Вискозиметрический метод определения «картофельной болезни хлеба»

«Картофельная болезнь хлеба» (КБХ) в последние годы все чаще встречается в хлебе и представляет серьезную проблему для хлебопеков и мукомолов в России в связи с ухудшением качества сырья и нарушениями технологии производства хлеба на малых предприятиях.

Возбудителями заболевания являются термотолерантные спорообразующие бактерии, Bacillus subtilis.  К возбудителям относят также В. mycoides, В. cereus,  В. licheniformis, В. pumilis, В. polymyxa и другие виды, однако их роль в этом заболевании хлеба менее значима [1]. 

Все упомянутые виды бацилл обладают активной ?-амилазой, синтез которой наблюдается в экспоненциальную фазу роста и индуцируется в присутствии  крахмала. Под действием бактериальной ?-амилазы происходит разрушение хлебного мякиша: он становится липким, заминающимся, темным[2].

«Картофельная болезнь» – это бактериальная порча хлеба, проявляющаяся первоначально в виде неприятного специфического запаха, далее сопровождающаяся потемнением и разрушением мякиша хлеба ферментами спорообразующих бактерий. Мякиш становится заминающимся, в нем образуются провалы, появляется липкость вследствие накопления бактериальных слизистых полисахаридов [3].

Нормативы содержания спорообразующих бактерий в зерне и зернопродуктов отсутствуют как в России, так и за рубежом. Косвенно содержание этих микроорганизмов в пшеничной муке, используемой для выпечки хлеба,  ограничивается минимальным временем, необходимым для развития «картофельной болезни» в хлебе. В соответствии с СанПиН 2.3.2.1078-01 и Дополнением и изменением №2 к СанПиН 2.3.2.1078-01 мука считается зараженной спорообразующими бактериями, если заболевание обнаружено в пробных лабораторных выпечках через 36 ч хранения при 370 С[4].

Существующие методы контроля можно разделить на микробиологические, технологические и биохимические (ферментные), но одни из них достаточно трудоемкие, длительные, другие неприменимы для большинства предприятий, не оснащенных микробиологическими лабораториями, или не учитывают основной повреждающий фактор – активность ?-амилаз спорообразующих бактерий, вызывающих декстринизацию крахмала мякиша. 

Это свойство бактериальной ?-амилазы было использовано нами при разработке количественного вискозиметрического метода обнаружения КБХ. Метод основывается на измерении снижения вязкости крахмального клейстера под действием бактериальной   A-амилазы, присутствующей в смыве или экстракте, на приборе для определения числа падения или его аналоге, широко используемом для определения качества зерна и муки и свойств углеводно-амилазного комплекса, с последующим расчетом величины разжижающей активности (РА) [5]. 

К преимуществам вискозиметрического метода определения КБХ относятся:

•  быстрота и простота приборного измерения, на всю процедуру требуется около 30 мин.;
•  объективность и точность определения РА;
•  возможность заблаговременной индикации КБХ и выбраковки больного хлеба за 10-13 ч до органолептического обнаружения первых признаков КБХ;
•  возможность контроля муки и хлеба при их производстве с помощью прибора для определения числа падения (ПЧП).

Объектами исследования были спорообразующие бактерии группы «картофельной палочки» (СБ); пробы пшеничной хлебопекарной муки, коммерческие и загрязненные СБ в лабораторных условиях; формовый пшеничный хлеб и коммерческие хлебобулочные изделия.

Метод определения КБХ основывается на способности бактериальной ?-амилазы гидролизовать крахмал до декстринов, что сопровождается падением вязкости крахмального клейстера. Он  включает в себя: выпекание хлеба, отбор проб мякиша от свежевыпеченного хлеба и хлеба, инкубированного в провокационных условиях, благоприятных для развития КБХ, приготовление водных экстрактов бактериальной   ?-амилазы из отобранных проб мякиша хлеба с дальнейшей фильтрацией экстрактов и определение их разжижающей активности по скорости разжижения крахмала ?-амилазой на приборе для определения числа падения (типа ПЧП-3), с последующим расчетом величины РА, являющейся интегральным показателем численности и физиологической активности популяции спорообразующих бактерий, вызывающих «картофельную болезнь хлеба». Таким образом, РА является объективным количественным показателем, точно характеризующим зараженность хлеба КБХ. 

На рисунке 1 представлена зависимость РА от интенсивности развития «картофельной болезни хлеба».


Рисунок 1 – Зависимость интенсивности КБХ от РА

Изучена динамика нарастания активности бактериальной ?-амилазы при хранении хлеба параллельно с изменением количества СБ и визуальных показателей КБХ (рис. 2), также определена динамика размножения СБ и синтеза бактериальной ?-амилазы в тесте и в хранящемся хлебе. Установлена статистически значимая зависимость интенсивности КБХ от числа СБ и величины РА бактериальной ?-амилазы. Минимальное время появления РА в хранящемся хлебе зависело как от содержания СБ в муке (при значительном заспорении муки), так и от физиологической активности бактериальной популяции в пробе (при слабом заспорении муки). Разработана принципиальная схема оценки поражения пробукта «картофельной болезнью хлеба» по нормативам разжижающей активности бактериальной A-амилазы 

Рисунок 2 –  Изменение показателей порчи хлеба при его хранении

Разработанный метод позволяет быстро (30 мин) объективно и точно (Sr=2,4-6,7%, Rr=6,7-1,6%) оценить пораженность муки и хлеба «картофельной болезнью» до проявления в нем органолептических признаков, что приведет к снижению риска заболевания хлеба «картофельной болезнью» в результате достоверной оценки загрязнения хлебопекарной муки возбудителями КБХ. 

Обеспечение безопасности потребителей за счет увеличения достоверности оценки поражения муки «картофельной болезнью», заблаговременной выбраковки пораженного хлеба (за 10-15 часов до появления признаков КБХ), ограничение потребления хлеба с высокими уровнями бактеризации (50-100 млн. КОЕ/г.), представляющими потенциальный риск для населения ввиду патогенности ряда видов и штаммов бацилл – возбудителей КБХ.


Литература

1. Pepe O., Blaiotta G., et al. Rope – producing strains of Bacillus spp. from wheat bread and strategy for their control by lactic acid bacteria // Appl. Environ. Microbiol. – 2003. – Vol. 69. – №4. – P. 2321-2329.
2. Фениксова Р.В Биохимические основы получения и применения ферментных препаратов. Учебное пособие «Техническая биохимия». – М.: Высшая школа, 1973. – С.375-453
3. Демчук А.П., Ройтер И.М. Методы выявления и предупреждения «картофельной» болезни хлеба. – М.: ЦНИИТЭИ Пищепром, 1997. – 41с.
4. СанПин 2.3.2. 1078-01 Гигиенические требования безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов. –М.: Минздрав России, 2002. – 164с.
5. Мелешкина Е. П. ЧП, Автолитическая активность и амилограф // Хлебопродукты. – 2005. - № 10. – С. 24 – 25
 

---