Preview

Известия Национальной академии наук Беларуси. Серия аграрных наук

Расширенный поиск

Кинетика и механизм деградации каротиноидов в тыквенном порошке: роль температуры и состава упаковочной атмосферы

https://doi.org/10.29235/18177204-2026-64-2-165-176

Аннотация

Каротиноиды обладают высокой чувствительностью к окислению и термическому разложению, что ограничивает их стабильность в пищевых порошках растительного происхождения. Целью настоящего исследования являлось установление кинетических закономерностей и параметров деградации каротиноидов в порошке ферментолизованного тыквенного пюре при различных температурах хранения (+4, +20 и +30 °С) и газовых средах (вакуум, азот, диоксид углерода и воздух). Содержание каротиноидов отслеживали спектрофотометрически в течение 12 мес. Установлено, что во всех условиях деградация подчиняется кинетике первого порядка (R2 > 0,998). Показано, что наличие кислорода является ключевым фактором окисления: константы скорости деградации в воздухе в 2,4–5,1 раза превышали аналогичные показатели в инертных средах. Энергия активации в инертных атмосферах (48,8–59,4 кДж/моль) оказалась выше, чем в воздухе (41,4 кДж/моль), что указывает на смену механизма деградации с окислительного на термический при удалении кислорода. На основе полученных моделей рассчитаны сроки годности тыквенного порошка (потеря ≤ 20 % каротиноидов): при холодовом хранении (0...+4 °С) предпочтительна упаковка в атмосфере азота или CO2 (срок ~20 мес.), тогда как при возможных температурных отклонениях (до +30 °С) наиболее эффективна вакуумная упаковка (~13 мес. против 9,5–11,0 мес. в инертных средах). Упаковка в воздушной среде не рекомендована: при холодовом хранении срок годности ≤ 7,5 мес., а при комнатной температуре ~2,5 мес. Практическая значимость работы заключается в научном обосновании выбора упаковки: для длительного хранения с риском температурных колебаний рекомендована вакуумная упаковка, а для гарантированного холодового хранения – упаковка в атмосфере азота или диоксида углерода.

Об авторах

Е. Д. Рожнов
Алтайский государственный технический университет им. И. И. Ползунова
Россия

Рожнов Евгений Дмитриевич – доктор технических наук, профессор кафедры биотехнологии, научный сотрудник лаборатории «АлтайБиоЛакт»

пр. Ленина, 46, Барнаул, 656038



М. Н. Школьникова
Алтайский государственный технический университет им. И. И. Ползунова
Россия

Школьникова Марина Николаевна – доктор технических наук, доцент, профессор кафедры биотехнологии, ведущий научный сотрудник лаборатории «АлтайБиоЛакт»

пр. Ленина, 46, Барнаул, 656038



О. Н. Мусина
Алтайский государственный технический университет им. И. И. Ползунова
Россия

Мусина Ольга Николаевна – доктор технических наук, доцент, профессор кафедры технологии продук­ тов питания, главный научный сотрудник лаборатории «АлтайБиоЛакт»

пр. Ленина, 46, Барнаул, 656038



Список литературы

1. Nikolaeva M. A. Changes in the lipid composition of intact and mechanically damaged carrots during storage. Tovaroved prodovol’stvennykh tovarov = Food Products Commodity Expert, 2021, no. 12, pp. 923–926 (in Russian). https://doi.org/10.33920/igt-01-2112-06

2. Karadeniz F., Işık B., Kaya S., Aslanali O., Midilli F. Kinetics of nonenzymatic browning reactions in pumpkin puree during storage. Gazi University Journal of Science Part A: Engineering and Innovation, 2024, vol. 11, no. 1, pp. 101–111. https://doi.org/10.54287/gujsa.1400745

3. Guerra-Vargas M., Jaramillo-Flores M. E., Dorantes-Alvarez L., Hernandez-Sanchez H. Carotenoid retention in canned pickled jalapeno peppers and carrots as affected by sodium chloride, acetic acid, and pasteurization. Journal of Food Science, 2001, vol. 66, no. 4, pp. 620–626. https://doi.org/10.1111/j.1365-2621.2001.tb04611.x

4. Lin C. H., Chen B. H. Stability of carotenoids in tomato juice during storage. Food Chemistry, 2005, vol. 90, no. 4, pp. 837–846. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2004.05.031

5. Jirasatid S., Chaikham P., Nopharatana M. Thermal degradation kinetics of total carotenoids and antioxidant activity in banana-pumpkin puree using Arrhenius, Eyring-Polanyi and Ball models. International Food Research Journal, 2018, vol. 25, no. 5, pp. 2121–2129.

6. Dyakov O., Belinska S. Biological value of quick-frozen juices with pulp. Tovari i rinki = Commodities and Markets, 2013, no. 2 (16), pp. 84–93 (in Ukrainian).

7. Tang Y. C., Chen B. H. Pigment change of freeze-dried carotenoid powder during storage. Food Chemistry, 2000, vol. 69, no. 1, pp. 11–17. https://doi.org/10.1016/S0308-8146(99)00216-2

8. Kotvitskaya D. V., Nikolaenko S. N. Changes in the content of carotenoids in tomatoes during storage. Nauchnoe obespechenie agropromyshlennogo kompleksa: sbornik statei po materialam 74-i nauchno-prakticheskoi konferentsii studentov po itogam NIR za 2018 god [Scientific support of the agro-industrial complex: a collection of articles based on the materials of the 74th student scientific and practical conference on research results for 2018]. Krasnodar, 2019, pp. 489–491 (in Russian).

9. Samoilov A. V., Suraeva N. M., Zaitseva M. V. Changes in quality and safety indicators of sliced carrot products at different storage temperatures. Pishchevaya promyshlennost’ = Food Industry, 2024, no. 3, pp. 71–74 (in Russian). https://doi.org/10.52653/PPI.2024.3.3.013

10. Song J., Wei Q., Wang X., Li D., Liu C., Zhang M., Meng L. Degradation of carotenoids in dehydrated pumpkins as affected by different storage conditions. Food Research International, 2018, vol. 107, pp. 130–136. https://doi.org/10.1016/j.foodres.2018.02.024

11. Ouyang M., Huang Y., Wang Y., Luo F., Liao L. Stability of carotenoids and carotenoid esters in pumpkin (Cucurbita maxima) slices during hot air drying. Food Chemistry, 2022, vol. 367, art. 130710. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2021.130710

12. Lyu Y., Bi J., Chen Q., Li X., Lyu C., Hou H. Color, carotenoids, and peroxidase degradation of seed-used pumpkin byproducts as affected by heat and oxygen content during drying process. Food and Bioprocess Technology, 2020, vol. 13, no. 11, pp. 1929–1939. https://doi.org/10.1007/s11947-020-02532-8

13. Atencio S., Verkempinck S. H. E., Reineke K., Hendrickx M., Van Loey A. Heat and light stability of pumpkin-based carotenoids in a photosensitive food: a carotenoid-coloured beverage. Foods, 2022, vol. 11, no. 3, art. 485. https://doi.org/10.3390/foods11030485

14. Fernandez Garcia A., Butz P., Tauscher B. Effects of high-pressure processing on carotenoid extractability, antioxidant activity, glucose diffusion, and water binding of tomato puree (Lycopersicon esculentum Mill.). Journal of Food Science, 2001, vol. 66, no. 7, pp. 1033–1038. https://doi.org/10.1111/j.1365-2621.2001.tb08231.x

15. Navas N. M., Obregón L. G., Peralta Y. Y. Behavior of totals carotenoids and color of a mixture of pumpkin puree (Cucurbita moschata) during storage at 4 °C. Italian Journal of Food Science, 2019, vol. 31, no. 3, pp. 50–60.

16. Macura R., Michalczyk M., Fiutak G., Maciejaszek I. Effect of freeze-drying and air-drying on the content of caro- tenoids and anthocyanins in stored purple carrot. Acta Scientiarum Polonorum Technologia Alimentaria, 2019, vol. 18, no. 2, pp. 135–142. https://doi.org/10.17306/j.afs.0637

17. Regier M., Mayer-Miebach E., Behsnillian D., Neff E., Schuchmann H. P. Influences of drying and storage of lycopene- rich carrots on the carotenoid content. Drying Technology, 2005, vol. 23, no. 4, pp. 989–998.

18. Samoylov A. V., Nikolaeva Ju. V., Katsevich A. A., Tarasova V. V. Study of the effect of antioxidants on the stabilization of colorant paprika extract in syrups. Pivo i napitki = Beer and Beverages, 2024, no. 4, pp. 14–18 (in Russian). https://doi.org/10.52653/PIN.2024.04.03

19. Nguyen C. L., Dang T. T., Nguyen T. D., Nguyen P. N., Tran N. C., Tong N. T. Effects of potassium sorbate and ascorbic acid concentrations on physio-chemical properties and stability of pumpkin puree in chilled storage. Chemical Engineering Transactions, 2024, vol. 113, pp. 139–144. https://doi.org/10.3303/CET24113024

20. Onwude D. I., Hashim N., Janius R., Nawi N. M., Abdan K. Color change kinetics and total carotenoid content of pumpkin as affected by drying temperature. Italian Journal of Food Science, 2017, vol. 29, no. 1, pp. 1–18. https://doi.org/10.14674/1120-1770%2Fijfs.v398

21. De Ancos B., Sgroppo S., Plaza L., Cano M. P. Possible nutritional and health-related value promotion in orange juice preserved by high-pressure treatment. Journal of the Science of Food and Agriculture, 2002, vol. 82, no. 8, pp. 790–796. https://doi.org/10.1002/jsfa.1093

22. Yanchenko E. V. Persistence of modern varieties and hybrids of carrots and its dependence on the biochemical composition. Kartofel’ i ovoshchi = Potato and Vegetables, 2020, no. 10, pp. 16–19 (in Russian). https://doi.org/10.25630/PAV.2020.48.63.001

23. Yanchenko E. V., Borisov V. A., Yanchenko A. V. Biochemical quality indices and storability of domestic and foreign varieties and hybrids of carrot. Pishchevye sistemy: teoriya, metodologiya, praktika: sbornik nauchnykh trudov XI Mezhdunarodnoi nauchno-prakticheskoi konferentsii molodykh uchenykh i spetsialistov otdeleniya sel’skokhozyaistvennykh nauk Rossiiskoi akademii nauk [Food systems: theory, methodology, practice: a collection of scientific papers of the XI International scientific and practical conference of young scientists and specialists of Department of Agricultural Sciences of the Russian Academy of Sciences]. Moscow, 2017, pp. 404–411 (in Russian).

24. Kampuse S., Tomsone L., Klava D., Ozola L., Galoburda R. The influence of processing and storage conditions on quality parameters of pumpkin puree. FOODBALT 2019. 13th Baltic conference on food science and technology “Food. Nutrition. Well-Being”, Jelgava, Latvia, 2–3 May 2019: conference proceedings. Jelgava, 2019, pp. 137–142. https://doi.org/10.22616/FoodBalt.2019.013

25. Chen B. H., Tang Y. C. Processing and stability of carotenoid powder from carrot pulp waste. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 1998, vol. 46, no. 6, pp. 2312–2318. https://doi.org/10.1021/jf9800817

26. Roongruangsri W., Bronlund J. E. Effect of air-drying temperature on physicochemical, powder properties and sorption characteristics of pumpkin powders. International Food Research Journal, 2016, vol. 23, no. 3, pp. 962–971.

27. Nawirska-Olszańska A., Biesiada A., Sokół-Łętowska A., Kucharska A. Z. Effect of preparation and storage conditions on physical and chemical properties of puree, puree juices and cloudy juices obtained from pumpkin with added Japanese quince and strawberries. Notulae Botanicae Horti Agrobotanici Cluj-Napoca, 2016, vol. 44, no. 1, pp. 183–188. https://doi.org/10.15835/nbha44110238

28. Rozhnov E. D., Shkolnikova M. N., Abbazova V. N., Zakharov V. L. Dried fermented semi-finished product from pumpkinpulp as a base for food systems. Polzunovskii vestnik = Polzunovskiy vestnik, 2025, no. 1, pp. 58–68 (in Russian). https://doi.org/10.25712/ASTU.2072-8921.2025.01.006

29. Musina O. N. The modern state of biotechnology of the combined milk products. 1. Preconditions and principles of creation of the combined milk products. Khranenie i pererabotka sel’khozsyr’ya = Storage and Processing of Farm Products, 2008, no. 3, pp. 59–63 (in Russian).

30. Abbazova V. N., Shkolnikova M. N., Karkh D. A. Fermented pumpkin puree effect on the activity of fermented milk products probiotic microflora and organoleptic indicators. Industriya pitaniya = Food Industry, 2024, vol. 9, no. 4, pp. 51–57 (in Russian). https://doi.org/10.29141/2500-1922-2024-9-4-6


Рецензия

Просмотров: 131

JATS XML


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1817-7204 (Print)
ISSN 1817-7239 (Online)