Штаммы термофильных молочнокислых бактерий. Расы дрожжей, которые используют в приготовлении жидких дрожжей

МИНИСТЕРСТВО  НАУКИ И ОБРАЗОВАНИЯ, МОЛОДЁЖИ И  СПОРТА УКРАИНЫ

ОДЕССКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ  КОЛЛЕДЖ ОНАПТ

 

 

 

Самостоятельная работа №3.1

 

по предмету «Технология  хлебопекарных и макаронных изделий»

студентки группы 3 ТХ-58

Саракул Анны

 

 

Тема: «Штаммы термофильных молочнокислых бактерий. Расы дрожжей, которые используют в приготовлении жидких дрожжей.»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Г. Одесса

2013 год

Термофильные  бактерии

Экологически обособленную группу в природе представляют термофильные микроорганизмы. Температурные условия  вызывали в в процессе эволюции появление микробных форм, которые оказались способными развиваться при разных температурах, в том числе и при высокой (50—93 °С).

Видная роль в изучении термофильных микроорганизмов принадлежит  А. А. Имшенецкому, Е. Н. Мишустину, Б. Л. Исаченко и др. Эти ученые не ограничились разработкой только теоретической стороны проблемы явления термофилии, и их исследования имели важное практическое значение.

Одна из главных отличительных  особенностей термофилов — ускоренный обмен веществ. За последние годы благодаря новейшим методам исследования удалось накопить данные, частично раскрывающие механизмы, при помощи которых клетка защищается от воздействия  высокой температуры. Установлено, что наиболее существенные изменения  под воздействием высокой температуры  претерпевают клеточные белки и  липиды, с которыми связаны основные жизненные процессы.

Благодаря высокой скорости роста термофильные микроорганизмы могут найти широкое применение в самых различных отраслях промышленности и сельского хозяйства.

Методы выделения термофильных и мезофиль-ных бактерий в основном сходны. Различие заключается лишь в температуре выращивания. Для того чтобы точно установить оптимальную температуру развития и закрепить ее, культуру необходимо длительно (1 — 2 месяца) пассировать (пересевать) в диапазоне найденного оптимума.

           
Термофильная бактерия Вас. stearotliermophilus. Увел. X 3000.

Известно, что созревание теста – наиболее длительная стадия приготовления хлебобулочных изделий. В связи с этим приоритетным направлением развития хлебопекарного производства остается интенсификация процессов  тестоведения. Одним из способов ускорения брожения является использование штаммов дрожжей с  высокой активностью ферментного комплекса.

Цель работы заключалась  в исследовании влияния штаммов  дрожжей с различной бродильной активностью на интенсивность биохимических  процессов при созревании теста  и качество булочных изделий.

Для исследования были выбраны два штамма дрожжей Saccharomyces cerevisiae с различной бродильной активностью. Один штамм обладает конститутивными ферментами мальтазного комплекса – высокоактивные дрожжи (ВА) . Второй штамм имеет индуцируемые ферменты мальтазной системы и широко используется на многих хлебопекарных предприятиях – классические дрожжи (КЛ).

Тесто готовили ускоренным способом из муки пшеничной высшего  сорта с дозировкой прессованных дрожжей 4 %. Замес осуществляли на тестомесильной машине Sigma в течение 10 мин. После 20 мин отлежки в условиях лаборатории тесто делили, формовали и помещали в расстойный шкаф Miwe aero с температурой воздуха 35 С и относительной влажностью воздуха 75-85 % до готовности. Хлеб выпекали в хлебопекарной ротационной печи Revent при температуре 210-220 С c пароувлажнением.

Таблица 1 -Биотехнологические свойства штаммов дрожжей
Наименование показателя			Используемые дрожжи
Классические			Высокоактивные
Подъемная сила, мин	45±1			25±1
Мальтазная активность, мин	180±2			30±2
Зимазная активность, мин	40±2			35±2

 

Было изучено влияние  различных дрожжей на газообразование; продолжительность созревания пшеничного теста; динамику сбраживания сахаров; количество и качество клейковины; содержание водорастворимого и α-аминного азота в тесте; качество готовых изделий.

Газообразование является одним из важнейших факторов, обуславливающих качество хлебобулочных изделий. Оно влияет на объем хлеба, разрыхленность и пористость мякиша. От скорости образования диоксида углерода зависит длительность брожения теста.  В тесте с высокоактивными дрожжами газообразование протекает гораздо интенсивнее. Это приводит к сокращению процесса тестоведения. Продолжительность созревания теста с использованием классических дрожжей составила 105 мин, а высокоактивных – 60 мин, т.е. на 40 % меньше.

Определяли  количество и качество клейковины, так как это считается наиболее объективным показателем готовности теста по реологическим свойствам. Проводили параллельные опыты с классическими и высокоактивными дрожжами, сравнивая полученные результаты между собой и относительно клейковины муки. Тестоисследовали сразу после замеса, через 60 и 105 минут брожения, что соответствовало готовности образцов на высокоактивных и классических дрожжах.

Установлено, что количество клейковины, отмываемой из теста на классических дрожжах на 0,3 % выше, чем  на высокоактивных дрожжах и на 4,9 % выше, чем количество сырой клейковины в муке (таблица 2).

Содержание сырой и  сухой клейковины в процессе брожения снижалось, а влажность и гидратационная способность увеличивалась в большей степени в тесте с использованием высокоактивных дрожжей по сравнению с классическими. На протяжении технологического процесса клейковина, отмываемая из теста на высокоактивных дрожжах, была более упруга и менее растяжима.

Таким образом, при созревании теста процесс изменения белковых веществ протекал более интенсивно при использовании высокоактивных дрожжей, нежели классических. При этом количество сырой и сухой клейковины на высокоактивных дрожжах через 60 мин достигало таких же значений, как на классических дрожжах через 105 мин созревания. Это подтверждает

готовность теста, приготовленного  с использованием высокоактивных дрожжей, за более короткое время.

 Увеличение скорости протеолиза при внесении высокоактивных дрожжей подтверждается также изменением содержания азота.

В тесте без дрожжей  наблюдается незначительное накопление водорастворимого и α-аминного азота за счет действия протеолитических ферментов. При использовании высокоактивных дрожжей водорастворимая фракция накапливается быстрее.  В тесте с дрожжами наблюдается незначительное снижение количества α-аминного азота за счет его потребления микроорганизмами. При брожении происходит потребление сахаров и одновременно непрерывное пополнение их количества мальтозой, образующейся в результате амилолиза крахмала. Для характеристики интенсивности этих процессов определяли содержание остаточных сахаров в тесте в пересчете на мальтозу.

В образце теста без  дрожжей происходит накопление редуцирующих сахаров.

При брожении теста под  действием зимазного комплекса ферментов дрожжей происходит превращение моносахаров в спирт и диоксид углерода. Непосредственно дрожжевой клеткой сбраживается глюкоза.

Фруктоза – после ее превращения в глюкозу фруктоизомеразой; сахароза – после инверсии β-фруктофуранозидазой на глюкозу и фруктозу.

Поскольку питательная смесь, в которой выращивают дрожжи, не содержит мальтозы, активность мальтозопермеазы и α-глюкозидазы, участвующих в сбраживании этого дисахарида, слаба. Эти ферменты формируются после того, как дрожжевые клетки оказываются в среде, содержащей мальтозу. Адаптацией ферментного комплекса к сбраживанию мальтозы требует определенного периода и приводит к снижению скорости газообразования. Поэтому в тесте, приготовленном с классическими дрожжами, в первом периоде брожения наблюдается накопления мальтозы и лишь затем снижение ее количества за счет потребления дрожжами.

Поскольку особенностью штамма высокоактивных дрожжей является высокая  активность α-глюкозидазы и α-мальтозопермеазы, то при их использовании мальтоза сбраживается с большей скоростью сразу после замеса. Периода адаптации не требуется, более интенсивное сбраживание приводит к ускорению процесса созревания теста. Объемный выход и пористость хлеба, приготовленного ускоренным способом с использованием высокоактивных дрожжей, больше на 40 % и 15 % соответственно, чем у хлеба на классических дрожжах. При этом мякиш более светлый, нежный, лучше разжевывается.

Показатели качества готовых изделий
Наименование  показателей			Значения показателей  качества хлеба, приготовленного с  использованием дрожжей
	классических			высокоактивных
Удельный объем, см3/г		3,05			4,42
Объемный выход, см3/100г		233			324
Пористость, %		73			84
Кислотность, град		2,0			2,0
Влажность, %		42,5			42,5
Форма		Правильная			Правильная
Поверхность		Выпуклая			Более выпуклая
Цвет корки		Светло-коричневая, более  интенсивная окраска			Золотисто-желтый
Цвет мякиша		Белый с сероватым оттенком			Белый с кремоватым оттенком
Пористость мякиша		Достаточно равномерная, стенки пор средней толщины			Равномерная, более развитая, тонкостенная
Вкус и аромат		Свойственный хлебу, выраженный, без постороннего			Характерный хлебный, ярко выраженный, без постороннего

 

 Таким образом, использование штамма дрожжей с высокой активностью ферментного комплекса позволяет сократить созревание теста в 1,5–2 раза за счет интенсификации биохимических процессов. Наряду с сокращением продолжительности тестоприготовления применение данного штамма

дрожжей позволяет получить хлеб лучшего качества по сравнению  с хлебом, приготовленным на классических дрожжах.

 

Многие ученые давно пытались установить, почему термофильные микроорганизмы могут существовать при таких высоких температурах, как 50—90 °С. Оказалось, что как структурные и клеточные элементы, такие, как оболочка, мембраны, рибосомы, так и входящие в состав клетки протеины, жиры, ферменты заметно отличаются качественно и количественно от подобных клеточных компонентов мезофильных форм.

Выяснилось также, что  если некоторые элементы клетки недостаточно стабильны к высокой температуре (например, рибонуклеиновые кислоты), то их синтез в клетке осуществляется с большей скоростью. В этом процессе участвуют ферменты, отличающиеся высокой термостабильностью.

Оболочка клетки термофилов также обладает заметной устойчивостью  к действию температуры. Это обусловлено  ее химическим составом и более устойчивым к температуре механизмом (чем  у мезофилов), осуществляющим синтез клеточных стенок.

Д ж. Т. Форрестер и А. Д ж. Вике н показали, что содержание липидов в клеточных стенках термофилов выше, чем в стенках большинства мезофилов. В клеточных стенках Вас. coagulans, выращенных при 55 °С, обнаружен необычный полимер, подобный тейхоевой кислоте.

Значительный интерес  представляют ранние исследования X. Коффлера, который показал, что клеточные белки, выделенные из жгутиков термофилов, более термостабильны, чем белки, выделенные из жгутиков мезофильных форм микробов.

Американский исследователь  Т. Д. Брок высказал мнение о решающей роли клеточной мембраны в предохранении клетки от теплового повреждения. Некоторые исследователи выдвигают предположение, что состав мембранных липидов определяется максимальной или минимальной температурой роста микроорганизмов. Так, показано, что среди мембранных липидов Bacillus stearothermophilus преобладают жирные кислоты с более длинными и разветвленными цепочками (С15 и С17). Вероятно, эти кислоты могут придавать большую упругость мембранной структуре.

Помимо качественных различий в химическом составе клеточных  мембран, клетки термофильных бактерий содержат больше мембран, чем клетки мезофильных бактерий. X. Бодман и Н. Е. Велкер нашли увеличение количества мембран в клетках Вас. stearothermophilus при повышении температуры роста. Так, при температуре роста Вас. stearothermophilus 55 °С на долю мембран приходилось 16,5 %, а при 65 °С — 17,8% от сухой массы клеток. Также было отмечено, что с повышением температуры роста указанной культуры от 55 до 65 °С отношение протеинов к липидам в мембранах возрастает от 3,65 до 5,22 соответственно.