CC BY
152
З. Ш. Мингалеева, Г. О. Ежкова, О. В. Старовойтова,
О. А. Решетник
СТАБИЛИЗАЦИЯ КАЧЕСТВА ДРОЖЖЕЙ SACCHAROMYCES CEREVISIAE
В ПРОЦЕССЕ СУШКИ
Ключевые слова: дрожжи, сушка, количество поврежденных клеток, подъемная сила, антиоксидант, трегалоза.
Показано стабилизирующее действие антиоксиданта на физиологическую активность хлебопекарных дрожжей при высушивании, качество высушенных дрожжей по показателям подъемная сила, количество поврежденных клеток, содержание трегалозы в клетках дрожжей сохраняется в течение 6 месяцев хранения.
Keywords: yeast, drying, number of injured cells, lifting force, antioxidant, trehalose.
A stabilizing effect of the antioxidant on physiological activity of baker's yeast during drying is shown. Quality of dried yeast on lifting force, the number of injured cells, the content of trehalose in the yeast cells is stored for 6 months storage.
Сушеные дрожжи выгодно отличаются от прессованных дрожжей способностью длительно сохранять свои первоначальные свойства.
Сохранность сушеных дрожжей обусловлена, прежде всего, качеством прессованных дрожжей, режимом сушки и герметичностью упаковки.
Известно, что отечественная
промышленность производит весьма ограниченное количество сушеных дрожжей. В основном они импортируются, на что затрачиваются значительные валютные средства, поэтому поиск новых, наиболее эффективных решений для увеличения объемов производства сушеных дрожжей является на сегодняшний день важной задачей.
Как известно, повышенная влажность прессованных дрожжей, наряду с наличием в составе их мембран липидов, приводит к окислению клеточных структур, образованию перекисей и гидроперекисей, которые значительно ускоряют порчу дрожжей [1]. При высушивании внеклеточная влага удаляется [2,3], однако воздействие повышенной температуры при сушке и сам процесс обезвоживания может отрицательно повлиять на физиологическую активность клетки. Известно, что ряд веществ может служить стабилизаторами клеток в процессе высушивания. Среди таких стабилизаторов широко применяются вещества антиокислительной природы.
В последнее время был получен целый ряд соединений, в том числе антиоксидантов, действие которых на качество дрожжей до конца не изучено. Поэтому проведение дальнейших исследований в данном направлении представляет значительный интерес.
Известно, что внесение в среду культивирования синтетических антиоксидантов позволило увеличить выход биомассы, удельную скорость роста, улучшить качество биомассы. Однако при более высоких концентрациях антиоксиданты обладают антимикробной активностью [4].
Целью работы явилось изучение возможности использования антиоксиданта, на примере ионола, в качестве стабилизатора
физиологической активности дрожжей
Saссharomyces cerevisiae ЛК-14 в процессе сушки.
В экспериментах по высушиванию хлебопекарных дрожжей использовали
прессованные дрожжи, полученные по ГОСТ Р 54845-2011, а также дрожжевое молоко (350 г дрожжей в 1 л воды), которое концентрировали до конечной влажности 70-75 %.
Выращенные дрожжи в присутствии антиоксиданта и без него выделяли из
культуральной жидкости и высушивали. В опытном варианте в дрожжевое молоко в качестве стабилизатора добавляли антиоксидант. Контролем служило дрожжевое молоко без антиоксиданта.
Сушку дрожжей осуществляли
конвективным способом на лабораторной сушильной установке, представляющей собой цилиндрический аппарат с переходным конусом для подвода теплоносителя (воздуха). Толщина слоя высушиваемых дрожжей составляла 10 мм. Высушивали образцы дрожжей, выращенных в присутствии ионола, и образцы, где ионол вносили непосредственно в дрожжевое молоко. Критерием окончания сушки являлось достижение остаточной влажности дрожжей значения 8-10 %. Качество хлебопекарных дрожжей оценивали по следующим показателям: подъемная сила, зимазная и мальтазная активности, влажность, осмоустойчивость, стойкость. Изучение морфологических и физиологических характеристик дрожжей проводили общепринятыми в микробиологии методами. Количество поврежденных клеток и содержание трегалозы в клетках высушенных дрожжей проводили по методикам, принятым при контроле производства хлебопекарных дрожжей.
При выборе режимов сушки принимали во внимание тот факт, что температура дрожжевой массы в процессе сушки не должна превышать 35 оС.
Критерием окончания процесса сушки являлось достижение остаточной влажности дрожжей значения 8-10 %.
Исследовалось четыре режима сушки дрожжей:
Режим I. Температуру воздуха, подаваемого в сушилку, поддерживали на уровне 45 оС в течение 20 минут, после чего снижали до 30-32 оС.
Режим II. Первые 6 минут сушку дрожжей осуществляли при температуре 60 оС, затем температуру теплоносителя снижали до 30-32 оС.
Режим III. Температуру воздуха в течение всего периода сушки поддерживали на уровне 30-32 оС.
Режим IV. Первые 5 минут температуру воздуха поддерживали на уровне 70 оС, после чего снижали до 30-32 оС.
Результаты изучения динамики влагоотдачи дрожжей для четырех исследуемых режимов сушки представлены на рисунке 1.
- режим III
- режим IV
Рис. 1 - Динамика влагоотдачи дрожжей при различных режимах сушки
Эксперименты показали, что заданная остаточная влажность дрожжей (8-10 %)
достигается за более короткий промежуток времени при II и IV режимах сушки по сравнению с таковым показателем для I и III режимов сушки. Разница во времени составляла 50-90 мин. Однако показатели физиологической активности были наиболее высокими для дрожжей, высушенных в условиях режима II: количество поврежденных клеток
снижалось на 7,6-10,0 %, а подъемная сила улучшалась на 10-20 % по сравнению с
соответствующими показателями дрожжей, высушенных в условиях других режимов (рис. 2).
В соответствии с полученными экспериментальными данными для дальнейших исследований нами был выбран второй режим сушки.
В целях исследования стабилизирующего действия ионола на хлебопекарные дрожжи в процессе высушивания антиоксидант вносили:
- в среду культивирования дрожжей;
- в дрожжевое молоко непосредственно перед сушкой.
Результаты исследований физиологической активности высушенных дрожжей, культивируемых в присутствии оптимальной концентрации ионола (1-10-4 г/л), представлены на рисунке 3.
Как следует из данных рисунка 3, ионол оказывал стабилизирующее действие на дрожжевые клетки в процессе их последующей сушки. Дрожжи, выращенные в присутствии антиоксиданта, обладали большей подъемной силой (этот
показатель увеличивался на 28,3 % по сравнению с контрольным вариантом); количество
поврежденных клеток в опытном варианте снижалось на 10,8 % по сравнению с
соответствующим контрольным показателем.
35
30
25
20
15
10
5
0
ш
II , 11
III IV
б
Рис. 2 - Подъемная сила (а) и количество поврежденных клеток дрожжей (б), высушенных до остаточной влажности 10 % при различных температурных режимах
Подъ емная сила, мин
Рис. 3 - Подъемная сила и количество
поврежденных клеток высушенных дрожжей, выращенных в присутствии ионола: 1 -
контроль; 2 - опыт (ионол 1*10-4 г/л)
Далее было проведено исследование динамики изменения подъемной силы, а также количества поврежденных клеток дрожжей в процессе сушки при внесении ионола в концентрации 4 г/л в дрожжевое молоко. Внесение указанной концентрации ионола в дрожжевое молоко непосредственно перед сушкой вызвало снижение количества поврежденных клеток на 7,5 % и улучшение подъемной силы высушенных дрожжей на 27,8 % относительно контроля.
Максимальный стабилизирующий эффект действия антиоксиданта на подъемную силу и количество поврежденных клеток дрожжей наблюдался в период 90-120 мин сушки.
W
а
I
II
режим I
режим II
^п, %
90
60
0
Таким образом, установлено, что внесение ионола в среду культивирования дрожжей и предварительное внесение его в дрожжевое молоко оказывало стабилизирующее действие на качество хлебопекарных дрожжей в процессе их последующей сушки.
Одним из наиболее важных показателей жизнеспособности высушенных дрожжей является содержание в их клетках трегалозы - дисахарида, играющего важную роль при восстановлении жизнедеятельности обезвоженных клеток дрожжей. Известно, что трегалоза является энергетическим субстратом эндогенных процессов у дрожжей, и сушеные дрожжи с высоким содержанием трегалозы значительно дольше сохраняют активность по сравнению с дрожжами, бедные трегалозой.
Показана корреляция пула трегалозы и термоустойчивости клеток в течение теплового воздействия, а также при выходе из шока. При этом уровень трегалозы в клетках коррелировал с устойчивостью их к высушиванию. Трегалоза может рассматриваться не только как запасное вещество дрожжей, но и как протектор, как от тепла, так и высушивания [5].
Известно, что трегалоза накапливается в значительных количествах у организмов, способных переносить состояние дегидратации. Корреляция высокого уровня трегалозы и обезвоживания клеток позволила высказать предположение, что этот дисахарид изменяет физические свойства мембранных липидов [6].
Высказанное предположение было подтверждено еще и тем, что мембраны могут быть высушены в присутствии трегалозы без потери их структурной и функциональной подвижности. По-видимому, молекулы сахара образуют водородные связи и с частично погруженными в мембрану белками, стабилизируя их пространственное расположение в плоскости мембраны, и препятствуя их сближению при деформациях клеточных оболочек (предотвращается спекание белков в результате образования дисульфидных связей) в процессе высушивания.
В связи с вышесказанным нам представилось интересным исследовать влияние
ионола на уровень трегалозы в клетках высушенных дрожжей.
Результаты исследований содержания трегалозы в клетках хлебопекарных дрожжей непосредственно после сушки, а также в течение 6 месяцев хранения после сушки показали, что при внесении ионола в дрожжевое молоко перед высушиванием содержание трегалозы в клетках дрожжей непосредственно после сушки составляет 21,4 %, тогда как в клетках контрольных дрожжей -лишь 16,2 %.
Было также отмечено, что при хранении высушенных дрожжей в течение 6 месяцев содержание трегалозы в клетках несколько снижалось, причем в контрольных вариантах эта тенденция проявлялась заметнее (2,0-2,5 %), чем в опытных вариантах (1,5 %).
Кроме того, было установлено, что на протяжении всего периода хранения в опытных образцах дрожжей количество поврежденных клеток было на 5-7 % ниже, а подъемная сила в среднем на 25 % выше, чем в контроле.
Таким образом, полученные
экспериментальные данные свидетельствуют, что дрожжи, высушенные в присутствии антиоксиданта, имеют лучшие качественные показатели по сравнению с контрольными образцами как непосредственно после сушки, так и в процессе их хранения.
Литература
1. Семихатова, Н.М. Лозенко М.Ф., Белова Л.Д.
Производство хлебопекарных дрожжей М.: ВО
"Агропромиздат", 1987. 272 с.
2. А.С. Шамшин Вестн. Казан. технол. ун-та, 13, 174176 (2013).
3. П.П. Суханов, А.Ю. Крыницкая, Е.В. Петухова, П.П. Крыницкий Вестн. Казан. технол. ун-та, 8, 246-251 (2013).
4. О.А. Решетник, Д.Г. Победимский, ЗШ. Мингалеева Биотехнология, 3, 358-362 (1989).
5. Иванов, В.Н. Экзо- и эндотрофия клетки Киев: Наука думка, 1990. 130 с.
6. F. Dumortier, J.C. Arguelles, J.M. Thevelein Microbiology, 141, 1559-1566 (1995).
© З. Ш. Мингалеева - канд. техн. наук, доц. каф. технологии пищевых производств КНИТУ, [email protected]; Г. О. Ежкова - д-р техн. наук, проф. той же кафедры; О. В. Старовойтова - канд. техн. наук, доц. той же кафедры, [email protected]; О. А. Решетник - д-р техн. наук, проф., зав. каф. технологии пищевых производств КНИТУ.
