Совершенствование технологии заквасок на основе сухого бактериального концентрата для обеспечения микробиологической безопасности пшеничного хлеба
На правах рукописи
БЕРДЫШНИКОВА ОЛЬГА НИКОЛАЕВНА СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ЗАКВАСОК НА ОСНОВЕ СУХОГО БАКТЕРИАЛЬНОГО КОНЦЕНТРАТА ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ МИКРОБИОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ПШЕНИЧНОГО ХЛЕБА Специальность: 05.18.01 – технология обработки, хранения и переработки злаковых, бобовых культур, крупяных продуктов, плодоовощной продукции и виноградарства
Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук
Москва – 2012 1
Работа выполнена в Государственном научном учреждении Государственном научно-исследовательском институте хлебопекарной промышленности Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ ГОСНИИХП Россельхозакадемии)
Научный консультант: Юсупова Галина Георгиевна доктор сельскохозяйственных наук, доцент
Официальные оппоненты: Кобозев Илья Васильевич доктор сельскохозяйственных наук, профессор, заведующий кафедрой хранения, переработки и товароведения продукции растениеводства РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева Минаева Людмила Павловна кандидат технических наук, старший научный сотрудник лаборатории санитарно-пищевой микробиологии и микроэкологии ФГБУ «НИИ питания» РАМН
Ведущая организация: ФГБОУ ВПО «Саратовский государственный университет имени Н.И. Вавилова»
Защита состоится « 18 » декабря 2012 года в 16-00 часов на заседании диссертационного совета Д 220.043.05 на базе ФГБОУ ВПО РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева по адресу: 127550, г. Москва, ул. Тимирязевская, д. 49.
С диссертацией можно ознакомиться в центральной библиотеке ФГБОУ ВПО РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева Автореферат разослан «_» _ 2012 г.
Ученый секретарь диссертационного совета Шитикова А.В.
б
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы. Главной задачей человечества является обеспечение безопасности продуктов питания. Безопасность и качество выпускаемой продукции определяются, в – первую очередь, качеством используемого сырья, что наиболее актуально в производстве продуктов массового потребления, в т.ч. хлеба. Проблема микробиологической безопасности хлебобулочных изделий тесно связана с повышением доли хлебопекарного сырья, зараженного контаминантами микробного происхождения, а именно бактериями рода Bacillus subtilis, вызывающими «картофельную болезнь» хлеба.
Поиск и применение привентивных неэнергоемких и экологически безопасных способов предупреждения микробиологической порчи хлебобулочных изделий, продлевающих срок их хранения, является наиболее актуальной проблемой в хлебопекарной отрасли.
Среди методов повышения микробиологической безопасности хлебобулочных изделий особое место занимают биологические методы, основанные на антагонизме микроорганизмов. Известно, что молочнокислые и пропионовокислые бактерии способны подавлять рост возбудителей «картофельной болезни» хлеба и различных плесневых грибов. Основываясь на этом свойстве микроорганизмов, были разработаны специальные закваски, направленного культивирования, представляющие собой культуру одного или нескольких видов бактерий, выращенную на мучной среде.
Работу над созданием методов и средств обеспечения качества и микробиологической безопасности хлебобулочных изделий проводили такие учёные как Л.Я. Ауэрман, О.В. Афанасьева, Г.Ф. Дремучева, Л.Н. Казанская, Л.И. Кузнецова, И.В. Матвеева, Л.П. Пащенко, Р.Д. Поландова, Л.И. Пучкова, В.В. Щербатенко, Г.Г. Юсупова и др.
Микробиологическая защита хлебобулочных изделий от порчи является альтернативой применению не безопасных для здоровья человека химических препаратов и довольно дорогих методов физического воздействия.
Использование для производства заквасок сухих бактериальных концентратов позволяет существенно упростить способ их приготовления и применения.
Цель работы. Целью работы является совершенствование технологии заквасок на основе композиции заквасочных культур сухого бактериального концентрата пропионовокислых и ацидофильных бактерий, позволяющих улучшить качество хлеба и обеспечить его микробиологическую безопасность.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
1. Провести анализ информационных источников о микробиологической загрязненности муки и хлебобулочных изделий, методах предотвращения развития возбудителей болезней хлеба;
2. Разработать структуру научных исследований и методику активного планирования эксперимента;
3. Создать технологию приготовления закваски, подобрать питательную среду для ее культивирования и установить эффективную дозу внесения закваски, а также ее влияние на:
- физические характеристики муки и теста, - микробиологическую безопасность и качество пшеничного хлеба.
4. Разработать способ повторного использования брак – хлеба, с предварительной обработкой в закваске на основе сухого бактериального концентрата пропионовокислых и ацидофильных бактерий:
- выявить дозу закваски и время выдерживания в ней брак – хлеба для обеспечения микробиологической чистоты хлебопекарной мочки, - установить дозу внесения хлебопекарной мочки на стадиях приготовления теста, - исследовать влияние хлебопекарной мочки на физические характеристики теста, микробиологическую безопасность и качество хлебобулочных изделий.
5. Определить экономическую эффективность от применения заквасок.
Научная новизна:
- разработан биологический метод и основные принципы обеспечения микробиологической безопасности хлебобулочных изделий на основе сухого бактериального концентрата пропионовокислых и ацидофильных бактерий. Обоснованы области рационального использования биологического метода, влияющего на состав и численность микрофлоры, снижающей уровень вредоносности микроорганизмов, обеспечивающих микробиологическую безопасность и качество продукции в технологии хлебопекарного производства;
- адаптированы методы и методики исследования взаимодействия биологического фактора с биологическими системами и структурами муки, обеспечивающих микробиологическую безопасность в технологии хлебопекарного производства;
- обосновано использование заквасок, на основе сухого бактериального концентрата пропионовокислых и ацидофильных бактерий вносимых на стадиях приготовления теста, и установлены зависимости их бактерицидных свойств и качественных характеристик от вносимых доз.
Практическая ценность полученных результатов:
- разработаны закваски на мучной осахаренной заварке и жидкой питательной среде на основе сухого бактериального концентрата пропионовокислых и ацидофильных бактерий, с бактерицидными свойствами по отношению к возбудителям «картофельной болезни» хлеба;
- определены концентрации и дозы внесения заквасок, позволяющие улучшить физико – химические и органолептические показатели качества хлебобулочных изделий, а также получить обеззараживающий эффект от их применения;
- разработан способ использования брак – хлеба с предварительной обработкой в закваске для обеспечения микробиологической безопасности хлебобулочных изделий;
- по результатам исследований разработана технологическая инструкция по приготовлению и применению заквасок, приготовленных на основе сухого бактериального концентрата пропионовокислых и ацидофильных бактерий;
- результаты исследований используют в учебном процессе высших учебных заведений: Российский Государственный Аграрный Университет – МСХА имени К.А. Тимирязева, Московский Государственный Аграрный Университет имени В.П. Горячкина.
На защиту выносятся:
- результаты экспериментальных исследований, подтверждающие бактерицидные свойства разработанных заквасок на основе сухого бактериального концентрата пропионовокислых и ацидофильных бактерий;
- зависимости бактерицидных свойств заквасок, используемых на стадии тестоприготовления, от вносимых доз;
- результаты влияния полученных заквасок на реологические свойства теста в зависимости от дозы внесения;
- результаты экспериментальных исследований, подтверждающие бактерицидные свойства заквасок используемых при повторной переработке брака хлебобулочных изделий.
Степень достоверности и апробация работы:
Достоверность работы подтверждается современными методами планирования эксперимента (метод активного планирования эксперимента), результатами экспериментальных исследований с использование современной приборной базы, статистической обработкой полученной информации.
Результаты диссертационных исследований были представлены на 6-ой конференции молодых ученых и специалистов институтов Отделения хранения и переработки сельскохозяйственной продукции Россельхозакадемии «Фундаментальные основы и передовые технологии в пищевой и перерабатывающей промышленности» (г. Видное, ГНУ ВНИИКОП, 16 октября 2012 г.);
на Всероссийской научно – практической конференции «Научно инновационные аспекты при создании продуктов здорового питания» (г. Углич, 2012 г.);
на Всероссийской научно – практической конференции с международным участием «Инновационные технологии в метрологии, стандартизации и управления качеством» (г. Москва, ФГБОУ МГАУ им. В.П.
Горячкина 16 – 18 апреля 2012 г.);
на 5-й конференции молодых ученых и специалистов институтов Отделения хранения и переработки сельскохозяйственной продукции Россельхозакадемии «Современные методы направленного изменения физико-химических свойств сельскохозяйственного сырья для производства продуктов здорового питания» (г. Москва, ГНУ ВНИИЗ, 12 октября 2011 г.);
на 4-ой конференции молодых ученых и специалистов институтов Отделения хранения и переработки сельскохозяйственной продукции Россельхозакадемии «Научно – инновационные технологии как основа продовольственной безопасности Российской Федерации» (г. Москва, ГНУ ГОСНИИХП, 9 декабря 2010 г.);
на Всероссийской научно – практической конференции «Принципы пищевой комбинаторики – основа моделирования поликомпонентных пищевых продуктов» (г. Углич, 2010 г.);
на Всероссийской научно – практической конференции «Современные биотехнологии переработки сельскохозяйственного сырья и вторичных ресурсов» (г. Углич, 2009 г.).
Публикации по теме диссертации:
16 работ, в том числе 3 работы в изданиях, рекомендованных ВАК Министерства образования и науки РФ.
Структура и объем работы.
Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы, включающего 123 наименования, в том числе 28 работ иностранных авторов и приложения. Работа изложена на 141 странице, содержит 32 рисунка, 34 таблицы, 4 приложения.
Экспериментальные исследования проведены в лабораториях ГНУ ГОСНИИХП в период с 2009 г. по 2012 г.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении определена актуальность темы, цели и задачи исследований, сущность решаемых проблем, научная новизна и практическая значимость работы.
Глава 1 Анализ информационных источников о возбудителях микробиологической порчи хлебобулочных изделий и методах борьбы с ними Проанализировав информационные источники о возбудителях порчи хлебобулочных изделий, мы определили, что наиболее опасными являются бактерии рода Bacillus – возбудители «картофельной болезни» хлеба, а также микроскопические грибы (и выделяемые ими микотоксины).
Наиболее эффективными и безопасными методами борьбы с порчей хлеба являются биологические способы (закваски, жидкие дрожжи и др.).
Использование для улучшения, как микробиологической чистоты, так и для повышения качества хлебобулочных изделий различных заквасок является альтернативой применению не безопасных для здоровья человека химических препаратов и довольно дорогих методов физического воздействия.
Известно, что использование заквасок на стадии тестоприготовления способствует улучшению качественных и органолептических показателей хлеба, а также позволяет существенно снизить риск заболевания готовых изделий «картофельной болезнью» и отсрочить плесневение. Таким образом, разработка заквасок для приготовления пшеничного хлеба на основе использования сухого бактериального концентрата пропионовокислых и ацидофильных бактерий, позволяет существенно упростить технологию приготовления заквасок в производственных условиях.
Глава 2 Объекты и методы исследования влияния заквасок на физические характеристики муки и теста, микробиологическую безопасность и качество хлеба Для решения поставленных задач разработана функциональная схема методов комплексного исследования влияния заквасок на физические характеристики муки и теста, микробиологическую безопасность и качество хлеба (рисунок 1).
Рисунок 1 – Структурная схема исследований В Блоке 1 приводится анализ информационных источников, и формируются цели и задачи исследований. Анализируются виды микробиологической порчи хлебобулочных изделий и способы их предотвращения.
В Блоке 2 представлены результаты исследований биохимических свойств заквасок. Влияния заквасок на физические характеристики муки и теста, на качественные показатели готовых изделий. Представлены данные по вторичной переработке брак – хлеба с применением заквасок.
В Блоке 3 приведена экономическая эффективность применения заквасок в процессе тестоприготовления для улучшения физико – химических показателей хлеба и обеспечения его микробиологической чистоты.
Работа выполнена в Государственном научном учреждении Государственном научно – исследовательском институте хлебопекарной промышленности Россельхозакадемии (ГНУ ГОСНИИХП Россельхозакадемии) в лабораториях отдела мониторинга качества и безопасности продуктов питания и в центральной инновационной лаборатории функциональных измерений (ЦИЛФИ) в период с 2009 по 2012гг.
Методы и методики исследований включали: технологии приготовления заквасок с сухим бактериальным концентратом (СБК) пропионовокислых и ацидофильных бактерий на мучной осахаренной заварке и жидкой питательной среде;
определение биохимических свойств заквасок, в том числе их влияние на «картофельную болезнь» люминесцентным методом;
контроль технологического процесса приготовления теста и влияние внесенных заквасок на физические характеристики муки и теста, клейстеризующие свойства муки и газообразующую способность теста;
выпечки хлеба;
оценка качества хлеба по органолептическим и физико – химическим показателям. Все работы проводились по методикам приведенным в инструкциях по работе с приборами и в соответствии с ГОСТ.
Глава 3 Экспериментальная часть. Исследование влияния заквасок на физические характеристики муки и теста, микробиологическую безопасность и качество хлеба Целью работы является совершенствование технологии заквасок на основе композиции заквасочных культур сухого бактериального концентрата пропионовокислых и ацидофильных бактерий, позволяющих улучшить качество хлеба и обеспечить его микробиологическую безопасность.
Технология приготовления заквасок, определение их свойств, и влияние на картофельную болезнь хлеба.
В данной главе приведены схемы приготовления заквасок (рисунок 2).
В качестве основных микробных компонентов для совместного культивирования на мучной осахаренной заварке и жидкой питательной среде в процессе приготовления заквасок были выбраны пропионовокислые и ацидофильные бактерии (ПКБ и АЦБ соответственно). Этот выбор был обусловлен тем, что пропионовокислые бактерии являются активными продуцентами пропионовой, уксусной, муравьиной и янтарной кислот, а также антимикробных белков – бактериоцинов, подавляющих развитие «картофельной палочки» и угнетающих рост грибов. Ацидофильные бактерии известны как активные кислотообразователи. Они также образуют бактериоцины (наиболее известный – низин), обладающие антимикробной активностью в отношении широкого спектра бактерий, в том числе и бактерий рода Bacillus.
В качестве сред для культивирования использовали мучную осахаренную заварку и специально подобранную питательную среду, состоящую из молочной сыворотки, лактопептона и других веществ необходимых для накопления биомассы культивируемых микроорганизмов.
А Б Рисунок 2 – Схема приготовления заквасок: А – закваска с СБК на мучной осахаренной заварке;
Б – закваска с СБК на жидкой питательной среде Определены их биохимические свойства. Установлены динамики накопления кислотности, сахара и антибактериальная активность в отношении спор B. subtilis, а также время предотвращения развития «картофельной болезни» в провокационных условиях.
Исходные статистические данные были обработаны в соответствии с общепринятыми методиками. В результате получено:
- для динамики накопления кислот в заквасках с СБК среднее арифметическое отклонение S=0,1, границы доверительного интервала составляют ± 0,25;
- для динамики изменения содержания сахаров в заквасках с СБК среднее арифметическое отклонение S=0,05, границы доверительного интервала составляют ± 0,13;
- для динамики изменения антибактериальной активности заквасок с СБК среднее арифметическое отклонение S=0,05, границы доверительного интервала составляют ± 0,20.
Оптимальной продолжительностью для выращивания заквасок является время 20 – 24 ч. За этот период в заквасках накапливается необходимое количество кислот (9-11 град) для проявления их антимикробной активности в отношении бактерий рода Bacillus. В зависимости от выбранной среды динамика накопления кислот изменяется в среднем на 0,25 – 0,4 град/ч.
Содержание сахара в закваске с СБК на мучной осахаренной заварке в 6 раз выше, чем в закваске с СБК на жидкой питательной среде. Увеличение массовой доли сахара в закваске с СБК на мучной осахаренной заварке в среднем составляет 0,03 – 0,15% / ч, что объясняется наличием в ней неосахаренного крахмала, при гидролизе которого продолжают накапливаться сахара. В тоже время в закваске с СБК на жидкой питательной среде массовая доля сахара снижается за счет более легкой доступности сахара в процессах брожения.
Влияние заквасок на развитие люминесцирующих очагов колоний бактерий B. subtilis в хлебе, находившегося в провокационных условиях, определяли на люминоскопе «Филин».
Исходные статистические данные были обработаны в соответствии с общепринятыми методиками. В результате получено среднее арифметическое отклонение S=0,2 и установлены границы доверительного интервала составляющие ± 2,0.
Установлено, что в контрольных образцах, находившихся в провокационных условиях, люминесцирующие колонии появлялись через 18 – 20 ч термостатирования. Анализ состояния образцов хлеба, в которые вносили закваски, показал, что первые колонии возбудителей «картофельной болезни» при дозе закваски 6% появляются после 30 ч, при дозе 9% – через 40 ч, а при 12% – через 48 ч термостатирования образцов. Таким образом, применение заквасок с СБК на мучной осахаренной заварке и жидкой питательной среде для производства хлеба, при внесении в дозе не менее 9%, позволяет задерживать развитие «картофельной болезни», относительного контрольного образца, в провокационных условиях в 2 раза, т.е. на 18 – 22 ч. (рисунок 3).
Доверительный интервал ± 2, Рисунок 3 – Влияние продолжительности термостатирования хлеба в провокационных условиях и дозы внесения заквасок в тесто на количество люминесцирующих колоний B. subtilis По полученным результатам эксперимента было составлено уравнение регрессии:
у1=1,6296+4,9444·Х1–6,833·Х2–4,583·Х1·Х2+2,3889·Х12+4,0556·Х22 (1) где У1 – количество люминесцирующих колоний B. subtilis, шт.;
Х1 – экспозиция термостатирования хлеба, ч;
Х2 – доза внесения заквасок в тесто, %.
Влияние заквасок на физические характеристики муки и теста, клейстеризующие свойства муки, газообразующую и газоудерживающую способность.
В результате проведенных исследований влияния внесения заквасок с СБК, установлено, что закваски способствуют:
- снижению упругих (в среднем в 2,7 раза) и увеличению растяжимых (в среднем в 1,2 раза) свойств теста в зависимости от дозировки внесения, относительно контроля (рисунок 4). Соотношение упругих и пластичных свойств (P/L) у всех опытных образцов снижается, что способствует его лучшей разделке и формовке относительно контрольного образца, а также увеличивает его газоудерживающую способность (на 4,9 – 5,4%) и показатель удельного объема хлеба. Исходные статистические данные были обработаны в соответствии с общепринятыми методиками. В результате получено среднее арифметическое отклонение S=0,3 и установлены границы доверительного интервала составляющие ± 0,75;
Доверительный интервал ± 0, Рисунок 4 – Влияние дозы внесения заквасок с СБК на средах разного состава на упругие и растяжимые свойства теста - при внесении закваски с СБК на мучной осахаренной заварке повышается качество (на 3 – 5 ед. ИДК) и количество (на 2,8 – 6,1%) клейковины, что вероятно связано с внесением части муки с закваской, содержащей части нерастворенных белков, участвующих в формировании клейковины. При внесении в тесто закваски с СБК на жидкой питательной среде, незначительно повышается качество (на 1,2 – 2,7ед. ИДК) и снижается количество (на 1,8 – 2,3%) клейковины (рисунок 5). Исходные статистические данные были обработаны в соответствии с общепринятыми методиками. В результате получено среднее арифметическое отклонение S=0,5 и установлены границы доверительного интервала составляющие ± 1,25;
Доверительный интервал ± 1, Рисунок 5 – Влияние дозы внесения заквасок с СБК на средах разного состава, на качество и количество клейковины муки - по влиянию механической нагрузки на физические характеристики теста внесение заквасок с СБК не оказывает значительного влияния на общий процесс приготовления хлеба в производственных условиях в процессе замеса, формования и разделки (рисунок 6). Вследствие внесения вместе с заквасками части воды наблюдается снижение водопоглотительной способности на 9,8 – 18,9% для закваски с СБК на мучной осахаренной среде и на 11 – 22% для закваски с СБК на жидкой питательной среде. Исходные статистические данные были обработаны в соответствии с общепринятыми методиками. В результате получено среднее арифметическое отклонение (S=1,0) и установлены границы доверительного интервала составляющие ± 2,48;
Доверительный интервал ± 2, Рисунок 6 – Влияние дозы внесения заквасок с СБК на средах разного состава на механическую обработку теста - снижается вязкость водно–мучной суспензии на 30 – 70% относительно контрольного образца в зависимости от дозы внесения заквасок (рисунок 7).
Данный показатель способствует повышению ферментативной активности муки (в 1,3 – 1,7 раз) и позволяет получить готовое изделие с более мелкой, равномерно – распределенной и тонкостенной пористостью и это подтверждается пробной лабораторной выпечкой. Исходные статистические данные были обработаны в соответствии с общепринятыми методиками. В результате получено среднее арифметическое отклонение S=1,0 и установлены границы доверительного интервала составляющие ± 2,48;
Доверительный интервал ± 2, Рисунок 7 – Влияние дозы внесения заквасок с СБК на средах разного состава на клейстеризующие свойства муки - увеличивается степень поднятия теста на 7 – 16% в зависимости от дозы внесения заквасок, что также повышает объемный выход готового изделия.
Газообразующая способность снижается относительно контрольного образца на 10 – 12% для закваски с СБК на мучной осахаренной заварке и на 5 – 6% для закваски с СБК на жидкой питательной среде (рисунок 8).
Доверительный интервал ± 1, Рисунок 8 – Влияние заквасок с СБК на средах разного состава на газоудерживающую и газообразующую способность теста через 3 ч брожения А коэффициент газоудержания возрастает в среднем на 4,9 – 5,4 % относительно контрольного образца, что позволяет получить более выровненную структуру мякиша хлеба, с более мелкой и тонкостенной пористостью. Исходные статистические данные были обработаны в соответствии с общепринятыми методиками. В результате получено среднее арифметическое отклонение S=0,5 и установлены границы доверительного интервала составляющие ± 1,24.
Влияние заквасок на физико – химические и органолептические показатели качества хлеба.
Оценка физико – химических показателей качества пшеничного хлеба показала, что при внесении в тесто закваски с СБК на мучной осахаренной заварке, удельный объем готового изделия улучшается на 8,3 – 20,8% в зависимости от дозы внесения, формоустойчивость повышается на 5 – 10% (таблица 1).
Таблица 1 – Физико – химические показатели качества хлеба с применением заквасок с СБК на средах разного состава Доза внесения в тесто, % Контроль Закваска с СБК на Закваска с СБК Определяемые мучной осахаренной на жидкой показатели заварке питательной среде 6 9 12 6 9 Удельный объем, см /гр. 2,4 2,6 2,7 2,9 2,4 2,5 2, Формоустойчивость, H/D 0,4 0,36 0,44 0,42 0,39 0,45 0, Пористость, % 71 70 70 70 70 67 Кислотность, град 2,6 2,3 2,6 2,6 2,4 2,8 3, Среднее арифметическое отклонение 0, Исходные статистические данные были обработаны в соответствии с общепринятыми методиками. В результате получено среднее арифметическое отклонение S=0,1 и установлены границы доверительного интервала составляющие ± 0,24. При использовании закваски с СБК на жидкой питательной среде, изменения по физико – химическим показателям были незначительны. Удельный объем готовых изделий соответствует показателям контрольного образца. Формоустойчивость подовых изделий при внесении 9% закваски увеличилась на 12% и при дозе 12% – на 2%.
Все опытные образцы имели достаточно гладкую поверхность корки от золотистого до темно – золотистого цвета, более мягкий и сочный мякиш, а также более выраженный хлебный вкус и аромат, относительно контрольного образца.
Внесение заквасок также способствует улучшению структурно – механических свойств мякиша, внешнего вида, вкуса и аромата хлеба (рисунок 9).
Степень согласованности оценок экспертов была установлена с помощью коэффициента конкордации (W=0,98), который показал, что изменчивость незначительна, а информация однородна. По данным статистической обработки наилучший показатель качества (по совокупности рассмотренных показателей) имеет закваска с СБК на мучной осахаренной заварке, далее в порядке убывания величины: закваска с СБК на жидкой питательной среде и контроль.
W=0, Рисунок 9 – Профилограмма органолептических показателей качества хлеба с применением заквасок с СБК на средах разного состава Полученные данные обрабатывались методами математической статистики на ПК с помощью программ Microsoft Excel и Statistika 7.
Повторность эксперимента 3–х кратная.
Глава 4 Влияние заквасок на вторичную переработку брака хлеба В данной главе описывается технология приготовления хлеба с использованием хлебной мочки, предварительно выдержанной в 9% закваске с СБК, полученной путем вторичной переработки брака хлеба (рисунок 10). Ее влияние на физические характеристики муки и теста, клейстеризующие свойства, на качество выпеченного хлеба (рисунок 11), а также на подавление развитие «картофельной болезни».
Исходные статистические данные были обработаны в соответствии с общепринятыми методиками. В результате получено:
- для изменения физических свойств муки и теста при внесении хлебной мочки среднее арифметическое отклонение S=0,3 и границы доверительного интервала составляющие ± 0,74;
- для изменения физико-химических показателей качества хлеба при внесении хлебной мочки среднее арифметическое отклонение S=0,5 и границы доверительного интервала составляющие ± 1,24.
С целью определения ингибирующего действия заквасок с СБК на спорообразующие бактерии B. subtilis и установления времени появления первых люминесцирующих очагов «картофельной болезни» в хлебе провели серию пробных выпечек. В качестве контроля выпекали образцы хлеба без внесения мочки и образцы с внесённой мочкой, но без выдержки в закваске с СБК. Испытуемым образцом хлеба был образец с внесением хлебной мочки, предварительно выдержанной в 9% закваске с СБК в течение 40 мин в условиях производства (таблица 2).
Рисунок 10 – Технология приготовления хлебной мочки из брака хлебобулочных изделий с применением заквасок с СБК Доверительный интервал ± 1, Рисунок 11 – Влияние внесения хлебной мочки на физико – химические показатели качества готового изделия, выпеченного опарным и безопарным способом Анализ состояния образцов хлеба, в которые вносили мочку, предварительно выдержанную закваске с СБК, показал, что первые люминесцирующие колонии возбудителей «картофельной болезни» появляются после 42 – 44 ч.
Также было отмечено, что первые органолептические признаки (слабый посторонний запах) появлялись в контрольных образцах через 24 ч, а в опытных – через 44-48 ч (таблица 3).
Таблица 2 – Развитие возбудителей «картофельной болезни» в хлебе Количество люминесцирующих колоний, шт.
Продолжительность Контроль Контроль с хлебной Образцы с хлебной мочкой, термостатирования без хлебной мочкой без выдержки выдержанной в 9% закваске хлеба, ч мочки в закваске с СБК с СБК в течение 40 мин 8 0 0 16 0 0 24 2 4 32 10 16 40 16 20 44 20 – 48 – – Среднее арифметическое отклонение 0, Исходные статистические данные были обработаны в соответствии с общепринятыми методиками. В результате получено среднее арифметическое отклонение S=0,2 и установлены границы доверительного интервала составляющие ± 2,0.
Таблица 3 – Обнаружение признаков заболевания хлеба «картофельной болезнью» Образцы хлеба Признаки заболевания «картофельной болезнью» 24 ч 36 ч 44 ч 48 ч Контрольный образец с признаки – – мочкой без выдержки в заболевания – закваске обнаружены Образец с хлебной признаки признаки первые признаки мочкой, выдержанной в заболевания не заболевания признаки заболевания 9% закваске с СБК в не обнаружены заболевания обнаружены течение 40 мин обнаружены Полученные данные обрабатывались методами математической статистики на ПК с помощью программ Microsoft Excel и Statistika 7.
Повторность эксперимента 3 –х кратная.
Глава 5 Экономическая эффективность от применения заквасок Согласно данным расчета, годовой экономический эффект от использования новой закваски с СБК на мучной осахаренной заварке, относительно применяемой в хлебопечении концентрированной молочнокислой закваски (КМКЗ), составит в среднем 850 тыс. руб.
Экономических эффект заключается в снижении численности персонала (с 3 до 1 человека), требующегося для непрерывного ведения закваски, а также снижения затрат на выплату заработной платы (около 600 тыс. руб./год).
Эффективность в экономике достигается также за счет получения дополнительной прибыли от реализации хлебобулочных изделий (цена + качество).
Розничная цена хлеба на новой закваске с СБК на мучной осахаренной заварке на 0,7 руб. дешевле, чем хлеб с применением КМКЗ.
Убыток от применения в хлебопечении от закваски с СБК на жидкой питательной среде зависит от высокой стоимости сухой питательной среды ( тыс./кг), необходимой для культивирования сухого бактериального концентрата пропионовокислых и ацидофильных бактерий.
Выводы 1. Для снижения микробиологической порчи хлебобулочных изделий эффективны следующие методы: физические – обработка сырья или готовых изделий энергией СВЧ – поля и УФ – лучами;
химические – основанные на применении антимикробных веществ в жидком или твердом состояниях;
биологические – закваски, жидкие дрожжи и другие полуфабрикаты, обладающие антимикробной активностью которые способствуют улучшению качественных и органолептических показателей хлеба, а также позволяют снизить риск развития «картофельной болезни» хлеба и отсрочить плесневение хлеба.
2. Для улучшения технологических показателей муки, повышения ее микробиологической безопасности и качества получаемого хлеба, разработана система методов комплексного исследования влияния заквасок. Установлены динамики накопления кислотности, сахаров и антибактериальная активность заквасок в отношении спор B. subtilis. Применение разработанных заквасок с СБК на мучной осахаренной заварке или на жидкой питательной среде в дозе не менее 9% позволяет задерживать развитие картофельной болезни в готовых изделиях в 2 раза, относительно контрольных образцов, т.е. на 18 – 22 ч.
3. Внесение заквасок оказывает влияние на белково-протеиназный и углеводно-амилазный комплексы. При использовании заквасок в дозе внесения 9% снижаются упругие свойства теста (на 26 – 54%), возрастает ферментативная активность муки (на 30 – 70%) и коэффициент газоудерживания (на 4,9 – 5,4%), что позволяет получить готовое изделие с мелкопористым тонкостенным мякишем, а также приводит к увеличению удельного объема (прирост относительно контроля 12,5%) и формоустойчивости подовых изделий (в 1,1 раза). Улучшаются структурно – механические свойства мякиша и общая органолептическая оценка.
4. Разработан способ повторного использования хлебопекарной мочки в дозе внесения до 3,5% от массы муки в тесте с применением заквасок с СБК пропионовокислых и ацидофильных бактерий на мучной осахаренной заварке или на жидкой питательной среде для производства пшеничного хлеба.
Предварительная выдержка хлебопекарной мочки в 9% закваске позволяет повысить микробиологическую чистоту хлеба и продлить сроки хранения на – 24 ч, относительно контроля. Повторное использование хлебной мочки в дозе 3,5% снижает удельный объем на 8,0% при безопарном способе и увеличивает на 2,5% при опарном способе.
5. Использование заквасок на стадиях приготовления теста экономически выгодно:
- выбор среды для культивирования заквасок зависит от возможностей предприятия. Обе примененные среды, мучная осахаренная заварка и жидкая питательная среда, пригодны для совместного выращивания пропионовокислых и ацидофильных бактерий, и позволяют получать закваски с близкими кислотообразующими и антибактериальными свойствами, а также структурно – механическими (реологическими) свойствами теста;
- замена используемой в хлебопечении закваски на основе концентрированной молочнокислой закваски (КМКЗ) на новую предложенную закваску, выращенную на мучной осахаренной заварке с использованием в качестве заквасочных культур сухого бактериального концентрата пропионовокислых и ацидофильных бактерий увеличивает суммарный экономический эффект, что составляет 850,8 тыс. руб./год на хлебопекарное предприятие с объемом выпускаемой продукции 5 т/сут.
Рекомендации производству При производстве хлебобулочных изделий закваску с СБК на мучной осахаренной заварке или на жидкой питательной среде вносят на стадии приготовления теста в количестве 9% от массы муки в соответствии с рецептурой приготовления.
При переработке брака хлебобулочных изделий закваску с СБК на мучной осахаренной заварке или на жидкой питательной среде рекомендуется вносить в хлебную мочку в дозе 9% (к массе хлеба до увлажнения) с последующей выдержкой в течение 40 мин в условиях производства.
Список работ, опубликованных по теме диссертации Работы в изданиях, рекомендованных ВАК Министерства образования и науки РФ 1. Юсупова, Г.Г. Методы контроля качества муки по реологическим свойствам / Г.Г. Юсупова, О.Н. Бердышникова // Хлебопечение России. – 2010.
– №1. – С. 17-18.
2. Юсупова, Г.Г. Влияние полуфабрикатов на основе пропионовокислых и ацидофильных бактерий на физические свойства теста и микробиологическую безопасность хлебобулочных изделий (начало) / Г.Г.
Юсупова, О.Н. Бердышникова // Хлебопродукты. – 2010. – №6. – С.46-48.
3. Юсупова, Г.Г. Влияние полуфабрикатов на основе пропионовокислых и ацидофильных бактерий на физические свойства теста и микробиологическую безопасность хлебобулочных изделий (продолжение) / Г.Г. Юсупова, О.Н. Бердышникова // Хлебопродукты. – 2010. – №7. – С.46-47.
Работы в других печатных изданиях 4. Юсупова, Г.Г. Люминесцентный метод диагностики картофельной болезни / Г.Г. Юсупова, О.Л. Тарутина, О.А. Сидорова, О.Н. Бердышникова // Материалы всерос. конф. – Углич. – 2009. – С. 252-254.
5. Юсупова, Г.Г. Вторичная переработка хлебобулочных изделий с применением хлебопекарной мочки / Г.Г. Юсупова, О.Н. Бердышникова // Материалы всерос. науч.- практич. конф. – Углич. – 2010. – С. 320–322.
6. Бердышникова, О.Н. Перспективы использования трансглутаминазы в хлебопечении / О.Н. Бердышникова, Г.В. Терновской, Н.П. Данилов // Материалы 4-ой конф. молодых ученых и спец. Отделения «Хранения и переработки с-х. продукции» Россельхозакадемии «Научно – инновационные технологии как основа продовольственной безопасности Российской Федерации» – Москва. – 9 декабря 2010. – С. 32–34.
7. Бердышникова, О.Н. Культивирование заквасок на средах разного состава и их влияние на микробиологическую чистоту хлебобулочных изделий // Материалы 5-ой конф. молодых ученых и спец. Отделения «Хранения и переработки с-х. продукции» Россельхозакадемии «Современные методы направленного изменения физико-химических свойств с-х. сырья для производства продуктов здорового питания» – Москва. – 12 октября 2011. – С.
35–38.
8. Юсупова, Г.Г. Методы контроля качества муки по реологическим свойствам теста / Г.Г. Юсупова, О.Н. Бердышникова // Хлебопекарное производство. – 2011. – №2. – С. 48-53.
9. Бердышникова, О.Н. Влияние заквасок, культивируемых на разных питательных средах на обеспечение микробиологической безопасности хлебобулочных изделий / О.Н. Бердышникова, О.А. Сидорова // Хлебопекарное производство. – 2011. – №5-6. – С. 10 – 14.
10. Сидорова, О.А. Микроорганизмы, вызывающие порчу хлебобулочных изделий / О.А. Сидорова, О.Н. Бердышникова // Хлебопекарное производство. – 2011. – №7. – С.41-47.
11. Сидорова, О.А. Физические способы повышения микробиологической чистоты хлебобулочных изделий / О.А. Сидорова, О.Н. Бердышникова // Хлебопекарное производство. – 2011. – №8. – С. 21-30.
12. Сидорова, О.А. Химические способы повышения микробиологической чистоты хлебобулочных изделий / О.А. Сидорова, О.Н.
Бердышникова // Хлебопекарное производство. – 2011. – №9. – С.29-37.
13. Сидорова, О.А. Биологические способы повышения микробиологической чистоты хлебобулочных изделий / О.А. Сидорова, О.Н.
Бердышникова // Хлебопекарное производство. – 2011. – №10. – С. 17-21.
14. Бердышникова, О.Н. Усовершенствованный метод контроля качества клейковины пшеничной муки // Всерос. науч.–практич. конф. с международным участием «Инновационные технологии в метрологии, стандартизации и управления качеством». – Москва. – 16 – 18 апреля 2012. – С. 207–210.
15. Бердышникова, О.Н. Эффективность использования пшеничной закваски на сухом бактериальном концентрате для повышения микробиологической чистоты хлебобулочных изделий при переработке брака / О.Н. Бердышникова, М.Н. Костюченко // Материалы всерос. науч.- практич.
конф. – Углич – 2012. – С. 34–36.
16. Бердышникова, О.Н. Исследование влияния пшеничной закваски на сухом бактериальном концентрате на качество и безопасность хлебобулочных изделий // Материалы 6-ой конф. молодых ученых и спец. Отделения «Хранения и переработки с-х. продукции» Россельхозакадемии «Фундаментальные основы и передовые технологии в пищевой и перерабатывающей промышленности» – Видное – 16 октября 2012. – С. 30 – 34.