Введение: В Российской Федерации потери картофеля при хранении достигают 14 % от объёма урожая, что обусловлено прорастанием и нарушением биохимического баланса клубней. Использование ионизирующего излучения признано эффективным методом ингибирования прорастания, однако его влияние на ферментативную активность и белковый профиль клубней недостаточно изучено.

Цель: Оценить влияние тормозного излучения в дозах 50–150 Гр (рекомендованных МАГАТЭ) на механическую прочность, белковый состав и активность ферментов антиоксидантной системы и обмена веществ в клубнях картофеля.

Материалы и методы: Объектом исследования были клубни картофеля сорта «Ред Скарлетт». Использовали тормозное излучение (10 МэВ), дозы 0, 50, 100 и 150 Гр. Измеряли твёрдость (пенетрометрия), проводили высаливание белков сульфатом аммония, определяли содержание общего белка (метод Лоури), а также активность кислой фосфатазы и каталазы (спектрофотометрически и титриметрически).

Результаты: Установлено увеличение твердости клубней при дозе 150 Гр на 34 % по сравнению с контролем. При 100 Гр масса белковых осадков достигала максимума, превысив контроль в 8,8 раз. При 150 Гр количество общего белка превышало контроль в 6,6 раз. Активность кислой фосфатазы возрастала до 2,8 раза при 100 Гр, после чего снижалась. Активность каталазы увеличивалась с ростом дозы и достигала максимума при 150 Гр (в 2,14 раза выше контроля).

Выводы: Полученные результаты подтверждают чувствительность метаболических и структурных параметров картофеля к дозам ионизирующего излучения и демонстрируют потенциал применения облучения в технологии хранения.

Введение: Универсальные MES-системы (Manufacturing Execution System – система управления производственными процессами) не адаптированы под хлебопекарное производство: не обеспечивают гибкую настройку параметров выпечки, не учитывают влияние технологических режимов на качественные характеристики продукции. Интеграция такой системы занимает много времени и требует тщательной настройки или доработки, что подчёркивает необходимость в прикладных решениях с учетом отраслевой специфики.

Цель: Разработать и апробировать систему оптимального управления (ИСОУ) процессом выпечки хлебобулочных изделий при соблюдении заданных стандартов.

Методы: В рамках исследования разработана ИСОУ процессом выпечки хлебобулочных изделий. В основу легла математическая модель оптимизации, построенная с применением корреляционно-регрессионного анализа и метода градиентного спуска. Эмпирическая база состоит из данных, полученных методом экспертного опроса технологов и параметров технологических карт. Апробация проводилась в эмуляционной среде модели.

Результаты: Представлена информационная система оптимального управления процессом выпечки хлебобулочных изделий, реализованная в виде программного модуля с возможностью интеграции в MES-среду. Научная новизна работы заключается в математической постановке задачи оптимизации и математической модели управления процессом выпечки, на основе которой задача решается. В отличие от существующих исследований, сосредоточенных на планировании загрузки линий или оценке качества без интеграции в контуры автоматизированного управления, разработанная модель обеспечивает оптимизацию рецептуры и режимов выпечки в едином контуре управления. Апробация в эмуляционной среде показала снижение средних отклонений по качеству на 15% и сокращение затрат на сырье до 7% (R² от 0,48 до 0,79; MSE от 0,0009 до 7,89 для регрессионных моделей).

Выводы: Разработанная система может быть интегрирована в MES-систему как специализированный модуль оптимального управления процессом выпечки. Представленный подход формализует процессы управления и оптимизации в хлебопекарном производстве и может быть масштабирован для других производств пищевой промышленности.

Введение: Кристаллизация лактозы является ключевым этапом производства молочного сахара, определяющим выход и качество продукта. Процесс реализуется при охлаждении кристаллизата и сопровождается значительными потерями лактозы (70–75 % общих потерь). На практике режимы охлаждения подбираются эмпирически и не опираются на количественные зависимости, описывающие кинетику кристаллизации и изменение пересыщения, что приводит к повышенным потерям и неоднородности кристаллов.

Цель: Разработать теоретически обоснованный режим охлаждения кристаллизата на основе математической модели скорости охлаждения, учитывающей кинетику кристаллизации лактозы и зависимость её растворимости от температуры, и экспериментально верифицировать предложенный режим в полупромышленных условиях.

Материалы и методы: Объектом исследования был процесс кристаллизации лактозы в сгущённом ультрафильтрате подсырной сыворотки с массовой долей сухих веществ 55–60 %. Анализировали кристаллизат, кристаллы и межкристальный раствор (меласса). Массовую долю сухих веществ определяли рефрактометром RL-3, содержание лактозы — поляриметрически по ГОСТ Р 54667. Средний размер кристаллов и гранулометрический состав оценивали микроскопическим методом по ГОСТ 33567; опыты проводили в трёхкратной повторности. Теоретическая часть включала аналитический вывод уравнения скорости охлаждения на основе кинетики кристаллизации и математического моделирования.

Результаты:  Установлено, что технологические параметры кристаллизата при охлаждении должны быть согласованы с условиями роста кристаллов и исключать образование новых центров, что достигается при соответствии скорости охлаждения скорости кристаллизации пересыщенного раствора. Получено уравнение для скорости охлаждения, учитывающее скорость кристаллизации лактозы, массовую долю сухих веществ и кристаллов, коэффициенты насыщения и пересыщения, и на его основе разработан режим поэтапного снижения скорости и температуры. Его применение позволило увеличить средний размер кристаллов до 275,5 мкм (на 39 % выше контроля), коэффициент однородности — до 0,79 (на 11,3 % выше), снизить потери лактозы в мелассе на 7,5 % и повысить выход кристаллов до 41,3 % (на 8 % выше контроля). Режим апробирован в экспериментальном цехе АО «Учебно-опытный молочный завод Вологодской ГМХА».

Выводы: Полученные результаты создают основу для научно обоснованного выбора температурно-временных параметров кристаллизации при масштабировании процесса до промышленных условий.

Введение: Сбалансированное питание является необходимым условием поддержания здоровья человека. Плоды яблони - самые потребляемые фрукты, производимые в регионах мира с умеренным климатом. Окрашенные сладкие сорта (Джеромин) пользуются повышенным спросом у потребителей. С разной эффективностью технологии хранения в обычной (ОА), регулируемой атмосфере с ультранизким содержанием кислорода (УЛО) и динамичной регулируемой атмосфере (ДРА) регулируют/управляют созреванием фруктов, что обеспечивает потребителям круглогодичный доступ к плодам высокого/приемлемого качества с полезными для здоровья компонентами. Для относительно нового сорта Джеромин не изучено влияние послеуборочных факторов на восприимчивость к физиологическим заболеваниям, продолжительность хранения, впервые разрабатывается технология ДРА. 

Цель: Выявить восприимчивость плодов сорта Джеромин к физиологическим заболеваниям при хранении, проследить влияние метеорологических условий предуборочного периода на развитие физиологических заболеваний, изучить влияние 4-х существующих (ОА-контроль, ОА+1-МЦП, УЛО-контроль, УЛО+1-МЦП) и 2-х разрабатываемых технологий хранения (ДРА-контроль, ДРА+1-МЦП) на физиолого-биохимические и др. показатели качества, восприимчивость к заболеваниям, продолжительность хранения плодов для создания системы круглогодичного хранения сорта.

Материалы и методы: Объектом исследования служили плоды яблони сорта Джеромин, часть плодов обрабатывали 1-МЦП, контрольные и обработанные партии хранили в условиях ОА, УЛО и ДРА, определяли этилен, α-фарнезен и продукты его окисления (КТ281), твердость, сухие растворимые вещества, кислотность, потери от заболеваний и повреждений и др.

Результаты: В зависимости от наличия факторов ингибирования метаболизма плодов эффективные сроки хранения плодов сорта Джеромин при 6 изученных технологиях составляют: ОА-контроль (до 3,5 мес.), ОА+1-МЦП (до 5 мес.), УЛО-контроль (4-5 мес.), УЛО+1-МЦП (8-9 мес.), ДРА-контроль (9-10 мес.), ДРА+1-МЦП (9-11 мес.). Хранение плодов сорта Джеромин при использовании технологии ДРА-контроль с эффективным арсеналом средств ингибирования созревания плодов – обеспечивает защиту от загара, минимизацию потерь от подкожной пятнистости, исключение потерь от коричневой пятнистости, увеличение продолжительности хранения до 9-10 месяцев, при максимальной дегустационной оценке потребителем.

Выводы: Система хранения плодов сорта Джеромин (6 технологий) обеспечивает сохранение высококачественной продукции и возможность ее успешной реализации на российском рынке в период от 3,5 до 11 месяцев после съема, т.е. практически до нового урожая. Высокий уровень сохранения товарного и потребительского качества (вкус, аромат), отсутствие химических обработок в послеуборочный период определяют предпочтительность технологии ДРА-контроль для потребителя и серьезные основания для ее промышленного освоения. В связи с возрастающими требованиями потребителя к качеству и безопасности плодов, а также рисками поражения плодов МЦП-опосредованными заболеваниями у технологий хранения с послеуборочной обработкой 1-МЦП (ОА+1-МЦП, УЛО+1-МЦП) снижается конкурентоспособность.

Введение: Интенсивность и глубина экстрагирования эфирномасличного сырья, а также химический состав эфирных масел определяют эффективность работы отрасли. При этом, несмотря на развитие ультразвуковых, микроволновых и других электрофизических методов интенсификации, влияние предварительной обработки эфирномасличного сырья слаботочным искровым разрядом на процессы перегонки изучено недостаточно и ограничивается единичными работами, не рассматривающими соцветия лаванды и не сопоставляющими различные методы водной экстракции. Пробел в существующих исследованиях связан с отсутствием данных о том, как слаботочный искровой разряд влияет на кинетику отгонки, микроструктуру внутренних тканей соцветий лаванды и качество получаемого эфирного масла при гидродистилляции и перегонке в токе водяного пара. Новизна настоящего исследования заключается в экспериментальном обосновании применения предварительной электрофизической подготовки слаботочным искровым разрядом в качестве стадии подготовки лавандового сырья с комплексной оценкой выхода, скорости экстрагирования и качества эфирного масла.

Цель: Исследовать эффективность методов водной экстракции эфирного масла из соцветий лаванды с применением обработки слаботочным искровым разрядом на стадии подготовки с оценкой кинетики экстрагирования, микроструктурных изменений перерабатываемого сырья и качества получаемого эфирного масла.

Материалы и методы: Реализован сравнительный анализ методов отгонки: водяной и паровой дистилляцией для извлечения эфирного масла из соцветий лаванды с применением предварительной электрофизической обработки. В качестве предварительной электрофизической обработки использовали слаботочный искровой разряд. Параметры электрофизической обработки подбирались из условия отсутствия локального перегрева материала более чем на 3 °С. Компонентный состав эфирного масла лаванды определяли методом газовой хроматографии. Анализ микроструктурных изменений эфирномасличного сырья определяли методом электронной сканирующей микроскопии.

Результаты: При экстракции эфирного масла из соцветий лаванды максимальный выход наблюдался при использовании гонки током прямого пара с предварительной обработкой слаботочным искровым разрядом. Воздействие слаботочным искровым разрядом способствует более глубокому извлечению соцветий лаванды, с увеличением концентрации основного компонента линалоола с 51,7% до 53%. Представлены фотографии микроструктуры внутренних эфирномасличных вместилищ соцветий лаванды, которые были модифицированы при электрофизической обработке. 

Выводы: Сочетание предварительной электрофизической обработки слаботочным искровым разрядом с паровой и водной дистилляцией позволяет снизить время экстракции, увеличить выход целевого компонента и сохранить высокое качество получаемого эфирного масла. Полученные результаты могут быть использованы при модернизации существующих и разработке новых энергоэффективных технологий получения эфирных масел на предприятиях пищевой, парфюмерно-косметической и фармацевтической промышленности, а также в малотоннажных производствах.

Введение: Люпин рассматривается как перспективная высокобелковая культура, сопоставимая с соей по аминокислотному составу и не содержащая ингибиторов протеаз, что делает его потенциально ценным сырьём для пищевой промышленности. Однако его широкое применение сдерживается высоким содержанием хинолизидиновых алкалоидов, формирующих горький вкус и обусловливающих токсикологические ограничения. Традиционные методы снижения алкалоидов, основанные преимущественно на жидкостной экстракции, характеризуются значительными потерями питательных веществ и ограниченной технологической масштабируемостью. В связи с этим актуальной задачей является разработка альтернативных способов снижения содержания алкалоидов в зерне люпина без использования жидкостной экстракции.

Цель: Дать сравнительную оценку эффективности трех технологических подходов: термической, микроволновой и барогидротермической обработки (БГТО),  для снижения содержания алкалоидов в зерне люпина при сохранении органолептических характеристик.

Материалы и методы: В исследовании использованы семена люпина узколистного (Lupinus angustifolius L., сорта «Белозерный 110» и «Радужный») и белого (Lupinus albus L., сорт «Дега»). Термическая обработка проводилась при 120–180 °C в течение 10–20 мин, микроволновая - при 2450 МГц в течение 5–25 мин, БГТО включала предварительный нагрев при 90–100 °C с последующей экспозицией паром под давлением 10 атм. в течение до 28 с. Содержание алкалоидов определялось фотоколориметрическим методом по модификации ВНИИ люпина. Эксперименты выполнялись в трёхкратной повторности, статистическая обработка включала расчёт средних значений и стандартных отклонений.

Результаты: Все методы продемонстрировали значительное снижение алкалоидов, хотя эффективность и органолептическая приемлемость зависели от сорта и условий обработки. Максимальное снижение достигло 69,5% при БГТО, 66% при микроволновой обработке и 64,5% при термическом нагреве. При этом обработка выше 150 °C (термическая) и свыше 20 мин (микроволновая) приводила к деградации органолептических свойств. Для БГТО оптимальное время составило 28 с; превышение этого значения также сопровождалось потемнением и появлением постороннего привкуса.

Заключение: Сравнительный анализ подтвердил эффективность трех методов снижения алкалоидов, при этом БГТО продемонстрировала наибольший потенциал для практического внедрения благодаря балансу между снижением токсичных соединений и сохранением качества продукта. Полученные результаты могут быть использованы при разработке технологий переработки люпина для производства продуктов питания с высоким содержанием растительного белка.

Введение: Пищевой гелевый комплекс можно определить, как сферическую сложную трёхмерную коллоидную систему, в которой активные вещества (функциональные пищевые ингредиенты) могут быть диспергированы или заключены в ядро, окружённое непрерывной защитной оболочкой. Функциональные пищевые ингредиенты эффективно инкапсулируются и используются для контролируемой пероральной доставки с помощью гелевых комплексов на основе биополимеров.

Цель: Проанализировать отечественные и зарубежные разработки о принципах изготовления, материалах, характеристике и практического применения гелевых комплексов для инкапсулирования функциональных пищевых ингредиентов (на примере инкапсулирования антоцианов) для определения перспективных направлений дальнейших исследований. 

Материалы и методы. При составлении обзора предметного поля были изучены российские и зарубежные научные публикации, посвященные принципам изготовления, материалам, характеристике и практическому применению гелевых комплексов для создания инкапсулированных форм антоцианов, опубликованные в период с 2001 по 2025 год. Систематический поиск научной литературы был проведен по базам данных РИНЦ, PubMed, Science Direct и в системах Google Scholar.

Результаты: Выявлено, что наиболее популярными инкапсуляторами антоцианов являются такие гидроколлоиды как мальтодекстрин, сывороточный протеин, изолят соевого белка, а также в последнее время у исследователей наблюдается тенденция к использованию комбинаций биополимеров взамен отдельных полимеров из-за их более высокой эффективности инкапсуляции и более низкой стоимости. Для инкапсулирования биоактивных соединений в гелевые комплексы используются различные способы, учитывающие природу готовых комплексов, их назначение, природу основного материала, место высвобождения, размер частиц и т.д. Показано, что при разработке гелевых комплексов необходимо учитывать основные принципы изготовления: состав гелевых комплексов, механизмы высвобождения, структуру и размер, биосовместимость и стабильность.

Выводы: Анализ публикаций отечественных и зарубежных исследователей, посвящённых принципам изготовления, материалам, характеристике и практическому применению гелевых комплексов для инкапсулирования функциональных пищевых ингредиентов (на примере инкапсулирования антоцианов), показал актуальность проведения подобных исследований. Дальнейшие исследования в области более эффективных производственных процессов должны быть направлены на разработку новых подходов к стабилизации натуральных растительных пигментов с помощью гелевых комплексов для расширения их применения в пищевой промышленности.

Введение: Состав летучих органических соединений (ЛОС) в сельскохозяйственных продуктах несёт в себе информацию об их качестве. Стандартный подход к анализу летучих органических соединений предполагает применение пробоподготовки и достаточно ресурсо- и времязатратных методов хроматографического разделения смеси. Разработанные в последнее время методы масс-спектрометрии с прямым вводом пробы позволяют существенно ускорить и упростить анализ. Один из таких методов предложен авторами данной работы и получил название APLPI (Atmospheric Pressure Laser Plasma ionization). Основным отличием рассматриваемого метода анализа является способ ионизации аналитов, происходящей при атмосферном давлении под действием УФ излучения лазерно-индуцированной плазмы. Преимущество метода состоит в том, что эффективность формирования ионов ЛОС превосходит таковую в распространённых подходах более, чем на полтора порядка по ряду соединений и слабо зависит от природы анализируемого соединения.

Цель: Изучить возможность применения нового метода масс-спектрометрического анализа с прямым вводом пробы APLPI для определения концентрации спиртов и кетонов в растительных маслах без использования пробоподготовки, экстракции целевых соединений и хроматографического разделения.

Материалы и методы: В качестве объекта исследования использовались образцы растительных масел (оливкового, льняного, подсолнечного), приобретенные в локальных супермаркетах. Все образцы находились в пределах срока годности на протяжении всего эксперимента. Масс-спектры летучих органических соединений, выделяемых пробами масла, регистрировались времяпролетным масс-спектрометром рефлектроном с ортогональным вводом. Для ионизации органических соединений использовалась лазерная плазма, создаваемая излучением импульсного Nd:YAG лазера с длиной волны излучения 1,06 мкм и длительностью импульса 0,5 нс. Для подачи летучих соединений виала с пробой масла продувалась потоком аргона.

Результаты: Впервые с использованием масс-спектрометра с прямым вводом пробы и ионизацией летучих органических соединений излучением лазерной плазмы реализован метод определения концентрации спиртов и ацетона в пробах растительного масла диапазоне 0,4 нг/мл – 20 мкг/мл. Относительное стандартное отклонение трех параллельных опытов при этом не превышало 5%. Измерения проведены для проб масла без пробоподготовки и хроматографического разделения при времени анализа одной пробы 200 с. Зарегистрирован сложный масс-спектр летучих соединений, характерный для каждого типа масла. 

Выводы: Масс-спектрометрия APLPI с прямым вводом пробы, ориентированная на анализ ЛОС, позволяет избежать стадий концентрирования и хроматографического разделения смеси и сократить время анализа при высокой чувствительности анализа. Метод может быть использован для массовых измерений образцов с высокой производительностью. Полученные сложные масс-спектры ЛОС растительных масел могут быть использованы для определения источников происхождения масла и выявления возможных фальсификаций. 

Введение: Современные тенденции в пищевой промышленности направлены на поиск функциональных ингредиентов для повышения пищевой ценности продуктов. В этом отношении льняной жмых, богатый белком, полиненасыщенными жирными кислотами и клетчаткой, представляет значительный интерес. Однако его влияние на реологические свойства теста и качество хлеба изучено недостаточно. Анализ влияния льняного жмыха на клейстеризацию крахмала, замес и брожение теста представляет научный интерес. Неясно, как различные концентрации этого ингредиента воздействуют на процессы тестоприготовления и взаимодействуют с компонентами муки. Отсутствие таких данных затрудняет научное обоснование оптимальной концентрации льняного жмыха для улучшения качества хлеба.

Цель: Изучить влияние льняного жмыха на кинетику клейстеризации крахмала и водопоглотительную способность муки, реологические свойства пшеничного теста во время замеса, динамику газообразования, изменение структурно-механических свойств теста во время брожения и характеристики качества хлеба для оптимизации рецептуры, разработки научно обоснованных рекомендаций по использованию льняного жмыха в хлебопекарной промышленности и создания функциональных продуктов питания.

Материалы и методы: В качестве объектов исследования были выбраны мука пшеничная высшего сорта и льняной жмых. Льняной жмых вносили вместо пшеничной муки высшего сорта в концентрациях 3, 8 и 13 % взамен муки. Кинетику клейстеризации крахмала изучали с использованием прибора Amylograph-E, водопоглотительную способность муки и реологические характеристики теста определяли – Farinograph-AT, динамику газообразования и изменение структурно-механических свойств теста во время брожения – Rheo F4. Хлебобулочные изделия готовили безопарным способом и анализировали по общепринятым стандартным методикам.

Результаты: Внесение  льняного жмыха в диапазоне концентраций 6,92-8,57 % увеличило водопоглотительную способность муки на 7,5-9,9 %, устойчивость теста – на 86,5-91,6 %, сократило время достижения максимального подъема теста на 30,4-37,5 %. Образцы с дозировкой исследуемого рецептурного компонента 8 % имели наилучшие органолептические и физико-химические характеристики: пористость мякиша увеличилась на 13,5 %, а общий балл качества – на 7,5 % по сравнению с контролем.

Выводы: Результаты исследования показывают целесообразность внесения льняного жмыха в рецептуру пшеничного хлеба для улучшения реологических свойств теста и потребительских характеристик готовой продукции. Полученные данные представляют практическую ценность для хлебопекарных предприятий. Ограничения исследования состоят в том, что использовался льняной жмых одной фракции и эксперименты проводились в лабораторных условиях, что может влиять на воспроизводимость результатов в промышленных масштабах.