автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.07, диссертация на тему:Разработка технологии хлебобулочных изделий на пшеничной густой закваске с пониженной температурой брожения

На правах рукописи

САВКИНА ОЛЕСЯ АЛЕКСАНДРОВНА

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ХЛЕБОБУЛОЧНЫХ ИЗДЕЛИЙ НА ПШЕНИЧНОЙ ГУСТОЙ ЗАКВАСКЕ С ПОНИЖЕННОЙ ТЕМПЕРАТУРОЙ БРОЖЕНИЯ

Специальность 05.18.07. - Биотехнология пищевых продуктов и биологических активных веществ

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

2 2 МДР Ш

Санкт-Петербург 2012

005013480

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский государст венный университет низкотемпературных и пищевых технологий»

Научный руководитель доктор технических наук, профессор

Красникова Л.В.

Официальные оппоненты доктор технических наук, профессор

Меледина Т.В.

кандидат технических наук Машкин Д.В.

Ведущее предприятие: ГНУ ВНИИ пищевых ароматизаторов, кислот и красителей Россельхозакадемии

Защита диссертации состоится Щ1ЛС(Л 2012 г. в часов

на заседании диссертационного совета Д 212.234.02 при Санкт-Петербургском государственном университете низкотемпературных и пищевых технологий по адресу: 191002, Санкт-Петербург, ул. Ломоносова, д. 9., тел./факс 315-30-15.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке СПбГУНиПТ.

Автореферат разослан « » 2012 г.

Ученый секретарь диссертационного Совета, доктор технических наук, профессор

Колодязная В.С.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В нашей стране в условиях рыночной экономики и высокой конкуренции среди производителей хлебобулочных изделий повысились требования к качеству и микробиологической безопасности продукции. Качество хлебобулочных изделий определяется качеством сырья и ходом технологического процесса, а микробиологическая безопасность зависит от вида и количества микроорганизмов - контаминантов и их способности развиваться в готовых изделия.

Микробная порча хлеба (картофельная и меловая болезни, плесневение) наносит серьезный ущерб хлебопекарной промышленности. Для предупреждения развития микробной порчи хлебобулочных изделий существуют различные способы: химические, физические и биологические. Разработка эффективных методов и средств повышения микробиологической устойчивости хлеба включает в себя решение целого ряда вопросов и, в первую очередь, - предотвращение заболевания хлеба картофельной болезнью. Потребление хлеба, пораженного данной болезнью, небезопасно для человека и может вызывать серьезные нарушения деятельности желудочно-кишечного тракта.

В последние годы большой интерес вызывают исследования, связанные с использованием в качестве защитного барьера от микробиологической порчи пищевых продуктов веществ микробного происхождения. Как известно, микроорганизмы заквасок, используемых в хлебопечении, могут синтезировать вещества, ингибирующие постороннюю или нежелательную микрофлору готовых изделий. Кроме того, метаболиты заквасочной микрофлоры могут улучшать органолептические показатели готовых продуктов и повышать их биологическую ценность.

Вопросу повышения микробиологической устойчивости хлебобулочных изделий за счет применения заквасок с направленным культивированием микроорганизмов посвящены работы Афанасьевой О.В., Богатыревой Т.Г., Быковченко Т.В., Витавской A.B., Красниковой JI.B., Кузнецовой Л.И., Машкина Д.В., Поландовой Р.Д. и др. Недостатком существующих технологий заквасок является ресурсозатратность, обусловленная необходимостью обеспечения высокой температуры брожения закваски, заваривания и осахаривания муки, а также частого обновления закваски по разводочному циклу вследствие культивирования неспецифичных для мучной среды микроорганизмов (например, пропионовокислых бактерий и ацидофильных палочек).

В связи с этим, актуальной является разработка технологии заквасок с направленным культивированием микроорганизмов при пониженной температуре, позволяющих обеспечить высокое качество хлебобулочных изделий и их микробиологическую стабильность в процессе хранения.

Цель и задачи исследований. Целью настоящей работы явилась разработка технологии хлеба пшеничного на густой закваске пониженной температуры брожения с направленным культивированием микроорганизмов - антагонистов возбудителей картофельной болезни хлеба.

В соответствии с указанной целью были поставлены следующие задачи:

- изучить биотехнологические свойства чистых культур микроорганизмов из коллекции Санкт-Петербургского филиала ГНУ ГОСНИИ хлебопекарной промышленности Россельхозакадемии;

- обосновать состав и соотношение микроорганизмов стартовой композиции для пшеничной густой закваски (далее ПГЗ) с пониженной температурой брожения;

- разработать технологию ПГЗ с пониженной температурой брожения в разводочном и производственном циклах;

- изучить влияние дозировки ПГЗ на показатели качества теста и готовых изделий, приготовленных с использованием хлебопекарных дрожжей и без них;

- разработать технологию хлеба на ПГЗ;

- исследовать влияние ПГЗ на микробиологическую стабильность хлебобулочных изделий при хранении;

- установить влияние ПГЗ на содержание витаминов и органических кислот в хлебе пшеничном;

- разработать технологическую инструкцию по приготовлению теста для хлебобулочных изделий на ПГЗ.

Научная новизна работы заключается в следующем:

• теоретически и экспериментально обоснованы видовой состав и соотношение дрожжей и молочнокислых бактерий стартовой композиции для ПГЗ, а также условия их культивирования в разводочном и производственном циклах;

• экспериментально обоснована и разработана технология ПГЗ с пониженной температурой брожения и хлебобулочных изделий с ее применением;

• установлено влияние дозировки ПГЗ на физико-химические, структурно-механические и органолептические показатели качества хлеба из пшеничной муки;

• доказана способность ПГЗ подавлять развитие микробной порчи хлебобулочных изделий в процессе их хранения;

• установлено влияние ПГЗ на содержание витаминов и органических кислот в хлебобулочных изделиях, обусловленное жизнедеятельностью входящих в ее состав микроорганизмов.

Практическая значимость. Разработана технология хлеба из пшеничной муки на закваске пониженной влажности и температуры брожения, обладающей антагонистическими свойствами по отношению к возбудителям картофельной болезни хлеба и рекомендуемой для широкого ассортимента хлебобулочных изделий (патент на изобретение №2409033 от 20.01.2011г. «Способ производства хлеба из пшеничной муки»).

Применение ПГЗ при производстве хлеба из пшеничной муки позволяет продлить сроки хранения без микробиологической порчи на 3-5сут, а также улучшить потребительские свойства готовых изделий.

Разработаны рекомендации по применению ПГЗ для выработки широкого ассортимента хлебобулочных изделий из пшеничной муки, в том числе, без использования хлебопекарных прессованных или сухих дрожжей.

На основании результатов исследований разработана и утверждена «Технологическая инструкция по приготовлению теста для хлебобулочных изделий на пшеничной густой закваске».

Апробация работы. Результаты работы были представлены на Всероссийской конференции «Научно-практические аспекты экологизации продуктов питания», Углич, 2008г; IV Международной научно-технической конференции «Низкотемпературный и пищевые технологии в XXI веке», Санкт-Петербург, 2009г; Всероссийской конференции «Современные биотехнологии переработки сельскохозяйственного сырья и вторичных ресурсов», г.Углич, 2009 г; на 5-й Конференции молодых ученых и специалистов институтов Отделения хранения и переработки сельскохозяйственной продукции Россельхозакадемии, Москва, 2011г (дипломант, III-е место); V Международной научно-технической конференции «Низкотемпературные и пищевые технологии в XXI веке». СПб, 22-24 ноября 2011 г; на студенческих научно-технических конференциях СПбГУ-НиПТ, СПб, 2008-2009 гг.; конференциях профессорско-преподавательского состава СПбГУНиПТ, СПб, 2009 г и 2012 г.

Научные положения, выносимые на защиту:

- обоснование состава и соотношения микроорганизмов стартовой композиции для ПГЗ и условий их культивирования в разводочном и производственном циклах;

- экспериментальные данные по влиянию ПГЗ на качество, микробиологическую стабильность и содержание витаминов и органических кислот в хлебобулочных изделиях из пшеничной муки.

Публикации. По результатам исследований опубликовано 8 печатных работ, в том числе 2 в изданиях, рекомендуемых ВАК РФ, получен 1 патент РФ.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, аналитического обзора литературы, экспериментальной части, выводов, списка литературных источников и приложений. Работа изложена на 128 страницах основного текста, включает 21 рисунок, 20 таблиц и 2 приложения. Список литературы содержит 109 наименования, в том числе 23 зарубежных авторов и 7 электронных ресурсов.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении обоснованы актуальность работы, изложена научная новизна и практическая значимость результатов диссертационной работы. В обзоре литературы представлены сведения о причинах, возбудителях, методах диагностики и способах подавления картофельной болезни хлеба, изучены виды используемых в стране пшеничных заквасок, их технологическое значение, описаны антагонистические свойства молочнокислых бактерий в заквасках. Сформулированы цель и задачи исследований.

Объекты и методы исследования. Объектами исследований являлись штаммы 15 штаммов МКБ видов Lactobacillus brevis и Lactobacillus plantarum и 16 штаммов дрожжей родов Saccharomyces и Candida из коллекции «Молочнокислые бактерии и дрожжи для хлебопекарной промышленности» Санкт-Петербургского филиала ГНУ ГОСНИИ хлебопекарной промышленности Россельхозакадемии, пшеничная мука, полуфабрикаты (закваски - ПГЗ и концентрированная молочнокислая (далее КМКЗ); большая густая опара, тесто) и хле-

бобулочные изделия из пшеничной муки, выработанные в лабораторных и производственных условиях. Все используемые в ходе исследований виды сырья соответствовали требованиям действующих нормативных документов.

Антагонистическую активность молочнокислых бактерий (далее МКБ) определяли методом диффузии в мясопептонный агар. Содержание клеток МКБ и дрожжей определяли методом Бургвица, содержание метаболитов (кислот, спирта и диоксида углерода) - стандартными методами.

Качество заквасок контролировали по показателям влажности, титруемой кислотности, подъемной силе, увеличению объема, количеству и соотношению клеток молочнокислых бактерий и дрожжей. Газообразующую способность в полуфабрикатах определяли на приборе АГ-1М. Влияние заквасок на силу муки в тесте определяли по расплываемости шарика теста (метод Ауэрмана).

Хлебобулочные изделия анализировали по физико-химическим и органо-лептическим показателям, микробиологической стабильности - проявлению признаков картофельной болезни или плесени. Содержание витаминов и органических кислот определяли методом жидкостной хроматографии в ФГУ «Ленинградская межобластная ветеринарная лаборатория».

Схема проведения исследований представлена на рис. 1.

Теоретический этап исследований

Изучение возбудителей картофельной болезни хлеба и спосо- Кпп Клт.Ям п. нтлга 4- Анализ научно-технической и патентной литературы -> Обзор существующих технологий пшеничных заквасок

Выбор объектов и методов Постановка цели и задач исследований

Экспериментальный этап исследований

Разработка стартовой композиции микроорганизмов для ПГЗ Разработка технологии ПГЗ в разводочном и производственном циклах * Разработка технологии хлеба пшеничного из муки высшего и 1 сорта с использованием ПГЗ

Изучение биотехнологических свойств микроорганизмов + Отбор штаммов микроорганизмов для создания стартовой композиции ПГЗ с повышенной антагонистической активностью Исследование влияния разного соотношения дрожжей и молочнокислых бактерий,вносимых в первую фазу разводоч-ного цикла, на показатели качества ПГЗ + Изучение влияния технологических параметров на показатели качества ПГЗ > Изучение влияния разных дозировок ПГЗ на физико-химические и структурно-механические показатели теста - Изучение влияния разных дозировок ПГЗ на показатели качества готовых изделий, содержание в них витаминов и органических кислот

Изучение влияния разрабатываемой закваски на микробиологическую стабильность _хлебобулочных_

_Проведение производственных испытаний_|

Разработка и утверждение технической документации (технологическая инструкция) | Рисунок 1. - Структурная схема исследований

Диаметр зоны подавления рода tecr-кулыур, мм °Т-22°С нТ-30°С

Опыты проводили в трех- и пятикратных повторностях. Экспериментальные данные были обработаны с помощью программы Microsoft Excel, входящей в пакет программ Microsoft Office 2007.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ АНАЛИЗ Скрининг чистых культур МКБ и дрожжей при разработке стартовой композиции для пшеничной густой закваски. Основными критериями отбора микроорганизмов в состав ПГЗ послужили увеличение числа клеток в . среде, кислотообразующая и антагонистическая активность МКБ, и бродильная активность дрожжей в условиях пониженной температуры (22±1°С вместо 30±1°С).

Показано (рис. 2), что МКБ разных видов по-разному реагируют на понижение температуры культивирования: у всех исследованных штаммов вида L. brevis и у штамма L. plantarum 30 при (22±1)СС через 48 ч культивирования наблюдалось снижение количества клеток в культуральной жидкости на 50 - 65%, а у лактобацилл вида L.plantarum - только на 20-45% по сравнению со значениями при оптимальной температуре.

< 1,6 ■, -

ш 1,2 ■ - и—88—| —У Й й |§ дГ 512

! ^шпш1

ш^шг-^гнСсс < ¡5 т <? "! Ь Н

а т « * г § н ^

Штаммы 1-. Ьгеугё Штаммы I.. р1ап1ашт

Рисунок 2. - Количество клеток МКБ вида Ь. Ъгеть (а) и Ь. р1аМагит (б) в солодовом сусле с 12% СВ через 48 ч культивирования при (22±1) и (30±1)°С В.те$еп1еНдо В.эиЫпНк

активность

МКБ по отношению

Рисунок 4. -Антагонистическая

к возбудителям картофельной болезни хлеба при (22±1)°Си (30±1)°С

Установлено (рис. 4), что все исследованные штаммы МКБ проявили антагонистическую активность по отношению к возбудителям картофельной болезни хлеба. Наиболее высокую антагонистическую активность показали штаммы Ь. Ъге™ 8, Ь. 27, Ь. р1аМагит . Это объясняется тем, что основным ингибирующим фактором является не только кислотность субстрата, но и наличие в нем бактериостатических веществ, продуцируемых молочнокислыми бактериями - бактериоцинов.

Исследования кислотообразования при пониженной температуре у 12-ти штаммов МКБ с высокой антагонистической активностью, показали, что наибольшее количество летучих кислот, которые вносят ощутимый вклад в формирование вкуса и аромата хлеба, у вида Ь. Ъге\\$ образуют штаммы Вв и В27, а у вида Ь. р1аЫагит - штамм Аб (рис. 3).

ю i §.8

|б О

S4 h

L. brevis , L.plantarum

I В ill я ГиТ

и PI

i 1'5 I 1

<2 0,5

Fl П

88 В27 85 В78 Вг-13 ТГУ ГДР А6 А 63 ГДР И-30 Р1-21

с/х

Штаммы молочнокислых бактерий ' О летучие кислоты В нелетучие кислоты

Рисунок 3. - Соотношение летучих и нелетучих кислот, продуцируемых МКБ в солодовом сусле с 12% СВ через 48ч культивирования при (22±1)°С

2,5

Saccharomyces cerevtöae

L di

I I I I II

I I llilI _

II I I I I КПП

III I I I I H I I I E

Saccharamyces minor

Candida

xa r-

2 c S

г s: * J2 ® ®

? з> г = i s

ä if : s s

§ it О t J

x s. о £ о

а. о « ■=

£ -S О £

3- (Д i ti

Рисунок 5. -Бродильная активность дрожжей в солодовом сусле и в питательной смеси из муки и воды при (22±1)°С

и солодовое сусло ■ Питательная смесь Для разводочного цикла ПГЗ составлена стартовая композиция из смеси высокоактивных штаммов МКБ и дрожжей, включающая в себя чистые культуры L.brevis 8, L. brevis 27, L. plantarum 6, S. minor 7 и S. cerevisiae 90.

Разработка технологии закваски. Для обоснования биотехнологических параметров, позволяющих получить ПГЗ стабильного качества, исследовали влияние на них соотношения микроорганизмов, вносимых в первой фазе разводочного цикла, температуры брожения и влажности закваски.

Влияние количества и соотношения вносимых микроорганизмов на качество закваски. Готовили несколько вариантов заквасок с заданным соотноше-

нием «дрожжи:МКБ» - 1:2, 1:3, 1:4 и 1:5. В состав стартовой композиции для разводочного цикла ПГЗ вводили штаммы МКБ: L. brevis 8, L. brevis 27, L. plantarum б в соотношении 1:1:1 и дрожжей S. minor 7 и S. cerevisiae 90 в соотношении 1:1. Закваски влажностью 42% из муки пшеничной высшего сорта в разводочном и производственном циклах вели в небольшой массе (1 кг) освежением выброженной закваски питательной смесью (1:1) и последующим брожением при (22±1)°С в течение 24 ч.

Установлено (рис. 6, 7), что при внесении в первую фазу дрожжей и МКБ в соотношении 1:2 в разводочном и производственном циклах наблюдалась хорошая подъемная сила закваски - не более 8 мин, при низком кислотообразо-вании - не выше 5,7-5,8 град. Закваска имела выраженный спиртовой запах. Объем закваски увеличивался на 200-250%. Соотношение дрожжей и МКБ в производственном цикле колебалось от 1:8 до 1:20.

Рисунок 6.-Влияние соотношения дрожжей и МКБ (н « 0 хз □ 1:4 В 15), вносимых в I фазу, на показатели титруемой кислотности (а) и подъемной силы (б) в процессе брожения ПГЗ в разводочном цикле

Рисунок 7.-Влияние соотношения дрожжей и МКБ 0 1:3 В 0 1:5), вносимых в I фазу разводочного цикла, на показатели титруемой кислотности (а) и подъемной силы (б) в процессе брожения ПГЗ в производственном цикле

При внесении дрожжей и МКБ в соотношении 1:3 и 1:4 у обеих заквасок уже с первой фазы разводочного цикла были хорошие показатели титруемой кислотности и подъемной силы (рис. 6, 7) - 6,8-7,0 град и 15-20 мин соответственно. Объем закваски при этом увеличивался на 130-150 %. Соотношение дрожжей и МКБ в производственном цикле колебалось от 1:30 до 1:40.

При внесении микроорганизмов в расчетном соотношении 1:5 титруемая кислотность ПГЗ в разводочном и производственном циклах была равна, а подъемная сила в первых двух фазах разводочного цикла была на 20-30 % хуже, чем в вариантах закваски с соотношением микроорганизмов 1:3 и 1:4 (рис. 6, 7). Объем закваски увеличивался на 100-110 %, а соотношение дрожжей и МКБ в производственном цикле было 1:(40-50).

Таким образом, для получения ПГЗ хорошего качества уже в разводочном цикле рекомендуется внесение в I фазу микроорганизмов в следующем соотношении: для дрожжей S. cerevisiae 90 и S. minor 7 - 1:1, для МКБ L. brevis 8, L. brevis 27, L. plantarum 6-1:1:1, для дрожжей и МКБ - 1: (3-4).

Исследование влияния влажности питательной смеси и температуры брожения на показатели качества закваски. Изучено влияние массовой доли влаги питательной смеси и температуры ведения заквасок на их подъемную силу и кислотность. Три закваски влажностью 38, 40 и 42 % вели при температуре 18±1 и 22±1°С, контролируя технологические параметры в течение 24ч.

Рисунок 8. - Кинетика изменения подъемной силы (а) и титруемой кислотности(б)в процессе брожения ПГЗ при температуре (18±1)°С и влажности

закваски чгМХ «2%

?

при (22±1)°С и влажности закваски -41-И* ~4~щ -К- 42»

Исследования показали (рис. 8, а), что на активность кислотообразования в закваске значительное влияние оказала температура брожения; различие во влажности образцов мало повлияло на значение конечной кислотности. Так, наибольшую конечную кислотность (8-9 град) имели закваски при (22±1) °С.

На показатель подъемной силы оказали влияние оба параметра - и влажность закваски, и температура брожения (рис. 8,6). Через 24 ч брожения наилучшую подъемную силу (14 мин) имела закваска влажностью 42 %, бродившая при (22±1)°С, а у закваски влажностью 38%, бродившей при (18±1)°С подъемная сила была наихудшей (25 мин). Это объясняется тем, что пониженные значения влажности и температуры закваски оказывают ингибирующее действие на жизнедеятельность дрожжей.

Рекомендуемыми условиями культивирования подобранной композиции заквасочных микроорганизмов в разводочном и производственном циклах ПГЗ явились: влажность закваски 40-42 %, температура (22±1)°С, продолжительность брожения 12-24 ч. При этом для заквасок из муки высшего и первого сорта конечная кислотность ПГЗ составила 6-8 и 6-9 град, а подъемная сила -12-20 и 15-25 мин соответственно.

Разработка технологии хлеба из пшеничной муки высшего сорта на закваске пониженной влажности и температуры брожения. В первой серии опытов хлеб пшеничный из пшеничной муки высшего сорта готовили в соответствии с рецептурой по ГОСТ27842-88 с использованием дрожжей хлебопекарных прессованных. Контролем служили образцы хлеба, приготовленные с пшеничной КМКЗ в количестве 5% муки в закваске (далее везде под дозиров-

кой заквасок подразумевается часть муки, вносимая с закваской, от общего ее количества в тесте), и безопарным способом. В опытные образцы вносили ПГЗ в количестве 10, 15, 20, 25% муки в закваске.

? & II

5 1

24

20

_ 16 ч 2. 12

~ 8

4

О

Безопарн КМКЗ,5% ПГЗ,10% ПГЗ,15% ПГЗ,20% ПГЗ,25%

Рисунок 9. - Влияние способа приготовления теста на показатели его кислотности и подъемной силы перед выпечкой

□ Подъемная сила Ш Кислотность

Установлено, что внесение ПГЗ в дозировке 10-20% муки в закваске улучшает подъемную силу в тесте в 1,2-1,7 раза (рис. 9). Внесение ПГЗ в количестве 25% привело к ухудшению подъемной силы в 1,7 раз. Конечная кислотность теста в опытных образцах была на 12-28 % больше, а продолжительность расстойки - на 20-25 % меньше, чем при безопарном способе, но сопоставимы со значениями в образцах на КМКЗ.

Исследования влияния способа приготовления геста на его расплывае-мость показали (рис. 10), что внесение ПГЗ увеличивало расплываемость шарика теста по сравнению с контрольными образцами. Этот факт может объясняться протеолизом белков в закваске под действием ферментов МКБ. Таким образом, целесообразно применять ПГЗ при переработке муки с крепкой и коротко-рвущейся клейковиной.

Рисунок 10. - Влияние способа приготовления теста на его расплываемость через 3 ч брожения

При изучении показателей качества готовых изделий выяснилось, что титруемая кислотность образцов на ПГЗ в количестве 10% муки в закваске была сопоставима, а образцов, содержащих 15 -20 % муки в закваске была на 1639% выше, чем в образцах, приготовленных безопарным способом (табл. 1). Удельный объем и сжимаемость изделий с ПГЗ в количестве 10- 20 % муки в закваске были выше, чем в контроле, на 10-15% и 23-13% соответственно. По показателям пористости контрольные и опытные образцы были сопоставимы.

Содержание летучих кислот и спирта в изделиях с ПГЗ в дозировке 1020% муки в закваске было выше на 8 - 18% и 28-29% соответственно, по сравнению с вариантами, приготовленными с КМКЗ и безопарным способом. Увеличение содержания летучих кислот оказало положительное влияние на вкус и

запах опытных образцов, что было подтверждено при дегустации изделий. В образцах, содержащих 25 % муки в закваске, удельный объем и пористость были значительно ниже, чем в контрольных и остальных опытных образцах, а по вкусу и запаху изделия имели легкий кисловатый оттенок.

Таблица 1. - Влияние способа приготовления теста на качество хлеба из пше-

ничной муки высшего сорта

Наименование показателей Значения показателей качества хлеба

безопарно На закваске

КМКЗ ПГЗ

Количество муки в закваске, %

5 10 15 20 25

Влажность, % 43,5±0,5 43,5±0,5 43,5±0,5 43,5±0,5 43,5±0,5 43,5±0,5

Кислотность, град. 1,8±0,1 2,0±0,1 1,8-0,1 2.1 ±0,1 2,5-0,1 2,8-0,1

Пористость, % 81,0±2,0 82,0±2,0 81,0±2,0 83,0±2,0 83,0±2,0 78,0±2,0

Удельный объем, см3/г 2,9±0,1 3,О±0Д ■ 3,2±0,1 3,2-0,! 3.2-0,1 2,7-0,1

Сжимаемость, ед. прибора 74±4 78±4 91±4 88+4 84±4 78±4

Содержание летучих кислот, % к общей кислотности 39,1±1,9 41,2-1; 1,9 44,4±2,0 45,2±2,0 • 46.3.2,0 47Д±2,0

Содержание спирта, % от сухих веществ 0,64±0,03 0,77±0,04 0,82±0,04 0,83±0,04 0,83±0,04 0,86±0,04

Вкус, запах Соответствует данному виду хлеба Характерный, более ярко выражен Слегка кисловатый

Таким образом, ПГЗ в дозировке до 20 % мукой включительно оказывает положительное влияние на процесс тестоведения и качество готовых изделий.

Влияние ПГЗ на качество хлеба пшеничного из муки высшего сорта, приготовленного без использования хлебопекарных прессованных или сухих дрожжей. Проведены исследования образцов хлеба пшеничного, приготовленных на ПГЗ в количестве 15, 20, 25, 30 и 35 % муки в закваске с исключением из рецептуры теста хлебопекарных прессованных дрожжей. Анализ готовых изделий показал, что почти все образцы с ПГЗ в дозировке 15 до 30 % муки в закваске, были сопоставимы по показателям кислотности и пористости (рис. 11). Наибольший удельный объем и наилучшую сжимаемость имели изделия, содержащие 25 и 30 % муки в закваске. По органолептическим показателям образцы мало отличались. Все образцы имели правильную форму, без подрывов и трещин, ярко-золотистый цвет верхней корки. Мякиш у всех изделий был светлым, пропеченным, сухим на ощупь, эластичным, мягким, с неравномерной толстостенной пористостью.

15 20 25 30 35 Дозировка закваски,% О Уд. объем О Кис-ть

/}£зи|$вК§?за$8ас1?Й,

15 20 25 30 35 Дозировка закваски, % В

Рисунок 11. — Влияние дозировки ПГЗ в тесто на удельный объем и кислотность (а), сжимаемость (б) и пористость (в) готовых изделий

Таким образом, приготовление хлеба пшеничного только на ПГЗ в дозировке 25-30 % муки в закваске может позволить снизить затраты на сырье при производстве пшеничного хлеба за счет исключения хлебопекарных дрожжей, что также является весьма актуальным для отдаленных регионов страны, где их поставка затруднена.

Влияние ПГЗ на микробиологическую стабильность хлеба из пшеничной муки. Для выявления устойчивости готовых изделий к микробиологической порче выпекались формовые хлеба из пшеничной муки высшего и первого сорта. Контрольные образцы готовились безопарным способом и с КМКЗ (5% муки в закваске), а опытные - с ПГЗ в количестве 10 и 15% муки в закваске.

Таблица 2. - Влияние способа приготовления хлеба из пшеничной муки на его

Наименование показателей Сроки хранения (сут.) до появления признаков микробной порчи в хлебе при приготовлении теста

с использованием закваски безопарным способом

ПГЗ КМКЗ

% муки в закваске

10 15 5

сорт муки

1с в/с | 1с в/с | 1с в/с 1с | в/с

Провоцирующие условия (Г=37аС, (/>=70±5%)

Картофельная болезнь - - - - 2-3 3-4 1-2 2-3

Плесневение 5-6 6-7 3-4 6-7 2-3 3-4 1-2 2-3

Обычные условия (Р=20±2°С, р=70±5%)

Картофельная болезнь - - - - - - - -

Плесневение 7-8 9-10 7-8 9-10 4-5 5-6 4-5 4-5

Установлено (таблица 2), что в хлебе, приготовленном с ПГЗ в количестве 10-15 % муки в закваске, признаки картофельной болезни не были обнаружены на протяжении всего периода хранения (7-10сут.). Применение ПГЗ позволило также замедлить плесневение в хлебе из муки первого и высшего сорта

на 3-4 сут. и 4-5 сут. соответственно по сравнению с хлебом, приготовленным безопарным способом и с КМКЗ

Влияние ПГЗ на содержание некоторых витаминов и органических кислот в хлебе пшеничном. Установлено, что хлеб, приготовленный с использованием ПГЗ содержал в 2,3 раз больше витамина В1 и в 2,8 меньше витамина В12 пересчете на сухое вещество в сравнении с хлебом, приготоленным безопарным способом. Содержание витамина В2 в обоих вариантах было сопоставимо.

Количество молочной кислоты было в 2,7 раза больше, а уксусной кислоты в 1,7 раз меньше, чем при безопарном способе производства. При этом, соотношение молочной и уксусной кислот составило 1,1:1 и 5:1 в хлебе приготовленном безопарным способом и на ПГЗ соответственно. Известно, что соотношением молочной и уксусной кислот во многом определяется вкус и запах хлеба: чем выше данное соотношение, тем мягче вкус и запах пшеничного хлеба. Органолептическая оценка опытных образцов также показала, что хлеб, приготовленный на ПГЗ, имеет более выраженный вкус и запах, что обусловлено накоплением в хлебе продуктов метаболизма МКБ и дрожжей.

Промышленные испытания ПГЗ. В условиях пекарни ООО «Мозаика» (Самарская область, с. Большая Глушица), были проведены производственные испытания ПГЗ при приготовлении хлеба сельского из муки высшего сорта. Выявлено, что изделия с ПГЗ по показателям качества не уступали изделиям на КМКЗ. Опытные изделия не заболели картофельной болезнью на протяжении всего периода хранения (5 сут), а признаки плесневения были выявлены на 11,5 суток позже, чем в образцах с КМКЗ.

В условиях производства ОАО «Каравай» (Санкт-Петербург) были проведены промышленные испытания ПГЗ и показана возможность ее при приготовлении лепешек плоских сдобных в количестве 10 и 15% муки в закваске.

ВЫВОДЫ

1. На основании изучения биотехнологических и антагонистических свойств коллекционных штаммов микроорганизмов в состав стартовой композиции для ПГЗ пониженной влажности и температуры брожения отобраны три штамма молочнокислых бактерий L. brevis 8, L. brevis 27, L. plantarum б и два штамма дрожжей S.cerevisiae 90 и S.minor 7.

2. Установлено, что в первую фазу разводочного цикла ПГЗ оптимальным является внесение микроорганизмов в следующем соотношении: для дрожжей S.cerevisiae 90 и S.minor 7 - 1:1, для МКБ L.brevis 8, L.brevis 27, L.plantarum 6 между собой -1:1:1, для дрожжей и МКБ - 1: (3-4).

3. Разработана технология ПГЗ в разводочном и производственном циклах при пониженных влажности питательной смеси (41±1 %) и температуре брожения (22±1°С). Конечная кислотность и подъемная сила для закваски из муки пшеничной 1 сорта составляют 8,0±1,5 град и 20±5мин, а для закваски из муки высшего сорта - 7,0±1,0 град и 16±4 мин соответственно.

4. Экспериментально установлено влияние дозировки ПГЗ на качество теста и готовых изделий из пшеничной муки:

- установлено, что при применении ПГЗ в количестве 10-20% муки в закваске подъемная сила в тесте улучшается в 1,2-1,7 раза, титруемая кислот-

ность и расплываемость увеличиваются на 12-28% и 3-8% соответственно, а продолжительность расстойки сокращается на 20-25% по сравнению с безопар-ным способом;

-доказано, что ПГЗ в количестве 10-15% муки в закваске позволяет улучшить физико-химические и органолептические показатели готовых изделий; так, удельный объем хлеба увеличивается на 10-15%, сжимаемость на 16-23%, содержание летучих кислот по сравнению с безопарным способом;

- показана возможность приготовления хлеба пшеничного с использованием ПГЗ в дозировке 25-30% муки в закваске без применения хлебопекарных дрожжей.

- разработана технология хлебобулочных изделий на ПГЗ с пониженной температурой брожения.

5. Установлено, что применение при приготовлении теста ПГЗ в количестве 10-15 % муки в закваске позволяет предотвратить развитие картофельной болезни в хлебе в течение 7-10 сут., и замедлить плесневение в хлебе из муки первого и высшего сорта на 3-4 сут. и 4-5 сут. соответственно по сравнению с хлебом, приготовленным безопарным способом и с КМКЗ.

6. Установлено, что в хлебе, приготовленном с использованием ПГЗ в количестве 10% муки в закваске, содержится в 2,3 раз больше витамина В1 по сравнению с хлебом, приготовленным безопарным способом, а соотношение молочной и уксусной кислот составляет 5:1, что оказывает положительное влияние на вкус и запах хлеба.

7. Разработана, утверждена и внедрена «Технологическая инструкция по приготовлению теста для хлебобулочных изделий на пшеничной густой закваске», которая вошла в «Сборник современных технологий хлебобулочных изделий».

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Кузнецова, Л.И. Повышение микробиологической безопасности и качества хлебобулочных изделий длительного хранения с улучшенными функциональными свойствами. / Л.И.Кузнецова, О.В. Афанасьева, O.A. Савкина, Г.Н. Слабыня, В.В. Череда //Сборник материалов Всероссийской конференции «Научно-практические аспекты экологизации продуктов питания», Углич, 2008. - С. 146-149.

2. Савкина, O.A. Исследование влияния густой пшеничной закваски на качество хлебобулочных изделий из пшеничной муки и их микробиологическую стабильность. /O.A. Савкина //Сборник трудов молодых ученых. 4.2: Материалы конференции (61-студенческая научно-техническая конференция).-2008.-С.91-94.

3. Афанасьева, О.В. Биологическая хлебная закваска - путь к повышению конкурентоспособности хлебобулочных изделий с использованием ржаной муки./ О.В. Афанасьева, Л.И. Кузнецова, E.H. Павловская, O.A. Савкина// Хлебопечение России. - 2009. - №6 - С.18-19

4. Савкина, O.A. Биологические методы подавления картофельной болезни хлеба. / O.A. Савкина // Сборник «Проблемы техники и пищевых производств», 2009 - С. 103-109. Депонировано в ВИНИТИ 01.07.2009 , № 415 -В2009.

5. Красникова, JI.В. Подавление возбудителей картофельной болезни хлеба антагонистически активными штаммами молочнокислых бактерий. / Л.В. Красникова, O.A. Савкина// Тезисы к IV Международной научно-технической конференции «Низкотемпературный и пищевые технологии в XXI веке» (Санкт-Петербург ,25-27 ноября 2009г.), СПб, 2009. - С.422-423.

6. Савкина, O.A. Роль молочнокислых бактерий в предотвращении микробной порчи хлебобулочных изделий. / O.A. Савкина, E.H. Павловская, О.В.Афанасьева, Л.И. Кузнецова // Сборник материалов Всероссийской конференции «Современные биотехнологии переработки сельскохозяйственного сырья и вторичных ресурсов», г. Углич, 2009. - С. 187-189

7. Савкина, O.A. Ресурсосберегающая технология хлебобулочных изделий с использованием пшеничной густой закваски специального назначения. / O.A. Савкина, Л.В. Красникова// Электронный научный журнал. Процессы и аппараты пищевых производств, 20 Юг, выпуск №2.

8. Савкина, O.A. Исследование биотехнологических свойств молочнокислых бактерий и дрожжей при разработке стартовой композиции для пшеничной густой закваски. / О.А.Савкина, Л.И. Кузнецова// Сборник научных трудов 5-й Конференции молодых ученых и специалистов институтов Отделения хранения и переработки сельскохозяйственной продукции Россельхозакадемии, 12 октября 2011 г, М: Издательство РГАУ-МСХА имени К.А.Тимирязева, 2011. - С. 236-240.

9. Патент на изобретение №2409033 от 20.01.2011г. Способ производства хлеба из пшеничной муки /Л.И. Кузнецова, А.П. Косован, Р.Д. Поландова, E.H. Павловская, Н.Д. Синявская, О.В. Афанасьева, O.A. Савкина

СПИСОК ПРИНЯТЫХ СОКРАЩЕНИЙ:

МКБ - молочнокислые бактерии;

ПГЗ - пшеничная густая закваска;

КМКЗ - концентрированная молочнокислая закваска.

Автор выражает огромную благодарность и признательность за научные консультации и всестороннюю помощь при работе над диссертацией директору СПбФ ГОСНИИХП доктору технических наук Кузнецовой Лине Ивановне.

Подписано к печати Н.ОУН/ . Формат 60x80 1/16. Бумага писчая. Печать офсетная. Печ. л. 1.0 . Тираж 80 экз. Заказ .

СПбГУНиПТ. 191002, Санкт-Петербург, ул. Ломоносова, 9. ИПЦ СПбГУНиПТ. 191002, Санкт-Петербург, ул. Ломоносова, 9.

61 12-5/2143

ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный университет низкотемпературных и пищевых технологий»

На правах рукописи

САВКИНА ОЛЕСЯ АЛЕКСАНДРОВНА

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ХЛЕБОБУЛОЧНЫХ ИЗДЕЛИЙ НА ПШЕНИЧНОЙ ГУСТОЙ ЗАКВАСКЕ С ПОНИЖЕННОЙ ТЕМПЕРАТУРОЙ БРОЖЕНИЯ

Диссертационная работа на соискание ученой степени кандидата технических наук

Специальность 05.18. 07. - Биотехнология пищевых продуктов и биологических активных веществ

^ Научный руководитель -

доктор технических наук, профессор Красникова Л.В.

Санкт-Петербург - 2012 г.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ...................................................................... 5

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ

ИССЛЕДОВАНИЙ............................................................ 8

1.1. Картофельная болезнь хлебобулочных изделий......................... 8

1.1.1. Возбудители картофельной болезни хлеба..................... 9

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

1.1.3. Методы предупреждения картофельной болезни хлеба..... 15

1. 2. Пшеничные закваски с направленным культивированием

микроорганизмов............................................................ 23

1.2.1. Микрофлора и виды отечественных пшеничных заквасок... 25

1.2.2. Импортные пшеничные закваски................................. 33

1.2.3. Антагонистические свойства молочнокислых бактерий, входящих в состав закваски............................................... 36

1.2.4. Технологическое и микробиологическое значение

заквасок....................................................................... 38

1.3 Цель и задачи исследований. Схема проведения экспериментов................................................................ 42

ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ........... 44

2.1. Объекты исследований................................................... 44

2.2. Методы исследований.................................................... 49

2.2.1 Микробиологические методы исследования.................... 49

2.2.2 Методы исследования качества сырья и

полуфабрикатов хлебопекарного производства....................... 54

2.2.3 Методы исследования качества готовых

хлебобулочных изделий..................................................... 55

ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ........................... 58

3.1. Разработка пирамиды качества хлебобулочных изделий........... 58

3.2. Скрининг чистых культур молочнокислых бактерий и дрожжей при разработке стартовой композиции для пшеничной густой закваски................................................... 60

3.2.1. Исследование биотехнологических свойств

молочнокислых бактерий.................................................. 60

3. 2. 2. Исследование биотехнологических свойств чистых культур дрожжей............................................................ 65

3.3. Разработка технологии закваски......................................... 67

3. 3. 1. Влияние количества и соотношения вносимых микроорганизмов на качество закваски................................. 67

3.3.2. Исследование влияния влажности питательной смеси

и температуры брожения на показатели качества закваски........ 76

3.3.3. Рецептура, режимы и технологическая схема приготовления ПГЗ в разводочном и производственном

циклах......................................................................... 78

3.4. Разработка технологии хлеба пшеничного с использованием ПГЗ....................................................... 81

3.4.1. Влияние дозировки ПГЗ на качество теста и хлеба пшеничного из муки высшего сорта

с применением хлебопекарных дрожжей............................... 81

3.4.2. Влияние ПГЗ на качество хлеба пшеничного из муки высшего сорта, приготовленного без

использования хлебопекарных дрожжей............................... 87

3.4.3. Влияние ПГЗ на качество хлеба пшеничного из

муки первого сорта.......................................................... 89

3.4.5. Технологическая схема производства

хлебобулочных изделий на ПГЗ........................................... 92

3.5. Влияние ПГЗ на микробиологическую стабильность

готовых хлебобулочных изделий......................................... 93

3.5.1. Влияние ПГЗ на микробиологическую стабильность

хлеба пшеничного из муки высшего сорта............................. 93

3.5.2. Влияние ПГЗ на микробиологическую стабильность готовых хлебобулочных изделий из муки пшеничной

первого сорта................................................................. 96

3.6. Влияние ПГЗ на содержание некоторых витаминов

и органических кислот в хлебе пшеничном............................ 98

3.7. Промышленные испытания закваски................................. 100

3.7.1. Промышленные испытания при приготовлении

хлеба сельского.............................................................. 100

3.7.2. Промышленное испытание заквасок при приготовлении лепешек плоских сдобных................................................. 105

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ................................ 107

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ...................................................... 109

ПРИЛОЖЕНИЕ 1............................................................... 120

ПРИЛОЖЕНИЕ 2............................................................... 125

1. ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. В нашей стране в условиях рыночной экономики и высокой конкуренции среди производителей хлебобулочных изделий повысились требования к качеству и микробиологической безопасности продукции. Качество хлебобулочных изделий определяется качеством сырья и ходом технологического процесса, а микробиологическая безопасность зависит от вида и количества микроорганизмов -контаминантов и их способности развиваться в готовых изделия.

Микробная порча хлеба (картофельная и меловая болезни, плесневение) наносит серьезный ущерб хлебопекарной промышленности. Для предупреждения развития микробной порчи хлебобулочных изделий существуют различные способы: химические, физические и биологические. Разработка эффективных методов и средств повышения микробиологической устойчивости хлеба включает в себя решение целого ряда вопросов и, в первую очередь, - предотвращение заболевания хлеба картофельной болезнью. Потребление хлеба, пораженного данной болезнью, небезопасно для человека и может вызывать серьезные нарушения деятельности желудочно-кишечного тракта.

В последние годы большой интерес вызывают исследования, связанные с использованием в качестве защитного барьера от микробиологической порчи пищевых продуктов веществ микробного происхождения. Как известно, микроорганизмы заквасок, используемых в хлебопечении, могут синтезировать вещества, ингибирующие постороннюю или нежелательную микрофлору готовых изделий. Кроме того, метаболиты заквасочной микрофлоры могут улучшать органолептические показатели готовых продуктов и повышать их биологическую ценность.

Вопросу повышения микробиологической устойчивости хлебобулочных изделий за счет применения заквасок с направленным культивированием микроорганизмов посвящены работы Афанасьевой О.В., Богатыревой Т.Г., Быковченко Т.В., Витавской A.B., Красниковой JI.B.,

картофельной болезни хлеба и рекомендуемой для широкого ассортимента хлебобулочных изделий (патент на изобретение №2409033 от 20.01.2011г. «Способ производства хлеба из пшеничной муки»).

Применение ПГЗ при производстве хлеба из пшеничной муки позволяет продлить сроки хранения без микробиологической порчи на 3-5сут, а также улучшить потребительские свойства готовых изделий.

Разработаны рекомендации по применению ПГЗ для выработки широкого ассортимента хлебобулочных изделий из пшеничной муки, в том числе, без использования хлебопекарных прессованных или сухих дрожжей.

На основании результатов исследований разработана и утверждена «Технологическая инструкция по приготовлению теста для хлебобулочных изделий на пшеничной густой закваске», вошедшая в Сборник современных технологий хлебобулочных изделий.

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЙ 1.1. Картофельная болезнь хлебобулочных изделий

Микробиологическая порча хлеба и хлебобулочных изделий связана с жизнедеятельностью бактерий, дрожжевых и плесневых грибов. Они вызывают резкие изменения внешнего вида и качества хлеба. Известны следующие виды микробиологической порчи хлеба, -меловая болезнь; -пигментация; - плесневение; -картофельная болезнь.

Возбудителями меловой болезни хлеба являются дрожжеподобные грибы видов Endomycopsis, Endomyces, Trichosporon. При их развитии на поверхности корки и в мякише образуются белые, сухие, порошкообразные пятна и налеты, похожие на мел. Считается, что меловая болезнь не опасна для здоровья человека, но пораженный хлеб, безусловно, теряет свою товарную ценность [3, 4,31, 32, 41, 45].

Пигментацию хлеба могут вызывать бактерии Serratia marcescens (Chromobacterium prodigiosum) или «чудесная палочка». Чудесная палочка попадает в хлеб из внешней среды и хорошо развивается в нем при температуре 25-30°С и вызывает окрашивание мякиша хлеба в кроваво-красный цвет. Она также осахаривает крахмал и разжижает клейковину. Сама по себе чудесная палочка безвредна, однако, хлеб с покрасневшим мякишем теряет товарный вид и не пригоден к употреблению [3, 4,31, 32, 41,45].

Плесневение хлеба - весьма распространенный вид микробной порчи, который происходит в результате развития плесневых грибов [3, 4,31, 32, 41, 45]. В последнее время в литературе появляются многочисленные сообщения об исследованиях, посвященных изучению продуктов метаболизма мицели-альных грибов - микотоксинов и опасности поражения ими продуктов питания. Микотоксины считаются одним из ведущих и чрезвычайно опасных за-

грязнителей пищевых продуктов. При употреблении человеком продуктов питания, пораженных токсинообразующими гифомицетами, возникает опасность появления тяжелых острых и хронических заболеваний, но в большинстве случаев речь идет о медленно протекающих канцерогенных процессах. Большинство микотоксинов продуцируют гифомицеты родов Aspergillus, Fusarium, Penicillum, Alternaria, Claviceps [2, 32, 45, 75, 80].

Наиболее опасным и широко распространенным заболеванием хлеба является картофельная болезнь. Возбудителями данного вида порчи являются спорообразующие бактерии рода Bacillus. Употребление хлеба, пораженного картофельной болезнью, может вызвать тяжелейшие токсикоинфекции у человека. Этот вид порчи обычно поражает пшеничные сорта хлеба (иногда и пшенично-ржаные), производство которых занимает значительное место на хлебопекарных предприятиях страны [3,4,31, 32, 40, 45].

Если раньше картофельная болезнь наблюдалась в регионах с жарким климатом в основном в летнее время, то в настоящее время вспышки картофельной болезни наблюдаются и в северных областях Европейской части РФ, районы Урала и Сибири. Кроме того, период и продолжительность заболевания хлеба картофельной болезнью сместились с летних на весенние, осенние и даже зимние месяцы [1, 3, 19, 55, 71]. Поэтому важным является рассмотреть возбудителей и причины возникновения данного вида порчи.

1.1.1. Возбудители картофельной болезни хлеба

Картофельная болезнь поражает мякиш хлеба, главным образом, в условиях, когда повышение температуры воздуха создает благоприятные условия для развития спорообразующих бактерий. Пораженный хлеб сначала теряет свой естественный вкус и аромат, затем в нем появляется своеобразный сладковатый запах, напоминающий вначале запах переспелой дыни или валерианы. По мере развития болезни запах усиливается и приобретает гнилостный оттенок. Мякиш становится липким, при разломе наблюдаются слизистые тянущиеся нити. Иногда тонкие серебристые слизистые нити, похожие

на паутину, удается протянуть на расстояние до 50 см. Поэтому второе название данной болезни хлеба - «тягучая» болезнь [3, 4, 31, 32, 45]. В Германии подобное явление называют «Fadenziehen des Brotes» (вытягивание хлеба нитками), в Англии - «Rope in bread» (веревки в хлебе) [4, 91]. Цвет мякиша изменяется, образуются желто-бурые, розовато-грязные пятна. При сильном развитии болезни хлеб превращается в темную слизистую массу с резким отталкивающим запахом и неприятным вкусом. Поры теряют структуру, и в мякише образуются вначале маленькие пустоты, затем целые провалы [3,4, 31,32,45].

Микробиологическую причину возникновения картофельной болезни хлеба впервые установил в 1885 г. Г. Лоран [3, 4, 31]. Он выделил из слизи хлеба споровую палочку. В настоящее время возбудители картофельной болезни хлеба хорошо известны. Современные исследования показали, что картофельную болезнь в хлебе способны вызывать такие виды как В. subtilis, В. mesentericus: В. licheniformis, В. megaterium, В. pumilus, В. cereus, В. anthracis, В. thuringensis, В. vallismortis, В. clausii, В. firmus [3, 4,31, 44, 65, 71, 85, 98, 101]. Известно, что среди аэробных спорообразующих бактерий рода Bacillus вид В. cereus является признанным условным патогеном, который вызывает пищевые токсикоинфекции. Проведенные исследования последних лет свидетельствуют также о том, что среди других представителей бактерий рода Bacillus (В. subtilis, В. licheniformis, В. coagulons и др.) встречаются штаммы, характеризующиеся патогенными свойствами и вызывающие серьезные заболевания человека (эндокардиты, эндофтальмиты, менингиты и др.) [3, 71]. Приблизительно 10% случаев пищевых отравлений, приписываемых действию бактерий Bacillus subtilis, происходят в результате употребления в ищу зараженного хлеба [99].

Многие авторы (О.В. Афанасьева, Л.В. Красникова, Р.Д. Поландова) указывают, что среди бактерий - возбудителей картофельной или тягучей болезни хлеба основную играют Bacillus mesentericus и В. subtilis. Надо отметить, что в настоящее время в каталогах ВКМ и NCBI название В.

mesentericus не является основным. Изучение генома многих штаммов данного вида позволило отнести их либо к виду В. pumilus, либо к В. licheniformis, поэтому В. mesentericus указываются только каких синоним [108, 109].. В. subtilis - так называемая «сенная палочка», открыта Ehrenberg в 1835 г. Bacillus mesentericus часто называют «картофельной палочкой» [3, 4, 31].

По морфологическим признакам эти культуры мало отличаются друг от друга и представляют собой мелкие палочки с закругленными концами, расположенные поодиночке или цепочками; в жидких средах могут образовывать длинные нити. Указанные бактерии грамположительны, в молодых культурах обладают подвижностью (перитрихи). Размеры клеток варьируют в пределах (1,5-5)*(0,6-0,8) мкм. Оба вида образуют эндоспоры, причем у В. subtilis диаметр спор превышает диаметр клетки, а у В. mesentericus размер спор совпадает с диаметром вегетативной клетки [3, 30].

Бактерии указанных видов различаются по культуральным признакам. На плотных питательных средах В. subtilis образует ветвящиеся колонии, сильно врастающие в агар. На поверхности колоний часто появляются капли слизи. Колонии В. mesentericus чаще всего слизисто-складчатые с кожистой пленкой на поверхности или морщинистые. Они не врастают в агар, не ветвятся и не образуют капель слизи [3, 30].

Споры бактерий рода Bacillus весьма устойчивы к действию высоких температур. Они могут сохраняться при выпечке хлеба, если температура внутри мякиша не превышает 100 °С. Губительными для них являются температура 121 °С и давление ОД МПА, которые достигаются при стерилизации в автоклаве [3, 4, 30, 31, 81, 89].

Возбудители картофельной болезни хлеба быстро разжижают желатин, восстанавливают нитраты до нитритов, активно гидролизуют крахмал, что делает мякиш хлеба липким, тянущимся. Не сбраживают галактозу, пентозы, за редким исключением сахарозу и мальтозу. Оптимальная температура роста для них 37^Ю°С, но и более низкая температура (30°С) позволяет бактериям хорошо размножаться [3, 4, 30, 31].

Сенная палочка медленнее разжижает желатин, слабее гидролизует крахмал, но хорошо сбраживает сахара с накоплением кислоты. Температурный оптимум ее составляет 37-50°С, при низких температурах В. тЫШъ развивается хуже картофельной палочки [3].

Содержащиеся в обоих видах протеолитические ферменты разрушают белки, что придает зараженному хлебу резкий специфический запах. Как картофельная, так и сенная палочки весьма чувствительны к реакции среды: оптимум рН лежит для них в пределах от 5 до 10, тогда как повышение кислотности среды подавляет их активность[3, 4, 30, 31, 88, 89]..

Изменение цвета мякиша хлеба при развитии болезни объясняется образованием бактериями розово-коричневого пигмента. Кроме того, здесь, несомненно, имеют место окислительные процессы, вызывающие образование темноокрашенных соединений [3, 4, 30, 31,99]..

Разрушение структуры хлеба происходит в результате способности бактерий картофельной палочки гидролизовать крахмал до растворимых углеводов: Сахаров и декстринов. По данным В.А. Николаева (1932 г), в сильно пораженном мякише хлеба остается всего около 16 % крахмала вместо 63 %, имевшихся в здоровом хлебе. Происходит изменение и других веществ [3, 60]. Например, идет гидролиз и сбраживание 50 % пектина в среде. В.Л.Омелянский (1922 г) отмечал, что картофельная палочка, разрушая клейковину, крахмал хлеба, белок дрожжей, не затрагивает клетчатку и жир [3].

Картофельная болезнь изменяет физико-химические, биологические и органолептические свойства хлеба, в связи с чем последний теряет пищевую ценность и непригоден к употреблению. Кроме того, пораженный хлеб токсичен и вызывает гибель 70 % экспериментальных животных (мышей) [3].

1.1.2. Причины развития картофельной болезни хлеба

Установлен ряд причин, обусловливающих возникновение картофельной болезни хлебобулочных изделий.

Во-первых, картофельную болезнь вызывает переработка муки с высоким содержанием спор - от 1 до 5 тыс. спор в одном грамме. Наибольшую трудность представляет переработка пшеничной муки второго сорта, часто зараженной картофельной палочкой