Органолептический профиль браззеина в различных пищевых средах

Браззеин является одним из наиболее перспективных пищевых белков, обладающих сладким вкусом, который может быть использован для разработки пищевых продуктов со сниженным содержанием сахара. Несмотря на долгую историю изучения браззеина, до сих пор плохо описанным в научной литературе является профиль его сладкого вкуса в составе различных пищевых матриксов. Целью настоящей статьи являлось изучение профиля сладкого вкуса браззеина в составе различных пищевых сред. Показано, что наилучшим вкусовым профилем браззеин обладает при пониженной температуре и значениях pH 4,5 и 7,5, при этом целесообразным является использование браззеина в составе безалкогольных напитков, в том числе сокосодержащих.

Введение

На данный момент изучено 6 белков, обладающих сладким вкусом: монеллин, тауматин, пентадин, мабинлин, куркулин и браззеин [1]. Согласно публикации [2] из всех известных сладких белков наиболее близким по вкусу к природным сахарам является белок браззеин, обладающий наименьшей молекулярной массой среди сладких белков (6,47 кДа). Изначально браззеин получали из спелых плодов западноафриканского растения Oobli ( Pentadiplandra brazzeana Baillon ), однако в последнее время разрабатываются все больше способов его получения, включая микробиологическое производство [3]. Из природного сырья браззеин извлекают в виде двух тиовов: major (~80 %) и minor (~20 %) [4]. Согласно исследованию (Jin et al., 2003a) некоторые формы браззеина в 500 раз слаще 10 %-ного раствора сахарозы и до 2000 раз слаще 2 %-ного раствора сахарозы, при этом его отличительной особенностью является отсутствие горького послевкусия, что делает его перспективным заменителем сахара. Важными особенностями браззеина являются хорошая растворимость в воде и устойчивость к воздействию высоких температур. Например, согласно исследованию [5] его сладость может сохраняться в течение 4 часов при температуре 80 °С в диапазоне рН от 2,5 до 8.

Браззеин представляет собой полипептид, состоящий из 54 аминокислотных остатков с четырьмя внутримолекулярными дисульфидными связями, без свободной сульфгидрильной группы [4]. При исследовании с помощью ядерного магнитного резонанса (ЯМР) [6] определена структура браззеина, содержащая одну короткую α-спираль и три нити антипараллельного β-листа, соединенных четырьмя дисульфидными связями. Выраженный сладкий вкус обуслдовлен, нестандартной конфигурацией диагональной дисульфидной связи браззеина дикого типа [7]. Высокая термостабильность браззеина может быть обусловлена отсутствием свободной сульфгидрильной группы и наличием 4 дисульфидных связей [7,8].

Несмотря на то, что браззеин открыт более 25 лет назад, на данный момент ограничена информация об органолептической характеристике его растворов, в том числе недостаточно сведений об изменении профиля сладости браззеина в различных средах. Кроме того, на сладость браззеина могут оказывать влияние различные факторы среды, такие как содержание в ней жира или ее вязкость [9].

Целью работы являлось изучени профиля сладкого вкуса браззеина в составе различных пищевых сред.

Материалы и методы

В качестве материалов были использованы: питьевая вода, браззеин (Бирюч, Россия), сахароза, молоко с жирностью 3,2 %, сливки с жирностью 10 %, цитрат натрия, лимонная кислота, дигидрофосфат натрия двухводный, гидрофосфат натрия двухводный, пектин цитрусовый.

Приготовление растворов браззеина

Были проанализированы растворы браззеина (25 мг/100г) соответствующие по интенсивности сладкого вкуса 5 %-ному раствору сахарозы. Аналогичные растворы были приготовлены в фосфатных и цитратном буферах в диапазоне pH от 4,5 до 8,5, а также в 0,1 % растворе пектина, молоке или сливках.

Для оценки сенсорного профиля браззеина использовали терминологический словарь согласно ГОСТ Р ИСО 5492–2005. В качестве основных дескрипторов были выбраны «горечь», «шлейф», «обволакивающее ощущение» и «посторонний привкус».

Гедонистический сенсорный анализ

Проводили анализ растворов браззеина при одной концентрации, но в разных средах. Для проведения анализа растворы браззеина 50 мг на 200 мл (в воде, в 0,5 %-ном растворе цитрусового пектина, в молоке жирностью 3,2 %, в сливках жирностью 10 %) подавались в стаканчике, которые кодировались трехзначным числом. Эксперты оценивали сладость растворов по шкале от 0 (значение, при котором не идентифицируется сладкий вкус) до 14 (соответствует наиболее высокой интенсивности сладости).

Результаты и обсуждения

Оценка посторонних вкусов

Учитывая, что органолептический профиль растворов браззеина характеризуется некоторыми не свойственными профилю сахара дескрипторами, дополнительно было проведено исследование, описывающее восприятие экспертов (Таблица 1).

Таблица 1

Описательный анализ раствора браззеина при разных рН

Примечание: наличие (+) или отсутствие (-) специфичных дескрипторов: Г — горечь, Ш — шлейф, О — обволакивающее ощущение, П — посторонний привкус.

Согласно данным из Таблицы 1, температуры и кислотность среды анализируемых растворов оказывают влияние на восприятие вкусового профиля браззеина. Характерным является существенное проявление нежелательных дескрипторов в профиле вкуса браззеина при pH 5,4 и 6,5 — в близи изоточки белка (pH=5,4). При этом, охлаждение растворов приводило к улучшению вкусового профиля. В растворах фосфатного буфера с pH=8,5, независимо от температуры образца, были проявлены все нежелательные дескрипторы.

Для оценки влияния различных типов среды на интенсивность сладости растворов браззеина был поставлен эксперимент с использованием 4 различных сред (питьевая вода, 0,1 %-ный раствор пектина, молоко 3,2 %-ной жирности и сливки жирностью 10 %). Растворы были проанализированы при комнатной температуре (около 25°С). Полученные данные представлены на рисунке 1.

Рис. 1. Изменение интенсивности сладости браззеина в разных средах при 25 °С

Согласно Рисунку 1, наибольшей интенсивностью сладкого вкуса со средней интенсивностью 4,61 обладал раствор браззеина, приготовленный на питьевой воде. Чуть меньшей интенсивностью сладости (4,56) характеризовался образец, приготовленный с использованием 0,1 %-ного раствора пектина. При анализе растворов браззеина, приготовленных в жиросодержащих средах с использованием молока и сливок, обнаружено, что ощущаемая сладость заметно снизилась и составила 2,50 и 2,38 соответственно. Наблюдаемое для браззеина изменение сладости аналогично снижению сладости некоторых подсластителей при увеличении концентрации жира [10].

Заключение

Проведенные исследования свидетельствуют о том, что сладость растворов браззеина в значительной степени зависит от свойств среды. Наилучшие вкусовые характеристики браззеина отмечены при пониженной температуре и значениях pH 4,5 и 7,5. Добавление пектина не оказывает негативного действия на сладость раствора браззеина. Полученные результаты позволяют сформировать некоторые рекомендации по выбору типа пищевых продуктов, подходящих для использования в их стоставе браззеина. В частности, целесообразным является использование браззеина в составе безалкогольных напитков, в том числе сокосодержащих.

Литература:

1. Faus I. Recent developments in the characterization and biotechnological production of sweet-tasting proteins //Applied microbiology and biotechnology. — 2000. — Т. 53. — С. 145–151.
2. Laffitte A., Neiers F., Briand L. Characterization of taste compounds: chemical structures and sensory properties //Flavour: From food to perception. — 2016. — С. 154–191.
3. Masuda T., Kitabatake N. Developments in biotechnological production of sweet proteins //Journal of bioscience and bioengineering. — 2006. — Т. 102. — №. 5. — С. 375–389.
4. Ming D., Hellekant G. Brazzein, a new high-potency thermostable sweet protein from Pentadiplandra brazzeana B //FEBS letters. — 1994. — Т. 355. — №. 1. — С. 106–108.
5. Jin Z. et al. Critical regions for the sweetness of brazzein //FEBS letters. — 2003. — Т. 544. — №. 1–3. — С. 33–37.
6. Caldwell J. E. et al. Solution structure of the thermostable sweet-tasting protein brazzein //Nature structural biology. — 1998. — Т. 5. — №. 6. — С. 427–431.
7. Dittli S. M. et al. Structural role of the terminal disulfide bond in the sweetness of brazzein //Chemical senses. — 2011. — Т. 36. — №. 9. — С. 821–830.
8. Jin Z. et al. Monkey electrophysiological and human psychophysical responses to mutants of the sweet protein brazzein: delineating brazzein sweetness //Chemical senses. — 2003. — Т. 28. — №. 6. — С. 491–498.
9. Pedersen L. et al. Sensory Interactions between Sweetness and Fat in a Chocolate Milk Beverage //Foods. — 2023. — Т. 12. — №. 14. — С. 2711.
10. Wiet S. G. et al. Fat concentration affects sweetness and sensory profiles of sucrose, sucralose, and aspartame //Journal of food science. — 1993. — Т. 58. — №. 3. — С. 599–602.