Кенийз Н.В.

Кубанский государственный аграрный университет, Россия, Краснодар

Влияние криопротекторов на структуру замороженных полуфабрикатов

Исследования по выживанию микроорганизмов при замораживании показывают, что скорость замораживания и размораживания влияет на жизнеспособность дрожжей. Медленное замораживание дает возможность дрожжевым клеткам приспособиться к низкотемпературным условиям, за счет преобразования внутриклеточной воды во внеклеточный лед. Быстрое замораживание приводит к внутриклеточному замораживанию, поскольку изменения температуры происходят быстрее, чем вода проходит сквозь клеточные мембраны. Возможно, предположить, что небольшие кристаллы льда, образующиеся в процессе внутриклеточного замораживания, трансформируются в большие кристаллы, вследствие вторичной кристаллизации в течение размораживания и повреждают дрожжевые
клетки [1].

Жизнеспособность дрожжевых клеток теряется под воздействием «влияния растворов», если охлаждение происходит со скоростью выше оптимальной, и/или внутриклеточного образования льда, если охлаждение происходит со скоростью ниже оптимальной. Скорость охлаждения оптимальна, если она не вызывает внутриклеточного образования льда, но при этом достаточно высока, чтобы сократить длительность, в течение которой дрожжевые клетки подвергаются воздействию растворов.

В рамках традиционных технологий холодильного хранения, жизнеспособность дрожжевых клеток обеспечивается за счет добавления специальных криопротекторов. Многие из них представляют собой вещество с относительно небольшими молекулами, которые легко проникают сквозь клеточные мембраны.

В качестве криопротекторов используются фруктоза и сорбит, однако недостатком их использования, является сладковатый вкус хлеба, который может быть нежелательным для потребителя. Нами был выбран криопротектор пониженной сладости – пектин.

Результаты исследования, методом микроскопирования, показали, что криопротекторы по-разному влияют на связывающую способность воды в клетке, в связи, с чем тесто имеет различные физические свойства.

На срезе из теста замороженного полуфабриката с расстойкой в течение 1 часа и без расстойки были отмечены явные различия [2].

В размороженном образце, при расстойке теста, наблюдались различия в контрольном образце и образцах с пектином, сорбитом и фруктозой рисунок 1.

а б

в г

Рисунок 1 ‑ Микрофотографии замороженного дрожжевого теста с расстойкой в течение часа: а) контроль; б) добавление пектина; в) добавление сорбита; г) добавление фруктозы (1 – белок, 2 – крахмальные зерна)

В образце без добавления криопротектора полимерные цепи крахмала и белка, представляют собой сжатую уплотненную структуру. При добавлении пектина во время замеса теста, на срезе образца явно видно увеличение полимерных цепей за счет образования белково-полисахаридных комплексов, на стеклование полимерной цепи влияют количество и размер замещающих групп. В случае присоединения пектина к полимерным цепям белка и крахмала, его боковые цепи выступают в роли пластификатора и понижают температуру стеклования. Такой же механизм влияния на температуру стеклования отмечен и в случае добавления сорбита и фруктозы, но менее выражен. Полученные результаты позволяют сделать вывод, что добавление криопротекторов приводит к образованию белково-полисахаридных комплексов, позволяющих снизить температуру стеклования.

Другим фактором, влияющим на температуру стеклования, является молекулярная масса полимера. Увеличение молекулярной массы полимера снижает температуру стеклования. В наших исследованиях добавление криопротекторов, увеличивает молекулярную массу полимеров и это тоже является положительным фактором при замораживании тестовых полуфабрикатов [3].

Лучший результат при проведении данного эксперимента, был получен в варианте с применением пектина.

При замораживании тестовых заготовок после замеса теста, были также получены результаты, показывающие связывающую способность пектина и других криопротекторов. Фотографии микроскопирования срезов теста: контрольный образец без криопротектора, с пектином, сорбитом и фруктозой представлены на рисунке 2.

а б

в г

Рисунок 2 ‑ Микрофотографии замороженного дрожжевого теста без расстойки: а) контроль; б) добавление пектина; в) добавление сорбита; г) добавлением фруктозы (1 – белок, 2 – крахмальные зерна)

Из рисунка 2 видно, что и в этом случае пектин обладал наибольшей связывающей и комплексообразующей способностью с образованием белково-полисахаридных комплексов. При добавлении сорбита и фруктозы, в этом эксперименте полимерные цепи были значительно меньше, по сравнению с образцом, где был добавлен пектин. Такой результат можно объяснить меньшей водопоглотительной способностью сорбита и фруктозы.

Таким образом, можно сделать заключение, что добавление пектина при замесе теста предназначенного для замораживания, позволяет снизить температуру стеклования, за счет увеличения молекулярной массы полимера, образовывая белково-полисахаридные комплексы, кроме того, боковые цепи пектина в разветвленной структуре полимера выступают в роли пластификатора и дополнительно понижают температуру стеклования.

Литература:

1. Кенийз, Н. В. Влияние пектина как криопротектора на водопоглотительную способность теста и дрожжевые клетки [Текст] / Н. В. Кенийз // Вестник Казанского государственного аграрного университета. – 2013. ‑ № 3 (29). – С. 67-70.

2. Кенийз, Н. В. Разработка технологии хлебобулочных полуфабрикатов с применением криопротектора [Текст] / Н. В. Кенийз, Н. В. Сокол // Новые технологии. – 2013. – № 1. – С. 19-24.

3. Kenijz, N. V. Pectic substances and their functional role in bread-making from frozen semi-finished products [Text] / N. V. Kenijz, N. V. Sokol // European Online Journal of Natural and Social Sciences. – 2013. – vol.2, No.2. – Р. 253-256 ISSN 1805-3602.