Микрофлора полуфабрикатов хлебопекарного производства и типы брожения

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 2

В основе технологии производства хлеба лежит совокупность сложнейших процессов, обеспечивающих необходимые изменения компонентов теста и получение изделий высокого качества. Основная роль принадлежит процессам, протекающим с участием микроорганизмов. На протяжении многих веков для разрыхления теста применялись закваски, полученные при спонтанном брожении, вызываемом природной микрофлорой муки.

В полуфабрикатах хлебопекарного производства возникают различные типы брожения, возбудителями которых являются микроорганизмы, присутствующие в муке или дополнительном сырье, или специально добавляемые бактериальные культуры в виде жидких дрожжей или заквасок.

Различают семь основных типов брожения:

1) спиртовое;

2) молочнокислое;

3) пропионовокислое;

4) бутеленглеколевое;

5) ацетоноэтиловое;

6) ацетонбутиловое;

7) мясляное.

Основные представители микрофлоры пшеничного и ржаного теста – дрожжи и молочнокислые бактерии. Однако в полуфабрикатах проявляют свою жизнедеятельность еще целый ряд бродильных микроорганизмов, что вызывает необходимость осуществлять микробиологический контроль муки и отдельных видов сырья.

Дрожжи

Дрожжи, применяемые в хлебопекарном производстве, относятся к виду Saccharomyces cerevisiae.

Дрожжи этого вида сбраживают глюкозу, фруктозу, сахарозу, мальтозу, простые декстрины, но не сбраживают лактозу, крахмал, клетчатку. Они усваивают этиловый спирт, молочную и уксусную кислоты, в качестве источников азота используют аминокислоты и аммонийные соли.

Спиртовое брожение

Дрожжевые клетки сахаромицетов получают необходимую для жизнедеятельности энергию за счет окисления углеводов.

Хлебопекарные дрожжи могут проявлять различные типы жизнедеятельности в зависимости от условий питательной среды:

1) спиртовое брожение в отсутствии кислорода воздуха (анаэробное потребление углеводов);

2) дыхание в присутствии кислорода воздуха (аэробное потребление углеводов);

3) размножение.

Подавление процесса спиртового брожения в присутствии кислорода получило название «эффекта Пастера» и выражается количественно сравнением величины сбраживания гексозы в анаэробных и аэробных условиях.

Энергетический эффект анаэробного использования углеводов дрожжевой клеткой невелик, поэтому для получения необходимого количества энергии дрожжи должны сбраживать значительное количество сахаров.

Наряду с основными продуктами брожения обычного дрожжевого теста, имеющего слабокислую среду (рН 6,0), обнаруживаются в небольшом количестве еще ряд продуктов: глицерин, масляная, уксусная, муравьиная, молочная, янтарная кислоты и др.

Процесс сбраживания углеводов в отсутствии кислорода с образованием конечных продуктов - этанола и диоксида углерода - осуществляется через целый ряд промежуточных реакций с участием многочисленных ферментов в соответствии с циклом Кребса:

1.Происходит фосфорилирование глюкозы с участием аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ), катализируемое ферментом глюкокиназой с образованием глюкозо-6-фосфат.

2.Глюкозо-6-фосфат подвергается изомеризации, превращаясь при участии фермента глюкозофосфатизомеразы во фруктозо-6-фосфат.

3.Фруктозо-6-фосфат подвергается дальнейшему фосфорилированию за счет аденозинтрифосфорной кислоты с участием фермента фос-фофруктокиназы , в результате чего образуется фруктоза-1,6-дифосфат. Этой реакцией заканчивается подготовительная стадия анаэробного и аэробного расщепления сахаров.

4.Фруктозо-1,6-дифосфат при участии фермента альдолазы распадается на две молекулы фосфотриоз-фосфоглицериновый альдегид ифосфодиоксиацетон.

5.Фосфотриозыприучастиифермента триозофосфатизомеразы изомери-зуются.

6.Фосфоглицериновый альдегид окисляется в 1,3-дифос-фоглицериновую кислоту при участии фермента дегидрогеназы фосфоглицеринового альдегида.

7.1,3-дифосфоглицериновая кислота при участии фермента фосфаттрансферазы превращается в 3-фосфоглицериновую кислоту.

8.3-фосфоглицириновая кислота превращается в 2-фосфоглицириновую при участии фермента фосфоглицеромутазы.

9.2-фосфоглицириновая превращается в фосфоэнолпировиноградную при участии фермента фосфопируватгидратазы.

10.Фосфоэнолпировиноградная кислота превращается в пировиноградную при участии фермента фосфлтрансферазы

11.Пировиноградная кислота при участии фермента пируватдекар-боксилазы превращается в углекислый газ и уксусный альдегид.

12.Уксусный альдегид вступает во взаимодействие с коферментом дегидрогеназы НАДН (никотинамидадениннуклеотид) с образованием этилового спирта.

При оптимальных условиях брожения (температуре 30°С и определенном составе синтетической среды) 1 г прессованных дрожжей сбраживает 1 г сахарозы за 1 час.

Сушеные дрожжи обнаруживают дополнительный тип брожения, при котором глюкоза превращается в пировиноградную кислоту и глицерин.

Эффективность процесса спиртового брожения зависит не только от активности ферментов, катализирующих реакции цикла Кребса, но и от активности других ферментов дрожжевой клетки, осуществляющих необходимые превращения веществ: a-глюкозидазы, мальтопермеазы, фруктоизомеразы, b-фруктофуранозидазы, карбоксилазы, протеиназы, пептидазы и др.

Молочные бактерии

Молочнокислые бактерии являются постоянными спутниками муки, дрожжей, молочных продуктов и др. Они оказывают влияние на вкус, аромат и усвояемость хлеба.

Способность молочнокислых бактерий образовывать молочную кислоту объединяет их в отдельную группу микроорганизмов, которая по практической значимости занимает одно из первых мест.

Существует несколько классификаций молочнокислых бактерий, основные из которых предложены Кнудсеном, Селибером, Шпихером, Ауэрманом.

Все микроорганизмы, вызывающие молочнокислое брожение, подразделяются на две большие группы: гомоферментативные и гетероферментативные.

Гомоферментативные молочнокислые бактерии вызывают брожение с образованием молочной кислоты.

Гетероферментативные молочнокислые бактерии кроме молочной образуют уксусную, яблочную, пировиноградную, янтарную и другие кислоты, этанол, диоксид углерода и др.

Молочнокислое брожение

Типичное гомоферментативное молочнокислое брожение можно выразить в следующем виде: C ₆Н₁₂О₆ -> 2СНзСНСООН

При гетероферментативном молочнокислом брожении образуются несколько органических веществ. Суммарное уравнение сбраживания глюкозы: 2С6Н12О6 -> СН3СНСООН + СООНСН2СООН + СН3СООН + +СН3СН2ОН + СО2 + Н2

При гомоферментативном брожении образуется 85-90% молочной кислоты, при гетероферментативном - около 20-40%.

Молочнокислые бактерии являются факультативными анаэробами. Из углеводов они преимущественно сбраживают гексозы и дисахариды. Гетероферментативные молочнокислые бактерии и некоторые виды Lacfobacillus plantarum сбраживают пентозы. Согласно современным представлениям гомо- и гетероферментативные молочнокислые бактерии отличаются по механизму сбраживания углеводов.

Гомоферментативные виды содержат фермент альдолазу, но лишены пентозофосфокетолазы. В связи с этим молочнокислое брожение протекает по гликолитической схеме Эмбдена-Мейергофа.

Гетероферментативные виды содержат пентозофосфокетолазу, но нет альдолазы и триозо-фосфатизомеразы, поэтому расщепление углеводов происходит исключительно по пентозофосфатному пути. Эти бактерии сбраживать также пентозы.

Способность некоторых молочнокислых бактерий сбраживать пентозы имеет определенное технологическое значение при брожении ржаных и ржано-пшеничных полуфабрикатов, которые содержат значимое количество пентозанов и продуктов их гидролиза.

Активность молочнокислых бактерий проявляется наиболее интенсивно в слабокислой среде и для большинства их видов оптимальная активная кислотность среды составляет рН 5-6. В полуфабрикатах хлебопекарного производства бактерии активны при рН 3-3,5.

Повышенное осмотическое давление (при концентрации сахара в среде более 15% и соли более 6%) вызывает снижение интенсивности молочнокислого брожения. Высокие концентрации спирта (до 18-24%) не оказывают отрицательного действия на жизнедеятельность бактерий.

Количественное соотношение основных и побочных продуктов молочнокислого брожения зависит от различных факторов (состав среды, рН, температура). Чрезмерное накопление уксусной кислоты является нежелательным, т. к. эта летучая кислота обладает резко выраженным вкусом и запахом и может ухудшить органолептические характеристики продукта.

Молочнокислые бактерии:

1) содержат активные протеазы и пептидазы и могут выделять их во внешнюю среду. Кроме того, может происходить автолиз бактериальных клеток в процессе брожения, и протеолитические ферменты бактерий будут попадать в сбраживаемый полуфабрикат.

2) обладают некоторой липолитической активностью.

Для жизнедеятельности молочнокислых бактерий большое значение имеет азотистое питание, наличие минеральных солей, витаминов, аминокислот и некоторых органических соединений. Исключительно важным является спиртоустойчивость молочнокислых бактерий при совместном использовании их с дрожжами.

Другие типы брожения

В полуфабрикатах хлебопекарного производства, кроме спиртового и молочнокислого, происходят пропионовокислое, бутиленгликолевое, масляное, ацетонобутиловое, ацетоноэтиловое брожения.

1) Пропионовокислое брожение

Этот тип брожения характеризуется сбраживанием глюкозы, а иногда и пентоз в пропионовую и уксусную кислоты с образованием диоксида углерода и воды:

ЗС₆Н₁₂О₆ -> 4СНзСН ₂СООН + 2СНзСООН + 2СО₂ + 2Н ₂О + Дж

Бактерии, вызывающие пропионовокислое брожение, присутствуют в молочных продуктах, с которыми попадают в хлебопекарные полуфабрикаты.

ГосНИИХП разработаны новые виды пшеничных заквасок, в том числе с целенаправленным культивированем пропионовокислых бактерий в мучных полуфабрикатах для использования при приготовлении хлеба. Пропионовокислые бактерии являются антагонистами по отношению к Basillus subtilis и могут быть использованы в хлебопекарном производстве для предотвращения заболевания хлеба «картофельной болезнью».

2) Бутиленгликолевое брожение

В муке иногда встречаются бактерии Aerobacterium aerogenes, которые попадают в хлебопекарные полуфабрикаты. При 2,3-бутиленгликолевом брожении образуются молочная, муравьиная, янтарная и уксусная кислоты, этиловый спирт, а также 2,3-бутиленгликоль в иных количествах и соотношениях, чем при гетероферментативном молочнокислом брожении.

3) Масляное и ацетонобутиловое брожение

Этот тип брожения вызывается многими микроорганизмами, встречающимися в пищевом сырье. Вид бактерий Clostridium asetobutylicum вызывает как маслянокислое, так и ацетонобутиловое брожение.

Суммарное уравнение масляного брожения:

С ₆Н ₁₂О ₆ -> СНзСН ₂СНзСООН + 2СО ₂ + 2Н ₂ + Дж

Фактически при этом образуется еще уксусная кислота и некоторые другие продукты.

Если реакция среды кислая, то основным продуктом является бутиловый спирт и ацетон. Если брожение протекает в нейтральной среде, то основным продуктом является масляная кислота, а этанол и ацетон образуются в небольших количествах. В небольшом количестве образуются некоторые другие вещества.

4) Ацетоноэтиловое брожение

Этот тип брожения вызывается бактериями вида Bacterium aceto-acetylicum и проходит по суммарному уравнению:

2C ₆Н₁₂О ₆ + H ₂О -> СН ₃СОСНз + 2СНзСН ₂ОН + 5СО ₂ + 4Н₂ + Дж

Выход этилового спирта и ацетона стабилен и соотношение этих продуктов лежит в пределах 2,5:1 или 3,5:1.

Большое значение имеет способность молочнокислых бактерий (Lactobacillus pentosus, Lactobacillus pentaaceticus) сбраживать пентозы (L-арабинозу, D-ксилозу) с образованием молочной, уксусной кислот, диоксида углерода, а также этилового спирта, муравьиной, янтарной, пропионовой кислот и других веществ.

Фактический баланс брожения весьма сложен.

Для получения готовых изделий наилучшего качества необходимо активизировать жизнедеятельность представителей микрофлоры, вырабатывающих необходимые продукты брожения, и подавлять развитие нежелательных видов микрофлоры.

Заключение

Итак, важнейшей составляющей технологии хлебопекарного производства является комплекс биохимических процессов, включающих взаимодействие ферментов муки и других видов сырья со структурными компонентами теста и обусловливающих их модификацию, что определяет ход технологического процесса, свойства полуфабрикатов и качество готовой продукции. Микробиологические и биохимические процессы технологии хлеба взаимосвязаны между собой и составляют биотехнологические основы хлебопекарного производства.

Список использованной литературы

1. Козьмина Н. П. Биохимия хлебопечения / Н.П. Козьмина. – М.: Пищевая промышленность, 1971. – 440 с.

2. Матвеева, И.В. Биотехнологические основы приготовления хлеба [Текст]. : монография / И.В. Матвеева, И.Г. Белявская – М.: ДеЛи принт, 2001- 150 с. - 300 экз. - ISBN 5- 94343-011-3.

3. Пащенко Л.П. Технология хлебобулочных изделий / Л.П. Пащенко, И.М. Жаркова. – М.: «КолосС», 2006. – 389 с.

4. Пучкова Л.И. Технология хлеба, кондитерских и макаронных изделий. Ч.1. / Л.И. Пучкова и др. – СПб.: ГИОРД, 2005. - 559 с.

5. Введение в биотехнологию производства хлебопекарного производства [Электрон.ст] /Режим доступа: https://helpiks.org/6-86091.html

Дата добавления: 2021-01-20; просмотров: 148; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 12

Мы поможем в написании ваших работ!