Сравнение сиропа из топинамбура и сиропа цикория

Сравнение сиропа из топинамбура и сиропа цикория

Нерафинированные сиропы из различных растительных источников всё больше используются в продуктах здорового питания как ингредиенты для замены сахара и патоки, придания вкуса и аромата в печенье, мороженом, зерновых завтраках (батончики, гранола), в соусах, детском питании, молочных продуктах, десертах и т. д. Среди них овсяный сироп, сироп топинамбура, финиковый сироп, рисовый сироп, сироп цикория, сироп агавы, спельтовый сироп и т.д. Некоторые из них, в первую очередь овсяный сироп, может быть отличной основой для приготовления молока, либо использован в качестве топпинга (сладкого соуса) для различных блюд.

Помимо отличий во вкусовом профиле и интенсивности сладости эти сиропы отличаются способом производства, что является немаловажным фактором при выборе ингредиента.

В данной статье анализируются сравнительные характеристики сиропа топинамбура и сиропа цикория, поскольку оба этих растения являются источником инулина, растворимых пищевых волокон, обладающих многими полезными для здоровья человека свойствами. Свежий корень цикория может содержать от 13 до 23%[1], а клубни топинамбура до 8 до 13 % инулина от сырого веса[2], что является близкими значениями. Естественно предположить, что сиропы из топинамбура и цикория должны обладать сходными свойствами и быть взаимозаменяемыми. Несколько опережая текст статьи, скажем, что это не совсем так. Причиной является принципиальная разница в способе их производства.

Инулины представляют собой группу встречающихся в природе полисахаридов, вырабатываемых многими видами растений. Инулины относятся к классу пищевых волокон, известных как фруктаны. Инулин используется некоторыми растениями в качестве средства хранения энергии и обычно содержится в корнях или корневищах. С точки зрения химического строения, инулин представляет собой полимер, состоящий из молекул фруктозы, соединенных β (2,1) связями, иногда с остатком глюкозы на конце цепи. Степень полимеризации (DP) нативного инулина в среднем 10, варьируясь при этом от 2 до 60. Иногда фракции инулина с DP ниже 10 называют фруктоолигосахаридами или олигофруктозой.

Из-за того, что остатки фруктозы соединены в молекуле инулина β(2,1)-связью, он не переваривается ферментами пищеварительной системы человека, а поэтому относится не к углеводам, а к пищевым волокнам. Благодаря своему уникальному строению инулин обладает полезными для здоровья функциональным свойствам: пониженной калорийностью и пребиотическим эффектом. Он не имеет цвета и запаха и мало влияет на сенсорные характеристики пищевых продуктов, где используется как ингредиент. Сладость олигофруктозы Fibrulose F97 составляет примерно треть от сладости сахарозы, а ее профиль сладости очень похож на сахар. Нативный инулин Fibruline Instant слегка сладкий, а «длинный» инулин Fibruline XL с высокой степенью полимеризации – совершенно несладкий.

Растворимость нативного инулина в воде составляет около 10%, что совершенно недостаточно для приготовления из него сиропа. Как известно, сиропы должны обладать как минимум 75-85 % содержанием сухих веществ, чтобы быть стабильными при хранении. Для повышения растворимости инулина его подвергают частичному или полному гидролизу с помощью различных технологических приемов.

Для приготовления сиропа топинамбура в России традиционно используется уже десятки лет известный и описанный в литературе способ кислотного гидролиза, состоящий из нескольких этапов.[3],[4] На первом этапе клубни моют, чистят и измельчают. Затем с помощью горячей воды из полученной кашицы экстрагируют инулин. Полученный «сок» отфильтровывают и направляют в реактор, где при температуре от 80 до 134оС производится гидролиз содержащегося в нём инулина с помощью соляной, серной или органических кислот при рН 2,0. По окончании гидролиза раствор направляют в нейтрализатор, где кислоту нейтрализуют с помощью кальцинированной соды. В процессе кислотного гидролиза инулин полностью расщепляется, превращаясь во фруктозу. Далее полученный гидролизат с содержанием сухих веществ около 15% уваривают до 70–75%-ного сиропа, либо просто добавляют кристаллическую фруктозу до необходимого уровня сухих веществ. Готовый сироп топинамбура содержит 90–95% фруктозы и 5–10% глюкозы в расчете на сухое вещество. Данный способ получения сиропа из топинамбура является коммерчески выгодным и его можно применять, используя стандартное существующее оборудование, выпускаемое для крахмалопаточной промышленности. Сироп фруктозы, которым в сущности и является сироп топинамбура, обладает низким гликемическим индексом, не вызывает резкого увеличения уровня сахара в крови.

Однако данный способ производства сиропа топинамбура имеет существенные недостатки. Во-первых, наиболее важное вещество, содержащееся в клубнях топинамбура – инулин, подвергается полному гидролизу. Производители сиропа топинамбура предпочитают не сообщать потребителю, что инулина или олигофруктозы в сиропе нет, но, тем не менее, безосновательно заявляют о наличии у сиропа «пребиотических» и иных полезных свойств, которыми фруктоза совершенно не обладает.

Во-вторых, фруктоза – основной компонент сиропа топинамбура – относится к с моносахаридам, а, стало быть, сироп топинамбура не может быть позиционирован как продукт «без сахара», как это часто указывают на этикетке. Такая маркировка, согласно Техническому регламенту ТР ТС 022/2011[5] допускается только если в пищевом продукте сахара (сумма моно- и дисахаридов) составляют не более 0,5 г на 100 мл.

Третий недостаток кислотного способа производства сиропа топинамбура, возможно, требует наибольшего внимания людей, серьезно относящихся к своему питанию. Он состоит в том, что в ходе подобного технологического процесса неизбежно образование опасных побочных веществ, загрязняющих конечный продукт, в частности ГМФ, о котором следует рассказать подробнее.

Органическое соединение, известное как 5-гидроксиметилфурфурол (ГМФ), образуется в мёде и в различных обработанных пищевых продуктах, когда сахара нагревают в кислой среде. Помимо режимов переработки, на образование ГМФ влияет соблюдение условий и срока хранения пищевого продукта, и поэтому содержание ГМФ и стало удачным показателем качества мёда. ГМФ легко всасывается из пищи через желудочно-кишечный тракт и после метаболизма в различные производные выводится с мочой. ГМФ и его метаболиты обладают целым рядом вредных для здоровья человека эффектов – мутагенным, генотоксическим, органотоксичным и ингибирующим действием на ферменты. Таким образом, ГМФ является промышленным загрязнителем, который с недавнего времени привлекает большое внимание ученых. В апреле 2018 года в авторитетном журнале Chemistry Central Journal опубликован обзор, где собрана обновленная информация, касающаяся образования ГМФ, процедур его обнаружения, стратегий смягчения последствий и воздействия ГМФ на медоносных пчел и здоровье человека.[6]

Концентрация ГМФ широко признана в качестве параметра для оценки свежести мёда, потому что это вещество обычно отсутствует (или присутствует только в очень небольших количествах) в свежем мёде, в то время как его концентрация имеет тенденцию повышаться во время промышленной обработки или из-за старения. Предыдущие исследования показали, что мёд, хранящийся при низких температурах или в свежем состоянии, имеет низкие или минимальные концентрации ГМФ, в то время как выдержанный или мёд, хранящийся при сравнительно более высокой или средней температуре, имеет высокие концентрации ГМФ. В дополнение к условиям хранения, использование металлических контейнеров также является критическим фактором, влияющими на уровни ГМФ. Следовательно, более высокая концентрация ГМФ указывает на плохие условия хранения или избыточный нагрев мёда. Международная комиссия Codex Alimentarius Standard установила максимальный предел для ГМФ в мёде в 40 мг/кг (с более высоким пределом в 80 мг/кг для мёда, происходящего из тропических регионов), чтобы гарантировать, что продукт не подвергался интенсивному нагреванию во время обработки и безопасен для потребления.[7] Действующий в Российской Федерации ГОСТ Р 54644-2011 устанавливает даже более жесткие требования к мёду по содержанию ГМФ - не более 25 мг/кг.[8]

ГМФ присутствует не только в мёде; он встречается в различных концентрациях в промышленно изготовленных пищевых продуктах, содержащих сахар: от хлопьев для завтрака, хлеба, молочных продуктов и фруктовых соков до ликеров. Поэтому содержание ГМФ считается одним из основных показателей качества многих продуктов.[9] Считается, что человек может суммарно из всех продуктов питания за сутки принимать от 30 до 150 мг ГМФ без особого вреда для здоровья. Однако безопасные уровни потребления ГМФ всё еще недостаточно четко определены и требуют дальнейшего внимательного изучения.[10]

Образование ГМФ в процессе кислотного гидролиза клубней топинамбура было обнаружено в 1985 году Toran-Diaz и соавторами. Они проводили исследование по использованию клубней топинамбура в качестве сырья для получения этилового спирта.[11] Оказалось, что ГМФ – побочный продукт кислотного гидролиза – резко подавлял рост бактерий на стадии брожения, что приводило к низкому выходу этанола. Ту же проблему в 2011 году обнаружила другая группа ученых, которые пытались получить биоэтанол из клубней топинамбура с помощью кислотного гидролиза и последующего сбраживания сусла с помощью традиционных дрожжей Saccharomyces cerevisiae.[12] Было установлено, что в зависимости от температуры, рН и времени гидролиза концентрация ГМФ в осахаренном сусле из клубней топинамбура может достигать чудовищной концентрации 1050 мг/л. Здесь следует отметить, что при производстве сиропа топинамбура сусло еще и уваривают до необходимого содержания сухих веществ, что неизбежно должно приводить к кратному увеличению концентрации ГМФ в продукте как из-за эффекта концентрирования, так и вследствие продолжительной термической обработки сусла в условиях остаточной кислотности.

К сожалению, существующая на сегодняшний день в России нормативная база не предполагает обязательного государственного надзора за содержанием ГМФ в сиропе топинамбура. Тем не менее, возможность контролировать этот показатель есть у предприятий, использующих данный ингредиент в производстве и ответственно относящихся к безопасности своей продукции. Качественная реакция Селиванова-Фиге позволяет даже в условиях производственной лаборатории с помощью несложного оборудования и реактивов контролировать содержание ГМФ. Проведение качественной реакции на ГМФ следует осуществлять по ГОСТ Р 52834, пункт 3.4.[13] Метод основан на образовании в кислой среде продукта взаимодействия ГМФ с резорцином, окрашенного в вишнево-красный цвет. Диапазон определения массовой доли ГМФ: не более 25,0 мг/кг – реакция отрицательная, не менее 25,0 мг/кг – реакция положительная.

Продолжение данной статьи об особенностях производства и отличиях сиропа цикория читайте в следующей публикации нашего блога.


Список литературы:


[1] Chicory Root Yield and Carbohydrate Composition is Influenced by Cultivar Selection, Planting, and Harvest Date Wilson, Robert; S; Y (2004). Crop Sci. 44 (3): 748–752. doi:10.2135/cropsci2004.0748.

[2] Quantification of Inulin Content in Selected Accessions of Jerusalem Artichoke (Helianthus tuberosus L.). Brkljača, J.; Bodroža-Solarov, M.; Krulj, J.; Terzić, S.; Mikić, A.; Jeromela, A. Marjanović (2014). Helia. 37 (60). doi:10.1515/helia-2014-0009.

[3] Производство фруктозного сиропа из топинамбура кислотным способом. E. В. Ли, Г. М. Суслянок, О. С. Соколова. Аграрная Россия. 2017. № 2. УДК 635.24:664.162.72(045)

[4] Production of inulin and high-fructose syrup from jerusalem artichoke tuber, Helianthus tuberosus L. [2009]

Abozed, S.S. Abdelrashid, A. El-Kalyoub, M. Hamad, K.I. 417 Annals Agric. Sci., Ain Shams Univ., Cairo, 54(2), 417- 423, 2009

[5] Технический регламент Таможенного союза "Пищевая продукция в части ее маркировки" ТР ТС 022

[6] 5-Hydroxymethylfurfural (HMF) levels in honey and other food products: effects on bees and human health

Ummay Mahfuza Shapla, Md. Solayman, Nadia Alam, Md. Ibrahim Khalil, Siew Hua Gan. Chem Cent J. 2018; 12: 35. Published online 2018 Apr 4. doi: 10.1186/s13065-018-0408-3

[7] Alimentarius C. Revised codex standard for honey. Codex Stan. 2001;12:1982.

[8] ГОСТ Р 54644-2011. Мед натуральный. Технические условия

[9] Bachmann S, Meier M, Kanzig A. 5-Hydroxymethyl-2-furfural (HMF) in lebensmitteln. Lebensmittelchemie. 1997;51:49–50.

[10] Ulbricht RJ, Northup SJ, Thomas JA. A review of 5-hydroxymethylfurfural (HMF) in parenteral solutions. Toxicol Sci. 1984;4:843–853. doi: 10.1093/toxsci/4.5.843.

[11] Effect of acid or enzymatic hydrolysis on ethanol production by Zymomonas mobilis growing on Jerusalem artichoke juice. I. Toran-Diaz, V. K. JainJ-J., AllaisJ. Baratti. Biotechnology Letters¸ July 1985, Volume 7, Issue 7, pp 527–530

[12] Bioethanol production from Jerusalem artichoke by acid hydrolysis. Rom. Biotechnol. Razmovski R.N., Šcban M.B., Vučurović V.M. Lett. 2011;16:6497–6503.

[13] ГОСТ Р 52834-2007 Мед натуральный. Методы определения гидроксиметилфурфураля

Статья была вам полезна?
Да ( 2 )
Нет ( 0 )
Наш сайт использует технологию cookies. Оставаясь на ресурсе, Вы принимаете Соглашение об использовании файлов cookies.
Подтвердить согласие