автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.07, диссертация на тему:Обоснование использования штамма дрожжей Saccharomyces cerevisiae RCAM 01730 в технологии пшеничного хлеба повышенной микробиологической стойкости

На правах рукописи

СОБОЛЕВА ЕЛЕНА ВИКТОРОВНА

ОБОСНОВАНИЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ШТАММА ДРОЖЖЕЙ

Я А ССНА Я ОМ УСЕ5 СЕ&ЕШ1АЕ КСАМ 01730 В ТЕХНОЛОГИИ ПШЕНИЧНОГО ХЛЕБА ПОВЫШЕННОЙ МИКРОБИОЛОГИЧЕСКОЙ СТОЙКОСТИ

Специальность 05.18.07 - Биотехнология пищевых продуктов и биологических активных веществ

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург 2014

1 С ;.''!! 9П11 I I ¿.и ¡4

005547764

Диссертационная работа выполнена на кафедре пищевой биотехнологии продуктов из растительного сырья Института холода и биотехнологий ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики»

Научный руководитель: Меледина Татьяна Викторовна

доктор технических наук, профессор

Официальные оппоненты: Кузнецова Елена Анатольевна

доктор технических наук, доцент зав. кафедрой «Химия и биотехнология» ФГБОУ ВПО «Госуниверситет - УНПК»

Машкин Денис Владимирович

кандидат технических наук

начальник лаборатории ООО «Интеркволити»

Ведущая организация: ГНУ ГОСНИИХП РАСХН

(Санкт-Петербургский филиал)

Защита состоится мал 2014 г. в /У часов на заседании диссертационного совета Д 212.227.09 при Санкт-Петербургском национальном исследовательском университете информационных технологий, механики и оптики по адресу: 191002, г. Санкт-Петербург, ул. Ломоносова, д. 9, тел./факс

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета

Автореферат разослан « » г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Колодязная Валентина Степановна

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В России хлебобулочные изделия относятся к продуктам повседневного и массового потребления, поэтому предприятия хлебопекарной промышленности ориентированы на производство безопасной высококачественной продукции.

Актуальной проблемой хлебопекарной отрасли является ухудшение потребительских свойств хлебобулочных изделий в результате микробной порчи, предотвращение которой имеет важное экономическое и социальное значение.

Основные виды микробиологической порчи - картофельная болезнь и плесневение хлеба. Картофельная болезнь - наиболее опасное и в последнее время широко распространенное заболевание хлеба, возбудителем которой являются бактерии рода Bacillus видов B.subtilis, B.pumilus, B.licheniformis и др. Этому виду порчи обычно подвержены пшеничные сорта хлеба, производство которых составляет 85% от объема выпускаемой продукции на хлебопекарных предприятиях страны. Хлеб, пораженный картофельной болезнью, непригоден в пищу. Его употребление может вызывать острые отравления и нарушения функций желудочно-кишечного тракта.

Вопросу повышения микробиологической устойчивости хлебобулочных изделий посвящены работы Афанасьевой О.В., Богатыревой Т.Г., Быковченко Т.В., Головинской О.В., Красниковой JI.B., Кузнецовой Л.И., Машкина Д.В.', Пащенко Л.П., Поландовой Р.Д., Пучковой JI.H., Савкиной О.А. и др.

Для борьбы с картофельной болезнью применяются различные методы, средства и технологии, наиболее эффективными из которых являются биологические методы - применение опар, заквасок, жидких дрожжей. Антагонистическая активность этих полуфабрикатов связана с накоплением в них продуктов метаболизма микроорганизмов - органических кислот, бактериоцинов и др. Основную роль в биосинтезе антагонистически активных метаболитов играют молочнокислые бактерии. Но наряду с ними в полуфабрикатах развиваются дрожжи, антагонистическая роль которых обычно не рассматривается.

В медицине и фармакологии используются пробиотические дрожжи Saccharomyces cerevisiae var. boulardii. Ингибиторные механизмы этих дрожжей по отношению к ряду бактерий {Salmonella, Clostridium perfringens, Staphylococcus aureus, Escherichia coli и пр.) были детально изучены и определены. Данные по влиянию дрожжей Saccharomyces cerevisiae var. boulardii на возбудителей картофельной болезни и их применению в хлебопечении отсутствуют.

В связи с этим научное и практическое значение имеет использование дрожжей Saccharomyces cerevisiae var. boulardii при приготовлении хлеба из пшеничной муки различными способами. Применение дрожжей Saccharomyces cerevisiae var. boulardii может служить биологическим методом борьбы с микробной порчей хлеба, не требующим дополнительных затрат. Работа

выполнена в рамках НИР № 610460 «Биоконверсия растительного сырья в производстве продуктов питания».

Цель работы - исследовать и обосновать применение штамма дрожжей Saccharomyces cerevisiae var. boulardii (коллекционный номер RCAM 01730) в технологии пшеничного хлеба повышенной микробиологической стойкости.

В соответствии с указанной целью были поставлены следующие задачи:

- исследовать антагонистическую активность штамма дрожжей S. cerevisiae RCAM 01730 по отношению к возбудителям картофельной болезни на твердой питательной среде;

- изучить физико-химические показатели и биотехнологические свойства штамма дрожжей S. cerevisiae RCAM 01730;

- исследовать влияние штамма дрожжей S. cerevisiae RCAM 01730 на показатели, свойства, длительность созревания полуфабрикатов и качество хлебобулочных изделий, приготовленных опарным, безопарным и ускоренным способами, а также с применением жидких дрожжей и пшеничной закваски с заваркой;

- выявить влияние штамма дрожжей S. cerevisiae RCAM 01730 на микробиологическую стабильность хлеба при хранении;

- разработать технологические рекомендации по производству жидких дрожжей с использованием штамма дрожжей S. cerevisiae RCAM 01730 и провести промышленную апробацию результатов исследования.

Научная новизна работы заключается в следующем:

- установлена антагонистическая активность штамма дрожжей 5. cerevisiae RCAM 01730 по отношению к спорообразующим бактериям рода Bacillus и способность оказывать на них бактериостатическое воздействие;

- выявлено, что штамм S. cerevisiae RCAM 01730 обладает улучшенными биотехнологическими свойствами - подъемной силой, зимазной и мальтазной активностью, скоростью газообразования, потребления Сахаров и свободного а-аминного азота;

- установлена кислотоустойчивость исследуемого штамма дрожжей и эффективность его применения в разводочном цикле приготовления жидких дрожжей и пшеничной закваски с заваркой;

- показано положительное влияние штамма дрожжей 5. cerevisiae RCAM 01730 на свойства полуфабрикатов, интенсивность газообразования, длительность технологического процесса, физико-химические и органолептические показатели качества хлебобулочных изделий из пшеничной муки, приготовленных различными способами: опарным, безопарным и ускоренным, а также с применением жидких дрожжей и пшеничной закваски с заваркой;

- доказана способность S. cerevisiae RCAM 01730 подавлять развитие картофельной болезни хлеба в процессе его хранения.

Практическая значимость работы:

- обоснована эффективность использования штамма дрожжей S. cerevisiae RCAM 01730 в опарном, безопарном и ускоренном способах, при этом сокращение процесса приготовления теста составляет не менее 25 мин;

- показано сокращение длительности технологического процесса производства пшеничного хлеба с использованием жидких дрожжей и закваски с заваркой при применении дрожжей S. cerevisiae RCAM 01730 на 25 и 15% соответственно;

- выявлено, что применение штамма дрожжей S. cerevisiae RCAM 01730 способствует улучшению потребительских свойств хлебобулочных изделий и продлению срока хранения в провоцирующих условиях без признаков картофельной болезни от 24 до Збч в зависимости от технологии приготовления;

- на основании результатов исследований разработаны технологические рекомендации по производству жидких дрожжей с использованием штамма S. cerevisiae RCAM 01730;

- проведена промышленная апробация производства пшеничного хлеба с использованием штамма дрожжей S. cerevisiae RCAM 01730 в условиях ООО «Европейский хлеб».

Положения, выносимые на защиту:

- антагонистическая активность штаммов дрожжей по отношению к возбудителям картофельной болезни хлеба;

сравнительная оценка физико-химических показателей и биотехнологических свойств дрожжей штаммов S. cerevisiae RCAM 01730 и S. cerevisiae RCAM 02150;

- эффективность применения S. cerevisiae RCAM 01730 в производстве хлебобулочных изделий из пшеничной муки, приготовленных по различным технологиям;

- результаты исследования влияния различных штаммов дрожжей на микробиологическую стабильность хлеба при хранении.

Апробация работы. Основные результаты исследований докладывались на научно-практических конференциях профессорско-преподавательского состава СПбГУНиПТ и НИУ ИТМО (Санкт-Петербург, 2011-2013), Всероссийской научно-практической конференции «Актуальные проблемы в области создания инновационных технологий хранения сельскохозяйственного сырья и пищевых продуктов» ГНУ ВНИИМС Россельхозакадемии (Углич, 2011), Международной научно-технической конференции «Инновационные технологии переработки продовольственного сырья» (Владивосток, 2011), V и VI Международной научно-практической конференции «Низкотемпературные и пищевые технологии в XXI веке» (Санкт-Петербург, 2011, 2013), Всероссийской научно-практической конференции ГНУ ВНИИПАКК «Пищевые ингредиенты и инновационные технологии в производстве продукции здорового питания» (Санкт-Петербург, 2013), III Международной научно-практической конференции «Сельскохозяйственные науки и агропромышленный комплекс на рубеже веков» (Новосибирск 2013) Китаиско-русской конференции «Питание и специальные пищевые продукты в экстремальных условиях» (КНР, Харбин, 2013), III Международной научно-технической конференции «Новое в технологии и технике функциональных продуктов питания на основе медико-биологических воззрений» (Воронеж, 2013).

б

Публикации. По основным результатам исследований опубликовано 9 печатных работ, в том числе 4 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной часта, основных выводов, списка используемых источников и приложений. Диссертация изложена на 110 страницах машинописного текста, содержит 32 таблицы и 30 рисунков.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, изложены цель и задачи исследований, отмечена научная новизна и практическая значимость исследований, представлены выносимые на защиту основные положения.

В обзоре литературы приведены виды микробиологической порчи хлебобулочных изделий, возбудители, причины развития картофельной болезни хлеба и проанализированы существующие способы предупреждения этого вида заболевания. Рассмотрена характеристика дрожжей S.cerevisiae, используемых в хлебопечении, а также антагонистическая активность микроорганизмов. На основании анализа научной информации сформулирована цель и определены задачи исследований.

Объектами исследований служили: штаммы дрожжей S.cerevisiae-RCAM 01730, RCAM 02150, RCAM 00001, RCAM 02369; солодовое сусло; полуфабрикаты: опары, пшеничная жидкая закваска с заваркой, жидкие' дрожжи, тесто; хлеб из муки пшеничной хлебопекарной высшего и первого сорта.

В качестве контроля были выбраны используемые в хлебопекарной промышленности штаммы дрожжей: S. cerevisiae RCAM 02150 (опарный, безопарный и ускоренный способы приготовления теста), 5. cerevisiae RCAM 00001 (жидкая закваска с заваркой), S. cerevisiae RCAM 02369 (жидкие дрожжи).

Используемые в исследовании виды сырья соответствовали требованиям действующей документации.

Структурная схема исследований представлена на рисунке 1.

Методы исследований. При определении основных показателей качества сырья, полуфабрикатов и готовых изделий применяли как общепринятые, регламентированные ГОСТами, так и специальные методы и приборы^ используемые при технологическом контроле хлебопекарного производства. Антагонистическую активность дрожжей определяли методом диффузии в мясопептонный агар. Мгновенное и общее газовыделение в тесте оценивали с помощью автоматического ризографа, газообразование и газоудержание - с помощью Реоферментометра F-3. Кислотоустойчивость определяли по интенсивности выделения диоксида углерода, с использованием сернокислотных затворов Мейссля с резиновыми клапанами Бунзена. Содержание ароматических веществ определяли методом высокоэффективной газожидкостной хроматографии на приборе Perkin elmer claras 500. Содержание редуцирующих Сахаров определяли полумикрометодом К.Н. Чижовой и А.Н. Сонкиной, свободного а-аминного азота (далее CAA) - медным способом. Количество клеток микроорганизмов - методом постоянных окрашенных препаратов (метод Бургвица) и путем рассева на твердые питательные среды.

Структурно-механические свойства мякиша хлеба изучали на структурометре СТ-2. Для выявления признаков заболевания хлеба картофельной болезнью использовался метод закладки изделий в провоцирующие условия.

Достоверность экспериментальных данных оценивали методами математической статистики с привлечением современных программ Origin Pro, Microsoft Excel и MathCad. Полученные данные приведены с доверительной вероятностью 0,95.

Рисунок 1 - Структурная схема исследований

Исследование антагонистической активности штаммов дрожжей по отношению к возбудителям картофельной болезни

Для определения антагонистических свойств дрожжей в качестве тест-культур возбудителя использовались Bacillus subtilis КМ, B.licheniformis 1. Контролем был выбран штамм дрожжей S.cerevisiae RCAM 02150. Выявлено, что при внесении супернатанта культуральной жидкости штамма X cerevisiae RCAM 01730 в лунки (таблица 1), наблюдались зоны подавления бактерий рода Bacillus, а при внесении RCAM 02150 - зоны стимуляции их роста.

Таблица 1 - Влияние штаммов д| 8 рожжей на развитие возбудителей картофельной болезни

Наименование признака влияния Влияние на тест-культуры штаммов 51сегеш/ае

RCAM 02150 RCAM 01730

Рост бактерий в лунках + _

Зона стимуляции + -

Зона подавления - 10мм*, 12мм**

Примечание: +-наличие;-отсутствие; *-В. subíilis KM; **-В. licheniformis 1

Данный факт свидетельствует о наличии антагонистической активности у штамма дрожжей S. cerevisiae RCAM 01730 по отношению к спорообразующим бактериям рода Bacillus и возможности применения его для подавления картофельной болезни хлеба.

Исследование физико-химических показателей и биотехнологических свойств штамма дрожжей S.cerevisiae RCAM 01730

Основным технологическим свойством дрожжей является способность к газообразованию, обусловленному активностью ферментов. Определяли мальтазную, зимазную активность, подъемную силу и осмочувствительность дрожжей. В качестве контроля использовали штамм дрожжей S. cerevisiae RCAM 02150. Опытные дрожжи характеризовались (таблица 2) более высокой по сравнению с контролем зимазной, мальтазной активностью и подъемной силой на 17%, 15% и 25% соответственно.

Таблица 2 - Физико-химические показатели и биотехнологические свойства дрожжей

Наименование показателей Значение показателей качества дрожжей S.cerevisiae штаммов

RCAM 02150 RCAM 01730

Влажность, % 73±0,5 72±0,5

Кислотность, мг уксусной кислоты /100 г дрожжей 105±1 102±1

Подъемная сила, мин 46±1 38±1

Мальтазная активность, мин 150±2 113±2

Зимазная активность, мин 47±2 40±2

Осмочувствительность, мин 12±1 10±1

Бродильную активность дрожжей, которая влияет на продолжительность созревания теста и качество готовых изделий, оценивали по суммарному объему выделившегося газа, мгновенному газовыделению, количеству остаточных Сахаров и CAA в тесте.

Интенсивность образования диоксида углерода определяли в образцах теста, приготовленных с использованием дрожжей в дозировках 1,0%, 2,5% и 4,0%, соответствующих опарному, безопарному и ускоренному способам приготовления теста. Анализируя суммарный объем выделившегося газа, было установлено (рисунок 2а), что при использовании штамма дрожжей S. cerevisiae RCAM 01730 в дозировке 4,0% за 120 мин брожения в тесте выделилось больше диоксида углерода на 15%, при дозировке 2,5% за 180 мин - на 18%, при дозировке 1,0% за 240 мин - на 21% по сравнению с дрожжами S. cerevisiae RCAM 02150.

-I.0KRCAM02I50 — • -2,5% RCAM 02150 -——4,0% RCAM 02150

Продолжительность брожения, ии Продолжительность броженшшин

а б

Рисунок 2 - Влияние штаммов дрожжей на суммарный объем выделившегося газа (а) и величину мгновенного газовыделения (б) Мгновенное газовыделение дает возможность сопоставить активность различных дрожжей и определить по максимуму и тренду снижения этого показателя окончание брожения теста при безопарном способе и расстойки тестовых заготовок при ускоренном способе.

Выявлено (рисунок 26), что максимальное мгновенное газовыделение при внесении дрожжей S. cerevisiae R САМ 01730 в количестве 4,0% достигается в период 98-105 мин, RCAM 02150 - 130-136 мин. При дозировке 2 5%-S. cerevisiae RCAM 01730 - в период 128-136 мин, RCAM 02150 - 153-158 мин.

При брожении в тесте за счет действия амилолитических ферментов происходит накопление редуцирующих Сахаров, протеолитических ферментов - CAA и одновременно их утилизация микроорганизмами.

я Остаточное количество ■ Потребленное количество

Рисунок 3 - Изменение содержания редуцирующих Сахаров (а) и CAA (б) в тесте при использовании S. cerevisiae RCAM 02150 (1)и£ cerevisiae RCAM 01730 (2)

Изучая изменение содержания редуцирующих Сахаров и CAA в процессе брожения теста (рисунок 3), установили, что в образцах, приготовленных с использованием дрожжей S. cerevisiae RCAM 01730, наблюдается более интенсивное снижение содержания редуцирующих Сахаров и CAA. Через два часа брожения у образцов с RCAM 01730 количество сброженных Сахаров больше на 21%, а потребленного CAA - на 17% по сравнению с контролем.

Таким образом, результаты исследования показали, что дрожжи штамма S. cerevisiae RCAM 01730 по биотехнологическим свойствам не уступают, а по некоторым показателям и превосходят штамм RCAM 02150, следовательно эти дрожжи могут применяться для разрыхления теста при приготовлении хлеба из пшеничной муки.

Для установления возможности использования опытного штамма в технологии хлеба на закваске и жидких дрожжах определяли его кислотоустойчивость. Ее оценивали по интенсивности выделения диоксида углерода в ходе культивирования дрожжей S. cerevisiae RCAM 01730 в солодовом сусле 12% СВ с различными значениями активной кислотности. В

солодовое сусло вносили чистую культуру дрожжей в количестве 5ТО7 КОЕ и выдерживали в течение 48 ч при температуре 30±1°С. В качестве регуляторов кислотности использовали растворы молочной кислоты и гидроксида натрия.

Рисунок 4 - Влияние величины рН солодового сусла на продуцирование диоксида углерода дрожжами RCAM 01730

Выявлено (рисунок 4), что наибольшую бродильную активность штамм RCAM 01730 проявляет при активной кислотности среды рН=3,60 (титруемая кислотность 12 град). Это свидетельствует о кислотоустойчивости данного штамма, следовательно эту культуру можно использовать в разводочном цикле при выведении жидких дрожжей и заквасок.

С целью изучения влияния исследуемого штамма дрожжей на накопление вкусоароматических соединений определяли концентрации ароматических веществ в солодовом сусле 12% СВ и рассчитывали коэффициенты ароматичности для каждого из соединений. Чем больше величина коэффициента ароматичности, тем выше значение компонента в формировании ароматического профиля продукта. Полученные результаты свидетельствуют о том, что коэффициент ароматичности в среде с дрожжами S. cerevisiae RCAM 01730 выше, чем у S. cerevisiae RCAM 02150. Кроме того, дрожжи штамма RCAM 01730 продуцировали на 15% больше этанола (17452,8 против 15145,0 мг/л с S. cerevisiae RCAM 02150). Это позволит получить готовые изделия с более выраженным приятным запахом.

250 ------------------------------------------------------------------------

¡к ]№4.80 ■рН-.МОврН-З.бО ■ рН-3.50 ■ pH-J J5 а рН=3,15

Продолжгоельность брожения, ч

Исследование применения ЯассНаготусеэ сегЫягае ЛСАМ 01730 в технологии хлеба из пшеничной муки при различных способах приготовления теста

На следующем этапе изучали влияние штамма дрожжей 5. ссгехтае 11САМ 01730 на продолжительность созревания, свойства полуфабрикатов в различных технологиях, суммарную продолжительность приготовления теста и качество хлеба. Тесто готовили из муки пшеничной хлебопекарной высшего сорта ускоренным, безопарным и опарным (на большой густой - БГО и жидкой опаре - ЖО) способами с дозировкой дрожжей 4,0%, 2,5% и 1,0% соответственно. В качестве контроля использовали тесто, приготовленное с дрожжами 5. сегечтае ЛСАМ 02150.

Было установлено (таблица 3), что применение опытных дрожжей позволяет сократить длительность брожения теста и расстойки тестовых заготовок, тем самым снижая суммарную продолжительность технологического процесса приготовления хлеба. Так, при использовании дрожжей & сеге\тае ЯСАМ 01730, суммарная продолжительность приготовления теста при опарном (БГО и ЖО), безопарном и ускоренном способах сокращается соответственно на 8%, 10%, 14% и 22% по сравнению с дрожжами 5\cerevisiae ЛСАМ 02150.

Таблица 3 - Влияние штаммов дрожжей £ се/отшае на параметры технологического

ППППРСГЯ Плммтагпгм>1.а»п.п ш.тХ.С.--------------------------------и

Наименования параметров и показателей

Влажность, %

Кислотность, град

Продолжительность брожения, мин

Значения показателей при различных способах тестоприготовления

опарный безопарный ускоренный

БГО | ЖО

на штаммах дрожж< сстеуи/ае ЯСАМ

опары

теста

опары

теста

опары

теста

Продолжетельность расстойки тестовых заготовок, мин

Суммарная продолжительность приготовления теста, мин

Влажность мякиша, % Кислотность мякиша, град Пористость, %

Удельный объем, см'/г Формоустойчивость

41,5

42,2

3,2

2,8

210

40

80

330

41,5

42,3

3,5

3,0

210

30

65

305

68,9

42.1

2,8

2,6

240

70

90

400

68,:

41,9

3.0

2,8

240

60

60

360

42,1

2,6

150

65

215

42,3

2,8

135

50

185

2,0

73 3,35 0,52

41,5

42,5

25

90

115

42,5

25

65

90

2,0

78 3,60 0,55

2,0

74 3,45 0,50

2,0

80 3,65 0,54

1,8

72 3,25 0,53

78 3,60 0,56

1,6

69 2,90 0.52

1,8

72 3,20 0,54

Таким образом, хлеб, приготовленный с использованием штамма дрожжей X «.теушае ЯСАМ 01730, по физико-химическим показателям (таблица 3) не уступает контролю. Сенсорный анализ показал, что опытные образцы имеют развитую тонкостенную пористость и обладают более выраженным приятным запахом и вкусом.

Кроме использования £ сегетьгае ЯСАМ 01730 в опарном, безопарном и ускоренном способах изучали возможность его применения в производстве хлеба из пшеничной муки на выброженных полуфабрикатах (жидких дрожжах и закваске с заваркой), традиционно используемых с целью повышения микробиологической стойкости хлебобулочных изделий.

Использование штамма дрожжей З.сегЫыае ЯСАМ 01730 при приготовлении жидкой пшеничной закваски с заваркой

Качество закваски определяется параметрами технологического процесса и штаммовыми особенностями используемых микроорганизмов, в связи с этим изучали применение штамма 5. сегеушйге ЯСАМ 01730 в разводочном цикле приготовления жидкой пшеничной закваски с заваркой взамен традиционно используемого штамма дрожжей X сегеч'тае ЯСАМ 00001.

Установили, что биотехнологические показатели закваски с использованием исследуемых штаммов дрожжей существенно не отличались по содержанию дрожжей (1,6-1,65-Ю8 КОЕ), молочнокислых бактерий (3,0-3,2-10 КОЕ) и подъемной силе (30-32 мин).

Тесто готовили из муки пшеничной хлебопекарной высшего сорта на большой густой опаре. Анализ полученных результатов (таблица 4) показал, что использование дрожжей £ сегетмае ЯСАМ 01730 взамен ЯСАМ 00001 позволяет сократить продолжительность брожения полуфабрикатов на 40 мин. Физико-химические показатели качества теста и хлеба на опытных дрожжах различались незначительно.

Таблица 4 - Влияние штаммов дрожжей на физико-химические показатели полуфабрикатов, готовых изделий и параметры технологического процесса

Наименование показателей и параметров Значение показателей со штаммами дрожжей S.cerevisiae

RC AM 00001 RCAM 01730

Влажность, % закваски 70,0 70,2

опары 43,5 43,4

теста 43,0 42,8

Кислотность, град закваски 6,0 6,5

опары 4,0 4,2

теста 3,6 3,8

Продолжительность брожения, мин закваски 120 120

опары 150 130

теста 60 40

Продолжительность расстойки, мин 60 60

Влажность мякиша, % 41,7 41,5

Кислотность мякиша, град 3,0 3,2

Пористость, % 76 74

Удельный объем, смVr 3,20 3,15

Формоустойчивость (H/D) 0,54 0,55

По органолептическим показателям хлеб, приготовленный с использованием штамма дрожжей & се.ге\тае 11САМ 01730, характеризовался более выраженным ароматом, хорошо развитой пористостью, более эластичным и мягким мякишем.

Использование штамма дрожжей S.cerevisiae RCAM 01730 при приготовлении жидких дрожжей

Штаммы дрожжей для производства жидких дрожжей должны обладать высокой бродильной активностью и кислотоустойчивостью. Исследовали возможность замены штамма S.cerevisiae RCAM 02369 при приготовлении жидких дрожжей на штамм S.cerevisiae RCAM 01730, поскольку он активен при низких значениях рН среды.

Жидкие дрожжи с использованием опытного штамма обладали лучшими биотехнологическими свойствами: подъемная сила меньше на 21 %, кислотность выше на 10 %, число дрожжевых клеток больше на 15%. При культивировании дрожжевых клеток штамма RCAM 01730 процесс образования кислот при выращивании жидких дрожжей происходит более интенсивно, и необходимая подъемная сила полуфабриката достигается за более короткий период времени. Наряду с этим при использовании исследуемого штамма содержание редуцирующих Сахаров и CAA уменьшается в большей степени. Так, со штаммом RCAM 01730 утилизируется 12 % CAA и 38 % Сахаров, с применением контроля - 6% CAA и 17% Сахаров (таблица 5). Это дает возможность сократить цикл приготовления жидких дрожжей на 25-30 %.

Таблица 5 - Содержание Сахаров и аминного азота в жидких дрожжах

Используемый штамм дрожжей S.cerevisiae Массовая доля, % на СВ

редуцирующих Сахаров свободного аминного азота

начальная конечная начальная конечная

RCAM 02369 27,5 22,8 1,57 1,48

RCAM 01730 26,2 16,2 1,56 1,37

Изучая влияние штамма дрожжей на реоферментометрические характеристики теста при брожении, установили, что при использовании опытных дрожжей объем выделившегося газа на 12 % выше, чем у контроля. Несмотря на то, что коэффициент газоудержания несколько ниже у образцов с RCAM 01730 (на 3 %), суммарный объем удержанного газа на 8,8 % больше, чем в контроле, что позволяет предположить и больший объем тестовых заготовок при расстойке и выпечке.

Тесто готовили из муки пшеничной хлебопекарной первого сорта опарным, безопарным и ускоренным способами при совместном внесении жидких и прессованных дрожжей в дозировках 10,0% и 0,5%, 15,0% и 1,0%, 25,0% и 2,5% соответственно.

Таблица б - Влияние штаммов дрожжей на показатели качества готовых изделий

Наименования параметров и показателей Значения показателей при различных способах приготовления теста

опарный | безопарный | ускоренный

с использованием штаммов дрожжей RCAM

02369 | 01730 | 02369 | 01730 | 02369 | 01730

Влажность, % 42,0

Кислотность, град 3,0 3,0 2,5 2,7 2,6 2,6

Пористость, % 82 85 83 87 80 82

Удельный объем, см'/г 3,90 4,38 4,11 4,57 4,10 4,10

Формоустойчивость (H/D) 0,55 0,58 0,54 0,57 0,57 0,58

Оценка физико-химических показателей (таблица 6) свидетельствует о том, что хлеб, приготовленный на жидких дрожжах с использованием штамма дрожжей 5. сегехтае ЯСАМ 01730 сопоставим с контролем. Сжимаемость мякиша опытных образцов хлеба через 72 ч хранения на 20% больше контрольных, что свидетельствует о более длительном сохранении свежести мякиша.

Органолептическая оценка показала положительное влияние применения опытного штамма в производстве жидких дрожжей на структуру пористости, вкус и аромат хлеба.

Таким образом, использование дрожжей 5. сегехтаг ЛСАМ 01730 приводит к сокращению цикла приготовления жидких дрожжей и повышению качества готовых изделий.

Исследование влияния различных штаммов дрожжей на микробиологическую стабильность хлеба

Для подтверждения результатов определения антагонистической активности исследуемого штамма дрожжей X сегечтае ИСАМ 01730 (таблица1) приготовленный по различным технологиям хлеб выпекали и после охлаждения хранили в провоцирующих условиях (1=37±1°С, ф=90 %) в течение 120ч. В исследовании использовалась мука пшеничная со степенью обсемененности 200 КОЕ/г. Для гарантированного возникновения картофельной болезни в исследуемых изделиях, приготовленных на жидких дрожжах, при замесе теста добавляли хлебную крошку, содержащую споры В. ИсИет/огтя и В. тЬНИя (10 КОЕ/г), в количестве 1,5 % к массе муки. Появление признаков картофельной болезни (таблица 7) оценивали органолептически.

Таблица 7 - Влияние штаммов дрожжей на развитие картофельной болезни при

хранении хлеба, приготовленного по различным технологиям

Способ приготовления теста Штамм дрожжей S.cerevisiae Продолжительность хранения до появления признаков микробной порчи в хлебе, ч

24 48 72 96 120

Ускоренный RCAM 02150 + ++ ++ +++ X

RCAM 01730 - + + ++ +++

Безопарный RCAM 02150 + ++ ++ +++ X

RCAM 01730 - + ++ ++ +++

Опарный ЕГО RCAM 02150 - + ++ +++ X

RCAM 01730 - - + ++ +++

ЖО RCAM 02150 - + ++ +++ X

RCAM 01730 - - + ++ +++

Опарный (на жидкой закваске) RCAM 00001 - - + + ++

RCAM 01730 - - - _ +1

Ускоренный (на жидких дрожжах) RCAM 02369 -/+++ -/х + /х + /Х

RCAM 01730 -/- -/++1 -/+++ -/X

Примечание. «-» - признаки микробной порчи отсутствуют; «+» - начальные признаки развития картофельной болезни; «++»- средняя степень развития картофельной болезни; «+++» - сильное развитие картофельной болезни, «х» - образец снят с исследований Начальные признаки заболевания появились через: 1 -108 ч, 2 - 36 ч В знаменателе указаны признаки микробной порчи с внесением хлебной крошки

Анализ полученных результатов показал, что использование дрожжей S. cerevisiae RCAM 01730 замедляет появление признаков картофельной болезни хлеба.

ВЫВОДЫ

1. Установлено, что штамм S. cerevisiae RCAM 01730 обладает антагонистической активностью по отношению к возбудителям картофельной болезни хлеба - бактериям В. subtilis, В. licheniformis. Так, при внесении супернатанта культуральной жидкости штамма S. cerevisiae RCAM 01730 в лунки, диаметр зоны подавления роста тест-культуры В. subtilis КМ и В. licheniformis 1 составлял 10мм и 12мм соответственно.

2. Выявлено, что штамм S. cerevisiae RCAM 01730 обладает более высокими биотехнологическими свойствами по сравнению с дрожжами S. cerevisiae RCAM 02150. При использовании опытных дрожжей S. cerevisiae RCAM 01730 за равный промежуток времени выделяется больший объем газа в среднем на 20 %, что приводит к интенсификации процесса брожения.

3. Показано, что использование штамма S. cerevisiae RCAM 01730 в производстве хлеба из пшеничной муки различными способами позволяет сократить суммарную продолжительность приготовления теста на 25-30 мин и получить изделия с улучшенными органолептическими показателями (с более выраженными запахом и вкусом).

Благодаря кислотоустойчивости штамма дрожжей S. cerevisiae RCAM 01730 установлена возможность его применения в разводочном цикле приготовления жидких дрожжей и пшеничной закваски с заваркой без ухудшения качества хлеба.

Показано сокращение цикла приготовления жидких дрожжей со штаммом S. cerevisiae RCAM 01730 на 25%, улучшение качества и замедление микробиологической порчи хлеба.

4. Использование штамма дрожжей S. cerevisiae RCAM 01730 позволяет замедлить развитие картофельной болезни хлеба, выработанного опарным, безопарным и ускоренным способами на 24 ч, и усилить эффект подавления микробиологической порчи хлеба, приготовленного на жидкой закваске с заваркой, замедлив появление признаков картофельной болезни в провоцирующих условиях на 36 ч. При использовании жидких дрожжей у опытных образцов не наблюдается признаков картофельной болезни в провоцирующих условиях свыше 120 ч, в контроле появление признаков - через 96 ч. При заражении хлеба спорами бактерий рода Bacillus признаки картофельной болезни проявились в контрольном образце через 12 ч, а в опытном - спустя 36 ч хранения в провоцирующих условиях.

5. Разработаны технологические рекомендации по производству жидких дрожжей с использованием штамма дрожжей S. cerevisiae RCAM 01730.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Соболева, Е.В. Влияние ферментативной активности хлебопекарных дрожжей на интенсивность процессов тестоприготовления [Электронный ресурс] / Е.В. Соболева, Е.С. Сергачева // Электронный научный журнал

«Процессы и аппараты пищевых производств» / ГОУ ВПО СПб ГУНиПТ. - 2011. - №2. - С. 329-336 (httpJwww.open-mechanics.com/journals•).

2. Соболева, Е.В. Использование различных штаммов хлебопекарных дрожжей в производстве пшеничного хлеба / Е.В. Соболева, Е.С. Сергачева // Материалы Международной научно-технической конференции «Инновационные технологии переработки продовольственного сырья». - Владивосток-Дальрыбвтуз. - 2011. - С. 318-320.

3. Соболева, Е.В. Использование дрожжей для замедления микробной порчи хлеба / Е.В. Соболева, Е.С. Сергачева, Г.В. Терновской // Хлебопечение России. - 2012. - № 2. - С. 16-17.

4. Соболева, Е.В. Использование различных штаммов хлебопекарных дрожжей в технологии приготовления пшеничного теста на основе замороженных полуфабрикатов / Е.В. Соболева, Е.С. Сергачева II Материалы Всероссийской научно-практической конференции ГНУ ВНИИПАКК "Пищевые ингредиенты и инновационные технологии в производстве продукции здорового питания". - Санкт-Петербург: ГНУ ВНИИПАКК. - 2013. - С. 165-166.

5. Сергачева, Е.С. Штаммы дрожжей в технологии пшеничного хлеба / Е.С. Сергачева, Е.В. Соболева // Сборник материалов III Международной научно-практической конференции «Сельскохозяйственные науки и агропромышленный комплекс на рубеже веков». - Новосибирск-Издательство ЦРНС. - 2013. - С. 53-57.

6. Soboleva, E.V. Usage of yeast strain Saccharomyces cerevisiae RCAM 01730 in production of high microbiological stability bread / E.V. Soboleva, E.S. Sergacheva, G.V. Ternovskoy // Sino-Russian bilateral symposium on extreme environmental nutrition and special dietajy, China, Harbin, 2013. - P. 24-29.

7. Соболева, Е.В. Влияние штаммов Saccharomyces cerevisiae на развитие картофельной болезни в пшеничном хлебе на закваске / Е.В. Соболева, Г.В. Терновской // Хлебопечение России. - 2013. - № 5 - С.24-26.

8. Соболева, Е.В. Производство пшеничного хлеба повышенной микробиологической стойкости. / Е.В. Соболева, Т.В. Меледина, Е.С. Сергачева // Материалы III Международной научно-технической конференции «Новое в технологии и технике функциональных продуктов питания на основе медико-биологических воззрений». - Воронеж: ВГУИТ. - 2013. - С.47-49.

9. Соболева, Е.В. Использование дрожжей Saccharomyces cerevisiae для замедления микробной порчи пшеничного хлеба / Е.В. Соболева, Т.В. Меледина, Е.С. Сергачева, Г.В. Терновской // Пищевая промышленность - 2014 - № 1 -С.46-50. - - •

Подписано в печать ¿0 .0}. 14. . Формат 60x84 1/16, Усл. печ. л. Печ. л. 1.0 . Тираж 80 экз. Заказ № ) >. НИУ ИТМО. 197101, Санкт-Петербург, Кронверкский пр., 49 ИИК ИХиБТ. 191002, Санкт-Петербург, ул. Ломоносова, 9.

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ, МЕХАНИКИ И ОПТИКИ

04201457459

СОБОЛЕВА ЕЛЕНА ВИКТОРОВНА

ОБОСНОВАНИЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ШТАММА ДРОЖЖЕЙ

ССНАЯОМУСЕЗ СЕКЕУШЛЕ ЯСАМ 01730 В ТЕХНОЛОГИИ ПШЕНИЧНОГО ХЛЕБА ПОВЫШЕННОЙ МИКРОБИОЛОГИЧЕСКОЙ СТОЙКОСТИ

Специальность 05.18.07 - Биотехнология пищевых продуктов

и биологических активных веществ

На правах рукописи

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель -доктор технических наук, профессор Мел едина Т.В.

Санкт-Петербург 2014 г.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ......................................................................................................................4

1. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ ПОВЫШЕНИЯ МИКРОБИОЛОГИЧЕСКОЙ СТАБИЛЬНОСТИ ХЛЕБА.............................................................................................9

1.1. Картофельная болезнь хлебобулочных изделий...........................................9

1.1.1. Возбудители картофельной болезни хлеба................................................10

1.1.2 Причины развития картофельной болезни хлеба.......................................13

1.1.3 Способы борьбы с картофельной болезнью хлеба.....................................16

1.2. Характеристика дрожжей.................................................................................26

1.2.1. Характеристика дрожжей, используемых в производстве хлеба.............28

1.2.2. Виды хлебопекарных дрожжей..................................................................32

1.2.3. Антагонистическая активность дрожжей...................................................34

1.2.4. Дрожжи Басскаготусез сегеу1$1ае уаг. Ъои1аг(Ш........................................39

1.3. Заключение.........................................................................................................43

2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.........................................................45

2.1 Объекты исследований......................................................................................45

2.2. Условия проведения исследований...............................................................51

2.2.1. Приготовление пшеничного хлеба ускоренным, безопарным и опарным способами.................................................................................................................51

2.2.2. Приготовление жидкой пшеничной закваски с заваркой и хлеба с ее

использованием.......................................................................................................53

2.2.3 Приготовление жидких дрожжей и пшеничного хлеба с их использованием.......................................................................................................58

2.3. Методы исследований......................................................................................61

2.3.1. Методы исследования качества сырья и полуфабрикатов хлебопекарного

производства............................................................................................................61

2.3.2 Методы исследования качества готовых изделий......................................63

2.3.3. Микробиологические методы исследований.............................................64

3. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ШТАММА ДРОЖЖЕЙ БАССНАКОМУСЕЗ СЕЯЕГШАЕ ЯСАМ 01730 В ПРОИЗВОДСТВЕ ХЛЕБА ПОВЫШЕННОЙ МИКРОБИОЛОГИЧЕСКОЙ СТОЙКОСТИ..............................................................66

3.1. Исследование свойств и показателей штамма дрожжей Засснакошсеэ сеяеушае ЯСАМ 01730..................................................................66

3.1.1. Исследование антагонистической активности штаммов дрожжей по отношению к возбудителям картофельной болезни хлеба.................................66

3.1.2. Исследование физико-химических показателей и биотехнологических свойств дрожжей штамма.S.cerevisiae ЯСАМ 01730..........................................68

3.2. Исследование возможности применения штамма дрожжей засснаюшсеб сешу151ае ЯСАМ 01730 в производстве хлеба из пшеничной муки при различных способах приготовления теста........................................79

3.2.1 Использование штамма дрожжей Б.сеге^гае ЯСАМ 01730 при

приготовлении теста опарным, безопарным и ускоренным способами............79

3.2.2. Использование штамма дрожжей З.сеге^1ае ЯСАМ 01730 при

приготовлении жидкой пшеничной закваски с заваркой...................................87

3.2.3 Использование штамма дрожжей ЯСАМ 01730 при приготовлении жидких дрожжей..........................................................................93

3.3. Исследование влияния различных штаммов дрожжей...........................103

на микробиологическую стабильность хлеба..................................................103

3.4. Проведение промышленной апробации результатов исследования .... 110

ВЫВОДЫ.....................................................................................................................111

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ.........................................................................................113

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ...........................................................................................114

ПРИЛОЖЕНИЯ...........................................................................................................128

ВВЕДЕНИЕ

Хлеб занимает особое место в рационе населения России. Он относится к важнейшим продуктам повседневного и массового потребления, поэтому деятельность предприятий хлебопекарной промышленности направлена на производство высококачественных и безопасных хлебобулочных изделий.

Актуальной проблемой хлебопекарной отрасли является ухудшение потребительских свойств хлебобулочных изделий в результате микробной порчи, предотвращение которой имеет важное экономическое и социальное значение.

Основные виды микробиологической порчи - плесневение, картофельная, меловая болезни и пигментация хлеба. Наиболее опасным и в последнее время широко распространенным заболеванием хлеба является картофельная болезнь, возбудителями которой являются бактерии рода Bacillus видов B.subtilis, B.pumilus, B.licheniformis и др. Этому виду порчи обычно подвержены пшеничные сорта хлеба (иногда и пшенично-ржаные), производство которых составляет 85% от объема выпускаемой продукции на хлебопекарных предприятиях страны. Хлеб, пораженный картофельной болезнью, непригоден в пищу. Его употребление может вызывать острые отравления и нарушения функций желудочно-кишечного тракта.

Для борьбы с картофельной болезнью применяются различные методы, основанные на создании условий, препятствующих развитию бактерий в хлебе. Это повышенная кислотность, пониженная влажность, увеличенное содержание сахара и жира в рецептуре изделий, использование различных веществ, проявляющих бактериостатическое, бактерицидное действие, а также использование микроорганизмов-антагонистов [4, 23, 27].

Вопросу повышения микробиологической устойчивости хлебобулочных изделий посвящены работы Афанасьевой О.В., Богатыревой Т.Г., Быковченко Т.В., Головинской О.В., Красниковой JI.B., Кузнецовой Л.И., Машкина Д.В., Павловской Е. Н., Пащенко Л.П., Поландовой Р.Д., Пучковой Л.Н., Савкиной O.A. и др.

Для борьбы с картофельной болезнью применяются различные методы, средства и технологии, наиболее эффективными из которых являются биологические методы - применение опар, заквасок, жидких дрожжей. Антагонистическая активность этих полуфабрикатов связана с накоплением в них продуктов метаболизма микроорганизмов - органических кислот, бактериоцинов и др. Основную роль в биосинтезе антагонистически активных метаболитов играют молочнокислые бактерии. Но наряду с ними в полуфабрикатах развиваются дрожжи, антагонистическая роль которых обычно не рассматривается.

В медицине и фармакологии используются пробиотические дрожжи Saccharomyces cerevisiae var. boulardii. Ингибиторные механизмы этих дрожжей по отношению к ряду бактерий (,Salmonella, Clostridium perfringens, Staphylococcus aureus, Escherichia coli и пр.) были детально изучены и определены. Данные по влиянию дрожжей Saccharomyces cerevisiae var. boulardii на возбудителей картофельной болезни и их применению в хлебопечении отсутствуют.

В связи с этим научный и практический интерес представляет использование дрожжей Saccharomyces cerevisiae var. boulardii в производстве пшеничного хлеба повышенной микробиологической стойкости, приготовленного различными способами.

Применение дрожжей Saccharomyces cerevisiae var. boulardii может служить биологическим методом борьбы с микробной порчей хлеба, не требующим дополнительных затрат. ~

Работа выполнена в рамках НИР № 610460 «Биоконверсия растительного сырья в производстве продуктов питания».

Цель работы - исследовать и обосновать применение штамма дрожжей Saccharomyces cerevisiae var. boulardii (коллекционный номер RCAM 01730) в технологии пшеничного хлеба повышенной микробиологической стойкости.

В соответствии с указанной целью были поставлены следующие задачи:

- исследовать антагонистическую активность штамма дрожжей S.cerevisiae RCAM 01730 по отношению к возбудителям картофельной болезни на твердой питательной среде;

- изучить физико-химические показатели и биотехнологические свойства штамма дрожжей S. cerevisiae RCAM 01730;

- исследовать влияние штамма дрожжей S. cerevisiae RCAM 01730 на показатели, свойства, длительность созревания полуфабрикатов и качество хлебобулочных изделий, приготовленных опарным, безопарным и ускоренным способами, а также с применением жидких дрожжей и пшеничной закваски с заваркой;

- выявить влияние штамма дрожжей S. cerevisiae RCAM 01730 на микробиологическую стабильность хлеба при хранении;

- разработать технологические рекомендации по производству жидких дрожжей с использованием штамма дрожжей S. cerevisiae RCAM 01730 и провести промышленную апробацию результатов исследования.

Научная новизна работы заключается в следующем:

- установлена антагонистическая активность штамма дрожжей S. cerevisiae RCAM 01730 по отношению к спорообразующим бактериям рода Bacillus и способность оказывать на них бактериостатическое воздействие;

- выявлено, что штамм S. cerevisiae RCAM 01730 обладает улучшенными биотехнологическими свойствами - подъемной силой, зимазной и мальтазной активностью, скоростью газообразования, потребления Сахаров и свободного а-аминного азота;

- установлена кислотоустойчивость исследуемого штамма дрожжей и эффективность его применения в разводочном цикле приготовления жидких дрожжей и пшеничной закваски с заваркой;

- показано положительное влияние штамма дрожжей S. cerevisiae RCAM 01730 на свойства полуфабрикатов, интенсивность газообразования, длительность технологического процесса, физико-химические и органолептические показатели качества хлебобулочных изделий из пшеничной муки, приготовленных различными

способами: опарным, безопарным и ускоренным, а также с применением жидких дрожжей и пшеничной закваски с заваркой;

- доказана способность сегеушае ЯСАМ 01730 подавлять развитие картофельной болезни хлеба в процессе его хранения.

Практическая значимость работы:

- обоснована эффективность использования штамма дрожжей еегеушяе ЯСАМ 01730 в опарном, безопарном и ускоренном способах, при этом сокращение процесса приготовления теста составляет не менее 25 мин;

- показано сокращение длительности технологического процесса производства пшеничного хлеба с использованием жидких дрожжей и закваски с заваркой при применении дрожжей & сегеушае ЯСАМ 01730 на 25 и 15% соответственно;

- выявлено, что применение штамма дрожжей Я. сегеу1$1ае ЯСАМ 01730 способствует улучшению потребительских свойств хлебобулочных изделий и продлению срока хранения в провоцирующих условиях без признаков картофельной болезни от 24 до 36ч в зависимости от технологии приготовления;

- на основании результатов исследований разработаны технологические рекомендации по производству жидких дрожжей с использованием штамма 5". сегемтае ЯСАМ 01730;

- проведена промышленная апробация производства пшеничного хлеба с использованием штамма дрожжей & сеге\1${ае ЯСАМ 01730 в условиях ООО «Европейский хлеб».

Положения, выносимые на защиту:

- антагонистическая активность штаммов дрожжей по отношению к возбудителям картофельной болезни хлеба;

- сравнительная оценка физико-химических показателей и биотехнологических свойств дрожжей штаммов 5". cerevisiae ЯСАМ 01730 и

сегеугягае ЯСАМ 02150;

- эффективность применения 5". сегеушае ЯСАМ 01730 в производстве хлебобулочных изделий из пшеничной муки, приготовленных по различным технологиям;

- результаты исследования влияния различных штаммов дрожжей на микробиологическую стабильность хлеба при хранении.

Апробация работы. Основные результаты исследований докладывались на научно-практических конференциях профессорско-преподавательского состава Санкт-Петербургского государственного университета низкотемпературных и пищевых технологий и Санкт-Петербургского национального

исследовательского университета информационных технологий, механики и оптики Института холода и биотехнологий (Санкт-Петербург, 2011-2013), Всероссийской научно-практической конференции «Актуальные проблемы в области создания инновационных технологий хранения сельскохозяйственного сырья и пищевых продуктов» ГНУ ВНИИМС Россельхозакадемии (Углич, 2011), Международной научно-технической конференции «Инновационные технологии переработки продовольственного сырья» (Владивосток, 2011), Уи VI Международной научно-практической конференции «Низкотемпературные и пищевые технологии в XXI веке» (Санкт-Петербург, 2011, 2013), Всероссийской научно-практической конференции ГНУ ВНИИПАКК «Пищевые ингредиенты и инновационные технологии в производстве продукции здорового питания» (Санкт-Петербург, 2013), III Международной научно-практической конференции «Сельскохозяйственные науки и агропромышленный комплекс на рубеже веков» (Новосибирск, 2013), Китайско-русской конференции «Питание и специальные пищевые продукты в экстремальных условиях» (КНР, Харбин, 2013), III Международной научно-технической конференции «Новое в технологии и технике функциональных продуктов питания на основе медико-биологических воззрений» (Воронеж, 2013).

1. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ ПОВЫШЕНИЯ МИКРОБИОЛОГИЧЕСКОЙ

СТАБИЛЬНОСТИ ХЛЕБА

1.1. Картофельная болезнь хлебобулочных изделий

Болезни хлеба - это микробиологическая порча изделий, которая приводит к изменениям внешнего вида и ухудшению качественных характеристик хлебобулочных изделий. Болезни хлеба вызываются развитием в нем различных видов микроорганизмов: бактерий, плесневых и дрожжеподобных грибов. На сегодняшний день известны несколько видов микробиологической порчи: плесневение, меловая болезнь и пигментация хлеба, но одной из серьезных часто встречающихся и опасных является картофельная болезнь, поэтому ее изучению и борьбе с ней уделяется особое внимание [2, 7, 12, 25]. Чаще всего картофельная болезнь встречается в южных регионах страны в летний период, но в последнее время ореол распространения болезни увеличился. Теперь ее можно обнаружить и в северных районах Европейской части России, Урала и Сибири. Кроме того, возросло поражение хлеба не только в жаркое время, но и весной, осенью и даже зимой [1, 3, 43, 65, 75]. Преимущественно поражаются пшеничные, пшенично-ржаные, с использованием зерновых смесей сорта хлебобулочных изделий, имеющих повышенную влажность и низкую кислотность.

Картофельная болезнь - это бактериальная порча хлеба, известная также как «тягучая» болезнь [3, 4, 33, 34, 46]. Это объясняется характерными изменениями хлеба - при разламывании или разрезании можно увидеть тянущиеся серебристые нити в результате гидролиза крахмала до растворимых углеводов (сахаров и декстринов), которые образуют своего рода слизистую паутину, иногда ее можно растянуть до полуметра в длину. Наряду с нарушением структуры пор образуются темноокрашенные соединения, которые изменяют цвет мякиша. Появляются розовато-грязные, коричневатые и желто-бурые пятна. Пораженный хлеб теряет естественный вкус и аромат, появляется неприятный запах, что объясняется

процессом разрушения белковых веществ с накоплением диацетила в мякише, синтез которого связан с накоплением валина [69, 113, 115]. Глубина этих изменений в хлебе зависит от стадии заболевания. Выделяют несколько фаз заболевания хлебобулочных изделий:

1. Очень слабая. На этой стадии можно уловить небольшой посторонний запах и единичные тонкие нити в мякише.

2. Слабая. Отчетливо чувствуется сладковатый запах, мякиш становится сырым и видны многочисленные нити.

3. Средняя. Наряду с вышеперечисленными признаками, мякиш становится липким и темнеет.

4. Сильная. Появляется стойкий запах гнили, мякиш становится склизким и мажущим и приобретает коричневый цвет [4,31,34].

Употребление пораженного картофельной болезнью хлеба в пищу может вызвать тяжелые последствия для здоровья. Поэтому очень важно знать причины развития заболевания и методы борьбы с ним.

1.1.1. Возбудители картофельной болезни хлеба

Тягучая болезнь имеет микробиологический характер, спорообразующие бактерии активно развиваются при повышении температуры окружающей среды, чем и обусловлена сезонность этого заболевания.

Бактериальная природа картофельной болезни была установлена в 1885 году Г. Лораном, который выделил из слизи мякиша испорченного хлеба споровую «картофельную» палочку [4, 6, 34, 43, 63].

Преимущественно картофельная болезнь вызывается различными видами спорообразующих бактерий рода Bacillus - cereus, megaterium, pumilus, thuringensis, clausii, licheniformis, firmus, vallismortis [4, 33, 46, 65, 75, 85, 121, 130]. Из них выделют два основных вида возбудителей картофельной болезни: Bacillus mesentericus - «картофельная палочка» и «сенная палочка» - Bacillus subtilis,

открытая в 1835 году [4, 11, 88]. На сегодняшний день Bacillus mesentericus относят либо к бактериям вида В. cereus либо В. licheniformis (рисунок 1.1).

Bacillus licheniformis Bacillus subtilis

Рисунок 1.1 — Возбудители картофельной болезни хлеба

По морфологическим признакам В. subtilis и В. licheni