Биологические науки / 6. Микробиология

Турчинович И.И., Воронкова О.С., Винников А.И.

Днепропетровский национальный университет им. Олеся Гончара

Хлебопекарские свойства пшеничной муки, связанные с микроорганизмами

Введение

Главные показатели, характеризующие хлебопекарские свойства муки: количество и качество клейковины, газообразующая и сахарообразующая способность муки [3]. Из этих показателей газообразующая и сахарообразующая способности определяются микроорганизмами, а именно дрожжами, которые являются промышленной закваской .

Рациональный подбор чистых культур заключается в применении отдельных видов или комбинации видов, характерных для данного технологического процесса. Он требует всестороннего изучения микрофлоры и роли каждого вида в брожении. Например, нецелесообразно использовать прессованные дрожжи или чистую культуру S. cerevisiae для густых ржаных заквасок, где для данного вида складываются неблагоприятные условия. А для жидких ржаных заквасок наоборот необходимо применять дрожжи S. cerevisiae или смесь видов S. cerevisiae и S. minor (для заквасок без заварки) [5]. Однако, культура S. minor жидких заквасках частично или полностью вытесняется дрожжами S. cerevisiae , которые спонтанно развиваются.

К чистым культурам дрожжей предъявляют определенные требования. Критерием отбора культур S. cerevisiae для производства служит величина клеток, зимазная и мальтазная активность, генеративная активность. Дрожжи S. cerevisiae для жидких пшеничных и ржаных заквасок должны обладать помимо хорошей подъемной силы, высокой кислотостойкостью и способностью выдерживать повышенную температуру [18].

Отбор культур обычно проходит в несколько стадий. На первом этапе изучают физиологические свойства выделенных штаммов. Наиболее активные из них используют затем в процессе приготовления хлеба по определенной технологии. Окончательный выбор чистых культур определяется качеством готовых изделий. Большое значение в определении ценности чистых культур имеет и их способность сохраняться в заквасках при длительном ведении [11].

Целью работы было охарактеризовать участие дрожжей в промышленном процессе хлебопечения как модуляторов свойств муки.

Газообразующая способность муки.

Газообразующая способность муки – это способность приготовленного из нее теста образовывать диоксид углерода.

При спиртовом брожении, вызываемом в тесте дрожжами, сбраживаются содержащиеся в нем сахариды. Молекула простейшего сахара гексозы (глюкозы или фруктозы) зимазным комплексом ферментов дрожжевой клетки разлагается с образованием двух молекул этилового спирта и двух молекул диоксида углерода [7].

Из суммарного уравнение спиртового брожения следует, что на 180 массовых единиц глюкозы образуется 88 единиц диоксида углерода и 92 единицы этилового спирта, или на 1 мг диоксида углерода получается 1,04 мг спирта, причем расходуется 2,04 мг глюкозы. Эти данные обычно используют при расчете расхода углеводов на спиртовое брожение теста, исходя из предпосылки, что основным типом брожения в нем является спиртовое [9].

Дрожжевые клетки в пшеничном тесте получают необходимую для их жизнедеятельности энергию за счет сбраживания моносахаридов. Этот тип обмена веществ дрожжей называется анаэробным [20]. Процесс сбраживания углеводов в отсутствии кислорода с образованием конечных продуктов – этилового спирта и диоксида углерода – осуществляется через целый ряд промежуточных продуктов с участием многочисленных ферментов. Фактический баланс спиртового брожения, вызываемого дрожжами, при рН 6,0 (характерная для пшеничного теста)*включает продукты, перечисленные в таблице.

Данные, представленные в таблице, показывают, что больше всего в процессе спиртового брожения образуется этилового спирта и диоксида углерода и поэтому именно по количеству этих продуктов можно судить об интенсивности спиртового брожения [14]. Следовательно газообразующая способность муки характеризуется количеством диоксида углерода в мл, образующегося за 5 ч брожения теста, приготовленного из 100 г муки, 60 мл воды и 10 г дрожжей при температуре 30° С.

Таблица

Фактический баланс спиртового брожения, вызываемого дрожжами при рН 6,0

Продукт	Выход продукта на 100 ммоль сброжженой глюкозы
2,3-Бутиленгликоль	0,53
Ацетон	—
Этиловый спирт	160,0
Глицерин	16,2
Масляная кислота	0,36
Уксусная кислота	4,03
Муравьиная кислота	0,82
Янтарная кислота	0,49
Молочная кислота	1,63
Диоксид углерода	177,0
Количество сброженной глюкозы	98,0

Газообразующая способность зависит от содержания собственных сахаров в муке и от сахарообразующей способности муки.

Содержание сахаров в муке зависит от ее выхода. Чем выше выход муки, тем больше в ней содержится сахаров [10]. Собственные сахара муки (глюкоза, фруктоза, сахароза, мальтоза и др.) сбраживаются в самом начале процесса брожения. А для получения хлеба наилучшего качества необходимо иметь интенсивное брожение как при созревании теста, так и при окончательной расстойке и в первый период выпечки. Кроме того, для реакции меланоидинообразования (образования окраски корки, вкуса и запаха хлеба) также необходимы моносахариды. Поэтому более важным является не содержание Сахаров в муке, а ее способность образовывать сахара в процессе созревания теста [1].

Сахарообразующая способность муки.

Под этой способностью понимают свойство приготовленной из муки водно-мучной смеси образовывать при установленной температуре и за определенный период времени то или иное количество мальтозы [20]. Сахарообразующая способность муки обусловливается действием амилолитических ферментов муки (при данных выше условиях) на ее крахмал и зависит как от количества амилолитических ферментов α и β-амилазы, выделяемых дрожжами, так и от размеров, характера и состояния*частичек муки и крахмальных зерен в этих частичках [8].

В муке из непроросшего зерна пшеницы содержится только β-амилаза. В муке из проросшего зерна наряду с β-амилазой содержится активная α-амилаза. Гидролиз крахмала под действием этих ферментов протекает по разному. Наличие α-амилазы обеспечивает более полный гидролиз крахмала, а следовательно, более высокую сахарообразуюшую способность и как следствие более высокую газообразующую способность муки [18].

Количество β-амилазы в муке более чем достаточно. Поэтому сахарообразующая способность пшеничной муки из нормального непроросшего зерна обычно обусловлена не количеством в ней активной β-амилазы, а доступностью и податливостью (атакуемостью) субстрата, на который она действует, т. е. крахмала. Атакуемосгь крахмала зависит в основном от размеров частиц крахмальных зерен и степени их механического повреждения при помоле зерна. Чем мельче частицы, чем мельче зерна крахмала, чем больше они повреждены при помоле, тем выше атакуемость крахмала [19]. Следовательно, сахарообразующая способность муки из нормального непроросшего зерна ввиду избыточного содержания β-амилазы обусловлена, главным образом, атакуемостью крахмала, а сахарообразующая способность муки из проросшего зерна обусловлена наличием активной α-амилазы.

Показателем сахарообразующей способности муки считают количество миллиграммов мальтозы, выделившейся в водно-мучную суспензию, приготовленную из 10 г муки и 50 мл воды после 1 ч настаивания при температуре 27°С. Количество образовавшегося сахара в пересчете на мальтозу выражают в миллилитрах (единицах) [13]. Сахарообразующая способность муки нормального качества I и II сорта равна 275-300 единицам.

Заключение

Для сохранения и развития в заквасках внесенных чистых культур необходимо создавать благоприятные условия для их жизнедеятельности. Только при соблюдении правильной технологии результаты применения чистых культур будут действительно эффективными. Наблюдение за микрофлорой жидкой закваски, показывают, что использование большего количества заварки (34%) способствует бурному развитию дрожжей. При нормальном брожении в заквасках могут развиваться, кроме дрожжей и молочнокислых бактерий, только единичные микроорганизмы. Однако нарушение технологического процесса нередко способствует размножению посторонних видов, которые подавляют бродильную микрофлору и снижают качество хлеба.

Для направленного управления жизнедеятельностью бродильной микрофлоры необходимо учитывать физиологические особенности внесенных культур и влияние на них отдельных факторов внешней среды. На развитие дрожжей и молочнокислых бактерий в ржаных и пшеничных полуфабрикатах влияет целый комплекс условий, в частности: температура, влажность и кислотность среды, количество заварки, качество муки, особенно ее аутолитическая активность.

Важным моментом при использовании чистых культур является качество самих культур, их активность и чистота. К сожалению, культуры микроорганизмов при длительном хранении частично теряют свои полезные свойства. При неправильном обращении с чистыми культурами возможна также контаминация их посторонними видами. Загрязненные или малоактивные культуры могут свести на нет целесообразность применения чистых культур в хлебопечении.

Использование в промышленности высокоактивных дрожжевых заквасок требует, с одной стороны, расширения исследований по выделению новых активных штаммов микроорганизмов, с другой – разработки специальных методов хранения производственных культур.

Сохранение микроорганизмов без потери их ценных свойств имеет очень большое значение для регулярного снабжения промышленности активными культурами. Наиболее распространенным способом поддержания микроорганизмов являются периодические пересев на свежую питательную среду.

Литература:

10 Ауэрман Л.Я. Технология хлебопекарного производства / Л.Я. Ауэрман. – М: Профессия, 2005. – 433с.

20 Бакушинская О. А. Контроль производства хлебопекарных дрожжей / О. А. Бакушинская, Л. Д. Белова, В. И. Буканова, М. Ф. Лозенко, Н. М. Семихатова // Контроль производства хлебопекарных дрожжей. – М.: Пищевая промышленность, 2004. – С. 168 – 172.

30 Булдаков А.С. Пищевые добавки / А.С. Булдаков. – М.:ДеЛи принт, 2003. – 436 с.

40 Валентас К.Дж. Пищевая инженерия / К.Дж. Валентас, Э. Ротштейн, Р.П. Сингх. – СПб: Профессия, 2004. – 848 с.

50 Витол И.С. Безопасность продовольственного сырья и продуктов питания / И.С. Витол, А.В. Коваленок, А.П. Нечаев. – М.: ДеЛи принт, 2010. – 352 с.

60 Воробьева Л.И. Промышленная микробиология / Л.И.Воробьева. – М: МГУ, 1989. – 312с.

70 Галяс В.Л. Біохімічний і біотехнологічний словник / В.Л. Галяс, А.Г. Колотницький. – Львів: Оріяна-Нова, 2006. – 468с.

80 Донченко Л.В. Безопасность пищевой продукции /Л.В. Донченко, В.Д. Надыкта. – М: ДеЛи принт, 2007. – 539 с.

90 Еремина И.А. Микробиология продуктов растительного происхождения / И.А. Еремина, Н.И. Лузина, О.В. Кригер. – Кемерово, 2003. – 87 с.

100 Жарикова Г.Г. Микробиология продовольственных товаров. Санитария и гигиена / Г.Г. Жарикова. – М: Изд-во МГУ, 2005. – 297с.

110 Ильяшенко Н.Г. Микробиология пищевых производств / Н.Г. Ильяшенко, Е.А. Бетева, Т.В. Пичугина. – М.: Колос-Пресс, 2008. – 412 с.

120 Кунижев С.М. Новые технологии в производстве пищевых продуктов / С.М. Кунижев, В.А. Шуваев. – М.: Интро, 2004. – 203 с.

130 Лабораторный практикум по курсу общей технологии бродильных производств / Е.И. Великая, В.Ф. Суходол, А.А. Паненко [и др.]. – М: Легкая и пищевая промышленность, 1983. – 112с.

140 Микробиологическая порча пищевых продуктов / Под ред. К. де Блекберна. – СПб.: Профессия, 2008. – 784 с.

150 Неман Н.П. Зерно и хлеб / Н.П. Неман. – М: Наука, 1999. – 356с.

160 Нечаев А.П. Технологии пищевых производств / А.П. Нечаев. – М: Колос-Пресс, 2005. – 802с.

170 Общая технология микробиологических производств / М.С. Мосичев, А.А. Складнев, В.Б. Котов [и др.]. – М: Легкая и пищевая промышленность, 1982. – 304с.

180 Ржечицкая Л.Э. Микробиология пищевых производств / Л.Э. Ржечицкая, Е.В. Петухова, А.Ю. Крыницкая. – Кемерово: КГТУ, 2008. – 150 с.

190 Рудавська Г.Б. Мікробіологія / Г.Б. Рудавська, Л.І. Демкевич. – К.: Київ. нац. торг.-екон. ун-т, 2005. – C. 140-162.

200 Технология и технологический контроль хлебопекарного производства / Л.Ф. Зверева, З.С. Немцова, Н.П. Волкова [и др.]. – М.: Атлант, 2008. – 488с.

210 Цыганова Т.Б. Технология хлебопекарного производства / Т.Б. Цыганова. – М: ПрофОбрИздат, 2002. – 432с.