Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Микробиологическая порча пищевых продуктов и пищевая безопасность 11
1.1. Микробиологическая порча хлебобулочных изделий. Современные методы диагностики, способы и средства предотвращения 15
1.1.1. Картофельная болезнь хлеба из пшеничной муки 15
1.1.2. Плесневение хлебобулочных изделий 25
1.2. Краткая характеристика корнеплодов, их бактерицидные свойства и применение в пищевой промышленности 32
1.3. Роль лизоцима в пищевой промышленности 39
1.4. Действующие вещества в лекарственных растениях. Характеристика зверобоя 44
1.5. Обоснование применения меда при производстве хлеба из пшеничной муки, устойчивого к микробиологической порче 51
Заключение 54
Глава 2. Характеристика сырья и методов исследования 55
2.1. Сырье, применяемое в исследованиях 55
2.2. Схема экспериментальных исследований 55
2.3. Методы исследования 57
2.3.1. Методы оценки качества сырья, полуфабрикатов и готовых изделий 57
2.3.2. Специальные методы исследования 58
2.3.3. Математическое планирование эксперимента и статистическая обработка результатов 73
Глава 3. Разработка технологии хлеба «Нейтраль» с порошкообразным продуктом из корнеплодов пастернака и медом 74
3.1. Получение порошкообразного продукта из корнеплодов пастернака 74
3.2. Влияние порошкообразного продукта из корнеплодов пастернака и меда на спорообразующие бактерии Bacillus subtilis и Bacillus mesentericus 77
3.3. Влияние порошкообразного продукта из корнеплодов пастернака и меда на бродильную и кислотообразующую микрофлору пшеничного теста 80
3.4. Математическая основа выбора параметров приготовления хлеба с применением порошкообразного продукта из корнеплодов пастернака и медом 83
3.5. Влияние порошкообразного продукта из корнеплодов пастернака и меда на биотехнологические и реологические свойства теста... 86
3.6. Влияние комплекса фитодобавок на показатели качества изделия 91
3.7. Определение переваримости белка хлеба «Нейтраль» методом in vitro, клинические испытания изделия in vivo 95
3.8. Определение влияния порошкообразного продукта из корнеплодов пастернака и меда на показатели свежести хлеба «Нейтраль» 98
3.9. Особенности аппаратурно-технологических схем приготовления порошкообразного продукта из корнеплодов пастернака и теста для хлеба «Нейтраль» 101
3.10. Экономический расчет себестоимости хлеба «Нейтраль» 105
Заключение 107
Глава 4. Лизоцим как ингибитор спорообразующих бактерий bacillus subtilis и bacillus mesentericus 109
4.1. Характеристика применяемого ферментного препарата лизоцима... 110
4.2. Влияние лизоцима на спорообразующую микрофлору пшеничного хлеба 112
4.3. Определение ингибирующего эффекта при комплексном применении порошкообразного продукта из корнеплодов пастернака, меда и лизоцима 115
Заключение 117
Глава 5. Разработка технологии хлеба «лучистый», устойчивого к микробиологической порче 118
5.1. Получение водно-медового экстракта травы зверобоя, сброженного молочнокислыми бактериями Streptococcus lactis и Streptococcus cremoris 121
5.2. Влияние сброженного водно-медового экстракта травы зверобоя на микроорганизмы, вызывающие картофельную болезнь и плесневение хлеба 124
5.3. Влияние исследуемого экстракта на бродильные и кислотообразуюнще микроорганизмы пшеничного теста 127
5.4. Математическая основа выбора параметров технологии хлеба «Лучистый» с водно-медовым экстрактом травы зверобоя, сброженным молочнокислыми бактериями Streptococcus lactis и Streptococcus cremoris 129
5.5. Влияние новой фитодобавки на биотехнологические и реологические свойства теста 132
5.6. Оценка качества хлеба «Лучистый» 138
5.7. Влияние сброженного экстракта травы зверобоя на переваримость хлеба «Лучистый». Клинические испытания нового изделия 142
5.8. Особенности аппаратурно-технологическои схемы приготовления водно-медового экстракта травы зверобоя, сброженного молочнокислыми бактериями Streptococcus lactis и Streptococcus cremoris и теста для хлеба «Лучистый»
5.9. Экономический расчет себестоимости хлеба «Лучистый» 147
Заключение 150
Основные выводы и результаты работы 152
Список использованных источников 154
Приложения 168
- Краткая характеристика корнеплодов, их бактерицидные свойства и применение в пищевой промышленности
- Методы оценки качества сырья, полуфабрикатов и готовых изделий
- Влияние порошкообразного продукта из корнеплодов пастернака и меда на спорообразующие бактерии Bacillus subtilis и Bacillus mesentericus
- Определение ингибирующего эффекта при комплексном применении порошкообразного продукта из корнеплодов пастернака, меда и лизоцима
Введение к работе
Концепция государственной политики в области здорового питания населения России в качестве основных приоритетов предусматривает значительное расширение производства пищевых продуктов и обеспечение их безопасности.
Причиной для угрозы здоровью человека при потреблении хлебобулочных изделий могут быть метаболиты патогенных микроорганизмов (споро-образующих бактерий Bacillus subtilis, Bacillus mesentericus и плесневых грибов Aspergillus, Mucor, Penicillium, Rhizopus). Неопровержимым доказательством наличия небезопасной микрофлоры в хлебе является его заболевание картофельной болезнью и плесневение, которые могут повлечь за собой тяжелые заболевания человека, такие как пневмония, менингит, эндокардит, эндофтальмит, артрит и др. Кроме того, развитие нежелательной микрофлоры ведет к порче ценной продукции, что вызывает значительные экономические потери предприятия.
Вопросам обеспечения безопасности хлеба посвящены работы отечественных и зарубежных ученых: О. В. Афанасьевой, Т. Г. Богатыревой, А. В. Витавской, Л. В. Красниковой, Л. И. Кузнецовой, Л. П. Пащенко, Р. Д. По-ландовой, И. М. Ройтера и др.
Однако эта проблема все еще не решена. В основном, для предотвращения микробиологической порчи хлебобулочных изделий применяют химические средства, многие из которых оказывают негативное влияние на качество продукта. Биологические способы, предусматривающие внесение в тесто различных заквасок направленного культивирования, предусматривают применение для их приготовления основного сырья хлебопекарного производства - муки, что отрицательно сказывается на выходе хлеба.
Вследствие этого, изыскание новых натуральных ингредиентов, обладающих антибиотической активностью и способных предотвратить микробиологическую порчу хлеба из пшеничной муки при улучшении и сохранении его качества, является актуальным.
Работа выполнена в рамках НИР кафедры технологии хлебопекарного, макаронного и кондитерского производств Воронежской государственной технологической академии «Создание и совершенствование ресурсосберегающих технологий при переработке сельскохозяйственного растительного сырья» (№ г.р. 01970008815, 2006 - 2010 гг.).
Цель диссертационной'работы: научное и экспериментальное обоснование применения комплексных антибиотических фитодобавок в технологии хлеба из пшеничной муки для ингибирования развития * спорообразующих бактерий Bacillus subtilis, Bacillus mesentericus и плесневых грибов.
Для достижения.цели работы поставлены задачи:
разработка рецептуры и технологии хлеба «Нейтраль» с порошкообразным продуктом из корнеплодов пастернака и медом; определение влияния нового комплекса фитодобавок на технологические свойства пшеничного теста, показатели качества, спорообразующую микрофлору хлеба при хранении, степень переваримости его белков in vitro, развитие живого организма in vivo;
корректировка аппаратурно-технологических схем получения, порошкообразного продукта из корнеплодов применительно к пастернаку и участка приготовления теста для пшеничного хлеба «Нейтраль»;
определение рациональной дозировки ферментного препарата лизоци-ма, необходимой для предотвращения развития картофельной болезни, и эффективности его применения- в комплексе с порошкообразным продуктом из корнеплодов пастернака и медом в технологии хлеба из пшеничной муки;
обоснование антибиотических свойств компонентов травы зверобоя, целесообразности их экстрагирования в водно-медовый раствор с одновременным сбраживанием экстракта молочнокислыми бактериями Streptococcus lactis и Streptococcus cremoris; разработка аппаратурно-технологической схемы получения сброженного водно-медового экстракта травы зверобоя;
разработка технологии хлеба «Лучистый» с применением сброженного водно-медового экстракта травы зверобоя, определение влияния фитодобав-ки на технологические свойства пшеничного теста, показатели качества, спо-
рообразующую и плесневую микрофлору хлеба при хранении, степень переваримости его белков in vitro, антиоксидантную активность, развитие живого организма in vivo;
- разработка проектов технической документации, проведение производственной проверки результатов исследований, определение экономической эффективности разработок.
Научная новизна полученных результатов..Впервые научно и экспериментально обоснованы антибиотические свойства нетрадиционных для хлебопекарной отрасли фитодобавок (порошкообразного продукта из корнеплодов пастернака, меда, ферментного препарата лизоцима, водно-медового экстракта травы зверобоя, сброженного молочнокислыми бактериями Streptococcus lactis и Streptococcus cremoris), применение которых не требует расхода основного сырья хлебопекарного производства — муки.
Установлена специфичность ингибирующего действия биологически активных веществ (эфирных масел, фитонцидов, флавоноидов, дубильных веществ, лизоцима) предлагаемых добавок на нежелательную микрофлору хлеба, развивающуюся при его хранении (спорообразующие бактерии Bacillus subtilis, Bacillus mesentericus и плесневые грибы). Обнаружено усиление ингибирующего эффекта при применении отдельных фитодобавок в виде комплексов.
Определено, что уникальный химический состав фитодобавок способствует активизации метаболизма дрожжевых клеток и спонтанной кислотообразующей микрофлоры, при этом улучшаются* биотехнологические, реологические свойства пшеничного теста, показатели качества и усвояемость хлеба «Нейтраль» и «Лучистый».
Практическая^ значимость работы: разработаны рецептура и технология хлеба «Нейтраль» с порошкообразным продуктом из корнеплодов - пастернака и медом, устойчивого к картофельной болезни и имеющего улучшенные показатели качества.
Определена рациональная дозировка ферментного препарата лизоцима, позволяющая эффективно предотвращать развитие картофельной болезни
хлеба из пшеничной муки. Установлено усиление ингибирующего эффекта при комплексном применении порошкообразного продукта из корнеплодов пастернака, меда и лизоцима.
Промышленности предложены технология и аппаратурно-технологическая схема получения водно-медового экстракта травы зверобоя, сброженного молочнокислыми бактериями Streptococcus lactis и Streptococcus cremoris (СбВМЭ). Разработаны рецептура и технология хлеба «Лучистый» с применением СбВМЭ травы зверобоя, устойчивого к микробиологической порче, обладающего антиоксидантной активностью. v
Скорректированы аппаратурно-технологические схемы получения порошкообразного продукта из корнеплодов пастернака на основе известной схемы производства сушеных овощей, а также участков приготовления теста для пшеничного хлеба «Нейтраль» и «Лучистый».
Разработаны проекты технической документации на хлеб «Нейтраль» (ТУ 9114-087-02068108-2007, ТИ и РЦ) и хлеб «Лучистый» (ТУ 9114-144-02068108-2008, ТИ и РЦ).
Материалы диссертации- используются в учебном процессе при чтении лекций по дисциплине «Биотехнологические основы производства хлебобулочных изделий» и выполнении студенческих научно-исследовательских работ.
Реализация результатов работы:
разработан способ подавления развития картофельной болезни в хлебобулочных изделиях из пшеничной муки с применением ферментного препарата лизоцима (патент РФ № 2330407); проведена промышленная апробация производства хлеба «Нейтраль» на предприятии Белгородской области ИП Бочарова А. А. (акт производственных испытаний от 10.04.2007г);
разработан способ подавления картофельной болезни в хлебобулочных изделиях из пшеничной муки с применением сброженного молочнокислыми бактериями Streptococcus lactis и Streptococcus cremoris водно-медового экстракта травы зверобоя (заявка на патент № 2008140888, приоритетная справ-
ка от 16.10.2008 г.); проведена промышленная апробация его производства на ИП Бочарова А. А. (акт производственных испытаний от 10.04.2008 г.);
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на научно-практических, международных и всероссийских конференциях: VII-X Международных конференциях молодых ученых «Пищевые технологии и биотехнологии» (г. Казань, 2006-2009 гг.); V Международной научной конференции студентов и молодых ученых «Живые системы и биологическая безопасность населения» (г. Москва, 2006 г.); IV Московского международного Конгресса «Биотехнология: состояние и перспективы развития» (г. Москва, 2007 г.) - очно; IV Всероссийской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Наука и молодежь-2007» (г. Барнаул, 2007 г.); Всероссийской молодежной научно-практической конференции «Пищевые технологии, качество и безопасность продуктов питания» (г. Иркутск, 2007 г.); III общероссийской научной конференции «Перспективы развития вузовской науки» (г. Дагомыс, 2007 г.) -очно; международной научно-практической конференции «Биотехнология. Вода и пищевые продукты» (г. Москва, 2008 г.) — очно; XI Всероссийском форуме молодых ученых и студентов «Конкурентоспособность территорий и предприятий в формирующейся новой экономике» (г. Екатеринбург, 2008 г.); VI Международной научной конференции студентов и аспирантов «Техника и технология пищевых производств» (г. Могилев, 2008 г.); II Всероссийской конференции аспирантов и студентов «Пищевые продукты и здоровье человека» (г. Кемерово, 2009 г.); на региональных и отраслевых конференциях, конференциях преподавательского состава и научных работников ВГТА: отчетных научных конференциях ВГТА (г. Воронеж, 2007 - 2009 гг.) - очно.
Разработки экспонировались на научно-технических выставках и награждены дипломами:
- специализированной выставке-ярмарке «УСАДЬБА-2007» (г. Воронеж, 2007 г.), диплом - «За разработку технологии хлебобулочных изделий длительного хранения»;
24-й, 25-й межрегиональных специализированных выставках «ПРОДГОРГ» (г. Воронеж, 2007-2008 гг.), дипломы - «За разработку рецептуры хлебобулочных изделий с применением порошкообразного продукта из растительного сырья», «За разработку нового способа подавления развития микробиологической порчи хлебобулочных изделий из пшеничной сортовой муки», «За эксклюзивный способ предотвращения микробиологической порчи хлебобулочных изделий из пшеничной муки на основе применения фитодобавок»;
13-й межрегиональной специализированной выставке «Агропром» (г. Воронеж, 2008 г.) диплом - «За разработку нового вида хлебобулочного изделия из пшеничной муки, устойчивого к развитию «картофельной болезни» и плесневения»;
народном смотре качества продуктов питания массового потребления Воронежской области, 2008 г., диплом - «За новые виды пищевой продукции»;
выставке «Натуральные продукты питания» (г. Воронеж, 2008 г) диплом - «За-разработку способа предупреждения «картофельной болезни» хлеба»;
По итогам конкурса молодых ученых на лучшую научно-исследовательскую работу в рамках Международной научно-практической конференции «Биотехнология: вода и пищевые продукты» (г. Москва, 2008 г.) научная работа «Разработка способа подавления развития картофельной болезни хлеба» отмечена дипломом и медалью.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 20 работ, в том числе 3 статьи в журналах, рекомендованных ВАК, 2 статьи и 14 тезисов докладов, 1 патент РФ.
Краткая характеристика корнеплодов, их бактерицидные свойства и применение в пищевой промышленности
К корнеплодам относятся овощи, съедобная часть которых представляет собой разросшийся мясистый корень. У отдельных видов в пищу используется и зелень. В группу корнеплодов входят овощные растения различных ботанических семейств: морковь, пастернак, петрушка и сельдерей относятся к семейству зонтичных; свекла — к семейству маревых; брюква, редька и репа — к семейству крестоцветных. В одну группу их объединяет одинаковый цикл отложения питательных веществ в нижней части стебля и корня и использование этих растений. Овощные корнеплоды отличаются сравнительно высокой пищевой ценностью. В них содержится значительное количество разнообразных витаминов. Эти культуры дают высокие урожаи при сравнительно простой агротехнике, хорошо сохраняются в свежем виде. Отличительной особенностью всех корнеплодов является высокое и среднее содержание Сахаров, ароматических, пектиновых и минеральных веществ. Многие из корнеплодов содержат гликозиды и фенольные вещества, придающие им своеобразный вкус [122]. Химический состав некоторых корнеплодов представлен в табл. 1.1. 33 Особая ценность моркови (рис. 1.3) состоит в том, что она содержит каротин, которьга в организме человека превращается в витамин А. Этот витамин необходим для нормального роста детского орга низма, улучшает зрение, играет важную роль в борь бе с инфекциями. Дня удовлетворения суточной по требности человека в витамине А достаточно 80-100 г моркови. Кроме каротина, морковь содержит вита- Рис. 1.3. Морковь мшш группы в, витамины Р, РР, С, К, Е и др. Свекла (рис. 1.4)может накапливать до 8,8% Сахаров, ее корнеплод содержит белки 1,2-1,4%, органические кислоты, легкорастворимые соли и витамины. В за висимости от сорта в корнеплодах накап ливается 9,2-16,1% сухого вещества, 5,5- 42,7 мг бора, около 7,7 мг марганца, 0,18- 2,90 мг молибдена на 1 кг сухого вещества. Рис. 1.4. Свекла В соке столовой свеклы содержится до 0,15% бетаина и фолиевая кислота, уменьшающая содержание холестерина в крови. Корнеплоды репы (рис. 1.5), брюквы (рис. 1.6) и редьки (рис. 1.7) богаты углеводами и витаминами С, В, РР и другими. В них накапливаются физиологически щелочные соли, пре дупреждающие отложение в организме Рис. 1.5. Репа нерастворимых солей. Кроме того, редька содержит редечное масло, улучшающее работу пищеварительной системы. Репа относится к числу культур, отличающихся сравнительно высоким содержанием витаминов и минеральных веществ. В ее корнеплодах в зависимости от сорта накапливается от 27 до 52 мг витамина С, до 45 мг витами- на Р на 100 г сырого вещества; в ней найдены витамины В2, РР, пантотеновая кислота и др.
По накоплению аскорбиновой кислоты (вита мина С) репа значительно превосходит мор ковь, свеклу, томаты, репчатый лук и при ближается к свежей белокочанной капусте. Рис. 1.6. Брюква Редька содержит много минеральных солей и витамина С. Наличие эфирных масел и гликозидов придает ей особый вкус и остроту. Пищевое значение редьки заключается в улучшении пищеварения и обмена вещества в Рис. 1.7. Редька организме человека. Редис (рис. 1.8) - корнеплод редечного типа, имеющий форму от округлой до длинной конической и веретеновидной. Содержит витамины (мг %): С (25-40), В, (0, 8-0,12), В2 (0,04), В6 (0,1), РР (0,18), пантоте-новую кислоту; минеральные вещества (мг %): калий (255), кальций (72), магний (13), фосфор (53), натрий (10), хлор (44), железо (1), йод, кобальт, марганец, никель, фтор, хром, цинк, а также ферменты и эфирное масло, обладающее бактерицидным свойством. Дайкон (рис. 1.9) - аналог нашей редьки, дословно на русский язык название овоща можно перевести как «большой корень». Корни дайкона сочные, нежные и почти не имеют специфического редечного остро-горького вкуса. Так же как редька и редис, дайкон содержит много солей калия, выводящих вместе с излишней водой из организма ядовитые продукты обмена веществ, шлаки. Дайкон содержит соли кальция, магния, железа, фосфора, клетчатку, пектиновые вещества. В незначительных количествах он содер- жит все витамины группы В и витамин С. В большом количестве обнаружен бетакаротин, который укрепляет иммунитет. Дайкон обладает сильными лечеб ными свойствами: очищает печень и поч ки, растворяет камни. В нём в большом количестве имеются фитонциды, губи тельно действующие на микробов и за щищающие людей от инфекционных за болеваний. Корень содержит специфиче- Рис 1 9 Дайкон ские белковые вещества, сдерживающие рост бактерий. Дайкон обладает антисептическими свойствами, замедляет размножение бактерий, благодаря содержащемуся в нем лизоциму. Корнеплод используют при простуде, в качестве бактерицидного, антисептического и лечебного средства при заболеваниях желчного пузыря и печени, для улучшения работы кишечника. Дайкон может широко использоваться при профилактическом лечении больных сахарным диабетом и при облучении. Корнеплод полезен для профилактики и лечения атеросклероза, различных сердечно-сосудистых заболеваний [68]. Датские и японские пекари разработали уникальный рецепт хлеба, который выпекается из пшеничной муки с добавлением японской редьки дайкон. По качеству этот хлеб нисколько не уступает обычному. Он имеет приятный сладковатый вкус и содержит большое количество ценных витаминов. Первые партии «овощного» хлеба снискали широкую популярность у покупателей [135].
Методы оценки качества сырья, полуфабрикатов и готовых изделий
Оценку качества сырья, его химический состав определяли по традиционным методикам, согласно требованиям НТД [93, 104, 111]. Полуфабрикаты в процессе брожения оценивали по влажности, изменению общей кислотности, бродильной активности, газоудерживающей способности и формоустойчивости, динамике накопления диоксида углерода, реологическим свойствам [18,37,80,97,116]. Для изучения микроструктуры теста, содержащего новый компонент, применяли микроскоп БИОМЕД 2 в соответствии с инструкцией к прибору [62]. Определение общего содержания Сахаров в экстракте проводили поляриметрическим методом; определение сухих веществ, проводили рефрактометрическим методом [80]. Об изменении реологических свойств теста в процессе брожения судили по эффективной (динамической) вязкости, которую определяли на ротационном вискозиметре РВ-8М: Рассчитывали динамическую вязкость (г, Па-с) по формуле: где Ki — константа прибора; Р — масса груза, вращающего цилиндр вискозиметра (сумма двух равных грузов, подвешенных на обеих нитях прибора), г; Р0 — собственное трение подшипников, которое мало и соответствует 1-2 г; N— частота вращения цилиндра, (с"1). Константу прибора вычисляли по формуле: где h - высота теста в цилиндре, см. Органолептические (внешний вид, состояние мякиша, вкус, запах) и физико-химические (влажность, кислотность, пористость, удельный объем) показатели качества готовых хлебобулочных изделий оценивали в соответствии с действующей ШД[25;26,63;80,104,116].
Определение картофельной болезни хлеба проводили двумя, мето дами. Технологический метод (метод пробных лабораторных выпечек) по ГОСТ 27669-88. Методика пробной выпечки состоит в следующем: один из формовых хлебов? лабораторной пробной выпечки обертывают во - влажную бумагу m помещают ВЇ термостат с температурой 37 Є (условия; способствующие развитию: Bacillus subtilis к Bacillus mesentericus): Через; 24 ч хлеб режут острым ножом- и определяют органолептически наличие признаков, заболевания ;(специфический,запах, липкиШмякиш). Результат записывают в; следующей? формулировке: «Хлеб заболел картофельнош болезнью через: 24 ч» или=«Хлеб не заболел картофельной болезнью через 24 ч»; При-отсутст-вии; заболеванияхлеб выдерживают в аналогичных условиях 3 6 ч. Бактериологический метод: Из мякиша пшеничного хлеба: стерильным, ланцетом вырезают кусок массой 10-20 г, помещают в; стерильную1 фарфоровую ступку и растирают до гомогенной массы. Для-приготовления/исходного и ряда десятикратных разведений используют стерильный физиологический раствор. Соотношение между массой навески и объемом физиологического раствора для исходного и последующих разведений составляет 1:9: Для определения количества Bacillus subtilis к Bacillus mesentericus из; исходного и трех последующих разведений осуществляют посевы.по; 11 см3 в две: параллельные чашки Петри с питательным агаром; приготовленным- по Г0ЄТ 10444.1-84 п. 5.12. Посевы инкубируют 48 ч при 37 С После чего проводят подсчет хат рактерных колоний, выросших на чашках Петри. Bacillus mesentericus — палочка с закругленными концами; длиной от 1,6 до 6,0 мкм, толщиной 0,5-0,8 мкм, подвижна, образует колонии с морщинистой поверхностью; Bacillus subtilis — короткая подвижная палочка с округленными концами, образует овальные споры и морщинистые колонии (рис. 2.2). По морфологическим признакам Bacillus subtilis и Bacillus mesentericus мало отличаются одна от другой. Это мелкие, подвижные (в молодых культурах) палочки со слегка закругленными концами. Расположены одиночно или цепочками, в жидких средах появляются длинные нити. По размерам клеток Bacillus mesentericus несколько превосходят Bacillus subtilis (1,5-5,070,65-0,8 мкм против 1,5-3,570,6-0,7 мкм). Оба вида образуют споры, причем у Bacillus mesentericus размеры спор совпадают с размером поперечника клетки, а у Bacillus subtilis поперечник споры всегда немного больше ширины клетки. Другим отличием является характер прорастания спор: у Bacillus mesentericus споры растрескиваются по поперечной оси, у Bacillus subtilis прорастание идет без разрыва оболочки. После созревания спор образующие их клетки подвергаются постепенному разрушению, приводящему к полному растворению их тела, в результате чего споры освобождаются. Споры Bacillus subtilis и Bacillus mesentericus легко переносят кипячение и высушивание. Губительная температура для них лишь 121 "С, что достигается путем стерилизации в автоклаве при давлении 0,1 МПа. По характеру роста на агаризованных средах оба вида различаются между собой. Для Bacillus subtilis характерным диагностическим признаком служит образование ветвистых выростов. На мясопептонном агаре формируются ветвящиеся колонии или колонии в виде цветка. Колонии сильно врастают в агар, а на их поверхности образуются капли слизи (гутация). На сусло-агаре колонии слизистые, иногда бесформенные.
Колонии Bacillus mesentericus более разнообразны по форме и виду. Чаще встречаются слизисто-складчатые с кожистой пленкой на поверхности или морщинистые, более сухие. Реже формируются плоские и гладкие варианты. Колонии имеют серовато-белую или кремовую окраску, но иногда развиваются розоватые, коричневатые или темные колонии. В отличие от Bacillus subtilis колонии Bacillus mesentericus никогда не врастают в агар, но не образуют капель слизи и ветвистости. По культуральным признакам Bacillus subtilis и Bacillus mesentericus также имеют некоторые различия. Все культуры Bacillus mesentericus энергично разжижают желатин,, восстанавливают нитраты до нитритов, имеют высокую каталазообразующую способность, активно гидролизуют крахмал, что делает мякиш хлеба липким, тянущимся. Не сбраживают галактозу, пен-тозы, за редким исключением сахарозу и мальтозу. Оптимальная температура для них 37-40 Є, но бактерии хорошо размножаются и при более низких температурах (30 С). Bacillus subtilis медленнее разжижает желатин, слабее гидролизует крахмал, каталазообразующая способность у неё также значительно ниже. Зато она хорошо сбраживает сахара с накоплением кислоты. Оптимальная температура роста несколько выше (37-50 G), при. низких температурах Bacillus subtilis развивается хуже Bacillus mesentericus [4].
Влияние порошкообразного продукта из корнеплодов пастернака и меда на спорообразующие бактерии Bacillus subtilis и Bacillus mesentericus
Как видно из табл. 3.3, при внесении порошкообразного продукта из корнеплодов пастернака в дозировке 4 и 6 % к массе муки в тесте и замене сахара-песка на мед, хлеб картофельной болезнью не заболевал, по органо-лептическим показателям качества полностью соответствовал контрольному образцу, приготовленному из незараженнои спорообразующими бактериями муки. Установлено, что 2 % к массе муки порошкообразного продукта из корнеплодов пастернака (проба 2) недостаточно для предотвращения микробиологической порчи изделий, а внесение 4 и 6 % добавки при замене сахара-песка на мед (пробы 3 и 4) предотвращает заболевание хлеба картофельной болезнью. Рациональной дозировкой является 4 % порошка, так как внесение 6 % и более ведет к увеличению себестоимости изделия.
Для определения ингибирующего эффекта воздействия порошкообразного продукта, определяли содержание Bacillus subtilis и Bacillus mesentericus бактериологическим методом путем посева мякиша на мясопептонный агар. После чего проводили подсчет характерных колоний, выросших на чашках Петри. Для подтверждения, что выросшие колонии относятся к Bacillus subtilis и Bacillus mesentericus, было отобрано не менее пяти колоний с целью проведения микроскопирования. При этом исследовали контроль и модельные пробы с дозировкой полуфабриката 0 и 4 % к массе муки. Результаты анализа представлены в табл. 3.4 и на рис. 3.2.
Как видно из табл. 3.4 и рис. 3.2, внесение комплекса фитодобавок - 4 % порошкообразного продукта из корнеплодов пастернака и 0,8 % меда, снижает обсемененность хлеба возбудителями картофельной болезни Bacillus sublis и Bacillus mesentericus в 10 раз, а, значит, позволяет предотвратить развитие заболевания.
Для подтверждения полученных результатов, провели лабораторные выпечки хлеба из незараженной споровыми бактериями муки. Опытная про ба содержала комплекс фитодобавок. Контроль добавок не содержал. Полученные изделия выдерживали в нормальных и провоцирующих условиях. Микробиологическое состояние хлеба при хранении в различных условиях представлено в табл. 3.5.
Анализируя полученные в ходе эксперимента данные, можно сделать вывод о целесообразности применения порошкообразного продукта из корнеплодов пастернака и меда в технологии хлебобулочных изделий из пшеничной муки с целью предотвращения развития спорообразующей микрофлоры, вызывающей картофельную болезнь хлеба.
Влияние порошкообразного продукта из корнеплодов пастернака и меда на бродильную и кислотообразующую микрофлору пшеничного теста
Для определения воздействия исследуемого комплекса фитодобавок на жизнеспособность и активность дрожжевых клеток была поставлена серия модельных опытов. В опытную дрожжевую суспензию, приготовленную при соотношении прессованных дрожжей и воды в массовых долях 1:2,5 из расчета расхода данной суспензии на 100 г муки, вносили 4 % порошкообразно го продукта из корнеплодов пастернака и 0,8 % меда. Дрожжевую суспензию выдерживали при температуре 30 "С в течение 120 мин. Через каждые 30 мин определяли подъемную силу, жизнеспособность дрожжевых клеток - микро-скопированием окрашенных препаратов. Для этого дрожжевую суспензию наносили на предметное стекло, подсушивали и окрашивали 0,05 % водным раствором метиленовой сини, накрывали покровным стеклом и микроскопи-ровали с объективом 40.
Определение ингибирующего эффекта при комплексном применении порошкообразного продукта из корнеплодов пастернака, меда и лизоцима
С целью придания более высокой микробиологической устойчивости разработанному изделию - хлебу «Нейтраль», были проведены исследования совместного влияния порошкообразного продукта из корнеплодов пастернака, меда и ферментного препарата лизоцима на спорообразующие бактерии Bacillus subtilis и Bacillus mesentericus, вызывающие картофельную болезнь хлеба. Для определения ингибирующего эффекта воздействия порошкообразного продукта из корнеплодов пастернака и лизоцима на нежелательную микрофлору, проводили пробные лабораторные выпечки хлеба из муки, искусственно зараженной споровыми бактериями Bacillus mesentericus и Bacillus subtilis, из расчета общего содержания 104 спор/г муки. Тесто для опытной пробы 1 готовили по предлагаемой рецептуре хлеба «Нейтраль», тесто для опытной пробы 2 также готовили по рецептуре хлеба «Нейтраль» и дополнительно вносили ферментный препарат лизоцим в дозировке 0,05 % к массе муки в тесте. Затем из мякиша пшеничного хлеба стерильным ланцетом вырезали кусок массой 10-20 г, и готовили исходное и ряд десятикратных разведений используя стерильный физиологический раствор. Для определения количества Bacillus mesentericus и Bacillus subtilis из исходного и трех последующих разведений высеивают по 1 см в две параллельные чашки Петри с питательным агаром. Посевы инкубировали 48 ч при 37 С. После чего проводили подсчет характерных колоний, выросших на чашках Петри (табл. 4.4, рис. 4.4.). Как видно из табл. 4.4 и рис. 4.4, внесение 0,05 % ферментного препарата лизоцима в комплексе с 4,0 % к массе муки порошкообразного продукта из корнеплодов пастернака и 0,8 % меда оказывает ингибирующее воздействие на возбудителя картофельной болезни Bacillus subtlis и Bacillus mesentericus более чем в 30 раз. В результате исследований определено ингибирующее влияние ферментного препарата лизоцима на спорообразующие бактерии Bacillus subilis и Bacillus mesentericus, вызывающие заболевание хлеба картофельной болезнью. Добавление 0,05 % ферментного препарата снижает обсеменен-ность готовых изделий в 14,4 раз, не оказывая отрицательного влияния на показатели качества изделия.
Увеличение ингибирующего эффекта (более чем в 30 раз) достигается при комплексном применении порошкообразного продукта из корнеплодов пастернака (4 %), меда (0,8 %) и лизоцима (0,05 %). На разработанный способ подавления развития картофельной болезни в хлебобулочных изделиях из пшеничной муки с применением ферментного препарата лизоцима получен патент РФ № 2330407. Внедрение данного способа на предприятии потребует дополнительной установки трехступенчатого смесителя-дозатора сыпучих компонентов WBH, расходной емкости для водного раствора меда и микродозатора для раствора лизоцима. Основная задача хлебопекарных предприятий — производство высококачественной микробиологически чистой продукции. Решение этой задачи тесно связано с постоянным входным контролем основного и дополнительного сырья, соблюдением санитарно-гигиенических требований в процессе производства и упаковывания готовой продукции. Как показали многочисленные исследования, самыми уязвимыми и часто нарушаемыми показателями, как в изделиях, так и в сырье, являются микробиологические показатели [11]. В тесте, помимо дрожжей-сахаромицетов и молочнокислых бактерий, вносимых с прессованными, сушеными или жидкими дрожжами и заквасками, встречаются посторонние микроорганизмы [13]. Учитывая высокую микробиологическую загрязненность сырья (в основном муки), для производства хлебобулочных изделий, необходимо использовать комплексные технологии, а также продукты, обладающие антибактериальными или антибиотическими свойствами для предотвращения развития картофельной болезни. Таким антибактериальным действием обладает трава зверобоя благодаря высокому содержанию веществ, обладающих бактерицидными свойствами (дубильные вещества, фитонциды, флавоноиды, эфирные масла) и антиоксидантов. Антиоксиданты — это вещества, защищающие клетки нашего организма от внешних и внутренних токсических воздействий. Это особенно важно для интенсивно функционирующих систем, таких как, например, сердечнососудистая система. К настоящему времени уже имеется достаточно большое число клинических и экспериментальных исследований, свидетельствующих о значительном снижении риска развития ишемической болезни сердца, инфаркта миокарда, гипертонической болезни и инсульта при длительном профилактическом применении различных антиоксидантов. И, наоборот, снижение уровня антиоксидантов в организме большинства кардиологических больных, предрасполагает к достоверно более высокой смертности от сердечнососудистых заболеваний. Антиоксиданты являются питательными веществами, в которых постоянно нуждается организм человека. К ним относятся витамины А, С, Е, селен, цинк, глутатион. Поддерживать организм в нормальном состоянии — значит сохранять необходимый баланс между свободными радикалами и антиокислительными силами, роль которых выполняют антиоксиданты.
Свободные радикалы — это аномальные молекулы, имеющие непарный электрон на последнем электронном уровне, который делает их крайне нестабильными. В этом состоянии свободные радикалы ловят уязвимые протеины, ферменты, липиды и даже целые клетки. Отнимая электрон1 у молекулы, они инактивируют клетки, тем самым, нарушая хрупкий химический баланс организма. Когда процесс происходит снова и снова, начинается цепная реакция свободных радикалов, при этом разрушаются клеточные мембраны, подрываются важные биологические процессы, создаются клетки-мутанты. Свободные радикалы способны обратимо или необратимо разрушить вещества всех биохимических классов, включая и свободные аминокислоты, липиды и липопротеины, углеводы и молекулы соединительных тканей. Последнее десятилетие дало множество свидетельств, доказывающих, что свободные радикалы играют определенную роль в развитии многих заболеваний. Одним из наиболее негативных является формирование липидной пероксидации. Если свободные радикалы окисляют липиды, происходит образование опасной формы липидного пероксида. Многие ученые связывают образование липидных пероксидов с раком, болезнями сердца, ускоренным старением и иммунным дефицитом.
