Применение культурных микроорганизмов в виде прессованных хлебопекарных дрожжей, сушеных или жидких заквасок улучшает вкус и аромат хлеба.
Производство сыра.
Сыроделие основано на деятельности многих видов микроорганизмов: молочнокислые (термофильный стрептококк), пропионовокислые бактерии и др. Под действием молочнокислых бактерий происходит накопление молочной кислоты и сквашивание молока, под действием других полезных микроорганизмов созревает сыр. Участвуют в этом процессе также некоторые плесневые грибы. Сычужный фермент и молочнокислые бактерии производят глубокое расщепление белков, сахара и жира. Различные бактерии вызывают накопление в острых сырах летучих кислот, придающих им специфический аромат.
Получение кисломолочных продуктов.
Творог, сметану, масло, ацидофилин, простоквашу приготовляют на чистых Культурах с применением различных заквасок. Молоко предварительно пастеризуют. Для производства творога и сметаны применяют мезофильные молочнокислые бактерии; ряженки, варенца и подобных продуктов - термофильные стрептококки и болгарскую палочку; ацидофилина - кислотовыносливые молочнокислые бактерии; кефира - многокомпонентные закваски, состоящие из дрожжей, молочнокислых и часто уксуснокислых бактерий. Для изготовления кислосливочного масла в пастеризованные сливки вносят закваску молочнокислых бактерий и выдерживают до требуемой кислотности.
Пивоваренное, спиртовое, ликеро-водочное и винодельческое производства.
Вино, пиво, квас, водку и другие напитки приготовляют с применением дрожжей, вызывающих спиртовое брожение сахарсодержащих жидкостей. В результате брожения жидкости (сусла, бражки, сока и т. п.) образуется алкоголь, СО2 и незначительные количества побочных продуктов. Подсобную роль выполняют молочнокислые бактерии: они подкисляют среду и облегчают деятельность дрожжей (например, при производстве кваса). В производстве спирта и пива для осахаривания заторов применяют также ферментные препараты грибного и бактериального происхождения.
Квашение и соление.
Сущность этого способа консервирования состоит в создании условий для преимущественного развития одних микроорганизмов - молочнокислых бактерий и подавления развития других - гнилостных бактерий. Заквашивают капусту, огурцы, помидоры, яблоки, арбузы. Применяют этот способ также при закладывании на длительное хранение корма для скота - заквашивается зеленая масса из трав, растительных остатков и др. Этот процесс носит название силосования кормов.
Получение органических кислот.
Уксусную, молочную и лимонную кислоты производят также с помощью микроорганизмов. Молочную кислоту получают способом брожения из сахарсодержащего сырья - патоки, крахмала, молочной сыворотки и др.
Молочнокислые бактерии выращивают на средах, содержащих до 15 % сахара. Выход молочной кислоты достигает 60-70 % массы содержащегося в заторе сахара.
Промышленное получение уксуса для пищевых целей основано на уксуснокислом брожении. Уксуснокислые бактерии в специальных чанах на буковых стружках окисляют поступающую питательную среду - уксусно-спиртовой раствор - до уксусной кислоты.
Лимонную кислоту раньше получали из плодов цитрусовых. В настоящее время ее также получают путем брожения. Возбудителем брожения является гриб Аспергиллус нигер, основное сырье - черная патока. Брожение происходит в растворе с содержанием 15 % сахара в аэробных условиях при температуре около 30 °С. Лимонная кислота используется в кондитерской промышленности, производстве безалкогольных напитков, сиропов, кулинарии и медицине.
9.1. Производства, основанные на спиртовом брожении
В хозяйственной деятельности человека наиболее широко применяются микроорганизмы, вызывающие различные виды брожения.
Спиртовое брожение проводят при участии дрожжей рода Saccharomyces и используется в процессе производства спирта и глицерина, вина и пива, шампанского и коньяка. Большое значение оно имеет также в технологии хлебопечения.
Факторы внешней среды оказывают влияние на развитие дрожжей и брожение.
Наиболее благоприятная концентрация сахара для большинства дрожжей 10 - 15 %. При повышении концентрации брожение затрудняется и почти полностью прекращается при концентрации сахара 30 - 35 %. С понижением концентрации сахара (менее 10 %) бродильная энергия также уменьшается.
Брожение обычно идет в кислой среде при рН 4,0 - 4,5. Скорость брожения в значительной степени зависит от температуры: при 30° С она наибольшая, а при 50° С брожение останавливается. При понижении температуры брожение замедляется, но даже при 0° С оно не прекращается полностью. В различных производствах процесс ведут при температуре от 4 до 28° С.
Брожение, проводящиеся при температуре 20 - 28° С называют верховым. Оно протекает быстро и бурно. Выделяющийся углекислый газ образует на поверхности среды много пены и «покрышку» из дрожжей, выносимых на поверхность жидкости. Дрожжи, вызывающие верховое брожение, называют верховыми. Обычно верховые дрожжи применяют при производств е спирта, вина, хлебопекарных дрожжей, иногда - в пивоварении.
Низовым брожением в противоположность верховому называют процесс, протекающий при низкой температуре (5 - 10° С). В этом случае углекислый газ выделяется постепенно, процесс протекает более спокойно и медленно. Дрожжи оседают на дно сосуда в виде плотного слоя. Это брожение применяется лишь в пивоварении.
9.1.1. Хлебопекарное производство и микробиология
Общая характеристика сырья и стадий производства.
Основным сырьем хлебопекарного производства являются: мука пшеничная и ржаная, вода, дрожжи, соль. В качестве дополнительного сырья используются сахар, жиры, яйца, патока, солод, ферментные препараты, молочная сыворотка, молоко, изюм, мак, орехи, варенье и другие пищевые добавки.
Стадии технологического процесса складываются из подготовки сырья, замеса теста, брожения теста, разделки, формования, расстойки заготовок, выпечки хлеба, охлаждения, хранения и транспортировки.
Дрожжи и закваски готовят в дрожжевом отделении. Все компоненты подаются через дозирующее устройство в тестомесильные машины. При замесе теста все компоненты смешиваются в однородную массу, в которой начинаются физические, коллоидные и биохимические процессы, в результате которых тесто разрыхляется и созревает.
Характеристика микроорганизмов теста. Возбудителями брожения теста являются дрожжи.
Роль дрожжей заключается в разрыхлении теста. Дрожжи сбраживают сахара муки и мальтозу, образующуюся из крахмала, с выделением спирта, углекислого газа. Побочные продукты брожения - уксусный альдегид, бутиловый, изобутиловый, изоамиловый спирты, органический кислоты (молочная, янтарная, винная, щавелевая) создают вкус и аромат хлеба.
При производстве пшеничного хлеба применяют Saccharomyces cerevisiae, ржаного - Saccharomyces cerevisiae и Saccharomyces minor (специфичны для ржаного теста).
Большую роль в хлебопечении играют молочнокислые бактерии. Эти микроорганизмы осуществляют молочнокислое брожение в полуфабрикатах, в результате которого повышается кислотность, что способствует набуханию и пептонизации муки, особенно ржаной, повышаются вязкость и газоудерживающая способность теста. Молочнокислые бактерии участвуют в создании вкуса и аромата ржаного хлеба за счет накопления летучих органических кислот, спиртов, карбонильных соединений (альдегидов), способствуют лучшему разрыхлению теста за счет газообразования.
В хлебопечении используются следующие виды молочнокислых бактерий:
Lactobacillus dellbrueckkii - термофильные гомоферментативные палочки. Оптимальная температура 48 - 50 оС. Используются при выведении жидких дрожжей. Lactobacillus plantarum - мезофильные гомоферментативные палочки. Оптимальная температура 30 - 35 оС. Постоянно встречается в заквасках. Lactobacillus brevis - мезофильные гетероферментативные бактерии. Оптимальная температура 30 оС. Развиваются в сочетании с палочкой плантарум. Lactobacillus fermenti - мезофильные гетероферментативные бактерии. Оптимальная температура 37 - 40 оС.
Микроорганизмы, используемые в производстве хлеба из пшеничной муки. Для производства пшеничного хлеба применяют прессованные и сушеные дрожжи, а также полуфабрикаты (жидкие дрожжи и жидкие пшеничные закваски), изготовляемые на хлебозаводах. Хлебопекарные дрожжи должны быть устойчивыми к высокой концентрации соли до 3 -4 %, сахара, должны развиваться при температуре 28 - 30оС, при оптимальном значении рН 4,5 - 5, обладать высокой бродильной активностью (мальтазной и зимазной).
Прессованные дрожжи применяют для производства сдобных и булочных изделий из муки высшего и первого сортов. Используют в виде дрожжевого молока с содержанием прессованных дрожжей 500 - 600 г/ л.
Сухие дрожжи предварительно размачивают в мучной суспензии и активизируют.
Жидкие дрожжи применяют для производства хлеба из пшеничной муки высшего, первого и второго сортов, ржано-пшеничного. Особенно рекомендуются, если мука имеет пониженные хлебопекарные свойства, так как обладают высокой мальтазной активностью. Жидкие дрожжи готовят на хлебозаводах по следующей схеме: пшеничную муку второго сорта заваривают горячей водой, добавляют ферментные препараты для осахаривания. Происходит гидролитическое расщепление крахмала до мальтозы и далее до глюкозы. Осахаренную заварку заквашивают молочнокислыми бактериями и оставляют при температуре 48 - 52 оС. Молочнокислые бактерии размножаются, сбраживают глюкозу с образованием молочной кислоты. Кислотность полуфабриката повышается, создаются благоприятные условия для развития дрожжей, подавляется посторонняя микрофлора. Затем добавляют дрожжи, они размножаются, а жизнедеятельность молочнокислых бактерий прекращается. Таким образом, жидкие дрожжи представляют собой активную культуру дрожжей, выращенных на мучной заварке, осахаренной и заквашенной термофильными молочнокислыми бактериями. Соотношение молочнокислых бактерий и дрожжей составляет 30:1.
Микроорганизмы, применяемые для производства хлеба из ржаной муки. Ржаной хлеб готовят на жидких и густых заквасках, которые представляют собой смеси культур дрожжей и молочнокислых бактерий. Соотношение молочнокислых бактерий и дрожжей составляет 80:1, т.е. молочнокислые бактерии более важны для созревания ржаного теста. Обычно используют смесь гомо- и гетероферментативных культур молочнокислых бактерий.
Жидкие закваски готовят на осахаренной жидкой среде из ржаной муки, в которую вносят смесь гомо- и гетероферментативных молочнокислых бактерий и оба вида дрожжей (S. cerevisiae , S. minor). Преобладают дрожжи S. minor , которые отличаются высокой кислотоустойчивостью, но меньшей бродильной активностью.
Густые закваски характеризуются тем, что применяют только дрожжи Saccharomyces minor, а также смесь из L. plantarum и L. brevis.
В заквасках и в тесте из ржаной муки дрожжи и молочнокислые бактерии составляют симбиоз и активность их возрастает, а высокая кислотность ржаного теста препятствует развитию тягучей болезни.
Микробиологические пороки хлеба
Тягучая болезнь хлеба. Возбудителем является сенная палочка (Вас. subtilis), продуцирующие мощные амилолитические и протеолитические ферменты. Они вызывают гидролиз крахмала с образованием декстринов, гидролиз белков, в результате чего мякиш становится вязким, тягучим. Оптимальная температура развития этих бактерий 35 - 40 оС. Сенная палочка чувствительна к кислой среде и при рН 4,8 - 4,5 не развивается.
Меры профилактики: быстрое охлаждение хлеба до 10 - 12 оС; подкисление теста путем добавления уксусной, пропионовой, сорбиновой кислот; введение в закваски молочнокислых бактерий, обладающих антагонистической активностью (Lactobacillus acidophilus). Заболевший хлеб уничтожается.
Меловая болезнь - характеризуется появлением на корке и в мякише белых сухих, похожих на мел, включений, хлеб приобретает неприятный запах. Порок вызывают термоустойчивые дрожжи.
Пигментные пятна - характерно появление на корке и в мякише пятен желтого, красного цветов. Хлеб непригоден к употреблению. Возбудителями являются грамотрицательные пигментообразующие бактерии (Pseudomonas aerogenosa), которые развиваются при температуре не менее 25 оС, повышенной влажности и малой кислотности хлеба. Для профилактики необходимо тщательное соблюдение санитарно-гигиенического режима.
«Пьяный хлеб» - возникает при изготовлении хлеба из муки с примесью зерна, зараженного токсинами гриба рода Fusarium. Такой хлеб не имеет внешних признаков порчи, но его употребление в пищу вызывает серьезные отравления с симптомами напоминающими опьянение.
36. Пищевые антиокислители, их функции. Основные представители, направления применения
АНТИОКИСЛИТЕЛИ (АНТИОКСИДАНТЫ) (функциональный класс 5) - увеличивают срок хранения пищевых продуктов, защищая от порчи, вызванной окислением.
При этом данные ПАВ замедляют процесс окисления пищевых продуктов, защищая таким образом жиры и жиросодержащие продукты от прогоркания; предохраняют фрукты, овощи и продукты их переработки от потемнения; замедляют ферментативное окисление вина, пива и безалкогольных напитков.
Это класс включает три подкласса с учетом их функций:
- антиокислители;