CC BY
215
УДК 664.68
О. В. Старовойтова, С. В. Борисова ВЛИЯНИЕ ЯНТАРНОЙ КИСЛОТЫ НА РОСТ И БИОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ДРОЖЖЕЙ SACCHAROMYCES CEREVISIAE
Ключевые слова: хлебопекарные дрожжи, биотехнологические показатели, органолептические, физикохимические и технологические показатели.
Исследовано влияние янтарной кислоты на рост и биотехнологические показатели промышленно-значимых штаммов хлебопекарных дрожжей S. свгвуг^чав. Внесение опытных дрожжей в тестовые полуфабрикаты способствует улучшению органолептических, физикохимических и технологических показателей готовых хлебобулочных изделий.
Keywords: baker’s yeast, biotechnologicalproperties, organoleptical, physical, chemical and technological parameters.
The influence of succinic acid on growth and biotechnological properties of important industrial strain of baker’s yeast S. сerevisiae is investigated. The application of the testable yeast in the dough forwards to improve organoleptical, physical, chemical and technological parameters of a finished bakery product.
Одним из эффективных способов интенсификации процесса выращивания микроорганизмов и повышения их физиологической активности является использование стимуляторов различной химической природы. В научно-технической литературе имеются данные о применении янтарной кислоты (ЯК) в пищевых процессах и сельском хозяйстве в качестве добавки, рассматриваемой с точки зрения стабилизации и улучшения качества конечного продукта [1-4]. Из литературных источников известны данные о положительном действии янтарной кислоты и ее солей на активность внеклеточных ферментов дрожжей при сбраживании виноградного сока [1], положительное влияние на активацию алкогольного брожения в производстве ликёроводочной продукции [4]. Кроме того, описана абсолютная безвредность янтарной кислоты, ее способность оказывать даже в малых дозах положительный эффект в качестве противоишемического препарата, а также положительное влияние на артериальное давление и показатели работы сердца [5,6]. Однако, в литературе недостаточно сведений о влиянии янтарной кислоты на физиолого-биохимические свойства хлебопекарных дрожжей Saccharomyces сerevisiae.
В связи с этим представляло интерес исследовать влияние янтарной кислоты на рост и биотехнологические свойства промышленно-значимых штаммов хлебопекарных дрожжей.
В качестве объекта исследования были выбраны следующие промышленно используемые штаммы дрожжей: Saccharomyces cerevisiae ВКМ-У-823, ЛК-14, ЛВ-7.
Процесс культивирования осуществлялся в лабораторных и промышленных условиях на регламентной питательной среде при внесении янтарной кислоты в концентрационном интервале 0,00001-0,1 г/л, характерном для ряда известных стимуляторов [7-10], оказывающих положительный эффект на процесс выращивания хлебопекарных дрожжей.
Качество дрожжей оценивали по следующими показателям: зимазная и мальтазная активности, подъемная сила, осмочувствительность. Активность гликолитических ферментов зимазного и мальтазного комплексов дрожжей оценивали по скорости выделения СО2 , используя прибор Елецкого; подъемную силу дрожжей определяли по методу всплывания шарика теста; осмочувствительность дрожжей - по методу, приведенному в руководстве [11,12] и выражали разницей во времени между значениями подъемной силой дрожжей в тесте без соли и в тесте с повышенной концентрацией соли до 3,35%. Анализ качества готового хлеба проводили по методикам принятым в хлебопечении.
На рис. 1 представлены данные о влиянии различных концентраций янтарной кислоты на количество дрожжевых клеток.
и
о
н
(U
ч
и
CÖ
И ЧО
Н о4
О
(U
F
К
ч
о
и
(U
К
К
<и
К
ч
(U
и
25
20
2
ч
° і с
о, 15 к
§ 10 и
0,00001
0,0001
0,001 0,01
Концентрация ЯК, г/л
823 □ ЛК-14 М ЛВ-7
5
0
Рис. 1 - Влияние янтарной кислоты на количество клеток дрожжей Saccharomyces cerevisiae ВКМ-У-823, ЛК-14, ЛВ-7 (24 часа роста)
Как видно из рис. 1, в интервале концентраций 0,00001-0,01 г/л янтарная кислота оказывает положительное влияние на рост исследуемых дрожжей. Наибольший прирост числа клеток относительно контроля для дрожжей S. cerevisiae ВКМ-У-823, ЛК-14, ЛВ-7 наблюдался при использовании ЯК в концентрации 0,001 г/л и составил 15-26 % соответственно.
Установлено, что положительный эффект действия янтарной кислоты в оптимальной концентрации на рост дрожжей S. cerevisiae ЛВ-7 наиболее существенно проявлялся в экспоненциальной фазе роста культуры; отмечено увеличение удельной скорости роста (jUmax) на 6,5 % по сравнению с контролем.
Далее представляло интерес изучить влияние оптимальной концентрации ЯК на биотехнологические показатели исследуемых дрожжей: бродильную активность, подъемную силу и осмочувстительность.
Проведенные нами эксперименты показали, что все исследованные штаммы дрожжей, выращенные в присутствии оптимальной (0,001 г/л) концентрации ЯК, характеризуются повышенной по сравнению с контролем зимазной (на 11-26 %) и мальтазной (на 5-7 %) активностями, подъемной силой (на 15-20 %) и пониженной осмочувствительностью (на 22-25 %) (табл. 1).
Выявлено положительное влияние янтарной кислоты, вносимой в среду культивирования, на рост и физиологическую активность исследуемых штаммов хлебопекарных дрожжей. Следует отметить, что наибольшее стимулирующее действие ЯК оказывала на дрожжи S. cerevisiae ЛВ-7.
При проведении серии промышленных испытаний на Самарском дрожжевом заводе было показано стимулирующее действие янтарной кислоты на рост дрожжей. В присутствии стимулятора наблюдали увеличение накопления биомассы дрожжей на 7% относительно контроля, при этом съем биомассы с товарного чана повышался на 5 %. Испытания ЯК в промышленных аппаратах V=137 м3 показали, что ЯК оказывала влияние как на рост дрожжей, так и на их физиологическую активность, что выражалось в повышении показателя подъемной силы дрожжей на 10,3 % относительно контроля, мальтазная и зимазная активности увеличивались на 8,8 % и 12,9 % соответственно.
Таблица 1 - Влияние янтарной кислоты (0,001 г/л) на биотехнологические показатели хлебопекарных дрожжей
& еегеу1$1ав ВКМ-У-823 8. cerevisiae ЛК-14 8. cerevisiae ЛВ-7
Наименование
показателей % % %
Контроль Опыт стимуля- ции Контроль Опыт стимуля- ции Контроль Опыт стимуля- ции
Зимазная активность, мин 64 54 11 58 47,5 18 52 38,5 26
Мальтазная активность, мин 160 152 5 130 121 7 115 108 6
Подъемная сила, мин 52 44 15 50 42 16 45 36 20
Осмочувствительность, мин 8 6,5 22 10 4,5 23 8 6 25
Таким образом, опытно-промышленные испытания подтвердили перспективность использования янтарной кислоты в качестве стимулятора роста и физиологической активности хлебопекарных дрожжей в условиях их крупномасштабного производства.
Достоверно оценить качество хлебопекарных дрожжей можно после выпечки хлеба. Поэтому представлялось целесообразным исследовать влияние опытных хлебопекарных дрожжей S. cerevisiae ВКМ-У-823, ЛК-14, ЛВ-7, выращенных в присутствии оптимальной концентрации ЯК, на процесс приготовления полуфабрикатов и показатели качества хлеба.
Хлеб из муки пшеничной высшего сорта вырабатывали одно- и двухфазным способами. Опытными образцами служили изделия, приготовленные с использованием дрожжей, выращенных с янтарной кислотой в оптимальной концентрации (0,001 г/л), а контрольными - изделия с использованием дрожжей, выращенных без неё.
Так как основным показателем интенсивности брожения полуфабрикатов является кислотонакопление, то дальнейшие исследования были связаны с изучением динамики этого показателя.
Было установлено, что в опытных образцах полуфабрикатов наблюдалось активное кислотонакопление, вследствие чего длительность процесса брожения опары при двухфазном способе приготовления теста сокращалась по сравнению с контролем на 60 мин, а длительность брожения теста в опытных вариантах была такой же, как и в контрольных.
При однофазном способе тестоведения в опытных образцах необходимое значение показателя кислотности достигалось на 30 мин быстрее по сравнению с контрольными образцами.
Следует отметить, что выявленные закономерности проявлялись у всех исследованных штаммов дрожжей.
Сравнительный анализ данных, приведенных в таблице 2, показал, что как в контрольных, так и в опытных образцах показатели влажность, кислотность и пористость готовых изделий соответствовали требованиям нормативно-технической документации. Выраженный положительный эффект обнаружен в отношении показателя пористости. Во всех опытных образцах этот показатель был выше, чем в контрольных, независимо от штамма дрожжей и способа тестоведения.
В результате обеспечивались большие удельные объемы и лучшая формоустойчивость готовых опытных изделий.
Важно отметить, что по значениям повышения показателей пористости, удельного объема и формоустойчивости опытные образцы можно расположить в следующем порядке с учетом штамма используемых дрожжей: образцы изделий, приготовленные с использованием дрожжей S. cerevisiae ВКМ-У-823, S. cerevisiae ЛК-14 и S. cerevisiae ЛВ-7. Любопытен тот факт, что при использовании дрожжей S. cerevisiae ЛК-14 и S. cerevisiae ЛВ-7 качественные показатели хлеба при однофазном способе тестоведения были несколько выше, чем при двухфазном. Следовательно, дрожжи с улучшенными биотехнологическими свойствами перспективнее использовать при однофазном способе тестоведения.
По органолептическим показателям мякиш хлеба опытных образцов по сравнению с контрольными был более мягким и эластичным, с достаточно равномерной пористостью. Результаты проведенной дегустации выявили хорошие сенсорные свойства опытных образцов хлеба: отмечены более приятный вкус, рыхлый мякиш, хрустящая корочка; при этом существенно снижалась крошковатость готовых изделий.
Важно отметить, что приготовленные однофазным способом опытные изделия, полученные с использованием дрожжей, выращенных в присутствии ЯК, не уступают по качеству аналогичным опытным изделиям, приготовленным традиционным двухфазным способом.
Таким образом, экспериментально показано сокращение времени брожения теста и улучшение качества хлеба, приготовленного с использованием дрожжей S. cerevisiae ВКМ-У-823, ЛК-14, ЛВ-7, выращенных в присутствии янтарной кислоты.
Таблица 2 - Влияние дрожжей, выращенных в присутствии янтарной кислоты (0,001 г/л),на качественные показатели хлеба из пшеничной муки высшего сорта
Saccharomyces cerevisiae ВКМ-У-823 Saccharomyces cerevisiae ЛК-14 Saccharomyces cerevisiae ЛВ-7
Показатели Контроль Опыт Контроль Опыт Контроль Опыт
качества Двух- фазный способ Одно- фазный способ Двух- фазный способ Одно- фазный способ Двух- фазный способ Одно- фазный способ Двух- фазный способ Одно- фазный способ Двух- фазный способ Одно- фазный способ Двух- фазный способ Одно- фазный способ
Влажность мякиша, % 42,4 42,5 42,2 42,1 42,0 42,2 42,0 42,1 42,3 42,5 42,2 42,3
Кислотность мякиша, град 3,0 2,8 3,0 3,0 3,0 3,0 3,0 3,0 3,0 3,0 3,0 3,0
Пористость, % 73 73 74 74 73 73 75 76 73 73 76 78
Удельный объем, см3/г 3,5 3,4 3,6 3,6 3,5 3,5 3,8 3,8 3,5 3,5 3,8 4,0
Формоустой-чивость, Н:Д 0,34 0,32 0,36 0,35 0,35 0,34 0,40 0,42 0,36 0,34 0,41 0,42
Литература
1. Агеева, Н.М. Влияние янтарной кислоты и ее солей на ферменты виноградного сока/ Н.М. Агеева, Г.Ф. Музыченко, В.В. Дымшевский // Известия вузов. Пищевая технология. - 1995. - №5-6. -С.15-16.
2. Худых, Т.В. Использование янтарной кислоты в рецептуре диетических маргаринов / Т.В. Худых, Л.П. Тертышная, Е.А. Бутина, Е.О. Герасименко // Известия вузов. Пищевая технология. - 1998. - №1 -С.36-38.
3. Бадовская, Л.А. Использование янтарной кислоты при приготовлении продуктов общественного питания / Л.А. Бадовская, Н.А. Северенина, Н.А. Яцун // Известия вузов. Пищевая технология. -1992. - №1. - С.19-21.
4. Агеева, Н.М. Активация алкогольного брожения с помощью янтарной кислоты и ее солей/ Н.М. Агеева, Г.Ф. Музыченко, Г.П. Федосеева, В.В. Дымшевский // Известия вузов. Пищевая технология. - 1995. - №5-6. - С.17-18.
5. Кондрашова, М.Н. Янтарная кислота в медицине, пищевой промышленности и сельском хозяйстве: сборник статей / М.Н. Кондрашова, Ю.Г. Каминский, Е.И. Маевский. - Пущино: НЦБИ, 1996. - 300 с.
6. Кондрашова, М.Н. Терапевтическое действие янтарной кислоты / М.Н. Кондрашова. - Пущино: НЦБИ, 1976. - 270 с.
7. Асмаева, З.И. Активация прессованных дрожжей с использованием пряно-ароматических добавок / З.И. Асмаева, А.Е. Скакунов, О.В. Шеина// Известия вузов. Пищевая технология. - 2006. - №2. -
С.57-58.
8. Хоссейни, Ф. Влияние биологически активных веществ на жизнедеятельность хлебопекарных дрожжей/ Ф. Хоссейни, М. В. Гернет, В. Л. Лаврова // Хлебопечение России. - 2005. - № 2. -С. 26-27.
9. Гарманова, Е.Л. Влияние стимулятора роста органического происхождения на генеративную активность и качество дрожжей/ Е.Л. Гарманова, О.В. Заварзина // Матер.35 отчет. научн. конф. - Воронеж: ВГТА, 1996. - С.37.
10. Старовойтова, О.В. Влияние дрожжей Saccharomyces cerevisiae на состояние липидного компонента мучного полуфабриката, приготовленного фритюрным способом / О.В. Старовойтова [и др.] // Вестник Казан. технол. ун-та. - 2011. - Т. 14, №2. - С.162-167.
11. Бакушинская, О.А. Контроль производства хлебопекарных дрожжей/ О.А. Бакушинская, Л.Д. Белова. - М.: Пищевая промышленность, 1978. - 168 с.
12. Виноградова, А.А. Лабораторный практикум по курсу общей технологи бродильных производств/ А.А. Виноградова, Г.М. Мелькина, Л.А. Фомичева.- М.: Агропромиздат, 1991. - 335 с.
© О. В. Старовойтова - канд. техн. наук, доц. каф. технологии пищевых производств КНИТУ, Starovoitova-oks@mail.ru; С. В. Борисова - канд. техн. наук, доц. той же кафедры, borsv@rambler.ru.
