироп, из которого в дальнейшем путем кристаллизации можно получить твердый кленовый сахар в виде кусков разнообразной формы. Примерно такого же рода сахар получают из сахарной пальмы (Индия, Филиппины и др.).

Мед пчелиный — сладкое сиропообразное вещество, вырабатываемое медоносной пчелой из нектара растений. В цветочном меде в среднем содержится 13…20 % воды, 75…80 % углеводов (моно- и дисахаридов), органические кислоты, ферменты, минеральные и ароматические вещества, витамины. При хранении со временем кристаллизуется.

Химический состав меда не постоянен и зависит от вида растений, с которых пчелы взяли нектар, от климатических условий и других факторов.

Наиболее известными в России являются следующие виды меда по медоносам: акациевый; кориандровый («коляндровый»); каштановый; липовый; подсолнечный; гречишный; мед донника; кленовый; одуванчиковый и другие. Лучшими считают липовый, кленовый, акациевый мед [7].

В состав меда (в среднем) входит (в %):

• глюкозы — 35;
• фруктозы — 40;
• сахарозы — 2;
• крахмала — 5,5;
• декстринов — 2,8;
• пыльцы — 3,89, а также ферменты, красящие и ароматические вещества.

Из витаминов (на 100 г): С — 2 мг; В6 — 0,1 мг; фолацин — 15 мкг; в незначительном количестве — В1, В2, В12. Из микроэлементов — железо — 800; йод — 2,0; фтор — 100 мкг, остальные в незначительном количестве. Органических кислот — 1,2 %. Состав, цвет, аромат меда во многом определяются растениями, с которых был получен нектар пчелами. Мед использовался в питании и в качестве лекарства уже в глубокой древности.

По ГОСТ 19792–87 контроль качества меда производится по органолептическим признакам (аромат — приятный, от слабого до сильного, без постороннего запаха; вкус — сладкий, приятный, без постороннего привкуса) и физико-химическим показателям (в процентах к безводному веществу — восстанавливающие сахара — не менее 82 %, сахароза — не более 6 %, диастазное число — не менее 7 единиц Готе, оксиметилфурфурол — не более 25 мг на кг меда. Недопустимы признаки брожения, механические примеси).

Мед полезен не только как общеукрепляющее средство, он благотворно влияет при нервном истощении, помогает при сердечных и желудочных заболеваниях, болезнях печени, смягчает слизистые оболочки и поэтому рекомендуется при кашле и болезнях горла. Мед является прекрасным лечебным средством при заживлении ран и при лечении таких гнойниковых болезней кожи, как карбункулы и фурункулы, он обладает бактерицидными свойствами, то есть способностью убивать болезнетворные микроорганизмы или задерживать их рост.

Меласса свекловичная — побочный продукт сахарного производства, представляющий собой непрозрачную, сиропообразную, сладкую с горьковатым привкусом жидкость темно-коричневого цвета. По химическому составу меласса содержит (в %): раффинозы — 0,8…1,2; общего азота — 1,5…1,8; золы — 1,0…10,0; органических солей — 2,9…9,0; молочной кислоты — 4,0…6,0; бетаина — 4,0…7,0.

В соответствии с ГОСТ Р 52304–2005 меласса свекловичная должна иметь массовую долю (в % к массе): сухих веществ — не менее 75,0; сахара по прямой поляризации — не менее 44,0; редуцирующих веществ — не более 1,0; суммы сбраживаемых (ферментируемых) сахаров — не менее 46,0; солей кальция в пересчете на СаО — не более 1,5. Активная кислотность мелассы должна находиться в интервале рН от 6,5 до 8,0.