ANTAGONISTIC PROPERTIES OF DOUGH SOUR WITH DIRECTED CULTIVATION AND EVALUATION OF MICROBIOLOGICAL CHARACTERISTICS OF BREAD PRODUCED ON ITS BASIS
Rubrics: FOOD PRODUCTION TECHNOLOGY
Authors:
1.
National University of Food Technologies
2.
National University of Food Technologies
Type:
Article
Pages:
from 10
to 15
Status:
Published
Received:
30.06.2015
Accepted:
30.06.2015
Published:
30.06.2015
Subject area:
UDK 664.642
UDK 66 Химическая технология. Химическая промышленность. Родственные отрасли
UDK 60 Прикладные науки. Общие вопросы
UDK 66 Химическая технология. Химическая промышленность. Родственные отрасли
UDK 60 Прикладные науки. Общие вопросы
Language:
Russian
Keywords:
The Aroma Leaven dough sour, directed cultivation, inactive yeast, bread
Abstract (English):
Technologies making rational use of raw materials to ensure safety and to improve the nutritional and biological value of products are of prior importance in the development of the baking industry. Bread making technologies based on dough sours belong to this direction. A wide use of dough sours of different composition in the bakery is also associated with the desire of manufacturers to reduce yeast in recipes of making bread. The practice of preparing dough sours showed that spontaneous microflora is not always able to ensure the normal fermentation process of half-finished goods. In this work, the microbiological characteristics of AromaLeaven dough sour and its antagonistic properties have been studied and microbiological safety of bread based on this dough sour has been evaluated. The microbiological analysis of the dough sour Aroma Leaven microflora composition has shown that viable yeastcells are missing in it. It has been also found that lactic acid bacteria of the dough sour have antagonistic activity against B. subtilis, E. coli, S. aureus, P. chrysogenum, M. racemosus. It has been proved that introduction of exactly 2.8% of dough sour to the flour mass has the most positive effect on the microbiological characteristics of dough safety, since at this dose the reduction of wildyeasts, bacteria of the genus Leuconostoc and spore-forming bacteria is observed. According to the research results, it has been found that bread based on Aroma Leaven dough sour is good only in the case of adding a small amount (1 %) of baker's yeast to it. Thus,we assume that in the future the dough sours based on lactic acid bacteria can become a qualitative replacement of baker's ye ast in the production of bread, because of their positive effect on its quality and safety.
Technologies making rational use of raw materials to ensure safety and to improve the nutritional and biological value of products are of prior importance in the development of the baking industry. Bread making technologies based on dough sours belong to this direction. A wide use of dough sours of different composition in the bakery is also associated with the desire of manufacturers to reduce yeast in recipes of making bread. The practice of preparing dough sours showed that spontaneous microflora is not always able to ensure the normal fermentation process of half-finished goods. In this work, the microbiological characteristics of AromaLeaven dough sour and its antagonistic properties have been studied and microbiological safety of bread based on this dough sour has been evaluated. The microbiological analysis of the dough sour Aroma Leaven microflora composition has shown that viable yeastcells are missing in it. It has been also found that lactic acid bacteria of the dough sour have antagonistic activity against B. subtilis, E. coli, S. aureus, P. chrysogenum, M. racemosus. It has been proved that introduction of exactly 2.8% of dough sour to the flour mass has the most positive effect on the microbiological characteristics of dough safety, since at this dose the reduction of wildyeasts, bacteria of the genus Leuconostoc and spore-forming bacteria is observed. According to the research results, it has been found that bread based on Aroma Leaven dough sour is good only in the case of adding a small amount (1 %) of baker's yeast to it. Thus,we assume that in the future the dough sours based on lactic acid bacteria can become a qualitative replacement of baker's ye ast in the production of bread, because of their positive effect on its quality and safety.
Keywords:
The Aroma Leaven dough sour, directed cultivation, inactive yeast, bread
The Aroma Leaven dough sour, directed cultivation, inactive yeast, bread
Введение Во всем мире производители хлебопекарной продукции ищут новые пути изготовления каче- ственного хлеба с повышенной микробиологиче- ской стойкостью, без дрожжей или с минимальным их добавлением [1]. Микрофлора хлебопекарного производства де- лится на полезную и вредную. К полезной относят- ся дрожжи и молочнокислые бактерии, применяе- мые для приготовления теста. Вредной является микрофлора, поступающая с сырьем и вызывающая нарушение технологического процесса, снижение качества и порчу продукции. Возбудителями спиртового брожения в пшенич- ном тесте являются дрожжи S. cerevisiae. Роль дрожжей заключается в разрыхлении теста. Боль- шую роль в хлебопечении играют молочнокислые бактерии. Эти микроорганизмы осуществляют мо- лочнокислое брожение в полуфабрикатах, в резуль- тате которого повышается кислотность, что способ- ствует набуханию и пептизации белков, повышают- ся вязкость и газоудерживающая способность теста. Источниками посторонней микрофлоры явля- ются сырье, вода, воздух, технологическое обору- дование, тара, персонал [2]. Микрофлора муки определяется микробиологическим составом зерна. В 1 г зернопродуктов может быть от нескольких тысяч до миллиона микроорганизмов. Эпидемиоло- гическое значение имеет поражение зерна опасны- ми для людей микроорганизмами - спорыньей, грибами из рода фузариум и аспергилл. При выпечке хлеба большинство микроорганиз- мов погибает, но споры остаются жизнеспособными. Пшеничный хлеб может поражаться «тягучей (кар- тофельной) болезнью». Размножению возбудителя этой болезни хлеба Вacillus subtilis способствует невысокая кислотность, свойственная пшеничному хлебу. Хлеб пораженный, «картофельной болез- нью», для пищевых целей непригоден. Плесневение хлеба вызывается развитием гри- бов Peniciilium glaucum (зеленая плесень), Aspergillus glaucum (белая плесень), Mucor macedo (головчатая плесень), споры которых попадают на хлеб из воздуха после выпечки хлеба [3]. Для предупреждения порчи хлеба используют химические, физические и биологические методы ингибирования посторонней микрофлоры. Наибо- лее распространенными являются биологические методы, в частности, применение заквасок с анти- микробными свойствами. За счет использования таких заквасок можно уменьшить риск инфицирования изделий не только микроорганизмами порчи, но и патогенными микроорганизмами, а также уменьшить риск образования микотоксинов, что 10 ISSN 2074-9414. Food Processing: Techniques and Technology. 2015. Vol. 37. № 2 очень важно для получения микробиологически безопасной продукции. Из литературных источников известно, что мо- лочнокислые бактерии обладают антагонистиче- скими свойствами по отношению к различным группам микроорганизмов [4]. Рядом исследований установлено, что и закваски, в состав которых входят молочнокислые бактерии, способны подавлять рост и развитие как бактерий, так и плесневых гри- бов в готовых изделиях [5]. С каждым годом появляется все больше техно- логий пшеничного хлеба с направленным культи- вированием микроорганизмов, которые улучшают органолептические и физико-химические свойства готовой продукции. Практика приготовления за- квасок показала, что спонтанная микрофлора не всегда может обеспечить нормальный ход броже- ния полуфабрикатов. Поэтому целью данной рабо- ты является исследование антагонистических свойств инактивированной закваски «Аром Левен» и оценка микробиологических показателей без- опасности хлеба, выпеченного с использованием данной закваски. Также был установлен качествен- ный и количественный состав микрофлоры теста с разным соотношением закваски и без нее. Объект и методы исследования При проведении лабораторных исследований для приготовления опытных образцов хлеба и теста (хлеб № 2, № 3, № 4) использовали муку пшенич- ную первого сорта, дрожжи хлебопекарные прессо- ванные (1 %), соль поваренную пищевую, воду пи- тьевую, инактивированную закваску «Аром Левен» при дозировке 0,5; 2,8; 5 %, соответственно. Обра- зец хлеба № 1 изготовляли по той же технологии, но без добавления закваски, а образец № 5 - без добавления дрожжей, дозировка закваски составля- ла 10 %. «Аром Левен» представляет собой жидкий продукт темно-коричневого цвета с ярко выражен- ным вкусом и ароматом. Замес теста и придание формы изделиям произ- водили вручную в лабораторных условиях. Броже- ние теста в лабораторных условиях продолжалось 150 мин при температуре 32-35 °С. Хлеб выпекали в лабораторной печи РЗ-ХПЛ при 220-240 °С до готовности. Общую обсемененность и количество молочно- кислых бактерий закваски определяли глубинным посевом 1 мл образца на мясопептонный агар (МПА) и среду МRS cоответственно. Наличие дрожжей определяли посевом образца на сусло- агар. Для выявления гнилостных бактерий исполь- зовали молочный агар Богданова. В случае их роста происходит разрежение среды и появление непри- ятного запаха. Бактерии рода Leuconostoc выявляли на среде с дрожжевым агаром и сахарозой, «дикие» дрожжи - на среде с лизином. Влияние микрофлоры закваски на тест- культуры (Bacillus subtilis БТ-2, Escherichia coli ІЕМ-1, Staphylococcus aureus БМС-1, Aspergillus niger Р-3, Penicillium chrysogenum Ф-7, Mucor racemosus БТ-16) определяли методом лунок в толще агара с измерением зон задержки роста этих тест-культур. Микробиологическую оценку каче- ства закваски проводили за теми ж е показателями, что и для оценки муки. Кислотность закваски, теста и опары определя- ли методом титрования, рН измеряли с использова- нием рН-метра. Результаты исследований и их обсуждение Источниками микроорганизмов в технологическом процессе приготовления заквасок могут быть ржаная мука и вода. Поскольку при воздействии высокой температуры выпекания хлеба погибают практически все микроорганизмы, то никаких нор- мативных значений по их содержанию в полуфаб- рикатах (заварках, заквасках, опарах, тесте) не су- ществует. Но в ходе исследований выявлено, что показатель МАФАМ закваски Аром Левен состав- ляет 30 КОЕ/г взятого для исследований образца. Одной из важных характеристик заквасок явля- ется количество бродильной микрофлоры, к кото- рой относятся дрожжи-сахаромицеты и молочно- кислые бактерии. В «Аром Левен» дрожжи- сахаромицеты отсутствуют вследствие их инакти- вации, о чем указывает производитель. А вот со- держание молочнокислых бактерий составляет 1,7∙106 КОЕ/г. По морфологическим признакам это палочки и кокки. Для более подробного анализа заквасок по мик- робиологическим показателям необходимо знать и количество нежелательной микрофлоры (табл. 1). Известно, что гнилостные бактерии, которые являются активными антагонистами молочнокислых бактерий, вследствие активного разложения белков способствуют образованию неприятного гнилост- ного запаха и резко ухудшают качество полуфаб- рикатов [3]. Таблица 1 Характеристика контаминирующей микрофлоры заквасок Образец МАФАМ, КОЕ/г Лейконостоки, КОЕ/г Дикие дрожжи, КОЕ/г Гнилостные бактерии, КОЕ/г Закваска «Аром Левен» 30 - - 40 Примечание. «-» - не обнаружено. Отсутствие контаминантов в инактивированной «Аром Левен» связано с проведением инактивации дрожжей и большим количеством молочнокислых бактерий, которые проявляют активные антагони- стические свойства. Для подтверждения этого было проверено влияние закваски на тест-культуры, а именно B. subtilis, E. coli, S. aureus (рис. 1), A. niger, P. chrysogenum, M. racemosus. Диаметры задержки роста тест-культур представлены в табл. 2. Итак, закваска обладает выраженными антаго- нистическими свойствами по отношению к B. subtilis, E.coli, S. aureus, P. chrysogenum, M. race- mosus. Поскольку зоны задержки роста A. niger не было обнаружено, то можно утверждать об отсут- ствии фунгистатических свойств полуфабриката к этой тест-культуре. 11 ISSN 2074-9414. Техника и технология пищевых производств. 2015. Т. 37. № 2 На следующем этапе работы исследовали мик- рофлору теста на основе «Аром Левен» с различной дозировкой. Дозировка закваски составляла: тесто 1 - без закваски; тесто 2-0,5 % закваски; тесто 3 - 2,8 %; тесто 4-5 %; тесто 5-10 %. Так как «Аром Левен» не содержит жизнеспособных клеток дрожжей, то для обеспечения подъемной силы те- ста вносили прессованные дрожжи в количестве 1 % ко всем образцам, кроме последнего (рис. 2). Рис. 2. Количество молочнокислых бактерий и дрожжей в тесте а) б) в) Рис. 1. Зоны задержки роста закваской «Аром Левен»: а - B. subtilis; б - E. coli; в - S. aureus Таблица 2 Угнетение роста тест-культур закваской «Аром Левен» Образец Диаметр зоны задержки роста, мм Образец B. subtilis E. coli S. au- reus A. niger P. chryso- genum M. race- mosus «Аром Левен» 31 37 30 - 20 16 Примечание. «-» - противогрибковая активность отсутствует. Микробиологический анализ полезной микро- флоры теста показал, что наибольшее количество молочнокислых бактерий содержалось в тесте с добавлением 5 % закваски. Установлена также за- висимость количества молочнокислых бактерий от количества внесенной закваски. Наименьшее коли- чество молочнокислых бактерий содержалось в тесте без дрожжей и в тесте без закваски. На агаризованной среде молочнокислые бакте- рии образовывали колонии сероватого цвета и округлой формы, иногда это были колонии в виде правильных линз. Морфологически это кокки и палочковидные бактерии, размещённые одиночно или собранные в цепочки. Несмотря на то что в состав закваски «Аром Левен» хлебопекарные дрожжи не входят, их количе- ство тоже увеличивалось с увеличением внесенной закваски. Это явление можно объяснить тем, что молочнокислые бактерии в ходе своего развития активно синтезируют различные соединения, кото- рые используются дрожжами. Во время брожения теста увеличивается не только количество молочнокислых бактерий, но и кислотность образцов. Отмечена зависимость кис- лотности и рН теста от содержания полезной мик- рофлоры (рис. 3). Наибольшая кислотность наблю- далась в тесте с внесением 5 % закваски, а наименьшая - в тесте без добавления закваски. Рис. 3. Изменение кислотности при брожении теста Для установления микробиологических показа- телей качества теста проводили его анализ на со- держание посторонней микрофлоры (табл. 3). 12 ISSN 2074-9414. Food Processing: Techniques and Technology. 2015. Vol. 37. № 2 Таблица 3 Сравнение состава контаминирующей микрофлоры опары и теста тель МАФАМ не должен превышать 1∙103, а нали- чие плесневых грибов не допускается. Анализ по- лученных данных показал, что плесневые грибы в хлебе отсутствуют. Установлено, что при увеличе- нии дозировки закваски незначительно увеличива- ется и общая обсемененность изделий. Однако по- казатель МАФАМ в хлебе, выпеченном без заквас- ки, в 1,3-2,3 раза больше, чем в хлебе на закваске. Следует отметить, что образец хлеба, выпеченный на закваске без добавления дрожжей, является не- пригодным к употреблению в результате сильной обсемененности (табл. 4). Итак, хлеб на закваске «Аром Левен» выпечен- ный в лабораторных условиях, является пригодным к употреблению лишь при условии добавления к нему хлебопекарных дрожжей. Хлебобулочные изделия должны быть не только полезными и безопасными, но и отвечать органо- лептическим и физико-химическим показателям. Обнаружено, что хлеб, выпеченный на «Аром Левен» без добавления дрожжей, не соответствует органолептическим признакам по визуальной оцен- 9∙10 7,85∙10 3,2∙10 ке, поэтому проводить любые дальнейшие исследо- вания было нецелесообразно (рис. 4). Образец был вдвое меньше по сравнению с другими, имел боль- Примечание. «-» - не обнаружено в 0,1 г. За счет внесения закваски увеличилась общая обсемененность теста на закваске «Аром Левен», однако в тесте без добавления дрожжей (только на одной закваске) показатель МАФАМ составил 9х104 КОЕ/г. Исходя из полученных данных можно сделать вывод, что прессованные дрожжи играют важную роль в микробиологических процессах, которые протекают в полуфабрикатах при изготов- лении хлеба. То есть дрожжи обеспечивают среду аминокислотами, витаминами, которые в дальней- шем могут использоваться молочнокислыми или другими бактериями, что приводит к увеличению содержания микроорганизмов. Вредители производства могут попадать в тесто с сырьем, через технологическое оборудование и т.д. Следует отметить, что внесение 2,8 % закваски к массе муки является оптимальным решением, поскольку содержание посторонних микроорга- низмов в тесте уменьшается именно при такой до- зировке (табл. 3). Для обеспечения микробиологической безопас- ности готовой продукции необходимо контролиро- вать содержание плесневых грибов и спорообразу- ющих бактерий. При анализе микробиологических исследований теста плесневых грибов не обнаруже- но, а количество спорообразующих бактерий уменьшалось в 3,5 и 4,5 раза в тесте с дозировкой закваски 0,5 и 2,8 % соответственно, по сравнению с тестом без закваски. Это свидетельствует об эффек- тивности использования закваски «Аром Левен». Таким образом, внесение 2,8 % закваски к массе муки подавляет развитие как лейконостоков и ди- ких дрожжей, так и спорообразующих бактерий. На заключительном этапе работы проверяли со- ответствие хлеба на закваске «Аром Левен» уста- новленным нормативам, согласно которым показаший вес и казался черствым. Установлено, что лучшие органолептические и физико-химические свойства имел хлеб с добавле- нием 0,5 % закваски (табл. 5), поскольку он имел правильную форму, почти ровную с незначитель- ным подрывом светло-коричневого цвета корочку. Вкус и аромат, свойственный хлебу. При этом два других образцы имели неровную с подрывами кор- ку и неравномерную пористость. Для хлеба с 5 % закваски характерна бледная окраска корочки и пресный вкус. Наличие подрывов также может свидетельствовать об отсутствии окончательной расстойки хлеба. Качество хлеба оценивали по таким физико- химическим показателям, как удельный объем и кис- лотность (табл. 6). Исследовано, что хлеб с 5 % за- кваски имел наибольшую кислотность, однако наименьший удельный объем, что сказалось на его внешнем виде. Лучшими физико-химическим показа- телями качества обладал хлеб с 2,8 % закваски, по- скольку его объем был на 15,8 % больше по сравне- нию с контролем, а кислотность составляла 2,40 град. Таблица 4 Характеристика микрофлоры хлеба на основе закваски Аром Леве 13 ISSN 2074-9414. Техника и технология пищевых производств. 2015. Т. 37. № 2 Таблица 6 Физико-химические показатели качества хлеба Рис. 4. Внешний вид хлеба на закваске «Аром Левен» Таблица 5 Органолептические показатели готовой продукции Для получения продукции, соответствующей органолептическим требованиям, оптимальным решением является добавление закваски в количе- стве 0,5 и 1 % дрожжей к массе муки. При указан- ной дозировке хлеб имеет хороший объем и кис- лотность, отвечает органолептическим требовани- ям. Выпекать хлеб без добавления хлебопекарных дрожжей не рекомендуется вследствие низких по- казателей качества готового изделия. Заключение 1. По результатам микробиологических исследований установлено, что микрофлора закваски «Аром Левен» представлена молочнокислыми бак- териями и незначительным количеством гнилост- ных бактерий. 2. Показано, что инактивированная закваска «Аром Левен» обладает антагонистическими свой- ствами в отношении B. subtilis, E. coli, S. aureus, P. chrysogenum, M. racemosus. 3. Исследовано, что внесение 2,8 % закваски к массе муки наиболее положительно влияет на микробиологические показатели безопасности теста, поскольку при указанной дозировке уменьшается содержание диких дрожжей, бактерий рода Leucоnоstоc и спорообразующих бактерий. 4. По результатам исследований установлено, что хлеб на основе закваски «Аром Левен» приго- ден к употреблению лишь в случае добавления в тесто хлебопекарных дрожжей (1 %).
1. Uayt, Dzh. Tehnologiya drozhzhey / Dzh. Uayt; per. s angl. M.I. Ratner, E.S. Kanel'. - M.: Pischepromizdat, 2008. - 392 s.
2. Berdyshnikova, O.N. Vliyanie zakvasok, kul'tiviruemyh na raznyh pitatel'nyh sredah, na obespechenie mikrobiologicheskoy bezopasnosti hlebobulochnyh izdeliy / O.N. Berdyshnikova, O.A. Sidorova // Hlebopekarnoe proizvodstvo. - 2011. - № 6. - S. 10-14.
3. Rabinovich, G.Yu. Sanitarno-mikrobiologicheskiy kontrol' ob'ektov okruzhayuschey sredy i pischevyh produktov s osnovami obschey mikrobiologii / G.Yu. Rabinovich, E.M. Sul'man. - Tver': TGTU, 2010. - 220 s.
4. Blekbern K. de V. Mikrobiologicheskaya porcha pischevyh produktov / K. de V. Blekbern. - M.: Professiya, 2008. - 784 s.
5. Bogatyreva, T.G. Novye pischevye zakvaski / T.G. Bogatyreva // Hleboprodukty. - 2009. - № 3. - S. 9-12.
