Влияние условий хранения на цветовой профиль цельного сгущенного молока с сахаром

Введение: При расширении поля реализации своей продукции в районы с жарким климатом и Арктическую зону молочноконсервные предприятия вынуждены использовать специализированный транспорт, так как пути доставки могут пересекать несколько климатических зон, температура в которых выходит за рамки рекомендуемых температурных диапазонов хранения продукта. Решение данной проблемы актуализирует исследования влияния нерегулируемых температур хранения на качество молочных консервов, в том числе цвета, с целью расширения допустимых режимов хранения и транспортирования, установленных в ТТИ к ГОСТ 31688-2012. Существует немногочисленное количество работ, описывающих влияние низких и высоких температур на качество цельного сгущенного молока с сахаром, однако они не охватывают широкий диапазон температур. Известно, что не только воздействие нехарактерных температурных режимов хранения, но и параметры гомогенизации молочного сырья могут влиять на изменение цвета. При этом, следует обратить внимание на невозможность достоверной оценки степени цветового различия идентичных по составу пищевых продуктов, поскольку применяемые методики оценки органолептических показателей являются качественными. Для количественной оценки цветового различия в научных исследованиях применяют систему на основе цветового пространства CIE Lab, позволяющую оцифровать показатель цвета продукта, повышая точность проводимых исследований.

Цель: Изучить влияние смоделированных условий транспортирования в диапазоне температур от 50°С до минус 50°С и последующего хранения при 5°С, а также эффективности гомогенизации на изменение цвета цельного сгущенного молока с сахаром и ассоциированных с этим процессом физико-химических показателей.

Материалы и методы: Объект исследований – цельное сгущенное молоко с сахаром от партий с различной эффективностью гомогенизации, подвергнутое хранению при различных температурных условиях. Изменение цвета образцов регистрировали путем фотофиксации. Содержание свободных аминокислот определяли методом капиллярного электрофореза. Определение цветового различия, индекса белизны и насыщенности определяли расчётным способом. Определение титруемой кислотности проводили титриметрическим методом. Определение pH проводили потенциометрическим методом. Качественное определение состава белков проводили с помощью диск-электрофореза в полиакриламидном геле в присутствии додецилсульфата натрия. Статистический анализ экспериментальных данных проводили с применением однофакторного дисперсионного анализа (ANOVA) и апостериорного теста Тьюки.

Результаты: Установлено, что одноступенчатое нагревание до 50℃ и хранение при этой температуре в течение 7 и 14 суток вызывает образование высокобелковых агрегатов, изменение содержания свободных аминокислот, pH и потемнение продукта. Выявлено, что многоступенчатые циклы нагревания и замораживания до 50℃ и минус 50℃ соответственно, как и одноступенчатое замораживание до минус 50℃ не оказывают критического влияния на цвет цельного сгущенного молока с сахаром. Обнаружено влияние эффективности гомогенизации на потенциал цельного сгущенного молока с сахаром к потемнению. Результаты анализа кислотности показали, что высокая скорость изменения pH в продукте коррелировала с формированием более темного цвета в продукте в процессе длительного хранения.

Выводы: Полученные данные стали частью научного обоснования разработки новой документации в области стандартизации на цельного сгущенное молоко с сахаром, предназначенное для транспортирования в районы Крайнего Севера и регионы с жарким климатом, так как позволили доказать, что многоступенчатый режим изменения температур не вызывает изменения качества продукта.

1. Adrian, J. (2019). The Maillard reaction. In Handbook of Nutritive Value of Processed Food (pp. 529–608). CRC Press. http://dx.doi.org/10.1201/9780429290527-22

2. Al-Hilphy, A. R., Ali, H. I., Al-IEssa, S. A., Gavahian, M., & Mousavi-Khaneghah, A. (2022). Assessing compositional and quality parameters of unconcentrated and refractive window concentrated milk based on color components. Dairy, 3(2), 400–412. https://doi.org/10.3390/dairy3020030

3. Alinovi, M., Mucchetti, G., Wiking, L., & Corredig, M. (2020). Freezing as a solution to preserve the quality of dairy products: The case of milk, curds and cheese. Critical Reviews in Food Science and Nutrition, 61(20), 3340–3360. https://doi.org/10.1080/10408398.2020.1798348

4. Anema, S. G. (2020). The whey proteins in milk: Thermal denaturation, physical interactions, and effects on the functional properties of milk. In Milk Proteins (pp. 325–384). Elsevier. http://dx.doi.org/10.1016/b978-0-12-815251-5.00009-8

5. Augustin, M. A., & Udabage, P. (2007). Influence of processing on functionality of milk and dairy proteins. In Advances in Food and Nutrition Research (pp. 1–38). Elsevier. http://dx.doi.org/10.1016/s1043-4526(07)53001-9

6. Bottiroli, R., Troise, A. D., Aprea, E., Fogliano, V., Gasperi, F., & Vitaglione, P. (2021). Understanding the effect of storage temperature on the quality of semi-skimmed UHT hydrolyzed-lactose milk: An insight on release of free amino acids, formation of volatiles organic compounds and browning. Food Research International, 141, 110120. https://doi.org/10.1016/j.foodres.2021.110120

7. Chen, C., Mei, J., & Xie, J. (2021). Impact of thawing methods on physico‐chemical properties and microstructural characteristics of concentrated milk. Journal of Food Processing and Preservation, 45(9). https://doi.org/10.1111/jfpp.15642

8. Considine, T., Patel, H. A., Anema, S. G., Singh, H., & Creamer, L. K. (2007). Interactions of milk proteins during heat and high hydrostatic pressure treatments — A Review. Innovative Food Science & Emerging Technologies, 8(1), 1–23. https://doi.org/10.1016/j.ifset.2006.08.003

9. Fox, P. F., Uniacke-Lowe, T., McSweeney, P. L. H., & O’Mahony, J. A. (2015). Heat-Induced changes in milk. In Dairy Chemistry and Biochemistry (pp. 345–375). Springer International Publishing. http://dx.doi.org/10.1007/978-3-319-14892-2_9

10. Garcı́a-Risco, M. R., Ramos, M., & López-Fandiño, R. (2002). Modifications in milk proteins induced by heat treatment and homogenization and their influence on susceptibility to proteolysis. International Dairy Journal, 12(8), 679–688. https://doi.org/10.1016/s0958-6946(02)00060-2

11. Gazi, I., Franc, V., Tamara, S., van Gool, M. P., Huppertz, T., & Heck, A. J. R. (2022). Identifying glycation hot-spots in bovine milk proteins during production and storage of skim milk powder. International Dairy Journal, 129, 105340. https://doi.org/10.1016/j.idairyj.2022.105340

12. Halabi, A., Deglaire, A., Hamon, P., Bouhallab, S., Dupont, D., & Croguennec, T. (2020). Kinetics of heat-induced denaturation of proteins in model infant milk formulas as a function of whey protein composition. Food Chemistry, 302, 125296. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2019.125296

13. Jansson, T., Nielsen, S. B., Petersen, M. A., & Lund, M. N. (2020). Temperature-dependency of unwanted aroma formation in reconstituted whey protein isolate solutions. International Dairy Journal, 104, 104653. https://doi.org/10.1016/j.idairyj.2020.104653

14. Jean, K., Renan, M., Famelart, M.-H., & Guyomarc’h, F. (2006). Structure and surface properties of the serum heat-induced protein aggregates isolated from heated skim milk. International Dairy Journal, 16(4), 303–315. https://doi.org/10.1016/j.idairyj.2005.04.001

15. Jongberg, S., Rasmussen, M., Skibsted, L. H., & Olsen, K. (2012). Detection of advanced glycation end-products (ages) during dry-state storage of β-lactoglobulin/lactose. Australian Journal of Chemistry, 65(12), 1620. https://doi.org/10.1071/ch12442

16. Liu, J., Ru, Q., & Ding, Y. (2012). Glycation a promising method for food protein modification: Physicochemical properties and structure, a review. Food Research International, 49(1), 170–183. https://doi.org/10.1016/j.foodres.2012.07.034

17. Liu, S.-C., Yang, D.-J., Jin, S.-Y., Hsu, C.-H., & Chen, S.-L. (2008). Kinetics of color development, pH decreasing, and anti-oxidative activity reduction of Maillard reaction in galactose/glycine model systems. Food Chemistry, 108(2), 533–541. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2007.11.006

18. Manzo, C., Nicolai, M. A., & Pizzano, R. (2015). Thermal markers arising from changes in the protein component of milk. Food Control, 51, 251–255. https://doi.org/10.1016/j.foodcont.2014.11.029

19. Meltretter, J., Becker, C.-M., & Pischetsrieder, M. (2008). Identification and Site-Specific Relative Quantification of β-Lactoglobulin Modifications in Heated Milk and Dairy Products. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 56(13), 5165–5171. https://doi.org/10.1021/jf800571j

20. Meyer, B., Al‐Diab, D., Vollmer, G., & Pischetsrieder, M. (2011). Mapping the glycoxidation product Nε‐carboxymethyllysine in the milk proteome. PROTEOMICS, 11(3), 420–428. https://doi.org/10.1002/pmic.201000233

21. Oldfield, D. J., Taylor, M. W., & Singh, H. (2005). Effect of preheating and other process parameters on whey protein reactions during skim milk powder manufacture. International Dairy Journal, 15(5), 501–511. https://doi.org/10.1016/j.idairyj.2004.09.004

22. Pathania, S., Parmar, P., & Tiwari, B. K. (2019). Stability of proteins during processing and storage. In Proteins: Sustainable Source, Processing and Applications (pp. 295–330). Elsevier. http://dx.doi.org/10.1016/b978-0-12-816695-6.00010-6

23. Petrov, A. N., Galstyan, A. G., Radaeva, I. A., Turovskaya, S. N., Illarionovа, E. E., Semipyatniy, V. K., Khurshudyan, S. A., DuBuske, L. M., & Krikunova, L. N. (2017). Indicators of Quality of Canned Milk: Russian and International Priorities. Foods and Raw Materials, 5(2), 151–161. https://doi.org/10.21603/2308-4057-2017-2-151-161

24. Ryabova, A. E., Tolmachev, V. A., & Galstyan, A. G. (2022). Phase Transitions of Sweetened Condensed Milk in Extended Storage Temperature Ranges. Food Processing: Techniques and Technology, 52(3), 526-535. https://doi.org/10.21603/2074-9414-2022-3-2379

25. Sahu, J. K., & Kumar Mallikarjunan, P. (2016). Effect of heat assisted high pressure treatment on rate of change in pH and gel strength of acidified milk gel in the preparation of soft cheese. International Food Research Journal, 23(6), 2459–2462.

26. Shao, Y., Yuan, Y., Xi, Y., Zhao, T., & Ai, N. (2023). Effects of homogenization on organoleptic quality and stability of pasteurized milk samples. Agriculture, 13(1), 205. https://doi.org/10.3390/agriculture13010205

27. Sharma, N., Sharma, R., Rajput, Y. S., Mann, B., Singh, R., & Gandhi, K. (2021). Separation methods for milk proteins on polyacrylamide gel electrophoresis: Critical analysis and options for better resolution. International Dairy Journal, 114, 104920. https://doi.org/10.1016/j.idairyj.2020.104920

28. Stojanovska, S., Gruevska, N., Tomovska, J., & Tasevska, J. (2017). Maillard reaction and lactose structural changes during milk processing. Chemistry Research Journal, 2(6), 139-145.

29. Tribst, A. A. L., Falcade, L. T. P., Carvalho, N. S., Cristianini, M., Leite Júnior, B. R. de C., & Oliveira, M. M. de. (2020). Using physical processes to improve physicochemical and structural characteristics of fresh and frozen/thawed sheep milk. Innovative Food Science & Emerging Technologies, 59, 102247. https://doi.org/10.1016/j.ifset.2019.102247

30. Van Boekel, M. A. J. S. (2001). Kinetic aspects of the Maillard reaction: A critical review. Nahrung/Food, 45(3), 150–159. https://doi.org/10.1002/1521-3803(20010601)45:3<150::aid-food150>3.0.co;2-9

31. Van Boekel, M. A. J. S., & Berg, H. E. (2005). Kinetics of the early maillard reaction during heating of milk. In Maillard Reactions in Chemistry, Food and Health, 170–175. Elsevier. https://doi.org/10.1533/9781845698393.3.170

32. Van den Oever, S. P., & Mayer, H. K. (2021). Analytical assessment of the intensity of heat treatment of milk and dairy products. International Dairy Journal, 121, 105097. http://dx.doi.org/10.1016/j.idairyj.2021.105097

33. Xiang, J., Liu, F., Wang, B., Chen L, Liu W, & Tan S. A. (2021). Literature Review on Maillard Reaction Based on Milk Proteins and Carbohydrates in Food and Pharmaceutical Products: Advantages, Disadvantages, and Avoidance Strategies. Foods, 10(9), 1998. https://doi.org/10.3390/foods10091998

34. Барцаев, А. В. (2023). Международные проекты таможенной службы России: состояние и перспективы их развития. Теория и практика экономики и предпринимательства, 129-133.

35. Гаврилов, А. И., Сянъюй, У., & Чжэнь, Ч. (2024). Новый мировой порядок в безопасности транспортных перевозок грузов. Научные проблемы водного транспорта, (78), 127-140. https://doi.org/10.37890/jwt.vi78.461

36. Гурьева, К. Б., Иванова, Е. В., Тюгай, О. А. (2019). Изучение влияния температурный параметров на качество молочных консервов «Молоко цельное сгущенное с сахаром». Товаровед продовольственных товаров, (7), 55–61.

37. Ефимова, Е. В., Беспалова, Е. В., Дмитрук, Е. М., Вырина, С. И., & Смоляк, Т. М. (2024). Исследование физико-химических параметров и показателей качества молочных консервов при их длительном хранении в условиях отрицательных температур. Актуальные вопросы переработки мясного и молочного сырья, (17), 147-155.

38. Рябова, А. Е. (2023). Исследование теплофизических свойств сгущенного молока с сахаром. Пищевая промышленность, (2), 52-55. https://doi.org/10.52653/PPI.2023.2.2.012

39. Рябова, А. Е., Петров А. Н., & Пряничникова Н. С. (2023). Актуализация сроков годности и условий хранения молочных консервов: изменения в действующие инструкции. Переработка молока, 286(8), 37. https://doi.org/10.33465/2222-5455-2023-8-37

40. Туровская, С. Н., Галстян, А. Г., Петров, А. Н., Радаева, И. А., Илларионова, Е. Е., Семипятный, В. К., & Хуршудян, С. А. (2018). Безопасность молочных консервов как интегральный критерий эффективности их технологии. Российский опыт. Пищевые системы, 1(2), 29-54. https://doi.org/10.21323/2618-9771-2018-1-2-29-54

41. Усов, Д. Ю., & Овчинников, Е. А. (2016). Основные требования, предъявляемые к хранению продовольствия в особых климатических условиях. Вестник Военной академии материально-технического обеспечения им. генерала армии А.В.Хрулева, 7(3), 62-67.