CC BY
121
Микробиологические аспекты качества
хлебопекарных дрожжей
О.И. Пономарева
Санкт-Петербургский институт управления и пищевых технологий (ФГОУ ДПО СПИУПТ)
Качество хлебопекарных дрожжей характеризуется основными показателями: подъемной силой, бродильной активностью и стойкостью при хранении, т. е. способностью клеток сохранять бродильную активность в течение длительного времени. Известно, что хлебопекарные дрожжи обладают свойством в анаэробных условиях активно сбраживать углеводы с образованием диоксида углерода, благодаря чему они нашли применение в хлебопечении. Для получения хлебобулочных изделий высокого качества дрожжи должны иметь высокую бродильную активность в течение всего времени их использования, т. е. иметь высокую стойкость.
В настоящее время дрожжевые предприятия страны для удовлетворения все более возрастающих требований хлебопекарной промышленности стремятся к достижению качества продукции, соответствующего лучшим мировым образцам.
Однако в силу различных причин не все выпускаемые дрожжи имеют необ-
Таблица 1
Сбраживание некоторых сахаров различными видами дрожжеподобных грибов
Вид дрожжей Углеводы
глюкоза сахароза мальтоза рафи-ноза лактоза
Candida krusei (по новой систематике Issatchenkia orientalis)
C. utilis
C. mycoderma
C. guillermondii (по новой систематике Pichia guillermondii)
C. reukaufii
Torulopsis aeria
T. dattila
Rhodotorula rubra
Saccharomyces paradoxus
Debaryomyces rosei
Hansenula anomala (по новой систематике Pichia anomala)
ходимые показатели как по бродильной активности, так и по стойкости. Среди факторов, оказывающих влияние на эти показатели, одним из наиболее значимых является микробиологическое состояние предприятия.
Известно, что производство дрожжей - многостадийный процесс, который начинается с посева музейной культуры и заканчивается в ферментерах, в которых получают десятки тонн продукции. Этапы размножения дрожжей с нарастающим объемом подраз-
деляются на стадии получения чистои культуры, технически чистой культуры и коммерческой продукции. Чистая культура, выращенная в лаборатории в стерильных условиях, попадая в производственный цех, где осуществляется процесс культивирования технически чистой культуры, может инфицироваться некоторым количеством посторонних микроорганизмов. Наиболее неблагополучной с точки зрения контаминации посторонней микрофлорой является коммерческая продукция, так как ее выращивание проводится в нестерильных условиях, при которых посторонние микроорганизмы могут попадать в культуральную жидкость из питательной мелассной среды, растворов солей, воды, технологического воздуха, оборудования и коммуникаций.
Так, свекловичная меласса служит источником таких бактерий, как молочнокислые, гнилостные, лейконо-сток. Их количество может достигать 10000 и более клеток в 1 г мелассы. Растворы солей содержат в основном спорообразующие бактерии. С технологическим воздухом в дрожжерас-тильные аппараты попадают споровые и бесспоровые гнилостные бактерии, плесневые грибы. В случае осуществления забора воздуха вблизи от места выброса отработанного воздуха из дрожжерастильных аппаратов с воздухом вносятся и другие микроорганизмы - контаминанты дрожжевого производства: лактобациллы, лейконос-ток, дикие дрожжи. Попадая различ-
ными путями в дрожжерастильные аппараты, бактерии и посторонние дрожжи образуют в недостаточно хорошо промытом и продезинфицированном оборудовании и коммуникациях вторичные очаги микробного загрязнения.
В связи с тем, что состав среды и физико-химические параметры процесса культивирования хлебопекарных дрожжей (аэрация, температура, величина pH) благоприятны и для развития сопутствующей им посторонней микрофлоры, последняя может развиваться в больших количествах и оказывать влияние как на процесс культивирования, так и на качество готовой продукции.
Дрожжеподобные грибы. В дрожжевом производстве наиболее часто встречаются посторонние или дикие дрожжи родов Candida и Torulopsis, реже - Saccharomyces paradoxus, Debaryomyces rosei, Hansenula anomala (по новой систематике Pichia anomala [1]). Большинство из них относится к слабобродящим видам, у некоторых видов способность сбраживать углеводы муки и теста отсутствует (табл. 1). Как следует из приведенных в табл. 1 данных, практически все виды диких дрожжей не ферментируют мальтозу -основной сахар теста, а некоторые виды не сбраживают ни один из испытанных углеводов, поэтому их присутствие в дрожжах отрицательно повлияет на процесс брожения теста.
Исследованиями установлена более высокая генеративная активность дрожжей-контаминантов по сравнению с сарахомицетами, что определяет характер отношений этих микроорганизмов в совместной культуре.
Изучение с помощью метода флуоресцирующих антител [2] активности размножения сахаромицетов в присутствии наиболее часто встречающихся дрожжеподобных грибов показало, что с увеличением количества диких дрожжей уменьшается содержание почкующихся клеток сахаромицетов. Отсюда следует, что присутствующие в совместной культуре дрожжеподобные грибы тормозят размножение Saccharomyces cerevisiae (рис. 1).
В результате этого соотношение сахаромицетов и дрожжеподобных грибов в процессе культивирования изменяется: относительное содержание первых снижается по сравнению с первоначальной величиной, а последних- возрастает (рис. 2).
Например, если при совместном выращивании Saccharomyces cerevisiae и Candida krusei количество клеток саха-
+
+
+
QUALITY AND SAFETY
Рис. 1. Почкование сахаромицетов (А) и дрожжеподобных грибов (Б) в совместной культуре при разном количестве их в посевном материале:
I - совместная культура сахаромицетов и C. mycoderma;
II - совместная культура сахаромицетов и C. utilis;
III - совместная культура сахаромицетов и C. krusei; 1 - контроль (чистая культура сахаромицетов);
2- 95 % сахаромицетов + 5% дрожжеподобных грибов; 3- 80% сахаромицетов + 20% дрожжеподобных грибов; 4- 50% сахаромицетов + 50 % дрожжеподобных грибов
Рис. 2. Изменение соотношения сахаромицетов (А) и дрожжеподобных грибов (Б) в совместной культуре при разном их количестве в посевном материале:
1- совместная культура сахаромицетов и
C. mycoderma;
II - совместная культура сахаромицетов и C. utilis;
III - совместная культура сахаромицетов и C. krusei; 1 - контроль (чистая культура сахаромицетов);
2- 95 % сахаромицетов + 5% дрожжеподобных грибов;
3- 80 % сахаромицетов + 20% дрожжеподобных грибов;
4- 50 % сахаромицетов + 50% дрожжеподобных грибов
ромицетов в начале культивирования составляло 95 или 50 %, то к концу оно, соответственно, снизилось до 86 и 30 % от общего количества дрожжей. Аналогичные закономерности наблюдались и при культивировании сахаромицетов с другими видами дрожжей рода Candida.
Таким образом, большая скорость размножения дрожжей-контаминантов ставит их в преимущественное положение по сравнению с сахаромицетами, что при длительном культивировании может привести к значительному вытеснению последних.
В конкурентной борьбе диких дрожжей и сахаромицетов немаловажную роль играет способность большинства видов дрожжей рода Candida флоку-лировать при их культивировании в аэробных условиях на средах, содержащих углеводы, вовлекая в этот процесс культурные дрожжи, которые начинают склеиваться в комки. Агглютинация (склеивание клеток) приводит к торможению роста и почкования пекарских дрожжей, не снижая темпов размножения диких дрожжей. С агглютинацией диких дрожжей связано и другое нежелательное в производстве явление - флотация дрожжей, т. е. сильное пенообразование, происходящее за счет оседания склонных к фло-куляции клеток на воздушных пузырьках, что приводит к увеличению расхода пеногасителя.
Биомасса со значительной примесью диких дрожжей имеет мажущуюся консистенцию, что затрудняет прессование. Дрожжи имеют более темный цвет
и повышенную влажность. Готовая продукция обладает не только низкой бродильной активностью, но и сниженной стойкостью при хранении.
Бактерии. Большинство бактерий [3], развивающихся в совместной культуре с хлебопекарными дрожжами, в большей или меньшей степени влияют на размножение, бродильную активность и стойкость дрожжей.
Так, молочнокислые бактерии рода Lactobacillus, которые являются факультативными анаэробами, т. е. предпочитают анаэробные или микроаэро-фильные условия, хорошо развиваются совместно с дрожжами в средах, содержащих сахар. Среди молочнокислых бактерий в дрожжевом производстве встречаются гомоферментатив-ные, продуцирующие при ферментации молочную кислоту и незначительные количества побочных продуктов, а также гетероферментативные, образующие кроме молочной кислоты значительное количество таких побочных продуктов, как спирт, диоксид углерода и летучие кислоты - уксусную и муравьиную. Именно способностью продуцировать летучие кислоты, которые угнетают многие метаболические процессы дрожжей, объясняется антагонистическое действие молочнокислых бактерий на хлебопекарные дрожжи.
Лейконосток (как и лактобациллы) принадлежит к молочнокислым бактериям, поэтому имеет с ними много общих черт, в особенности с гетерофер-ментативными бактериями. Однако отличительной особенностью лейконо-стока является его способность в сре-
дах, содержащих сахарозу, образовывать слизистую капсулу, которая состоит из полисахарида декстрана. Характерным представителем рода Leuconostoc является Leuconostoc mesenteroides. Лейконосток довольно часто встречается в мелассе; его наличие в больших количествах делает такую мелассу дефектной. В ней происходят большие потери сахара за счет продуцирования из него декстрана. Кроме того, попадая с питательным раствором в дрожжерастильный аппарат и активно размножаясь, лейконосток вызывает склеивание и комкование дрожжевых клеток, в результате чего образуются конгломераты, склонные к оседанию. При этом активность размножения дрожжей заметно снижается. Такие дрожжи плохо фильтруются. Дрожжи со значительным содержанием лейконостока не образуют однородной суспензии, что приводит к нарушениям процесса тестоведения.
В связи с этим агглютинацию дрожжей можно отнести к одному из проявлений антагонизма бактерий, основанных на продуцировании характерных для них метаболитов.
Гнилостные споровые и неспорооб-разующие бактерии в безбелковой ме-лассной среде, где основной питательный компонент представлен сахарозой, размножаются менее активно, чем лактобациллы, поэтому их количество в прессованных дрожжах значительно ниже, чем молочнокислых бактерий. Однако, несмотря на это, их отрицательное воздействие на дрожжи довольно существенно и отражается на
Таблица 2
Стойкость дрожжей в зависимости от содержания в них гнилостных бактерий
Образец дрожжей Количество гнилостных бактерий, тыс. кл/г Протеолити-ческая активность, ед. Стойкость дрожжей при 35°С, ч
1 0,5 18 120
2 4 26 96
3 52 56 72
4 420 78 66
5 760 85 50
их размножении, бродильной активности и стойкости. В дрожжевом производстве наиболее часто встречаются представители родов Bacillus (Bac. mesentericus, Bac. subtilis, Bac. mycoides, Bac. megaterium, Bac. circulans), Pseudomonas (Ps. fluorescens, Ps. putida, Ps. stutzeri, Ps. aerofaciens), Bacterium, Micrococcus и др.
Представители этих родов встречаются в различных объектах дрожжевого производства: мелассе, солях, куль-туральной среде и прессованных дрожжах. Многие бактерии обладают свойством восстанавливать содержащиеся в мелассной среде нитраты в ядовитые для дрожжей нитриты, вследствие чего активность размножения дрожжей снижается. Кроме того,
гнилостные бактерии продуцируют высокоактивные протеолитические экзо-ферменты, поэтому их присутствие в прессованной продукции вызывает в процессе хранения протеолиз (размягчение дрожжей).
В табл. 2 представлены данные, отражающие влияние количества гнилостных бактерий на протеолитическую активность и стойкость дрожжей.
Из табл. 2 следует, что дрожжи имеют высокую стойкость лишь в том случае, когда содержание гнилостных бактерий не превышает 1-5 тыс. клеток в 1 г.
Бактерии группы кишечной палочки, в отличие от типичных гнилостных бактерий, хорошо развиваются в безбелковых сахарных средах, поэтому в совместной культуре с пекарскими дрожжами эти бактерии оказывают более сильное антагонистическое воздействие на дрожжи. Так как бактерии кишечной группы сбраживают сахара по типу гетероферментативного молочнокислого брожения, то в качестве конечных продуктов ими продуцируются летучие кислоты, пагубно влияющие на метаболизм дрожжей. Кроме того, эти бактерии являются активными нитри-тообразователями. Большинство бактерий кишечной группы не обладают
свойством вызывать протеолиз белка, однако принимают участие в гнилостном процессе, расщепляя короткоце-почечные полипептиды. Поэтому присутствие этих бактерий в прессованных дрожжах ускоряет протеолиз последних.
Следует иметь в виду, что некоторые виды бактерий кишечной группы (например, Aerobacter cloacae) осуществляют активный протеолиз белка и принадлежат к типичным гнилостным микроорганизмам.
Таким образом, практически все виды микроорганизмов-контаминан-тов дрожжевого производства оказывают негативное воздействие на размножение и качество дрожжей.
ЛИТЕРАТУРА
1. Barnet J.A. 1992. Yeast. 8,1.
2. Афанасьева О.В. Применение метода люминесцирующих антител для микробиологического контроля пищевых производств//Прикладная биохимия и микробиология. 1972. Т. VIII. Вып. 4. С. 379-385.
3. Определитель бактерий Берджи/ Под ред. Дж. Хоулта, Н. Крига, П. Сни-та, Дж. Стейли и С. Уильямса. - М.: Мир, 1997.
МОСКВА, ул. Е.Ч^киздвшя, 26-А тел/факс: (495) 721-20-77, ogt@agro3.ru, www.agro3.ru КИЕВ: (1038044) 462-72-13
ХАРЬКОВ: (1038057] 716-49-11 КРАСНОДАР; (8612] 24-72-61 САРАТОВ: (8452) 48-61-77 КРАСНОЯРСК: (3912) 63-24-96
НОВОСИБИРСК; (3B32) 75-02-34 ЕКАТЕРИНБУРГ: (3432) 75-72-39 Р0СТ0В-НА-ДОНУ: (8632) 72-52-73 САНКТ-ПЕТЕРБУРГ: (812] 320-15-08
