Тваринництво та технології харчових продуктів

Інноваційні технології створення низькокалорійних молочних продуктів із використанням рослинних компонентів

Олена Петрова, Наталя Шевчук, Алла Зюзько, Євген Баркарь
Завантажити статтю
Анотація

Створення низькокалорійних молочних продуктів із використанням рослинних компонентів набуває дедалі більшого значення через зростання попиту на здорове харчування та альтернативи традиційним молочним виробам. Бекграунд дослідження базувався на необхідності розробки функціональних продуктів зі зниженим калорійним навантаженням, які поєднують високу поживну цінність і привабливі органолептичні властивості. Метою дослідження було розробити низькокалорійні продукти на основі рослинної сировини із застосуванням інноваційних технологій, таких як екстракція білків, ферментація та ультрафільтрація, забезпечуючи зниження калорійності без втрати текстури, смаку та стабільності під час зберігання. У роботі використовувалися високоякісні рослинні інгредієнти (соя, мигдаль, овес) і пробіотичні культури, а методологія включала виділення білкових ізолятів шляхом екстракції, подальшу ферментацію для покращення смаку та збагачення корисними мікроорганізмами, а також ультрафільтрацію, що сприяла концентрації білків, видаленню цукрів і забезпеченню стабільності продуктів. Результати показали, що розроблені продукти – ферментований соєвий йогурт (55 ккал/100 г), мигдальне молоко (30 ккал/100 мл) та вівсяний крем-десерт (80 ккал/100 г) – продемонстрували суттєве зниження калорійності на 20-50 % у порівнянні з традиційними молочними аналогами. Усі зразки зберігали стабільну текстуру, однорідність і високі органолептичні характеристики протягом 7 днів при температурі +4°C, отримавши середній бал 4,8 із 5 за оцінкою експертної комісії. Додатково було встановлено, що використання ультрафільтрації забезпечило тривалу стабільність продуктів, а ферментація сприяла покращенню смакових характеристик і підвищенню біологічної цінності. Висновки дослідження підтвердили ефективність інноваційних технологій у створенні конкурентоспроможних низькокалорійних продуктів із рослинних компонентів. Практична значимість полягає у можливості впровадження отриманих результатів у промислове виробництво для задоволення потреб сучасного ринку, орієнтованого на здорове харчування

Ключові слова

харчова промисловість; здорове харчування; ферментація; ультрафільтрація; екстракція білків; пробіотичні культури

ЦИТУВАТИ
Petrova, O., Shevchuk, N., Ziuzko, A., & Barkar, Y. (2025). Innovative technologies for the creation of low-calorie dairy products using plant components. Animal Science and Food Technology, 16(1), 92-108. https://doi.org/10.31548/animal.1.2025.92
Використані джерела

[1] Akshit, F., Deshwal, G.K., Sharma, H., Kumar, P., Maddipatla, D.K., Singh, M.P., & Goksen, G. (2023). Technological challenges in production of goat milk products and strategies to overcome them: A review. International Journal of Food Science & Technology, 59(1), 6-16. doi: 10.1111/ijfs.16782.

[2] Alam, M.W., Kumar, J.V., Awad, M., Saravanan, P., Al‐Sowayan, N.S., Rosaiah, P., & Nivetha, M.S. (2025). Emerging trends in food process engineering: Integrating sensing technologies for health, sustainability, and consumer preferences. Journal of Food Process Engineering, 48(1), article number e70035. doi: 10.1111/jfpe.70035.

[3] Alimardanova, M., Tlevlessova, D., Bakiyeva, V., & Akpanov, Z. (2021). Revealing the features of the formation of the properties of processed cheese with wild onions. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4(11(112)), 73-81. doi: 10.15587/1729-4061.2021.239120.

[4] Arshad, M., Sharma, N., Maibam, B.D., & Sharma, M. (2024). Review on effect of innovative technologies on shelf-life extension of non-dairy sources from plant matrices. Food Chemistry Advances, 5, article number 100781. doi: 10.1016/j.focha.2024.100781.

[5] Belinska, A., Ryshchenko, I., Bliznjuk, O., Masalitina, N., Siedykh, K., Zolotarova, S., Fedak, N., Petrova, O., Shevchuk, N., & Danylchuk, G. (2024). Development of a method for inactivating lipoxygenases in linseed using chemical reagents. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4(6(130)), 14-21. doi: 10.15587/1729-4061.2024.309079.

[6] Chen, S., Dima, C., Kharazmi, M.S., Yin, L., Liu, B., Jafari, S.M., & Li, Y. (2023). The colloid and interface strategies to inhibit lipid digestion for designing low-calorie food. Advances in Colloid and Interface Science, 321, article number 103011. doi: 10.1016/j.cis.2023.103011.

[7] Chen, X., Song, C., Zhao, J., Xiong, Z., Peng, L., Zou, L., Liu, B., & Li, Q. (2024). Effect of a new fermentation strain combination on the fermentation process and quality of Highland Barley yellow wine. Foods, 13(14), article number 2193. doi: 10.3390/foods13142193.

[8] DSTU 2212:2003. (2004). Dairy industry. Production of milk and fermented milk products. Terms and definitions of concepts. Retrieved from https://online.budstandart.com/ua/catalog/docpage?id_doc=71011.

[9] DSTU 4601:2006. (2007). Oilseeds. Methods of sampling. With Amendment No. 1 (IPS No. 9-2009). Retrieved from https://online.budstandart.com/ua/catalog/doc-page.html?id_doc=85809.

[10] DSTU 4963:2008. (2010). Oats. Technical specifications. Retrieved from https://online.budstandart.com/ua/catalog/doc-page?id_doc=71969.

[11] DSTU 4964:2008. (2010). Soybeans. Technical specifications. Retrieved from https://online.budstandart.com/ua/catalog/doc-page.html?id_doc=74237.

[12] DSTU 8552:2015. (2017). Milk and dairy products. Methods for determination of moisture and dry matter. Retrieved from https://online.budstandart.com/ua/catalog/doc-page.html?id_doc=71700.

[13] DSTU ISO 20483:2016. (2017). Cereals and legumes. Determination of nitrogen and crude protein content by the Kjeldahl method (ISO 20483:2013, IDT). Retrieved from https://online.budstandart.com/ua/catalog/doc-page.html?id_doc=86233.

[14] DSTU ISO 659:2007. (2009). Oilseeds. Determination of oil content (test method) (ISO 659:1998, IDT). Retrieved from https://online.budstandart.com/ua/catalog/doc-page?id_doc=84846.

[15] DSTU ISO 712:2015. (2016). Cereals and products made from them. Determination of moisture content. Reference method (ISO 712:2009, IDT). Retrieved from https://online.budstandart.com/ua/catalog/doc-page?id_doc=83685.

[16] Dymchuk, А., & Ponko, L. (2023). Influence of genotype and paratype factors on the realization of milk productivity of cows. Scientific Reports of the National University of Life and Environmental Sciences of Ukraine, 19(6), 1-9. doi: 10.31548/dopovidi6(106).2023.012.

[17] El-Aidie, S.A.M., & Khalifa, G.S.A. (2024). Innovative applications of whey protein for sustainable dairy industry: Environmental and technological perspectives – a comprehensive review. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety, 23(2), article number e13319. doi: 10.1111/1541-4337.13319.

[18] Gupta, A., Keast, R., Liem, D.G., Jadhav, S.R., Mahato, D.K., & Gamlath, S. (2025). Baristaquality plant-based milk for coffee: A comprehensive review of sensory and physicochemical characteristics. Beverages, 11(1), article number 24. doi: 10.3390/beverages11010024.

[19] Hashmi, Z., Idriss, I.M., Khalid, D., Abbas, S.H., Ali, S.O., Bozdar, M.M., Usman, T., Hamid, M.S., & Solangi, N.H. (2024). Production of microorganism-based low-calorie sugars. In A.S. Jatoi & N.M. Mubarak (Eds.), Application of bio-additives for the food industry (pp. 89-129). Cham: Springer. doi: 10.1007/978-3-031-71131-2_6.

[20] Hewage, A., Olatunde, O.O., Nimalaratne, C., House, J.D., Aluko, R.E., & Bandara, N. (2024). Improved protein extraction technology using deep eutectic solvent system for producing high purity fava bean protein isolates at mild conditions. Food Hydrocolloids, 147, article number 109283. doi: 10.1016/j.foodhyd.2023.109283.

[21] Ijaz, H., & Sun, S. (2025). A review on preparation and application of low-calorie structured lipids in food system. Food Science and Biotechnology, 34, 49-64. doi: 10.1007/s10068-02401689-8.

[22] Ismayilov, V., Safarov, G., Sadigova, S., Asadov, Z., & Muradova, S. (2023). Technology of production and primary processing of milk in farm conditions. Scientific Horizons, 26(10), 138-149. doi: 10.48077/scihor10.2023.138.

[23] ISO 1871:2009. (2009). Food and feed products – general guidelines for the determination of nitrogen by the Kjeldahl method. Retrieved from https://www.iso.org/standard/41320.html.

[24] ISO 7889:2003. (2003). IDF 117:2003. Yogurt – enumeration of characteristic microorganisms – colony-count technique at 37 degrees C. Retrieved from https://www.iso.org/standard/31880.html.

[25] Iztileuov, M., Ospanov, A., Dikhanbayeva, F., Smailova, Z., & Zhunussova, G. (2024). Quality and safety of new types of dairy products based on cow’s and mare’s milk with vegetable additives. Food Production Processing and Nutrition, 6, article number 42. doi: 10.1186/s43014023-00218-0.

[26] Karunarathna, S., Wickramasinghe, I., Truong, T., Brennan, C., Navaratne, S., & Chandrapala, J. (2024). Development of low-calorie food products with resistant starch-rich sources – a review. Food Reviews International, 40(2), 814-831. doi: 10.1080/87559129.2023.2204137.

[27] Kouamé, K.J.E.P., Bora, A.F.M., Li, X., Liu, L., Coulibaly, I., Sun, Y., & Hussain, M. (2023). New insights into functional cereal foods as an alternative for dairy products: A review. Food Bioscience, 55, article number 102840. doi: 10.1016/j.fbio.2023.102840.

[28] Kovalova, O., Vasylieva, N., Zhulinska, O., Balandina, I., Zhukova, L., Bezpalko, V., Horiainova, V., Trybrat, R., Zazymko, O., & Barkar, Y. (2024). Development of lentil malt production technology using plasma-chemically activated aqueous solutions. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4(11(130)), 76-86. doi: 10.15587/1729-4061.2024.308298.

[29] McClements, D.J., Barrangou, R., Hill, C., Kokini, J.L., Lila, M.A., Meyer, A.S., & Yu, L. (2021). Building a resilient, sustainable, and healthier food supply through innovation and technology. Annual Review of Food Science and Technology, 12, 1-28. doi: 10.1146/annurevfood-092220-030824.

[30] Minorova, A.V., Rudakova, T.V., Narizhnyi, S.A., & Vezhlivtseva, S.P. (2022). Technology of low-calorie milk ice cream. In O.O. Nepochatenko et al. (Eds.), Materials of the 3rd All-Ukrainian scientific and practical conference “Innovative technologies and efficiency in food production” (pp. 62-65). Uman: Uman National University of Horticulture.

[31] Monroy-Rodríguez, I., Ramírez-Flores, I., López-Hernández, R.E., Jaimez-Ordaz, J., Hernández-Sánchez, H., Cornejo-Mazón, M., & Gutiérrez-López, G.F. (2024). Processing of protein microparticles and their application as lipid replacer for low-calorie foods. In R. MoraEscobedo, G. Dávila-Ortiz, G.F.G. López & J.J. Berrios (Eds.), Health-promoting food ingredients during processing (pp. 327-344). Boca Raron: CRC Press. doi: 10.1201/9781003332558.

[32] Moroz, І. (2023). Determination of calcium in milk by titrimetry method. Commodity Bulletin, 16(1), 63-72. doi: 10.36910/6775-2310-5283-2023-17-5.

[33] Munteanu-Ichim, R.A., Misu, G.A., Canja, C.M., Lupu, M., Bădărău, C.-L., Pădureanu, V., & Matei, F. (2024). Non-dairy yoghurt enriched with functional plant-based ingredients – a review. Scientific Papers. Series D. Animal Science, 67(2), 482-488.

[34] Nikiforov, R.P., Simakova, O.O., Slashcheva, A.V., Nazarenko, I.A., Popova, S.Y, & Goryainova, Y.A. (2022). Innovative technologies of dessert products based on protein-carbohydrate semifinished product. Kryvyi Rih: Donetsk National University of Economics and Trade named after M. Tugan-Baranovsky.

[35] Nyambayo, I., Marinova, D., Bogueva, D., Sarieddin, G., & Bou-Mitri, C. (2024). Consumer perception of plant-based milk and dairy products. In D. Bogueva (Ed.), Consumer perceptions and food (pp. 217-234). Singapore: Springer. doi: 10.1007/978-981-97-7870-6_11.

[36] Oleksy-Gębczyk, A., Szeląg-Sikora, A., Kowalska-Jarnot, K., Lis, A., Sikora, J., & Cupiał, M. (2024). Influence of worldview factors on food consumers’ purchasing decisions. Lecture Notes in Civil Engineering, 609, 323-332. doi: 10.1007/978-3-031-70955-5_36.

[37] Ortega, M.L.S., Orellana-Palacios, J.C., Garcia, S.R., Rabanal-Ruiz, Y., Moreno, A., & Hadidi, M. (2024). Olive leaf protein: Extraction optimization, in vitro digestibility, structural and techno-functional properties. International Journal of Biological Macromolecules, 256, article number 128273. doi: 10.1016/j.ijbiomac.2023.128273.

[38] Peshuk, L., Simonova, I., & Prykhodko, D. (2023). Overview of development strategies and features of production of innovative algae products. Bulletin of the National Technical University “KhPI” Series New Solutions in Modern Technologies, 2(16), 86-91. doi: 10.20998/2413-4295.2023.02.12.

[39] Prasath, C.S.S., Sivadas, C.A., Chandran, C.H., & Suchithra, T.V. (2024). Precision fermentation of sustainable products in the food industry. In A.C. Shukla (Ed.), Entrepreneurship with microorganisms (pp. 163-177). London: Academic Press. doi: 10.1016/B978-0-443-19049-0.00020-7.

[40] Ruban, S., & Danshin, V. (2023). Perspectives for the use of genomic selection for genetic improvement of dairy cattle in Ukraine. Ukrainian Black Sea Region Agrarian Science, 27(1), 20-29. doi: 10.56407/bs.agrarian/1.2023.20.

[41] Rudke, C.R.M., Camelo-Silva, C., Rudke, A.R., Prudencio, E.S., & De Andrade, C.J. (2023). Trends in dairy products: New ingredients and ultrasound-based processing. Food and Bioprocess Technology, 17, 811-827. doi: 10.1007/s11947-023-03153-7.

[42] Sağcan, N., Sağcan, H., Bozkurt, F., Güneş, A.N.B., Fakir, H., Dertli, E., & Sağdıç, O. (2024). Optimization of inulin extraction from chicory roots and an ultrafiltration application to obtain purified inulin and hydrolyzed fructooligosaccharides. Journal of Agricultural Sciences, 30(1), 166-178. doi: 10.15832/ankutbd.1338572.

[43] Shaheen, S., Kamal, M., Zhao, C., & Farag, M.A. (2023). Fat substitutes and low-calorie fats: A compile of their chemical, nutritional, metabolic and functional properties. Food Reviews International, 39(8), 5501-5527. doi: 10.1080/87559129.2022.2073368.

[44] Tița, M.A., Moga, V., Constantinescu, M.A., Bătușaru, C.M., & Tița, O. (2024). Harnessing the potential of whey in the creation of innovative food products: Contributions to the circular economy. Recycling, 9(5), article number 79. doi: 10.3390/recycling9050079.

[45] Tosif, M.M., Bains, A., Goksen, G., Kaushik, R., & Chawla, P. (2025). Application of mucilagebased functional and clean-label food ingredients as vegan fat replacers in different food products. Current Opinion in Food Science, 62, article number 101275. doi: 10.1016/j.cofs.2025.101275.

[46] Tu, X., Lou, J., Zheng, T., Zhang, H., Liang, J., Ou, M., Tu, M., Guo, Y., Zhang, T., & Wu, Z. (2025). Evaluation of folate synthesis of Lactiplantibacillus plantarum A3 and the application in the plant-based milk fermentation. LWT, 217, article number 117399. doi: 10.1016/j.lwt.2025.117399.

[47] UNECE DDF-06:2007. (2008). Almond kernels. Guidelines for supply and quality control (UNECE DDF-06:2003, IDT). Retrieved from https://online.budstandart.com/ua/catalog/doc-page.html?id_doc=84157.

[48] Xu, Q., Wang, H., Ren, Y., Sun, M., Zhang, T., Li, H., & Liu, X. (2024). Functionality and application of emulsion gels in fat replacement strategies for dairy products. Trends in Food Science & Technology, 152, article number 104673. doi: 10.1016/j.tifs.2024.104673.

[49] Zhang, G., Zhang, L., Ahmad, I., Zhang, J., Zhang, A., Tang, W., Ding, Y., & Lyu, F. (2022). Recent advance in technological innovations of sugar-reduced products. Critical Reviews in Food Science and Nutrition, 64(15), 5128-5142. doi: 10.1080/10408398.2022.2151560.

[50] Zhang, T., Zhang, X., Zhou, X., Tian, R., Tang, X., Zhang, Y., Jiang, L., & Sui, X. (2023). Plantbased fat substitutes with promising functional properties and health benefits. Journal of the American Oil Chemists Society, 101(11), 1183-1196. doi: 10.1002/aocs.12797.