Электронно-микроскопические и реологические исследования структуры концентрированного молочного продукта с сахаром и сахарозаменителем

При проектировании новых видов молочных консервов, основное внимание исследователей направлено на эмпирическую разработку рецептур без глубокого анализа механизмов межмолекулярного взаимодействия сахарозаменителя с мицеллами казеина. Как следствие, отсутствует глубокое понимание процессов структурирования. В работе исследовалась структура концентрированного молочного продукта с сахаром и низкокалорийным сахарозаменителем – аллюлозой. Электронномикроскопические и реологические исследования структуры разрабатываемого концентрированного молочного продукта позволили расширить информацию о его структурно-механических свойствах.
Объектами исследования послужили образцы концентрированного молочного продукта с сахаром и аллюлозой (с 40 и 60 % заменой сахарозы на аллюлозу), свежевыработанные и после хранения в течение 14 месяцев. Проведены электронномикроскопические и реологические исследования структуры, а также определены физико-химические и органолептические показатели качества продукта. В работе применялись стандартные методы.
Электронно-микроскопические исследования морфометрических признаков структур, образуемых мицеллами казеина в продукте, показали, что замена 40 % сахарозы на аллюлозу не оказывала заметного влияния на морфометрические признаки структур. Замена 60 % сахарозы на аллюлозу приводила к деструкции мицелл казеина, образованию вокруг них сахаридной капсулы и формированию плотных агрегатов, что сказывалось на органолептических и физико-химических показателях качества. Наблюдалась излишняя текучесть продукта, обусловленная снижением вязкости на 27 %.
На основании проведенных исследований можно сделать вывод, что в разработанном концентрированном молочном продукте доля замены сахарозы на аллюлозу не должна превышать 40 %.

1. Xia Y, Cheng Q, Mu W, Hu X, Sun Z, et al. Research advances of D-allulose: An overview of physiological functions, enzymatic biotransformation technologies, and production processes. Foods. 2021;10(9):2186. https://doi.org/10.3390/ foods10092186

2. Van Laar ADE, Grootaert C, Van Camp J. Rare mono- and disaccharides as healthy alternative for traditional sugars and sweeteners? Critical Reviews in Food Science and Nutrition. 2021;61(5):713–741. https://doi.org/10.1080/10408398.2020.1743966

3. Mu W, Zhang W, Feng Y, Jiang B, Zhou L. Recent advances on applications and biotechnological production of D-psicose. Applied Microbiology and Biotechnology. 2012;94:1461–1467. https://doi.org/10.1007/s00253-012-4093-1

4. Петров С. М., Подгорнова Н. М., Тужилкин В. И. Моносахарид аллюлоза как здоровая альтернатива традиционным сахарам и подсластителям. Сахар. 2023. № 3. C. 36–41. https://doi.org/10.24412/2413-5518-2023-3-36-41

5. Jiang S, Xiao W, Zhu X, Yang P, Zheng Z, et al. Review on D-Allulose: In vivo metabolism, catalytic mechanism, engineering strain construction, bio-production technology. Frontiers in Bioengineering and Biotechnology. 2020;8:00026. https://doi.org/10.3389/fbioe.2020.00026

6. Adolphus K, Van den Abbeele P, Poppe J, Deyaert S, Baudot A, et al. D-Allulose and erythritol increase butyrate production and impact the gut microbiota in healthy adults and adults with type-2 diabetes ex vivo. Beneficial Microbes. 2025; 16(5):573–591. https://doi.org/10.1163/18762891-bja00071

7. Zhao Y, Duan X, Zhang J, Ding Y, Liu Q. Advances in the bioproduction of D-allulose: A comprehensive review of current status and future prospects. Food Research International. 2025;202:115767. https://doi.org/10.1016/j.foodres.2025.115767

8. Hu M, Li M, Jiang B, Zhang T. Bioproduction of D-allulose: Properties, applications, purification, and future perspectives. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety. 2021;20(6):6012–6026. https://doi.org/10.1111/1541-4337.12859

9. Zhang W, Chen D, Chen J, Xu W, Chen Q, et al. D-allulose, a versatile rare sugar: Recent biotechnological advances and challenges. Critical Reviews in Food Science and Nutrition. 2023;63(22):5661–5679. https://doi.org/10.1080/10408398.2021.2023091

10. Xie X, Li C, Ban X, Yang H, Li Z. D-allulose 3-epimerase for low-calorie D-allulose synthesis: Microbial production, characterization, and applications. Critical Reviews in Biotechnology. 2025;45(2):353–372. https://doi.org/10.1080/07388551.2024.2368517

11. Chen Z, Gao X-D, Li Z. Recent advances regarding the physiological functions and biosynthesis of D-allulose. Frontiers in Microbiology. 2022;13:881037. https://doi.org/10.3389/fmicb.2022.881037

12. Li W, Zhu Y, Jiang X, Zhang W, Guang C, et al. One-pot production of D-allulose from inulin by a novel identified thermostable exoinulinase from Aspergillus piperis and Dorea sp. D-allulose 3-epimerase. Process Biochemistry. 2020;99:87–95. https://doi.org/10.1016/j.procbio.2020.08.021

13. Zhang Y, Zhou Z, Luan H, Zhang X, Liu M, et al. Advances in the biosynthesis of D-allulose. World Journal of Microbiology and Biotechnology. 2024;40:375. https://doi.org/10.1007/s11274-024-04166-w

14. Tan JH, Chen A, Bi J, Lim YH, Wong FT, et al. The engineering, expression, and immobilization of epimerases for D-allulose production. International Journal of Molecular Sciences. 2023;24(16):12703. https://doi.org/10.3390/ijms241612703

15. Li Z, Feng L, Chen Z, Hu Y, Fei K, et al. Efficient enzymatic synthesis of D-allulose using a novel D-allulose-3-epimerase from Caballeronia insecticola. Journal of the Science of Food and Agriculture. 2023;103(1):339–348. https://doi.org/10.1002/jsfa.12147

16. Laksmi FA, Nirwantono R, Nuryana I, Agustriana E. Expression and characterization of thermostable D-allulose 3-epimerase from Arthrobacter psychrolactophilus (Ap DAEase) with potential catalytic activity for bioconversion of Dallulose from D-fructose. International Journal of Biological Macromolecules. 2022;214:426–438. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2022.06.117

17. Li Z, Hu Y, Yu C, Fei K, Shen L, et al. Semi-rational engineering of D-allulose 3-epimerase for simultaneously improving the catalytic activity and thermostability based on D-allulose biosensor. Biotechnology Journal. 2024;19(8):2400280. https://doi.org/10.1002/biot.202400280

18. Hu M, Li M, Jiang B, Zhang T. Bioproduction of D‐allulose: Properties, applications, purification, and future perspectives. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety. 2021;20(6):6012–6026. https://doi.org/10.1111/1541-4337.12859

19. Sun Y, Hayakawa S, Ogawa M, Fukada K, Izumori K. Influence of a rare sugar, D-psicose, on the physicochemical and functional properties of an aerated food system containing egg albumen. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 2008;56(12):4789–4796. https://doi.org/10.1021/jf800050d

20. Woodbury TJ, Mauer LJ. Investigation of oligosaccharides and allulose as sucrose replacers in low-moisture wire-cut cookies. Food Research International. 2024;192:114844. https://doi.org/10.1016/j.foodres.2024.114844

21. Men Y, Zhu P, Zhu Y, Zeng Y, Yang J, et al. The development of low-calorie sugar and functional jujube food using biological transformation and fermentation coupling technology. Food Science & Nutrition. 2019;7(4):1302–1310. https://doi.org/10.1002/fsn3.963

22. Xie X, Yu L, Lin Q, Huang D. Low-calorie D-allulose as a sucrose alternative modulates the physicochemical properties and volatile profile of sponge cake. Journal of Food Science. 2024;89(10):6296–6307. https://doi.org/10.1111/1750-3841.17340

23. Liu F, Chen S, Pan F, Zhao Z, Liu M, et al. Establishment of the biotransformation of D-allulose and D-allose systems in full-red jujube monosaccharides. Plants. 2023;12(17):3084. https://doi.org/10.3390/plants12173084

24. Куренков С. А., Куренкова Л. А., Гнездилова А. И. Исследование физико-химических свойств альтернативного сахарозаменителя для производства консервированных молочных продуктов с сахаром. Известия высших учебных заведений. Пищевая технология. 2024. № 5–6. С. 21–26. https://doi.org/10.26297/0579-3009.2024.5-6.3

25. Куренкова Л. А., Куренков С. А. Изучение возможности замены сахарозы альтернативным осмотически деятельным веществом в технологии концентрированных молочных консервов с сахаром. Молочнохозяйственный вестник. 2023. № 4. С. 189–198. https://elibrary.ru/PJXDLW