Технологии

Способы обработки молочного сырья давлением как альтернативные методы внесения пищевых добавок

Маневич Д.Б.
В настоящее время наблюдается тенденция к спросу на продукты питания с «чистой этикеткой», что отражает желание потребителей приобретать продукты натурального происхождения, без внесения различного рода добавок. Это обусловливается множеством факторов, таких как проблемы окружающей среды, «зеленое» движение и, конечно, тренд на здоровое питание. Немаловажным фактором являются проблемы со здоровьем, связанные с реакциями организма на определенные пищевые ингредиенты. В работе изложены некоторые аспекты применения нетепловых методов обработки молочного сырья, обеспечивающих нивелирование или полное отсутствие необходимости внесения пищевых добавок
25.09.2022

Учитывая тот факт, что юридического определения терминов «натуральный» или «чистая этикетка» на данный момент не существует, то в отчетах о тенденциях рынка было предложено несколько вариантов интерпретаций данного понятия. Предполагается, что «чистая этикетка» – это продукт, позиционируемый как «органический», «натуральный», то есть соответствующий естественному методу производства без добавления пищевых добавок. Тем не менее, следующее обозначение чаще всего приписывается продукту питания на основании наличия или отсутствия определенных ингредиентов, используемых в продукте. В перспективе следует регламентировать применение термина «чистая этикетка» и разработать единое определение и документацию для пищевых продуктов «без искусственных добавок/ингредиентов», а также взяться за работу над снижением заблуждений потребителей.


На тенденцию «чистой этикетки» влияет широкий спектр факторов с особой значимостью внутренних или внешних характеристик продукта, а также социально-культурных аспектов


Анализ базы данных Food Business News свидетельствует о том, что потребители воспринимают некоторые добавки и ингредиенты как более вредные, если их названия труднопроизносимы или незнакомы. На основании этого можно делать выводы, что восприятие риска химических веществ в продуктах питания положительно коррелирует с предпочтением выбора натуральных продуктов питания. Опрос потребителей показывает, что, хотя «здоровье» является основным потребительским мотивом, на тенденцию «чистой этикетки» влияет широкий спектр факторов с особой значимостью внутренних или внешних характеристик продукта, а также социально-культурных аспектов. Чтобы удовлетворить спрос потребителей, предприятиям приходится усовершенствовать технологии производства в целях дискредитации добавок в продуктах питания. Различные добавки часто вносят в продукты питания в целях пролонгации сроков хранения, а также изменения или улучшения органолептических и технологических свойств и качества выпускаемой продукции [1].


Обработка высоким давлением – альтернатива пастеризации


При производстве молочных продуктов с «чистой этикеткой» не котируется использование химических добавок и поощряется использование альтернативных методов обработки сырья [2]. Одной из таких технологий является нетермическая обработка под давлением, а конкретно обработка высоким давлением, гомогенизация под высоким давлением, гомогенизация под сверхвысоким давлением и струйная обработка под высоким давлением. Традиционная тепловая обработка также эффективна для пролонгации сроков хранения молочных продуктов, однако технологии, основанные на обработке при высоком давлении, являются хорошей альтернативой для обеспечения качества выпускаемой продукции. Обработка под высоким давлением как альтернатива термической обработке является методом холодной пастеризации, который используется в различных областях пищевой промышленности в различных целях, как для микробной или ферментативной инактивации, так и для увеличения срока хранения, модификации физико-химических показателей. Ключевыми переменными, определяющими влияние давления, являются форма головки гомогенизатора и количество проводимых циклов обработки [3]. Согласно различным результатам исследований, двухцикличная обработка под высоким давлением обеспечивает более эффективную инактивацию микроорганизмов нежели при непрерывной обработке молока [3-8].

Зарубежные исследователи провели ряд работ по изучению влияния высокого давления на молочное сырье, вот некоторые из них:

  • В целях пролонгации и сохранения качества молока используют комбинации обработки под высоким давлением и внесением пробиотиков Lactobacillus casei [4]. Например, H-J. Chung и A.E. Yousef, ученые из Университета Инха, Корея, успешно исследовали данный синергетический бактерицидный эффект, проявляющийся в 5-логарифмическое понижение Listeria monocytogenes.

  • Аналогично, Evelyn и Silva [6] применили комбинацию обработки под высоким давлением (600 МПа в течение 20 мин) с термической обработкой для снижения количества спор Bacillus cereus в обезжиренном молоке. Данная обработка (400-600 МПа в течение 1-5 мин) оказалась эффективной в отношении Escherichia coli, Salmonella и L. monocytogenes, Enterobacteriaceae, молочнокислых бактерий и Pseudomonas spp, продлевая срок хранения молока по сравнению с пастеризованным молоком (72°C в течение 5 мин) в течение одной недели хранения.

  • В противоположность этому, при обработке ультра высоким давлением (300 МПа, 40°C) наблюдалось снижение общего количества бактерий в сливках на 6 порядков во время хранения (29-36 дней) при 4°C.

  • Также хочется отметить Родарте [7], добившегося полного уничтожения Enterobacteriaceae в сливках после обработки под ультравысоким давлением и традиционной гомогенизированной пастеризацией (15 МПа, 55°C, затем пастеризация при 65°C в течение 30 минут), а также увеличением срока хранения на 29-36 дней без добавления какого-либо антимикробного агента.

  • В другом исследовании молочные напитки, обработанные под ультравысоким давлением (200 и 300 МПа при 40°C), показали улучшенный срок хранения (30-57 дней) и хорошие органолептические показатели по сравнению с традиционной гомогенизированной пастеризацией при 18 МПа при 65°C и последующей пастеризацией при 80°C в течение 15 с (увеличение срока хранения на 3-25 дней) [8]. Таким образом, технология имеет потенциал для инактивации патогенов и увеличения срока хранения молочных продуктов. 

Также хочется отметить, что в процессе обработки молока под высоким давлением разрушались жировые глобулы и денатурировали мицеллы казеина, что в свою очередь увеличило площадь их поверхности и приводило к увеличению эмульгирующих свойств. Данная методика может альтернативно снизить концентрацию внесения стабилизаторов в молочных продуктах, а также частично заменить консерванты. По данным Sharabi S. [9] обработка под высоким давлением улучшила не только питательные качества молока (за счет стабилизации аскорбиновой кислоты, рибофлавина и антиоксидантной способности), но и повлияла на микробиологическую безопасность. Эти результаты демонстрируют потенциальное превосходство обработки высоким давлением молока в целях реализации продукции формата «чистой этикетки» для достижения стабильности хранения в течение года без необходимости использования синтетических стабилизаторов.


Молочные продукты, «свободные от искусственных добавок», зарекомендовали себя как категория продуктов с наиболее динамичным ростом в секторе здорового питания и «зеленого» движения


Технологии обработки молочного сырья под высоким давлением являются отличной альтернативой искусственным стабилизаторам, эмульгаторам, консервантам/антимикробным агентам, антиоксидантам, которые всегда вызывали различные споры среди потребителей [10]. Но замена этих добавок вызывает и технические проблемы при производстве продуктов питания. Молочные продукты, «свободные от искусственных добавок», зарекомендовали себя как категория продуктов с наиболее динамичным ростом в секторе здорового питания и «зеленого» движения. Технологии на основе высокого давления состоят из простых физических явлений, которые можно отнести к процессам производства продукции «чистой этикетки». Хотя несколько высокая цена данного сегмента продукции негативно сказывается на финансовой составляющей потребителей, пищевые компании стремятся ограничить использование ненужных и потенциально вредных химических веществ в рецептурах продуктов, что чаще всего ведет за собой определенные затраты. Органолептические характеристики, питательная ценность, качество сырья и предпочтения потребителей органических продуктов питания, а также несколько комбинаций технологий, основанных на высоком давлении, с подходами к переработке с чистой этикеткой открывают широкий спектр возможностей для производителей молочных продуктов. Помимо обработки под высоким давлением потенциальным вектором изучения реализации продукции формата «чистая этикетка» [11] являются обработка ультрафиолетом, а также ультразвуком, что дает определенный ряд преимуществ в сравнении с традиционными методами обработки молочной продукции.

Список литературы

1. Wu, L. Food additives: From functions to analytical methods / Wu, L., Zhang, C., Long, Y., Chen. Q., Liu, G. // Critical Reviews in Food Science and Nutrition. – 2021. – P. 1-21.

2. Maruyama, S. Clean label: Why this ingredient but not that one? / Maruyama S., Streletskaya N.A., Lim J. // Food Quality and Preference. – 2021. – Vol. 87. – P. 104062.

3. Roobab, U. Innovations in high-pressure technologies for the development of clean label dairy products: A review. – 2021.

4. Chung, H.J. Synergistic effect of high pressure processing and Lactobacillus casei antimicrobial activity against pressure resistant Listeria monocytogenes / Chung H. J., Yousef A. E. // New Biotechnology. – 2010. – Vol. 27. – №. 4. – P. 403-408.

5. Stratakos, A.C. Effect of high pressure processing on the safety, shelf life and quality of raw milk / Stratakos, A. C., Inguglia, E. S., Linton, M., Tollerton, J., Murphy, L., Corcionivoschi, N., Koidis, A., Tiwari, B. K. // Innovative Food Science & Emerging Technologies. – 2019. – Vol. 52. – P. 325-333.

6. Silva, F.V. M. High pressure processing of milk: Modeling the inactivation of psychrotrophic Bacillus cereus spores at 38–70 C / Silva F. V. M., Evelyn. // Journal of Food Engineering. – 2015. – Vol. 165. – С. 141-148.

7. Rodarte, D. Effect of ultra-high pressure homogenization on cream: Shelf life and physicochemical characteristics / Rodarte D., Zamora, A., Trujillo, A. J., Juan, B. // LWT. – 2018. – Vol. 92. – P. 108-115.

8. Codina-Torrella, I. Microbiological stabilization of tiger nuts’ milk beverage using ultra-high pressure homogenization. A preliminary study on microbial shelf-life extension / Codina-Torrella, I., Guamis, B., Zamora, A., Quevedo, J. M., Trujillo, A. J. // Food microbiology. – 2018. – Vol. 69. – P. 143-150.

9. Sharabi, S. Changes in the shelf life stability of riboflavin, vitamin C and antioxidant properties of milk after (ultra) high pressure homogenization: Direct and indirect effects / Sharabi S., Okun Z., Shpigelman A. // Innovative Food Science & Emerging Technologies. – 2018. – Vol. 47. – P. 161-169.

10. Агаркова, Е.Ю. Повышение функциональных свойств белков молочной сыворотки путем ферментативного гидролиза / Е.Ю. Агаркова, А.Г. Кручинин, К.А. Рязанцева, Н.Е. Шерстнева. – Текст: непосредственный // Переработка молока. – 2020. – № 2. – С. 16-18.

11. Ершов, Б.Г. Применение импульсных ультрафиолетовых технологий для увеличения сроков хранения скоропортящихся продуктов / Б.Г. Ершов, Н. А. Поликарпов, О.Б. Федотова. – Текст: непосредственный // Сборник «Радиационные технологии в сельском хозяйстве и пищевой промышленности: состояние и перспективы. Сборник докладов международной научно-практической конференции: [сб.] / [сост.: ФГБНУ ВНИИРАЭ]. – Обнинск, 2018. – С. 262–266.

Источник: Молодые исследователи агропромышленного и лесного комплексов – регионам. Том 2. Часть 2. Технические науки: Сборник научных трудов по результатам работы VII Всероссийской научно-практической конференции с международным участием. – Вологда– Молочное: ФГБОУ ВО Вологодская ГМХА, 2022. – С. 73-77.