Основные спектральные характеристики молока и молочных продуктов

Обеспечение контроля качества и безопасности молочной продукции является критически важной задачей пищевой промышленности. Современные инструментальные методы, включая хроматографию, инфракрасную спектроскопию и т.д., обеспечивают высокую точность, но требуют значительных временных и финансовых затрат. Рамановская спектроскопия представляет собой перспективный инструмент для анализа состава и структурных трансформаций компонентов молока и молочных продуктов ввиду простоты процедуры анализа: отсутствие пробоподготовки, быстрый результат. Целью работы являлась систематизация спектральных характеристик белков, липидов и углеводов молочной системы для формирования основы интерпретации спектров комбинационного рассеяния, получаемых в процессе дальнейших исследований. Проведенный литературный обзор позволил установить, что метод рамановской спектроскопии позволяет достоверно идентифицировать основные полосы-маркеры, характеризующие белковые компоненты, среди которых амид I (1652–1670 см–1), амид III (1266–1270 см–1) и индольное кольцо триптофана (879 см-1), чувствительные к денатурации, агрегации белковых молекул и протеолитическому расщеплению. Спектральные области, отражающие состояние липидной фазы молока, представлены колебаниями связей С-Н (2857 и 2889 см–1), С-С (1125 см–1), С=С (1652–1655 см–1) и С=О (1743–1747 см–1), обеспечивающими возможность регистрации изменений, связанных с процессами гомогенизации и температурной обработки молока. Углеводная составляющая молока характеризуется полосами в областях 355, 1070–1200 и 1064–1120 см–1, при этом полоса при 355 см–1 определена как надежный маркер отличия классического молока от молока с низким содержанием лактозы или безлактозного. Таким образом, рамановская спектроскопия является информативным методом комплексной оценки молока и молочных продуктов, перспективным для задач контроля качества продуктов переработки молока, установления уровня тепловой нагрузки, фиксации процессов протеолиза белковых компонентов. Ensuring quality control and safety of dairy products is a critical task for the food industry. Modern instrumental methods, including chromatography, infrared spectroscopy, etc., provide high accuracy but are time-consuming and costly. Raman spectroscopy is a promising tool for analyzing the composition and structural transformations of milk and dairy product components due to its simple procedure: no sample preparation is required and results are rapid. The aim of this study was to systematize the spectral characteristics of proteins, lipids, and carbohydrates in the dairy system to form the basis for interpreting Raman spectra obtained during further research. The conducted literature review allowed us to establish that the Raman spectroscopy method allows for the reliable identification of the main marker bands characterizing protein components, including amide I (1652–1670 cm–1), amide III (1266–1270 cm–1) and the indole ring of tryptophan (879 cm–1), which are sensitive to denaturation, aggregation of protein molecules and proteolytic cleavage. The spectral regions reflecting the state of the lipid phase of milk are represented by vibrations of C-H bonds (2857 and 2889 cm–1), C-C (1125 cm–1), C=C (1652–1655 cm–1) and C=O (1743–1747 cm–1), providing the ability to record changes associated with the processes of homogenization and heat treatment of milk. The carbohydrate component of milk is characterized by bands in the regions of 355, 1070–1200, and 1064–1120 cm–1, with the band at 355 cm–1 identified as a reliable marker for distinguishing traditional milk from low-lactose or lactose-free milk. Thus, Raman spectroscopy is an informative method for the comprehensive assessment of milk and dairy products, promising for quality control of processed milk products, determining thermal load levels, and recording proteolysis processes in protein components.