CC BY
73
УДК 606:663.1/664.858; 664.66
Повышение устойчивости кондитерских и хлебобулочных изделий
к микробиологической порче
С.П. Полякова, канд. техн. наук НИИ кондитерской промышленности О.А. Сидорова, канд. биол. наук ГОСНИИ хлебопекарной промышленности
Пророщенное зерно - натуральный, природный продукт, все питательные вещества находятся в нем в естественных формах и сочетаниях. Пророщенное зерно широко используют в различных оздоровительных диетах [1-3]. В пищевой промышленности наиболее широко применяется пророщенное зерно пшеницы. При проращивании в нем увеличивается содержание витаминов: С -в 5 раз; В - в 1,5; В12 - в 13,5; В9 - в 4 раза, возрастает содержание антиок-сидантов, стимуляторов роста [2, 4, 5]. Традиционно пшеницу проращивают при температуре 20...40 °С [2, 5-8], при этом наблюдается активный рост посторонней микрофлоры, значительно снижающей безопасность пророщенного зерна. Для уменьшения количества микроорганизмов используют различные способы - введение в воду при замачи-
Ключевые слова: проращивание зерна; микроорганизмы-продуценты целлюлаз; зерновой хлеб; хранение.
Key words: germinate grain; microorganism-producers of cellulosic enzymes; grain bread; storage.
вании антимикробных веществ или обработку ими пророщенного зерна, снижение температуры проращивания или сокращение времени проращивания за счет комплексов ферментных препаратов, разрушающих оболочку зерна, основной компонент которой - целлюлоза. Целлюлозные волокна представляют собой пучки фибрилл, состоящие из цепочек Р-й-глюкозы со степенью полимеризации около 14 000. Ферментативное расщепление целлюлозы осу-
ществляется под воздействием комплекса ферментов - целлюлаз, включающих эндо-в-1,4-глюканазу, разрушающую в-1,4-связи внутри макромолекулы с образованием крупных фрагментов; экзо-в-1,4-глюканазу, отщепляющую от макромолекулы дисахарид целлобиозу и в-глюкозидазу, гидролизующую цел-лобиозу с образованием глюкозы. Процесс разложения целлюлозы осложняется тем, что ферменты должны особым образом адсорбироваться на поверхности волокон целлюлозы [9]. Кроме целлюлозы оболочки зерна содержат и другие трудногид-ролизуемые полисахариды: лигнин, пентозаны, пектиновые вещества. Все это осложняет использование очищенных промышленных ферментных препаратов, требуя разработки технологий их применения. В то же время в природе разлагать целлюло-
NEW IDEA IN PRODUCTION
ф
Ьишиж
отруби пшеничные
скорлупа арахиса
рубец
ОЬОС неочищенный
Накопительная среда: модифицированный бульон Гетчинсона
30 X
Выделение отдельных колоний Среда;
модифицированный агар Гетчинсона
Рис. 1. Схема выделения чистых культур микроорганизмов
зу способны различные бактерии: отдельные представители рода Clostridium, ряд актиномицетов, миксобактерии, некоторые виды рода Pseudomanas, представители рода Cellulomonas, микроорганизмы желудка жвачных животных, относящиеся к родам Ruminiciccus, Bacteroides, Butyribrio и др. Целлюлозу расщепляют плесневые грибы, относящиеся к родам Fusarium и Chaetomium, а также Aspergillius fumigates, A. nidulans, Botrytis cinerea, Rhizoctonia solani, Trichoderma viride, Chaetomium globosum и Myrothecium verrucaria. [10-12, 14]. Кроме целлюлозы бактерии и грибы разрушают также пенто-заны, пектиновые вещества и лигнин, которые содержатся в растительных тканях.
В НИИ кондитерской промышленности разработана технология получения пророщенного зерна пшеницы с использованием направленного культивирования микроорганизмов.
Пророщенное по традиционной технологии зерно пшеницы имело высокую обсемененность (КОЕ/г): КМАФАнМ- 1,3x1010; дрожжи-3,0х103; плесени - 25. Для снижения микробиологической обсемененнос-ти пророщенного зерна и сокращения времени его проращивания в разработанной технологии в каче-
стве жидкого компонента использовали культуральную жидкость (КЖ) микроорганизмов-продуцентов целлюлолитических ферментов.
Чистые культуры целлюлозоутили-зирующих микроорганизмов выделяли из природных биотопов - органических остатков, богатых целлюлозой и желудочно-кишечного тракта жвачных животных (рис. 1). Скрининг выделенных шести чистых культур целлюлозоутилизирующих микроорганизмов проводили по влиянию комплекса ферментов КЖ этих микроорганизмов на процесс проращивания зерна. Оценивали скорость проращивания и наличие антибиотической активности. В полученной КЖ замачивали зерна пшеницы (гидромодуль - жидкий компонент:зерно = 1:1,5) при температуре 50 °С в течение 8 ч, затем проращивали при 22 °С в течение 72 ч. Каждые 12 ч фиксировали количество пророщен-ных зерен по отношению к их общему числу (рис. 2).
Использование в качестве жидкого компонента КЖ целлюлозоутилизирующих микроорганизмов ускоряло процесс прорастания зерен пшеницы - оптимальное время проращивания при использовании КЖ составляло 48 ч, тогда как при применении воды (контроль) проращивание занимало не менее 60 ч.
Ов1
]—~¡.Р2 _V___ÍP1
Ов2 От2
вода
24 36 48 Время проращивания, ч
72
Рис. 2. Динамика прорастания зерен пшеницы, замоченных в КЖ:
вода - жидкий компонент вода; Ов1, Р2, Ов2, Р1, От2, А - жидкий компонент КЖ соответствующих штаммов микроорганизмов
Антибиотическую активность выделенных штаммов определяли по отношению к бактерии Bacillus subtilis- типичному представителю микрофлоры зерна - методом лунок в чашках Петри. Наибольшей антибиотической активностью обладает штамм Р2, который и был отобран для дальнейшего использования в технологии проращивания зерна. Идентификацию штамма Р2 проводили на основании анализа морфологических признаков и биохимических свойств с применением тест-
НОВЫЕ ИДЕИ В ПРОИЗВОДСТВЕ ПРОДУКТОВ
ТЕМА НОМЕРА]
Таблица 1
Микробиологические показатели пророщенного зерна
Микробиологические показатели, ОЕ/г
Технология проращивания мезофильные аэробные и факультативно-анаэробные микроорганизмы дрожжи плесени
Классическая 1,3x1010 3,0х103 25
С использованием КЖ Succinimonas ssp. шт. Р2 2,2х102 <10 <10
Таблица 2
Микробиологические показатели зефира в процессе хранения
Зефир
Микробиологические показатели, КОЕ/г Срок хранения, мес контроль (без добавлений) с пророщен-ным зерном (по технологии с ЛЖ Succinimonas ssp. шт. Р2)
Мезофильные аэробные и факультативно- Исходная точка 65 45
анаэробные микроорганизмы 1 1,3х102 50
Дрожжи Исходная точка 1 <10 <10 <10 <10
Плесени Исходная точка 1 <10 10 <10 <10
Таблица 3 Микробиологические показатели зернового хлеба
Технология подготовки зерна Споры бактерий, КОЕ/г Картофельная болезнь хлеба
Замачивание в воде 5,6x105 Признаки (запах) через 24 ч
Замачивание в КЖ Succinimonas ssp. шт. Р2 1,2х102 Отсутствие признаков через 120 ч
систем «Мультимикротесты для биохимической идентификации», общепринятых способов, согласно [15, 16] и электронной справочно-идентифи-кационной системы «Вегдеу 1.0». Выделенный штамм Р2 был идентифицирован как бактерия рода Succinimonas.
Микробиологическая обсеменен-ность зерна, пророщенного с использованием в качестве жидкого компонента КЖ Succinimonas ssp. шт. Р2, представлена в табл. 1.
Разработана технология зефира с добавлением 5 % пророщенного зерна. Опытные и контрольные образцы зефира хранили в течение 1 мес при температуре 18+3 °С и влажности воздуха 75-80 %. Установлено положительное влияние пророщенного
зерна на микробиологическую устойчивость кондитерских изделий при хранении (табл. 2). Это объясняется антибактериальными свойствами КЖ Succinimonas ssp. шт. Р2.
Использование зерна пшеницы, пророщенного по разработанной технологии, при производстве зернового хлеба позволяет получить хлебобулочные изделия менее подверженные микробиологической порче (табл. 3).
Проведенные исследования позволили сделать вывод, что использование направленного культивирования микроорганизмов при проращивании зерна позволяет не только сократить время проращивания, но и получить зерновую массу с меньшей микробиологической обсемененностью. Применение зерна, пророщенного с КЖ культур микроорганизмов, обладающих антимикробными свойствами в технологиях кондитерских и хлебобулочных изделий, позволяет получить продукты более устойчивые к микробиологической порче без добавления химических консервантов.
ЛИТЕРАТУРА
1. Ehrenbergerova, J. Different barley cultivars as a source of green mass for improving nutrient balance in human. Fortschritte in der Saatguttechnologie und -untersuchung - ertragsorientierte/J. Ehrenbergerova//Zuchtungsstrategien fur neue Verwertungsmoglichkeiten. -2008. - P. 91-94.
2. Оценка эффективности использования хлеба, изготовленного из пророщенного зерна, в диетотерапии больных пожилого возраста с сердечно-сосудистыми заболевани-ями/А.В. Погожева [и др.]//Вопросы питания. - 2006. - Т. 75. - № 5. -С. 45-48.
3. Смирнов, С.О. Использование продуктов глубокой переработки зерна амаранта для здорового питания: 3-я Конференция молодых ученых «Обеспечение качества и безопасности продукции агропромышленного комплекса в современных социально-экономических услови-ях»/С.О. Смирнов. - М., 2009.218 с.
4. Сташкова, Н.О. Влияние обойной муки из пророщенных зерен пшеницы на качество булочки маковой: Материалы межрегиональной науч.-практ. конференции/Н.О. Сташкова, Ф.И. Грязина, В.М. Блинов. - Йошкар-Ола, 2007.
5. Шаскольский, В. Антиоксидант-ная активность прорастающих се-
мян/В. Шаскольский, Н. Шасколь-ская//Хлебопродукты. - 2007.-№ 8.
6. Девятов, П.Н. Новые гидропонные биотехнологии проращивания зерна/П.Н. Девятов, Т.П. Мякотина, Д.С. Гришина//Владимирский земледелец. - 2005.- №1-2 (3536).
7. Сташкова, Н.О. Особенности технологии получения проростков пшеницы в вакуумной сушилке с инфракрасными излучателями/ Н.О. Сташкова, В.М. Блинов/Хранение и переработка сельхозсы-рья. - 2009. - № 8.
8. Кузнецова, Е.А. Совместное использование экстракта шишек хмеля и биокатализаторов на основе целлюлаз в производстве хлебобулочных изделий/Е.А. Кузнецова, Е.В. Хмелева, А.В. Ковалева//Но-вое в технологии и технике пищевых производств. - 2010. - С. 336337.
9. Диксон, М. Ферменты/М. Диксон, Э. Уэбб: пер.англ. - М.: Мир, 1982. - 375 с.
10. Евтушенков, А.Н. Использование бактерий рода Erwinia в технологии получения льноволокна из льно-соломки /А.Н. Евтушенков, Ю.К. Фо-мичев. - Торжок: ВНИИ льна, 2005. - С. 240-244.
11. Munoz, I.G. Structural and functional studies of cellobiohydrolase Cel7D from the white-rot fungus Phanerochaete chrysosporium: Doctoral thesis/I.G. Munoz: Uppsala, 2002. - 127 c.
12. Enzymatic activity charac-teristics of a wheat straw aerobic degradation microbial community/Yu-ling Dong [et al.]//J.China Agr.Univ. - 2010. -Т. 15. - N 1. - P. 1-6.
13. Yuwei, L. Effects of phytase, cellulase and dehulling treatments on zinc in vitro solubility in faba bean (Vicia faba L.) flour and seed International/L. Yuwei, X. Weihua, C. Qunxiang//J. of Food Science & Technology. - 2010. - Feb. -Vol. 45. - Issue 2. - P. 358-364.
14. Xie, G. Genetic Engineering of Energy Crops: A Strategy for Biofuel Production/G. Xie, L. Peng//China Journal of integrative Plant Biology. -2011. - Т. 53. - N 2. - P. 143-150.
15. Гнеушева, И.А. Биологическая активность грибов рода Trichoderma и их промышленное применение/ И.А. Гнеушева, Н.Е. Павловская, И.В. Яковлева//Вестник ОрелГАУ. -2010. - № 3. - С. 36-39.
16. Хоулт, Дж. Определитель бактерий Берджи, Медицинская литература от издательства/Дж. Хоулт, Н. Криг, П. Снит. - М.: Мир, 1997. -801 с.
