Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Симбиотические и антагонистические свойства микроорганизмов хлебопекарного и дрожжевого производства

ВАК РФ 03.00.07, Микробиология

Автореферат диссертации по теме "Симбиотические и антагонистические свойства микроорганизмов хлебопекарного и дрожжевого производства"

НАЦИОНАЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ МУК РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН

РГ Б ОД ИЮТИТУТ МИКРОБИОЛОГИИ ¡1 ВИРУСОЛОГИИ

1 г .пи'л

На кранах рукописи

Дуднксва Галина Николаевна

СИМБИОТИЧЕСКИЕ И АНТАГОНИСТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МИКРООРГАНИЗМОВ ХЛЕБОПЕ11АРНОГО И ДРИЙЙЕВОГО ПРОИЗВОДСТВА

СО. иО. С? - мнкроонслсг

А в т с р 6 ф е "р а т

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Работа выполнена в Казахском научно-исследовательском институте пищевой промышленности.

Научные руководители: доктор биологических наук, акадмик КазАСХН - К. А. ТулемиеоЕа

доктор технических наук - А. В. Витаьская

. ■ Ведушдя организация:

Алматынский филиал Жамбылского технологического института легкой и пищевой промышленности

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор ■ - М. Г. Саубенова

доктор биологических наук, профессор - Б. Т. Толысбаев

в & "

Защита диссертации состоится 1994 г.

часоЕ на заседании специализированного совета Д 53. 24. 01 при институте микробиологии и вирусологии НАН РК по адресу: 480100, Алматы, ул. Еогенбай батыра, 103.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института микробиологии и вирусологии НАН РК.

Автореферат разослан '£>_" ШШ^У "1994 г.

Учении секретарь специализированного совета доктор биологических наук ^ Е А. Айтхожина

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. В хлебопекарной и дрожпэвой"''промышленности одной из актуальных проблем является внедрение эффективных технологических процессов, направленных на улучшение качества и повышение микробиологической чистоты продукции в соответствии с основными концепциями науки о питании, а также экономию материальных ресурсов.

В современных условиях особую важность приобретает решение вопросов санитарно-гигиенического состояния хлеба и хлебобулочных изделий.

Как показали результаты исследований (Мишустин,Мирзоева, 1965, Илялетдинов и др. ,1970; Кириченко, 1971; Садыбеков и др. 1976; Liu, Liang; 1986) отмечается высокая обсемененность муки и мелассы посторонними микроорганизмами, в том числе спороносными бактериями, группы В. subtil is, вызывающих "картофельную" болезнь хлеба и нарушения технологического процесса выращивания хлебопекарных дрожжей. Микробиологическая порча хлеба сопровождается активным развитием В. subtil is с образованием токсинов и соответственно снижением его качества.

Ситуация усложняется тем, что ведение интенсивных технологий в сельском хозяйстве, нарушение севооборотов привели к резкому качественному изменению микрофлоры микроорганизмов почв в пользу спороЕых, гнилостных микроорганизмов, что приводит к развитию заболевания корневой гнилью сахарной свеклы и повышению микрообсеменённасти зерна, спорами B.subti»lis (до 100 тыс. спор). Повышается и физиологическая устойчивость спор к действию антисептиков.

В бывшем СССР и за рубежом проводились исследования по изысканию эффективных способов зашиты хлеба от микробиологической порчи (Бартенева, 1962; Демчук, Ройтер, 1970; Витавская и др, 1972,1-979,1990; Калинина, 1974; Гончаров, Соколов, 1977; Галиева,1973; Челекбаев, 1984; Гилязова, 1994; Raspor и др. , 1983; Kreimer, 1984), среди которых особое внимание привлекают биологические способы, основанные на применении мучных полуфабрикатов повышенной кислотности,приготовление которых осуществляется непосредственно на заводах.

В практике хлебопечения, благодаря работам отечественных ученых, особое внимание уделялось использованию микробного ан-

тагонизма для подавления возбудителей болезни (Мирзоева, 1959; РахманкулоЕа и др. , 1979; Щербатенко и др. , 1970; Воронцова. 1971)

■ Та;; как молочнокислое брожение, наряду со спиртовым, играет большую роль в процессе созревания теста, целесообразно использовать именно этот метод борьбы с "картофельной" болезнью, поскольку молочнокислые бактерии яеляются антагонистами ' многих микроорганизмов (Гзлиева, 1973; Еитавская и др., 1976, 1990; Гаврилова,1993; Казанская и др. , 1974; Квасников, 1968; Salovaora, 1986; Terlage, 1974; Vajda, 1984.).

В связи с этим изучение взаимоотношения молочнокислых бактерий пшеничного теста с возбудителями "картофельной" болезни хлеба представляло не только научный, но и практический интерес.

Следует отметить, что исследования по изучению микробного антагонизма молочнокислых бактерий и разработке способов использования молочнокислых бактерий в качестве интенсификато-ров процессов брожения носили спорадический характер.

Не проводились и работы по обоснованию теоретических положений взаимоотношений молочнокислых бактерий с другими видами микроорганизмов, в том числе, с дрожжами и спороносными бактериями группы Bacillus subtilis; бактериостатического и бактерицидного влияния микробов-антагонистов, принципов регулирования их жизнедеятельности в ассоциативных культурах с учетом различных условий хлебопекарного и дрожжевого производства

Особую актуальность приобретают исследования по разработке и внедрению ноеых способов интенсификации технологических процессов в хлебопекарном и дрожжевом производстве.

Цель и задачи исследования. • Целью настоящей работы является изучение антагонистических и симбиотических свойсте чистых культур молочнокислых бактерий и разработка на их оено-.зе новых способов активации и культивирования хлебопекарных дрожжей.

Исходя из поставленной цели были определены следующие задачи:

- изучение видового состава молочнокислых бактерий и их •антагонистических свойств в высококислотных пшеничных зак; Еасках;

- создание си.чбнотической ассоциации молочнокислых бактерии, для пшеничных заквасок:

- изучение снмблотпческих 'взаимоотношение лрс;ада;: и молочнокислых бактерия пшеничных заквасок при .активации и:-я прессованных дрожжей на мучной среде при тестозеденпи;

- исследование антагонизма молочнокислых бактерий к нит-ритообразующим бактериям мелассы и редуцирующих свойств молочнокислых бактерий;

- отбор штаммов молочнокислых бактерий и выявление их особенностей для совместного культивирования штаммов хлебопекарных дрожжей и молочнокисла бактерий и их исследование з дрожжевом производстве;

- разработка технологии "Еыращивания хлебопекарных дрожжея с использованием нового стимулятора роста, бактериально-дрожжевого препарата, созданного на основе некондиционных дрожжей и молочнокислых бактерий.

Научная новизна работы. Впервые выделены и идентифицированы доминирующие виды молочнокислых бактерий в высококислотных пшеничных заквасках, а также заквасках длительного культивирования с внесением чистой засевной культуры Lactobacillus ferment i -27.

Селекционированы штаммы молочнокислых бактерий L. fermerr ti-27, L. plantarum-149, L. brevis-105 и L. casei var alactosus-129, составляющие симбиотическую ассоциацию в пшеничных заквасках.

Впервые показано, что они синтезируютвещества белковой природы с Мм 2420 + 90 Д

Установлена высокая устойчивость лактобацилл к нитритам гнилостных бактерий,, а также отобраны штаммы, обладающие редуцирующими свойствами.

Впервые разработана новая технология направленного совместного культивирования хлебопекарных дрожжей и птаммов молочнокислых бактерий в дрожжевом производстве.

Практическая значимость. Селекционирована из производственных сред ассоциация зтаымов мезойильных молочнокислых бактерий - Lactobacillus fer:nenti-2?, Lactobacillus plantarunr-143. Lactobacillus brevis-105 и Lactobacillus casei var alactosus-139 для приготовления пшеничных заквасок при тесто-

ведении, позволяющая предотвратить хлеб от порта, вызываемой бактериями группы В.subtilis и интенсифицировать процесс тестсведенпя (а. с. 1С71232).

На основе симбиотических свойств молочнокислых бактерий высококислотных пшеничных заквасок разработан способ активации прессованных дрожжей при безопарном способе тестоведения (а. с. 732378).

Разработана технология направленного совместного культивирования хлебопекарных дрожжей и молочнокислых бактерий, препятствующая нитритообразованию в питательных средах и способствующая увеличению Еыхода дрожжей (а. с. 1294823).

Разработан способ культивирования хлебопекарных дрожжей с использованием нового стимулятора роста, бактериально-дрожжевого препарата ( БДП), направленный на экономию основного сырья (а. с. 1555356).-

Разработана и утверждена в установленном порядке нормативно-техническая документация, результаты работы были внедре-. ны на хлебопекарных предприятиях Казахстана, Алма-Атинском дрожжевом заводе.

Положения, выносимые на защиту:

- необходимость направленного отбора молочнокислых бактерий и дрожжей для интенсификации дрожжевого и хлебопекарного производства;

- способ активации прессованных дрожжей на основе использования ассоциации штаммов молочнокислых бактерий;

- новая технология совместного культивирования хлебопекарных дрожжей и молочнокислых бактерий, препятствующая нитритообразованию в питательных средах;

- способ выращивания хлебопекарных дрожжей с использованием ноеого стимулятора роста - бактериально- дрожжевого препарата.

Апробация работы. Основные результаты исследований докладывались на научно-технических советах Министерства пищевой промышленности Казахстана (1975-88г.). концерна " Казхлебопро-дукт" (198б-88г. ), на III Всесоюзном биохимическом съезде (Рига, 1974), на I Всесоюзной конференции "Чужеродные векестЕа в пищевых продуктах (Алма-Ата, 1979), на VII съезде микробиологического общества {Алма-Ата,1985), на IV конференции биохимиков Средней Азии и Казахстана ( Ашхабад,1986), на семика-

рах-школах передового опыта, совещаниях в Минске, ¡.Ьскзе, Рузе, Пугино, Степнсгсрске и предприятиях;- где осуществлялось внедрение (1975-1991).

Публикация. По теме диссертации опубликовано 7 печатных работ а 4 авторских свидетельства.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из ВБеде-' ния, 5 глав, выводов и рекомендаций производству, списка литературы и приложения. Она включает 108 страниц машинописного текста, 27 таблиц и 3 рисунка. Список литературы содержит 160 наименований работ отечественных и зарубежных авторов.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

В работе использовали культуры молочнокислых бактерий, выделенные из еысококйслотных.производственных пшеничных заквасок длительного культивирования. Культуры, наряду с физиоло-го-биохимическими- методами, были идентифицированы по непрямому методу Кунса, модифицированным для микробиологического контроля хлебопекарного производства (Афанасьева, Зубжицкий, 1962; Афанасьева, 1972, 1976).

В состав предложенной смешанной культуры входят следующие виды: Ьас^ЬасШиз ГегтегЛ1-27; Ь. р1агЛагит-149, Ь.Ьгеу 13-105 и Ь.сазе1 уаг а1ас1озиз-139. Культуры депонированы в музее ЕНИИГенетика г. Москва.

Методы исследований. При выполнении работы использовались методы исследований, рекомендуемые для хлебопекарного и дрожжевого производства (Афанасьева, 1976; Чижова и др. , 1975; Бакушинская и др. , 1984).

Микробиологические методы. Для изучения микрообсеменённос'ти и выделения чистых культур молочнокислых .бактерий из исследуемых субстратов использовали метод посева на твёрдые и жидкие питательные среды. Нитритобразующие и спорообразующие бактерии . учитывали на МПА . или смеси. МПА + СА (1:1) и молочном агаре -Богданова; дрожжи - на сусло-агаре, молочнокислые бактерии -на среде - 10 с мелом (Афанасьева, 1976).

Подсчет численности микроорганизмов осуществляли методом прямого счёта в камере Горяева или по Бургвицу (1935), а также чашечным методом счёта колоний.

Определение антагонистических свойств молочнокислых'бак-

терпя ссугоствляли методом лунск (Егоров, 1965, 1379). Биохимические метель:. Бродильную активность дроаией определяли по методике, разработанной ;L К. Елецким с 1977).

Концентрацию нитритов в мелаосе и аммиака колориметрическим методом (Бурштеин, 1962; Еакузинская и др. , 1984.).

Ферментативную .активность бактериального дрожжевого препарата определяли: инвертазы - учётом редуцирующих Сахаров по Бертрану (РСТКазССР. 354-83); амилазы - по ГОСТ 20264.4-74 и протеолитическую - по методике (Егоров,1976).

Восстановительную активность молочнокислых бактерий по метиленоЕОй стаи (Ельцова, Шин, 1975).

Дегидрогеназнута активность определяли по количеству восстановленного 2,3,5 ТТХ по модифицированной автором методике (Витавская, Дудикова, 1978).

Определение массы антибиотикоподобного вещества, продуцируемого молочнокислыми бактериями пшеничных заквасок осуществляли в лаборатории биохимии зерновых культур института молекулярной биологии и биохимии НАН Казахстана под руководством д. б. н. ФурсоЕа О. В.

Использовали методы диализа и гельпроникающей хроматографии.

Общие методы постановки опытов. Пшеничные закваски гото-еили из муки первого и второго сорта и еоды в соотношении 1:1,5, засевали чистой моно- или смешанной культурой молочнокислых бактерий и культивировали при температуре 35+2° С в течение 24-48 часов. В готовых заквасках определяли активную (рН) и титруемую кислотность (Чижова и др. , 1975).

Активацию прессованных дрожжей проводили с использованием прессованных дрожжей Saccharomyces cerevisiae раса 14 с подъемной силой 50-50 мин, закваски, кислотностью 23-25 град, пшеничной муки второго сорта со средними технологическими свойствами.-

Опыты по выращиванию дрожжей проводились на установке по специальной методике (Бакушинская и др. , 1984) с определением необходимых показателей и рассчетом выхода и скорости роста дрожжей. Использовали чистую культуру с Алма-Атинского дрожжевого .завода.

Выращивание проЕс-дили в шести- десятикратной повтор-нссти с привлечением метода планирования многофакторного

- "У —

эксперимента и последующей математической обработкой (Максимов, 'Юдоров, 1S69.).

РЕЗУЛЬТАТЫ И С С Л Е Д 0"'В А Н И Л

ИССЛЕДОВАНИЕ ФАКТОРОВ, ОБУСЛАВЛИВАШ1Х АНТАГОНИЗМ ' • ЖЛОЧНОКИСЛЫХ БАКТЕРИЯ ПШЕНИЧНЫХ ЗАКВАСОК.

" 1. Изучение видового состава молочнокислых бактерий пшеничных заквасок. Наблюдения за изменением видового состава микрофлоры заквасок с различным сроком культивирования от 2-х недель' до года показали, что подавляющее большинство составляет молочнокислые палочки, главным образом культура L. fermenti 45-50%, которая в качестве засевной чистой культуры использовалась для приготовления заквасок.

Содержание L. plantarum составляет 23-32%, наличие остальных видов бактерий в разных заквасках колеблется в пределах от 0,3 до 11% (табл. 1").

Исследованиями видового состава производственных пшеничных заквасок более длительного срока культивирования, без возобновления разводочного цикла в течение 1,5-2 лет, установлено, что для молочнокислой микрофлоры, культивируемой в высококислотных режимах, характерно развитие основных видов лактоба-цилл, развивающихся в процессе тестоведения в пшеничных полуфабрикатах. Доминирующими видами являются L. fermenti, L.plantarum, L.casei и' L.brevis. Режим обновления заквасок влияет на процентное распределение доминирующих видов. При обновлении один раз в сутки преобладает засевная культура L. ferment i. ■

Использование ассоциации штаммов в качестве засевной культуры при приготовлении пшеничных заквасок повышает их -антагонистические и кислотообразующие свойства.

С этой целью, для приготовления пшеничных заквасок предложив использовать смешанную культуру молочнокислых бактерия,, ассоциацию штаммов: L. fermenti-27 L. plantarum-149; L. brevis-105 и L. casei var alactosus-139 в определённом соотношении.

- о _

T аблица 1

Ендовой состав микрофлоры ( 3")

I Сроки ]Кислот- 1 | Вид молочнокислых бак терий

культи-|ность, 1

1 1 i i

Пробы Закваски вирова-|град |L. fer-|L. bre-jL. plan-|L. ca- IL. ca- L. del-

ния | |menti|vis I tarum se: |sei bruc-

1 1 1 1 |var kii

1 1 1 1 lalact

Лабора- 1 1 1 1 1 i 1 1 1

1 торная 6 мес | 28,4 1 1 47,6| 8,8 i i 1 19,2 i 15,2 1 5,3 i 3,9

2 Хлебо- 1 2 неде-| ! 1 1 1 1 1 1 1

завод N2 ли | 20,4 1 52,4| 6,7 i i | 29,8 i 2,8 1 7,1 1.2

3 Хлебо- 1 12 меся-| 1 1 1 1 1 1 1 1

завод N3 цев | 22,4 1 49,1| 3,4 | 32,0 1 2,9 111.0 1.0

4 Хлебо- 1 8 Mecni 1 1 1 1 1 1 1 1

завод N4 цев | 22,4 | 40,5| 6,6 i i 1 28,1 i 7,6 |13,1 1 4,1

5 Хлебо- 1 6 меся-i 1 1 1 1 1 1 1 !

завод N5 цев | 30,4 I 58,8| 0,3 1 30,1 3,4 1 7,1 0,3

J_1_I_I_I_1_1_I_L

Молочнокислые бактерии пшеничных заквасок проявляют антагонизм против возбудителей "картофельной" болезни хлеба -- В. subtilis.

Показана ведущая роль дегидрогеназной активности молочнокислых бактерий, определяющей их жизнедеятельность, в синтезе антибиотического вещества и предотвращении заболевания "картофельной" болезни хлеба (табл.2). С ухудшением восстановительной и дегидрогеназной активности снижается- способность закваски предотвращать заболевание хлеба.

Проведены исследования по выделению и очистке соединения белковой природы, продуцируемого молочнокислыми бактериями пшеничных заквасок.

Таолица

сияние ак

лености бактерий в ; заболевание хлеба.

аквасках на

Показатели

Инактиви- ¡Закваски с .активностью по метиле-рованная |нову синему, мин закваска !-

20

~г

40

.60

Кислотность, град 25,0 23,0

рН 3,7 3,0 Дегидрогеназная

активность J/мг/СВ нет 0,060'

Заболевание хлеба нет

через через

26 ч 120 ч

23,0 3,1

0,046

25,0 3,5

0,021

через через 72 ч 43 ч

В результате проведенной работы установлено, что противо-микробные свойства против спороносных бактерий Rsubtilis проявляют все исследованные фракции, содержащие соединение с молекулярной массой (мм) 2420 + 90Д. Еиуретовым реактивом и нин-гидрином показано наличие аминокислот из чего следует, что соединение представляет собой низкомолекулярный пептид. Полученные данные согласуются с немногочисленными работами зарубежных авторов (de'Klerk, 1961, 1967).

интенсификация брожения и культивирования хлебопекарных дрожжей молочнокислыми бактериями

в опытах по-исследованию влияния молочнокислых бактерий пшеничных заквасок на бродильную активность прессованных хлебопекарных дрожжей изучали различное соотношение по весу дрожжей и молочнокислой закЕаски от 1:0,75 до 1:5 й режимы активации: температура 32*С ± 2'С и продолжительность от 30 до 120 минут. Оптимальным соотношением, при котором наблюдается улучшение подьёмнсй силы, является 1:1,25 при продолжительности •активации 30 минут.

Для улучшения подъёмной силы дрожжей и обогащения питательней среды продуктами .автолиза исследовали влияние дрожжевого

автолизата, который вносил;! в гзедаприготовленную закваску молочнокислых бактерий. Яри зтсм наблюдается ускорение созревания заквасок до 12-14 часов вместо 2-1 ч, увеличивается коли-и-?гкТЕО б^ктврил инт9нс1,,'+**цир*",этся кислотсО'5рс1эовс1Н*1в и улуч~ шается восстановительная активность бактерии.

Использование закваски, оссгащенной дрожжевым автолизатом, при активации прессованных дроджей, позволило увеличить соотношение е этой фазе в пользу закваски и улучшить бродильную активность дрожжей.

Лабораторные выпечки хлеба проводили на пшеничной муке второго сорта, тесто готовили однофазным способом (табл.3).

Во всех вариантах, где активация дрожжей проводилась с молочнокислой закваской, независимо от наличия дрожжевого ав-толизата, продолжительность брожения теста сократилась на 40%, подъёмная сила дрожжей в тесте перед расстойкой улучшалась, а продолжительность расстойки сократилась на 25-30%. Если в варианте 1:5 в фазе активации наблюдалось некоторое снижение бродильной активности и ухудшение подъёмной силы дрожжей в сравнении с другими вариантами, то в процессе брожения теста обнаруживается положительный эффект - показатели подъёмной силы дрожжей перед расстойкой и продолжительность расстойки являются наилучшими из всех вариантов.

Благоприятное действие закваски, автолизата и активации дрожжей молочнокислой заквасксп особенно ярко выражено в качественных показателях продукции. Так, во всех опытных вариантах удельный обьём хлеба превышает контрольный образец на 15-20%. Кислотность хлеба приготовленного с добавлением дрожжей, активированных молочнокислой закваской, выше контрольного образца. Хлеб имел более красивый вид, ровную поверхность, эластичный, осветлённый мякиш; хорошо развитую мелкую равномерную пористость.

Заслуживает особого внимания образец с соотношением дрожжей и закваски 1:1,25, обогащенной дрожжевым автолизатом. Этот хлеб отличает бисерная пористость, без уплотнений к нижней корке, наиболее эластичный, сухой и светлый мякиш.

Равномерную, бисерную пористость, тонкостенную структуру мякиша при внесении дрожжевого автолизата можно связать с действием поверхностно-активных веществ, которые увеличивают газоудерживаюшую способность теста и влияют на его пластичные

Таблица 3

Влияние активации древней совместно с молочнокислой закваской, обогащенной дрояскевки азтслизатом, на технологически:! процесс и качество хлеба.

Показатели ¡Контроль, дрож- ¡Дрожжи активированные закваской I жи активирован-!-1-1—

отношении

|ные без закЕас1 1:1,25 |ки - |

_;_I_

автолизат

дрожжевой автолизат

Тесто Температура,* С 31 31

Влажность, X 46,2 46,2

Продолжительность

брожения, ч- 6 3,5 Кислотность, град

начальная 2,5 2,9

конечная 5,0 5,0 Подъёмная сила, мин

через ч брожения 5 5

перед расстойкой 6 5 Продолжительность

расстойки, мин 60 45

Хлеб Удельный объем,

мл/ЮОг 232 287

Н/Д 0,33 0,38

Кислотность, град 3,9 4,7

Органолептическая оценка

0,33 3,9

Окраска соломенно- желтая, пористость неравномерная.

31

46,2

3,5

3,0 5,0

6 5

40

289 0,40 5,0

31

46,2

3,5

3,1 5,0

6 4

30

280 0,43 5,4

Окраска светло-желтая..мякиш сухой, не заминающийся, пористость равномерная, аромат приятный.

11:1,25 + дрожжевой ¡1:5

свойства. Сухость мякиша в опытных образцах, в отличие от контрольного, можно объяснить тормозящим действием кислотного фактора на фермент ¿-амилазу.

Исследованы особенности культивирования молочнокислых бактерии на средах, приготовленных на основе мелассы, и проявление ими антагонистических свойств. Показано отрицательное влияние диаымоний фосфата на антагонистические свойства молочнокислых бактерий. Из исследованных 12 культур молочнокислых бактерий отобрано 5, которые проявляют антагонизм к гнилостной микрофлоре на мелассной среде.

При обработке мелассной рассиропки молочнокислые бактерии вносили в количестве 10% к обьёму среды и выдерживали 24 часа при температуре 30 + 2*С.

В результате обработки, наблюдается подавление гнилостных бактерий в мелассе и развитие молочнокислых бактерий. Штаммы Ь. саБе1-139 и и ЬгеУ13-8 биомассу накапливают интенсивнее. В контрольной мелассе наряду с развитием гнилостных микроорганизмов в среде накапливаются нитриты. Тогда как в среде с молочнокислыми бактериями этого не наблюдается.

Имеющиеся немногочисленные и далеко не эффективные способы подавления нитритобразования в процессе выращивания хлебопекарных дрожжей в основном сеодятся к интенсивной аэрации питательных сред. Учитывая обнаруженные нами сеойстез молочнокислых бактерий снижать содержание нитритов в мелассе,исследовано влияние нитрита и изменение его концентрации на рост следующих штаммов молочнокислых бактерий: и сазе 1 уаг а1ас^ваз-139, Ь.ЬгеУ1з-8, 1е1с1таапи-32 и 124, !_. ГегтепЬ 1-140.

В качестве контроля исследовали мелассу в виде рассиропки с естественной обсемененностью нитритобразуюшими бактериями и содержанием нитритов 0,001%. Пробирки инокулировзли культурами молочнокислых бактерий в .аэробных условиях при температуре 20 + 2*С е течение 24 часов.

При исследовании бактериальных штаммов наиболее чувствительными культурами к нитритам оказались штаммы 124 и 140 •(табл. 4). Три штамма 139, 8 и 32 продемонстрировали не только

Таблица 4

Изменение концентрации нитритов в динамике и их влияние на рост молочнокислых бактерий

Найменование штамма Мо штамма Концентрация нитрита, -2 %. 10 + Концентрация N¡14, % Титр клеток МКЕ, млн/мл Титр клеток ннтрнтобра-зующих бактерий, млн/мл

через час через час

0 3 5 8 24 0 3 5 8 24 0 ч/з ч 24 0 ч/з ч 24

и сазе 1 7аг 3 3,8. 10 1 и со

а1асЬозив 139 0,1 0,02 0 0 0 0,003 0,008 0,09 0,1 0,14 1,78 570 1 50

8 0,1 0,01 0 0 0 0,003 0,003 0,05 0,006 0,04 1,5 3 1,2. 10 220 50

Ь. 1е1сЬиа1'п 1 32 0,1 0,01 0 0 0 0,003 0,003 0,004 0,006 0,03 6,0 О о 1,2. 10 170 ВО

и 1е1сЬ1пап11 124 0,1 0,07 0,05 0,03 0,02 0,003 0,005 0,05 0,02 0,07 3,6 3 1,3. 10 700 30

и. ГепиегЛ 1 140 0,1 0,07 0,05 0,04 0,02 0,003 0,004 0,05 0,025 0,05 5,3 у 1,2. 10 250 70

Контроль (без МЩ 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,001 0,001 0,002 0,007 0,02 - - 1-10 2,4. 103

самую высокую устойчивость к нитриту, но и способность при участии ферментной системы к восстановлению нитрита. Нитрит полностью восстанавливался под действием этих штаммов уже через 5 часоЕ термостатирования при величине активной кислот--яости (pH 4,15-4,5). Одновременно, у культур отмечен хороший рост в присутствии нитрита У штаммов 124 и 140 устойчивость к нитриту, при отсутствии редуцирующих свойств, сочеталась с активным ростом. Аналогичные данные получены зарубежными авторами (Karen,Collins, 1984) при исследовании молочнокислых бактерий солёных мясных продуктов.

В результате отобран штамм L. casei var alactosus-139, обладающий редуцирующими свойствами за счёт присутствия фермента нитритредуктазы.и активно растущий на мелассной среде. Одновременно, культуры молочнокислых бактерий подавляют развитие гнилостных, нитритобразуюших бактерий.

Исследовали влияние отобранных 5 штаммов молочнокислых бактерий на накопление биомассы хлебопекарных дрожжей и их качество. В опытные варианты вносили засевную культуру МКБ в количестве 10% к исходному объёму питательной среды и одновременно вносили чистую культуру дрожжей. Процесс выращивания проводили на опытной лабораторной установке в соответствии с методикой.

Экспериментами установлено,что в процессе выращивания дрожжей не наблюдается активного размножения МКБ, соотношение дрожжей и МНБ в течение 6-ти часового выращивания практически не изменяется и остается в пределах 1:1 - 1:1,9. Наибольшая биомасса накапливается при использовании штамма L. casei-139, L. brevis-8 .и L. leichmanii-124, однако, 'культура L. leichmanii-124, отрицательно влияет на стойкость дрожжей (табл. 5). . - • -

В результате отобраны две культуры лактобацилл: L. brevis-8 и L. ^asei-139, которые положительно влияют на выход биомассы и качество хлебопекарных дрожжей. - ' -"

Исследовал;! влияние различного, соотношения молочнокислых бактерий и дрожжей при засеге на процесс выращивания и еыход при многостадийном культивировании -(5-7 стадий). В опыте и контроле использовали чистые культуры с- Алма-Атинского дрожже-

Таолици Ь

Влияние 11КБ на показатели хлебопекарных дрожжей при совместном культивировании

N0 п/и Варианты опита Титр клеток дрожжи млн/мл НМГ Соотношения клеток дрожжи: МКБ Биомасса, АСД Увеличение биомассы, (+), г Стойкость (подъемная сила),мин Характеристика стойкости

О 6ч □ бч 0 бч холодильник термостат

1. Контроль (без МКБ) 8,6 1,95 103,5 80 1:0,1 1:0,02 5,37 '39 4,':' хорошая

Опит с введением чистой культуры молочнокислых бактерий.

2. и сазе 1-139 114 68,7 133,2 80,1 1:0,9 1:0,9 6,53 +1,16 35 35 хорошая

3. Ь. Гегпйпи-140 75,7 54,3 100,3 191,4 1:0,8 1:0,8 6,04 +0,67 32 42 хорошая

4. Ь. ЬгеУ1С-8 111,7 160,5 64,0 92,7 1:1,9 1:1,8 9,09 +3,72 35 35 хорошая

5. Ь. ШсЬшт1-124 48,6 31,2 92,4 107,2 1:0,5 1:0,3 7,2 +3,63 32 53 удовл.

6. Ь. ШсЬтаги1-32 242,6 133,2 67,5 69,5 1:3,7 1:1,9 6,1 +0,73 35 67 плохая

еого завода. Контролем служила культура, именуемая нами в таблице "дрожжи с естественной оссемененностью МКБ".

Молочнокислые бактерии вносил:! одновременно с заданными дрожжами з весоЕсм соотношении" дро;:М1: MKS (г: мл) от 1:1 до 1:4 только в первую стадию выразивания (без возобновления внесения в последующие стадии).

В результате многостадийного совместного выращивания не наблюдается преволирующего развития'МКБ. Складывается стабильная ассоциация дрожжей и МКБ, обладающая антагонизмом по отношению к гнилостной микрофлоре мелассы. Наряду с количественным содержанием гнилостных бактерий снижалась их биохимическая активность и скорость прорастания колоний на твердой питательной среде. Если в контроле колонии бацилл прорастали через 24-48 часов, то в опыте - точечные, подавленные колонии вырастали только через 72 часа и позже.

В опытных вариантах наблюдается восстановление нитритов в среде. Благоприятные условия совместного культивирования дрожжей и молочнокислых бактерий способствуют увеличению выхода дрожжей по сравнению с контролем на 2-4Z для L. brevis-8 и 5-6,5% для Lcasei var alactosus-139. Дрожжи обладают хорошей подъёмной силой и стойкостью.

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ВЫРАЩИВАНИЯ ХЛЕБОПЕКАРНЫХ ДРОЖЖЕЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ БАКТЕРИАЛЬНО- ДРОЖЖЕВОГО ПРЕПАРАТА

.' Автолизаты дрожжей являются хорошим стимулятором роста для хлебопекарных дрожжей. В процессе сушки хлебопекарных дрожжей образуются отходы, так называемый бой с сушилок, которые можно утилизировать и использовать повторно в произ- . водственном процессе. С этой целью нами,проЕедены исследования-по получению на основе отходов дрожжевого производства бакте-ризльнотДрежжеЕых препаратов з качестве "стимулятора роста дрожжей взамен кукурузного экстракта и дестибиотина.

Исследование влияния различной температуры 35-45*С, продолжительности автолиза от 24 до 72 часов и соотношения дрож-. жей и молочнокислых бактерий (МКБ) L. сазеi var alactosus-139

(с? 1:0,5 до 1:2) позволило установить, что оптимальными реумами являются: температура 45*0, и продолжительность 48 часов при любом соотношении дрожжей и бактерий.

При исследовании глубина автолиза в препаратах при различном соотношении дрожжей и МКБ .установлено, что наибольшая интенсивность азтолиза - 73% наблюдается через 48 часов в препаратах при соотношении 1:0,5.

Для обеспечения стабильностипрепарата при длительном его хранении в условиях производства использованы поваренная соль в концентрациях 5-10% и меласса, которые добавляли в препарат по окончании процесса автолиза. Благодаря добавлению 10%. поваренной соли и мелассы в соотношении к препарату 1:1 срок хранения препарата достигает 6 месяцев, при сохранении качества, тогда как молочнокислые бактерии стабилизируют препарат 14 суток.

Полученные препараты исследованы по биохимическим и микробиологическим показателям (табл. 6).-

Препараты содержат азот в усвояемой форме, фосфор, органические кислоты, молочнокислые бактерии и могут служить источником дополнительного питания для хлебопекарных дрожжей взамен кукурузного экстракта. Это особенно актуально для Казахстана, так как местные мелассы бедны азотом, а стимуляторы роста -кукурузный экстракт и дестиобиотин, дефицитны.

Кроме того, препарат может служить источником фермента (З-фруктофуранозидазы для пищевой промышленности и "сырого" -протеина в кормопроизводстве.

Незначительная обсеменённость гнилостными микроорганизмами позволяет использовать его без дополнительной тепловой обработки.

Исследовали возможность исключения кукурузного экстракта и сокращения сульфата аммония за счёт использования ВДП. при выращивании дрожжей на лабораторной установке с привлечением математического метода планирования эксперимента (метод Бокса-Уилсона) в многофакторных процессах. В качестве критерия оптимизации процесса выбра но количество выращенной биомассы ' дрожжей е пересчете на АСД.

На основании полученных результатов составлено линейное

Таблица 5

Биохимические и микробиологические показатели бактериально-дрожжевых препаратов.

Показатели

¡Препарат с добавлением¡Поепасат с добавлением | 10,? N201 ¡мелассы 1:1

|-!-.-1-1-,-

|Прессо-|Еои с |Пивные | Пресса-|Бои с |ПиЕные ¡ванные [сушилок ¡ванные ¡сушилок

_|_1_I_I_I___I_

6,6

РН

Кислотность, % молочной кислоты на СВ

Усвояемый азот,

% СВ Аминный азот, X СВ

Общий азот, X СВ 5,25

Белковый азот,

% СВ (№6,25) 32,8

Содержание Р205,

% СВ 1,42

5,29 5,2

1,93

Влажность, 7.

82,9

Амиделитиче ская

активность, ед/г 82,4

Протеолитическая

активность, ед/г 6,63

Активность й-фрукхофурано-

зидазы, ед/г 232,0

Титр, клетск/г: молочнокислых

бактерий гнилостных бактерий

5

23.10

4,7

5,76 5,71 5,64

7,8 7,4

3,8

4,73 5,13 5,27

2,34 1,55 5,3 6,2

1,31 5,0

4,3 3,31

1,27

3,3

1,55 1,39

75,8 80,7

66,1 39,8

9,5 3,5

0,28 0,21

65,6 60,8

62,9 65,0

1,77 4,4

3,5 2,53

1,12

3,8

33,1 38,0 31,3 20,6 18,8

71,3 281,0 74,3 - 65,1

5 5 5 5

140.10 84.10 192.10 125.10

100 200

500 500 40

Дрожжи отсутствуют.

0,4 62,8

50,2

9,7

178,7

с;

52.10 130

- 19 -

уравнение для выбранного параметра оптимизации (у): У = 5,58 + 0.06320. + 0,03X2 - 0,1571-53 - 0,15322X2

Установлено, что на вы::од биомассы влияет доза ЗДП. количество азста и взаимодействие Ееличпкы содержания азста л ' способ внесения препарата.

Экспериментами по крутому восхождению к оптимуму от наилучшего результата установлено, наилучше показатели по биомассе, выходу и скорости роста хлебопекарных дрожжей достигаются при добавлении в складку БДП в дозе 3,5-4,5% и сокращении сульфата аммония на 10-30%. При этом выход дрожжей увеличивается на 6-13% и исключается использование кукурузного экстракта.

Как показано ранее, бактериально-дрожжевой препарат содержит активные молочнокислые бактерии, незначительное количество гнилостных бактерий и автолизат дрожжей.

Использование препарата в качестве стимулятора роста хлебопекарных дрожжей благоприятно действует на процесс культивирования и качественные показатели готовой продукции. Увеличивается количество молочнокислых бактерий в прессованных дрожжах, что способствует повышению стойкости дрожжей за счёт подавления гнилостных бактерий. Улучшается подъёмная сила и мальтазная активность за счёт активации бродильных ферментов дрожжей.

Добавление БДП в оптимально подобранной дозе, при одновременном сокращении сульфата аммония, способствует накоплению трегалозы, особенно, на последней стадии выращивания дрожжей при многостадийном культивировании. Этому процессу способствует присутствие поваренной соли в БДП в качестве консерванта, что согласуется с данными других исследователей (Черныш, 1975, Кочкина, Семихатова, 1976,1978).

На Алма-Атинском дрожжевом заводе проводили производственные испытания разработанных режимов выращивания хлебопекарных дрожжей с использованием бактериально-дрожжевого препарата в качестве стимулятора роста дрожжей. Для этого была разработана и смонтирована тенологическая линия приготовления " БДП в соответствии с разработанными и утвеждёнными рекомендациями.

Установлено, что добавление БДП способствует увеличению

скорости роста, дрожжей и обеспечивает повышение количество биомасса дрожжей по стадиям на 4% и расчётного выхода дрожжей на использованную мелассу - на 5,3 S (табл. 7).

Показатели качества дрожжей соответствуют требованиям ГОСТа.

Благодаря внесению молочнокислых бактерий на стадии чистой культуры и дополнительно с 'БДП в процессе выращивания дрожжей развитие гнилостных бактерий затормаживается и снижается образование нитритов. В прессованных дрожжах содержание молочнокислых бактерий составляет 200-400 млн в 1г, причём, в опытных образцах их количество вдвое больше, чем в контроле.

выводы

1. Впервые установлено, что в пшеничных высококислотных заквасках длительного культивирования наряду с засевной чистой культурой L. ferment!-27 складывается спонтанная ассоциация штаммов, относящихся к видам L. plantarum, L. brevis и L.casei. Засевная культура остается доминирующей (40-50%) над сопутствующей микрофлорой в процессе всего периода культивирования.

2. Антагонистические свойства молочнокислых бактерий пшеничных заквасок обусловлены, наряду с органическими кислотами, ферментативной активностью и антибиотикоподобными веществами белковой природы с Мм 2420 + 90Д.

3. Дня повышения антагонистических свойств молочнокислых бактерий пшеничных заквасок и интенсификации кислотообразова-ния подобрано смешанная культура молочнокислых бактерий, состоящая из доминирующих в мучных средах штаммов: L. fermenti-27, L. plantaruin-149, L. brevis-105 и L. casei var alactcsus-139 (a. c. 1071292).

4. Установлено положительное влияние молочнокислых бактерий на бродильную, активность хлебопекарных дрожжей и разработан способ активации прессованных хлебопекарных дрожжей, сокращение продолжительности брожения теста на 40%, расстойки на 25 - 202 и улучшение качества хлеба (а. с. 732378)'.

5. Подобраны культуры молочнокислых бактерий: L. brevis-8 и L. casei var alactcsus-129,проявляют антагонистические свойства к гнилсстйым микроорганизмам мелассы, и способные восстанавливать нитриты з питательной среде (а. с. 1294S23).

Таблица

Влияние ЕЛП на процесс вкравтаная л качественные показатели хлебопекарных дрожжей {з производственны:! условия

¿арианты

| С добавлением 3," ЕДП] Контроль _1_1_

Прирост биомассы на стадии, кг Изменение количества биомассы (+увеличение),кг

-1

Удельная скорость роста, ч Влажность, % Сухие вещества, % Подъёмная сила, мин Кислотность, мг уксусной кислоты РН

Трегалоза, % Стойкость, час Расчётный выход, % Изменение выхода (+увеличение), %

3667

+283,0 4

0,116 72,9 27,1 52

78 4,8 10,5 Более 100

76,3

+5,3

3384

0,109 73,5 26,5 49

72

4,6 10,0 Более 100 * 71,0

6. Впервые в дрожжевом производстве разработаны способ совместного культивирования хлебопекарных дрожжей и молочнокислых бактерий, начиная с чистой культуры, способствующий интенсификации процессов культивирования, и повышению выхода дрожжей на 3-6%.

7. Разработана технология приготовления нового стимулятора роста хлебопекарных дрожжей - бактериально-дрожжевого препарата (ЕДП) на основе молочнокислых бактерия L. case i var alactosus-139 и дрожжей (а. с. 1555356).

8. С использованием метода математического планирования эксперимента обоснованы режимы использования БДП при вырашива-

' нии хлебопекарных дрожжей взамен кукурузного экстракта

На основании проведенных исследований и прпоизводственных

испытания были разработаны рекомендации промышленности.

рекомендации производству

1. Для предотвращения биологлчэской поочи х лэ5з., вызывав-мого бактериями группы Rsubtilis, и с целью интенсификации процесса тестоЕедения рекомендуется использовать смешанную культуру молочнокислых бактерий в виде пшеничных заквасок. . Закваску необходимо вносить в опару в количестве 4-6% к массе перерабатываемой муки или в фазу активации при безопарном способе тестоЕедения.

2. При совместном культивировании хлебопекарных дрожжей и молочнокислых бактерий для интенсификации процесса и подавления нитритообразования в дрожжевом производстве целесообразно использовать эту ассоциацию культур начиная со стадии чистой культуры (ЧК) при оптимальном весовом соотношении дрожжей и молочнокислых бактерий 1:1.

3. -В качестве ноеого стимулятора ростз хлебопекарных дрожжей'рекомендуется использовать бактериально-дрожжевой препарат (БДП), который готовится непосредственно на дрожжевом заводе на основе боя с сушилок или некондиционных прессованных дрожжей и молочнокислых бактерий L. casei var alactosus-139. Предложена линия для его производства. Добавление БДП в количестве 3,0 - 4,5% при одновременном сокращении сульфата аммония на 30% позволяет увеличить выход дрожжей на 4 - 5 % при хорошем качестве дрожжей.

РАБОТЫ, ОПУБЛИКОВАННЫЕ ПО МАТЕРИАЛАМ ДИССЕРТАЦИИ: *

1. Еитавская А. В. , Дудикова Г. К , Нафанаилова Л. Г. , Шагаева M. X. 'Ферментативная активность молочнокислых бактерий L. ferment!, как фактор в предотвращении картофельной болезни хлеба./ ЦНИИТЭИпищепром, м., 1978, серия 14, научно-технический ре-диративный сборник, вып. 1; с. 31-33.

2. Еитавская А. В. Катаева А. А. , .'Матвеев А. II, Дудиксза Г. Н. , Шин А. П. , Колгушкина М. И. Способ активации прессованных хлебопекарных дрожжей. / А. С. No 732378 от 07.01.80 г. опубл. 05. С5. 80. бюлл. N0 17. .

3. Дудикова Г. а , Шин А. И . Витагская А. В. Активация прессо-

ванных дрожжей. / Хлебопекарная и кондитерская промышленность.

1979. - Но "12. с. 23-30.

4. Дудикова Г. Н. , Кирова Т. Г. Применение молочнокислых бактерия для подавления гнилостной микрофлоры. / Информ. листок Каз НИКИТ;! - 1983, No 86, с. 3. -

5. Еитавская А. В. , Шин А. П. , Дудикова Г. а , Джурикянц Е Г. , Немцова 3. С. , Зубжицкий Ю. К , Матвеев А. И. , Кузнецов С. М. Способ предохранения пищевых продуктов от порчи, вызываемой бактериями группы В. subtilis - mesentericus. / А. С. No 1071292 от 17.10.83, опубл. 07. 02. 84,- бил. No 5.

6. Дудикова Г. Н., Еитавская А. В., Зайнуллина Г. X , Шин А. П., Кузнецов С. М. Микрофлора производственных заквасок мезофильных молочнокислых бактерий длительного культивирования. / Хлебопекарная и кондитерская промышленность. - 1984, No 12, с. 20-22.

7. Дудикова Г. Е , Зайнуллина Г. X., Глушкова а А., СемихатоЕа Е М., Жусупбеков М. А. , Сиротина Т. А. , Туликова Т. В. / Штамм молочнокислых бактерий Lactobacillus casei var alactosus-139, используемый для восстановления нитритов мелассы. / А. С. No 1294829 от 08.11.86, опубл. 07.03.87. Вюлл. No 9.

8. Дудикова Г. Е , Зайнуллина Г. X. , Витагская А. а , Кузнецов С. М., Мурзасеитова Б. С., Амирова Г. Г. Способ вырашивания хлебопекарных дрожжей. / А. С. No 1555356 от 08.12. 89, опубл. 07.04.90. Еюлл. No, 13.

9. Дудикова Г. Е , Тулемисова К А. Повышение эффективности дрожжевого производства за счет использования молочнокислых бактерий /КазАСХН, ин-т пищевой пр-ти. - Алматы, 1994-9с: Библогр: 8-Деп. в КазГОСИНТИ 02.11. 94,Per. ном. 5454-КА94

10. Дудикова Г. Е , Зайнуллина Г. X., Тулемисова К А. Нит-ритная устойчивость и редуцирующие свойства молочнокислых бактерий в мелассах // Переработка сельскохозяйственной продукции. Науч. техн. сб., Алматы. -1994. -был. 1. -с. 25-30.

11. Дудикова Г. Е . ТудемисоЕа К. А. Ноеый стимулятор роста хлебопекарных дрожжей // Переработка сельскохозяйственной продукции. Науч. техн. сб. , Алматы. -1994. -вып. 1. -с. 37-45.

Тулшрым Дударова Галина Николаевна

"Амытцы eHflipiciHiH микроорганизмынын симбиотикальщ жене 8лтогоняст1к н;асиеттер1"

Жогары цьшщылды бидяй чшытк^шэрындэгы ашытцан cyt бакте-рияларынын Устемдеу турлерг. эерттелген.

ВидаЯ ашытасылярындягы белок табигатты антибиотик шыгаря-тын симбиотикальщ в^рамасы ашытцан cyt бактерияларынын штамм-дар! табылган.

Уйыткылардын mipiTKim нитраттарга царсы тез1мд1Л1Г1 жане олардын нитраттарды жою даметтер1 керсетьлген.

Ашыган cyt бактерияларынын ашыткрнын нан илеу QHflipiciHe пайдаланганда жацсы эсер ету1 аньщталган.

Нан илеу eHipiciHfle нан nicipy ашытцыларын ecipy мен cyt эшытцыларынын бэгытты н;атар цолдану жаца технологаясы 6ipiraii рет эерттелген.

Summary Gall па Nikolaevna Doudikova

"Simbiotic and antagonistic property of microorganism bread and yeast production"

Dominant strans of lactic-acid bacteria were studied in high acid wheaten strain of long culture.

Strans consusting of simbsotic composition and producing anti- biotic protein substance were selacted

High stability of lactic-acid bacteria to 'nitrite producing bacteria and nitritcreduced property was shown.

Lactic-acid bacteria have the positive effect on fermentation activity of yeast in breadmaking.

New tehnology of.purposeful combined cultivation strain of lactic-acid bacteria and baking yeast in yeast 'production was deve- loped for the first time.