Исследование влияния новых штаммов молочнокислых бактерий на качество густой ржаной закваски и хлеба
Авторы[править | править код]
Локачук М.Н.
Кузнецова Л.И., д-р техн. наук
Савкина О.А., канд. техн. наук
Павловская Е.Н.
Парахина О.И. канд. техн. наук
Барсукова Т.Т.
Санкт-Петербургский филиал ФГАНУ НИИ хлебопекарной промышленности
Ключевые слова[править | править код]
молочнокислые бактерии, ржаная густая закваска, хлеб, качество
Реферат[править | править код]
Подбор и применение новых штаммов молочнокислых бактерий и дрожжей с нужными биотехнологическими свойствами является перспективным направлением исследования, поскольку позволяет оптимизировать разводочный и производственный циклы приготовления закваски, а также обеспечить стабильное качество изделий и их устойчивость к микробной порче. Работа проводилась в Санкт-Петербургском филиале ФГАНУ НИИХП в рамках темы госзадания №2593-2014-0018 «Разработать научные основы формирования микробных композиций и биосистем на их основе, обеспечивающих высокое качество и безопасность хлебобулочных изделий». Целью работы являлось исследование возможности применения новых штаммов молочнокислых бактерий для выведения густой ржаной закваски. Для исследований были отобраны штаммы молочнокислых бактерий, выделенные из разных растительных ферментированных продуктов, с неуточненными биотехнологическими и биохимическими характеристиками, а также неизвестной видовой принадлежностью. Получены данные по влиянию вновь выделенных штаммов молочнокислых бактерий на биотехнологические показатели качества заквасок (содержание клеток лактобацилл и дрожжей и их соотношение, кислотность, содержание летучих кислот и спирта, а также запах). Изучено влияние заквасок, выведенных с использованием монокультур исследуемых штаммов, на качество хлеба и устойчивость его к микробной порче. Два штамма, отличающиеся наилучшими биотехнологическими свойствами, идентифицированы как L.brevis. Доказано, что применение новых штаммов L.brevis Е120 и L.brevis Е121 позволяет обеспечить стабильное качество заквасок и готовой продукции, а так же повысить устойчивость готовых изделий к микробной порче (плесневению). Полученные данные будут использованы при разработке новой микробной композиции для ржаных густых заквасок.
Статья[править | править код]
Введение.[править | править код]
Традиционные технологии хлеба с использованием ржаной муки основаны на применении заквасок разного вида, что обусловлено особенностями белково-протеиназного и углеводно-амилазного комплексов ржаной муки. Биотехнологические свойства хлебных заквасок (кислотность, подъемная сила, увеличение в объеме) напрямую связаны с составом микрофлоры. В современных условиях дискретного производства и переработки сырья нестабильного качества, актуальными являются исследования, направленные на совершенствование существующих технологий хлебобулочных изделий из ржаной муки на заквасках. Одним из перспективных направлений является поиск и подбор новых штаммов молочнокислых бактерий и дрожжей с высокими биотехнологическими свойствами, применение которых позволило бы оптимизировать разводочный и производственный циклы приготовления закваски, а также обеспечить стабильное качество изделий и их устойчивость к микробной порче.
Целью работы являлось исследование возможности применения новых штаммов молочнокислых бактерий для выведения густой ржаной закваски.
Исследования проводились в Санкт-Петербургском филиале ФГАНУ НИИХП в рамках темы государственного задания №2593-2014-0018 «Разработать научные основы формирования микробных композиций и биосистем на их основе, обеспечивающих высокое качество и безопасность хлебобулочных изделий».
Методы исследования.[править | править код]
Для исследований были отобраны новые штаммы молочнокислых бактерий, выделенные из разных растительных ферментированных продуктов, с неуточненными биотехнологическими и биохимическими характеристиками, а также неизвестной видовой принадлежностью. Для выделения монокультур молочнокислых бактерий из исследуемых образцов готовили серию десятикратных разведений и высевали на агаризованную питательную среду MRS. Культивировали при 30ºС в анаэростате с анаэробным газогенератором. Среди морфологически идентичных колоний (по окраске, форме, рельефу, структуре, консистенции) для выделения чистой культуры выбирали изолированные колонии и пересевали на жидкую питательную среду MRS [1]. Принадлежность штаммов молочнокислых бактерий к роду Lactobacillus определяли по ГОСТ 10444.11-2013. Идентификацию проводили на основании способности ферментировать углеводы при помощи стандартизованных тест-систем API 50 CHL (BioMerieux) и методом секвенирования гена 16S рРНК. Исследовали возможность применения выделенных пяти штаммов молочнокислых бактерий (далее МКБ) при выведении густой ржаной закваски. Для этого в I фазе разводочного цикла в водно-мучную питательную смесь вносили монокультуры МКБ, выращенные на солодовом сусле 12 % СВ, с титром клеток 109 КОЕ/мл, и дрожжи Candida milleri Чернореченский в виде водной суспензии с сусло-агара с содержанием клеток 108 КОЕ/мл. Закваску на монокультурах вели в соответствии с традиционным разводочным циклом для густой ржаной закваски [1, 2], изменив рекомендуемую влажность в первой фазе с 60 % до 48 % с целью замедления чрезмерной активности дрожжей и интенсификации процесса кислотонакопления. Продолжительность брожения 1 фазы составляла 16 часов при температуре 28ºС. Для приготовления закваски 2-ой и последующих фаз выброженную закваску освзакваски 2-ой и последующих фаз выброженную закваску освежали питательной смесью влажностью 50,0% из муки ржаной обдирной и воды в соотношении выброженная закваска : питательная смесь - 1 : 1 ÷ 1 : 5 с дальнейшим брожением в течение 5 – 16 ч в зависимости от соотношения выброженная закваска : питательная смесь. Густую ржаную закваску использовали для приготовления хлеба ржаного из обдирной муки формового (ГОСТ 2077-84). Тесто готовили из муки ржаной обдирной, закваски, соли пищевой, воды. С закваской вносили 33 % муки ржаной обдирной от общегоколичества её в тесте.
Тесто замешивали в течение 6 минут, затем направляли на брожение при температуре 29 ± 1 °С. Продолжительность брожения составляла 90 мин. Выброженное тесто делили на куски, формовали и укладывали в формы, затем направляли на расстойку при температуре 38 – 40 °С и относительной влажности воздуха 75 - 80 %. Окончание расстойки определяли органолептически. Расстоявшиеся тестовые заготовки выпекали при температуре пекарной камеры 190 °С в течение 32 минут с пароувлажнением. В полуфабрикатах (закваска, тесто) определяли физико – химические показатели (влажность, кислотность, температуру, подъемную силу, содержание летучих кислот и спирта). Влажность полуфабрикатов (закваски, теста) определяли ускоренным методом на устройстве для определения влажности пищевого сырья и продуктов «ЭЛЕКС-7» (Россия) [3, 4]. Кислотность полуфабрикатов определяли титрованием раствором гидроксида натрия в присутствии фенолфталеина и выражали в градусах [3]. Подъемную силу полуфабрикатов определяли по «шарику» и выражали в минутах. Содержание летучих кислот в заквасках и хлебе определяли полумикрометодом ВНИИХПа, а содержание спирта в полуфабрикатах и хлебе - методом Мартена в его йодометрической модификации, разработанным во ВНИИХПе [4].
Количественный состав микрофлоры заквасок определяли методом постоянных окрашенных препаратов по Бургвицу. Количество жизнеспособных клеток дрожжей и молочнокислых бактерий определяли по ГОСТ 10444.12-2013 и ГОСТ 10444.11-2013. Для установления влияния густой ржаной закваски на новых штаммах на интенсивность плесневения хлеба использовали метод принудительной контаминации готовых изделий чистой культурой плесневых грибов Penicillium chrysogenum [5].
Результаты и их обсуждение.[править | править код]
Стандартными микробиологическими методами была подтверждена принадлежность исследуемых штаммов молочнокислых бактерий к роду Lactobacillus. Все штаммы по морфологии - неспорообразующие палочки, располагающиеся одиночно, по 2 и в коротких цепочках, грамположительные, каталазоотрицательные, факультативные анаэробы, образующие колонии на MRS агаре. В результате исследования влияния пяти разных штаммов молочнокислых бактерий на биотехнологические показатели качества ржаной густой закваски установлено, что в заквасках первого освежения производственного цикла наиболее интенсивное кислотонакопление отмечалось в вариантах № 1,3 и №4 (рисунок1а). При этом подъемная сила в заквасках колебалась от 13 до 27 мин (рисунок 1г), увеличение объема составляло от 67 до 78%. Различия в подъемной силе могут быть обусловлены уровнем кислотности заквасок и межштаммовыми взаимодействиями между МКБ и дрожжами. Наибольшее количество летучих кислот продуцировалось в заква�ске, выведенной на штамме МКБ №4 (рисунок 1а).
По органолептическим показателям наиболее характерный заквасочный запах присутствовал в вариантах №3 и №4. В заквасках на штаммах МКБ №2 и №5 отмечалось высокое содержание дрожжевых клеток (185-285)·106 г-1, при этом содержание спирта составляло 2,11-2,2 %СВ (рисунок 1б, 1в), соответственно закваски имели дрожжевой (спиртовой) запах. В заквасках №3 и №4 уже в первом освежении производственного цикла соотношение дрожжи: МКБ составляло 1:50 и 1:43, и было близким к традиционным для густой ржаной закваски значениям 1:60-1:80. В то время как в остальных заквасках отмечалось смещение соотношения в сторону большего содержания дрожжей и составляло 1:8-1:27 (рисунок 1б).
В связи с существенным различием образцов заквасок по запаху и содержанию летучих кислот и спирта, для окончательного выбора чистых культур МКБ проводили исследования влияния их на качество, вкус и запах хлеба. Исследования влияния заквасок, выведенных с использованием новых штаммов МКБ и дрожжей C.milleri Чернореченский, на качество хлеба показали, что содержание летучих кислот и спирта в хлебе (рисунок 2) в значительной степени зависит от штаммовых особенностей МКБ. Так в вариантах №2 и №5 содержание летучих кислот не превышало 7%, при этом содержание спирта составляло 0,97-1,15 % СВ, тогда как в хлебе, приготовленном на закваске с использованием штамма №4, содержание летучих кислот составляло 36,8%, а содержание спирта было минимальным и составляло 0,64 % СВ. Показатели удельного объема, сжимаемости и пористости мякиша были сопоставимы для всех изделий.
По органолептическим показателям наиболее хлебный приятный запах и вкус имели образцы хлеба, приготовленные на заквасках со штаммами №3 и №4. Исследовано влияние заквасок на устойчивость хлеба к плесневению. При принудительном заражении ломтиков хлеба культурой плесневых грибов Penicillium chrysogenum образцы хлеба №1, №3 и №4 на заквасках 1-го освежения не заболели в течение всего периода хранения (10 сут), в то время как образцы хлеба №5 и №2 заплесневели через 44 и 58 ч соответственно. На основании анализа полученных данных для выведения густой ржаной закваски были отобраны штаммы №3 и №4. Штаммы №3 и №4 были идентифицированы как вид L.brevis при помощи тест-систем API 50 CHL (BioMerieux) и секвенирования гена 16S рРНК и внесены в коллекцию молочнокислых бактерий и дрожжей для хлебопекарной промышленности Санкт-Петербургского филиала под номерами L.brevis Е120 и L.brevis Е121.
Штаммы ферментируют D-рибозу, D-галактозу, D-глюкозу, D-фруктозу, D-ксилозу, L-арабинозу, метил-αD- глюкопиранозид, N-ацетилглюкозамин, D-мальтозу, D-мелибиозу, калия глюконат и калия 5-кетоглюконат. Таким образом, в результате проведенных исследований, было установлено, что наиболее перспективными для выведения густой ржаной закваски являлись штаммы L.brevis Е120 и L.brevis Е121, позволяющие обеспечить стабильное качество заквасок и готовой продукции, а также повысить устойчивость готовых изделий к микробной порче (плесневению). Полученные данные будут использованы при разработке новой микробной композиции для ржаных густых заквасок.
ЛИТЕРАТУРА 1. Афанасьева, О. В. Микробиология хлебопекарного производства / О.В. Афанасьева; С. –Петер. Фил. Гос. НИИ хлебопекар. Пром-ти (СПб Ф ГосНИИХП). – СПб.: Береста, 2003. – 220 с.
2. Сборник современных технологий хлебобулочных изделий/ под общ. ред. А.П.Косована. - М.:Московская типография №2, 2008.-268 с.
3. Пучкова, Л.И. Лабораторный практикум по технологии хлебопекарного производства: учеб. пособие для вузов /Л.И. Пучкова.- СПб.: ГИОРД, 2004. - 259 с.
4. Чижова, К. Н. Технохимический контроль хлебопекарного производства /К.Н. Чижова, Т.И. Шкваркина, Н.В. Запенина и др.– М.: Пищевая промышленность, 1975. – 479 с.
5. Дубровская, Н.О. Влияние новой подкисляющей смеси на качество ржано-пшеничного хлеба, вырабатываемого по ускоренной технологии /Н.О. Дубровская, Л.И. Кузнецова, О.А. Савкина и др.// Хлебопечение России - 2014. - № 2. - С. 21-22.