Разработка и применение биозакваски с высокими антагонистическими свойствами для предупреждения картофельной болезни и плесневения хлеба
Аннотация.Разработана композиция микроорганизмов и оптимизирован состав питательной смеси для культивирования микрофлоры пшеничной закваски, обеспечивающей повышение микробиологической безопасности хлебобулочных изделий. Разработаны параметры приготовления закваски в разводочном и производственном циклах. Определены технологические параметры биозакваски: кислотность – 8-12 град., рН - 3,8¸4,0, количество дрожжевых клеток - 80-120 млн./г, молочнокислых бактерий - 100-500 млн./г., подъемная сила - 15-30 мин. Разработана технология применения биологической закваски для опарного и безопарного способа. Установлено, что применение закваски задерживает развитие микробиологической порчи хлебобулочных изделий по сравнению с контрольным образцом.
Abstract.The composition of microorganisms has been developed and the composition of the nutrient mixture has been optimized for the cultivation of wheat ferment microflora, ensuring an increase in the microbiological safety of bakery products. Sourdough preparation parameters have been developed in razvodochny and production cycles. The technological parameters of the biostart were determined: acidity - 8-12 degrees, pH - 3.8-4.0, the quantity of yeast cells - 80-120 million / g, lactic acid bacteria - 100-500 million / g, lifting force - 15-30 min. A technology has been developed for the application of a biological ferment for the one phase and two phase method. It was established that the use of starter retards the development of microbiological spoilage of bakery products in comparison with the control sample.
В изготовлении хлеба всегда были процессы, связанные с жизнедеятельностью микроорганизмов, таких как дрожжи, молочнокислые бактерии, которые являются основой хлебной закваски. Биологические культуры, входящие в закваски, принимают участие
в образовании 70 вкусовых и ароматических веществ, среди них 28 кислот, 11 спиртов, 28 карбонильных соединений, 6 эфиров.
Основными составляющими молочнокислых заквасок для подготовки теста являются L. brevis, L. plantarum и L. fermenti. При производстве пшеничного хлеба лактобактерии играют незначительную роль, в основном процесс зависит от дрожжевых культур.
Наибольшее значение лактобациллы имеют для производства ржаного хлеба.
Кислотность теста – важный показатель качества. Молочнокислые бактерии обеспечивают быстрое накопление кислот и принимают участие в разрыхлении теста, дрожжи также оказывают разрыхляющее действие на тесто. Вклад других микроорганизмов в процессы формирования ржаного теста менее значителен [1].
Закваски придают готовому изделию следующие свойства:
- Повышение пищевой ценности хлеба, обогащение витаминами, незаменимыми аминокислотами, молочной кислотой;
- Стабилизация технологического процесса, особенно при переработке муки с пониженными хлебопекарными свойствами;
- Приятный вкус и аромат;
- Биологическое разрыхление теста;
- Сохранение свежести хлеба.
По улучшению пищевой ценности хлеба можно выделить три основных действия: уменьшение содержания фитиновой кислоты и как следствие увеличение биологической доступности минеральных солей, выделение экзополисахаридов, выполняющих роль пребиотиков, гидролиз проламиновой фракции белка, что делает продукт доступным для людей, страдающих глютеновойэнтеропатией [2].
Фитиновая кислота способна связывать многовалентные ионы металлов и присоединяться к белковым молекулам посредством электростатического взаимодействия. Таким образом, она препятствует усвоению содержащихся в злаковых культурах элементов K, P, Са, Мn, Mg и др. [3].
Дрожжи и бактерии заквасок вырабатывают фермент фитазу, который катализирует гидролиз фитиновой кислоты на инозит и фосфорную кислоту [4]. Причем понижение кислотности до pH 5,5, вызванное молочнокислым брожением, способствует гидролизу фитиновой кислоты.
Как известно, микроорганизмы не выживают при выпечке, но при ферментации полуфабрикатов обогащают хлеб ценными пребиотиками – витаминами, аминокислотами, органическими кислотами и другими компонентами, а также бактерицидными веществами – ингибиторами развития картофельной болезни и плесневения, что позволяет использовать различные закваски для производства хлебобулочных изделий специализированного назначения [5].
В российском хлебопечении применяются закваски как на чистых культурах только МКБ (например, КМКЗ), так и закваски с использованием чистых культур МКБ и дрожжей (густая, жидкая, жидкие дрожжи).
Уникальным свойством закваски является симбиоз между дрожжами и гомо- и гетероферментативными молочнокислыми бактериями. Всего в заквасках насчитывают более 50 видов молочнокислых бактерий и более 25 видов дрожжей.
Применение заквасок в хлебопекарной промышленности, предотвращает микробиологическую порчу хлебобулочных изделий, путем ингибирования возбудителей.
В последние годы в нашей стране уделяется большое внимание проблемам качества и безопасности пищевых продуктов. К основным задачам государственной политики в области здорового питания относятся: разработка и внедрение в пищевую промышленность инновационных технологий, включая биотехнологии, разработка современных методов исследования для контроля качества и безопасности пищевых продуктов и продовольственного сырья на этапах переработки, транспортирования и хранения; повышение конкурентоспособности продукции российских предприятий пищевой промышленности, создание условий для обеспечения импортозамещения в отношении социально значимых продуктов питания, производство пищевых продуктов с различными функциональными свойствами.
В настоящее время в России проблема микробиологической порчи хлеба, в частности картофельной болезни хлеба, вновь стала актуальной. Это обусловлено микробиологическим состоянием основного сырья – муки; применением новых видов сырья и пищевых добавок; расширением ассортимента вырабатываемых хлебобулочных изделий, в том числе функциональных и диетических; производством нарезанного и упакованного хлеба и другими факторами.
Исследования микробиологического состояния различных видов и сортов муки показали, что её зараженность возбудителями картофельной болезни выявляется все чаще. При этом заболевание хлеба картофельной болезнью развивается в короткие сроки не только при значительной обсеменённости муки спорообразующими бактериями (10
2÷10
3 КОЕ/г), но и практически при очень малом их содержании (менее 1·10
1 КОЕ/г), что может быть обусловлено повышенной ферментативной активностью данных бактерий. Причины повышения ферментативной активности спорообразующих бактерий, вызывающих заболевание хлеба картофельной болезнью, еще предстоит изучить. Возможно, это связано с изменениями почвенно-экологических условий выращивания зерновых культур, агротехнических мероприятий, технологий хранения и переработки зерна и муки.
Применение новых видов сырья и пищевых добавок для расширенного ассортимента хлебобулочных изделий также может оказывать влияние на возникновение картофельной болезни хлеба, так как новые рецептурные компоненты могут являться источниками дополнительной биологической нагрузки – посторонней микрофлоры.
В ФГАНУ НИИХП разработан способ приготовления биозакваски с высокими антагонистическими свойствами для предупреждения картофельной болезни и плесневения хлеба [6].
Разводочный цикл данной закваски включает следующие стадии:
- приготовление заварки из муки и воды;
- осахаривание;
- внесение в осахаренную заварку чистых культур молочно-кислых бактерий (МКБ) Lactobacillus casei и Lactobacillus brevis с кислотностью не менее 5 град и дрожжей Saccharomyces cerevisiae с подъемной силой не более 16 мин в соотношении 1:1:4;
- выдерживание заварки при температуре 28-30оС в течение 2-18 ч;
- получение закваски с кислотностью 8-12 град, подъемной силой 12-28 мин. и рН 3,8-4,2.
Часть готовой закваски отбирают на замес опары или теста, а в оставшуюся часть вводят осахаренную заварку для возобновления закваски.
В качестве муки для заварки рекомендуется использовать пшеничную муку второго сорта, ржаную обдирную муку, смесь гречневой и ржаной обдирной муки в соотношении 50:50 и смесь овсяной и пшеничной муки второго сорта в соотношении 50:50.
В результате получают питательную среду, обеспечивающую накопление редуцирующих веществ, являющихся субстратом и источником энергии для развития молочнокислых бактерий и дрожжей.
Использование чистых культур селекционированных штаммов МКБ Lactobacillus casei и Lactobacillus brevis с кислотностью не менее 5 град и дрожжей Saccharomyces cerevisiae с подъемной силой не более 16 мин., обуславливает повышенную антагонистическую активность закваски в отношении спорообразующих бактерий, вызывающих картофельную болезнь хлеба, и плесневых грибов, провоцирующих плесневение хлеба (см. таблицу), а также способствует улучшению показателей качества хлебобулочных изделий.
Начальное соотношение дрожжей и молочнокислых бактерий в закваске, составляющее 2:1, является важным условием для закваски с содержанием дрожжей, т.е. обладающей подъемной силой, т.к. на начальном этапе приготовления закваски важно количественное преобладание дрожжей над молочнокислыми бактериями.
Таблица 1
Показатели антагонистической активности, кислотности и подъёмной силы, дрожжей и молочнокислых бактерий, входящих в биозакваску
| Обозначение исследуемого штамма |
Антагонистическая активность в отношении микроорганизмов, определенная по методу лунок, мм |
Кислотность
МКБ на мучной
среде, град |
Подъемная сила дрожжей, мин |
| Bacillus subtilis (Ehrenberg) Cohn |
Aspergillus niger van Tieghem |
Penicillium roqueforti Thorn |
| Дрожжи Saccharomyces cerevisiae |
8,0 |
9,0 |
9,0 |
- |
15 |
| Молочнокислые бактерии Lactobacillus casei |
15,0 |
6,0 |
8,0 |
7,4 |
- |
| Молочнокислые бактерии Lactobacillus brevis |
15,0 |
6,0 |
8,0 |
7,0 |
- |
Молочнокислые бактерии часто имеют более высокую скорость роста по сравнению с дрожжами, следовательно, по мере развития (размножения) микрофлоры закваски количество МКБ в закваске увеличивается. При значительном преобладании МКБ над дрожжами в закваске наблюдается избыточная кислотность и, вследствие этого, угнетение жизнедеятельности и активности дрожжей продуктами метаболизма МКБ. Соблюдение соотношения дрожжей и МКБ в начале процесса созревания закваски способствует управляемому культивированию микрофлоры закваски, сохранению ее технологических параметров и антагонистической активности.
Соотношение МКБ Lactobacillus casei и Lactobacillus brevis 1:1 обеспечивает равные начальные условия развития данных МКБ в закваске.
Данная биозакваска имеет следующие технологические и микробиологические показатели: кислотность – 8-12 град., рН - 3,8¸4,0, количество дрожжевых клеток - 80-120 млн./г, молочнокислых бактерий - 100-500 млн./г., подъемная сила - 15-30 мин.
Биозакваску применяют при опарном и безопарном способах тестоприготовления. Расход закваски зависит от вида вырабатываемых изделий и способа приготовления теста. При опарном способе приготовления теста расход закваски составляет 6÷8%, при безопарном способе - 7÷10% к массе муки в тесте.
Применение биологической закваски позволяет улучшить вкус и аромат изделий, предупредить плесневение, заболевание хлеба картофельной болезнью, улучшить качество хлебобулочных изделий, в том числе из муки с пониженными свойствами.
Выявлено, что внесение закваски в оптимизированных дозировках задерживает развитие плесневения на 3-6 сут и признаки появления картофельной болезни хлеба на 16-48 часов по сравнению с контрольным образцом без закваски.
По результатам исследований получен Патент «Способ приготовления закваски для производства хлеба» № 2578486 от 27.03.2016. Разработана и утверждена «Технологическая инструкция по приготовлению и применению биологической закваски с высокими антагонистическими свойствами для предупреждения плесневения хлеба.
Литература
1. Инструкция по предупреждению картофельной болезни хлеба на хлебопекарных предприятиях / А.П. Косован, Р.Д. Поландова, М.Н. Костюченко, Л.Т. Волохова, Т.В., Быковченко, Г.Ф. Дремучева, Л.А. Шлеленко, Ф.М. Кветный, О.А. Сидорова, Е.П. Рыжкова. – М.: ГОСНИИХП, 2012. – 31 с.
2. Сборник технологических инструкций для производства хлеба и хлебобулочных изделий: сборник. – М.: Прейскурантиздат, 1989. – 494 с.
3. Сборник современных технологий хлебобулочных изделий. – Под общ. ред. чл.-корр. РАСХН, д.э.н., проф. А.П. Косована. – М.: РАСХН, 2008. – 268 с.
4. Чижова, К.Н. Технохимический контроль хлебопекарного производства / К.Н. Чижова, Т.Н. Шкваркина, Н.В. Запенина, И.Н. Маслов, Ф.И. Заглодина. – Изд. 5-ое. – М.: Пищевая промышленность, 1975. – 280 с.
5. Сборник технологических инструкций для производства хлеба и хлебобулочных изделий: сборник. – М.: Прейскурантиздат, 1989. – 494 с.
6. Способ приготовления закваски для производства хлеба: пат. 2578486 Рос. Федерация / Быковченко Т.В., Волохова Л.Т., Волкова О.В., Толмачева И.П. – № 20070104833. – 27.03.2016.
Шабанова Э.М., Волкова О.В., Невская Е.В., канд. техн. наук
ФГАНУ НИИХП, Москва