CC BY
28
УДК 664.644:582.272
Н.С. Салтанова, О.В. Мищенко
ВЛИЯНИЕ ДОБАВЛЕНИЯ ВОДОРОСЛЕВОГО ОТВАРА В РЕЦЕПТУРНЫЙ СОСТАВ ТЕСТА НА ЖИЗНЕСПОСОБНОСТЬ ДРОЖЖЕВЫХ КЛЕТОК
Приведены результаты изучения влияния водорослевого отвара, входящего в рецептуру теста, на активность и увеличение количества клеток дрожжей в процессе брожения. Показано, что внесение в нее отвара водорослей оказывает положительное влияние на дрожжевые клетки, улучшает процесс брожения теста, его технологические свойства и показатели качества хлебобулочных изделий. При добавлении в рецептуру водорослевого отвара тесто достигает требуемых показателей созревания за более короткий промежуток времени. Это позволяет сократить технологический процесс производства хлебобулочных изделий и, соответственно, снизить производственные энергозатраты, получить более качественную продукцию, обогащенную ценной низкомолекулярной органикой, входящей в состав ламинариевых водорослей.
Ключевые слова: дрожжи сахаромицеты, ламинариевые водоросли, водорослевый отвар, брожение, активность дрожжей, количество дрожжей.
N.S. Saltanova, O.V. Mishchenko
THE INFLUENCE OF THE ALGAE BROTH ADDITION TO THE DOUGH FORMULATION
ON THE YEAST CELLS VIABILITY
The results of the study of the effect of algae broth included in the dough formulation on the activity and the growth of yeast cells amount in the fermentation process are presented. It is shown that the algae broth addition has a positive effect on yeast cells, improves the fermentation process of the dough, its technological properties and quality indicators of bakery products. By adding the algal broth into the formulation the dough reaches the required maturation indicators in a shorter period of time. It allows to reduce the technological process of bakery production and, accordingly, to reduce production energy costs, to obtain more qualitative product enriched with valuable low molecular organics which is a part of laminaria algae content.
Key words: Saccharomycetes / true yeasts, laminaria algae, algae broth, fermentation, activity of yeast, amount of yeast.
DOI: 10.17217/2079-0333-2018-46-47-52
Введение
Дрожжевые клетки в процессе своей жизнедеятельности используют содержащиеся в тесте питательные вещества и выделяют углекислый газ и другие продукты обмена, разрыхляющие тесто, поэтому основной задачей ускорения процесса брожения является создание условий, необходимых для активного выделения дрожжами углекислого газа.
В хлебопекарном производстве для разрыхления теста используют дрожжи сахаромицеты (Saccharomyces cerevisiae), постоянными спутниками которых являются молочнокислые бактерии. При этом между ними устанавливаются сложные симбиотические взаимоотношения. Основной особенностью сахаромицетов является способность вызывать брожение продуктов, содержащих простые сахара. В этом случае из сбраживаемых продуктов образуются этанол и углекислый газ. Побочными продуктами дрожжевого брожения являются изоамиловый, изобу-тиловый и бутиловый спирты, уксусный альдегид, разнообразные органические кислоты (молочная, янтарная, винная, щавелевая) и другие вещества, принимающие участие в формировании характерного вкуса и аромата хлебобулочных изделий. Кроме простых сахаров для нормального развития дрожжей необходимы витамины (особенно биотин), минеральные соли, содержащие калий, фосфор, кальций, магний, серу, а также доступные для ус-
воения соединения азота. Основным источником азота для дрожжей служат аминокислоты и соли аммония [1-4].
Существенное влияние на жизнедеятельность дрожжей оказывает температура опары и теста. Наибольшую подъемную силу они демонстрируют при 25-30°С. Повышение температуры до 32-35°С сопровождается быстрым нарастанием кислотности теста, поскольку данный термический режим благоприятен для развития кислотообразующих бактерий. Жизнедеятельность дрожжей в указанном температурном диапазоне еще интенсивна. Температура 40°С действует на жизнедеятельность дрожжей угнетающе [2, 3].
При температуре теста от 25 до 30°С амилазы муки интенсивно расщепляют крахмал до простых сахаров, а дрожжи энергично сбраживают сахара с выделением углекислого газа. Повышение температуры ускоряет процесс газообразования, однако реологические свойства теста, выстоявшегося при повышенных температурах, заметно ухудшаются. Оптимальной для скорости процесса брожения и качества теста является температура 28-30°С. При 25°С его качество лучше, однако, скорость процесса брожения замедляется, при 30°С и выше скорость брожения увеличивается, но качество теста и готовой продукции при этом становится хуже. Повышенные температуры вызывают ослабление клейковины, тесто при этом сильнее разжижается, его упругость снижается, формоустойчивость ухудшается.
Важным фактором, влияющим на количество и жизнеспособность дрожжей в тесте, является рецептурный состав теста. Наличие в тесте сахара и жиросодержащих продуктов влияет на ферментативную активность дрожжей и их жизнестойкость. При внесении сахара в количестве более 7% к массе муки в тесте начинаются процессы плазмолиза дрожжевых клеток, вызывающие снижение их жизнедеятельности. Добавление в него жировых продуктов в количестве более 5% вызывает снижение газообразования, связанное с адсорбированием на поверхности дрожжевых клеток жира, замедляющего или останавливающего проведение через клеточную оболочку растворимых питательных веществ, и таким образом ингибирующего клеточный метаболизм дрожжей. Наличие в рецептуре аминокислот, витаминов, минеральных и других веществ, необходимых для роста и развития дрожжевых клеток, вызывает их активное размножение и, как следствие, интенсификацию процесса брожения [1, 4].
Авторами разработана технология хлебобулочных изделий, в рецептуру теста которых, кроме основных традиционных компонентов, входит отвар камчатской бурой водоросли Басскагта Ъо^ат&апа. Добавление в тесто отвара, оставшегося после ее варки, позволяет рационально использовать водорослевое сырье и входящие в его состав ценные водорастворимые вещества [5-8].
Материалы и методы
Основным объектом в работе является дрожжевое тесто, приготовленное безопарным способом. Лабораторные эксперименты проводили с целью выявления влияния на жизнеспособность дрожжевых клеток отвара З Ъongardiana.
Для исследования влияния рецептурного состава теста с внесенным в него отваром и температуры брожения на жизнеспособность клеток дрожжей были определены такие показатели, как активность дрожжевых клеток и скорость их накопления. Активность клеток оценивали по изменению окраски метиленового синего, который основан на изменении цвета индикатора под влиянием жизнедеятельности микроорганизмов. Навески (контрольный и опытные образцы) растирали в ступке с двукратным количеством воды, предварительно нагретой до 40°С, добавляя воду постепенно небольшими порциями. Подготовленную пробу переносили в пробирку, куда добавляли раствор метиленового синего. Содержимое пробирки перемешивали до равномерного распределения краски и помещали пробирку в водяную баню с температурой 40°С. Скорость накопления дрожжевых клеток определяли прямым подсчетом по методу Бургвица или постоянно окрашенных препаратов.
Для приготовления отвара сушеные бурые водоросли Засскаппа Ъongardiana замачивали в воде на 30 мин. После приобретения водорослями гибкости их припускали в течение 90 мин (соотношение сушеных водорослей и воды 1 : 5). Полученный отвар сливали, охлаждали до 37°С и использовали при замесе теста. Содержание сухих веществ в отваре определяли с помощью рефрактометра ИРФ-454 Б2М, следя за тем, чтобы их количество составляло около 6%.
Результаты и их обсуждение
Для проведения исследований готовили один контрольный образец и пять опытных образцов теста с добавлением водорослевого отвара (с различным соотношением отвара и воды), рецептуры которых приведены в таблице.
Рецептура дрожжевого теста
Расход на 1 кг муки
Сырье Контроль- Опытный Опытный Опытный Опытный Опытный
ный образец образец 1 образец 2 образец 3 образец 4 образец 5
Мука пшеничная в/с, г 560 560 560 560 560 560
Сахар-песок, г 40 40 40 40 40 40
Масло сливочное, г 60 60 60 60 60 60
Яйцо куриное, г (шт.) 60 (1!/2) 60 (1/) 60 (1/) 60 (1/) 60 (1/) 60 (1/)
Соль поваренная, г 7 7 7 7 7 7
Дрожжи, г 7 7 7 7 7 7
Отвар водорослей, мл - 12 24 48 145 290
Вода, мл 290 278 266 242 145 -
Выход, г 1000 1000 1000 1000 1000 1000
Содержание сухих веществ в водорослевом отваре (с учетом разбавления водой, входящей в рецептуру теста) составляет для образцов теста: контрольный образец - 0%, опытные образцы (1-5) - 0,25; 0,5; 1; 3 и 6% соответственно.
Тесто готовили безопарным способом. Его брожение велось в течение 3 ч при температуре окружающей среды 32, 35 и 38°С, при этом температура теста в процессе брожения составляла 25 ± 0,5; 28 ± 0,5 и 30 ± 0,5°С соответственно. В процессе брожения делали две обминки.
Активность микроорганизмов в полуфабрикатах определяли по скорости изменения окраски -чем более активны микроорганизмы, тем быстрее меняется цвет в пробирках с индикатором [9, 10]. Влияние водорослевого отвара на активность дрожжей показано на рис. 1.
Продолжительность изменения окраски метиленового синего, мин
0 0,25 0,5 1 3 6
Содержание сухих псщсстп в водорослевом отваре, %
Рис. 1. Влияние отвара на продолжительность изменения окраски индикатора
Из данных, представленных на рис. 1, видно, что окраска индикатора заметно быстрее менялась в опытных образцах 2-5 по сравнению с таковой у контрольного образца и опытного образца 1. При этом продолжительность изменения окраски у двух последних оказалась одинаковой, что указывает на то, что содержание сухих веществ в водорослевом отваре в количестве 0,25% не оказывает никакого влияния на активность дрожжей. Время изменения окраски в опытных образцах 2 и 3 было на 11,1% меньше, чем в контрольном образце, а в опытных образцах 4 и 5 -было меньшим на 15,6%. Это свидетельствует о том, что положительное влияние на активность дрожжевых клеток оказывает водорослевый отвар с содержанием сухих веществ 0,5-6%.
В процессе брожения образцов теста с разным количеством водорослевого отвара определяли скорость накопления дрожжевых клеток прямым подсчетом по методу Бургвица или постоянно окрашенных препаратов [9, 10]. Данные этого исследования представлены на рис. 2. Они показывают, что внесение водорослевого отвара в целом оказывает благоприятное влияние на
скорость накопления дрожжевых клеток и что при большем содержании в тесте сухих веществ водорослевого отвара наблюдается более интенсивный рост количества дрожжевых клеток. В конце брожения (через 2,5-3 ч) наблюдалось резкое повышение биомассы дрожжей в опытном образце 5 до 8,8-8,9 • 106 КОЕ/г, что на 32,8% выше, чем в контрольном образце. Из того же рис. 2 видно, что на увеличение количества клеток дрожжей существенное влияние оказывает температура теста. При этом можно отметить, что в опытных образцах 4 и 5 даже при температуре теста 25 ± 0,5 рост количества дрожжевых клеток происходит интенсивно и через 2,5-3 ч достигает достаточно высоких значений (8,2 и 8,8 КОЕ • 106/г).
содержание СВ 0% ►содержание СВ 0,25% -содержание СВ 0,5% -содержание СВ 1% -содержание СВ 3% -содержание СВ 6%
120 150 180
Продолжительность брожения, мин
а
-содержание СВ 0% -содержание СВ 0,25% -содержание СВ 0,5% -содержание СВ 1% -содержание СВ 3% -содержание СВ 6%
120 150 180
Продолжительность брожения, мин
-содержание СВ 0% -содержание СВ 0,25% -содержание СВ 0,5% -содержание СВ 1% -содержание СВ 3% -содержание СВ 6%
120 150 180
Продолжительность брожения, мин
в
Рис. 2. Изменение количества дрожжевых клеток в зависимости от содержания сухих веществ в водорослевом отваре теста и продолжительности (КОЕ • 106/г): - температура теста 25 ± 0,5 °С; б - температура теста 28 ± 0,5 °С; в - температура теста 30 ± 0,5 °С
б
а
Технологические свойства теста оценивали также с помощью органолептических, физико-химических и реологических показателей. При этом было выявлено, что тесто, приготовленное на водорослевом отваре, по сравнению с тестом на воде, получается менее липким, более пластичным и упругим, его формоустойчивость также улучшается [7, 8]. При брожении оно разрыхляется выделяющимся углекислым газом. Именно это оказывает влияние на его реологические показатели, в частности на предельное напряжение сдвига в тесте. Результаты его определения коррелируют с данными рис. 2, поскольку при увеличении количества водорослевого отвара в рецептуре теста и при более высокой температуре брожения предельное напряжение сдвига теста снижается с большей скоростью, что свидетельствует о большей активности дрожжевых клеток и, следовательно, об интенсификации процесса брожения.
В процессе брожения дрожжевого теста происходит увеличение его кислотности, вызванное накоплением продуктов, имеющих кислую реакцию. Это является важным показателем, характеризующим интенсивность брожения и признаком созревания теста. Результаты определения кислотности в процессе брожения подтверждают положительное влияние водорослевого отвара на активность клеток дрожжей. Так, кислотность теста за 180 мин его брожения в контрольном образце поднимается от 1,6 до 2,7 град., в первом и третьем опытных образцах - с 1,6 до 2,9, а в четвертом и пятом опытных образцах - с 1,6 до 3,2. При этом в опытных образцах 4 и 5 требуемой кислотности (2,6-2,7 град.) тесто достигает за 120 мин.
Из исследуемых образцов теста выпекали хлебобулочные изделия. Результаты органолепти-ческой оценки готовых изделий показали, что опытные образцы 4 и 5 отличаются лучшими показателями: более развитой равномерной пористостью в отличие от остальных образцов, при этом пористость у них по сравнению с таковой у остальных образцов увеличивалась на 2,5%; мякиш был более эластичным, после легкого надавливания хорошо восстанавливал первоначальную форму. При этом времени на восстановление затрачивалось меньше, чем для остальных образцов.
Заключение
Результаты проведенных исследований свидетельствуют о том, что наличие в водорослевом отваре экстрактивных веществ (водорастворимых витаминов, минеральных веществ), являющихся питательной средой для развития дрожжевых клеток, активизирует процесс брожения. В результате тесто с его добавлением достигает требуемых показателей созревания за более короткий промежуток времени. Это позволяет сократить технологический процесс производства хлебобулочных изделий и, соответственно, снизить производственные энергозатраты. При этом интенсификация брожения оказывает положительное воздействие и на качество готовых хлебобулочных изделий.
Литература
1. Ауэрман Л. Я. Технология хлебопекарного производства. - М.: Легкая и пищ. пром-сть, 1984. - 416 с.
2. Пашук З.Н., Апет Т.К., Апет И.И. Технология производства хлебобулочных изделий. -СПб.: ГИОРД, 2009. - 400 с.
3. Пащенко Л.П., Жаркова И. М. Технология хлебобулочных изделий. - М.: КолосС, 2006. - 389 с.
4. Цыганова Т.Б. Технология хлебопекарного производства. - М.: ПрофОбрИздат, 2001. -432 с.
5. Клочкова Н.Г., Березовская В.А. Водоросли Камчатского шельфа. Распространение, биология и видовой состав. - Владивосток: Дальнаука, 1997. - 154 с.
6. Мищенко О.В., Салтанова Н.С. Влияние водорослевого отвара на технологические свойства дрожжевого теста и хлебобулочных изделий из него // Природные ресурсы, их современное состояние, охрана, промысловое и техническое использование: материалы VII Всерос. науч.-практ. конф. с междунар. участием (22-24 марта 2016 г.): в 2 ч. / отв. за вып. В.И. Карпенко. - Петропавловск-Камчатский: КамчатГТУ, 2016. - Ч. I. - С. 40-44.
7. Мищенко О.В., Салтанова Н.С. Использование отвара бурых водорослей при производстве хлебобулочных изделий // Природные ресурсы, их современное состояние, охрана, промысловое и техническое использование: материалы VIII Всерос. науч.-практ. конф. (12-14 апреля
2017 г.): в 2 ч. / отв. за вып. Н.Г. Клочкова.- Петропавловск-Камчатский: КамчатГТУ, 2017. -Ч. 2. - С. 66-69.
8. Мищенко О.В., Салтанова Н.С. Способ приготовления дрожжевого теста для хлебобулочных изделий [Электронный ресурс]: патент РФ 2638045. - URL: http://www.findpatent.ru/ >patent/263/2638045.html
9. Елисеева С.И. Контроль качества сырья, полуфабрикатов и готовой продукции на хлебозаводах. - М.: Агропроиздат, 1987. - 192 с.
10. Ковалева И.П., Титова И.М., О.П. Чернега Методы исследования свойств сырья и продуктов питания. - СПб.: Проспект Науки, 2012. - 152 с.
Информация об авторах Information about the authors
Салтанова Наталья Сергеевна - Камчатский государственный технический университет; 683003, Россия, Петропавловск-Камчатский; кандидат технических наук; начальник отдела науки и инноваций, доцент кафедры технологий пищевых производств; [email protected]
Saltanova Natalia Sergeevna - Kamchatka State Technical University; 683003, Russia, Petropavlovsk-Kamchatsky; Candidate of Technical Sciences; Head of the Science and Innovation Department, Associate Professor of the Food Production Technologies Chair; [email protected]
Мищенко Ольга Васильевна - Камчатский государственный технический университет; 683003, Россия, Петропавловск-Камчатский; аспирант; [email protected]
Mishchenko Olga Vasilievna - Kamchatka State Technical University; 683003, Russia, Petropavlovsk-Kamchatsky; Postgraduate; [email protected]
