CC BY
44
664.267.002.2
11РИМЕНЕНИЕ ЧЕ ЧЕВИ ЧНОЙ МУКИ В ПРОИЗВОДСТВЕ ЖИДКИХ ДРОЖЖЕЙ
Л.П. ПАЩЕНКО, И.М. ЖАРКОВА, Ю.Ф. РОСЛЯКОВ,
Л.Ю. ПАЩЕНКО
Воронежская государственная технологическая академия Кубанский государственный технологический университет
В технологии хлебопекарного производства одной из важнейших стадий является разрыхление теста перед выпечкой биологическим способом. При этом происходит ряд процессов, в том числе ферментативных, микробиологических, в результате которых накапливаются продукты брожения, формирующие вкус и аромат изделий, состояние пористости и их объем. Изменения в структуре крахмала и белковых веществ при брожении теста (на стадиях брожения и расстойки) обусловливают получение пористого, эластичного мякиша с хорошей усвояемостью по сравнению с хлебом из теста, подвергнутого механическому и химическому способам разрыхления.
Несмотря на некоторые недостатки биологического способа - длительность брожения, потребность в бродильных емкостях, более низкая производительность труда ит. д. - он является в настоящее время основным при изготовлении хлебобулочных изделий.
В качестве биологического разрыхлителя используют прессованные, сушеные, сухие активные и сухие инстанг-ные дрожжи, дрожжевое молоко. Наряду с прессованными дрожжами (или вместо них) широко применяют жидкие дрожжи, которые готовят непосредственно на хлебопекарных предприятиях.
Жидкие дрожжи - это полуфабрикат, приготовленный на заквашенной заварке путем размножения в ней хлебопекарных дрожжей. Наиболее распространена схема, предусматривающая на первой стадии заквашивание осахаренной водно-лучной заварки при48-54 °С термофильными молочнокислыми бактериями Lactobacillus delbrbeckii.
Исследования по биохимии брожения теста показали, что молочнокислые бактерии подавляют развитие нежелательной, спонтанной, гнилостной микрофлоры при культивировании дрожжевых клеток и оказывают существенную роль в созревании теста. В полуфабрикатах, где присутствуют молочнокислые бактерии, накапливается больше продуктов гидролиза белка и крахмала, усваиваемых дрожжами, в результате биохимические и микробиологические процессы в тесте интенсифицируются. На второй стадии заквашенная заварка с высоким содержанием молочной кислоты, охлажденная до 28-30 °С, применяется в качестве питательной смеси для размножения в ней дрожжевых клеток Saccharomyces cere visiae.
В состав питательной смеси, используемой для культивирования дрожжевых клеток, входят различные компоненты, основной из которых, как правило, - мужа. Ус-
тановлено, что использование последней для производства жидких дрожжей экономически нецелесообразно: повышаются технологические затраты на стадии заквашивания молочнокислыми бактериями и при культивировании дрожжевых клеток, в результате чего снижается выход готовых изделий. Кроме того, хлебопекарная мука не отвечает полностью потребностям указанных микроорганизмов в веществах, необходимых для их активной жизнедеятельности.
В Г осу дарственном НИИ хлебопекарной промышленное ги проведены исследования по усовершенствованию технологии приготовления жидких дрожжей с улучшенными биотехнологическими свойствами [1]. Рекомендованы следующие наиболее практически осуществимые приемы:
осахаривание мучной заварит амилолитическими или глюкоамилазными ферментными препаратами, либо использование высокоосахаренного полуфабриката в начале культивирования дрожжей;
введение в заварку белоксодержащих продуктов -соевой муки, белковых концентратов, получаемых из шрота хлопчатника и других культур, инактивированной дрожжевой биомассы;
внесение в начальном периоде культивирования дрожжевых клеток минеральных солей - СаБО,. М^БСи, К2НР04, (МН4)2504;
проведение аэрации смеси в начальной стадии выращивания дрожжей или дозирование в дрожжевую биомассу гомогенизированной заквашенной заварки [2].
Однако во всех приведенных вариантах для приготовления заварки предлагается использовать хлебопекарную муку . Кроме того, введение в заварку соевой муки, содержащей 8 видов антипитательных веществ,
- ингибиторы пепсина и трипсина, сапонины, полифенолы, изофлавоны, олигосахариды, танины и др. - снижает пищевые достоинства выпекаемого хлеба [3].
Полученные данные о влиянии состава питательной смеси, отличающегося от традиционного, на интенсивность размножения микроорганизмов [2] позволили нам предложить полную замену пшеничной или ржаной обдирной муки на ранее не применяемую при производстве жидких дрожжей чечевичную муку. Особенности химической структуры входящих в нее компонентов, отсутствие активных ингибиторов пищеварительных ферментов (кроме ингибиторов трипсина, активность которых в 5,6 раз ниже, чем в фасоли) выгодно отличают чечевичную муку от соевой.
На начальной стадии исследований нами был проведен сравнительный анализ состава муки: пшеничной 1-го, 2-го сортов и обойной, ржаной обдирной, а также чечевичной.
)ИЗ-
)00-
ста-
при
че-
ше-
тям
ІДИ-
зШ-ГБО-:й с [1]. ски
ЙМЙ фИ-)В -
с из іан-
ния
104,
іра-
ІИО-
[Г0-
пс-
вой
лв,
фе-
ни-
:ль-
ин-
ВО-
ГЛИ
1рИ
ку.
нее
пи-
ип-
ли)
ро-
гой
же
Известно, что источникамиуглерода для дрожжейяв-ляюгся различные углеводы, мою - и дисахариды, а также спирты, альдегиды и органические кислоты При отсутствии аэрации дрожжи используют только сахара. Из данных, приведенных в табл. 1 [4], видно, что содержание моно- и дисахаридов в чечевичной муке выше: в 2,9 раза, чем в пшеничной обойной, в 3,2-в пшеничной 2-го сорта и ржаной обдирной, в 5,8 - в пшеничной 1-го сорта.
Таблица I
Вид и сорт муки
Содержание в 100 г пшеничная I сорта пшеничная II сорта пшенич- ная обой- ная ржаная обдир- ная чечевич- ная
Белки, г 10,6 11,7 11,5 8,9 24
Жиры, г 1,3 1,8 2,2 1,7 1,5
Моно- и дисаха-рвды, г 0,5 0,9 1,0 0,9 2,9
Крахмал, г 67,1 62,8 55,8 59,3 39,8
Зола, г 0,7 1,1 1,5 1,2 2,7
Минеральные вещества:
натрий, мг 4 6 7 2 55
калий, мг 176 251 310 350 672
кальций, мг 24 32 39 34 83
магний, мг 44 73 94 60 80
фосфор, мг 115 184 336 189 390
железо, мг 2,1 3,9 4,7 3,5 11,8
кремний, мг 3 2 - - 80
медь, мкг 180 290 400 230 660
марганец,мкг 1120 1470 2460 1340 1190
молибден, мкг 15,9 20,4 22,0 6.4 77,5
никель, мкг 9,3 20,0 22,0 - 161,0
бор, мкг 74 93 - - 610
Витамины, мг: В1 0,25 0,37 0,41 0,35 0,50
в2 0,08 0,12 0,15 0,13 0,21
Источники азотного питания дрожжевых клеток -растворимые органические и неорганические азотистые вещества. Сложные высокомолекулярные протеины клетками БассИаготусея сегеу1$1ае не усваиваются, так как они не вырабатывают экзо ферментов, расщепляющих сложные белки. Однако продукты гидролиза белков могут усваиваться дрожжевыми клетками, при этом наиболее активно аминокислоты, амида и аммонийные соединения. Аммиачный азот, отщепленный от аммонийных солей или аминокислот, используется дрожжевыми клетками для синтеза собственных белков. Содержание белков в чечевичной муке в 2,1-2,7 раза выше, чем в пшеничной муке 1-го, 2-го сортов, в обойной и ржаной обдирной муке (табл. 1).
Определенную роль в метаболизме дрожжей выполняют макро- (калий, натрий, фосфор, магний, каль-
ций) и микроэлементы (железо, медь, марганец, кобальт, цинк, молибден, никель, кремний, алюминий, бор).
Ионы натрия в питании живой клетки играют особо важную роль. Эго обусловлено существованием так называемого “натриевого насоса”. Установлено, что благодаря наличию биологического механизма переноса вслед за натрием сахаров и аминокислот — основных компонентов, необходимых для синтеза белка в дрожжевой клетке, увеличение концентрации ионов натрия в питательной смеси приводит к активации процессов синтеза внутриклеточных веществ, повышению активности почкования и к увеличению, вследствие этого, скорости роста биомассы дрожжевых клеток.
Дэказано [5], что в среде с повышенным осмотическим давлением - 49-93 Н^мМО4) против 35-39 ЩмМо4) в контроле - скорость роста БассИаготусез сегеУ1$\ае повышается, в связи с чем увеличивается выход дрожжей, изменяется химический состав клеток: в них накапливается больше гликогена, волютина, тре-галозы. По сравнению с исследованными сортами хлебопекарной муки (табл. 1) содержание натрия в чечевичной муке превышает этот показатель в 7,9-27,5 раза, калия в 1,9-3,8, кальция в 2,1-3,5, фосфора в 1,2-3,4, железа в 2,5-5,6, магния в 1,1—1,8 раза (лишь в пшеничной обойной магния несколько больше - 94
мг/100 г против 80 мг/100 г в чечевичной муке).
Таким образом, полученные данные свидетельствуют о целесообразности использования чечевичной муки в процессе приготовления жидких дрожжей.
Разработку модифицированной схемы и способа
получения жидких дрожжей с улучшенными показателями качества проводили по следующим направлениям: изучение химического состава осахаренной заварки из чсчевкчнои муки до и после заквашивания и оценка ее влияния на скорость размножения дрожжевых клеток; влияние чечевичной муки на показатели качества жидких
дрожжей. < •
Жидкие дрожжи готовили двумя способами: по рациональной схеме с использованием смеси ржаной обдирной муки и пшеничной 2-го сорта (вариант I: без разбавления заквашенной заварки) - контроль; по варианту I, но с полной заменой смеси ржаной и пшеничной муки на чечевичную (для осахаривания заварки использовали ферментный комплекс ржаного неферментированно-
го солода) - вариант П: опыт.
Показатели качества жидких дрожжей приведены в
табл. 2. , , ...
Табл ица 2
Показатели Варианты приготовления жидких дрожжей
I 11
Температура, °С 32,0 32,0
Влажность, % 83,5 85,0
Кислотность, град 10,0 1 ] ,2
Подъемная сила по “'шарику'’, мин 25,0 18,0
Число клеток, млн/г 150.0 195,0
Число мертвых клеток, % 4,1 зд
Число клеток с гликогеном, % 77,0 89,0
Число почкующихся клеток, % 24,5 38,8
Проведены исследования углеводного состава питательной смеси для возобновления жидких дрожжей на различных стадиях их приготовления.
Анализ динамики накопления редуцирующих сахаров по стадиям приготовления питательных смесей с ржаной и пшеничной, а также с чечевичной мукой свидетельствует о том, что начальное содержание редуцирующих веществ в заварке из чечевичной муки на 4,4 % выше по сравнению с контрольным вариантом I. Такое различие сохраняется и после 90 мин осахаривания. При заквашивании заварки наблюдается увеличение содержания редуцирующих веществ за счет гидролиза крахмала как амилазами неферментированного солода, так и образующейся молочной кислотой. Молочнокислые бактерии проявляют свою жизнедеятельность при минимальных количествах сахара: они потребляют его в 4,5 раза меньше, чем дрожжевые клетки при спиртовом брожении. Вследствие этого при заквашивании заварки образование редуцирующих веществ в ней превалирует над их потреблением.
В период культивирования дрожжевых клеток в освеженной питательной смеси расход редуцирующих сахаров резко увеличивается, и несмотря на это, через 3 ч их количество в смеси, содержащей чечевичную муку, выше, чем в варианте I.
Рост, развитие и размножение дрожжей невозможны и без белковых веществ. По содержанию белков че -чевичная мука выгодно отличается от ржаной и пшеничной. Начальное содержание аминного азота в питательных смесях с чечевичной мукой составляет 8,4 %, а с ржаной обдирной и пшеничной 2-го сорта - 4,7 %. Под действием протеолитических ферментов муки и неферментированного солода массовая доля аминного азота увеличивается: при осахаривании до 25 и 51 %; при заквашивании, несмотря на его потребление молочнокислыми бактериями, до 30,1 и 59,2 % (варианты I и И соответственно). Потребление азота дрожжами зависит от состава среды: при их культивировании по варианту I в заквашенной заварке утилизируется 25,9 % аминного азота, по варианту II - 39,6 %.
Содержание водорастворимого азота при осахаривании изменяется от 0,04 до 0.34 % в заварке, приго-
товленной по варианту I, и отО, 1 до 0,49 %-по варианту II. При заквашивании массовая доля водорастворимого белка увеличивается до 0,57 и 0,72 % для вариантов I и И соответственно. При культивировании дрожжевых клеток в питательной смеси после освежения жидкихдрожжей водорастворимый азот более активно расходуется дрожжами, выращенными с чечевичной мукой (0,5 %), чем с ржаной и пшеничной (0,33 %).
Качество жидких дрожжей оценивают по подъемной силе, кислотности, влажности, числу живых и мертвых дрожжевых клеток, по содержанию клеток с запасными питательными веществами (гликоген, во-лютин, трегалоза) и способностью дрожжей к размножению (табл. 2).
Как показывают данные табл. 2, дрожжи, выращенные на чечевичной жвашеншй заварке, характеризуются высокими биотехнологическими свойствами: подъемная сила лучше на 7 мин, число клеток с гликогеном выше на 12 %; дрожжевые ктетки более крутого размера; число почкующихся клеток возрастает на 14,3 %, число мертвых клеток уменьшается на 1,0 % Выход бшмассы дрожжи увеличивается на 30 %.
О готовности полуфабриката судят по его конечной кислотности. На рисунке показана зависимость образования кислот при воспроизводстве жидких дрожжей от состава питательной смеси. Как видно, более интенсивно этот процесс происходит при культивировании дрожжевых клеток в питательной смеси, содержащей чечевичную муку.
Между отдельными характеристиками жидких дрожжей существует тесная взаимосвязь, обусловленная глубокими микробиологическими и биохимическими изменениями в системе. Модели роста микроорганизмов описывают, в основном, зависимость удельной скорости роста биомассы ц от факторов внешней среды и от результатов жизнедеятельности микроорганизмов (их текущей концентрации, возраста популяции и др.).
Приведенные ниже эмпирические уравнения отражают влияние некоторых факторов на интенсивность процесса воспроизводства дрожжей:
ц -/(Х.Ч :.,а „ (1)
где ц - удельная скорость роста биомассы, число клеток/1 г;Х-концентрация дрожжевых клеток, млн/г; £ - концентрация усвояемых сахаров. %; \ - концентрация аминного азота. %; А - концентрация водорастворимого азота, %.
Выражение (1) может быть записано и в виде ., , ; ц=^(Д0/г(5)/зЙ)/4С4). (2)
Уравнение регрессии представим в виде, число клеток:
у = 4708,396 - 8,03x1 - 72.448х?- 91,332х3 -
- 0,23 6х,х2+1,518*21 (3)
где х\' х% хз - концентрация соответственно усвояемых сахаров, аминного азота, водорастворимого азота, %.
Таким образом, замена ржаной обдирной муки на чечевичную при получении жидких дрожжей позволяет сократить их расход при изготовлении хлеба, сэкономить основное сырье хлебопекарного производства, увеличить выход готовой продукции.
выводы
Доказана целесообразность полной замены хлебопекарной муки на чечевичную при получении жидких дрожжей. Предложенный способ их производства позволяет:
исключить расход хлебопекарной муки на приготовление питательной смеси при культивировании биомассы дрожжей, в результате чего улучшаются экономические показатели предприятия за счет увеличения выхода готовых изделий из сэкономленного основного сырья;
интенсифицировать процесс приготовления жидких дрожжей (выход биомассы увеличивается на 30 %);
улучшить биотехнологические показатели качества жидких дрожжей (подъемная сила улучшается на
28 %).
Работа выполнена в рамках НТП Министерства образования РФ по разделу «Научные исследования высшей школы по технологии живых систем».
ЛИТЕРАТУРА
1. Поландова Р.Д., Богатырева Т.Г. Современные технологии приготовления жидких дрожжей на хлебопекарных предприятиях//Хлебопечение России.-2000. - № 4. - С. 18-19.
2. Пащенко Л.П. Интенсификация технологических процессов в производстве хлеба: Учеб. пособие /' Воронеж: ВГТА, 2000. -204 с.
3. Разведская Л.В., Касьянов Г .И. Бобовые культуры: строение, химический состав, применение в консервной промышленности. -Краснодар: КНИИХП, 2001. - 147 с.
4. Справочные таблицы содержания основных пищевых веществ и энергетической ценности пищевых продуктов / Химический состав пищевых продуктов: Кн. 1 / Под ред. И.М. Скурихина. -М,: ВО Агропромиздат, 1987. - 224 с.
5. Семихатова Н.М. Хлебопекарные дрожжи. - М.: Пищевая пром-сть, 1980. - 220 с.
Кафедра технологии хлебопекарного, макар онного и кондитерского пр оизводств
Поступила 14.10.02 г. ' . V
664.785.8:577.154.31.002.2
ВЛИЯНИЕ ГИДРОТЕРМИЧЕСКОИ ОБРАБОТКИ НА АТАКУЕМОСТЬ КРАХМАЛА ОВСЯНОЙ КРУПЫ АМИЛОЛИТИЧЕСКИМИ ФЕРМЕНТАМИ
Г.Н. ИЛЬИЧЕВ, ИЛ. ШИШКОВСКАЯ
Алтайский государственный технический университет ", » % им. И.И. Ползуноба
При производстве крупы гидротермическая обработка (ГТО) является одним из важнейших средств повышения коэффициента использования зерна, увеличения выхода готовой продукции и улучшения ее питательной ценности.
Большинство исследователей рекомендует применение ГТО в технологии переработки овса в крупу путем его пропаривания, что способствует получению высококачественной продукции. Однако использование насыщенного пара как источника дополнительных энергетических и финансовых затрат, повышает себестоимость конечного продукта. Кроме того, протекающие при обработке крупы паром технологические изменения являются не всегда целенаправленными, чаще - следствием применяемых режимов ГТО. Изменение последних с целью достижения иных биохимиче-
ских показателей сразу отражается на готовом продукте и его качестве.
Нами разработана технология переработки зерна овса в крупу с использованием способа высокоскоростного истечения из емкости и режимов ГТО без пропаривания, что позво.ляет достигать высокого технологического эффекта без существенного изменения биохимических показателей ядра. Предлагаемая технология не предусматривает теплового воздействия, которое является основным фактором, определяющим биохимические изменения. Применяя в дальнейшем тепловую обработку получаемого ядра при различных режимах, можно достигать задаваемых изменений биохимических показателей крупы.
Исследовали вариант тепловой обработки, предусматривающий сушку ядра как наиболее простои и экономичный. Для изучения атакуемости крупы глюкоамилазой использовали образцы с применением различных режимов сушки. Так ядро овса влажностью 26 %, полученное при шелушении в результате высо-
