Влияние стартовых культур на формирование качества хлебобулочных изделий

Ржаные закваски предусматривают культивирование дрожжевых клеток и молочнокислых бактерий до определенной кислотности, в процессе которого инактивируется активная α-амилаза. В случае густой консистенции закваски соотношение дрожжей и бактерий составляет 1:60 или 1:80, в жидкой – 1:40.

В жидких заквасках создаются лучшие условия для жизнедеятельности дрожжей, чем в густых. В жидкой среде ниже кислотность, меньше концентрация продуктов обмена, угнетающих дрожжевые клетки. В густых заквасках преобладают дрожжи вида S. minor, устойчивые к высокой кислотности среды, в жидких заквасках преобладают дрожжи вида S. cerevisiae.

Приготовление закваски с использованием чистых культур бродильной микрофлоры получило широкое распространение. При этом в закваске создается оптимальное технологическое соотношение микроорганизмов, обеспечивающее высокую бродильную активность, устойчивую кислотность и большое содержание ароматобразующих веществ, что, в целом, улучшает качество хлеба.

Микрофлора заквасок, приготовленных без использования чистых культур, содержит большое количество посторонних микроорганизмов – это может быть решающим негативным фактором при протекании биохимических процессов. При регулировании жизнедеятельности бродильной микрофлоры учитывают физиологические особенности вносимых культур и влияние на них факторов внешней среды – температура, влажность, кислотность среды, количество заварки, качество муки, микробиологическое состояние сырья и воды, а также санитарное состояние на предприятии.

В ржаных заквасках представлены дрожжи и кислотообразующие бактерии. Дрожжи в ржаных заквасках встречаются даже тогда, когда их не вносят в первую фазу разводочного цикла приготовления закваски. В этом случае проявляются дрожжи, попавшие в закваску с мукой, водой или из воздуха и размножившиеся в закваске, которая представляет собой благоприятную среду.

В ржаных закваске и тесте должны быть созданы условия, при которых количество кислотообразующих бактерий во много раз превышало бы количество дрожжевых клеток.

Наряду с дрожжами Saccharomyces cerevisiae и некоторым количеством отдельных разновидностей диких дрожжей в ржаных заквасках встречаются и дрожжи Saccharomyces minor. Они сбраживают глюкозу, фруктозу, сахарозу, но не сбраживают мальтозы. Однако по распространенности, скорости размножения и интенсивности брожения в ржаных заквасках и тесте основную роль играют все же дрожжи Saccharomyces cerevisiae, адаптированные к повышенной кислотности теста и его кислотообразующей микрофлоре.

Дрожжи сахаромицеты, в основном выполняют роль разрыхлителей теста, оказывая существенное влияние на объем готового хлеба и пористость мякиша. Сбраживаясь, углеводы муки образуют углекислый газ и спирт, а также ряд побочных веществ: уксусный альдегид, бутиловый, изобутиловый, изоамиловый спирты, органические кислоты – молочная, янтарная, винная, щавелевая и некоторые другие вещества, придающие хлебу специфический вкус и аромат.

Первые исследования кислотообразующей бактериальной микрофлоры ржаных заквасок были проведены М.Ф. Поповым, А.М. Пасвик, В.Л. Олемянским, Кнудсеном, Шульцем, Г.Л. Селибер и рядом других исследователей.

Некоторые исследователи отрицают сколько-нибудь значительную роль кислотообразующих бактерий ржаного теста в его разрыхлении. Разрыхление теста, по их мнению, целиком обеспечивается углекислым газом, выделяемым в тесто дрожжами.

Большинство исследователей, не отрицая большой роли дрожжей в разрыхлении теста, отмечают и существенную роль в этом процессе кислотообразующих и газообразующих бактерий. М.Ф. Попов, В.Л. Омелянский, Г.Л. Селибер показали в лабораторных условиях, что ржаное тесто может быть удовлетворительно разрыхлено и в результате приготовления на культурах одних кислотообразующих и газообразующих бактерий. Работы в этом направлении велись не только в лабораторных, но и в производственных условиях Е.А. Гладковой и П.М. Плотниковым, М.И. Княгиничевым и З.И. Шмидт.

Специфическая для ржаных заквасок и теста кислотообразующая микрофлора состоит из бактерий, относящихся к группам – истинных, гомоферментативных, молочнокислых бактерий, образующих в качестве основного продукта молочную кислоту и незначительное количество летучих кислот. К ним относятся L.plantarum, L.delbruckii, L.casei и другие. Эти бактерии в заквасках и тесте играют роль кислотообразователей. Неистинные, или гетероферментативные молочные бактерии, образуют наряду с молочной кислотой значительное количество летучих кислот и газа, в основном диоксида углерода, а также незначительное количество спирта. Сюда относятся L.brevis, L. fermenti, L.pastorianus, L.buchneri и другие. Данные бактерии играют существенную роль в разрыхлении ржаного теста – основное количество уксусной кислоты и углекислого газа, образовано именно ими.

Молочнокислым бактериям принадлежит ведущая роль в брожении ржаных полуфабрикатов, поскольку молочная кислота существенно влияет на физические свойства ржаного теста. Кислотность способствует набуханию и пептизации белков ржаной муки, за счет чего увеличивается вязкость теста и возрастает его газоудерживающая способность. Кроме того, повышение кислотности закваски подавляет активность α-амилазы, что предотвращает накопление в тесте декстринов, делающих мякиш ржаного хлеба излишне липким и заминающимся.

Гетероферментативные молочнокислые бактерии участвуют в разрыхлении теста, эта особенность была использована при попытке разработать способ получения ржаного хлеба на густых заквасках без применения дрожжей.

М олочнокислые бактерии оказывают большое влияние на вкус и аромат ржаного хлеба, обусловленные соотношением молочной и уксусной кислот. Это соотношение называется коэффициентом брожения. Молочная кислота придает ржаному хлебу приятный кисловатый вкус, а летучие кислоты – специфический аромат. Кроме летучих кислот определенное влияние на аромат хлеба оказывают органические ди- и трикарбоновые кислоты. По данным М.И. Княгичева и П.М. Плотникова в ржаном хлебе из обойной муки содержится около 60 % молочной кислоты, 32 % летучих кислот и 8 % органических кислот. Из общей суммы летучих кислот в ржаном хлебе на долю уксусной приходится 38- 65 %, на долю пропионовой 28-52 и муравьиной 1,16-10,7 %. Большую роль в образовании ароматического комплекса хлеба играют карбонильные соединения. К ним относятся: альдегиды (ацетальдегид, бензальдегид, изовалериановый, коричный, сиреневый), ванилин, оксиметилфурфурол, ацетоген, диацетил, диоксиацетон, фурфурол.

Гомо- и гетероферментативные молочнокислые бактерии образуют в процессе брожения в хлебе различные продукты. Гомоферментативные виды образуют до 10 % летучих кислот, гетероферментативные в 2-3 раза больше (13-34)%.

Гомоферментативные культуры образуют меньше органических ди- и трикарбоновых кислот, но несколько больше летучих карбонильных соединений. Гомоферментативные виды, как правило, являются более сильными кислотообразователями.

Установлено, что хлеб на густых заквасках с применением одних гомоферментативных видов молочнокислых бактерий лишен специфического аромата, поэтому вкус его кажется несколько «пустым».

Развитие только гетероферментативных культур способствует большему накоплению уксусной кислоты, которая придает хлебу резкий запах и более кислый вкус. Наиболее хороший хлеб по вкусу и аромату получается при совместном применении гомо- и гетероферментативных штаммов кислотообразующих бактерий в соотношении 1:2.

Г. Шпикер, детально изучивший влияние различных видов молочнокислых бактерий на качество хлеба, пришел к заключению, что хлеб с типичным вкусом и ароматом получается на густых заквасках только при применении гетероферментативных видов L.brevis, L.fermenti, L.buchneri. Хлеб на чистых культурах термофильных бактерий L.delbruckii и L.leichmannii малоприятен и безвкусен, что объясняется неблагоприятным режимом ведения закваски. Использование вида L.plantarum в качестве чистой культуры дает хлеб с нежным вкусом, но малоароматный, так как бактерии данного вида не образуют летучих кислот. Относительно хуже других образцов получается хлеб с применением гомоферментативного вида L.casei. По мнению Шпикера, этот вид неспецифичен для ржаных заквасок.

Основную роль в брожении густых заквасок играют виды L.plantarum, L.brevis и L.fermenti.

Жидкие ржаные закваски по видовому составу кислотообразующей микрофлоры мало отличаются от густых. В них обнаружены те же виды бактерий: L.plantarum, L.brevis, L.fermenti, L.casei и в единичных случаях L.buchneri и L.delbruckii. Однако в брожении жидких заквасок виды L.fermenti и L.casei играют существенную роль наряду L.brevis и L.plantarum. По-видимому, температура жидких заквасок (32-35)^оС оказывает благоприятное воздействие на виды L.casei и L.fermenti, для которых оптимум температуры лежит выше 30^оС.

Изучение кислотообразующей микрофлоры полуфабрикатов из ржаной муки позволяет внести ясность в вопрос о роли отдельных видов молочнокислых бактерий. Это имеет значение при подборе специфических культур для каждой технологической схемы приготовления хлеба.

Специфичной для молочнокислых бактерий является также выработка антибиотиков, играющих роль антагонистов по отношению к посторонней микрофлоре в полуфабрикатах и обеспечивающих стойкость хлеба при хранении.

Весьма эффективным способом изменения состава и свойств бродильной микрофлоры ржаных заквасок является изменение температуры культивирования. Установлено, что повышение температуры заквасок от 25 до 40^оС форсирует кислотонакопление в заквасках, одновременно повышая долю молочной кислоты к общей кислотности теста, поскольку создаются благоприятные условия для развития и жизнедеятельности бактерий.

Установлено, что специфичные для ржаного теста кислотообразующие бактерии при более или менее длительном культивировании почти полностью вытесняют неспецифичную микрофлору муки. Основным фактором, в данном случае, является высокое содержание молочной кислоты.

В ВСГТУ было изучено влияние заквасок бифидо- и пропионовокислых бактерий на качественные показатели хлеба и хранимоспособность. Количество жизнеспособных клеток в заквасках на чистых культурах и бакконцентратах в конце ферментации составляет 10⁹ к.о.е. в 1 см³ . Качественная характеристика закваски представлена в таблице 6.

Из данных таблицы 6 видно, что заварка содержит достаточно высокое количество жизнеспособных бактерий – 10⁹ к.о.е. и обладает высокой кислотностью. В результате проведенных в ВСГТУ исследований установлено, что оптимальной дозой закваски бифидобактерий для ферментации заварки является 10%. Продолжительность ферментации 6 часов.

Таблица 6. Качественная характеристика закваски

Показатели	Характеристика
Массовая доля влаги, %	65-70
Кислотность, оН	6-7
Кол-во клеток жизнеспособных, к.о.е./г	109
Содержание бактерий группы кишечной палочки в 0,1 г продукта	Не допускается

Таким образом, подбор культур в закваске и регулирование биохимических и микробиологических процессов позволит формировать хлеб с желаемым вкусом и ароматом.

Задание 1. Провести первичную оценку хлеба на признаки микробиологической порчи. Описать органолептические показатели хлеба и сделать соответствующие выводы.

Методика выполнения задания.

Первичную оценку степени поражения хлеба плесенями и микроскопическими грибами проводят с применением органолептических методов. При подозрении хлеба на микробиологическую порчу его подвергают лабораторному исследованию.

Оценка внешнего вида. Доброкачественный хлеб должен иметь правильную форму, равномерно поджаренную корку, без трещин, подгорелостей, без частиц золы, угля. Состояние мякиша, вкус и запах его устанавливают при разрезании пяти караваев. Мякиш на разрезе равномерно пористый, без закала и очагов не промешанной муки, соли. Хорошо пропеченный хлеб при разрезе не прилипает к ножу, при надавливании образуется ямка, которая быстро выравнивается. Цвет мякиша однородный.

Эластичность мякиша определяют путем надавливания на него пальцами на глубину не менее 1 см. Эластичность признают «хорошей» при полном восстановлении деформации мякиша, «средней» – при почти полном восстановлении деформации мякиша и «плохой» – при заминаемости мякиша. Эластичность мякиша определяют путем надавливания на него пальцами на глубину не менее 1 см. Эластичность признают «хорошей» при полном восстановлении деформации мякиша, «средней» – при почти полном восстановлении деформации мякиша и «плохой» – при заминаемости мякиша.

Вкус хлеба должен быть приятным, свойственным данному виду и сорту, без горечи, посторонних привкусов. При разжевывании не должен ощущаться хруст на зубах.

Запах - приятный, свойственный данному виду хлеба, без затхлости и посторонних запахов.

При осмотре караваев, оценке вкуса обращают внимание на признаки бактериального или грибкового поражения.

При развитии картофельной болезни хлеба значительно увеличиваются влажность и кислотность изделия.

Задание 2. Определить влажность представленных образцов хлеба.

Методика определения.

Для определения влажности в четырех местах хлеба вырезают кусочки мякиша общей массой 12-15 г, измельчают ножом, перемешивают и берут две навески по 5 г каждая в заранее высушенные и взвешенные бюксы с крышками, которые в открытом виде помещают в сушильный шкаф, предварительно нагретый до температуры 140°С. Высушивают навески при 130°С в течение 40 мин. Затем бюксу закрывают и переносят в эксикатор для охлаждения, после которого ее взвешивают. Исследования проводят параллельно в двух взятых навесках. По разнице между массой до и после высушивания определяют процент содержания воды в хлебе по следующей формуле:

Х=а-b/a • 100,

где X — искомая влажность, %; а и b — масса навески до и после высушивания, г.

Задание 3. Определить кислотность представленных образцов хлеба.

Методика определения.

Кислотность хлеба выражают в градусах Неймана, под которыми понимают количество миллилитров 0,1 н. раствора щелочи, необходимой для нейтрализации кислот в 100 г хлеба. Для определения кислотности из мякиша хлеба вырезают небольшие кусочки и отвешивают на технохимических весах с точностью до 0,01 г навеску в 25 г. После тщательного измельчения ее переносят в сухую колбу или банку объемом до 500 мл с хорошо пригнанной пробкой, добавляют по частям 250 мл подогретой до 60°С дистиллированной воды. Вначале около 1/4 взятой воды вливают в колбу с хлебом и растирают мякиш шпателем для получения однородной массы, а затем добавляют оставшуюся воду, закрывают колбу пробкой и энергично встряхивают в течение 2-3 мин. Смесь оставляют стоять при комнатной температуре на протяжении 1 мин, после чего жидкий слой сливают в сухую колбу через два слоя марли. В последующем отбирают в две колбы пипеткой 50 мл отстоявшейся жидкости (без осадка), прибавляют по 2-3 капли 1%-ного спиртового раствора фенолфталеина и титруют из бюретки 0,1 н. раствором едкого натрия до появления слабо-розового окрашивания, не исчезающего в течение минуты. Кислотность хлеба рассчитывают по формуле:

X=a∙V∙100 / pH10,

где X - кислотность в градусах; а - количество мл 0,1 н. щелочи, пошедшей на титрование V мл отстоя; H - объем отстоя, взятого для титрования, мл; р - масса навески хлеба, г.

Результат выражают средним арифметическим двух определений с расхождением в параллельных анализах не более 0,3°Н.

Кислотность доброкачественного хлеба, не более, оН

12 ржаной

2,5 - 4,0 пшеничный

Задание 4. В предложенных образцах хлеба провести пробу на аммиак.

Методика определения.

При разложении клейковины накапливаются аммонийные соли, которые обнаруживаются реактивом Несслера. 5 г муки взбалтывают с 20 мл дистиллированной воды и настаивают 30 мин. Взвесь фильтруют через складчатый фильтр. Разные порции фильтрата разливают в две пробирки: в одну из них добавляют 0,5 мл реактива Несслера, во вторую (контрольную) - 0,5 мл 5%-ного раствора КОН. Если в муке началось разложение белков, содержимое пробирки с реактивом Несслера окрасится в желтый или бурый цвет.

Задание 5. В предложенных образцах хлеба провести пробу на свежесть.

В коническую колбу помещают по 2 г хлеба, добавляют 5 мл 10%-ного водного раствора NaOH и настаивают 10 мин. Смесь слегка подогревают (не более 30°С) и прибавляют 5 капель разведенной 1:2 борной кислоты. В доброкачественном хлебе сохраняется запах свежего клейстера, в испорченном - появляется запах сероводорода и триметиламина.

Задание 6. Провести анализ представленных образцов хлеба на присутствие бацилл картофельной палочки.

Для анализа изделий на присутствие Bacillus subtilis var. mesentericus взвешенную навеску массой (10±0,1) г, предназначенную для приготовления разведений, переносят в колбу вместимостью 200-250 мл, постепенно прибавляя стерильный пептонно-солевой раствор в соотношении 10 г продукта – 90 мл раствора. Отстаивают 10 мин, встряхивают и готовят серию последовательных разведений, перенося 1 мл вытяжки в пробирку с 9 мл пептонно-солевого раствора до разведения 10⁵ к.о.е. в 1 см³. Все разведения засевают в чашки Петри и заливают стерильной средой Байд-Паркера.

Пробы оценивают через 72 часа инкубирования, микроскопируют колонии и описывают их особенности.

Контрольные вопросы

1. Пищевая и биологическая ценность хлеба.

2. Особенности технологии приготовления теста.

3. Требования к качеству ржано-пшеничного хлеба.

4. Физиолого-биохимические свойства возбудителя

картофельной болезни хлеба Bacillus subtilis var. mesentericus.

5. Использование пробиотических стартовых культур для предупреждения картофельной болезни хлеба.

6. Влияние стартовых культур на формированиекачества хлебобулочных изделий.

7. Технология приготовления жидких заквасок для хлебобулочного производства.

8. Методы исследования качества хлеба.

42