Розгляд технологічних та безпекових аспектів використання наночастинок оксиду цинку для інтенсифікації ферментування сироватки молочної

Автор(и)

  • Оксана Валер’янівна Кочубей-Литвиненко Національний університет харчових технологій, Україна https://orcid.org/0000-0003-0712-448X
  • Олена Анатоліївна Білик Національний університет харчових технологій, Україна https://orcid.org/0000-0003-3606-1254
  • Олександр Олексійович Висоцький Національний університет харчових технологій, Україна https://orcid.org/0000-0002-4483-9866
  • Артем Васильович Заброда Національний університет харчових технологій, Україна https://orcid.org/0009-0001-2100-1235

DOI:

https://doi.org/10.15587/2706-5448.2024.310354

Ключові слова:

сироватка молочна кисла, наночастинки оксиду цинку, ферментування сироватки, інтенсифікація, цитотоксичність нано-ZnO

Анотація

Дослідження присвячене використанню наночастинок оксиду цинку (ZnO) для інтенсифікації ферментації молочної сироватки, важливого ресурсу в харчовій промисловості. Традиційні методи ферментації молочної сироватки займають багато часу та потребують значних ресурсів, що знижує їх економічну ефективність. У цій роботі виявлено, що додавання наночастинок ZnO суттєво прискорює процес ферментації. Обробка сироватки електроіскровим методом протягом 60 секунд дозволила досягти необхідного рівня кислотності (160±10 °Т) за 18 годин, що майже вдвічі швидше порівняно з традиційними методами, які займають до 36 годин. Наночастинки ZnO також покращують активність молочнокислих бактерій та збільшують бактерицидну здатність макрофагів, що сприяє загальній ефективності ферментаційного процесу.

Використання наночастинок ZnO у виробництві молочної сироватки може значно підвищити ефективність технологічного процесу, скоротивши час ферментації та поліпшивши якість кінцевого продукту. Це відкриває нові перспективи для середніх та малих підприємств, що прагнуть підвищити економічну ефективність своєї діяльності.

Окрім прискорення ферментації, наночастинки ZnO мають додаткові переваги з точки зору безпеки та якості продукції. Дослідження показало, що наночастинки ZnO підвищують антиоксидантні властивості ферментованих продуктів, що важливо для збереження їхньої свіжості та поживної цінності. Висока реакційна здатність наночастинок ZnO дозволяє їм взаємодіяти з мембранними рецепторами бактерій, підвищуючи їхню метаболічну активність і стійкість до зовнішніх факторів.

Таким чином, дослідження демонструє значний потенціал використання наночастинок ZnO для інтенсифікації ферментаційного процесу молочної сироватки, що сприяє більш ефективному виробництву харчових продуктів та забезпеченню їх високої якості. Це особливо важливо у сучасних умовах обмежених ресурсів та зростаючих вимог до економічної ефективності та безпеки харчових продуктів. Впровадження наночастинок ZnO у виробничі процеси може стати ключовим кроком до вдосконалення технологій ферментації та підвищення конкурентоспроможності харчової продукції на ринку.

Біографії авторів

Оксана Валер’янівна Кочубей-Литвиненко, Національний університет харчових технологій

Доктор технічних наук, доктор

Кафедра технології молока і молочних продуктів

Олена Анатоліївна Білик, Національний університет харчових технологій

Кандидат технічних наук, професор

Кафедра технології хлібопекарських і кондитерських виробів

Олександр Олексійович Висоцький, Національний університет харчових технологій

Кафедра технології молока і молочних продуктів

Артем Васильович Заброда, Національний університет харчових технологій

Кафедра технології хлібопекарських і кондитерських виробів

Посилання

  1. Statystychni dani vyrobnytstva promyslovoi produktsii za vydamy za 2020 i 2021 roky. Available at: http://www.ukrstat.gov.ua/ Last accessed: 10.06.2024
  2. Pyroh, T. P. (2010). Zahalna mikrobiolohiia. Kyiv: NUKhT, 632.
  3. Stehlik-Tomas, V., Zetic, V. G., Stanzer, D., Grba, S., Vahcic, N. (2004) Zinc, Copper and Manganese Enrichment in Yeast Saccharomyces cerevisiae. Food Technology and Biotechnology, 42 (2), 115–120.
  4. Meng, Y., Liang, Z., Yi, M., Tan, Y., Li, Z., Du, P. et al. (2022). Enrichment of zinc in Lactobacillus plantarum DNZ-4: Impact on its characteristics, metabolites and antioxidant activity. LWT, 153, 112462. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2021.112462
  5. Karputina, M. V., Romanova, Z. M., Sydor, V. M., Karputina, D. D. (2012) Suchasni sposoby aktyvatsii protsesiv rozmnozhennia ta fermentatsii pyvovarnykh drizhdzhiv. Obladnannia ta tekhnolohii kharchovykh vyrobnytstv, 28, 125–130.
  6. Koshova, V. M., Yazhlo, V. S., Kaplunenko, V. H., Ohorodnyk, Yu. I. (2015). Increase of fermentative activity of brewing yeast using zinc nanoaquachelate. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4 (10 (76)), 40–44. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2015.47888
  7. Kochubei-Lytvynenko, O., Chernyushok, O., Bilyk, O., Bondarenko, Y. (2019). Studying the effect of electrospark treatment of milk whey on the process of its fermentation and quality of thermoacid cheese. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6 (11 (102)), 33–40. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.183712
  8. Chasapis, C. T., Loutsidou, A. C., Spiliopoulou, C. A., Stefanidou, M. E. (2011). Zinc and human health: an update. Archives of Toxicology, 86 (4), 521–534. https://doi.org/10.1007/s00204-011-0775-1
  9. González-Weller, D., Paz-Montelongo, S., Bethencourt-Barbuzano, E., Niebla-Canelo, D., Alejandro-Vega, S., Gutiérrez, Á. J. et al. (2023). Proteins and Minerals in Whey Protein Supplements. Foods, 12 (11), 2238. https://doi.org/10.3390/foods12112238
  10. Chekman, I. S., Ulberh, Z. R., Rudenko, A. D. et al. (2013) Tsynk i nanotsynk: vlastyvosti, zastosuvannia u klinichnii praktytsi. Ukrainskyi medychnyi chasopys, III/IV (2 (94)), 42–47.
  11. Jiang, J., Pi, J., Cai, J. (2018). The Advancing of Zinc Oxide Nanoparticles for Biomedical Applications. Bioinorganic Chemistry and Applications, 2018, 1–18. https://doi.org/10.1155/2018/1062562
  12. Kochubei-Lytvynenko, O. V., Lopatko, K. H. (2021) Nanobiotekhnolohichni osnovy spriamovanoho zbahachennia molochnoi syrovatky mineralnymy elementamy. Naukovi pratsi NUKhT, 5, 134–148.
  13. Lopatko, K. H., Aftandiliants, Ye. H., Zazymko, O. V., Trach, V. V. (2016). Fizyka, syntez ta biolohichna funktsionalnist nanorozmirnykh obiektiv. Kyiv: Vyd-vo NUBiP Ukrainy, 615.
  14. Sharma, V., Anderson, D., Dhawan, A. (2012). Zinc oxide nanoparticles induce oxidative DNA damage and ROS-triggered mitochondria mediated apoptosis in human liver cells (HepG2). Apoptosis, 17 (8), 852–870. https://doi.org/10.1007/s10495-012-0705-6
  15. Dmytrukha, N. M., Luhovskyi, S. P., Lahutina, O. S. (2015) Toksychnyi efekt nanochastynok oksydu zaliza na perytonealni makrofahy shchuriv. Ukrainskyi zhurnal z problem medytsyny pratsi, 3, 28–33.
  16. Kharazian, B., Hadipour, N. L., Ejtehadi, M. R. (2016). Understanding the nanoparticle–protein corona complexes using computational and experimental methods. The International Journal of Biochemistry & Cell Biology, 75, 162–174. https://doi.org/10.1016/j.biocel.2016.02.008
  17. Wahab, R., Siddiqui, M. A., Saquib, Q., Dwivedi, S., Ahmad, J., Musarrat, J. et al. (2014). ZnO nanoparticles induced oxidative stress and apoptosis in HepG2 and MCF-7 cancer cells and their antibacterial activity. Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, 117, 267–276. https://doi.org/10.1016/j.colsurfb.2014.02.038
Consideration of technological and safety aspects of using zinc oxide nanoparticles for intensifying whey fermentation

##submission.downloads##

Опубліковано

2024-08-26

Як цитувати

Кочубей-Литвиненко, О. В., Білик, О. А., Висоцький, О. О., & Заброда, А. В. (2024). Розгляд технологічних та безпекових аспектів використання наночастинок оксиду цинку для інтенсифікації ферментування сироватки молочної. Technology Audit and Production Reserves, 4(3(78), 39–45. https://doi.org/10.15587/2706-5448.2024.310354

Номер

Розділ

Технології виробництва харчування