CC BY
34
№1,2000
ІЄ НеДОб-
обиология -сть, 1976.
обиология 175 с. вдения / с нем. —
ые. Поря-зов.
льтивиро-
664.72
ИЕ
о
)арбуза: -22 (10
атиче-го комп-
зпти-
шеницы 9. - 23
для
на хле-арто-[ОЙ бо-
.00.04 назв.).
:ырья. гемати-:я и па-
нтарнои ■ктов) / Р, 1999.
ны тех-мьное
БИОХИМИЧЕСКОЕ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ КОНСЕРВАЦИИ ЗЕРНА ПШЕНИЦЫ ПРОИЗВОДНЫМИ КАРБАМИДА
П.И. КУДИНОВ, Т.В. ПЕРШАКОВА
Кубанский государственный технологический университет
Повышение стойкости зерна при хранении и сокращение затрат на его обработку — одна из важнейших народнохозяйственных задач. Тепловая сушка, активное вентилирование, искусственное охлаждение и хранение зерна в регулируемых газовых средах становятся в настоящее время все более нецелесообразными из-за растущей стоимости энергетических ресурсов. В связи с этим актуален поиск новых экологически безопасных консервантов для обработки влажного зерна пшеницы, не снижающих его жизнеспособность, хлебопекарное качество муки и обеспечивающих устойчивость хлеба к картофельной болезни.
Цель работы — биохимическое обоснование возможности консервации влажного зерна пшеницы производными карбамида — катионными полиэлектролитами на основе изучения физиолого-би-охимических процессов, происходящих в зерновке пшеницы при обработке различными дозами консервантов, и выяснение влияния такой обработки на качество муки и хлеба.
В ходе исследования решались задачи: выяснение влияния обработки зерна пшеницы различной влажности исследуемыми консервантами на биохимические и микробиологические процессы в зерне при хранении, на его жизнеспособность и активность окислительно-восстановительных ферментов;
обоснование оптимальной дозировки и вида консервантов для зерна пшеницы различной влажности;
оценка влияния консервации зерна пшеницы при хранении на хлебопекарные качества муки, ее углеводно-амилазный и белково-протеиназный комплексы;
изучение биохимических особенностей развития картофельной болезни в хлебе, полученном из консервированного зерна;
разработка экспресс-метода выявления ранних стадий зараженности хлеба картофельной болезнью;
разработка метода определения остаточного количества консерванта в зерне пшеницы, муке, хлебе и отрубях;
разработка технологии консервации зерна пшеницы производными карбамида, оценка и выбор существующих устройств для ввода в зерновую массу исследуемых консервантов;
определение биологической ценности хлеба, полученного из консервированного зерна;
экологическая оценка консервированного зерна и продуктов его переработки биологическими методами;
оценка экономической эффективности разработанной технологии консервации зерна пшеницы производными карбамида.
Общая схема исследования представлена на рисунке.
Объектами исследований служили влажное зерно пшеницы озимых сортов Безостая-1, выращенной в Славянском районе Краснодарского края, урожая 1995-1997 гг., а также производственная зерносмесь, заготовленная в эти же годы на Краснодарском комбинате ’’Зернопродукт”, преимущественно содержавшая зерно указанного сорта. Зерно консервировали водными растворами метацида и фогуцида производства Покровского завода биопрепаратов (ТУ-10-09-29).
Угнетающее действие фогуцида на микрофлору более эффективно по сравнению с метацидом.
Результаты исследований свидетельствуют о снижении общего количества микроорганизмов на зерне после обработки метацидом и фогуцидом. Анализ полученных данных показывает, что бактерии угнетаются консервантами в большей степени, микрогрибы угнетаются меньше [1-3].
Изучение влияния обработки зерна консервантами на активность окислительно-восстановительных ферментов показало, что каталазная и перок-сидазная активности наиболее сильно угнетаются непосредственно после обработки, с течением времени ингибирующее действие консервантов снижается, поэтому к концу хранения зерна полной инактивации окислительно-восстановительных ферментов не происходит [4].
Обработка метацидом с дозировкой 300 и 600 г/т не снизила жизнеспособность сухого зерна по сравнению с контролем, тогда как при дозировке метацида 900 г/т энергия прорастания и всхожесть зерна пшеницы уменьшились [5].
Обработка консервантами значительно увеличила продолжительность сохранения жизнеспособности зерна при хранении из-за ингибирования развития микроорганизмов и торможения разрушительных процессов, ведущих к снижению жизнеспособности зерна [5].
Отрицательное влияние консервантов на технологическое качество муки, выработанной из консервированного зерна, не установлено.
Влажность и зольность муки, выработанной из влажного зерна пшеницы, обработанного перед хранением дозами метацида 300, 600, 900 г/т и фогуцида 100, 200 г/т, существенно не менялись. Кислотность муки снизилась из-за замедления консервантами течения биохимических и химических процессов.
Влияние метацида на углеводно-амилазный комплекс муки проявляется в повышении активности последнего, в тесте растет содержание восстанав-
Обработка метацидом, г/т
300
600
900
Обработка фогуцидом,
г/т
100
200
Без обработки (контроль)
Хранение зерна, сут
1 15 30 45 60 365
Биохимические, химические и технологические характеристики зерна
Органолепти-
ческие
показатели зерна:
• Влажность •Зольность
• Стекловидность
• Натура__________
■ Активность ферментов каталазы и пероксидазы ■Жизнеспособность черна
■ Микрофлора
зерна___________
■ Остаточное количество консерванта
• Токсичность
Органолептические
показатели
Помол зерна
Отруби
Токсичность
Мука
1 г
Разработка
метода
определения
остаточного
количества
фогуцида
Выпечка хлеба
Органолептические показатели муки:
• Влажность •Зольность
• Кислотность
• Автолитическая активность
• Г азообразующая способность
• Сахарообразующая способность
• Качество клейковины и свойства теста
• Способность муки к потемнению Микрофлора
Остаточное
количество
консерванта
Токсичность
Хлеб
Органолепти-
ческие
показатели:
• Влажность
• Кислотность
• Состав органических кислот
• Аминокислотный состав
белков
• Формоустой-чивость
• Пористость
• Удельный объем Биологическая ценность Микрофлора Поражаемость картофельной болезнью
Разработка
методов
определения
картофельной
болезни
Изменение кислотности в процессе развития болезни
Хромато-масс-
епектрометрия
і азовая
хроматография
Капиллярный
электрофорез
Остаточное
количество
консерванта
Токсичность
ливаюі лиза к; на дых коррел перокс Сле; газооб] интенс зреван стадии Вєлі не ока теиназ сжима поэтом пшени на кол но-мех ’’силы’ [6].
Коні светле: жения восстаї ющих Сув зерна хлеба из-за на угл' Цве' при ко ниєм і увелиі; интеш ных ре У си, способ прояв/ структ незнач сжати! упруго этим г зерна : Обр хранеї ности фельж ного и: ного ф вытяж Усті болезн
ЛОЧНОЇ
новой, состав ски не массов На о состав; ностии фектш боре При вытяж видна На хр< всего с
ливающих сахаров из-за продолжающегося гидролиза крахмала и сахарозы, расходование которых на дыхание в консервированном зерне снижено и коррелирует со снижением активности каталазы и пероксидазы.
Следствием этого процесса является повышение газообразующей способности муки и возрастание интенсивности спиртового брожения в период созревания теста, его расстойки и на начальной стадии выпечки.
Величина дозы консерванта при обработке зерна не оказывала заметного влияния на белково-про-теиназный комплекс. Упругость клейковины, ее сжимаемость по показателю К20 не изменялись, поэтому можно утверждать, что консервация зерна пшеницы метацидом в изученных дозах не влияет на количество и качество клейковины и структурно-механические свойства теста, зависящие от "силы” муки и определяемые по показателю Кт
Консервирование зерна пшеницы тормозит ”по-светление” выработанной из него муки из-за снижения консервантами активности окислительновосстановительных ферментов зерна, обесцвечивающих каротиноиды муки.
С увеличением дозы консерванта при обработке зерна незначительно увеличивалась пористость хлеба и заметно повышался его удельный объем из-за положительного воздействия консер.ванта на углеводно-амилазный комплекс муки [6].
Цветность хлеба с увеличением дозы метацида при консервации устойчиво повышалась под влиянием роста сахарообразующей способности муки, увеличения количества несброженных сахаров и интенсификации при выпечке хлеба сахароамин-ных реакций.
Усиление газообразующей и сахарообразующей способности муки из консервированного зерна проявляется в повышении объема и изменении структурно-механических свойств мякиша хлеба, незначительном повышении общей деформации сжатия, снижении относительной пластичности и упругости мякиша, хотя четкой закономерности по этим показателям у хлеба из консервированного зерна не выявлено [3].
Обработка консервантами зерна пшеницы при хранении способствовала уменьшению обсеменен-ности муки и хлеба, тормозила развитие картофельной болезни. У зараженного хлеба, выпеченного из муки, полученной из зерна консервированного фогуцидом, кислотность водных и спиртовых вытяжек была ниже, чем у контрольного.
Установлено, что при развитии картофельной болезни интенсивно идет накопление кислот: яблочной, янтарной, фумаровой, левулиновой, малоновой, щавелевой и молочной. Их качественный состав при картофельной болезни хлеба практически не меняется, однако существенно возрастают массовые доли кислот.
На основании изучения изменения химического состава хлеба был разработан способ ранней диагностики картофельной болезни методом высокоэффективного капиллярного электрофореза на приборе ”Капель-103”.
При записи как водных, так и водно-спиртовых вытяжек с последующим ионообменом хорошо видна разница между больным и здоровым хлебом. На хроматограмме здорового хлеба присутствует всего один пик, который дает фумаровая кислота.
У больного хлеба кроме этого появляются еще три пика, обнаруживаемые с 1-го дня заражения и остающиеся и на 2-й и 3-й день болезни. Таким образом, используя метод капиллярного электрофореза можно с высокой точностью диагностировать наличие картофельной болезни хлеба на самых ранних стадиях ее развития. Экономичность и экспрессивность предложенного метода делает его более предпочтительным по сравнению с традиционным способом определения зараженности хлеба картофельной болезнью [6, 7].
Разработан метод определения остаточного количества фогуцида в зерне и продуктах его переработки, основанный на получении фосфорно-мо-либденово-кислого комплекса синего цвета в присутствии молибденово-кислого аммония и хлористого олова в кислой среде. Интенсивность окраски раствора пропорциональна концентрации фосфат-ионов и регистрируется с помощью фотоэлектроколориметра.
Содержание консервантов в зерне на два порядка выше, чем в муке, выработанной из этого зерна, что связано с удалением в процессе помола верхних слоев зерновки, адсорбирующих консервант. Остаточное количество консервантов в хлебе также меньше, чем в соответствующей муке, значительно ниже порога чувствительности органов человека и безопасного уровня концентрации — 5 мг/л, установленного 5-м филиалом Института биофизики Минздрава СССР.
Относительно высокое содержание консервантов в отрубях свидетельствует о целесообразности их использования в виде добавки к комбикорму не только в качестве источника питательных веществ, но и как консервирующего компонента [8].
Определение влияния обработки консервантами на биологическую ценность зерна и продуктов его переработки с помощью микроскопического тест-организма Те^аскутепа руг1[огт15 показало некоторое снижение их питательной ценности. В тоже время обработка зерна как фогуцидом, так и метацидом не оказывает неблагоприятнопгвоздей-ствия на биологическую ценность хлеба и муки.
Полученные данные подтверждают, что исследуемые консерванты в рекомендуемых дозах безопасны для живых организмов.
Разработана технологическая схема, рекомендованная для применения на зерноперерабатывающих предприятиях края, позволяющая существенно снизить затраты электроэнергии на сушку и увеличить продолжительность безопасного хранения влажного зерна пшеницы [9].
Анализируя полученные результаты, а также основываясь на экспериментальных данных других исследователей, следует признать, что все химические вещества, применяемые в настоящее время для защиты влажного зерна от повреждения его микроорганизмами, как и исследуемые нами консерванты, в той или иной степени вступают в контакт не только с покровными, но и с основными тканями зерна. Поэтому они неизбежно изменяют активность ферментов: при высоких концентрациях — нарушают их функции, а при низких — активируют ферменты, в частности повышают способность зерна к прорастанию, увеличивая всхожесть. Химические консерванты оказывают влияние и на технологические свойства зерна. Так, исследуемые нами консерванты способствовали накоплению в зерне восстанавливающих сахаров
— гидролиз крахмала амилазами продолжался, а расходование сахаров на дыхание зерна и микроорганизмов действием консервантов было снижено. Поэтому у муки из консервированного зерна пшеницы сахаро- и газообразующая способности оказались выше контрольных, хлебопекарные качества улучшились и качество хлеба возросло.
Из-за высокой бактерицидной и бактериостати-ческой активности исследуемых консервантов, их действие проявляется при значительно меньших дозах, чем при консервации зерна другими препаратами, повышая экологический эффект их применения.
Суммируя результаты исследования, можно утверждать, что обработка влажного зерна рекомендуемыми дозами консервантов не оказывает отрицательного воздействия на биологические свойства зерна — жизнеспособность, всхожесть и энергию прорастания, а также на его технологические характеристики — хлебопекарные свойства муки и качество хлеба.
выводы
1. Обосновано применение консервантов на основе производных карбамида для хранения влажного зерна пшеницы. Исследовано их влияние на качество зерна, его жизнеспособность, активность окислительно-восстановительных ферментов, свойства пшеничной муки, полученной из консервированного зерна, а также на качество хлеба и особенности развития в нем картофельной болезни.
2. Определены методы выявления зараженности хлеба картофельной болезнью на ранних стадиях ее развития. Установлены оптимальные дозировки консервантов, гарантирующие сохранение зерна пшеницы повышенной влажности.
3. Разработана технология хранения влажного продовольственного зерна пшеницы. Новизна и прикладная значимость работы подтверждена дву-
мя положительными решениями ВНИИГПЭ о выдаче патентов РФ на изобретения. Экономический эффект от внедрения в производство данной технологии составляет до 30 р. на 1 т зерна пшеницы и до 5 р. на 1 т хлеба.
ЛИТЕРАТУРА
1. Кудинов П.И., Першакова Т.В., Бочкова Л.К. Влияние метацида на микрофлору зерна и муки // Сб. тез. Меж-дунар. науч.-теор. конф. — Могилев, 1995.
2. Кудинов П.И., Першакова T.B., Бочкова Л.К. Повышение сохранности зерна пшеницы методом консервации / / Сб. тез. Всерос. конф. ’’Современные достижения в биотехнологии”. — Ставрополь, 1996.
3. Кудинов П.И., Бочкова Л.К., Караим T.B. Влияние обработки зерна пшеницы метацидом на хлебопекарные свойства муки и качество хлеба / / Изв. вузов. Пищевая технология. — 1997. — № 6. — С. 22-23.
4. Кудинов П.И., Першакова Т.В., Бочкова Л.К. Влияние метацида на микрофлору зерна пшеницы, муки и хлеба / Межвуз. сб. ’’Технология и оборудование пищевой промышленности”. — Краснодар, 1998.
5. Кудинов П.И., Першакова Т.В. Влияние обработки метацидом зерна на активность окислительно-восстановительных ферментов / / Сб. тез. Междунар. науч.-техн. конф. ’’Техника и технология пищевых производств”. — Могилев, 1998.
6. Кудинов П.И., Першакова T.B., Бочкова Л.К. Влияние обработки зерна метацидом на поражаемость хлеба картофельной болезнью / / Сб. тез. 2-й всерос. науч.-теор. конф. ’’Прогрессивные экологически безопасные технологии”. — Углич, 1996.
7. Кудинов П.И., Першакова T.B., Якуба Ю.Ф. Методы определения картофельной болезни хлеба по изменению его химического состава // Изв. вузов. Пищевая технология. — 1999. — № 1. — С. 69-71.
8. Кудинов П.И., Першакова Т.В., Рожкова Т.В. Метод определения остаточного количества фогуцида в муке, зерне, хлебе / / Изв. вузов. Пищевая технология. —
1998. — № 4. — С. 80-81.
9. Першакова Т.В. Биохимическое и технологическое обоснование консервации зерна пшеницы производными карбамида: Автореф. дис. ... канд. техн. наук. — Краснодар,
1999. — 178 с.
Кафедра биохимии и технической микробиологии
Поступила 12.11.99 г.
664.642.2
ВЛИЯНИЕ ПАРАМЕТРОВ ПРИГОТОВЛЕНИЯ НА ПОКАЗАТЕЛИ ЖИДКОЙ РЖАНОЙ ЗАКВАСКИ
Н.М. ДЕРКАНОСОВА, С.А. ШЕЛАМОВА,
О.А. ЛУКИНОВА
Воронежская государственная технологическая академия
Процесс приготовления жидкой ржаной закваски отличается сложностью и, к сожалению, относительной нестабильностью. При несомненной направленности протекания кислото- и газообразования, закваски могут отличаться не только численной характеристикой этих показателей, но и соотношением между ними, что во многом определяет качество готовых изделий. Такая специфика связана с тем, что процесс размножения дрожжей и молочнокислых бактерий МКБ происходит одновременно, но каждая из этих групп микроорганизмов по-своему реагирует на внешние условия. Содержание усвояемых углеводов и белков колеблется как вследствие разных начальных характеристик муки, так и в результате отклонений парамет-
ров приготовления заварки, питательном смеси и самой закваски.
В связи с этим представляют интерес исследования по изучению влияния параметров технологического процесса на конечные свойства закваски.
В работе за основу была принята жидкая ржаная закваска с завариванием муки, приготовленная по унифицированной инструкции с использованием в разводочном цикле чистых культур молочнокислых бактерий Lactobacillus brevis-1, L. casei-26. L. plantarum-ZO, L. fermenti-ЪА и дрожжей Saccharamyces cerevisiae JI-l.
Контрольную закваску готовили влажностью 82% с внесением 33% заварки при соотношении муки и воды в массовых долях 1:3. Конечная кислотность закваски составляла 10 град, подъемная сила 25 мин, продолжительность брожения 4 ч.
