Storage under pressure of dairy foods as an alternative to refrigeration

Abstract

Hyperbaric storage (HS) at room temperature (RT) has recently sparked the scientific interest, with an increasing number of publications. HS at RT appears to be a possible alternative food preservation methodology to refrigeration (RF), with lower energy consumption and lower carbon footprint, since it is unnecessary to use energy constantly to maintain the temperature during HS, resulting also in an increase of foods shelf-life. In this work, the feasibility of HS/RT was evaluated using cow’s raw milk and cow’s and goat’s fresh cheeses and compared with storage at atmospheric pressure (AP) at RT and at RF for 60 days. It was observed that for milk, with a microbial load within the legal limits, that HS/RT allowed the preservation of raw cow’s milk, leading to a reduction in the microbial load naturally present in the milk (≥62 MPa), as well as in inoculated microorganisms, Escherichia coli, Salmonella senftenberg and Listeria innocua (≥50 MPa), and Bacillus subtilis endospores, with the fastest reductions being observed under 75 and 100 MPa. In a second set of experiments with raw milk, with a microbial load above the legal limits, HS/RT resulted in a gradual reduction of its microbial load (≥75 MPa), as well as in a greater stability after HS, when the milk stored previously at HS/RT was then subsequently placed at AP/RF. HS/RT of milk also allowed to maintain the quality of the studied parameters, such as physicochemical, enzymatic, rheological, lipid oxidation, total protein, fatty acids, and volatile organic compounds profile, similar to the ones prior storage, outperforming AP/RF for considerably longer storage periods. However, in HS/RT samples, a higher proteolytic activity may have occurred during storage, resulting in an increase in soluble protein and free amino acids after 60 days of storage. For the two types of fresh cheeses (made with pasteurized cow’s or goat’s milk) stored under HS/RT, a reduction in the microbial load during storage was observed, especially under 75 and 100 MPa. Once again, most of the physicochemical parameters were maintained throughout HS, initially being observed a compression effect of the cheeses matrix, resulting in an increase in hardness and whey loss and a decrease in the moisture content, reversing to values similar to the initial ones throughout the storage. Storage at 100 MPa/RT allowed a reduction in lipid oxidation rate, avoided the formation of undesirable volatile organic compounds and maintained better the fatty acid profile and total protein. Similarly, to raw milk, a higher proteolytic effect seemed to take place, resulting in an increase in free amino acids, especially in the longer storage periods. Despite some differences observed during HS at variable RT, it allowed the dairy products studied to be preserved for a considerably longer period (at least up to 60 days) comparatively to AP/RF, resulting in a possible extended shelf-life and microbial safety of these products.

O armazenamento hiperbárico (AH) à temperatura ambiente (TA) tem despoletado recentemente grande interesse científico, com um número crescente de publicações. O AH à TA surge como uma possível metodologia de conservação alimentar alternativa à refrigeração (RF), com menor gasto energético e pegada de carbono, dado que não é necessário utilizar energia de forma constante para manter a temperatura durante o AH, resultando também no aumento do prazo de validade. Neste trabalho a viabilidade do armazenamento AH/TA foi avaliada usando leite cru de vaca e queijo fresco de vaca e de cabra e comparado com o armazenamento à pressão atmosférica (PA) sob TA e RF, durante 60 dias. Observou-se que para o leite, com carga microbiana dentro dos limites legais, que AH/TA permitiu a conservação de leite de vaca cru, levando a uma redução da carga microbiana naturalmente presente no leite (≥62 MPa), bem como nos microrganismos inoculados Escherichia coli, Salmonella senftenberg e Listeria innocua (≥50 MPa) e de endósporos de Bacillus subtilis, sendo a redução mais rápida sob 75 e 100 MPa. Numa segunda experiência com leite cru, com uma carga microbiana acima do limite legal, AH/TA resultou numa redução gradual da sua carga microbiana (≥75 MPa), bem como uma maior estabilidade quando o leite que foi armazenado sob AH/TA foi subsequentemente colocado a PA/RF. O AH/TA de leite, permitiu ainda manter a qualidade dos diversos parâmetros estudados, como os físico-químicos, enzimáticos, reológicos, a oxidação lípica, proteína total e perfil de ácidos gordos e compostos voláteis, semelhantes aos originais antes do armazenamento, tendo um desempenho bastante superior que PA/RF, para períodos de armazenamento consideravelmente mais longos. Contudo durante AH/TA, deverá ter ocorrido atividade proteolítica superior ao longo do armazenamento, resultando num aumento de proteína solúvel e de aminoácidos livres ao fim dos 60 dias. Para os dois tipos de queijos frescos (produzido com leite pasteurizado de vaca ou de cabra) sob AH/TA, observou-se uma redução da carga microbiana ao longo do armazenamento, especialmente a 75 e 100 MPa. Mais uma vez, a maior parte dos parâmetros físico-químicos mantiveram-se ao longo do AH, observando-se inicialmente uma compressão da matriz do queijo, resultando num aumento da dureza e do soro expelido e uma diminuição do teor de humidade, que ao longo do armazenamento se foi revertendo, aproximando-se dos valores iniciais. A condição de armazenamento 100MPa/TA permitiu uma redução da taxa oxidação lipídica, evitou a formação de compostos voláteis indesejáveis, mantendo o perfil de ácidos gordos e do valor de proteína total. Semelhante ao observado no leite, deverá ter ocorrido um efeito proteolítico superior, resultando num aumento de aminoácidos livres nos períodos de armazenamento mais longos. Apesar de algumas diferenças terem sido observadas, o AH a TA permitiu conservar os produtos lácteos estudados por um período consideravelmente mais longo (pelo menos até 60 dias) comparativamente com AP/RF, resultando num possível aumento do tempo de vida útil e de segurança microbiológica destes produtos.