CC BY
95
Кузнецова Е.А., Корячкина С.Я., Пригарина О.М.
Орловский государственный технический университет
ВЛИЯНИЕ АНТИСЕПТИКОВ ПРИРОДНОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ НА БЕЗОПАСНОСТЬ И КАЧЕСТВО ЗЕРНОВОГО ХЛЕБА
Применение сырьевых ресурсов на основе рационального сочетания традиционных и нетрадиционных видов сырья при производстве хлебобулочных изделий дает возможность регулирования химического состава продуктов в соответствии с современными требованиями науки о питании. В частности, использование меда и экстракта чеснока способствует обогащению витаминами, минеральными элементами, улучшению органолептических и физико-химических показателей качества готовых изделий, повышению микробиологической чистоты зернового сырья и ржано-пшеничного зернового хлеба.
Зерно злаковых культур является важнейшим источником в обеспечении организма человека неусваиваемыми углеводами -пищевыми волокнами.
Пищевые волокна стимулируют моторную функцию кишечника, препятствуют всасыванию холестерина, играют положительную роль в нормализации состава микрофлоры кишечника, в ингибировании гнилостных процессов. При недостаточном содержании в пище неусваиваемых углеводов наблюдается увеличение сердечно-сосудистых заболеваний и злокачественных новообразований прямой кишки.
В последнее время все большим спросом среди населения пользуется хлеб из целого не-шелушенного зерна, обладающий высокой пищевой и биологической ценностью благодаря содержанию пищевых волокон и других биологически активных веществ. Однако при производстве зернового хлеба из целого зерна всегда существует проблема повышения микробиологической чистоты и качества хлеба.
Известно, что мед и чеснок обладают бактерицидными свойствами и укрепляют иммунитет человека. Издавна эти два антисептика природного происхождения применяются для борьбы со стафилококками, грибами и дрожжами.
Чеснок содержит в своем составе полифенолы, фитонциды, органические кислоты. Присутствие этих веществ обусловливает бактерицидные свойства указанного природного сырья.
Для изучения эффективности применения чеснока с целью снижения микробиологической обсемененности зерна использовали водный экстракт луковицы чеснока, ко-
торый готовили при температуре 50-650 С, время экстрагирования 5-10 минут. Интервал температур экстракции выбран с учетом того, что при температуре ниже 450 С заметно уменьшается выход полисахаридов чеснока, при температуре выше 650 С начинается тепловая денатурация белков, в том числе и аллииназы, что вызывает прекращение ферментации аллиина и уменьшение образования чесночного масла, ради которого производится экстракция луковиц.
Выбор чеснока в качестве антисептика объясняется тем, что он содержит полифенолы, обладающие антиокисляющими, противо-микробными и антиканцерогенными свойствами; фитонциды, являющиеся бактерицидными веществами. Известно, что использование экстракта чеснока позволяет уничтожить многие виды бактерий и плесневых грибов. Употребление чеснока стимулирует аппетит, поддерживает кровоток, понижает уровень холестерина в крови. Он обладает выраженным противорадиационным действием, связывает соли тяжелых металлов. Находящийся в чесноке селен захватывает свободные радикалы и таким образом уменьшает поражающее действие радиации на организм. В используемом антисептике содержатся вещества, которые составляют физиологическую антиоксидантную систему. Первостепенное значение среди них имеют фенольные соединения, в молекулах которых бензольные кольца связаны между собой цепочкой из трех углеродных атомов. Самым важным свойством многих фенольных соединений является их участие в окислительно-восстановительных реакциях, при этом осуществляется переход из гидрокси- в оксиформу. Благодаря этой способности практически все со-
единения фенольного комплекса растений имеют ярко выраженную антиокислительную активность. Лекарственные свойства экстрактов чеснока связаны с присутствием в нем так называемого «чесночного масла». Оно представляет собой смесь серосодержащих веществ (аллицина, дитиинов, алкилполисульфидов, аджо-ена и др.), которые возникают в экстракте в результате воздействия фермента аллииназы на ее субстрат - аллиин.
Для подтверждения качественного состава экстракта луковицы чеснока применяли методы хроматографии. Для определения экстрагируемых соединений из растения в жидкую фазу готовили буфер, затем элюэнт с использованием буфера, состоящий из ацетонитрила и буфера в соотношении 72:28 по объему. Его расходовали в количестве 100 мкл/мин. Исследование проводили при длине волны X = 280 и 315 нм. Результаты исследований представлены на рисунке 1.
С учетом разрешающей способности хроматографирования выделили четыре группы соединений: органические кислоты, фенол-карбоновые кислоты, флавоноиды, антоциа-ны, которые классифицируются по соответствующим им временам удерживания, присутствующим на хроматограммах в виде пиков.
Промытое зерно пшеницы и ржи раздельно замачивали в экстракте чеснока с добавлением 2% меда и без него при температуре 400 С в течение 20 часов (для пшеницы) и 24 часов (для ржи) в условиях термостата.
Бактерицидную активность чеснока и меда изучали по отношению к трем группам микроорганизмов: мезофильно-аэробным и фа-
культативно-анаэробным, спорообразующим бактериям, плесневым грибам и дрожжам - методом количественного подсчета числа колоний на специальных питательных средах.
Применение водного экстракта чеснока и меда повышает микробиологическую чистоту зерна (табл. 1).
Полученные результаты показывают избирательность действия природных антисептиков по отношению к различным группам микроорганизмов. Наиболее эффективны экстракт чеснока и мед по отношению к микроорганизмам группы плесневых грибов и дрожжей. Применение водного экстракта чеснока и меда позволяет полностью подавить развитие плесневых грибов и дрожжей, а также существенно снизить обсемененность зерна МАФАМ и спорообразующими бактериями.
Действие природных антисептиков обусловлено переходом в водный экстракт биологически активных соединений (органических кислот, полифенолов, антоцианов, фитонцидов), обладающих бактерицидными свойствами.
Проведенные исследования показали целесообразность применения водного экстракта чеснока и меда для снижения микробиологической обсемененности зерна при замачивании перед производством зернового хлеба. В то же время полученные результаты показали положительное влияние водного экстракта чеснока и меда на качественные показатели зерновой массы и хлеба из смеси зерен пшеницы и ржи.
Зерновую массу для производства хлеба готовили из смеси зерен пшеницы и ржи,
Элюэнт: ацетонитрил: буфер - 72:28
Рисунок 1. Хроматограмма качественного определения состава экстракта чеснока
Таблица 1. Влияние водного экстракта чеснока и меда на микробиологическую обсемененность зерна пшеницы и ржи
Антисептик Микробиологический показатель, кл/1г зерна
КМАФАМ дрожжи и плесени спорообразующие бактерии
Зерно пшеницы
Контроль 310 10 30
Экстракт чеснока 112 - 12
Экстракт чеснока и мед 98 - 8
Зерно ржи
Контроль 320 17 38
Экстракт чеснока 124 - 14
Экстракт чеснока и мед 106 - 11
12,33
Контроль Экстракт чеснока Мед
Анализируемые образцы
Экстракт чеснока и мед
Рисунок 2. Влияние антисептиков на структурно-механические свойства теста
взятых после замачивания в воде и экстракте чеснока с добавлением 2% меда и без него. Соотношение зерна пшеницы и ржи - 4:1. Зерно пшеницы и ржи измельчали на диспергаторе Ношо§1^ег 1094 фирмы «Те-катор» до однородной массы. Тесто готовили с использованием «густых заквасок», добавление которых уменьшает активность протеиназы в тесте и снижает температуру инактивации а-амилазы при выпечке хлеба. Закваску готовили на увлажненном диспергированном зерне пшеницы и вносили в тесто в количестве 30% к массе диспергированного зерна.
Структурно-механические свойства теста являются важной технологической характеристикой, которая обусловливает получение изделий высокого качества.
Изменения предельного напряжения сдвига зерновой массы в зависимости от применяемых антисептиков природного происхождения представлены на рисунке 2.
Использование экстракта чеснока приводит к уплотнению и упрочнению зерновой массы вследствие образования дополнительных водородных связей при взаимодействии дубильных веществ (входящих в состав чеснока) с белками клейковины.
Разжижение теста при применении меда происходит из-за накопления низкомолекулярных декстринов, которые образуются при разложении углеводов, входящих в состав меда. При этом зерновая масса обогащается редуцирующими сахарами, что приводит к накоплению в ней водорастворимых пентозанов.
Таблица 2. Влияние антисептиков природного происхождения на изменение показателя «число падения» зерновой массы
Показатель Анализируемые образцы
контроль экстракт луковицы чеснока мед мгд и экстракт луковицы чеснока
«Число падения», сек. 81 67 63 62
Экстракт луковицы чеснока (ушах = 5,66 при х = 89,5 и = 30 С/мин)
Контроль (ушах = 7,12 при х = 96,0, и = 30 С/мин)
Экстракт луковицы чеснока и мед (утах = 4,76 при х = 86,5,и = 30 С/мин)
Рисунок 3. Влияние антисептиков природного про
Для оценки состояния углеводно-амилаз-ного комплекса муки определяли: «число падения», начальную температуру клейстериза-ции крахмала, максимальную вязкость крахмального геля, температуру максимальной вязкости, скорость деструкции крахмального геля, критерий автолитической активности.
Результаты определения показателя «числа падения» представлены в таблице 2.
При применении антисептиков на стадии отволаживания зерна злаковых культур по-
(ушах = 5,34 при х = 81,5 и = 30 С/мин)
ждения на изменение вязкости крахмального геля
вышается автолитическая активность. Это происходит за счет разрушения крахмальных полисахаридов клеточных стенок зерна под действием комплекса ферментов, входящих в состав антисептиков природного происхождения.
Изменение вязкости крахмального геля при изменении температуры от 25 до 1000 С представлено в виде амилограмм на рисунке 3.
Изменение скорости газообразования зерновой массы при применении антисепти-
Продолжительность брожения, ч.
Рисунок 4. Влияние меда и водного экстракта чеснока на газообразование
ков природного происхождения представлено на рисунке 4.
Наилучшие результаты наблюдаются при совместном применении меда и экстракта чеснока. Благодаря присутствию в меде собственных амилолитических ферментов происходит более интенсивная деполимеризация полисахаридов и олигосахаридов в зерновой массе. Продукты деградации углеводов являются дополнительным источником питания для дрожжей, что способствует интенсификации процесса брожения и газообразования. В состав меда и чеснока входят дубильные, полифенольные, минеральные вещества и органические кислоты, которые оказывают влияние на качество зерновой массы и таким образом - на качественные показатели хлеба.
Изменение пористости хлеба в зависимости от применяемого при замачивании зерна сырья представлено на рисунке 5. Образцы хлеба с применением меда и экстракта чеснока отличаются от контрольного более развитой структурой пористости и большей эластичностью мякиша.
Изменение удельного объема хлеба в зависимости от применяемого сырья представлено на рисунке 6.
Наибольшее увеличение удельного объема и пористости мякиша (на 16,4% и 12,9% соответственно) наблюдалось при совместном внесении меда и экстракта чеснока. Внесение натурального сырья оказывает влияние на качественные показатели хлеба, так как в их состав входят дубильные, полифенольные, минеральные вещества, органические кислоты, которые изменяют физико-химические показатели качества хлеба.
В работе проводили исследование влияния сырья природного происхождения на степень сохранения свежести хлеба на автоматизированном приборе пенетрометре АП-
л
н
о
о
о
а
о
с
Экстракт чеснока и мёд
Анализируемые образцы
Рисунок 5. Влияние антисептиков природного происхождения на пористость хлеба
Контроль
Экстракт
Экстракт чеснока и мёд
Анализируемые образцы
Рисунок 6. Влияние антисептиков природного происхождения на изменение удельного объема хлеба
■Контроль
Экстракт
чеснока
-А—Мёд
Мёд и экстракт
Продолжительность хранения, ч. чеснока
Рисунок 7. Влияние антисептиков природного происхождения на степень сохранения свежести хлеба
4/2 через 2, 16, 24 и 48 часов после выпечки.
График зависимости общей деформации сжатия от продолжительности хранения представлен на рисунке 7.
Применение меда и водного экстракта чеснока удлиняет срок сохранения свежести хлеба. Это связано с тем, что гидролитические ферменты способствуют гидролизу полисахаридов клеточных стенок с образованием моносахаридов, обладающих повышенной гидрофильной способностью, в результате чего замедляется процесс ретроградации крахмала. Органические кислоты, входящие в состав чеснока, активизируют процесс деградации некрахмальных полисахаридов клеточных стенок зерна с образованием низкомолекулярных декстринов, повышая при этом гидрофильные свойства хлеба. Кроме того, дубильные вещества, присутствующие в незначительном количестве в чесноке, образуют нерастворимые соединения с белковыми веществами, препятствуя поглощению влаги
белками мякиша, тем самым приостанавливая процесс ретроградации крахмала. Минеральные вещества, содержащиеся в меде, также способствуют замедлению процесса ретроградации крахмала. За счет углеводов, входящих в состав меда, происходит накопление декстринов, обеспечивающее полное протекание процесса клейстеризации крахмала. Ксилоолигосахариды препятствуют взаимодействию крахмала с белками клейковины, что также замедляет процесс черствения хлеба.
Таким образом, проведенные исследования показали эффективность применения меда и водного экстракта чеснока для замачивания зерна при производстве зернового хлеба.
Использование меда и водного экстракта чеснока способствовало снижению микробиологической обсемененности зерна, улучшению органолептических свойств хлеба, структуры пористости мякиша, а также повышению удельного объема хлеба и удлинению срока сохранения его свежести.
Список использованной литературы:
1. Мишустин Е.Н. Микробы и зерно. - М., 1963. - 295 с.
2. Егоров Г.А. Управление технологическими свойствами зерна. - Воронеж, 2000.
3. БогатыреваТ.Г., Поландова Р.Д., Полякова С.П., Атаев А.А. Способы и средства предотвращения плесневения хлеба // Хлебопечение России, 1999, №3, с. 16-17.
