Спектральные маркеры деградации липидного профиля сухого цельного молока при хранении

Сухое цельное молоко – один из наиболее востребованных молочных ингредиентов благодаря своей высокой пищевой ценности, длительным срокам хранения и широкому спектру функционально-технологических свойств. Однако наличие значительной доли липидной фракции в продукте обусловливает его высокую чувствительность к процессам окислительной и гидролитической порчи, приводящим к накоплению продуктов деградации молочного жира и ухудшению качества. В связи с этим актуальна разработка экспресс-методов неразрушающего контроля, позволяющих идентифицировать ранние стадии порчи сухого цельного молока. Цель исследования – оценить возможность применения рамановской спектроскопии для регистрации процессов порчи сухого цельного молока при хранении.
Объекты исследования – образцы сухого цельного молока, хранившиеся при температуре 45 ± 2 °С в течение 15 недель (с шагом 3 недели). Спектры комбинационного рассеяния регистрировали на портативном рамановском спектрометре EnSpectr R785 (ООО «Спектр-М», Россия). Изменение жирнокислотного состава фиксировали методом газовой хроматографии с применением газового хроматографа Кристаллюкс 4000М (ООО «НПФ «Мета-хром», Россия).
Установлено, что наиболее информативны спектральные диапазоны 325–370, 375–425, 800–900 и 2840–2970 см–1, вместе с тем максимальная статистическая значимость обнаружена для диапазона 800–900 см–1 (F = 7,36; p < 0,001), отражающего структурные преобразования липидно-белковой составляющей молочной матрицы. Анализ главных компонент показал нелинейный характер спектральных изменений при хранении. Газохроматографическое исследование выявило стабильность жирнокислотного состава за исключением пальмитиновой и стеариновой кислот и изомеров олеиновой кислоты. При этом наибольшая корреляция изменения жирнокислотного состава при хранении характерна для низкочастотного диапазона 325–370 см–1.
Наиболее тесные корреляции с результатами газовой хроматографии продемонстрировала область 325–370 см–1. Область  800–900 см–1, напротив, оказалась лидером по статистической значимости. 

1. Алкадур М. И., Петров А. Н., Пряничникова Н. С. Влияние класса термической обработки сухого молока на структуру и свойства ферментированного сгустка. Пищевая промышленность. 2024. № 11. С. 82–89. https://doi.org/10.52653/PPI.2024.11.11.015

2. Пряничникова Н. С. К частным вопросам реализации стратегии 2030 в молочной промышленности. Молочная промышленность. 2022. № 9. С. 10–13. https://doi.org/10.31515/1019-8946-2022-09-10-12

3. Пряничникова Н. С., Хуршудян С. А. Управление качеством и безопасностью сухого молока. Пищевая про- мышленность. 2025. № 3. С. 78–83. https://doi.org/10.52653/PPI.2025.3.3.015

4. Бедретдинова С. А., Пряничникова Н. С., Исаева Е. Д., Абдуллаева Л. В., Савенкова Т. В. Интегративный подход к формированию оценочных критериев качества продуктов мембранного фракционирования молока. Пищевая промышленность. 2025. № 12. С. 128–132. https://doi.org/10.52653/PPI.2025.12.12.023

5. Пряничникова Н. С., Туровская С. Н. Новые стандарты на сухие молочные ингредиенты. Контроль качества продукции. 2025. № 5. С. 20–26. https://elibrary.ru/FOICUG

6. Phosanam A, Chandrapala J, Huppertz T, Adhikari B, Zisu B. Effect of storage conditions on physicochemical and microstructural properties of skim and whole milk powders. Powder Technology. 2020;372:394–403. https://doi.org/10.1016/j.powtec.2020.06.020

7. Барковская И. А., Туровская С. Н., Блиадзе В. Г., Илларионова Е. Е., Большакова Е. И. Основные механизмы, маркеры порчи и методы их обнаружения применительно к сухим молочным консервам. Молочная промышленность. 2025. № 3. С. 15–21. https://doi.org/10.21603/1019-8946-2025-3-42

8. Кручинин А. Г., Илларионова Е. Е., Бигаева А. В. Роль технологических свойств сухого молока в формировании качества пищевых систем. Вестник КрасГАУ. 2020. № 8. С. 166–173. https://doi.org/10.36718/1819-4036-2020-8-166-173

9. Алкадур М. И., Илларионова Е. Е. Влияние класса термообработки сухого молока на переход белка в сыворотку. Пищевая промышленность. 2025. № 3. С. 96–99. https://doi.org/10.52653/PPI.2025.3.3.018

10. Ryabova AE, Semipyatnyi VK, Galstyan AG. Effects of storage conditions on milk powder properties. Journal of Dairy Science. 2023;106(10):6741–6758. https://doi.org/10.3168/jds.2022-23094

11. Рябова А. Е., Кондратенко В. В. Моделирование процесса самопрессования сухого молока в процессе хранения. Пищевая промышленность. 2024. № 9. С. 65–69. https://doi.org/10.52653/PPI.2024.9.9.013

12. Мяленко Д. М., Федотова О. Б., Агарков А. А., Полетаева П. А. Идентификация частиц микропластика в сухом молоке и сыворотке с применением оптической и электронной микроскопии. Пищевая промышленность. 2026. № 4. С. 24–29. https://doi.org/10.52653/PPI.2026.4.4.004

13. Усов Д. Ю., Овчинников Е. А. Основные требования, предъявляемые к хранению продовольствия в особых климатических условиях. Вестник Военной академии материально-технического обеспечения им. Генерала армии А. В. Хрулева. 2016. № 3. С. 62–67. https://elibrary.ru/YUDULJ

14. Fan X, Wang C, Cheng M, Wei H, Gao X, et al. Markers and mechanisms of deterioration reactions in dairy products. Food Engineering Reviews. 2023;15:230–241. https://doi.org/10.1007/s12393-023-09331-9

15. Mahmoodani F, Perera CO, Abernethy G, Fedrizzi B, Chen H. Lipid oxidation and vitamin D3 degradation in simulated whole milk powder as influenced by processing and storage. Food Chemistry. 2018;261:149–156. https://doi.org/ 10.1016/j.foodchem.2018.04.043

16. Sadiq FA, Flint S, He GQ. Microbiota of milk powders and the heat resistance and spoilage potential of aerobic spore-forming bacteria. International Dairy Journal. 2018;85:159–168. https://doi.org/10.1016/j.idairyj.2018.06.003

17. Farag MA, Khalifa I, Gamal M, Bakry IA. The chemical composition, production technology, authentication, and QC analysis of dried milk. International Dairy Journal. 2022;133:105407. https://doi.org/10.1016/j.idairyj.2022.105407

18. Ning M, He K, Zhang D, Liu S, Zhang Y, Min J, Wu R, Wu J, Zhang S. HS-SPME-GC-MS combined with multi- variate statistical analysis reveals off-flavor composition and biomarker generation mechanism of whole milk powder. Journal of Food Composition and Analysis. 2025;137(B):106962. https://doi.org/10.1016/j.jfca.2024.106962

19. Park CW, Drake M. The effect of homogenization pressure on the flavor and flavor stability of whole milk powder. Journal of Dairy Science. 2017;100(7):5195–5205. https://doi.org/10.3168/jds.2017-12544

20. Sharma A, Jana AH, Chavan RS. Functionality of milk powders and milk-based powders for end use applications: A review. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety. 2012;11(5):518–528. https://doi.org/10.1111/j.15414337.2012.00199.x

21. Li YH, Wang WJ, Guo L, Shao ZP, Xu XJ, et al. Comparative study on the characteristics and oxidation stability of commercial milk powder during storage. Journal of Dairy Science. 2019;102(10):8785–8797. https://doi.org/10.3168/jds.2018-16089

22. Phosanam A, Chandrapala J, Adhikari B, Zisu B. Storage stability of powdered dairy ingredients: A review. Drying Technology. 2021;39(11):1529–1553. https://doi.org/10.1080/07373937.2021.1910955

23. Silva MG, de Paula IL, Stephani R, Edwards HGM, de Oliveira LFC. Raman spectroscopy in the quality analysis of dairy products: A literature review. Journal of Raman Spectroscopy. 2021;52(12):2444–2478. https://doi.org/10.1002/jrs.6214

24. Shao Y, He L, Zheng H. Prediction of phase stability of UHT reconstituted skim milk after ambient storage using Raman spectroscopy. International Dairy Journal. 2025;161:106142. https://doi.org/10.1016/j.idairyj.2024.106142

25. Huang W, Fan D, Li W, Meng Y, Liu TCY. Rapid evaluation of milk acidity and identification of milk adultera- tion by Raman spectroscopy combined with chemometrics analysis. Vibrational Spectroscopy. 2022;123:103440. https:// doi.org/10.1016/j.vibspec.2022.103440

26. Барковская И. А., Туровская С. Н., Илларионова Е. Е., Ярышев В. Ю., Блиадзе В. Г., Кондратенко В. В. Сравнение методов ИК- и Раман-спектроскопии для оценки структурных изменений в молоке при тепловой обра- ботке. Food Metaengineering. 2025. Т. 3. № 3. С. 21–38. https://doi.org/10.37442/fme.2025.3.91

27. Khan HMH, McCarthy U, Esmonde-White K, Casey I, O’Shea N. Potential of Raman spectroscopy for inline measurement of raw milk composition. Food Control. 2023;152:109862. https://doi.org/10.1016/j.foodcont.2023.109862

28. Liang JH. Kinetics of fluorescence formation in whole milk powders during oxidation. Food Chemistry. 2000;71(4): 459–463. https://doi.org/10.1016/S0308-8146(00)00172-2

29. Caponigro V, Marini F, Scannell AGM, Gowen AA. Single-drop technique for lactose prediction in dry milk on metallic surfaces: Comparison of Raman, FT–NIR, and FT–MIR spectral imaging. Food Control. 2023;144:109351. https://doi.org/10.1016/j.foodcont.2022.109351

30. Bicknell-Brown E, Brown KG, Person WB. Configuration-dependent Raman bands of phospholipid surfaces: 2-head group and acyl stretching modes in the 800–900 cm–1 region. Journal of Raman Spectroscopy. 1981;11(5):356–362. https://doi.org/10.1002/jrs.1250110513

31. Ashton L, Johannessen C, Goodacre R. The importance of protonation in the investigation of protein phosphoryla- tion using Raman Spectroscopy and Raman Optical Activity. Analytical Chemistry. 2011;83(20):7978–7983. https://doi.org/ 10.1021/ac202041f

32. De Wolf JR, Lenferink A, Otto C, Bosschaart N. Evaluation of the changes in human milk lipid composition and conformational state with Raman spectroscopy during a breastfeed. Biomedical Optics Express. 2021;12(7):3934–3947. https://doi.org/10.1364/BOE.427646

33. El-Abassy RM, Eravuchira PJ, Donfack P, Von Der Kammer B, Materny A. Fast determination of milk fat content using Raman spectroscopy. Vibrational Spectroscopy. 2011;56(1):3–8. https://doi.org/10.1016/j.vibspec.2010.07.001

34. Fonseca CRD, Bordin K, Fernandes AM, Rodrigues CEDC, Corassin CH, et al. Storage of refrigerated raw goat milk affecting the quality of whole milk powder. Journal of Dairy Science. 2013;96(7):4716–4724. https://doi.org/10.3168/jds.2012-6120

35. Davis BI, Siddique A, Park YW. Effects of different storage time and temperature on physicochemical properties and fatty acid profiles of commercial powder goat milk products. Journal of Advances in Dairy Research. 2017;5(4):1000193. https://doi.org/10.4172/2329-888X.1000193

36. Christophe O, Reding R, Leblois J, Grelet C, Pittois D, Soyeurt H, Guignard C, Dehareng F. Going deeper in lipolysis: Prediction of individual free fatty acid contents in milk by mid-infrared spectroscopy. Journal of Dairy Science. 2025;108(12):13085–13098. https://doi.org/10.3168/jds.2025-26829