Наукові доповіді Національного університету біоресурсів і природокористування України

Використання інноваційних технологій для збільшення терміну придатності молочних продуктів

Василь Грубань, Микита Храмов, Олександр Лимар, Андрій Пастушенко
Завантажити статтю
Анотація

Метою дослідження було надати комплексну оцінку впливу інноваційних технологій на процеси обробки та переробки молочних продуктів з метою подовження строку їх придатності. Порівняльний аналіз нетермічних методів показав, що найвищу ефективність інактивації мікроорганізмів забезпечують технологія високого тиску (600 МПа, 15 хв) та імпульсне електричне поле (35 кВ/см, 1000 Гц), які знижують загальну кількість мікроорганізмів на 4,2 та 3,8 log КУО/см³ відповідно. Нетермічні методи демонстрували менший вплив на нутрієнтний склад молока порівняно з традиційною пастеризацією, забезпечуючи збереження до 91,8 % вітаміну С та до 97,2 % сироваткових білків. Найкращі органолептичні характеристики спостерігалися у зразках, оброблених технологією високого тиску та імпульсним електричним полем (4,9 бала за 5-бальною шкалою). Встановлено, що ультразвукова обробка прискорює ферментацію йогуртів на 28-32 %, високий тиск прискорює дозрівання сирів на 30-35 %, а ультрафільтрація підвищує вихід кисломолочного сиру на 15-18 %. Серед антимікробних пакувальних матеріалів найвищу активність продемонстрували плівки з наночастинками срібла (1,5 %). Виявлено синергетичний ефект при комбінованому застосуванні нетермічних методів обробки та інноваційних пакувальних матеріалів, що дозволяє збільшити термін придатності молока до 35 діб при температурі 4±1°C. Розроблено інтелектуальні пакувальні системи з pH-чутливими індикаторами для моніторингу свіжості продукту. Для дослідження синергетичного ефекту комбінованої обробки застосовувалося факторне планування експерименту з розрахунком коефіцієнтів синергії. Аналіз міграції наночастинок з пакувальних матеріалів показав, що їх концентрація не перевищувала допустимих рівнів при дотриманні рекомендованих умов зберігання. Розроблено математичні моделі для прогнозування терміну придатності молока залежно від параметрів обробки та пакування. Проведено економічну оцінку запропонованих технологічних рішень, яка показала їх конкурентоспроможність порівняно з традиційними методами при виробництві продукції преміального сегменту

Ключові слова

нетермічна обробка, високий тиск, імпульсне електричне поле, антимікробне пакування, наночастинки, інтелектуальні пакувальні системи

ЦИТУВАТИ
Hruban, V., Khramov, M., Lymar, O., & Pastushenko, A. (2025). Use of innovative technologies to extend the shelf life of dairy products. Scientific Reports of the National University of Life and Environmental Sciences of Ukraine, 21(3),96-113. https://doi.org/10.31548/dopovidi/3.2025.96
Використані джерела
  1. Ahmed, W., Haque, A., Mohibbullah, Khan, S.I., Islam, M.A., Mondal, H.T., & Ahmmed, R. (2022). A review on active packaging for quality and safety of foods: Current trends, applications, prospects and challenges. Food Packaging and Shelf Life, 33, article number 100913. doi: 10.1016/j.fpsl.2022.100913.
  2. Akhila, P.P., Sunooj, K.V., Navaf, M., Aaliya, B., Sudheesh, C., Sasidharan, A., Sabu, S., Mir, S.A., George, J., & Khaneghah, A.M. (2022). Application of innovative packaging technologies to manage fungi and mycotoxin contamination in agricultural products: Current status, challenges, and perspectives. Toxicon, 214, 18-29. doi: 10.1016/j.toxicon.2022.04.017.
  3. Alirezalu, K., Munekata, P.E.S., Parniakov, O., Barba, F.J., Witt, J., Toepfl, S., & Lorenzo, J.M. (2020). Pulsed electric field and mild heating for milk processing: A review on recent advances. Journal of the Science of Food and Agriculture, 100(1), 16-24. doi: 10.1002/jsfa.9942.
  4. Alizadeh, A.M., Masoomian, M., Shakooie, M., Khajavi, M.Z., & Farhoodi, M. (2022). Trends and applications of intelligent packaging in dairy products: A review. Critical Reviews in Food Science and Nutrition, 62(2), 383-397. doi: 10.1080/10408398.2020.1817847.
  5. Bancalari, E., Montanari, C., Levante, A., Alinovi, M., Neviani, E., Gardini, F., & Gatti, M. (2020). Lactobacillus paracasei 4341 as adjunct culture to enhance flavor in short ripened Caciotta-type cheese. Food Research International, 135, article number 109284. doi: 10.1016/j.foodres.2020.109284.
  6. Chiozzi, V., Agriopoulou, S., & Varzakas, T. (2022). Advances, applications, and comparison of thermal (pasteurization, sterilization, and aseptic packaging) against non-thermal (ultrasounds, UV radiation, ozonation, high hydrostatic pressure) technologies in food processing. Applied Sciences, 12(4), article number 2202. doi: 10.3390/app12042202.
  7. Dash, K.K., Fayaz, U., Dar, A.H., Shams, R., Manzoor, S., Sundarsingh, A., Deka, P., & Khan, S.A. (2022). A comprehensive review on heat treatments and related impact on the quality and microbial safety of milk and milk-based products. Food Chemistry Advances, 1, article number 100041. doi: 10.1016/j.focha.2022.100041.
  8. Delorme, M.M., et al. (2020). Ultraviolet radiation: An interesting technology to preserve quality and safety of milk and dairy foods. Trends in Food Science & Technology, 102, 146-154. doi: 10.1016/j.tifs.2020.06.001.
  9. Dinkçi, N., Akdeniz, V., & Akalın, A.S. (2019). Survival of probiotics in functional foods during shelf life. In C.M. Galanakis (Ed.), Food quality and shelf life (pp. 201-233). London: Academic Press. doi: 10.1016/B978-0-12-817190-5.00006-9.
  10. DSTU ISO 707:2002. (2002). Milk and milk products – guidelines for sampling. Retrieved from https://www.ksv.biz.ua/GOST/DSTY_ALL/DSTY2/dstu_iso_7208-2002.pdf.
  11. Fadiji, T., Rashvand, M., Daramola, M.O., & Iwarere, S.A. (2023). A review on antimicrobial packaging for extending the shelf life of food. Processes, 11(2), article number 590. doi: 10.3390/pr11020590.
  12. Gogliettino, M., et al. (2020). Extending the shelf-life of meat and dairy products via PET-modified packaging activated with the antimicrobial peptide MTP1. Frontiers in Microbiology, 10, article number 2963. doi: 10.3389/fmicb.2019.02963.
  13. Goodarzi, M.M., Moradi, M., Tajik, H., Forough, M., Ezati, P., & Kuswandi, B. (2020). Development of an easy-to-use colorimetric pH label with starch and carrot anthocyanins for milk shelf life assessment. International Journal of Biological Macromolecules, 153, 240-247. doi: 10.1016/j.ijbiomac.2020.03.014.
  14. Hernández, H., Nunes, M.C., Prista, C., & Raymundo, A. (2022). Innovative and healthier dairy products through the addition of microalgae: A review. Foods, 11(5), article number 755. doi: 10.3390/foods11050755.
  15. Koutchma, T. (2019). Ultraviolet light in food technology: Principles and applications. Boca Raton: CRC press. doi: 10.1201/9780429244414.
  16. Mahendran, R., Ramanan, K.R., Barba, F.J., Lorenzo, J.M., López-Fernández, O., Munekata, P.E., Roohinejad, S., Sant’Ana, A.S., & Tiwari, B.K. (2019). Recent advances in the application of pulsed light processing for improving food safety and increasing shelf life. Trends in Food Science & Technology, 88, 67-79. doi: 10.1016/j.tifs.2019.03.010.
  17. Morales-de la Peña, M., Welti-Chanes, J., & Martín-Belloso, O. (2019). Novel technologies to improve food safety and quality. Current Opinion in Food Science, 30, 1-7. doi: 10.1016/j.cofs.2018.10.009.
  18. Pandey, S., Sharma, K., & Gundabala, V. (2022). Antimicrobial bio-inspired active packaging materials for shelf life and safety development: A review. Food Bioscience, 48, article number 101730. doi: 10.1016/j.fbio.2022.101730.
  19. Picart-Palmade, L., Cunault, C., Chevalier-Lucia, D., Belleville, M.P., & Marchesseau, S. (2019). Potentialities and limits of some non-thermal technologies to improve sustainability of food processing. Frontiers in Nutrition, 5, article number 130. doi: 10.3389/fnut.2018.00130.
  20. Sharma, H., Ozogul, F., Bartkiene, E., & Rocha, J. M. (2023). Impact of lactic acid bacteria and their metabolites on the techno-functional properties and health benefits of fermented dairy products. Critical Reviews in Food Science and Nutrition, 63(21), 4819-4841. doi: 10.1080/10408398.2021.2007844.
  21. Sharma, S., Gahlawat, V.K., Rahul, K., Mor, R.S., & Malik, M. (2021). Sustainable innovations in the food industry through artificial intelligence and big data analytics. Logistics, 5(4), article number 66. doi: 10.3390/logistics5040066.
  22. Sneha, K., & Kumar, A. (2022). Nanoemulsions: Techniques for the preparation and the recent advances in their food applications. Innovative Food Science & Emerging Technologies, 76, article number 102914. doi: 10.1016/j.ifset.2021.102914.
  23. Soni, A., Samuelsson, L.M., Loveday, S.M., & Gupta, T.B. (2021). Applications of novel processing technologies to enhance the safety and bioactivity of milk. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety, 20(5), 4652-4677. doi: 10.1111/1541-4337.12819.
  24. Sridhar, A., Ponnuchamy, M., Kumar, P.S., & Kapoor, A. (2020). Food preservation techniques and nanotechnology for increased shelf life of fruits, vegetables, beverages and spices: A review. Environmental Chemistry Letters, 19, 1715-1735. doi: 10.1007/s10311-020-01126-2.
  25. Stratakos, A.Ch., Inguglia, E.S., Linton, M., Tollerton, J., Murphy, L., Corcionivoschi, N., Koidis, A., & Tiwari, B.K. (2019). Effect of high pressure processing on the safety, shelf life and quality of raw milk. Innovative Food Science & Emerging Technologies, 52, 325-333. doi: 10.1016/j.ifset.2019.01.009.
  26. Teixidó, N., Usall, J., & Torres, R. (2022). Insight into a successful development of biocontrol agents: Production, formulation, packaging, and shelf life as key aspects. Horticulturae, 8(4), article number 305. doi: 10.3390/horticulturae8040305.
  27. Vanaraj, R., Kumar, S.M.S., Mayakrishnan, G., Rathinam, B., & Kim, S.C. (2024). A current trend in efficient biopolymer coatings for edible fruits to enhance shelf life. Polymers, 16(18), article number 2639. doi: 10.3390/polym16182639.
  28. Yan, M.R., Hsieh, S., & Ricacho, N. (2022). Innovative food packaging, food quality and safety, and consumer perspectives. Processes, 10(4), article number 747. https://doi.org/10.3390/pr10040747.
  29. Zhang, Z.H., Wang, L.H., Zeng, X.A., Han, Z., & Brennan, C.S. (2019). Non-thermal technologies and its current and future application in the food industry: A review. International Journal of Food Science and Technology, 54(1), 1-13. doi: 10.1111/ijfs.13903.