Food Processing: Techniques and Technology Food Processing: Techniques and Technology Техника и технология пищевых производств 2074-9414 2313-1748 57775 10.21603/2074-9414-2023-1-2426 ОРИГИНАЛЬНАЯ СТАТЬЯ ORIGINAL ARTICLE ОРИГИНАЛЬНАЯ СТАТЬЯ Hybrid Gel as a Substitute for Hard Fats in Confectionery Гибридный гель для замены твердых жиров в кондитерских изделиях https://orcid.org/0000-0002-2468-9725 Куценкова Василисса Сергеевна Kutsenkova Vasilissa S. vasilissakutsenkova@yandex.ru https://orcid.org/0000-0003-2923-9202 Неповинных Наталия Владимировна Nepovinnykh Nataliia V.

доктор технических наук;

doctor of technical sciences;

 https://orcid.org/0000-0001-7467-4778 Еганехзад Самира Аббас Yeganehzad Samira A. Саратовский государственный университет генетики, биотехнологии и инженерии имени Н. И. Вавилова Саратов Россия N.I. Vavilov Saratov State University of Genetics, Biotechnology and Engineering Saratov Russian Federation Саратовский государственный университет генетики, биотехнологии и инженерии имени Н. И. Вавилова Саратов Россия N.I. Vavilov Saratov State University of Genetics, Biotechnology and Engineering Saratov Russian Federation Научно-исследовательский институт пищевых наук и технологий Мешхед Иран Research Institute of Food Science and Technology Mashhad Iran 27 03 2023 27 03 2023 53 1 183 191 13 05 2022 06 12 2022 https://fptt.ru/en/issues/21374/21425/

Всемирной организацией здравоохранения рекомендовано ограничить потребление насыщенных жирных кислот. Однако прямая замена твердых жиров жидкими маслами может привести к изменению технологических и потребительских свойств пищевых продуктов. Целью работы являлась разработка гибридного геля, имеющего плотную структуру, на основе олеогеля и гидрогеля для замены насыщенных жиров в кондитерском полуфабрикате. Объектами исследования являлись образцы олеогеля из подсолнечного масла и пчелиного воска в концентрации 10, 15 и 20 % и гибридные гели, приготовленные путем смешивания олеогеля с 2 %-ым водным раствором альгината натрия в соотношениях 99:1, 95:5 и 90:10. Текстурные свойства гелей (прочность, адгезионную прочность, индекс вязкости, консистенцию и модуль Юнга) исследовали на анализаторе текстуры TA-XT Plus (Stable Micro Systems Ltd., Великобритания), активность воды – на анализаторе активности воды LabMaster (Novasina, Lab Master, Швейцария). Образцы олеогеля с концентрацией воска 20 и 15 % имели хорошие показатели адгезионной прочности. Результаты исследования показали, что лучшим образцом гибридного геля является образец с соотношением олеогель с концентрацией воска 20 % и гидрогель 95:5. Такое соотношение позволило достичь достаточной прочности геля (≤ 408,222) при поддержании плотной и равномерной текстуры продукта (модуль Юнга ≤ 17,05) в течение длительного периода времени. Результаты исследования активности воды показали, что олеогели относятся к продуктам с низкой влажностью (Aw = 0,6 ± 0). Срок хранения гибридного геля при температуре от 4 до 10 °С составил 6 месяцев. Разработанные образцы гибридных гелей имели хорошие сенсорные свойства: чистый вкус и запах, прочную однородную структуру и консистенцию. В работе была предложена рецептура и технология приготовления кондитерского полуфабриката с гибридным гелем вместо 30 % заменителя какао-масла. Применение гибридных гелей может быть рекомендовано в качестве заменителя масла какао (или кондитерских жиров) для уменьшения количества насыщенных и трансжирных кислот в кондитерских изделиях. Такая замена позволит получить полуфабрикаты и готовое изделие с хорошими потребительскими свойствами.

The World Health Organization recommends reducing the intake of saturated fatty acids. However, a direct replacement of solid fats with liquid oils affects the technological and consumer properties of food. The research objective was to develop a hybrid gel with a dense structure based on oleogel and hydrogel to replace saturated fats in semi-finished confectionery products. The study featured samples of oleogel from sunflower oil and beeswax at a concentration of 10, 15, and 20% and hybrid gels prepared by mixing the oleogel with a 2% aqueous solution of sodium alginate at ratios of 99:1, 95:5, and 90:10. The samples were tested for strength, adhesive power, viscosity index, consistency, and Young modulus using a TA-XT Plus texture analyzer (Stable Micro Systems Ltd., UK). The water activity was studied using a water activity analyzer LabMaster (Novasina, Lab Master, Switzerland). The oleogel samples with wax concentrations of 20 and 15% demonstrated good adhesive strength. The best hybrid gel was the oleogel with 20% wax at the ratio of 95:5 to hydrogel. This ratio resulted in a considerable gel strength (≤ 408.222) while maintaining a dense and uniform texture (Young modulus ≤ 17.05) for a long time. The oleogels had low moisture content (Aw = 0.6 ± 0). The shelf life at 4–10°C was 6 months. The samples had good sensory properties, i.e., clear taste and smell, strong uniform structure and consistency, etc. The paper introduces a formulation for a semi-finished confectionery product with a hybrid gel instead of 30% cocoa butter substitute. Hybrid gels can be recommended as a substitute for cocoa butter or confectionery fats to reduce the amount of saturated and trans fatty acids. Such a replacement improves the consumer properties of semi-finished and finished products.

 Олеогель насыщенные жирные кислоты ненасыщенные жирные кислоты трансжиры структурообразователь гидроколлоиды кондитерское производство Oleogel saturated fatty acids unsaturated fatty acids trans fats structurant hydrocolloids confectionery Работа выполнена в рамках гранта Президента Российской Федерации для государственной поддержки молодых российских ученых МК-402.2022.4. Исследование выполнялось с использованием оборудования ЦКП «Исследовательский центр пищевых и химических технологий» Кубанского государственного технологического университета (КубГТУ) (CKP_3111), развитие которого поддерживается Министерством науки и высшего образования РФ (Минобрнауки России) (Соглашение № 075-15-2021-679). This study was supported by the Grant of President of Russian Federation for Young Scientists, no. MK-402.2022.4. The research involved the equipment of the Research Center for Food and Chemical Technologies of Kuban State Technological University (KUBSTU) (CKP_3111) supported by the Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation (Minobrnauka) (Agreement № 075-15-2021-679).

Nagpal Т, Sahu JK, Khare SK, Bashir K, Jan K. Trans fatty acids in food: A review on dietary intake, health impact, regulations and alternatives. Journal of Food Science. 2021;86(12):5159-5174. https://doi.org/10.1111/1750-3841.15977 Nagpal T, Sahu JK, Khare SK, Bashir K, Jan K. Trans fatty acids in food: A review on dietary intake, health impact, regulations and alternatives. Journal of Food Science. 2021;86(12):5159-5174. https://doi.org/10.1111/1750-3841.15977 Баранова З. А., Красина И. Б., Тарасенко Н. А. Тенденции в производстве жиров с пониженным содержанием трансизомеров // Инновационные исследования и разработки для научного обеспечения производства и хранения экологически безопасной сельскохозяйственной и пищевой продукции: сборник материалов III Международной научно-практической конференции. Краснодар, 2019. С. 38-43. Baranova ZA, Krasina IB, Tarasenko NA. Trends in the production of reduced trans fats. Innovative research and development for scientific support of production and storage of environmentally friendly agricultural and food products: Proceedings of the III International Scientific and Practical Conference; 2019; Krasnodar. Krasnodar: State All-Russian Scientific Research Institute of Tobacco, Makhorka and Tobacco Products; 2019. p. 38-43. (In Russ.). Demirkesen I, Mert В. Recent developments of oleogel utilizations in bakery products. Critical Reviews in Food Science and Nutrition. 2020;60(14):2460-2479. https://doi.org/10.1080/10408398.2019.1649243 Demirkesen I, Mert B. Recent developments of oleogel utilizations in bakery products. Critical Reviews in Food Science and Nutrition. 2020;60(14):2460-2479. https://doi.org/10.1080/10408398.2019.1649243 Martins AJ, Silva P, Maciel F, Pastrana LM, Cunha RL, Cerqueira MA, et al. Hybrid gels: Influence of oleogel/hydrogel ratio on rheological and textural properties. Food Research International. 2019;116:1298-1305. https://doi.org/10.1016/j.foodres.2018.10.019 Martins AJ, Silva P, Maciel F, Pastrana LM, Cunha RL, Cerqueira MA, et al. Hybrid gels: Influence of oleogel/hydrogel ratio on rheological and textural properties. Food Research International. 2019;116:1298-1305. https://doi.org/10.1016/j.foodres.2018.10.019 Qi W, Li T, Zhang Z, Wu T. Preparation and characterization of oleogel-in-water Pickering emulsions stabilized by cellulose nanocrystals. Food Hydrocolloids. 2020;110. https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2020.106206 Qi W, Li T, Zhang Z, Wu T. Preparation and characterization of oleogel-in-water Pickering emulsions stabilized by cellulose nanocrystals. Food Hydrocolloids. 2020;110. https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2020.106206 Gao Y, Lei Y, Wu Y, Liang H, Li J, Pei Y, et al. Beeswax: A potential self-emulsifying agent for the construction of thermal-sensitive food W/O emulsion. Food Chemistry. 2021;349. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2021.129203 Gao Y, Lei Y, Wu Y, Liang H, Li J, Pei Y, et al. Beeswax: A potential self-emulsifying agent for the construction of thermal-sensitive food W/O emulsion. Food Chemistry. 2021;349. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2021.129203 Doan CD, To CM, De Vrieze M, Lynen F, Danthine S, Brown A, et al. Chemical profiling of the major components in natural waxes to elucidate their role in liquid oil structuring. Food Chemistry. 2017;214:717-725. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2016.07.123 Doan CD, To CM, De Vrieze M, Lynen F, Danthine S, Brown A, et al. Chemical profiling of the major components in natural waxes to elucidate their role in liquid oil structuring. Food Chemistry. 2017;214:717-725. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2016.07.123 Kochetkova AA, Sarkisyan VA, Kodentsova VM, Frolova YuV, Sobolev RV. Food oleogels: Properties and prospects of use. Food Industry. 2019;(8):30-35. (In Russ.). https://doi.org/10.24411/0235-2486-2019-10132 Kochetkova AA, Sarkisyan VA, Kodentsova VM, Frolova YuV, Sobolev RV. Food oleogels: Properties and prospects of use. Food Industry. 2019;(8):30-35. (In Russ.). https://doi.org/10.24411/0235-2486-2019-10132 Драгомирецкий Ю. А. Целебные свойства жиров и масел. Донецк: Сталкер, 1997. 347 с. Dragomiretskiy YuA. Healing properties of fats and oils. Donetsk: Stalker; 1997. 347 p. (In Russ.). Sobolev RV, Frolova YuV, Sarkisyan VA. Beeswax as a food oleogels structure agent. Fundamentals of healthy nutrition and ways to prevent alimentary-dependent diseases: Proceedings of the II School of Young Scientists; 2019; Moscow. Moscow: Federal Research Centre of Nutrition, Biotechnology and Food Safety; 2019. p. 131. (In Russ.). https://doi.org/10.17605/OSF.IO/RE46T Sobolev RV, Frolova YuV, Sarkisyan VA. Beeswax as a food oleogels structure agent. Fundamentals of healthy nutrition and ways to prevent alimentary-dependent diseases: Proceedings of the II School of Young Scientists; 2019; Moscow. Moscow: Federal Research Centre of Nutrition, Biotechnology and Food Safety; 2019. p. 131. (In Russ.). https://doi.org/10.17605/OSF.IO/RE46T Demchenko EA, Savenkova TV, Mizinchikova II. Effects of oils and fats on the quality characteristics, nutritional value, and storage capacity of cookies. Food Processing: Techniques and Technology. 2021;51(4):674-689. (In Russ.). https://doi.org/10.21603/2074-9414-2021-4-674-689 Demchenko EA, Savenkova TV, Mizinchikova II. Effects of oils and fats on the quality characteristics, nutritional value, and storage capacity of cookies. Food Processing: Techniques and Technology. 2021;51(4):674-689. (In Russ.). https://doi.org/10.21603/2074-9414-2021-4-674-689 Tereshchuk LV, Zagorodnikov KA, Starovoitova KV, Viushinskij PA. Physical and chemical parameters of emulsifiers and their effect on the process of food emulsion formation. Food Processing: Techniques and Technology. 2021;51(4):915-929. (In Russ.). https://doi.org/10.21603/2074-9414-2021-4-915-929 Tereshchuk LV, Zagorodnikov KA, Starovoitova KV, Viushinskij PA. Physical and chemical parameters of emulsifiers and their effect on the process of food emulsion formation. Food Processing: Techniques and Technology. 2021;51(4):915-929. (In Russ.). https://doi.org/10.21603/2074-9414-2021-4-915-929 Gorbacheva MV, Tarasov VE, Kalmanovich SA, Sapozhnikova AI. Electrochemical activation as a fat rendering technology. Foods and Raw Materials. 2021;9(1):32-42. https://doi.org/10.21603/2308-4057-2021-1-32-42 Gorbacheva MV, Tarasov VE, Kalmanovich SA, Sapozhnikova AI. Electrochemical activation as a fat rendering technology. Foods and Raw Materials. 2021;9(1):32-42. https://doi.org/10.21603/2308-4057-2021-1-32-42 Baranova ZA, Krasina IB, Nikonovich SN, Baranova EI. Research of fat mixtures - analogues mid-fraction of palm oil. Izvestiya Vuzov. Food Technology. 2021;380-381(2-3):65-68. (In Russ.). https://doi.org/10.26297/0579-3009.2021.2-3.16 Baranova ZA, Krasina IB, Nikonovich SN, Baranova EI. Research of fat mixtures - analogues mid-fraction of palm oil. Izvestiya Vuzov. Food Technology. 2021;380-381(2-3):65-68. (In Russ.). https://doi.org/10.26297/0579-3009.2021.2-3.16 Gorbacheva MV, Tarasov VE, Kalmanovich SA, Sapozhnikova AI. Ostrich fat production using electrolyzed fluid. Food Processing: Techniques and Technology. 2020;50(1):21-31. (In Russ.). https://doi.org/10.21603/2074-9414-2020-1-21-31 Gorbacheva MV, Tarasov VE, Kalmanovich SA, Sapozhnikova AI. Ostrich fat production using electrolyzed fluid. Food Processing: Techniques and Technology. 2020;50(1):21-31. (In Russ.). https://doi.org/10.21603/2074-9414-2020-1-21-31 Лилишенцева А. Н. Экспертиза качества и оценка конкурентоспособности заменителей масла какао // Вестник Могилевского государственного университета продовольствия. 2019. Т. 26. № 1. С. 104-111. Lilishentseva AN. Quality examination and competitiveness evaluation of cocoa butter substitutes. Bulletin of Mogilev State University pf Food Technologies. 2019;26(1):104-111. (In Russ.). Tang D, Marangoni AG. Modeling the rheological properties and structure of colloidal fat crystal networks. Journal of Colloid and Interface Science. 2008;318(2):202-209. https://doi.org/10.1016/j.jcis.2007.09.062 Tang D, Marangoni AG. Modeling the rheological properties and structure of colloidal fat crystal networks. Journal of Colloid and Interface Science. 2008;318(2):202-209. https://doi.org/10.1016/j.jcis.2007.09.062 da Silva LB, Queiroz MB, Fadini AL, da Fonseca RCC, Germer SPM, Efraim P. Chewy candy as a model system to study the influence of polyols and fruit pulp (açai) on texture and sensorial properties. LWT - Food Science and Technology. 2016;65:268-274. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2015.08.006 da Silva LB, Queiroz MB, Fadini AL, da Fonseca RCC, Germer SPM, Efraim P. Chewy candy as a model system to study the influence of polyols and fruit pulp (açai) on texture and sensorial properties. LWT - Food Science and Technology. 2016;65:268-274. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2015.08.006 Органогели - заменители насыщенных и транс-жиров: производство и применение в пищевых технологиях / Е. В. Косарева [и др.] // Основы и перспективы органических биотехнологий. 2021. № 2. С. 16-20. Kosareva EV, Chuplina VS, Kutsenkova VS, Nepovinnukh NV. Organogels - substitutes for saturated and trans fats: Production and application in food technologies. Fundamentals and Perspectives of Organic Biotechnologies. 2021;(2):16-20. (In Russ.). Изучение вязко-упругих свойств и активности воды в маршмеллоу на основе полисахаридов растительного и микробного происхождения / Ю. А. Кодацкий [и др.] // Пищевая промышленность. 2016. № 4. С. 30-33. Kodatsky YuA, Klyukina ON, Nepovinnykh NV, Ptichkina NM, Shmakov SL, Eganekhzad S, et al. Study of the viscoelastic properties and water activity in the marshmallow, based on polysaccharides of plant and microbial origin. Food Industry. 2016;(4):30-33. (In Russ.).