Аспекты установления сроков годности и порчи мороженого. Обзор

Цель исследований – анализ подходов к установлению сроков годности мороженого, причин появления и определения его пороков в процессе производства и хранения. Структурные элементы мороженого распределяются в незамерзающей концентрированной плазме и перемещаются в ней, что в процессе длительного хранения может приводить к сращиванию кристаллов и укрупнению воздушных пузырьков. Эти процессы и окислительные изменения жировой фазы признаны основными видами порчи мороженого в процессе хранения. Установлено, что в значительной степени происходит изменение дисперсности структурных элементов мороженого при многократных колебаниях температуры в процессе хранения. В связи с этим важно установить объективные сроки годности мороженого. С учетом резерва процесс исследований по нормированию сроков годности длительный, существует необходимость их прогнозирования и определения ускоренными методами. Для достоверного анализа структурных элементов необходимо применять методы неразрушающего контроля, такие как рамановская спектроскопия, синхротронная рентгеновская томография и криосканирующая электронная микроскопия. Важным условием длительного хранения мороженого без потери качества является достижение температуры стеклования, на которую влияют низкомолекулярные вещества в продукте и скорость замораживания. Для установления эффекта стеклования в пищевых продуктах широко применяют метод дифференциальной сканирующей калориметрии. Особой нестабильностью в процессе производства из-за резкого изменения давления при выходе мороженого из фризера характеризуются воздушные пузырьки. При температурах выше минус 18 °C нестабильность воздушных пузырьков проявляется в виде диспропорционирования, слипания и дренажа. При длительном хранении мороженого взаимосвязь между воздушными пузырьками приводила к образованию каналов, изучение которых методом оптической микроскопии невозможно. В наименьшей степени при производстве мороженого учитывается химический вид порчи – окисление жировой фазы. Ведутся исследования по объективной его оценке и обоснованию методов исследования. Рассматривается возможность применения общепринятых методов определения показателей окисления – перекисного и анизидинового чисел, их совместная оценка по значению ТОТЕХ. Реже используют спектрофотометрический метод, позволяющий с помощью тиобарбитуровой кислоты определять количество малонового диальдегида. Анализ литературы указывает на недостаточное количество данных по показателям качества мороженого при хранении и на необходимость дополнительных исследований для получения обоснованных объективных данных.

1. Goff, H. D. Hartel, R.W., Rankin, S.A. (2025). Ice Cream. Springer Cham, 2025. https://doi.org/10.1007/978-3-031-77872-8

2. Творогова, А. А. (2021). Мороженое в России и СССР: Теория. Практика. Развитие технологий. СПБ.: ИД «Профессия», 2021.

3. IIR (2006). Recommendations for the Processing and Handling of Frozen Foods. International Institute of Refrigeration. Paris, France: IIR, 2006.

4. Steele, R. (2004). Understanding and Measuring the Shelf-Life of Food. Woodhead Publishing, 2004.

5. McKenna, B. M. (2003). Texture in Food: Volume 1: Semi-Solid Foods. CRC Press, 2003.

6. Sitnikova, P. B., Tvorogova, A. A. (2019). Physical changes in the structure of ice cream and frozen fruit desserts during storage. Food Systems, 2(2), 31–35. https://doi.org/10.21323/2618-9771-2019-2-2-31-35

7. Tvorogova, A. A., Kazakova, N. V., Shobanova, T. V., Belozerov, G. A. (August 24–30, 2019). Control of the process of structure formation of “premium” class ice cream using monostabilizers. 25th IIR international congress of refrigeration "Refrigeration science and technology", Montreal, Quebec, Canada, 2019.

8. Park, J.-M., Koh, J.-H., Kim, J.-M. (2018). Predicting shelf-life of ice cream by accelerated conditions. Korean Journal for Food Science of Animal Resources, 38(6), 1216–1225. https://doi.org/10.5851/kosfa.2018.e55

9. Buyck, J. R., Baer, R. J., Choi, J. (2011). Effect of storage temperature on quality of light and full-fat ice cream. Journal of Dairy Science, 94(5), 2213–2219. https://doi.org/10.3168/jds.2010-3897

10. Ситникова, П. Б., Творогова, А. А. (2019). Практическое применение эффекта стеклования при хранении замороженных сахаросодержащих продуктов: аналитический обзор. Холодильная техника, 108(2), 41–46.

11. Roos, Y. H. (2021). Glass transition and re-crystallization phenomena of frozen materials and their effect on frozen food quality. Foods, 10(2), Article 447. https://doi.org/10.3390/foods10020447

12. Mahato, S. Z., Zhu, Z., Sun, D.-W. (2019). Glass transitions as affected by food compositions and by conventional and novel freezing technologies: A review. Trends in Food Science and Technology, 94, 1–11. https://doi.org/10.1016/j.tifs.2019.09.010

13. Muzammil, H. S., Junaid, M., Sameen, A., Syed, Q. A., Shukat, R., Aadil, R. M. (2022). Assessment of oligofructose and glycerol supplementation on glass transition temperature and quality of frozen yogurt. Journal of Food Processing and Preservation, 46(11), Article e16747. https://doi.org/10.1111/jfpp.16947

14. Zhao, J.-H., Kumar, P. K., Sablani, S. S. (2022). Glass transitions in frozen systems as influenced by molecular weight of food components. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety, 21(6), 4683–4715. https://doi.org/10.1111/1541-4337.13034

15. Zhang, W., Ma, J., Sun, D.-W. (2021). Raman spectroscopic techniques for detecting structure and quality of frozen foods: Principles and applications. Critical Reviews in Food Science and Nutrition, 61(16), 2623–2639. https://doi.org/10.1080/10408398.2020.1828814

16. Юрова, Е. Ю., Кобзева, Т. В., Фильчакова, С. А. (2021). Особенности разработки экспресс-методов определения сроков годности функциональных продуктов на молочной основе длительного хранения. Пищевая промышленность, 3, 36–39.

17. Mullin, J. W. (1993). Crystallization. Oxford: Butterworth-Heinemann.

18. Белозеров, Г. А., Творогова, А. А., Корешков, В. Н., Стефановский, В. М., Хохлова, Л. М., Гаврилычев, В. С. (2016). Влияние цикличных колебаний температуры на дисперсность кристаллов льда в мороженом при хранении. Холодильная техника, 105(5), 46–49.

19. Belozerov, G. A., Tvorogova, A. A., Koreshkov, V. N., Stefanovsky, V. M., Khokhlova, L. M., Gavrilychev, V. S. (2016). An effect of cyclic temperature fluctuations on dispersion of ice crystals in ice cream during storage. Refrigeration Technology, 105(5), 46–49. (In Russian)] https://doi.org/10.17816/RF99101

20. Mo, J., Groot, R. D., McCartney, G., Guo, E., Bent, J., van Dalen, G. et al (2019). Ice crystal coarsening in ice cream during cooling: A comparison of theory and experiment. Crystals, 9(6), Article 321. https://doi.org/10.3390/cryst9060321

21. Pinzer, B. R., Medebach, A., Limbach H. J., Dubois, C., Stampanoni, M., Schneebeli, M. (2012). 3D-characterization of three-phase systems using X-ray tomography: Tracking the microstructural evolution in ice cream. Soft Matter, 8(17), 4584–4594. https://doi.org/10.1039/С29М0034В

22. Sharqawy, M. H., Goff, H. D. (2022). Effect of temperature variation on ice cream recrystallization during freezer defrost cycles. Journal of Food Engineering, 335, Article 111188. https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2022.111188

23. Mo, J., Guo, Е., McCartney, D. G., Eastwood, D. S., Bent, J., Van Dalen, G. et al (2018). Time-resolved tomographic quantification of the microstructural evolution of ice cream. Materials, 11(10), Article 2031. https://doi.org/10.3390/ma11102031

24. Jia, G., Chen, Y., Sun, A., Orlien, V. (2016). Control of ice crystal nucleation and growth during the food freezing process. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety, 21(3), 2433–2454. https://doi.org/10.1111/1541-4337.12950

25. Giudici, Р., Baiano, A., Chiari, P., De Vero, L., Ghanbarzadeh, B., Falcone, P. M. (2021). Modeling of freezing process in the batch production of ice. Foods, 10(2), Article 334. https://doi.org/10.3390/foods10020334

26. Bahram-Parvar, M. (2015). A review of modern instrumental techniques for measurements of ice cream characteristics. Food Chemistry, 188, 625–631. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2015.05.017

27. Rockett, Р. Karagadde, S., Guo, E., Bent. J., Hazekamp, J., Kingsley, M. et al. (June 21–26, 2015). A 4-D dataset for validation of crystal growth in a complex three-phase material, ice cream. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, MCWASP XIV: International Conference on Modelling of Casting, Welding and Advanced Solidification Processes. Awaji island, Hyogo, Japan, 2015. https://doi.org/10.1088/1757-899X/84/1/012076

28. Guo, Е., Zeng, G., Kazantsev, D., Rockett, P., Bent, J., Kirkland, M. et al. (2017). Synchrotron X-ray tomographic quantification of microstructural evolution in ice cream — a multi-phase soft solid. RSC Advances, 7(25), 15561–15573. https://doi.org/10.1039/C7RA00642J

29. Masselot, V., Bosc, V., Benkhelifa, H. (2021). Analyzing the microstructure of a fresh sorbet with X-ray micro-computed tomography: Sampling, acquisition, and image processing. Journal of Food Engineering, 292, Article 110347. https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2020.110347

30. Olakanmia, S., Karunakaran, C., Jayas, D. (2022). Applications of X-ray micro-computed tomography and small-angle X-ray scattering techniques in food systems: A concise review. Journal of Food Engineering, 342, Article 111355. https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2022.111355

31. Chang, Y. Hartel, R. W. (2002). Stability of air cells in ice cream during hardening and storage. Journal of Food Engineering, 55(1), 59–70. https://doi.org/10.1016/s0260-8774(01)00242-4

32. Chang, Y. Hartel, R. W. (2002). Measurement of air cell distributions in dairy foams. International Dairy Journal, 12(5), 463–472. https://doi.org/10.1016/S0958-6946(01)00171-6

33. Chang, Y. Hartel, R. W. (2002). Development of air cells in a batch ice cream freezer. Journal of Food Engineering, 55(1), 71–78. https://doi.org/10.1016/S0260-8774(01)00243-6

34. Parra, O. D. H., Ndoye, F.-T., Benkhelifa, H., Flick, D., Alvarez, G. (2018). Effect of process parameters on ice crystals and air bubbles size distributions of sorbets in a scraped surface heat exchanger. International Journal of Refrigeration, 92, 225–234. https://doi.org/10.1016/j.ijrefrig.2018.02.013

35. Masuda, Н., Sawano, M., Iyota, H., Shimoyamada, M. (2023). Kinetics of size change in air bubble and fat globule during ice cream freezing process. Journal of Food Process Engineering, 46, Article e14420. https://doi.org/10.1111/jfpe.14420

36. Eisner, М., Wildmoser, H., Windhab, E. J. (2005). Air cell microstructuring in a high viscous ice cream matrix. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 263(1–3), 390–399. https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2004.12.017

37. VanWees, S. R., Rankin, S. A., Hartel, R. W. (2022). Shrinkage in frozen desserts. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety, 21(1), 780–808. https://doi.org/10.1111/1541-4337.12888

38. VanWees, S. R., Rankin, S. A., Hartel, R.W. (2020). The microstructural, melting, rheological, and sensorial properties of high-overrun frozen desserts. Texture Studies, 51(1), 92–100. https://doi.org/10.1111/jtxs.12461

39. Sofjan, R. P., Hartel, R. W. (2004). Effects of overrun on structural and physical characteristics of ice cream. International Dairy Journal, 14(3), 255–262. https://doi.org/10.1016/j.idairyj.2003.08.005

40. Hu, M., Jacobsen, C. (2016). Oxidative Stability and Shelf Life of Foods Containing Oils and Fats. Elsevier, 2016.

41. Tiryaki-Sönmez, G., Schoenfeld, B., Vatansever-Ozen, S. (2011). Omega-3 fatty acids and exercise: A review of their combined effects on body composition and physical performance. Biomedical Human Kinetics, 3, 23–29. https://doi.org/10.2478/v10101-011-0007-4

42. Gowda, A., Sharma, V., Goyal, A., Singh, A. K., Arora, S. (2018). Process optimization and oxidative stability of omega-3 ice cream fortified with flaxseed oil microcapsules. Journal of Food Science and Technology, 55(5), 1705–1715. https://doi.org/10.1007/s13197-018-3083-4

43. Lim, C. W., Norziah, M. H., Lu, H. F. (2010). Effect of flaxseed oil towards physicochemical and sensory characteristic of reduced fat ice creams and its stability in ice creams upon storage. International Food Research Journal, 17, 393–403.

44. Aladwani, Y., Badawi, S. K. (2018). Effect of using flaxseed oil source of omega-3 acids as a partial replacement for milk fat in the chemical and physical properties in ice cream. Mesopotamia Journal of Agriculture, 46(1), 213–224. https://doi.org/10.33899/magrj/2018/161432

45. Ullah, R., Nadeem, M., Imran, M. (2017). Omega-3 fatty acids and oxidative stability of ice cream supplemented with olein fraction of chia (Salvia hispanica L.) oil. Lipids in Health and Disease, 16(1), Article 34. https://doi.org/10.1186/S12944-017-420-y

46. Shaviklo, A. R., Seyed-Nejad, S. R., Mahdavi Adeli, H. R. (2020). Determination of optimum level of omega 3 fish oil plus vitamin E and their effects on oxidative and sensory shelf stability in a traditional Persian ice cream formulation using a computer-aided statistical programme. Iranian Journal of Fisheries Sciences, 19(1), 151–166. https://doi.org/10.22092/IJFS/2019/119720

47. Nadeem, М., Ullah, R., Ullah, A. (2016). Improvement of the physical and oxidative stability characteristics of ice cream through interesterified moringa oleifera oil. Pakistan Journal of Scientific and Industrial Research Series B: Biological Sciences, 59(1), 38–43. https://doi.org/10.52763/PJSIR.BIOL.SCI.59.1.2016.38.43

48. Kaur, D., Wani, A. A., Singh, D. P., Sogi, D. (2011). Shelf life enhancement of butter, ice-cream, and mayonnaise by addition of lycopene. International Journal of Food Properties, 14(6), 1217–1231. https://doi.org/10.1080/10942911003637335

49. Ullah, R., Nadeem, M., Ayaz, M., Tayyab, M., Imran, M., Sajid, R. (2015). Antioxidant characteristics of ice cream supplemented with sugarcane (Saccharum officinarum L.) juice. Food Science and Biotechnology, 24(4), 1227–1232. https://doi.org/10.1007/s10068-015-0157-1

50. Khaled, M. A., Ashoush, I. S., El Batawy, O. (2013). Comparative evaluation of three essential oils as functional antioxidants and natural flavoring agents in ice cream. World Applied Sciences Journal, 23(2), 159–166. https://doi.org/10.5829/idosi.wasj.2013

51. Frankel, Е. N., Meyer, A. S. (2000). The problems of using one-dimensional methods to evaluate multifunctional food and biological antioxidants. Journal of the Science of Food and Agriculture, 80(13), 1925–1941. https://doi.org/10.1002/1097-0010(200010)80:13<1925::aid-jsfa714>3.0.co;2-4

52. Li, Y., Si, D., Sabier, M., Liu, J., Si, J., Zhang, X. (2023). Guideline for screening antioxidant against lipid-peroxidation by spectrophotomete. Efood, 4(2), Article e80. https://doi.org/10.1002/efd2.80

53. Abeyrathne, E. D. N. S., Nam, К., Ahn, D. U. (2021). Analytical methods for lipid oxidation and antioxidant capacity in food systems. Antioxidants, 10(10), Article 1587. https://doi.org/10.3390/antiox10101587

54. Sadighara, P., Shahbazi, R., Zirak, М. R., Mohamadi, S., Karami, L., Zomorodian, N. et al. (2022). The content and dietary exposure of Malondialdehyde in industrial and traditional ice cream fats. Journal of Food Safety and Hygiene, 8(1), 25–31. https://doi.org/10.18502/jfsh.v8i1.9958

55. Okafor, P. N., Nwosu, O., Chukwu, J., Agbayi, J., Maduagwu, E. N. (2007). Occurrence of malondialdehyde and N-nitrosamines and their precursors in some Nigerian ice creams, yogurts, meat and fish species. African Journal of Biochemistry Research, 1, 1–5. https://doi.org/10.5897/AJBR.9000177

56. Papastergiadis, А., Mubiru, E., Van Langenhove H., De Meulenaer, B. (2012). Meulenaer malondialdehyde measurement in oxidized foods: Evaluation of the spectrophotometric thiobarbituric acid reactive substances (TBARS) test in various foods. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 60(38), 9589–9594. https://doi.org/10.1021/jf302451c

57. Chen, J., Cai, D., Zhang, Y. (2016). Rapid determination of lipid peroxidation using a novel pyridoxamine-participating ferrous oxidation-sulfosalicylic acid spectrophotometric method. Food Chemistry, 211, 637–644. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2016.05.106

58. Gonzalez, S., Duncan, S. E., O’Keefe, S. F., Sumner, S. S., Herbein, J. H. (2003). Оxidation and textural characteristics of butter and ice cream with modified fatty acid profiles. Journal of Dairy Science, 86(1), 70–77. https://doi.org/10.3168/jds.S0022-0302(03)73585-1

59. Shiota, M., Ikeda, N., Konishi, H., Yoshioka, T. (2006). Photooxidative stability of ice cream prepared from milk fat. Food Science, 67(3), 1200–1207. https://doi.org/10.1111/j.1365-2621.2002.tb09477.x

60. Khan, I. T., Nadeem, M., Ullah, R., Imran, M. (2022). Triglyceride, fatty acid profile, antioxidant characteristics, vitamins, lipid oxidation and induction period of ice cream produced from cow and Buffalo Milk. Journal of Food Processing and Preservation, 46(1), Article 17278. https://doi.org/10.1111/jfpp.17278

61. Nadeem, M., Situ, C., Abdullah, M. (2015). Effect of olein fractions of milk fat on oxidative stability of ice cream. International Journal of Food Properties, 18(4), 735–745. https://doi.org/10.1080/10942912.2013.814666

62. Mannion, D., Furey, А., Kieran, N., Kilcawley, К. N. (2018). Development and validation of a novel free fatty acid butyl ester gas chromatography method for the determination of free fatty acids in dairy products. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 67(1), 499–506. https://doi.org/10.1021/acs.jafc.8b05462

63. Жижин, Н. А. (2020). Применение метода «быстрой» газовой хроматографии для регулярного анализа жирных кислот в молоке и молочных продуктах. Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий, 82(1), 164–168.

64. Palanuwech, J., Potineni, R., Roberts, R. F., Coupland, J. N. (2003). A method to determine free fat in emulsions. Food Hydrocolloids, 17(1), 55–62. https://doi.org/10.1016/S0268-005X(02)00035-8

65. Tsao, C.-H., Chang, C.-W., Ho, Y.-C., Chuang, Y.-K., Lee, W.-J. (2021). Application of OXITEST for prediction of shelf-lives of selected cold-pressed oils. Frontiers in Nutrition, 8, Article 763524. https://doi.org/10.3389/fnut.2021.763524

66. Гурьева К. Б., Солдатова С. Ю. (2023). Исследования периода индукции мясных консервов на приборе ОXITEST. Бюллетень науки и практики, 9(9), 205–211.