Приборное определение «картофельной болезни хлеба»
В большинстве стран мира зерно и продукты его переработки являются основным источником питания для человека и кормом для сельскохозяйственных животных. Поэтому проблема микробиологического загрязнения зерна является одним из главенствующих факторов, определяющих здоровье населения. В связи с этим одной из важных проблем в мукомольной и хлебопекарной промышленности является оценка микробиологической зараженности зерна и зернового сырья, а также предупреждение «картофельной болезни» пшеничного хлеба.
В зерне сконцентрированы различные питательные вещества, и потому оно является благоприятным субстратом для развития микроорганизмов. Только один грамм зерновой массы содержит от нескольких сотен до нескольких тысяч микроорганизмов. Развитие этих микроорганизмов является одной из возможных причин уменьшения сроков хранения, снижения качества зерна пшеницы и других зерновых культур. В зависимости от условий хранения зерновой массы изменения в численном и видовом составе ее микробиоты могут носить различный характер.
К числу специфических гигиенических факторов риска для зерна пшеницы и вырабатываемых из него продуктов могут быть отнесены спорообразующие бактерии рода Bacillus – возбудители «картофельной болезни хлеба» (КБХ). Основные источники загрязнения зерна и зернопродуктов этими бактериями являются: механическое загрязнение зерна землей, неблагоприятное хранение зерна (самосогревание), нарушения санитарных норм при выработке муки и выпечке хлеба [1].
«Картофельная болезнь» в последние годы все чаще встречается и представляет серьезную проблему для хлебопеков и мукомолов в связи с ухудшением микробиологического состояния зерна и муки, применением новых видов сырья и пищевых добавок, расширением ассортимента вырабатываемых хлебобулочных изделий, в том числе функциональных и диетических, и другими факторами [2].
«Картофельная» или тягучая болезнь хлеба приводит к появлению специфического неприятного запаха и полному разрушению мякиша хлеба под действием гидролитических ферментов спорообразующих бактерий. В результате ухудшается товарный вид продукта и его пищевая ценность. Испорченный хлеб представляет опасность для здоровья человека ввиду накопления в нем миллионов условно-патогенных микроорганизмов и бактериальных токсинов.
Наличие высокого уровня содержания спорообразующих бактерий в зерне способствует последующему загрязнению муки возбудителями «картофельной болезни» и увеличивают риск возникновения этого заболевания хлеба.
Согласно Техническом регламенте Таможенного союза 021/2011, для муки пшеничной, используемой для выпечки хлеба пшеничных сортов, не допускается зараженность возбудителем «картофельной» болезни хлеба через 36 часов после пробной лабораторной выпечки [3].
Существующие методы контроля «картофельной болезни хлеба» и ее возбудителей имеют некоторые недостатки, одни достаточно трудоемкие, длительные, или не учитывают основной повреждающий фактор – активность α-амилаз спорообразующих бактерий, вызывающих декстринизацию крахмала мякиша, другие неприменимы для большинства предприятий, не оснащенных микробиологическими лабораториями или специальным оборудованием, или основываются на субъективном органолептическом выявление зараженности.
Для зерна отсутствуют методы контроля и нормативы возбудителей КБХ, обеспечивающие безопасность конечного продукта потребления – хлеба, разработка же приборного метода, позволяющего проводить заблаговременную гигиеническую оценку и подбор партий пшеницы, предназначенных для хлебопекарного помола, и прогнозировать риск возникновения «картофельной» болезни в продуктах переработки данного зерна позволит контролировать этот показатель до помола и выпечки.
Из анализа литературных источников и проведенной нами экспериментальной работы вытекает, что наиболее обоснованным и быстрым подходом к выявлению в зерне, муке и хлебе «картофельной болезни» и оценки ее интенсивности развития является определение бактериальной α-амилазы, образуемой спорообразующими бактериями, с помощью вискозиметрического метода.
Спорообразующие бактерии рода Bacillus обладают активными гидролитическими ферментами: протеазами, липазами, амилазами. К амилолитическим ферментам B. subtilis относится α-амилаза, которая гидролизует крахмал до декстринов, вследствие чего происходит быстрое падение вязкости крахмала, что приводит к увеличению заминаемости мякиша хлеба, его липкости и образованию очагов и провалов.
Это свойство бактериальной α-амилазы было использовано нами при разработке количественного вискозиметрического метода обнаружения КБХ. Метод основывается на измерении снижения вязкости крахмального клейстера под действием бактериальной α-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) [4].
Такой подход имеет несколько положительных моментов:
- Суммарная амилолитическая активность смывов или экстрактов проверяемого продукта является интегральным показателем, характеризующим степень агрессивности, т.е. способность вызывать КБХ, всей популяции спорообразующих бактерий, присутствующих в пробе.
- Определение активности α-амилазы по ее разжижающему действию на крахмал, т.е. вискозиметрическое, может быть успешно реализовано в условиях производства на приборе для определения числа падения (ПЧП), которым оснащено большинство предприятий системы хлебопродуктов. Сам этап определения на ПЧП прост в исполнении и краткосрочен.
- А-амилазы зерна и муки не могут препятствовать определению бактериальных ферментов, т.к. активность первых в здоровом зерне ничтожна, а в проросшем почти в 100 раз слабее, чем у α-амилазы спорообразующих бактерий [5].
- На всех этапах (зерно, мука, хлеб) оценка риска возникновения КБХ производится по единому показателю – разжижающей активности бактериальной α-амилазы, с использованием стандартов организации (СТО) разработанных в ФГБНУ ВНИИЗ. Тем самым обеспечивается сквозной контроль показателя безопасности на всем пути, от поля до потребителя, на основе единого принципа определения в сопоставимых единицах измерения [6, 7].
К преимуществам вискозиметрического метода определения КБХ по величине РА относятся:
- быстрота и простота приборного измерения. На всю процедуру требуется около 30 мин;
- возможность обоснованного выбора перерабатываемого зерна по зараженности возбудителями КБХ;
- объективная оценка санитарного состояния муки без пробной лабораторной выпечки;
- возможность заблаговременной индикации КБХ в хлебе, до появления органолептических признаков порчи хлеба;
Экспериментально установлена тесная связь между величиной РА и количеством споровых бактерий присутствующих на зерне или в хлебе (R2 = 0,873), а также интенсивностью развития «картофельной болезни» (R2 = 0,898). Динамика нарастания РА зависит от скорости размножения популяции спорообразующих бактерий и их ферментной активности.
В разработанных СТО представлены нормативы РА для зерна, обеспечивающие производство муки, соответствующей гигиеническим требованиям, и нормативы РА на муку в выпечках из которой не будет выявлена КБХ в течение необходимого времени. Уточнены граничные значения РА и содержания спорообразующих бактерий в зерне и хлебе, соответствующие органолептической оценке болезни хлеба.
Внедрение разработанных методов, будет способствовать совершенствованию контроля возбудителей «картофельной болезни хлеба» по всей технологической цепочке от зерна до хлеба, что уменьшит экономические потери в мукомольной и хлебопекарной промышленности и повысит гигиеническую безопасность хлебобулочных изделий.
Литература
1.Львова Л.С., Яицких А.В. Источники загрязнения зерна спорообразующими бактериями – возбудителями «картофельной» болезни хлеба // Хлебопродукты. – 2013. – №9. – С. 57-59.
2.Сборник современных технологий хлебобулочных изделий. - Под общ, ред. чл.-корр. РАСХН, д.э.н., проф. А.П. Косована. - Москва. - РАСХН. - 2008 г. 268 с.
3.Технический регламент Таможенного союза 021/2011 (ТР ТС 021/2011) «О безопасности пищевой продукции» [Текст].
4.Мелешкина Е. П. ЧП, Автолитическая активность и амилограф // Хлебопродукты. – 2005. - № 10. – С. 24 – 25
5.Демчук А.П., Ройтер И.М. Методы выявления и предупреждения «картофельной» болезни хлеба. – М.: ЦНИИТЭИ Пищепром, 1997. – 41с.
6.Львова Л.С. Приборный вискозиметрический метод определения картофельной болезни в хлебе / Л.С. Львова, Е.П. Мелешкина, А.В. Яицких // Современные аспекты научно-технологического обеспечения переработки сельскохозяйственного сырья и отходов: Сб. докладов международной научно-практической конференции. – г. Астана. 2014. – 299 стр.
7.Львова Л.С. Вискозиметрический метод определения зараженности зерна возбудителями «картофельной болезни» хлеба / Л.С. Львова, А.В. Яицких // Хлебопродукты. – 2014. – №2. – С. 55-57.
Яицких А.В.; Мелешкина Е.П., доктор технических наук; Степаненко Д.С.
ФГБНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт зерна и продуктов его переработки», г. Москва
Статья опубликована в сборнике:
Современные методы, средства и нормативы в области оценки качества зерна и зернопродуктов: Сборник материалов 13-й Всероссийской научно-практической конференции (06-10 июня 2016 г., г. Анапа) / КФ ФГБНУ «ВНИИЗ». – Анапа, 2016. – С. 26-29.