Факторы, влияющие на качество и сроки годности напитков брожения из плодового сырья: обзор предметного поля

Введение: В данном обзоре предметного поля проанализированы научные литературные источники (с 2004 по 2023 гг.), посвященные вопросу изменения качества напитков брожения из плодового сырья в процессе их производства и хранения, с целью выявления факторов, которые могут оказывать влияние на изменение сроков годности таких напитков.

Целью обзора явились изучение и анализ научных работ по вопросам формирования физико-химических, биохимических и органолептических показателей сидра, а также обобщение существующих данных по влиянию различных факторов, оказывающих влияние на изменение качественных характеристик сидров в процессе их производства и хранения.

Материалы и методы: Для обзора использованы научные публикации российских и зарубежных ученых по вопросам формирования и изменения качественных характеристик напитков брожения из плодового сырья. Поиск научных источников по исследуемой теме на русском и английском языках осуществлялся в базе данных Scopus, а также в электронной библиотеке eLibrary. В качестве метода исследования использовано обобщение результатов.

Результаты: Обобщены данные о влиянии отдельных групп химических веществ, входящих в состав плодового сырья, на формирование качественных характеристик напитков брожения. Проанализирована информация о применении различных методов обработки сидров с целью обеспечения микробиологической стабильности и предотвращения реакций потемнения. Выявлено, что новые методы нетермической обработки такие как импульсные электрические поля, ультрафиолетовый свет, высокоинтенсивные световые импульсы, ультразвук имеют широкие перспективы применения в качестве альтернативы традиционной термической пастеризации фруктовых напитков. Приведены результаты исследований, свидетельствующие об эффективности инновационных нетермических методов, для инактивации патогенных микроорганизмов. При этом отмечается необходимость проведения более глубоких исследований влияния ультрафиолетовых лучей и световых импульсов на органолептические свойства напитков, так как повышенные дозы или время воздействия могут стать причиной изменения цвета и снижения питательной ценности сидра. Проанализирована информация об изменениях химического состава напитков брожения под воздействием повышенной температуры и солнечного света. Выявлено, что указанные параметры окружающей среды оказывают вредное воздействие цвет, аромат и вкус напитков из плодового сырья.

Выводы: Обзор химического состава и качества плодового сырья, методов обработки и внешних факторов выявил, что для обеспечения сохранности напитков брожения необходимо глубокое изучение процессов, протекающих при их производстве, хранении, транспортировании и реализации. Выявление факторов риска, которые могут привести к интенсификации процессов, приводящих к ухудшению потребительских свойств данного продукта, может стать основой при разработке методов прогнозирования сроков годности новых наименований напитков брожения из плодового сырья.

1. Кобелев, К. В., Волкова, Т. Н., Харламова, Л. Н., Лазарева, И. В., & Данилян, А. В. (2021). Методы ускоренного прогнозирования сроков годности пивных напитков. Пищевая промышленность, (7), 82-85. https://doi.org/10.52653/PPI.2021.7.7.008

2. Ковалева, И. Л., Соболева, О. А., & Севостьянова, Е.М. (2020). Влияние методов "ускоренного старения" на сохранность потребительских свойств безалкогольных напитков с целью прогнозирования сроков годности. Пиво и напитки. (2), 6-10. https://doi.org/10.24411/2072-9650-2020-10015

3. Кузьмина, Е. И., Егорова, О. С., & Акбулатова, Д. Р. (2022). Сидры в России и за рубежом. Сырье. Пищевая промышленность, (12), 87-91. https://doi.org/10.52653/PPI.2022.12.12.018

4. Макаров, С. С., Жиров, В. М., Панасюк, А. Л., & Преснякова, О. П. (2018). Технологические аспекты производства фруктовых вин с повышенной биологической ценностью. Пиво и напитки, (2), 42-45.

5. Матвеева, Н. А., & Хасанов, А. Р. (2016). Прогнозирование срока годности методом ускоренного тестирования в технологии напитков функционального назначения. Научный журнал НИУ ИТМО. Серия: процессы и аппараты пищевых производств, (4), 75-82.

6. Панасюк, А. Л., Кузьмина, Е. И., & Егорова О. С. (2014). Изменение содержания органических кислот при производстве плодовых напитков и вин. Пиво и напитки, (2), 36-38.

7. Посокина, Н. Е., & Захарова, А. И. (2023). Современные нетермические способы обработки растительного сырья, применяемые для увеличения его хранимоспособности. Пищевые системы, 6(1), 4-10. https://doi.org/10.21323/2618-9771-2023-6-1-4-10

8. Ширшова, А. А., Агеева, Н. М., & Бирюкова, С. А. (2020). Исследование химического состава яблок различных сортов, произрастающих в хозяйствах Краснодарского края. Вестник ВГУИТ, 82(2), 131-136. https://doi.org/10.20914/2310-1202-2020-2-131-136

9. Akagić, A., Oras, A., Gaši, F., Meland, M., Drkenda, P., Memić S., Spaho, N., Žuljević, S. O., Jerković, I., Musić, O., Hudina, M. (2022). A Comparative Study of Ten Pear (Pyrus communis L.) Cultivars in Relation to the Content of Sugars, Organic Acids, and Polyphenol Compounds. Foods, 11(19), 3031. https://doi.org/10.3390/foods11193031

10. Alberti, A., Machado dos Santos, T. P., Ferreira Zielinski, A. A., Eleuterio dos Santos, C. M., Braga, C. M., Demiate, I.M., & Nogueira, A. (2016). Impact on chemical profile in apple juice and cider made from unripe, ripe and senescent dessert varieties. LWT - Food Science and Technology, 65, 436–443. https://doi.org/10.1016/J.LWT.2015.08.045

11. Arnold, M., & Gramza-Michałowska, A. (2022). Enzymatic browning in apple products and its inhibition treatments: A comprehensive review. Comprehensive Reviews in food science and food safety, 21(6), 5038-5076 https://doi.org/10.1111/1541-4337.13059

12. Azhuvalappil, Z., Fan, X., Geveke, D.J., & Zhang, H.Q. (2010). Thermal and nonthermal processing of apple cider: storage quality under equivalent process conditions. Journal of Food Quality, 33(5), 612-631. https://doi.org/10.1111/j.1745-4557.2010.00342.x

13. Barba, F. J., Koubaa, M., do Prado-Silva, L., Orlien, V., & Sant’Ana, A. de S. (2017). Mild processing applied to the inactivation of the main foodborne bacterial pathogens: A review. Trends in Food Science & Technology, 66, 20–35. https://doi.org/10.1016/j.tifs.2017.05.011

14. Başlar, M., & Ertugay, M. F. (2012). The effect of ultrasound and photosonication treatment on polyphenoloxidase (PPO) activity, total phenolic component and colour of apple juice. International Journal of Food Science and Food Technology, 48(4), 886–892. https://doi.org/10.1111/ijfs.12015

15. Calugar, P. C., Coldea, T. E., Salanță, L. C., Pop, C. R., Pasqualone, A., Burja-Udrea, C., Zhao, H., & Mudura, E. (2021). An overview of the factors influencing apple cider sensory and microbial quality from raw materials to emerging processing technologies. Processes, 9(3), 502. https://doi.org/10.3390/pr9030502

16. Caminiti, I. M., Palgan, I., Muñoz, A., Noci, F., Whyte, P., Morgan, D. J., & Lyng, J. G. (2010). The Effect of Ultraviolet Light on Microbial Inactivation and Quality Attributes of Apple Juice. Food and Bioprocess Technology, 5(2), 680–686. https://doi.org/10.1007/s11947-010-0365-x

17. Charles-Rodríguez, A. V., Nevárez-Moorillón, G. V., Zhang, Q. H., & Ortega-Rivas, E. (2007). Comparison of Thermal Processing and Pulsed Electric Fields Treatment in Pasteurization of Apple Juice. Food and Bioproducts Processing, 85(2), 93–97. https://doi.org/10.1205/fbp06045

18. Choudhary, R., & Bandla, S. (2012). Ultraviolet Pasteurization for Food Industry. International Journal of Food Science and Nutrition Engineering, 2(1): 12-15. https://doi.org/10.5923/j.food.20120201.03

19. Chueca, B., Ramírez, N., Arvizu-Medrano, S. M., García-Gonzalo, D., & Pagán, R. (2015). Inactivation of spoiling microorganisms in apple juice by a combination of essential oils’ constituents and physical treatments. Food Science and Technology International, 22(5), 389–398. https://doi.org/10.1177/1082013215606832

20. Coldea, T.E., Socaciu, C., Mudura, E., Socaci, S.A., Ranga, F., Pop, C.R., Vriesekoop, F., & Pasqualone, A. (2020). Volatile and phenolic profiles of traditional Romanian apple brandy after rapid ageing with different wood chips. Food Chemistry, 320, 126643. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2020.126643

21. Diao, E., Chu, X., Hou, H., Dong, H., & Gao, D. (2018). Improving the safety of apple juice by UV irradiation. Journal of Food Measurement and Characterization, 12, 2005–2011. https://doi.org/10.1007/s11694-018-9815-3

22. Donahue, D. W., Canitez, N., & Bushway, A. A. (2004). UV inactivation of E. coli O157:H7 in apple cider: Quality, sensory and shelf-life analysis. Journal of Food Processing and Preservation, 28(5), 368–387. https://doi.org/10.1111/J.1745-4549.2004.23062.X

23. Dong, Q., Manns, D. C., Feng, G., Yue, T., Churey, J. J., & Worobo, R. W. (2010). Reduction of patulin in apple cider by UV radiation. Journal of Food Protection, 73(1), 69–74. https://doi.org/10.4315/0362-028x-73.1.69

24. Dos Santos, T. P. M., Alberti, A., Judacewski P., Zielinski, A. A. F., & Nogueira, A. (2018). Effect of sulphur dioxide concentration added at different processing stages on volatile composition of ciders. Journal of the institute of brewing, 124(3), 261-268. https://doi.org/10.1002/jib.500

25. Falguera, V., Pagan, J., Garza, S., Garvin, A., & Ibarz, A. (2012). Inactivation of polyphenol oxidase by ultraviolet irradiation: Protective effect of melanins. Journal of Food Engineering, 110(2), 305-309. https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2011.04.005

26. Fan, X., & Geveke, D. J. (2007). Furan Formation in Sugar Solution and Apple Cider upon Ultraviolet Treatment. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 55(19), 7816–7821. doi:10.1021/jf071366z

27. Feng, S., Yi, J., Li, X., Wu, X., Zhao, Y., Ma, Y., & Bi, J. (2021). Systematic review of phenolic compounds in apple fruits: Compositions, distribution, absorption, metabolism, and processing stability. Journal of agricultural and food chemistry, 69(1), 7-27. https://doi.org/10.1021/acs.jafc.0c05481

28. Guiné, R. P. F., Barroca, M. J., Coldea, T. E., Bartkiene, E., & Anjos, O. (2021). Apple Fermented Products: An Overview of Technology, Properties and Health Effects. Processes, 9(2), 223. doi:10.3390/pr9020223

29. Han, Y., Su, Zh., & Du, J. (2023). Effects of apple storage period on the organic acids and volatiles in apple wine. LWT, 173, Article 114389. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2022.114389

30. Ioannoua, I., Hafsaa, I., Hamdib, S., Charbonnela, C., & Ghoula M. (2012). Review of the effects of food processing and formulation on flavonol and anthocyanin behavior. Journal of food engineering, 111, 208-217. https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2012.02.006

31. Islam, M. S., Patras, A., Pokharel, B., Wu, Y., Vergne, M. J., Shade, L., Xiao, H., Sasges, M. (2016). UV-C irradiation as an alternative disinfection technique: Study of its effect on polyphenols and antioxidant activity of apple juice. Innov. Food Sci. Emerg., 34, 344–351.

32. Juhart, J., Medic, A., Veberic, R., Hudina, M., Jakopic, J., Stampar, F. (2022). Phytochemical Composition of Red-Fleshed Apple Cultivar ‘Baya Marisa’ Compared to Traditional, White-Fleshed Apple Cultivar ‘Golden Delicious’. Horticulturae, 8(9), 811. https://doi.org/10.3390/horticulturae8090811

33. Jukanti, A. (2017). Function(s)/Role(s) of Polyphenol Oxidases. Polyphenol Oxidases (PPOs) in Plants, 73–92. doi:10.1007/978-981-10-5747-2_5

34. Khan, M. H., Kiran, A., Saif, H., Nadeem, M. S., & Khan, M. (2022). Effect of Apple Quality, Yeast Strains and Use of Antimicrobial Additives on Cider Production with Therapeutic Potential. Acta Scientific MICROBIOLOGY, 5(1), 94-103. https://doi.org/10.31080/asmi.2022.05.0990

35. Koutchma, T. (2009). Advances in Ultraviolet Light Technology for Non-thermal Processing of Liquid Foods. Food and Bioprocess Technology, 2(2), 138–155. https://doi.org/10.1007/s11947-008-0178-3

36. Koutchma, T., Popović, V., Ros-Polski, V., & Popielarz, A. (2016). Effects of ultraviolet light and high-pressure processing on quality and health-related constituents of fresh juice products. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety, 15(5), 844–867. https://doi.org/10.1111/1541-4337.12214.

37. Li, J., Zhang, C., Liu, H., Liu, J., & Jiao, Z. (2020). Profiles of sugar and organic acid of fruit juices: A comparative study and implication for authentication. Journal of Food Quality. Article ID 7236534. https://doi.org/10.1155/2020/7236534

38. Lee, H., Kim, H., Cadwallader, K. R., Feng, H., & Martin, S. E. (2013). Sonication in combination with heat and low pressure as an alternative pasteurization treatment—Effect on Escherichia coli K12 inactivation and quality of apple cider. Ultrasonics Sonochemistry, 20(4), 1131–1138. https://doi.org/10.1016/j.ultsonch.2013.01.003

39. Lobo, A. P., Bedriñana, R. P., Madrera, R. R., & Valles, B. S. (2021). Aromatic, olfactometric and consumer description of sweet ciders obtained by cryo-extraction. Food Chemistry, 338. Article 127829. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2020.127829

40. Mahendran, R., Ramanan, K. R., Barba, F. J., Lorenzo, J. M., López-Fernández, O., Munekata, P. E. S., 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. https://doi.org/10.1016/j.tifs.2019.03.010

41. Mannozzi, C., Fauster, T., Haas, K., Tylewicz, U., Romani, S., Rosa, M. D., & Jaeger, H. (2018). Role of thermal and electric field effects during the pre-treatment of fruit and vegetable mash by pulsed electric fields (PEF) and ohmic heating (OH). Innovative Food Science & Emerging Technologies, 48, 131–137. https://doi.org/10.1016/j.ifset.2018.06.004

42. Müller, A., Noack, L., Greiner, R., Stahl, M. R., & Posten, C. (2014). Effect of UV-C and UV-B treatment on polyphenol oxidase activity and shelf life of apple and grape juices. Innovative Food Science & Emerging Technologies, 26, 498–504. https://doi.org/10.1016/j.ifset.2014.05.014

43. Park, Sh-Y., Kang, T-M., Kim, M.-J., & Kim, M.-J. (2018). Enzymatic browning reaction of apple juices prepared using a blender and a low-speed masticating household juicer. Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry, 82(11), 2000–2006. https://doi.org/10.1080/09168451.2018.1497943

44. Park, J-S., & Ha, J-W. (2019). Ultrasound treatment combined with fumaric acid for inactivating food-borne pathogens in apple juice and its mechanisms. Food Microbiology, 84, 103277. https://doi.org/10.1016/j.fm.2019.103277

45. Pinto, T., Vilela, A., & Cosme, F. (2022). Chemical and Sensory Characteristics of Fruit Juice and Fruit Fermented Beverages and Their Consumer Acceptance. Beverages, 8(2), 33. https://doi.org/10.3390/beverages8020033

46. Preti, R., & Tarola, A. M. (2021). Study of polyphenols, antioxidant capacity and minerals for the valorisation of ancient apple cultivars from Northeast Italy. European Food Research and Technology, 247, 273–283. https://doi.org/10.1007/s00217-020-03624-7

47. Rawson, A., Patras, A., Tiwari, B. K., Koutchma, T., & Brunton, N. (2011a). Effect of thermal and non-thermal processing technologies on the bioactive content of exotic fruits and their products: Review of recent advances. Food Research International, 44, 1875–1887. https://doi.org/10.1016/j.foodres.2011.02.053

48. Rodríguez-Bencomo, J. J., Viñas, I., Martín-Belloso, O., & Soliva-Fortuny, R. (2020). Formation of patulin-glutathione conjugates induced by pulsed light: A tentative strategy for patulin degradation in apple juices. Food Chemistry, 315, 126283. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2020.126283

49. Saeeduddin, M., Abid, M., Jabbar, S., Wu, T., Hashim, M. M., Awad, F. N., Hu, B., Lei, S., Zeng, X. (2015). Quality assessment of pear juice under ultrasound and commercial pasteurization processing conditions. LWT - Food Science and Technology, 64(1), 452–458. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2015.05.005

50. Salih, F. M. (2006). Risk assessment of combined photogenotoxic effects of sunlight and food additives. Science of The Total Environment, 362(1-3), 68–73. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2005.05.027

51. Simonato, B., Lorenzini, M., & Zapparoli, G. (2021). Effects of post-harvest fungal infection of apples on chemical characteristics of cider. LWT, 138, Article 110620. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2020.110620

52. Tarko, T., Januszek, M., Pater, A., Sroka, P., & Duda-Chodak, A. (2020). The quality of ciders depends on the must supplementation with mineral salts. Molecules, 25(16). Article 3640. https://doi.org/10.3390/molecules25163640

53. Techakanon, C., & Sirimuangmoon, C. (2020). The Effect of Pasteurization and Shelf Life on the Physicochemical, Microbiological, Antioxidant, and Sensory Properties of Rose Apple Cider during Cold Storage. Beverages, 6(3), 43; https://doi.org/10.3390/beverages6030043

54. Turk, M. F., Vorobiev, E., & Baron, E. (2012). Improving apple juice expression and quality by pulsed electric field on an industrial scale. LWT - Food Science and Technology, 49(2), 245–250. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2012.07.024

55. Ugarte-Romero, E., Feng, H., Martin, S. E., Cadwallader, K., & Robinson, S. J. (2006). Inactivation of Escherichia coli with power ultrasound in apple cider. Journal of Food Science, 71(2), 102–108. https://doi.org/10.1111/j.1365-2621.2006.tb08890.x

56. Vasantha Rupasinghe, H. P., & Juan, L. (2012). Emerging Preservation Methods for Fruit Juices and Beverages. Food Additive. https://doi.org/10.5772/32148

57. Vidot, K., Rivard, C., Vooren, G. V., Siret, R., & Lahaye, M. (2020). Metallic ions distribution in texture and phenolic content contrasted cider apples. Postharvest Biology and Technology, 160, Article 111046. https://doi.org/10.1016/j.postharvbio.2019.111046

58. Wandjou, J. G. N., Mevi, S., Sagratini, G., Vittori, S., Dall’Acqua, S., Caprioli, G., Lupidi, G., Mombelli, G., Arpini, S., Allegrini, P., Les, F., López, V., Maggi, F. (2020). Antioxidant and enzyme inhibitory properties of the polyphenolic-rich extract from an ancient apple variety of Central Italy (Mela Rosa dei Monti Sibillini). Plants, 9(1), 9. https://doi.org/10.3390/plants9010009

59. Way, M. L, Jones, J. E., Longo, R., Dambergs, R. G., & Swarts, N. D. (2022). A Preliminary Study of Yeast Strain Influence on Chemical and Sensory Characteristics of Apple Cider. Fermentation, 8(9), 455. https://doi.org/10.3390/fermentation8090455

60. Wibowo, S., Essel, E. A., Man, S. D., Bernaert, N., Droogenbroeck, B. V., Grauwet, T., Loey, A. V., & Hendrickx, M. (2019). Comparing the impact of high pressure, pulsed electric field and thermal pasteurization on quality attributes of cloudy apple juice using targeted and untargeted analyses, Innovative Food Science & Emerging Technologies, 54, 64-77. https://doi.org/10.1016/j.ifset.2019.03.004

61. Wicklund, T., Skottheim, E. R., Remberg, S. F. (2020). Various Factors Affect Product Properties in Apple Cider Production. International Journal of Food Studies, 9, SI84–SI96. https://doi.org/10.7455/ijfs/9.SI.2020.a7

62. Wiktor, A., Mandal, R., Singh, A., & Pratap Singh, A. (2019). Pulsed Light treatment below a Critical Fluence (3.82 J/cm2) minimizes photo-degradation and browning of a model Phenolic (Gallic Acid) Solution. Foods, 8(9), 380. https://doi.org/10.3390/foods8090380

63. Wu, C., Li, T., Qi, J., Jiang, T., Xu, H., & Lei, H. (2020). Effects of lactic acid fermentation-based biotransformation on phenolic profiles, antioxidant capacity, and flavor volatiles of apple juice. LWT, 122. Article 109064. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2020.109064

64. Xu, Z., Yang, Z., Ji, J., Mou, Y., Chen, F., Xiao, Z., Liao, X., Hu, X., & Ma, L. (2023). Polyphenol mediated non-enzymatic browning and its inhibition in apple juice. Food Chemistry, 404, Part A, Article 134504. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2022.134504

65. Yang, Y., Shen, H., Tian, Y., You, Z., & Guo, Y. (2019). Effect of thermal pasteurization and ultraviolet treatment on the quality parameters of not-from-concentrate apple juice from different varieties. CyTA - Journal of Food, 17(1), 189–198. https://doi.org/10.1080/19476337.2019.1569725

66. Zhao, X. Q., & Bai, F.W. (2012). Zinc and yeast stress tolerance: micronutrient plays a big role. Journal of biotechnology, 158(4), 176-183. https://doi.org/10.1016/j.jbiotec.2011.06.038

67. Zhao, D., Lau, E., Padilla-Zakour, O. I., & Moraru, C. I., (2017). Role of pectin and haze particles in membrane fouling during cold microfiltration of apple cider. Journal of Food Engineering, 200, 47-58. https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2016.12.020