Scientific journal

Scientific Review. Biological science

ISSN 2500-3399

ПИ №ФС77-57454

На фоне быстротекущего научно-технического прогресса, а также удорожания стоимости электроэнергии и увеличения требований к экологичности пищевых производств остро встает вопрос поиска путей снижения затрат на производство за счет внедрения новых технологий и технологических приемов без серьезных капитальных вложений.

Одним из высокоэнергоемких производств является хлебопекарное производство – количество энергии, затрачиваемой на выпечку продукции, в среднем составляет 0,125–0,167 кВт?ч/кг продукта. В этой связи интенсификация некоторых этапов технологического процесса данного производства позволит сократить долю расходов на электроэнергию в себестоимости продукции, что, в конечном итоге, позволило бы снизить стоимость социально важного продукта – хлеба для конечного потребителя.

Подъем теста при выпечке хлебобулочных изделий (хлеба) представляет собой процесс брожения, осуществляемый при помощи хлебопекарных дрожжей – микроорганизмов из семейства сахаромицетов (Saccharomyces cerevisiae). Важной задачей производства является обеспечение максимально возможной скорости протекания процесса брожения без снижения качественных показателей готового продукта – хлеба.

Изначальные биотехнологические характеристики дрожжей являются тем лимитирующим фактором, который позволяет определить результат интенсификации. В ходе увеличения активности этих одноклеточных грибов происходит сокращение этапа созревания теста, увеличиваются его структурно-механические свойства, соответственно, улучшается качество готового продукта.

Основным показателем качества дрожжей является их физиологическая активность, которая определяется подъемной силой – способностью за установленное время обеспечить подъем теста до требуемого уровня – и характеризует сбраживание глюкозы и сахарозы комплексом ферментов дрожжей [1].

На сегодня проведено большое количество исследований, направленных на поиск путей увеличения активности дрожжевой биомассы. Проблемным моментом в данных исследованиях является тот факт, что используемые методы увеличения активности дрожжей не должны оказывать негативного влияния на организм человека. Используемые сегодня методы увеличения активности можно разделить на физические – связанные с воздействиями на цитоплазматическую мембрану дрожжей и изменяющие ее проницаемость, и химические – использующие различные воздействия на ферментативные структуры клеток.

Отечественными учеными уже проведено достаточно большое количество исследований, посвященных проблеме поиска способов активации дрожжевой клетки. Так, разработан биохимический способ активирования хлебопекарных прессованных дрожжей, при котором хлебопекарные прессованные дрожжи выдерживают в питательной среде, содержащей заварку и солод, в качестве ингредиентов питательной среды используют чечевичную муку и ржаной неферментированный солод. Предложенный способ активации прессованных дрожжей позволяет повысить качество дрожжей, снизить расход основного сырья – пшеничной муки на стадии активации прессованных дрожжей, интенсифицировать процесс, повысить подъемную силу и биологическую ценность готовых изделий [2].

В других исследованиях интенсификация процесса активации достигалась тем, что клейстеризацию крахмала проводили с одновременным разжижением термостабильной бактериальной среды с последующей ее инактивацией. С целью активации дрожжей использовалась питательная среда, состоящая из муки и воды с добавлением ферментных препаратов [2].

Известен способ активации прессованных хлебопекарных дрожжей, который предусматривает приготовление мучной суспензии, внесение в неё дрожжей и ультразвуковую обработку мучной суспензии со средней объемной плотностью энергии 150–1200 Дж/см3 при постоянном перемешивании. Для реализации данного способа в промышленности подойдет любая установка для обработки жидких сред ультразвуком [3].

При использовании воздействия на дрожжевую клетку лазерной обработки увеличивается метаболизм клеток, что позволило установить интенсификацию их созревания на 20–30 % при производстве пшеничного хлеба. Помимо того, были обнаружены дополнительные положительные моменты воздействия – улучшение органолептических свойств хлеба (улучшение вкуса, увеличение эластичности мякиша, усиление аромата, увеличение интенсивности окрашенности корки).

Использование воздействия микроволн позволило увеличить активность дрожжей в 1,3 раза с получением качественного продукта брожения. Помимо увеличения активности, авторами исследования было отмечено и ускорение роста биомассы дрожжевых клеток [4].

Ионы серебра и его коллоидные растворы (суспензии мелкодисперсных наночастиц серебра) обладают бактерицидным, бактериостатическим, противовирусным, противогрибковым и антисептическим действием в отношении более чем 500 патогенных микроорганизмов, дрожжевых грибов и вирусов.

Высокая биологическая активность микроэлементов связана с их участием в синтезе ферментов и гормонов. В зависимости от концентрации в водных растворах ионы Ag+ могут как стимулировать, так и ингибировать активность ряда ферментов.

С целью снижения экономических затрат и ускорения технологического цикла разработано большое количество инновационных способов активации дрожжевой клетки, которые используются производителями на современных перерабатывающих предприятиях [5]. Исследований, направленных на исследование влияния коллоидных ионов серебра на активность дрожжей, на сегодня не проводилось, в этой связи данная работа является актуальной.

Цель исследования: определение возможности использования обработки дрожжевого молока коллоидными ионами серебра для сокращения производственного этапа брожения теста.

Материалы и методы исследования

Для проведения исследования использовались дрожжи «САФ-МОМЕНТ быстродействующие»; мука «Мак Fa» высший сорт; вода – из централизованного источника водоснабжения (ЦИВ).

Определение подъемной силы дрожжей проводилось согласно ГОСТ Р 54731–2011 [6].

Результаты исследования и их обсуждение

Вначале исследований определение подъемной силы дрожжей проводилось методом всплывания шарика (ускоренным методом). Для проведения исследования было подготовлено шесть образцов воды из централизованной системы водоснабжения, три из которых были обработаны коллоидными ионами серебра с помощью генератора коллоидных ионов серебра – аппарата «Георгий» с использованием режима 1 – до содержания ионов серебра ≈500 мкг/л. Время обработки 0,2 л воды составило 30,00 ± 0,15 с. Полученные в ходе исследования результаты исследования представлены в табл. 1.

Расчетное значение F-критерия Фишера для полученных результатов составило 8,61, следовательно, с вероятностью 95 % можно утверждать, что влияние признака «способ обработки воды при определении подъемной силы дрожжей» является существенным. Следовательно, обработка воды коллоидными ионами серебра оказала положительное влияние на подъемную силу дрожжей.

В ходе дальнейших исследований были подготовлены образцы питательной среды, состоящей из яблочного сока и молочной сыворотки, подготовленные следующим образом: 310 мл сыворотки и 90 мл виноградного сока (общим объемом 0,4 л) довели до кипения, охладили до температуры 30 °С, разлили в две стерильные колбы по 0,2 мл. Образец в одной из колб обработали с помощью генератора коллоидных ионов серебра – аппарата «Георгий» с использованием режима 1 – до содержания ионов серебра ≈500 мкг/л. Время отработки 0,2 л воды составило 30,00 ± 0,15 с. Далее в колбы с питательной средой добавили по 10 мл 10 %-ного раствора дрожжей. Подготовленные образцы находились в лаборатории кафедры технологии переработки сельскохозяйственной продукции НовГУ имени Ярослава Мудрого на протяжении 3-х суток при температуре 20 °С, влажности воздуха ≈75 % и атмосферном давлении ≈761 мм рт.ст. Исследования проводились в 4-кратной повторности. Полученные в ходе исследования результаты исследования представлены на рисунке и в табл. 2.

Таблица 2

Количество дрожжевых клеток в образцах

В полученных образцах под микроскопом дрожжи видны как каплевидные образования овальной и шаровидной формы. Видимых отличий формы дрожжей в обработанных и необработанных образцах не обнаружено. Для подсчета клеток дрожжей в полученной биомассе использовалась камера Горяева.

Из анализа данных рисунка и табл. 2 следует, что в питательной среде, содержащей коллоидные ионы серебра в концентрации ≈500 мкг/л, количество дрожжевых клеток в 1 мл суспензии составило 32,5 ± 3,4*104 кл/см3. В необработанных образцах количество дрожжевых клеток в 1 мл суспензии составило 19,5 ± 2,1*104 кл/см3. Таким образом, содержание дрожжевых клеток в обработанных образцах оказалось достоверно выше на 66,7 % (Р ≥ 0,99), что подтверждает выдвинутую нами гипотезу о положительном воздействии коллоидных ионов на рост биомассы дрожжей.

Задачей следующего этапа исследований являлось исследование влияние воздействия коллоидных ионов серебра на технологические свойства теста.

Активация хлебопекарных дрожжей проводилась путем обработки воды, предназначенной для приготовления дрожжевого молока, с использованием генератора коллоидных ионов серебра «Георгий» в режиме прибора № 1, позволяющем получать концентрацию ионов серебра ≈500 мкг/л. Время отработки 0,2 л воды составило 30,00 ± 0,15 с.

Дрожжевое молоко – это жидкая суспензия дрожжей в воде, полученная при сепарировании культуральной среды после размножения в ней дрожжей. Дрожжевые клетки в таком продукте находятся в более активном состоянии, чем в прессованных дрожжах. Концентрация дрожжей в пересчете на их влажность, равную 75 %, должна быть не менее 500 г/л, подъемная сила – не более 75 мм, кислотность в пересчете на уксусную кислоту – не более 360 мг через 72 ч хранения [7].

Для подготовки теста использовалась рецептура батона «Городской», ГОСТ 27844-88 (табл. 3) в пересчете на 1 кг муки.

Исследование влияния воздействия коллоидных ионов серебра на технологические свойства теста проводилось в трех повторностях. Моментом окончания подъема теста считалось увеличение первоначального объема тестовой заготовки на 50 %.

Результаты исследований образцов представлены в табл. 4.

Анализируя данные табл. 4, определено, что в образцах теста, приготовленных с использованием дрожжевого молока, обработанного коллоидными ионами серебра, подъемная сила составила 53,3 ± 0,73 мин, что достоверно выше, чем в необработанных образцах, на 18,8 % (Р ≥ 0,95).

Таблица 4

Влияние воздействия коллоидных ионов серебра на подъемную силу теста

Выводы

В результате проведенных исследований нами установлено, что использование коллоидных ионов серебра оказало достоверное влияние на увеличение подъемной силы теста и может рассматриваться на один из возможных путей сокращения производственного этапа брожения теста.

Показатели подъемной силы в необработанных образцах дрожжей составили 65,4 ± 6,1 мин, в обработанных – 39,2 ± 14,2. Расчетное значение F-критерия Фишера для полученных результатов составило 8,61, что позволяет с вероятностью 95 % утверждать, что влияние признака «способ обработки воды при определении подъемной силы дрожжей» является существенным.

В ходе определения влияния данного метода обработки на рост биомассы данного вида одноклеточных грибов также обнаружено существенное воздействие – в питательной среде, содержащей коллоидные ионы серебра, содержание дрожжевых клеток оказалось достоверно выше на 66,7 % (Р ≥ 0,99). Видимых отличий формы дрожжей в обработанных и необработанных образцах не обнаружено.

На этапе исследования влияния воздействия коллоидных ионов серебра на технологические свойства теста также выявлена положительная динамика – в образцах теста, приготовленных с использованием дрожжевого молока, обработанного коллоидными ионами серебра, подъемная сила оказалась достоверно выше, чем в необработанных образцах, на 18,8 % (Р ≥ 0,95).