Существуют разнообразные методы диагностики «картофельной» болезни хлеба. Все эти методы можно разделить на четыре группы:
– технологические;
– бактериологические;
– биохимические;
– физические.
Технологигические методы. Наибольшее распространение получил метод «пробной лабораторной выпечки» (ГОСТ 27669–88). Недостатками этого метода являются его субъективность, отсутствие количественной оценки степени обсемененности муки споровыми бактериями, длительность процесса определения.
А.П. Демчук и И.М. Ройтер разработали ускоренные технологические методы диагностики зараженности муки и теста споровыми бактериями (так называемый метод индуцирования, метод физиологической пробы). Сущность этих методов состоит в проведении экспресс-выпечки небольших хлебцев, рецептура и режим приготовления которых обеспечивают условия для выявления «картофельной» болезни хлеба в короткие сроки. Одним из недостатков этих методов является тот факт, что в маленьком объеме хлеб лучше пропекался и реже заболевал «картофельной» болезнью, а увеличение содержания водорастворимых веществ, по которым судили о степени зараженности хлеба, обусловлено не только развитием споровых бактерий, но и действием ферментов муки, других групп микроорганизмов.
Бактериологические методы основаны на выделении и установлении количественного содержания спор B. subtilis в исследуемых образцах муки и готовой продукции путем посева на плотные и жидкие питательные среды (мясопептонный агар, дрожжевой агар с добавкой сахара, мясопептонный бульон и т. д.). Несмотря на количественную оценку, данные методы, как и ускоренные технологические, не нашли применения для диагностики зараженности муки споровыми бактериями, прежде всего из-за отсутствия корреляции между содержанием спор в муке и возникновением заболевания в хлебе, которое в большей степени зависит от ферментативной активности споровых бактерий, чем от их численности.
Биохимические методы являются перспективными и основаны на выявлении продуктов расщепления белковых и углеводных компонентов муки и хлеба под влиянием протеолитических и амилолитических ферментов бактерий, вызывающих «картофельную» болезнь хлеба. Методы определения и измерения активности амилолитических ферментов основаны на использовании в качестве субстрата крахмала или его производных. Для определения продуктов гидролиза крахмала в целях диагностики «картофельной» болезни хлеба используют следующие методы:
– химические, основанные на применении окислителей (Cu 2+, Fe 3+, J2 );
– физические: поляриметрический (Щербакова, Кравченко, Кафка и Лурье и др.); рефрактометрический (Баранова, Каганова, Островского);
– физико-химические – колориметрические, основанные на реакции сахаров с неорганическими и органическими кислотами.
К биохимическим методам диагностики «картофельной» болезни хлеба также относятся: биохимический метод ВНИИХП, органолептическая проба по Мирзоевой, модифицированный метод ВНИИХП и др.
К физическим методам диагностики «картофельной» болезни хлеба относится люминесцентный метод (А.Я. Пумпянский, 1955). Метод основан на способности колоний картофельной палочки под влиянием УФ-лучей принимать ярко-желтую окраску.
В основе других методов лежит способность споровых палочек разлагать белковые вещества и углеводы хлеба до соединений, которые можно идентифицировать посредством использования различных химических реактивов и специальных устройств. Следует отметить метод Т.Г. Богатыревой (1994), основанный на способности бактерий интенсивно расщеплять желатин (в качестве субстрата используется засвеченная фотобумага или фотопленка любой чувствительности).
Одной из существенных мер по профилактике тягучей порчи хлеба является ранняя диагностика заболевания, позволяющая своевременно обнаружить возбудителя. По зараженности муки спорами картофельной и сенной палочек ее подразделяют на три группы: не заражена, слабо заражена, сильно заражена. Для муки высшего и 1-го сортов показатель «сильно заражена» предполагает перевод ее в категорию бракованной, а слабо зараженную муку указанных сортов рекомендуется использовать только для кондитерских и мелкоштучных изделий. Пшеничную муку 2-го сорта и обойную с показателем «сильно заражена» следует использовать только для ржано-пшеничных сортов хлеба.
Меры борьбы с «картофельной» болезнью хлеба, с одной стороны, сводятся к созданию условий, препятствующих развитию возбудителей, а с другой – к ликвидации очагов заражения путем дезинфекции.
Способы подавления размножения B. mesentericus и В. subtilis в хлебе основаны на их биологических особенностях, а именно на чувствительности к изменению кислотности среды. В кислой среде размножение этих бактерий замедляется. В связи с этим на хлебозаводах и в пекарнях применяют химические и биологические способы повышения кислотности среды.
К химическим средствам относятся молочная, уксусная, пропионовая кислоты и их соли.
Для подкисления теста Госсанэпиднадзором разрешено использовать уксусную кислоту и ацетат кальция в количестве соответственно 0,1 и 0,2 % к массе муки. При использовании сильно зараженной муки целесообразно вносить эти вещества в максимальных дозировках (0,2 и 0,4 % к массе муки) или в виде смеси 0,1 % уксусной кислоты и 0,2 % ацетата кальция. Однако указанные препараты ухудшают физико-химические свойства хлеба: снижают его объем и пористость.
Молочная кислота, добавляемая в количестве 0,3 % к массе муки, угнетает возбудителей болезни. Вместо пищевой молочной кислоты можно применять молочную сыворотку с кислотностью 100–130 Т в количестве 20 % к массе муки. Эффективно также использование сгущенной сыворотки.
Перечень специальных препаратов, применяемых для угнетения жизнедеятельности возбудителей «картофельной» болезни, выглядит следующим образом:
– «Ропал» (Германия) – препарат, основу которого составляет ацетат кальция. Ропал в дозировке 0,20–0,25 % к массе муки заметно тормозит развитие тягучей болезни хлеба и не ухудшает его качества. Ропал можно вносить как в опару, так и в тесто;
– «Телтозан» (Германия) также содержит в своей основе ацетат кальция и вносится в количестве 2 % к массе муки;
– препарат «СР-51» (Германия) на основе пропионата кальция рекомендуется в дозировке 2 % к массе муки;
– «Фадона» - сухая добавка австрийской фирмы «Бакальдрин», рекомендуемая доза которой составляет 0,2–0,4 % к массе муки;
– «Аграм» - сухая подкисляющая добавка производства немецкого концерна «Ирекс»; рекомендуемая дозировка – 0,3–0,6 % к массе муки;
– «Флюссигзауер» - жидкая подкисляющая добавка того же концерна; рекомендуемая дозировка – 0,6–0,7 % к массе муки;
– «Яско Милл» - средство для предотвращения тягучей порчи хлеба производства турецкой фирмы «Пакмайя»; в дозировка 0,4–0,8 % в зависимости от степени обсеменения муки возбудителями порчи;
– «Мажимикс светло-зеленый» - сухая подкисляющая добавка, выпускаемая французской фирмой «Лесаффр»; рекомендуемая доза 0,5–0,8 % к массе муки для предупреждения тягучей порчи хлеба и 0,8–1,5 % - при ее появлении;
– «Квас» - сухая подкисляющая добавка, выпускаемая чешской фирмой «Энзима»; рекомендуемая доза 0,5–0,8 % к массе муки;
– «Эмбецест Дон 004» (Германия) – улучшитель качества муки; вносится в количестве 0,5–1,2 % к массе муки;
– «Селектин» (Россия) – препарат, приготовленный на основе бактериоцина низина. В зависимости от степени заражения муки споровыми бактериями установлены следующие дозы препарата: профилактическая – 0,10–0,15 %; основная – 0,25–0,30 %; максимальная – 0,5–0,6 % к массе муки;
После каждого пересева культуру выращивают при 37 °С в течение двух суток.
Подготовленную таким образом культуру молочнокислых бактерий вносят в питательную смесь в соотношении 1:4, выдерживают ее при 37 °С в течение 24–36 ч до достижения кислотности закваски 22–25 град. Добавление к опаре молочнокислой закваски (4–6 % к массе муки) позволяет предотвратить развитие в хлебе тягучей порчи. Дальнейшее увеличение объема закваски в разводочном цикле осуществляется в таких же режимах (одна часть исходной фазы и четыре части питательной смеси). Полученную в разводочном цикле закваску выдерживают с равным количеством питательной смеси 7–8 ч при 35–37 °С. За это время накапливается необходимая кислотность – 22–25 град. Такие генерации повторяют несколько раз до получения необходимого количества закваски. Мезофильные лактобактерии активны на всех стадиях тестоведения и полностью подавляют жизнедеятельность картофельной и сенной палочек. Термофильные лактобактерии оказывают незначительное угнетающее действие на B. mesentericus.
Добавление в опару 4–6 % закваски мезофильных лактобактерий позволяет предотвратить тягучую порчу хлеба. Закваску используют в летнее время, опасное для заболевания хлеба, или круглый год в целях улучшения качества продукции.
Методы уничтожения спор сенной и картофельной палочек сводятся к дезинфекции оборудования и помещений предприятия, выпускающего хлебобулочные изделия. Для мойки полов и стен применяют 1–2 %-й раствор хлорной извести.
Для дезинфекции оборудования используют 1 %-й горячий раствор соляной кислоты и, по возможности, УФ-облучение при помощи ультрафиолетовых ламп БУВ-15 или БУВ-30, установленных на расстоянии 20 см от объекта. Соляную кислоту по окончании дезинфекции смывают водой. Совместное использование соляной кислоты и УФ-облучения приводит к уничтожению 90 % спор и обеспечивает надежный антибактериальный эффект.
Плесневение – наиболее распространенный вид микробиологической порчи хлеба. В отличие от микроорганизмов муки, плесневые грибы являются вторичной инфекцией, которая поражает готовую продукцию. Споры плесеней, находящиеся в муке, как правило, погибают во время выпечки. Хлеб выходит из печи практически стерильным. Однако в процессе охлаждения, транспортировки и хранения хлеба его поверхность обсеменяется спорами плесневых грибов. При этом заражение может происходить путем непосредственного контакта с загрязненными предметами (транспортные или упаковочные средства, руки и одежда обслуживающего персонала) или через воздух. В это время на поверхности хлеба оседает огромное количество спор мицелиальных грибов, которые при благоприятных условиях прорастают и образуют макроколонии.
По данным некоторых исследователей, в 1 м3 производственных помещений хлебозавода содержится от 0,4 до 0,9105 спор плесневых грибов. Воздух загрязняется при распылении муки. Особенно много спор плесеней содержится в воздухе помещений, в которых хранится бракованная продукция и возвращенный из торговой сети хлеб [(1,251,75) 105 спор в 1 м3 воздуха)].
Плесневение чаще всего возникает при неправильном режиме хранения хлеба. Благоприятными условиями для развития плесневых грибов являются температура воздуха 25–30 °С и относительная влажность воздуха 70–85 %. Однако развитие плесеней возможно и в диапазоне температур от 5 до 50 °С. С этой точки зрения лишь хранение хлебных изделий в замороженном состоянии исключает возможность их плесневения. Повышенная относительная влажность воздуха, в атмосфере которого хранится хлеб, особенно благоприятствует развитию плесеней. Большое значение с точки зрения возможности плесневения имеют свойства хлебобулочных изделий. Существенна влажность продукта или активность воды аw продукта (следует отметить, что активность воды, лежащая ниже 0,6, является препятствием для развития бактерий, дрожжевых и плесневых грибов). В этом отношении мякиш, имеющий влажность в пределах от 40 до 50 %, является более благоприятной средой для развития плесени, чем корка, имеющая значительно меньшую влажность. Поэтому плесневение мякиша обычно начинается с мест, примыкающих к трещинам или подрывам в корке или к участкам с наиболее тонкой и недостаточно обезвоженной корочкой.
– «Низаплин», «Кризин» – импортные препараты, аналогичные низину; рекомендуемая дозировка – 0,15–0,25 % к массе муки.
В ряде стран для предупреждения тягучей порчи хлеба используют комбинацию молочной и аскорбиновой кислот. В США применяют диацетат натрия в количестве 0,15–0,30 % к массе муки. Все указанные препараты практически не влияют на размножение дрожжей сахаромицетов в тесте.
Установлено также, что включение йодированной соли [содержание йода (40±15) мкг/г соли] в рецептуру пшеничного хлеба приводит к снижению интенсивности роста бактерий B. subtilis на 37 % по сравнению с контрольным образцом без соли. Также отмечалось замедление роста плесневых грибов рода Penicillium в хлебе с йодированной солью на 20 % по сравнению с контролем. Таким образом, йодированная соль не только повышает минеральную ценность хлебобулочных изделий, но и может быть рекомендована для предотвращения «картофельной» болезни хлеба и плесневения.
Более перспективными являются биологические способы борьбы с тягучей порчей хлеба. К биологическим подкисляющим факторам относятся жидкие дрожжи, жидкие пшеничные закваски, концентрированная молочнокислая закваска, пропионовокислые бактерии.
Повышения кислотности теста в пределах 1 град можно достичь при использовании жидких дрожжей – до 10 %. Концентрированную молочнокислую закваску вносят в количестве 4–6 % к массе муки.
Пропионовокислые бактерии (штамм Propionibacterium schermanii ВКМ-103) вносят в тесто различными способами. Их добавляют в опару в количестве 5–7 % в виде бульонной культуры, выращенной на молочной сыворотке, или в виде закваски, полученной путем сбраживания заварки в течение 10–12 ч. Дозировка такой закваски составляет 4–6 % к массе муки. Более предпочтительным является способ внесения пропионовокислых бактерий в виде биомассы, которую готовят из ржаной обдирной муки и указанных бактерий. Готовая биомасса представляет собой густое пластичное тесто влажностью 42–44 %, кислотностью 16 град и содержанием пропионовой кислоты 0,4–0,5 %. Биомасса может храниться несколько месяцев при температуре около 4–5 °С. Ее добавляют в количестве 3–5 % к массе муки.
Высокой антагонистической активностью по отношению к возбудителям тягучей порчи обладают некоторые виды лактобактерий. Широкое применение в промышленности получил способ приготовления закваски молочнокислых бактерий. Закваску готовят на специально приготовленной питательной смеси, состоящей из пшеничной муки 2-го сорта и воды ( в соотношении 1:2) с добавлением 10 % осахаренной заварки от общего объема питательной смеси. В подготовленную смесь вносят чистую культуру лактобацилл вида Lactobacillus fermentum 27.
Размножение культуры L. fermentum осуществляют путем нескольких пересевов по следующей схеме: