CC BY
71
УДК 579.674
А. А. Артамонов, А. Ю. Крыницкая ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ИНУЛИНА НА МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ,
ПРОИСХОДЯЩИЕ ПРИ ТЕСТОВЕДЕНИИ
Ключевые слова: полифруктозан, инулин, хлебопекарные дрожжи, тесто.
Изучено влияние инулина на процессы, связанные с развитием хлебопекарных дрожжей, тесте на основе пшеничной муки высшего сорта. Обнаружено, что введение инулина в тесто позволяет создать благоприятные условия для развития хлебопекарных дрожжей, что повышает интенсивность брожения.
Keywords: polyfructosan, inulin, baking yeast, dough.
The influence of inulin on the processes, associated with the development of baking yeast in the dough based on wheat flour, has been investigated. It is found, that the introduction of inulin in the dough allows you to create favorable conditions for a baking yeast development, which increases the intensity offermentation.
Введение
В настоящее время применение в продуктах питания добавок натурального происхождения, ускоряющие осуществление технологических процессов, повышающие биологическую, питательную ценность и качество готовых изделий, приобретает все большую значимость. В последнее время пищевые добавки широко применяются при производстве хлебобулочных изделий. Этому способствует тот факт, что имеющаяся технология дает возможность их внесения без серьезных модификаций существующих производственных линий и лишних затрат [1]. Кроме того такой подход позволяет получить изделия, обладающие заданными пищевыми и функциональными свойствами.
Одной из многофункциональных добавок является инулин. Известны пребиотические качества инулина. Кроме того инулин относится к классу пищевых волокон, стимулирующих моторику желудочно-кишечного тракта и обладающего антитоксичными свойствами. Инулин рекомендуется вводить в рацион людей, страдающих сахарным диабетом и сердечнососудистыми заболеваниями.
С химической точки зрения он представляет собой полифруктан, который состоит из остатков фруктозы, связанные Р-2,1 гликозидными связями, и заканчивающийся остатком глюкозы. Молекулярная масса составляет 5-6 тысяч Дальтон [2]. Известно, что инулин может использоваться различными микроорганизмами. Они обладают ферментом инулиназа, которая позволяет проводить гидролиз полифруктозана. В результате инулин подвергается расщеплению с образованием олигофруктозы, фруктозы и глюкозы, которые в дальнейшем могут послужить источником углерода для микробного роста [3, 4].
Для производства пшеничного хлеба весьма важным и продолжительным этапом является брожение. Именно от процессов, происходящих при брожении, во многом зависит качество готовых изделий. Интенсивность брожения зависит от многих факторов, в том числе от количества и качества дрожжей [5]. Важнейшим фактором
является доступность и количество питательных веществ, необходимых для развития микрофлоры теста. Основные низкомолекулярные сахара дрожжи получают в результате ферментативного гидролиза крахмала муки. Введение инулина в состав теста позволяет расширить пищевую базу дрожжей. Это может оказать положительное влияние на процесс накопления дрожжевых клеток, что характерно для первых фаз тестоведения, а также и на само брожение. В связи с этим цель исследования заключалась в изучении влияния инулина на микробиологические процессы, происходящие при приготовлении теста.
Экспериментальная часть
Тесто готовили по следующей рецептуре: пшеничная мука высшего сорта - 100,0 г, прессованные дрожжи «Люкс Экстра» - 1,0 г, соль поваренная пищевая - 1,25 г, вода питьевая - по расчету и инулин (3% от массы муки). В качестве источника инулина использовали пищевую добавку «Инулин» (ТУ 9197-002-97357430-2009). Первоначально инулин вводили в воду и настаивали в течение 60 мин при 30 0С, затем замешивали тесто. Контролем является дрожжевое тесто без инулина.
Титруемую кислотность теста определяли титриметическим методом [6]. Определение концентрации дрожжевых клеток в исследуемых образцах проводили в камере Горяева [7]. Определение газообразующей способности опытного и контрольного образцов теста осуществляли на приборе Яго-Островского [8]. Определение количества редуцирующих сахаров в тесте проводили феррицианидным методом [9]. Все эксперименты проводились не менее чем в трех повторностях.
Результаты и их обсуждение
Полученные образцы теста подвергались брожению при температуре (28±1) 0С в течение 4 часов. Выбор длительности брожения был произведен по рекомендации [10].
Как известно, в процессе брожения происходит накопление органических кислот и, следовательно, кислотность теста повышается. В связи с этим
кислотность является одним из важнейших технологических факторов. На рис. 1 представлены данные, демонстрирующие изменение кислотности теста с течением времени
Рис. 1 - Изменение кислотности теста от времени брожения
Полученные результаты показали, что значения кислотности после замеса в опыте и контроле не отличаются и составляют 2,28 0Т. Это говорит о том, что инулин сам по себе не влияет на накопление кислотности.
Установлено, что в течение всего эксперимента происходит повышение интенсивности накопления кислотности. Отмечено, что в опытном образце титруемая кислотность к концу брожения составляет 4,0 °Т, а в контрольном образце - 3,4 Т, то есть она увеличилась на 17,2 %. Между тем конечная кислотность в опытном и контрольном образцах находятся в пределах нормы [11]. Подобного рода результаты были получены и другими авторами [12-14]. Несмотря на различия в рецептуре теста хлебобулочных изделий, анализируемых в [12-14] и в наших исследованиях, результаты по повышению кислотности близки. Это свидетельствует о том, что повышенное накопление кислот в присутствии инулина связано с его потреблением микрофлорой теста. Причем происходит накопление как молочнокислых организмов, так и дрожжей [3, 13].
Дальнейшие исследования образцов теста были направлены на определение количества в них дрожжевых клеток.
Полученные результаты представлены на рисунке 2.
Рис. 2 - Изменение количества дрожжевых клеток от времени брожения
Из полученных данных видно, что в опытном образце наблюдается более интенсивное нарастание
количества дрожжей, чем в контрольном образце. Так, к концу брожения количество дрожжевых клеток в тесте с инулином составляет 18,7^ 107 КОЕ/г. Это на 5,6 % больше, чем в контрольном образце - 17,7-Ш7 КОЕ/г. Такие результаты свидетельствуют о том, что внесенный в тесто полифруктозан оказывает положительное влияние на рост дрожжевых клеток. Следует отметить, что изменение количества дрожжей коррелирует с отмеченным ранее нарастанием кислотности (рис. 1). Полученные данные по рис. 1 и рис. 2 демонстрируют, что в течение 1 часа кислотность теста с инулином повысилась в 3 раза по сравнению с контролем. В то же время, количество дрожжей увеличивается лишь в 1,5 раза.
Однако с течением времени происходит изменение тенденции: титруемая кислотность растет меньше, чем происходит накопление дрожжевых клеток. Возможно, отмеченные тенденции связаны с тем, что в начальный период процесса идет адаптация микрофлоры теста, сопряженный с ферментолизом инулина. Продукты гидролиза инулина затем начинают активно использоваться дрожжевыми клетками, что приводит к увеличению их количества.
Для подтверждения того, что полифруктозан действительно подвергается частичному расщеплению, была исследована динамика изменения массовой доли редуцирующих сахаров (РВ) в процессе тестоведения.
Полученные результаты представлены в табл. 1.
Таблица 1 - Массовая доля редуцирующих сахаров в тесте по опыту и контролю
Время Контроль Опыт
броже- ^ср^ стандартное ^ср^ стандартное
ния ч % отклонение % отклонение
0 1,74 0,010 1,80 0,007
2 1,72 0,004 1,76 0,007
4 1,70 0,007 1,72 0,010
Установлено, что в ходе брожения в обоих образцах теста массовая доля редуцирующих веществ (РВ) с течением времени уменьшается. Так, в контроле через 2 часа брожения наблюдается снижение редуцирующих сахаров на 1,16 % в отличие от их содержания после замеса, а в опытном образце на 2,27 %. Также через 4 часа брожения по сравнению с 2 часами брожения в контроле также наблюдается снижение редуцирующих сахаров на 1,17%, а в опыте на 2,32 %. Обращает на себя внимание тот факт, что динамика снижения РВ как в контроле так и в опыте практически не меняется в процессе получения теста. Вместе с тем накопление дрожжевых клеток в тесте усиливается с приближением к концу процесса. Вероятно, отмеченное несоответствие может быть объяснено с той точки зрения, что начиная со второго часа, параллельно идут два процесса, ведущих к образованию РВ (гидролиз крахмала, расщепление инулина).
О физиологической активности дрожжей можно судить по газообразующей способности. В связи с
этим проведено исследование на определение количества углекислого газа, выделяемого дрожжами, в опытном и контрольном образцах теста.
Результаты исследования приведены на рис. 3.
1 2 3 4 5
Время брожения, ч
—■— опыт контроль
Рис. 3 - Изменение газообразующей способности теста с течением времени
По результатам исследования отмечено, что общее количество углекислого газа в опытном образце составляет 1338 мл, а в контрольном образце - 982 мл, что соответствуют норме для теста из пшеничной муки высшего сорта [15]. Газообразующая способность теста с инулином на 36,2 % больше контроля.
При сравнении рис. 2 и 3 видно, что существует корреляция между количеством дрожжевых клеток и количеством выделяемой углекислоты. Так, максимальное накопление углекислого газа и количество дрожжевых клеток достигается в обоих образцах к 4 часам брожения.
При дальнейшем брожении к 5 часам, происходит уменьшение количества выделяемого СО2. Вероятнее всего, это связано с угнетением роста дрожжей в связи с уменьшением содержания питательных веществ вокруг дрожжевой клетки, а также с накоплением вокруг нее продуктов метаболизма, главным образом, этилового спирта.
Заключение
Таким образом, внесение инулина в дрожжевое тесто способствует интенсификации
микробиологических процессов, происходящих при тестоведении. Наблюдается увеличение количества дрожжей. Это связано с улучшением условий их жизнедеятельности, о чем свидетельствует более интенсивное потребление редуцирующих сахаров, активное накопление кислотности, повышение газообразующей способности.
Литература
1. Гатько, Н. Н. Влияние добавок на качество хлебобулочных изделий / Н. Н. Гатько // Пищевая технология. - 2004. - № 5-6. - С. 37-39.
2. Манукян, Л. С. Выделение инулина из различного растительного сырья / Л. С. Манукян, В. Т. Кочикян, Н. А. Андреасян, К. Б. Афян, А. М. Балаян // Биолог. журн. Армении. - 2014. - № 4. - С. 71-75.
3. Rurangwa, E. Selected nondigestible carbohydrates and prebiotics support the growth of probiotic bacteria monocultures in vitro / E. Rurangwa, J. L. Laranja, R. V. Houdt, Y. Delaedt, Z. Geraylou, T. V. de Wiele, J. V. Loo, V. V. Craeyveld, C. M. Courtin, J. A. Delcour, F. Ollevier // Journal of Applied Microbiology. - 2009. - V. 106. - P. 932-940.
4. Шуваева, Г. П. Получение, свойства и применение инулиназы Saccharomyces cerevisiae ВГШ-2 / Г. П. Шуваева, О. С. Корнеева, О. Ю. Мальцева, Т. В. Свиридова // Вестник ВГУИТ. - 2014. - № 4. - С. 213219.
5. Матвеева, И. В. Биотехнологические основы приготовления хлеба / И. В. Матвеева. - М.: ДеЛи принт, 2001. - 150 с.
6. Корячкина, С. Я. Методы исследования свойств сырья, полуфабрикатов и готовой продукции. Методы исследования свойств полуфабрикатов хлебопекарного производства / С. Я. Корячкина, Н. А. Березина, Е. В. Хмелева. - Орел: ФГОУ ВПО «Госуниверситет -УНПК», 2011. - 49 с.
7. Креккер, Л. Г. Пищевая микробиология / Л. Г. Креккер, И. С. Хамагаева. - Улан-Удэ: Изд-во ВСГТУ, 2010. - 108 с.
8. Цыганова, Т. Б. Технохимический контроль хлебопекарного производства / Т. Б. Цыганова, Костюченко М. Н., Крылова Е. И. - М.: МГУТУ, 2012. -32 с.
9. Данина, М. М. Методы исследования свойств сырья, полуфабрикатов, готовых хлебобулочных и кондитерских изделий / М. М. Данина, Е. С. Сергачева, Е. В. Соболева. - СПб.: НИУ ИТМО; ИХиБТ, 2013. -57 с.
10. Ройтер, И. М. Справочник по хлебопекарному производству / И. М. Ройтер. - М.: Пищевая промышленность, 2000. - 368 с.
11. Ауэрман, Л. Я. Технология хлебопекарного производства / Л. Я. Ауэрман. - СПб.: Профессия, 2005.
- 416 с.
12. Хузин, Ф. К. Разработка технологии диетических хлебобулочных изделий / Ф. К. Хузин, З. А. Хайруллина, А. В. Канарский // Хлебопродукты. - 2016.
- № 1. - С. 54-55.
13. Дерканосова, Н. М. Интенсификация биохимических процессов при брожении жидкой закваски / Н. М. Дерканосова, Т. Н. Тертычная, И. В. Мажулина // Хлебопродукты. - 2013. - № 1. - С. 58-69.
14. С. А. Яровой. Автореф. дисс. канд. техн. наук, Воронежский гос. агр. ун-т, Воронеж, 2011. 21 с.
15. Корячкина, С. Я. Методы исследования свойств сырья, полуфабрикатов и готовой продукции. Методы исследования свойств растительного сырья / С. Я. Корячкина, Н. А. Березина, Е. В. Хмелева. - Орел: ФГОУ ВПО «Госуниверситет-УНПК», 2011. - 297 с.
© А. А. Артамонов - студент каф. биотехнологии КНИТУ, [email protected]; А. Ю. Крыницкая - к.б.н., доцент каф. пищевой биотехнологии КНИТУ, [email protected].
© A. A. Artamonov - student of the Department of Biotechnology Kazan National Research Technological University, e-mail: [email protected]; A. Y. Krynitskaya - PhD in Biological sciences, Associate Professor of the Department of Food Biotechnology KNRTU, e-mail: [email protected].
