روش‌های کاهش قند محصولات لبنی

به طور کلی انواع مختلفی از مکانیسم‌ها برای کاهش محتوای قند در محصولات لبنی در حال تحقیق و به کارگیری هستند. در این میان، جایگزینی، اصلاح، و کاهش مستقیم قند از محبوب ترین مکانیسم‌های کاهش قند محسوب می‌شوند.

1. جایگزین‌های قند

یکی از مهم‌ترین روش‌های کاهش محتوای قند، جایگزینی قند با شیرین‌کننده‌‌ها برای کاهش کالری و حفظ طعم شیرین است. در حال حاضر، انواع مختلفی از شیرین‌کننده‌ها برای جایگزینی قند در دسترس هستند اما همانطور که قبلاً گفته شد، چالش‌های زیادی در مورد جایگزینی قند وجود دارد. علاوه بر آن، جایگزینی قند بسیار خاص محصول است و این روش را نمی‌توان توسط هیچ مدل واحدی تعریف کرد. با این حال، جایگزینی قند در بسیاری از محصولات مانند ماست منجمد، بستنی، ماست، و شیر کاکائو با موفقیت انجام شده است. محققان دریافتند که:

• در ماست کم‌چرب طعم‌دار می‌توان از استویا به صورت همزمان با مقداری ساکارز استفاده کرد.
• تولید ماست پروبیوتیک با استفاده از شیرین‌کننده‌ و بدون تأثیر بر زنده‌مانی پروبیوتیک‌ها امکان‌پذیر است.
• طعم شیرین شیر کاکائو را تا حدی می‌توان با میوه Monk و استویا حفظ نمود.
• بستنی کم کالری شیرین شده با سوربیتول (طبیعی) و سوکرالوز (مصنوعی) در مقایسه با سایر بستنی‌ها دارای 25% قند کمتر است.
• جایگزینی اینولین و ایزومالت (جایگزین‌های طبیعی) منجر به تولید ماست یخ‌زده با شیرینی مطلوب و چربی کمتر می‌شود.

انواع جایگزین‌های قند

• شیرین‌کننده‌های طبیعی
•  استویا که از برگ گیاهان استویا استخراج می‌شود، به طور گسترده در محصولات لبنی از جمله ماست Danone’s Two Good، که تنها 2 گرم شکر دارد، استفاده می‌شود. ترکیبات جدیدتر استویا شامل گلیکوزیدهای استویول است که حداقل 150 برابر شیرین‌تر از شکر هستند. هم عصاره‌های برگ استویا ViaTech و هم شیرین‌کننده‌ استویا EverSweet به برندها امکان دسترسی به شیرین‌ترین اجزای برگ استویا (Reb M و Reb D) را می‌دهند. برای تولید در مقیاس تجاری با کاهش ردپای کربن و مصرف آب، دانشمندان به تخمیر روی آورده‌اند. همچنین ClearFlo، یک عصاره گیاهی است که در ترکیب با سایر مواد استویا می‌تواند حلالیت و پایداری بهتری در کنسانتره‌هایی مانند ماست میوه‌ای (با انحلال سریع‌تر و ویژگی‌های طعمی بهبود یافته) ارائه دهد.
•  براساس قوانین FDA، قطعات میوه، میوه‌های خشک، پالپ‌ها و پوره‌ها به عنوان “قندهای افزوده” در نظر گرفته نمی‌شوند. ماست یونانی چوبانی با 45% شکر کمتر با استفاده از میوه طبیعی تولید می‌شود. علاوه براین، میوه Monk یک افزودنی جدید در ترکیب لبنیات است که در ماست Chobani Zero Sugar وجود دارد و حاوی سطوح بالای آنتی‌اکسیدان است.
•  تاگاتوز قند کمیابی است که 90%  به شیرینی ساکارز است اما کالری کمتری دارد.
•  عسل 1.5 برابر شیرین‌تر از شکر است، بنابراین تولیدکنندگان لبنی می‌توانند به سادگی با جایگزینی عسل به جای قند، کل قندهای افزودنی یک محصول را کاهش دهند. عسل به دلیل محبوبیت در بین مصرف‌کنندگان منحصربه‌ فرد است، زیرا یکی از تنها مواردی است که می‌توان آن را بر روی بسته‌بندی تبلیغ کرد. عسل در ترکیب با سایر شیرین‌کننده‌ها به خوبی عمل می‌کند.

• الکل‌های قند

اریتریتول، الکل قندی است که معمولاً به جای ساکاروز در ترکیب با سایر شیرین‌کننده‌ها (مانند استویا) استفاده می‌شود. اگرچه اریتریتول می‌تواند در جایگزینی قند موثر باشد، اما عوامل حجیم‌کننده دیگری مانند اینولین ممکن است مورد نیاز باشند. اریتریتول و لاکتیتول برای تولید بستنی کم کالری استفاده می‌شوند.

• اصلاح قند (هیدرولیز لاکتوز)

هیدرولیز لاکتوز به عنوان یک روش کاهش قند مورد بررسی قرار گرفته است، زیرا هیدرولیز 70% لاکتوز موجود در شیر، باعث افزایش شیرینی شیر یا ماست به همان میزانی که افزودن 2% شکر افزایش می‌دهد، می‌شود، به همین دلیل شیر بدون لاکتوز شیرین‌تر از شیر معمولی است. هیدرولیز لاکتوز در ماست نیز منجر به تولید ماست شیرین‌تر، بدون قند اضافه می‌شود. گزارش‌ها داده که مصرف کنندگان نمی‌توانند تفاوت بین ماست شیرین‌شده با شکر و ماست هیدرولیز شده با لاکتوز را تشخیص دهند. این فناوری همچنین در نوشیدنی ورزشی GoodSport نیز استفاده می‌شود. هیدرولیز لاکتوز همچنین برای کاهش محتوای قند بستنی استفاده شده است. مطالعات نشان دادند هیدرولیز 75% از لاکتوز موجود در شیر خشک بدون چربی باعث جلوگیری از تشکیل بافت شنی و کاهش محتوای قند به میزان 12.5 تا 25% در بستنی می‌شود. همچنین، با کاهش نقطه انجماد و حالت شنی و افزایش ویسکوزیته ظاهری و شیرینی بستنی، پذیرش کلی بستنی را بهبود بخشید.

با وجود اینکه FDA هنوز تعریفی برای اصطلاحات “فاقد لاکتوز” یا “کاهش لاکتوز” در محصولات لبنی ارائه نکرده است، تولیدکنندگان موظف به برچسب گذاری درست محصولات خود هستند. هیدرولیز لاکتوز را می‌توان به روش‌های مختلفی انجام داد:

1. افزودن بتا-گالاکتوزیداز به شیر پاستوریزه و نگهداری در دمای C°45-35، سپس غیرفعال شدن آنزیم لاکتاز با عملیات حرارتی.
2. افزودن لاکتاز استریل به شیر UHT قبل از بسته‌بندی. در این روش لاکتوز در چند روز اول بسته‌بندی تجزیه می‌شود.

هر دو روش آنزیمی غیر قابل بازیابی، پرهزینه هستند. روش‌های مقرون به صرفه‌تر هیدرولیز لاکتوز شامل بازیابی غشایی آنزیم‌های محلول است. در سیستم بازیابی غشایی، آنزیم پس از اولترافیلتراسیون به شیر اضافه می‌شود و سپس آنزیم می‌تواند با فیلتراسیون بازیابی شده و مجددا مورد استفاده قرار گیرد. سپس لاکتوز هیدرولیز شده مجدداً به شیر وارد می‌شود.

• کاهش مستقیم قند

کاهش مستقیم قند روشی برای کاهش تدریجی مصرف شکر است. در این روش میزان قند محصولات لبنی به آرامی و به تدریج کاهش می‌یابد به طوری که مصرف‌کنندگان به تدریج به غلظت قند کمتر عادت می‌کنند. میزان این کاهش را می‌توان از طریق تعیین آستانه تغییر غلظت قند و درک حس شیرینی توسط 50٪ از مصرف کنندگان، به دست آورد. به این آستانه JND (Just Noticeable Difference) نیز می‌گویند.

با محاسبه JND می‌توان بصورت تدریجی و بدون آگاهی مصرف‌کننده قند را تا 30% کاهش داد. در حال حاضر این کاهش تدریجی در انگلستان در خصوص کاهش نمک اجرا شده است. همچنین، آستانه عدم پذیرش برای تعیین زمانی که مصرف‌کننده دیگر مایل به خریداری محصولی نیست، مهم است. آستانه JND در حال حاضر برای کاهش قند امولسیون‌های لبنی و شیر کاکائو استفاده می‌شود. مشخص شده است که هر چه غلظت چربی بیشتر باشد، مصرف‌کننده نسبت به کاهش قند حساس‌تر است (یعنی مقدار JND کمتر). براین اساس، حتی اگر مصرف‌کنندگان متوجه تفاوت در شیرینی شوند، کاهش قند 5 تا 20 درصدی به روش مستقیم امکان‌پذیر است.

مطالعات نشان دادند که قند افزودنی در شیرکاکائو می‌تواند به طور مستقیم تا 30% کاهش یافته و همچنان مورد پذیرش باشد. بستنی‌های شکلاتی معمولاً محتوای قند بالاتری دارند تا طعم تلخی کاکائو پوشانده شود. بنابراین محققان بستنی شکلاتی کم قندی را برای دوستداران شکلات تلخ پیشنهاد کرده‌اند.

• اولترافیلتراسیون

اولترافیلتراسیون یک فرآیند فشار محور است که ترکیبات موجود در شیر را براساس وزن مولکولی جدا می‌کند. این روش به طور گسترده در صنایع لبنی برای حذف لاکتوز (کاهش قند) استفاده می‌شود. طی اولترافیلتراسیون ترکیبات با وزن مولکولی سنگین‌تر (پروتئین، چربی) توسط UF حفظ می‌شوند، در حالی که ترکیبات با وزن مولکولی پایین‌تر (لاکتوز، آب، مواد معدنی و ویتامین‌ها) از غشاء عبور می‌کنند. سپس می‌توان آب را دوباره به مواد جامد معلق اضافه کرد تا شیر بدون لاکتوز تولید شود که مانند شیر تولید شده به روش هیدرولیز لاکتوز شیرین نیست. شیرینی نهایی شیر بدون لاکتوز تولید شده توسط UF را می‌توان از طریق کروماتوگرافی شیر و یا افزودن شیرین‌کننده‌های غیر مغذی بهبود بخشید. این روش حذف لاکتوز به عنوان وسیله‌ای برای کاهش قند ماست و پنیر مورد بررسی قرار گرفته است.

• سایر تکنیک‌ها

اصلاح ساختار شیرین‌کننده‌ها برای دستیابی به خواص غذایی و طعمی مطلوب یکی از تکنیک‌های بالقوه کاهش قند است. این محلول‌ها همچنین ممکن است روی گیرنده‌های چشایی برای پوشاندن و/ یا تقویت طعم اثر بگذارند. برای مثال، پودر تقطیر نیشکر با مسدود کردن گیرنده‌های تلخی در جوانه چشایی، از درک حس تلخی جلوگیری می‌کند. پودر تقطیر ملاس نیشکر نیز باعث افزایش درک شیرینی می‌شود.

به طور کلی، موفق‌ترین تکنیک‌ها برای کاهش قند در غذاهای لبنی شامل جایگزینی قند با شیرین‌کننده‌های غیر مغذی، چه طبیعی و چه مصنوعی است. کاهش مستقیم قند و روش‌های هیدرولیز لاکتوز نیز امیدوارکننده هستند.

آنزیم جدید IFF برای محصولات لبنی

Nurica که تحت طیف محلول‌های غذایی Danisco به بازار عرضه می‌شود، باعث کاهش لاکتوز موجود در شیر استفاده شده تا به طور طبیعی بازده بالایی از فیبرهای پری بیوتیک گالاکتو-الیگوساکارید (GOS) را تولید کند. این ماده سطح قند و لاکتوز را کاهش می‌دهد و در عین حال شیرینی متعادل شیر طبیعی را به ارمغان می‌آورد. این ماده ممکن است مستقیماً به شیر اضافه شود و محصول ثابتی را تضمین کند زیرا الیاف GOS ایجاد شده در طول عمر مفید محصول (shelf life)، پایدار می‌مانند.

Collette Lentz، رهبر منطقه‌ای آنزیم‌های لبنی، در IFF گفت: “فیبرهای GOS جمعیت گونه‌های باکتری‌های روده را افزایش می‌دهند. بنابراین، آنزیم نوریکا پتانسیل نوآوری‌‌های منحصربه ‌فردی را در رابطه با پری‌بیوتیک‌‌ها و بهبود سلامت دستگاه گوارش دارد. برای سال‌ها، GOS به دلیل ملاحظات مالی به محصولات خاصی مانند محصولات مرتبط با نوزادان اضافه شده است. اکنون، ما هیجان ‌زده هستیم که این مزایا را به جریان اصلی عرضه محصول ارائه کنیم.”

کلمات کلیدی: کاهش قند / کاهش شکر / شیرین‌کننده‌ مصنوعی / قند مصنوعی

منبع:

McCain, H.R., Kaliappan, S. and Drake, M.A., 2018. Invited review: Sugar reduction in dairy products. Journal of Dairy Science, 101(10), pp.8619-8640. DOI: 10.3168/jds.2017-14347