CC BY
2БИОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ И МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ
УДК 664.64:635.89:60.44 https://doi.org/10.36107/spfp.2022.297
Особенности созревания теста и формирования качества хлеба с биомассой мицелия Armillaria mellea
Минаков Денис Викторович
ФГБОУВО «Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова» Адрес: 656038, Российская Федерация, Алтайский край, г. Барнаул, пр. Ленина, д. 46
ФГБОУ ВО «Алтайский государственный университет», E-mail: [email protected]
Козубаева Людмила Алексеевна
ФГБОУ ВО «Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова», Адрес: 656038, Российская Федерация, Алтайский край, г. Барнаул, пр. Ленина, д. 46
E-mail: [email protected]
Кузьмина Светлана Сергеевна
ФГБОУ ВО «Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова» Адрес: 656038, Российская Федерация, Алтайский край, г. Барнаул, пр. Ленина, д. 46
E-mail: [email protected]
Егорова Елена Юрьевна
ФГБОУ ВО «Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова» Адрес: 656038, Российская Федерация, Алтайский край, г. Барнаул, пр. Ленина, д. 46
E-mail: [email protected]
В последние годы пищевое использование грибов воспринимается в новом контексте: грибы рассматриваются как дополнительный источник минеральных веществ, витаминов, специфичных ферментов и ряда других биологически активных веществ. Некоторые виды грибов могут быть использованы в качестве возобновляемого резерва пищевого белка, в том числе при производстве хлебобулочных изделий. Опенок осенний (Armillaria mellea) отличается от многих других видов грибов более высоким содержанием белкового азота с выраженным преобладанием лизина в составе незаменимых аминокислот. Повышенное накопление белка характерно не только для клеток плодового тела, но и для клеток мицелия A. mellea, что и определило цель исследования - анализ влияния биомассы мицелия A. mellea на биохимические процессы созревания теста и качество хлеба, для чего авторами применялись стандартные и отраслевые методы контроля сырья и полуфабрикатов хлебопекарного производства, стандартные методы микробиологического анализа. В работе использована агаризованная биомасса мицелия опенка осеннего штамма Armillaria melleaD-13, которую вводили в тесто на стадии замеса после её измельчения до однородного пастообразного состояния. Тесто готовили из муки пшеничной хлебопекарной первого сорта, агаризованную биомассу мицелия вводили в тесто из расчёта 2,5-10,0 % к массе муки. По результатам исследований обоснованы пределы дозировки агаризованной биомассы мицелия - 7,5-10,0 %. Хлеб с такой дозировкой сохраняет стандартное качество и не приобретает характерных привкуса и запаха грибов. При подовом способе выпечки с увеличением дозировки агаризованной биомассы мицелия индекс формоустойчивости изделий снижается с 0,6 до 0,4, при формовом способе выпечки расплывчатость формы не выражена.
Ключевые слова: грибы, мицелий, биомасса, пищевой белок, тесто, дрожжевое брожение
Введение
Проблема дефицита пищевого белка
Полноценное развитие человека, нормальное функционирование всех жизнеобеспечивающих систем его организма напрямую зависят от полно-
ценности и сбалансированности рациона, прежде всего от наличия в нем достаточного количества легкоусвояемого и полноценного белка. Однако исследования последних лет свидетельствуют о стабильном и выраженном дефиците белка в современном питании. По данным ФГБУН «ФИЦ питания и биотехнологии», дефицит пищевого белка
в рационе россиян превышает 1 млн. тонн в год (Бессонов и др., 2017). Прогнозируемый к 2025 г. мировой дефицит пищевого белка оценён в 1820 млн. тонн (OECD-FAO, 2017), а к 2050 году дефицит пищевого белка могут ощутить более 150 млн. человек по всему миру1. Все это подтверждает безусловную необходимость привлечения новых биовозобновляемых ресурсов для компенсации сложившегося дефицита белка.
Грибной мицелий как потенциальный резерв пищевого белка
До недавних пор в научной литературе, в основном, давалась оценка перспективам использования грибов в качестве дополнительных источников специфичных азотсодержащих пищевых волокон (Cheung, 2013; Nile & Park, 2014; Zhang et al., 2015; Friedman, 2016; Süfer, 2016). Однако сегодня для разных видов грибов в качестве активных компонентов рассматривается значительно более широкий перечень веществ: поли- и олигосахариды, тетратерпеноиды, биоактивные пептиды и лек-тины, стерины, статины-ингибиторы ГМГ-КоА, полифенолы, ферменты и даже минеральные элементы (Bovi et al., 2013; Simon et al., 2013; Rana, 2016; Waktola & Temesgen, 2018; González et al., 2020; Zhou et al., 2020; Manan et al., 2021). В частности, из плодовых тел и мицелиальной биомассы A. mellea к настоящему времени выделены биологически активные сфинголипиды, пептиды, стерины, специфичные сесквитерпеноиды, полифенольные и индольные соединения, проявляющие подтвержденную в лабораторных исследованиях антибактериальную, антиоксидантную, противоопухолевую и противовоспалительную активность (Zavastin et al., 2015; Kostic et al., 2017; Lopusiewicz, 2018; Ho et al., 2020; Erbiai et al., 2021).
На фоне сказанного необходимо уточнить, что данные по перечисленным видам активности грибов, и в том числе грибов A. mellea, подтверждены для экстрактов и других форм субстанций, извлеченных из свежих, замороженных или высушенных в щадящих условиях плодовых тел и мицелиальной биомассы. В то время как потребление в пищу большинства видов культивируемых и дикорастущих грибов традиционно осуществляется в форме продуктов, подвергавшихся термической обработке (Salehi, 2019).
Интерес к высшим грибам, как продуцентам пищевого белка, обусловлен хорошей сбалансированностью и лучшей усвояемостью грибного белка по сравнению с другими быстроразвива-ющимися биологическими системами (Ugbogu E. A. & Ugbogu O. C., 2016; Nagy et al., 2017; Girma & Tasisa, 2018; Harris et al., 2019; González et al., 2020), в частности, безусловным преобладанием легкоусвояемых водо- и солерастворимых фракций в составе белков2. Как было отмечено ранее, базидиальные грибы рода Armillaria, в том числе опенок осенний (A. mellea) также могут рассматриваться в качестве потенциального, легко возобновляемого резерва пищевого белка (Colak et al., 2009). Таким потенциалом характеризуются не только плодовые тела A. mellea. Выращенная в искусственных условиях чистая биомасса мицелия A. mellea содержит свыше 20 %3 белковых веществ (Минаков и др., 2016) и соответствует требованиям к сырью продовольственного назначения по микробиологическим и гигиеническим показателям, в связи с чем может быть использована для повышения пищевой ценности низкобелковых продуктов питания, включая хлебобулочные изделия массового производства.
Учитывая, что белок многих съедобных грибов характеризуется повышенным содержанием лизина (Bakir et al., 2018; Ukwuru et al., 2018), и при этом в составе белка A. mellea отмечено пониженное содержание только серосодержащих аминокислот (Минаков, 2016) но выражено преобладание лизина - 6 г/100 г белка, комбинирование грибного белка с белками злаковых культур (на примере пшеничной муки), в которых лимитирующей аминокислотой является лизин (Schwab & Whitehouse, 2022), должно работать на повышение утилитарности суммарного белка хлебобулочных изделий.
Перспективы использования биомассы грибного мицелия в биотехнологии хлеба
Брожение теста - один из важнейших биотехнологических этапов хлебопекарного производства. Под влиянием ферментов муки и дрожжей Saccharomyces cerevisiae формируется основа пищевой ценности готовой продукции - биохимический состав компонентов теста.
1 Sheridan, K. (2017). Global warming reduces protein in key crops: Study. https://phys.org/news/2017-08-miHions-protein-deficiency-result-human-caused.html
2 Цапалова, И. Э., Бакайтис, В. И., Кутафьева, Н. П., & Позняковский, В. М. (2007). Экспертиза грибов. Качество и безопасность: Учебно-справочное пособие. Новосибирск: Сибирское университетское издание.
3 Вишневский, М. В. (2014). Лекарственные грибы: Большая энциклопедия. М.: Эксмо.
Введение в тесто агаризованной биомассы мицелия, содержащей простые углеводы, свободные аминокислоты и ряд других пищевых компонентов, используемых, в том числе, в качестве факторов роста и активаторов дрожжевого брожения (свободные аминокислоты, некоторые органические кислоты, витамины группы В и р-глюканы (Пермякова, 2016; Ghosh, 2016)) позволяет рассматривать её в качестве дополнительного субстрата для хлебопекарных дрожжей. Вместе с тем, введение в тесто нового сырья с известным биохимическим составом, но малоизученными технологическими свойствами, способно вызвать неуправляемое изменение направления и скорости процессов брожения и созревания теста, поскольку отдельными исследованиями показана возможность подавления роста и развития некоторых видов микроорганизмов компонентами, входящими в состав A. mellea (Kostic et al., 2017). Такие аспекты применения биомассы мицелия съедобных грибов в биотехнологии хлебопекарного производства к настоящему времени ещё не изучены. Все выше сказанное диктует необходимость исследования общих закономерностей влияния биомассы мицелия A. mellea на ход биохимических процессов созревания теста и качество получаемого из этого теста хлеба, что и обусловило структуру исследований.
Отмеченные перспективы использования продуктов переработки гриба A. mellea в производстве продуктов питания и природная способность клеток этого гриба к накоплению белковых веществ определили цель представленного исследования - изучение влияния биомассы мицелия A. mellea на биохимические процессы созревания теста и качество хлеба.
В соответствие с поставленной целью, в ходе исследования решались следующие задачи:
- выбор методов исследований, в наиболее полной степени отражающих влияние биомассы мицелия A. mellea на биохимию брожения теста;
- анализ влияния биомассы мицелия A. mellea на биохимические процессы созревания теста и качество хлеба в условиях эксперимента;
- обоснование рекомендуемой дозировки ага-ризованной биомассы мицелия для хлебопекарного производства.
На первом этапе выбраны методы исследований, в наиболее полной степени отражающие влияние биомассы мицелия A. mellea на биохимию брожения теста. Далее обоснованы пределы дозировки ага-ризованной биомассы мицелия, вводимой в состав теста. В эксперименте проведены биохимические
исследования процесса брожения теста с добавлением агаризованной биомассы мицелия, выпечен хлеб. На завершающем этапе статистически обработаны и проанализированы полученные данные.
Материалы и методы исследования
Материалы
В работе использована агаризованная биомасса мицелия (АБМ) опенка осеннего штамма A. mellea D-13. Выбор ботанического вида гриба обусловлен повышенной способностью к синтезу и накоплению белка его плодовыми телами.
Гомогенизированная АБМ представляет собой однородную мазеобразную массу серовато-кремового цвета с содержанием белковых веществ 17,6±0,2 % (по методу Кьельдаля).
Оборудование и инструменты
Для получения гомогенизированной АБМ использовали блендер погружного типа Polaris PHB 0798L.
Для замеса теста применяли тестомесилку лабораторную У1-ЕТВ.
Выпечку хлеба реализовали в лабораторной хлебопекарной печи конвекционного типа UNOX XB 693.
Методы
При обобщении литературных данных использовались методы сравнительного анализа и систематизации информации из научных изданий и периодической печати.
Для культивирования биомассы грибов A. mellea используют натуральные, синтетические и полусинтетические питательные среды. Классической средой для поверхностного культивирования большинства сапротрофных видов грибов является пивное сусло (4° по Баллингу) с добавлением агара - сусло-агар (Билай, 1982). В этой связи биомассу мицелия получали методом поверхностного культивирования на сусло-агаровой среде в стеклобанках объемом 1 дм3, оснащенных фильтром «Агроспан-60» и стеклянной крышкой в форме невысокого плоского цилиндра. Гомогенизированную АБМ получали измельчением выращенного мицелия с помощью блендера до однородного пастообразного состояния. Питательную среду (сусло-агар) перед измельчением от мицелия не отделяли.
Кислотность теста определяли по ГОСТ 5670-96 «Хлебобулочные изделия. Методы определения кислотности»4 (арбитражным методом). Подъемную силу теста определяли в соответствии с методикой ГОСТ Р 54731-2011 «Дрожжи хлебопекарные прессованные Технические условия»5. Органолептические и физико-химические показатели качества выпеченного хлеба определяли с применением стандартных и отраслевых методов лабораторного анализа:
- внешний вид, форму, цвет, вкус и запах хлеба - с применением стандартных приемов организации и проведения дегустационной оценки, по ГОСТ 5667-65 «Хлеб и хлебобулочные изделия. Правила приемки, методы отбора образцов, методы определения органо-лептических показателей и массы изделий»6;
- удельный объём - путём деления величины объёма хлеба (определение по ГОСТ 27669-88 «Мука пшеничная хлебопекарная. Метод пробной лабораторной выпечки хлеба»7, в см3) на его массу (в г);
- влажность определяли гравиметрическим методом, по ГОСТ 21094-75 «Хлеб и хлебобулочные изделия. Метод определения влажности»8;
- кислотность мякиша выпеченного хлеба определяли арбитражным методом по ГОСТ 5670-96 «Хлебобулочные изделия. Методы определения кислотности»9;
- пористость мякиша определяли по ГОСТ 566996 «Хлебобулочные изделия. Метод определения пористости», с учетом коэффициента плотности беспористой массы мякиша хлеба пшеничного первого сорта10;
- формоустойчивость (для изделий, выпеченных подовым способом) определяли по ГОСТ 2766988 «Мука пшеничная хлебопекарная. Метод пробной лабораторной выпечки хлеба»11.
Процедура исследования
Чистую культуру и биомассу мицелия хранили на сусло-агаре при температуре 4±1 °С не более 48 ч.
Расчет дозировки АБМ для приготовления теста производили стандартным для хлебопекарной
отрасли способом, в отношении к 100 кг муки, в количестве 2,5-10,0 % (шаг варьирования 2,5 %). Тесто замешивали из муки пшеничной хлебопекарной первого сорта, влажностью 44,5 %. Поскольку интерес представляли изменения хода брожения теста при внесении в него АБМ, варианты эксперимента предусматривали так называемый «контрольный опыт» - тесто, приготовленное по унифицированной производственной рецептуре, без внесения в тесто АБМ.
Влияние АБМ на бродильную активность дрожжей оценивали по изменению кислотности теста и подъемной силы теста. Замес теста из муки пшеничной хлебопекарной первого сорта с добавлением и без добавления АБМ осуществляли на тестомесилке лабораторной У1-ЕТВ.
Формование тестовых заготовок осуществляли ручным способом. Выпечку хлеба проводили в лабораторных условиях, в лабораторной хлебопекарной печи UNOX XB 693 при температуре 180 °С, формовой хлеб выпекали в течение 30-35 минут, подовый - в течение 20 минут. Основные технологические параметры процесса производства хлеба с добавлением и без добавления АБМ (продолжительность замеса, температуру и продолжительность выпечки) сохраняли постоянными.
Анализ данных
С целью обеспечения достоверности полученных данных все исследования осуществляли в 3-кратной повторности. Экспериментальные данные обрабатывали в программном приложении Microsoft Office Excel. Контролем при проведении исследований и анализе полученных результатов служили образцы хлеба, произведенные без введения АБМ.
Результаты
В хлебопекарном производстве ход процессов дрожжевого брожения достаточно полно характеризует изменение значений показателей, отражающих накопление продуктов биохимических
4 ГОСТ 5670-96. (2015). Хлебобулочные изделия. Методы определения кислотности. М.: Стандартинформ.
5 ГОСТ Р 54731-2011. (2013). Дрожжи хлебопекарные прессованные Технические условия. М.: Стандартинформ.
6 ГОСТ 5667-65. (2006). Хлеб и хлебобулочные изделия. Правила приемки, методы отбора образцов, методы определения органо-лептических показателей и массы изделий. М.: Стандартинформ.
7 ГОСТ 27669-88. (2007). Мука пшеничная хлебопекарная. Метод пробной лабораторной выпечки хлеба. М.: Стандартинформ.
8 ГОСТ 21094-75. (2006). Хлеб и хлебобулочные изделия. Метод определения влажности. М.: Стандартинформ.
9 ГОСТ 5670-96. (2006). Хлебобулочные изделия. Методы определения кислотности. М.: Стандартинформ.
10 ГОСТ 5669-96. (2006). Хлебобулочные изделия. Метод определения пористости, с учетом коэффициента плотности беспористой массы мякиша хлеба пшеничного первого сорта. М.: Стандартинформ.
11 ГОСТ 27669-88. (2007). Мука пшеничная хлебопекарная. Метод пробной лабораторной выпечки хлеба. М.: Стандартинформ.
превращений углеводов теста - суммы кислореа-гирующих веществ (в том числе молочной кислоты, накопленной при параллельно протекающем молочнокислом брожении) и синтезированного дрожжами & cerevisiae углекислого газа. В лабораторной практике эти показатели исследуют с помощью стандартизированных методик: путем определения титруемой кислотности теста индикаторным или потенциометрическим методом и определения подъемной силы теста.
Данные, отражающие динамику изменения кислотности и подъемной силы теста в зависимости от дозировки АБМ, приведены в Таблице 1. Согласно результатам этого этапа исследований, введение в тесто биомассы мицелия А. те11еа способствует интенсификации процессов дрожжевого брожения: с увеличением дозировки АБМ изначально формируемая замешанным тестом кислотность - всё более высокая, что обусловлено не только увеличением содержания в тесте органических кислот, но и появлением свободных аминокислот биомассы мицелия.
В ходе брожения теста также отмечено более значительное нарастание его кислотности по сравнению с кислотностью теста, приготовленного без внесения АБМ, что следует связывать с увеличением активности брожения теста и протекающих в нем ферментативных процессов.
В свою очередь, значения показателя «подъемная сила» по вариантам эксперимента подтверждают возрастающую при внесении АБМ интенсивность
дрожжевого брожения: при норме этого показателя «не более 15 минут» разница в 1,5 раза в достигнутом значении между вариантами исследования зафиксирована уже на 30-й минуте брожения и сохраняется практически весь период созревания теста. Интенсивность брожения по вариантам приготовления теста с внесением и без внесения АБМ выравнивается только через 2 часа брожения теста.
При правильной реализации производственного цикла изменения в биохимическом составе теста непосредственно отражаются на качестве хлеба. От содержания накопленных в тесте кислореаги-рующих веществ напрямую зависят не только вкус готовых изделий, но и активность протекающего при расстойке и продолжающегося в начале выпечки дрожжевого брожения, интенсивность обусловленного этим брожением газообразования. С этими процессами тесно связаны удельный объем, пористость и формоустойчивость готовых изделий - стандартные показатели качества хлеба, отражающие обусловленную интенсивностью газообразования разрыхленность мякиша хлеба.
Оценка органолептических характеристик готового хлеба показала, что все изделия имели правильную форму с выпуклой верхней коркой, без боковых выплывов (Рисунок 1). Форма верхней корки опытных проб хлеба обусловлена высоким удельным объемом и высокими показателями пористости, что является прямым свидетельством интенсификации брожения при добавлении АБМ. Поверхность хлеба с введением 2,5-10,0 % АБМ была такой же гладкой, без трещин и подрывов, как
Таблица 1
Показатели процессов брожения теста с разной дозировкой АБМ
Вариант теста Продолжительность брожения теста, минут
0 30 60 90 120 150
Кислотность теста, град
0 % АБМ (контроль) 3,2 3,4 3,6 3,8 4,0 4,2
2,5 % АБМ 3,3 3,5 3,8 4,0 4,2 4,5
5,0 % АБМ 3,4 3,6 4,0 4,2 4,6 4,8
7,5 % АБМ 3,6 3,8 4,4 4,6 4,8 5,0
10,0 % АБМ 3,8 4,0 4,6 4,8 5,2 5,4
Подъемная сила, минут
0 % АБМ (контроль) 12,0 6,0 4,0 4,0 3,0 3,0
2,5 % АБМ 12,5 5,0 3,5 3,0 3,0 3,0
5,0 % АБМ 13,0 4,0 3,0 3,0 3,0 3,0
7,5 % АБМ 13,0 4,0 3,0 3,0 3,0 3,0
10,0 % АБМ 12,0 4,0 3,0 3,0 3,0 3,0
Ш'
*'" 'Л','1 I
• л ' >
■
. "
I дав^Дк
■ »• • •5 ••
'Ш
■ 1Ш|
0 % АБМ 5,0 % АБМ 7,5 % АБМ
Рисунок 1. Внешний вид выпеченного хлеба с различной дозировкой АБМ
10,0 % АБМ
у изделий без добавления АБМ. С увеличением дозировки АБМ цвет корки сохранялся на уровне изделий контрольного варианта - золотисто-желтый.
По всем вариантам эксперимента выпеченные изделия на разрезе имели достаточно равномерную тонкостенную пористость, с преобладанием пор среднего размера (наличие некоторого количе-
ства крупных пор считается допустимым, учитывая, что в условиях лабораторного исследования разделка теста производилась вручную). Пустот и уплотнений в мякише не наблюдалось (Рисунок 1).
Важно отметить то, что увеличение дозировки АБМ по вариантам исследования сопровождалось незначительным снижением эластичности
Рисунок 2. Профилограмма органолептических показателей выпеченного хлеба с различной дозировкой АБМ
Таблица 2
Физико-химические показатели качества хлеба с различной дозировкой АБМ
Наименование показателя качества хлеба Значение показателей при дозировке АБМ
0 % 2,5 % 5,0 % 7,5 % 10,0 %
Удельный объем, см3 /г 3,2 3,2 3,2 3,2 3,1
Влажность мякиша, % 41,0 40,8 40,7 40,7 40,6
Кислотность мякиша, град 3,4 3,5 3,7 3,9 4,1
Пористость мякиша, % 78 80 80 81 80
Формоустойчивость, НЛ 0,6 0,6 0,5 0,5 0,4
мякиша (Рисунок 2), следствием чего стало повышение его крошковатости; поверхность корок становилась менее глянцевой и гладкой. Привкус и характерный запах грибов проявились только в изделиях с максимальными из изученных дозировок - 7,5 % и 10,0 % АБМ.
О благоприятном развитии хода биохимических процессов, характерных для созревающего теста, свидетельствуют и развитая пористость мякиша выпеченного хлеба, и закономерное понижение его влажности при равноценном удельном объеме изделий и равномерно развитой пористости (Таблица 2).
Обсуждение результатов
Интерес к высшим грибам, как потенциальному сырьевому резерву пищевого белка, возник на фоне подтверждения у грибов множества полезных эффектов - таких, как продление чувства насыщения, снижение уровня инсулина и холестерина в плазме крови и т. п. (Harris et al., 2019). Однако направление научных разработок по повышению пищевой ценности массовых сортов хлеба путем введения в тесто продуктов переработки культивируемых и дикорастущих грибов в России получило начало своего развития только в последнее десятилетие.
К настоящему времени изучены условия внесения в тесто сока, жмыхов, экстрактов и размолотых в порошок высушенных плодовых тел вешенки обыкновенной (Кравченко & Росляков, 2011; Стрельченко и др., 2019) и лисички обыкновенной (Музалевская & Власова, 2010), свежих и сушеных шампиньонов, вешенки, шиитаке, зимнего опенка (Salehi, 2019). Основная идея, преследуемая авторами цитируемых работ, - повышение биологической ценности выпеченных изделий путем обогащения их биохимического состава минеральными веществами и витаминами, свободными аминокислотами и некоторыми специфичными для грибов ферментами.
Попытки использования мицелиальной биомассы грибов в целях обогащения хлеба также предпринимались (Федорова и др., 2018) и были основаны на научных данных об активном накоплении белка клетками мицелия, как пластинчатых, так и трубчатых видов грибов - таких как масленок обыкновенный - Suillus luteus, белый гриб - Boletus edulis, и другие.
Опенок осенний характеризуется нетипично высоким для пластинчатых грибов содержанием бел-
кового азота - на уровне 21,0 % (Минаков и др., 2016). Таким образом, внесение биомассы мицелия опенка осеннего в тесто должно работать на повышение доли белкового компонента в составе выпеченного хлеба. И это подтверждается расчетными данными, согласно которым при внесении в тесто АБМ, содержащей 17,6±0,2 % белковых веществ, содержание белка в выпеченном хлебе повышается от 7,8 % (контроль, 0 % АБМ) до 8,6 % и 8,9 % в хлебе с внесением 7,5 % и 10,0 % АБМ соответственно (то есть на 10-14 % больше белка в суточной порции хлеба по сравнению с контролем).
Анализ результатов проведенных исследований по внесению АБМ в тесто подтверждает участие компонентов мицелия А. те11еа в интенсификации процессов брожения, о чем свидетельствуют более активное нарастание титруемой кислотности теста и более раннее достижение дрожжевыми клетками активной фазы газообразования: при примерно равных значениях на стадии замеса теста без АБМ и с АБМ до повышения подъемной силы в 1,5 раза через 30 минут брожения теста.
Согласно результатам технологической части исследований, рекомендуемыми для условий хлебопекарного производства следует считать пределы дозировки АБМ 7,5-10,0 %: хлеб с такой дозировкой АБМ сохраняет стандартные значения органолепти-ческих и физико-химических показателей качества, имеет равномерную разрыхленность мякиша и не приобретает излишне выраженного привкуса и запаха грибов, которые не всеми потребителями могут быть восприняты как желательные.
По способу выпечки изделий с добавлением АБМ более предпочтителен формовой способ. Внесение АБМ сопровождается существенным разжижением и повышенной липкостью теста, что свидетельствует о высокой активности собственного ферментного комплекса грибной биомассы. Тестовые заготовки плохо удерживали форму при расстойке и выпечке, следствием чего стало снижение индекса формоустойчивости подовых изделий с 0,6 на контроле до 0,4 в вариантах с внесением 7,5 % и 10,0 % АБМ. Производство формового хлеба предполагает использование форм, ограничивающих способность тестовых заготовок расплываться, что и определяет предпочтительность такого способа формования тестовых заготовок.
Достигнутые результаты можно считать достаточно многообещающими, поскольку они подтверждают возможность полезного использования АБМ в повышении пищевой ценности хлеба с
обеспечением необходимого товарного вида выпеченной продукции.
Выводы
На сегодня применение биомассы мицелия высших грибов в биотехнологии хлебопекарного производства можно считать не развитым, в том числе, по причине малых объемов промышленного производства грибов в целом.
По сравнению с выращиванием плодовых тел в естественных условиях, культивирование мицелия в условиях производства дает возможность круглогодичного и более быстрого наращивания необходимых объемов биомассы как в статических, так и динамических глубинных условиях. Для использования в условиях хлебопекарного производства нет необходимости придания ми-целиальной массе товарного вида, поскольку при введении в тесто возможно использование мицелия в виде агаризованной биомассы, что придает значительные перспективы развитию темы данного исследования.
Учитывая, что мицелий грибов является источником не только белка, но и многих других незаменимых пищевых компонентов, представляется перспективным продолжение исследований, направленных на изучение влияния дозировки АБМ на пищевую ценность выпечки с её включением.
Финансирование
Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ и Министерства образованияи науки Алтайского края в рамках научного проекта N0 19-48-220008.
Литература
Билай, В. И. (1982). Методы экспериментальной
микологии. Киев: Наукова думка. Кравченко, О. А., & Росляков, Ю. Ф. (2011). Технология получения и применения продуктов переработки грибов вешенка в производстве хлебобулочных изделий повышенной пищевой ценности. Известия вузов. Пищевая технология, 4, 76-77. Минаков, Д. В., Севодина, К. В., Шадринцева, А. И., & Севодин, В. П. (2016). Сравнительная оценка аминокислотного и белкового состава мицелия и плодовых тел некоторых базидиомицетов.
Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология, 6, 50-56. https://doi.org/10.21285/2227-2925-2016-6-3-50-56 Музалевская, Р. С., & Власова, М. В. (2010). Обогащение хлебобулочных изделий продуктами переработки дикорастущих грибов. Пищевая промышленность, 6, 56-57. Бессонов, В. В., Княгинин, В. Н., & Липецкая, М. С. (Ред.). (2017). Нутрициология-2040. Горизонты науки глазами ученых. СПб.: Фонд «Центр стратегических разработок «Северо-Запад». Пермякова, Л. В. (2016). Классификация стимуляторов жизненной активности дрожжей. Техника и технология пищевых производств, 42(3), 46-55. Стрельченко, Е. А., Ивановский, П. Н., & Гурская, А. Е. (2019). Изучение возможности использования продуктов переработки культивируемых грибов в технологии хлебобулочных изделий. Образование и наука в России и за рубежом, 2, 394-400.
Федорова, Р. А., Титова, Ю. А., & Ешназарова, Ф. В. (2018). Способ получения грибной добавки для приготовления продуктов из муки. Известия Санкт-Петербургского государственного аграрного университета, 53, 105-108. https://doi. org/10.24411/2078-1318-2018-14105 Bakir, T., Boufars, M., Karadeniz, M., & Sezgin S. (2018). Amino acid composition and antioxidant properties of five edible mushroom species from Kastamonu, Turkey. African Journal of Traditional, Complementary and Alternative Medicines, 15(2), 80-87. https://doi.org/10.21010/ajtcam.v15i2.10 Bovi, M., Cenci, L., Perduca, M., Capaldi, S., Monaco, H. L., Carrizo, M. E., Civiero, L., Chiarelli, L. R., & Galliano, M. (2013). BEL p-trefoil: a novel lectin with antineoplastic properties in king bolete (Boletus edulis) mushrooms. Glycobiology, 23(5), 578-592. https://doi.org/10.1093/glycob/cws164 Cheung, P. C. K. (2013). Mini-review on edible mushrooms as source of dietary fiber: preparation and health benefits. Food Science and Human Wellness, 2(3-4), 162-166. https://doi. org/10.1016/j.fshw.2013.08.001 Colak, A., Faiz, O., & Sesli, E. (2009). Nutritional composition of some wild edible mushrooms. Türk BiyokimyaDergisi, 34(1), 25-31. Erbiai, E. H., da Silva, L. P., Saidi, R., Lamrani, Z., Esteves da Silva, J. C. G., & Maouni, A. (2021). Chemical composition, bioactive compounds, and antioxidant activity of two wild edible mushrooms Armillaria mellea and Macrolepiota procera from two countries (Morocco and Portugal). Biomolecules, 11(4), 575. https://doi.org/10.3390/biom11040575 Friedman, M. (2016). Mushroom polysaccharides: ^emistiy and antiobesity, antidiabetes, anticancer, and antibiotic properties in cells,
rodents, and humans. Foods, 5(4), 80. https://doi. org/10.3390/foods5040080 Ghosh, K. (2016). A Review: Edible mushrooms as source of dietary fiber and its health effects. Journal of Physical Sciences, 21, 129-137. Girma, W., & Tasisa, T. (2018). Application of mushroom as food and medicine. Advances in Biotechnology & Microbiology, 11(4), Article 555817. https://doi.org/10.19080/AIBM.2018.11.555817 González, A., Cruz, M., Losoya, C., Nobre, C., Loredo, A., Rodríguez, R., Contrerasa, J., & Belmares, R. (2020). Edible mushrooms as a novel protein source for functional foods. Food & Function, 11(9), 7400-7414. https ://doi.org/10.1039/d0fo01746a Harris, H. C., Edwards, C. A., & Morrison D. J. (2019). Short Chain fatty acid production from mycoprotein and mycoprotein fibre in an in vitro fermentation model. Nutrients, 11(4), 800. https:// doi.org/10.3390/nu11040800 Ho, L.-H., Zulkifli, N. A., & Tan, T.-C. (2020). Edible mushroom: nutritional properties, potential nutraceutical values, and its utilisation in food product development. In A. K. Passari & S. Sánchez (Ed.) An Introduction to Mushroom. IntechOpen. https://doi.org/10.5772/intechopen.91827 Kostic, M., Smiljkovic, M., Petrovic, J., Glamoclija, J., Barros, L., Ferreira, I. C. F. R., Ciric, A., & Sokovic, M. (2017). Chemical, nutritive composition and a wide range of bioactive properties of honey mushroom Armillaria mellea (Vahl: Fr.) Kummer. Food & Function, 8(9), 3239-3249. https://doi.org/10.1039/ c7fo00887b
topusiewicz, t. (2018). The isolation, purification and analysis of the melanin pigment extracted from Armillaria mellea rhizomorphs. World Scientific News, 100, 135-153. Manan, S., Ullah, M. W., Islam, M., Atta, O. M., & Yang, G. (2021). Synthesis and applications of fungal mycelium-based advanced functional materials. Journal of Bioresources and Bioproducts, 6, 1-10. https://doi.org/10.1016/jjobab.2021.01.001 Nagy, M., Socaci, S., Tofana, M., Biris-Dorhoi, E. S., TIbulc Á. D., Petru T. G., Salanta, C. L., & Petrut, G. (2017). Chemical composition and bioactive compounds of some wild edible mushrooms. Bulletin UASVMFood Science and Technology, 74(1), Article 12629. https://doi.org/10.15835/buasvmcn-fst:12629
Nile, S. H., & Park, S. W. (2014). Total, soluble, and insoluble dietary fibre contents of wild growing edible mushrooms. Czech Journal of Food Sciences, 32(3), 302307. https ://doi.org/10.17221/226/2013-CJFS OECD-FAO Agricultural outlook 2017-2026. (2017). Paris: OECD Publishing. https://doi.org/10.1787/19991142 Rana, R. (2016). Nutritive analysis of wild edible mushroom Boletus edulis Bull ex. fries colleted
from North West Himalayas. International Journal of Innovative Research in Science, Engineering and Technology, 5(1), 698-704, https://doi. org/10.15680/IJIRSET.2015.0501130 Salehi, F. (2019). Characterization of different mushrooms powder and its application in bakery products: A review. International Journal of Food Properties, 22(1), 1375-1385. https://doi.org/10.108 0/10942912.2019.1650765 Schwab, C. G., & Whitehouse, N. L. (2022). Feed supplements: Ruminally protected amino acids. In P. L. H. McSweeney, J. P. McNamara (Eds.). Encyclopedia of Dairy Sciences (3rd. ed., pp. 540547). Academic Press. https://doi.org/10.1016/ B978-0-08-100596-5.23055-2 Simon, R. R., Borzelleca, J. F., de Luca, H. F., & Weaver, C. M. (2013). Safety assessment of the post-harvest treatment of button mushrooms (Agaricus bisporus) using ultraviolet light. Food and Chemical Toxicology, 56, 278-289. https://doi. org/10.1016/j.fct.2013.02.009 Sufer, O., Bozok, F., & Demir, H. (2016). Usage of edible mushrooms in various food products. Turkish Journal of Agriculture - Food Science and Technology, 4(3), 144-149. https://doi. org/10.24925/turjaf.v4i3.144-149.599 Ugbogu, E. A., & Ugbogu, O. C. (2016). A review of microbial protein production: Prospects and challenges. FUW Trends in Science and Technology Journal, 1, 182-185. Ukwuru, M. U., Muritala, A., & Eze, L. U. (2018). Edible and non-edible wild mushrooms: Nutrition, toxicity and strategies for recognition. Journal of Clinical Nutrition and Metabolism, 2, Article 1000117. Waktola, G., & Temesgen, T. (2018). Application of mushroom as food and medicine. Advances in Biotechnology & Microbiology, 11(4), Article 555817. https://doi.org/10.19080/AIBM.2018.11.555817 Zavastin, D. E., Mircea, C., Aprotosoaie, A. C., Gherman, S., Hancianu, M., & Miron, A. (2015). Armillaria mellea: Phenolic content, in vitro antioxidant and antihyperglycemic effects. Revista medico-chirurgicala a Societaat §ii de Medici §i Naturalifti din Ia$i, 119(1), 273-280. Zhang, S., Liu, X., Yan, L., Zhang, O., Zhu, J., Huang, N., & Wang, Z. (2015). Chemical compositions and antioxidant activities of polysaccharides from the sporophores and cultured products of Armillaria mellea. Molecules, 20(4), 5680-5697. https://doi. org/10.3390/molecules20045680 Zhou, J., Chen, M., Wu, S., Liao, X., Wang, J., Wu, O., Zhuang, M., & Ding, Y. (2020). A review on mushroom-derived bioactive peptides: Preparation and biological activities. Food Research International, 134, Article 109230. https:// doi.org/10.1016/j.foodres.2020.109230
Features of Dough Maturation and Bread Quality Formation with Armillaria Mellea Mycelium Biomass
Denis V. Minakov
Polzunov Altai State Technical University, Altai State University 46, prospect Lenina, Barnaul, 656038, Russian Federation E-mail: [email protected]
Liudmila А. Kozubaeva
Polzunov Altai State Technical University 46, prospect Lenina, Barnaul, 656038, Russian Federation
E-mail: [email protected]
Svetlana S. Kuzmina
Polzunov Altai State Technical University 46, prospect Lenina, Barnaul, 656038, Russian Federation E-mail: [email protected]
Elena Yu. Egorova
Polzunov Altai State Technical University 46, prospect Lenina, Barnaul, 656038, Russian Federation
E-mail: [email protected]
In recent years, the nutritional use of mushrooms has been perceived in a new context: mushrooms are considered as an additional source of minerals, vitamins, specific enzymes and a number of other biologically active substances. Some types of mushrooms can be used as a renewable reserve of dietary protein, including in the production of bakery products. Armillaria mellea differs from many other types of fungi with a higher content of protein nitrogen. The increased accumulation of protein is characteristic not only for the cells of the fruit body, but also for the cells of the mycelium of A. mellea, which determined the purpose of the study - analysis of the effect of the biomass of the mycelium of A. mellea on the biochemical processes of dough maturation and bread quality, for which the authors used standard and industry methods of control of raw materials and semi-finished bakery products, standard methods of microbiological analysis. The agarized biomass of the mycelium of the open autumn strain Armillaria mellea D-13 was used in the work, which was introduced into the dough at the kneading stage after was crushed to a homogeneous paste-like state. The dough was prepared from wheat baking flour of the first grade, agarized mycelium biomass was introduced into the dough at the rate of 2.5-10.0% by weight of flour. According to the results of the research, the dosage limits of the agarized biomass of mycelium - 7.5-10.0% are justified. Bread with this dosage retains the standard quality and does not acquire the characteristic taste and smell of mushrooms. With the hearth baking method, with an increase in the dosage of agarized mycelium biomass, the shape stability index of products decreases from 0.6 to 0.4, with the molded baking method, these undesirable effects are not pronounced.
Keywords: mushrooms, mycelium, biomass, food protein, dough, yeast fermentation
References
Bessonov, V. V., Knyaginin, V. N., & Lipetskaya, M. S. (Eds.). (2017). Nutritsiologiya-2040. Gorizonty nau-ki glazami uchenykh [Nutriciology-2040. Horizons of science through the eyes of scientists]. S-Petersburg: Fond "Tsentr strategicheskikh razrabotok "Severo-Zapad".
Bilai, V. I. (1982). Metody eksperimental'noi mikologii [Methods of experimental mycology]. Kiev: Naukova dumka.
Fedorova, R. A., Titova, Yu. A., & Eshnazarova, F. V. (2018). Sposob polucheniya gribnoi dobavki dlya prigotovleniya produktov iz muki [Method for obtaining a mushroom supplement for the preparation of flour products]. Izvestiya Sankt-
Peterburgskogo gosudarstvennogo agrarnogo uni-versiteta [Proceedings of the St. Petersburg State Agrarian University], 53, 105-108. https://doi. org/10.24411/2078-1318-2018-14105
Kravchenko, O. A., & Roslyakov, Yu. F. (2011). Tekhnologiya polucheniya i primeneniya produktov pererabotki gribov veshenka v proizvodstve khle-bobulochnykh izdelii povyshennoi pishchevoi tsen-nosti [Technology for obtaining and using products of processing of oyster mushrooms in the production of bakery products of increased nutritional value]. Izvestiya vuzov. Pishchevaya tekhnologiya [UniversityNews. Food Technology], 4, 76-77.
Minakov, D. V., Sevodina, K. V., Shadrintseva, A. I., & Sevodin, V. P. (2016). Sravnitel'naya otsen-ka aminokislotnogo i belkovogo sostava mitseli-ya i plodovykh tel nekotorykh bazidiomitsetov [Comparative evaluation of the amino acid and protein composition of mycelium and fruiting bodies of some basidiomycetes]. Izvestiya vuzov. Prikladnaya khimiya i biotekhnologiya [University News. Applied Chemistry and Biotechnology], 6, 50-56. https://doi. org/10.21285/2227-2925-2016-6-3-50-56
Muzalevskaya, R. S., & Vlasova, M. V. (2010). Obogashchenie khlebobulochnykh izdelii produktami pererabotki dikorastushchikh gribov [Enrichment of bakery products with processing products of wild mushrooms]. Pishchevaya pro-myshlennost' [Food Industry], 6, 56-57.
Permyakova, L. V. (2016). Klassifikatsiya stimulyator-ov zhiznennoi aktivnosti drozhzhei [Classification of stimulators of vital activity of yeast]. Tekhnika i tekhnologiya pishchevykh proizvodstv [Technique and Technology of Food Production], 42(3), 46-55.
Strel'chenko, E. A., Ivanovskii, P. N., & Gurskaya, A. E. (2019). Izuchenie vozmozhnosti ispol'zovani-ya produktov pererabotki kul'tiviruemykh gribov v tekhnologii khlebobulochnykh izdelii [Studying the possibility of using processed products of cultivated mushrooms in the technology of bakery products]. Obrazovanie i nauka v Rossii i za rubezhom [Education and Science in Russia and Abroad], 2, 394-400.
Bakir, T., Boufars, M., Karadeniz, M., & Sezgin S. (2018). Amino acid composition and antioxidant properties of five edible mushroom species from Kastamonu, Turkey. African Journal of Traditional, Complementary and Alternative Medicines, 15(2), 80-87. https://doi.org/10.21010/ajtcam.v15i2.10
Bovi, M., Cenci, L., Perduca, M., Capaldi, S., Monaco, H. L., Carrizo, M. E., Civiero, L., Chiarelli, L. R., & Galliano, M. (2013). BEL p-tre-foil: A novel lectin with antineoplastic properties in king bolete (Boletus edulis) mushrooms. Glycobiology, 23(5), 578-592. https://doi. org/10.1093/glycob/cws 164
Cheung, P. C. K. (2013). Mini-review on edible mushrooms as source of dietary fiber: preparation and health benefits. Food Science and Human Wellness, 2(3-4), 162-166. https://doi.org/10.1016/)'. fshw.2013.08.001 Colak, A., Faiz, O., & Sesli, E. (2009). Nutritional composition of some wild edible mushrooms. Türk Biyokimya Dergisi [Turkish Journal of Biochemistry], 34(1), 25-31.
Erbiai, E. H., da Silva, L. P., Saidi, R., Lamrani, Z., Esteves da Silva, J. C. G., & Maouni, A. (2021). Chemical composition, bioactive compounds, and antioxidant activity of two wild edible mushrooms Armillaria mellea and Macrolepiota procera from two countries (Morocco and Portugal). Biomolecules, 11(4), 575. https://doi.org/10.3390/ biom11040575 Friedman, M. (2016). Mushroom polysaccharides: Chemistry and antiobesity, antidiabetes, anticancer, and antibiotic properties in cells, rodents, and humans. Foods, 5(4), 80. https://doi.org/10.3390/ foods5040080 Ghosh, K. (2016). A Review: Edible mushrooms as source of dietary fiber and its health effects. Journal of Physical Sciences, 21, 129-137. Girma, W., & Tasisa, T. (2018). Application of mushroom as food and medicine. Advances in Biotechnology & Microbiology, 11(4), Article 555817. https://doi.org/10.19080/AIBM.2018.11.555817 González, A., Cruz, M., Losoya, C., Nobre, C., Loredo, A., Rodríguez, R., Contrerasa, J., & Belmares, R. (2020). Edible mushrooms as a novel protein source for functional foods. Food & Function, 11(9), 7400-7414. https://doi.org/10.1039/d0fo01746a Harris, H. C., Edwards, C. A., & Morrison D. J. (2019). Short Chain fatty acid production from mycopro-tein and mycoprotein fibre in an in vitro fermentation model. Nutrients, 11(4), 800. https://doi. org/10.3390/nu11040800 Ho, L.-H., Zulkifli, N. A., & Tan, T.-C. (2020). Edible mushroom: nutritional properties, potential nu-traceutical values, and its utilisation in food product development. In A. K. Passari & S. Sánchez (Ed.) An Introduction to Mushroom. IntechOpen. https://doi.org/10.5772/intechopen.91827 Kostic, M., Smiljkovic, M., Petrovic, J., Glamoclija, J., Barros, L., Ferreira, I. C. F. R., Ciric, A., & Sokovic, M. (2017). Chemical, nutritive composition and a wide range of bioactive properties of honey mushroom Armillaria mellea (Vahl: Fr.) Kummer. Food & Function, 8(9), 3239-3249. https://doi.org/10.1039/ c7fo00887b
topusiewicz, t. (2018). The isolation, purification and analysis of the melanin pigment extracted from Armillaria mellea rhizomorphs. World Scientific News, 100, 135-153.
Manan, S., Ullah, M. W., Islam, M., Atta, O. M., & Yang, G. (2021). Synthesis and applications of fungal mycelium-based advanced functional materials. Journal of Bioresources and Bioproducts, 6, 1-10. https://doi.org/10.1016/jjobab.2021.01.001 Nagy, M., Socaci, S., Tofana, M., Biris-Dorhoi, E. S., TIbulc A. D., Petru T. G., Salanta, C. L., & Petrut, G. (2017). Chemical composition and bioactive compounds of some wild edible mushrooms. Bulletin UASVM Food Science and Technology, 74(1), Article 12629. https://doi.org/10.15835/bu-asvmcn-fst:12629 Nile, S. H., & Park, S. W. (2014). Total, soluble, and insoluble dietary fibre contents of wild growing edible mushrooms. Czech Journal of Food Sciences, 32(3), 302-307. https://doi.org/10.17221/226/2013-CJFS
OECD-FAO Agricultural outlook 2017-2026. (2017). Paris: OECD Publishing. https://doi. org/10.1787/19991142 Rana, R. (2016). Nutritive analysis of wild edible mushroom Boletus edulis Bull ex. fries colleted from North West Himalayas. International Journal of Innovative Research in Science, Engineering and Technology, 5(1), 698-704, https://doi. org/10.15680/IJIRSET.2015.0501130 Salehi, F. (2019). Characterization of different mushrooms powder and its application in bakery products: A review. International Journal of Food Properties, 22(1), 1375-1385. https://doi.org/10.108 0/10942912.2019.1650765 Schwab, C. G., & Whitehouse, N. L. (2022). Feed supplements: Ruminally protected amino acids. In P. L. H. McSweeney, J. P. McNamara (Eds.). Encyclopedia of Dairy Sciences (3rd. ed., pp. 540547). Academic Press. https://doi.org/10.1016/ B978-0-08-100596-5.23055-2 Simon, R. R., Borzelleca, J. F., de Luca, H. F., & Weaver, C. M. (2013). Safety assessment of the post-harvest treatment of button mushrooms
(Agaricus bisporus) using ultraviolet light. Food and Chemical Toxicology, 56, 278-289. https://doi. org/10.1016/j.fct.2013.02.009 Sufer, 0., Bozok, F., & Demir, H. (2016). Usage of edible mushrooms in various food products. Turkish Journal of Agriculture - Food Science and Technology, 4(3), 144-149. https://doi. org/10.24925/turjaf.v4i3.144-149.599 Ugbogu, E. A., & Ugbogu, O. C. (2016). A review of microbial protein production: Prospects and challenges. FUW Trends in Science and Technology Journal, 1, 182-185. Ukwuru, M. U., Muritala, A., & Eze, L. U. (2018). Edible and non-edible wild mushrooms: Nutrition, toxicity and strategies for recognition. Journal of Clinical Nutrition and Metabolism, 2, Article 1000117. Waktola, G., & Temesgen, T. (2018). Application of mushroom as food and medicine. Advances in Biotechnology & Microbiology, 11(4), Article 555817. https://doi.org/10.19080/AIBM.2018.11.555817 Zavastin, D. E., Mircea, C., Aprotosoaie, A. C., Gherman, S., Hancianu, M., & Miron, A. (2015). Armillaria mellea: Phenolic content, in vitro antioxidant and antihyperglycemic effects. Revista medico-chirurgicalâ a Societât cii de Medici §i Naturaliçti din Ia$I [The Medical-Surgical Journal of the Society of Physicians and Naturalists of Iasi], 119(1), 273-280. Zhang, S., Liu, X., Yan, L., Zhang, O., Zhu, J., Huang, N., & Wang, Z. (2015). Chemical compositions and antioxidant activities of polysaccha-rides from the sporophores and cultured products of Armillaria mellea. Molecules, 20(4), 5680-5697. https://doi.org/10.3390/molecules20045680 Zhou, J., Chen, M., Wu, S., Liao, X., Wang, J., Wu, O., Zhuang, M., & Ding, Y. (2020). A review on mushroom-derived bioactive peptides: Preparation and biological activities. Food Research International, 134, Article 109230. https://doi.org/10.1016/'. foodres.2020.109230
