Прогнозирование срока годности кондитерских изделий в условиях ускоренного хранения: обзор предметного поля

Введение.      Определение срока годности пищевых продуктов является длительной, сложной и трудоемкой задачей. Закономерности изменений качества в условиях ускоренного старения позволяют за короткий период спрогнозировать характер изменений при традиционном хранении изделий. При увеличении температуры хранения скорость изменений качества пищевых продуктов, в том числе кондитерских изделий существенно изменяется. Однако количественные математические зависимости таких изменений в зависимости от температуры для конкретных наименований кондитерских изделий представлены в литературных источниках недостаточно широко.

Цель. Изучение научных работ по вопросам прогнозирования срока годности, обобщение существующих данных по методологии оценки сохранности кондитерских изделий разных групп и сырья для их производства.

Материалы и методы. Для обзора использованы научные публикации российских и зарубежных авторов по вопросам прогнозирования сроков годности пищевых продуктов, полуфабрикатов и сырья для их изготовления в условиях «ускоренного старения». Поиск опубликованных статей, материалов конференций, диссертаций и монографий по исследуемой теме на русском и английском языках осуществлялся в базах данных Scopus и eLibrary.ru. В качестве метода исследования использовано обобщение результатов.

Результаты. Обобщены результаты работ российских и зарубежных ученых по вопросам прогнозирования сохранности шоколада, мучных и сахаристых кондитерских изделий с 1982 по 2021 гг. Скорость изменений пищевых качества продуктов в результате протекания микробиологических и окислительных процессов зависит от химического состава, свойств упаковочных материалов и условий хранения. При увеличении температуры значительно увеличивается скорость процессов порчи окислительных и микробиологических процессов порчи. Выявленные закономерности и установленные коэффициенты пересчета изменения содержания витаминов, перекисного числа в кондитерских изделиях при «ускоренном старении» по сравнению с условиями традиционного хранения позволят управлять процессами порчи и разрабатывать мероприятия для гарантирования установленного срока годности.

  Выводы. Авторы полагают, что модель Аррениуса является наиболее приемлемой для прогнозирования срока годности кондитерских изделий в условиях «ускоренного старения». Обобщены коэффициенты «ускоренного старения» по группам кондитерских изделий, полученные отечественными и зарубежными исследователями. Испытания продукции в условиях «ускоренного старения» позволяют сократить длительность исследований по сравнению со традиционными методами и могут быть использованы для оценки срока годности кондитерских изделий на предприятиях и в испытательных центрах.

1. Аксенова, Л.М., Скокан, Л.Е., Кондратьев, Н.Б., & Нечаев, А.П. (2002). Исследование изменений качества галет методом «ускоренного старения». Хранение и переработка сельхозсырья, 2002, 4, 6-8.

2. Демидова, И.Б., Ловачев, Л.Н. (1982). Состав и изменения липидной фракции при хранении казеинатов натрия. Известия ВУЗов. Пищевая технология, 1, 36-39.

3. Дмитриченко, М.И., Запорожец, А.И., & Уголев, Д.А. (1987). Количественная оценка животного масла при хранении. Известия ВУЗов. Пищевая технология, 1, 112-115.

4. Кондратенко, В.В., Кондратенко, Т.Ю., & Чубит, Л.Ю. (2006). Концептуальная схема конструирования новых пищевых продуктов функционального назначения. Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета, 17, 62-71.

5. Кондратьев, Н.Б., Руденко, О.С., Крылова, Э.Н., Осипов, М.В., & Святославова, И.М. (2018). Влияние технологических факторов на сохранность витаминов в кондитерских изделиях. Вестник Уральского государственного университета, 6, 3, 49-56. https://doi.org/10.14529/food180306

6. Кондратьев, Н.Б., Осипов, М.В., Белова, И.А., & Савенкова, Т.В. (2018). Исследование содержания витаминов в кондитерских изделиях с целью обеспечения их сохранности. Научные труды СКФНЦСВВ, 20, 191-195.

7. Кондратьев, Н.Б., Линовская, Н.В., Парашина, Ф.И., Руденко, О.С., & Савенкова, Т.В. (2018). Особенности сохранности витаминов в шоколаде. Вестник Мурманского государственного технического университета, 21, 3, 481-487. https://doi.org/10.21443/1560-9278-2018-21-3-481-487

8. Кондратьев, Н.Б. (2002). Разработка способов прогнозирования качества кондитерских изделий с низкой влажностью по показателям окислительной порчи жиров [Кандидатская диссертация, Московский государственный университет пищевых производств]. Москва, Россия.

9. Кондратьев, Н.Б., Казанцев, Е.В., Осипов, М.В., Петрова, Н.А., & Руденко О.С. (2019). Исследование процесса влагопереноса в сырцовых пряниках с фруктовой начинкой, изготовленных с использованием различных видов модифицированного крахмала. Хранение и переработка сельхозсырья, 4, 35-46. https://doi.org/10.36107/spfp.2019.187.

10. Кондратьев, Н.Б., & Осипов М.В. (2009). Важнейшие аспекты формирования состава и сроки годности шоколада. Кондитерские изделия XXI века: Материалы седьмой международной конференции (с. 113-114). М: МПА.

11. Мягконосов, Д.С., Смыков, И.Т., Абрамов, Д.В., Делицкая, И.Н., & Овчинникова, Е.Г. (2021). Влияние молокосвертывающих ферментов животного и микробного происхождения на качество и срок хранения мягких сыров. Пищевые системы, 4(4), 286-293. https://doi.org/10.21323/2618-9771-2021-4-4-286-293

12. Руденко, О.С., Парашина, Ф.И., Петрова, Н.А., Южакова, К.В., & Савенкова, Т.В. (2018). Изменение содержания витаминов при производстве и хранении мучных кондитерских изделий. Пищевая промышленность, 12, 46-48.

13. Осипов, М.В. (2011). Развитие технологии шоколада на основе совершенствования системы оценки его качества [Кандидатская диссертация, Московский государственный университет пищевых производств]. Москва, Россия.

14. Осипов, М.В., Кондратьев, Н.Б., Руденко, О.С., & Аксенова, Л.М. (2010). Влияние массовой доли общего сухого остатка какао-продуктов на сроки годности шоколада. Доклады Российской академии сельскохозяйственных наук, 5, 47 – 48.

15. Руденко, О.С. (2018). Развитие технологии кондитерских изделий с использованием фруктового сырья на основе совершенствования системы оценки качества [Кандидатская диссертация, Московский государственный университет пищевых производств]. Москва, Россия.

16. Севостьянова, Е.М., & Данилян, А.В. (2018). Обзор методов "ускоренного старения" для обоснования сроков годности продуктов безалкогольной отрасли. Пиво и напитки, 3, 56-59.

17. Силенина, С. (2019). Тренды российского кондитерского рынка. Кондитерское и хлебопекарное производство, 5-6, 14–16.

18. Скокан, Л.Е., Кондратьев, Н.Б., Дегтярева, Н.А., Аксенова, Л.М., & Нечаев, А.П. (2001). Исследование процессов окисления липидов в образцах галет при длительном хранении. Кондитерское производство, 1, 40-41.

19. Скокан, Л.Е., Кондратьев, Н.Б., Кнопова, С.И., Фунтикова, Н.С., Минчук, Н.О., Аксенова, Л.М., & Нечаев, А.П. (2001). Изучение состава галет для обоснования сохранности их качества. Хранение и переработка сельхозсырья, 7, 38-40.

20. Стеле, Р. (2008). Срок годности пищевых продуктов: Расчет и испытание (В. Широкова, Пер.) Профессия.

21. Ткешелашвили, М.Е. (2017). Шоколад и шоколадная глазурь, устойчивые к "поседению". Кондитерское производство, 4, 27-29.

22. Шарафеддинова, А.А. (2000). Окислительные и гидролитические процессы, протекающие в пралиновых конфетах с заменителями какао-продуктов. Хранение и переработка сельхозсырья, 12, 37.

23. Ancheta, A.K.G., Yaptenco, K.F., Mopera, L.E., Bainto, L.C., Lizardo, R.C.M., & Dizon, E.I. (2020). Accelerated shelf-life test (ASLT) of batuan [Garcinia binucao (Blanco) Choisy] fruit powder. Food Research, 4 (4), 1254 – 1264. https://doi.org/10.26656/fr.2017.4(4).018

24. Andrewes, P. (2022). Predicting the shelf-life of microbially-stabilised dairy products: what are the roles of stability studies, storage trials, ‘accelerated’ trials, and dairy science. International Dairy Journal, 125, 105239. https://doi.org/10.1016/j.idairyj.2021.105239

25. Barden, L., Decker, E.A. (2013). Lipid oxidation in low-moisture food: A review. Critical reviews in food science and nutrition, 56, 2467–2482. https://doi.org/10.1080/10408398.2013.848833.

26. Cartier, P. (2009). Accelerated Shelf-lifeTesting. Accelerated testing will confirm the performance of a product from production to the consumer. The Manufacturing Confectioner, 53.

27. Caruso, M.C., Galgano, F., Colangelo, M.A., Condelli, N., Scarpa, T., Tolve, R., Favati, F. (2017). Evaluation of the oxidative stability of bakery products by OXITEST method and sensory analysis. European food research & technology, 243 (7), 1183–1191. https://doi.org/10.1007/s00217-016-2831-9

28. Chathuri, S.M., Harshani Algama, C., Wimalasekara, R.L., Weerakoon, W.N.M.T.D.N., Jayathilaka, N., Seneviratne, K.N. (2019). Improvement of Oxidative Stability and Microbial Shelf Life of Vanilla Cake by Coconut Oil Meal and Sesame Oil Meal Phenolic Extracts. Journal of Food Quality, 1263629. https://doi.org/10.1155/2019/1263629

29. Choosuk, N., Meesuk, P., Renumarn, P., Phungamngoen, C., & Jakkranuhwat, N. (2022). Kinetic Modeling of Quality Changes and Shelf Life Prediction of Dried Coconut Chips. Processes, 10, 1392. https://doi.org/10.3390/pr10071392

30. Conte, L., Milani, A., Calligaris, S., Rovellini, P., Lucci, P., & Nicoli, M.C. (2020). Temperature dependence of oxidation kinetics of extra virgin olive oil (EVOO) and shelf-life prediction. Foods, 9, 295. https://doi.org/10.3390/foods9030295

31. Corradini, M.G. (2018). Shelf Life of Food Products: From Open Labeling to Real-Time Measurements. Annual review of food science and technology. https://doi.org/10.1146/annurev-food-030117-012433

32. Ekafitri, R., Kurniawan, Y.R., Desnilasari, D., Surahman, D.N., & Indriati, A. (2021). Shelf-life assessment of energy banana bar using acceleration method with critical moisture content approach. Food Science and Technology, 41(1), 163-168. https://doi.org/10.1590/fst.13120.

33. Etsehiwot, G., Hall, C. (2016) Oxidative Stability and Shelf Life of Foods Containing Oils and Fats (Ed.), Oxidative Stability and Shelf Life of Crackers, Cookies, and Biscuits Department of Plant Sciences (pp. 461-478). Academic Press и AOCS Press. https://doi.org/10.1016/B978-1-63067-056-6.00012-4

34. Flavio, E., Spanemberg, M., Korzenowski, A., Sellitto, M. A. (2019). Effects of sugar composition on shelf life of hard candy: Optimization study using D-optimal mixture design of experiments. Journal of Food Process Engineering, 42 (6). https://doi.org/10.1111/jfpe.13213

35. Hidayati, S., Sartika, D., Sutoyo, S., & Fudholi, А. (2022). Predict the Shelf Life of Instant colate in Vacuum Packing by Using Accelerated Shelf Life Test (ASLT). Mathematical Modelling of Engineering Problems, 9(2), 443-450. https://doi.org/10.18280/mmep.090220

36. Hong-xin, J., Wen-Liang C., Xiao-Yan, Q., & Mi-Ya, Su. (2019). The stability of milk-based infant formulas during accelerated storage. CyTA - Journal of Food, 17(1), 960104. https://doi.org/10.1080/19476337.2018.1561519

37. Labuza, T.P., Riboh, D. (1982). Theory and application of arrhenius kinetics to the predication of nutrient losses in foods. Food technol, 36 (10), 66-74.

38. Jianga Y., Yang, X., Jin, H., Feng, X., Tian, F., Song, Y., Ren, Y., Man, C., & Zhang, W. (2021) Shelf-life prediction and chemical characteristics analysis of milk formula during storage. LWT, 144, 111268. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2021.111268

39. Khathir R., Yuliana, R., & Putra, B.S. (2019). The Shelf-life Prediction of Sweet Orange Based on Its Total Soluble Solid by Using Arrhenius and Q 10 Approach. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering 506, 012058 doi:10.1088/1757-899X/506/1/012058

40. Kozłowska, M., Zbikowska, A., Szpicer, A., & Półtorak, A. (2019). Oxidative stability of lipid fractions of sponge-fat cakes after green tea extracts application. Journal of Food Science and Technology, 56(55), 2628–2638. https://doi.org/10.1007/s13197-019-03750-5

41. Labuza, T.P., & Hartel, R.W. (2013). Shelf Life of Confectionery Products. The Manufacturing Confectioner, 55.

42. Labuza, T. P., & Riboh, D. (1982). Theory and application of arrhenius kinetics to the predication of nutrient losses in foods. Food Technology, 36(10), 66-74.

43. Li Y., Ding, S., Wang, Y. (2022). Shelf life predictive model for postharvest shiitake mushrooms. Journal of Food Engineering, 330, 111099. https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2022.111099

44. Clodoveo, M.L., Muraglia, M., Fino, V., Curci, F., Fracchiolla, G., Rina Corbo, F.F. (2021). Overview on Innovative Packaging Methods Aimed to Increase the Shelf-Life of Cook-Chill Foods. Foods, 10(9), 2086. https://doi.org/10.3390/foods10092086

45. Manzocco, L. (2020). Modeling the Effect of the Oxidation Status of the Ingredient Oil on Stability and Shelf Life of Low-Moisture Bakery Products: The Case Study of Crackers. Foods, 9 (6), 749. https://doi.org/10.3390/foods9060749

46. Moschopoulou, E., Moatsou, G., Syrokou, M. K., Paramithiotis, S., & Drosinos, E. H. (2019). Food Quality and Shelf Life (Ed.), Food quality changes during shelf life (pp. 1-13). Academic Press. http://dx.doi.org/10.1016/B978-0

47. Moher, D., Liberati, A., Tetzlaff, J., Altman, D. G., Altman, D., & Antes, G. (2009). Preferred reporting items for systematic reviews and meta-analyses. Plos Medicine, 6(7), e1000097. https://doi.org/10.1371/journal.pmed.1000097

48. Nurhayati, R., Pratiwi, R., Anandito, R.B.K., Novita Herawati, E.R., Angwar, M. (2018). Accelerated Shelf Life Testing of Chocomix Using Critical Moisture Content Approach. Reaktor, 18(2), 63-70.

49. Plotnikova, I.V., Zharkova, I.M., Magomedov, G.O., Magomedov, M.G., Khvostov, A.A., & Miroshnichenko, E.N. (2021). Forecasting and quality control of confectionery products with the use of “water activity” indicator. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 640, 062003. https://doi.org/10.1088/1755-1315/640/6/062003

50. Prabhakar, H., Bock, C.H., Kerr, W.L., & Kong, F. (2022). Pecan color change during storage: Kinetics and Modeling of the Processes. Current Research in Food Science, 5, 261-271. https://doi.org/10.1016/j.crfs.2022.01.015

51. Pulungan, M.H., Sukmana, A.D., & Dewi, I.A. (2018). Shelf life prediction of apple brownies using accelerated method. IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science. 131, 012019 https://doi.org/10.1088/1755-1315/131/1/012019

52. Rahman, T., Sulaiman, N.F., Turmala, E., Andriansyah, R.C.E., Luthfiyanti, R., & Triyono, A. (2019). Shelflife prediction of biscuits prepared from modified suweg (Amorphophallus campanulatus B) flour using Arrhenius model. IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science 251, 012035, 1-9. https://doi.org/10.1088/1755-1315/251/1/012035

53. Renumarn P., & Choosuk N. (2020). Influence of Packaging and Storage Conditions on the Quality and Shelf-life of Chewy Santol (Kraton-Yee) Candies. Department of Innovation and Product Development Technology, Faculty of Agro-Industry, King Mongkut’s University of Technology North Bangkok, Thailand. Web of Conferences 141, 02002 https://doi.org/10.1051/e3sconf/202014102002

54. Roduit, B., Albert Luyet, C., Hartmann, M., Folly, P., Sarbach, A., Dejeaifve, A., Dobson, R., Schroeter, N., Vorlet, O., Dabros, M., Baltensperger. R. (2019). Continuous Monitoring of Shelf Lives of Materials by Application of Data Loggers with Implemented Kinetic Parameters. Molecules, 24, 221. https://doi.org/10.3390/molecules24122217

55. Man, C., & Jones, A.A. (1994). Shelf Life Evaluation of Foods. Edited Springer Science Busness Medis. https://doi.org/10.1007/978-1-4615-2095-5

56. Soro A.B., Noore, S., Hannon, S., Whyte, P., Bolton, D.J., O’Donnell, C., Tiwari, B.K. (2021). Current sustainable solutions for extending the shelf life of meat and marine products in the packaging process. Food Packaging and Shelf Life, 29, 100722. https://doi.org/10.1016/j.fpsl.2021.100722

57. Spanemberg, F.E.M., Sellitto, M.A., Porto, L.M., Cruz dos Santos, A., & Lemos Souza, Á.C. (2022). Shelf life estimation of glassy confections using moisture sorption isotherms. Journal of Food Process Engineering, 45 (5), e14024. https://doi.org/10.1111/jfpe.14024

58. Spanemberg, F.E.M., Korzenowski, A.L., & Sellitto, M.A. (2019). Effects of sugar composition on shelf life of hard candy: Optimization study using D-optimal mixture design of experiments. Journal of Food Process Engineering, 45(5), e13213. https://doi.org/10.1111/jfpe.13213

59. Subramaniam, P. (2007). Determining Shelf Life of Confectionery Products. The Manufacturing Confectioner, 85.

60. Subramaniam, P.J. (2009). Science and Technology of Enrobed and Filled Chocolate, Confectionery and Bakery Products. Shelf-life prediction and testing (pp. 233–254). doi:10.1533/9781845696436.2.233

61. Taormina, P.J., Hardin, M.D. (2021). Food Safety and Quality-Based Shelf-life of Perishable Foods, Springer.

62. Torrieri, E. (2016). Storage Stability: Shelf Life Testing. Encyclopedia of Food and Health, 188-192. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-384947-2.00666-8

63. Wang, W., Hu, W., Ding, T., Ye, X., & Liu, D. (2018). Shelf-life prediction of strawberry at different temperatures during storage using kinetic analysis and model development. Journal of Food Processing and preservation, 42(8), e13693. https://doi.org/10.1111/jfpp.13693

64. Xu, Y., Lu, L. (2022). The time-temperature tolerance theory behind thermal kinetic models for shelf-life prediction of common foods. Food Science and Technology, 42, e32722. https://doi.org/10.1590/fst.32722

65. Zbikowska, A., Kozlowska, M., Poltorak, A., Kowalska, M., Rutkowska, J., Kupiec, M. (2018). Effect of addition of plant extracts on the durability and sensory properties of oat flake cookies. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, 2 (134), 1101-1111. https://doi.org/10.1007/s10973-018-7301

66. Zhang, W., Luo, Z., Wang, A., Gu, X., & Lv, Z. (2021). Kinetic models applied to quality change and shelf life prediction of kiwifruits. LWT, 138, 110610. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2020.110610

67. Zhao, S., Han, X., Liu, B., Wang, S., Guan, W., Wu, Z., & Theodorakis P.E. (2022). Shelf-life prediction model of fresh-cut potato at different storage temperatures. Journal of Food Engineering, 317, 110867. https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2021.110867