Производство хлеба из ржаной и пшеничной муки

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

ржаной хлеб дарницкий закваска

Хлебобулочные изделия являются одним из важнейших продуктов питания. В среднем человек в России употребляет за год около 120 кг хлеба.[6] Ржаной хлеб традиционно является одним из основных продуктов питания не только населения России, проживающего в Северо-Западном, Центральном и Северо-Восточном регионах, но и Белоруссии, Украины, Литвы, Латвии, Эстонии, а также Германии, Польши, Финляндии, Австрии.

Хлеб из ржаной муки отличается повышенной пищевой ценностью, обусловленной содержанием в муке незаменимых аминокислот (лизина и др.), витаминов Е и группы В, железа, магния и калия, высокомолекулярных пентозанов - слизей. Характерный вкус и запах ржаных, сортов хлеба повышает их физиологическую ценность, влияя на усвояемость. В ряде европейских стран хлебобулочные изделия, выработанные с использованием ржаной муки, относятся к группе продуктов здорового питания. Однако в настоящее время в России и других странах наблюдается тенденция снижения потребления ржаных хлебобулочных изделий. Хлебобулочные изделия из пшеничной муки пользуются большей популярностью среди населения.[39] Благодаря содержанию в белом хлебе таких минеральных элементов как магний, кальций, фосфор, калий, натрий, хлор и многих других, он стал незаменимым продуктом для человека. Помимо минеральных элементов, белый пшеничный хлеб содержит витамины группы В и удовлетворяет больше половины потребности организма человека в витаминах этой группы.[30]

Традиционная технология приготовления ржаных сортов хлеба основана на приготовлении заквасок. Данная технология длительна и трудоемка. Кроме того имеет место развитие малых предприятий, которые часто работают по одно- или двусменному графику, и поэтому использовать традиционную технологию затруднительно.

Для осуществления гибкого управления процессом приготовления хлеба в ряде стран и в том числе в России нашло применение сухих полуфабрикатов, композитных смесей и комплексных улучшителей разного действия.[6] Наметилась необходимость использования, с одной стороны, ускоренных и упрощенных способов выведения заквасок, а с другой - заквасок с определенными функциональными свойствами. В настоящее время сухие закваски используют в основном для пшеничных сортов хлеба. Что касается ржаного хлеба, то известны лишь немногочисленные зарубежные работы по получению сухих заквасок. Поэтому в данной работе будут рассмотрены современные тенденции развития использования новых заквасок и возможность их применения для производства хлеба из ржаной и пшеничной муки.

Современное состояние производства хлеба из ржаной и пшеничной муки

Закваска - полуфабрикат хлебопекарного производства, полученный сбраживанием питательной смеси молочно - кислыми или пропионово-кислыми бактериями и хлебопекарными дрожжами. [1]

Закваской называется непрерывно расходуемая по частям и вновь возобновляемая фаза, используемая для приготовления теста. Часть такой закваски применяется при приготовлении теста в качестве продукта, содержащего активную специфическую микрофлору ржаного теста и значительное количество кислот. На остальной части закваски с добавлением определенного количества муки и воды готовится новая порция закваски. После определенного времени брожения закваска восстанавливает свою кислотность, состав бродильной микрофлоры и опять может быть частично использована для приготовления одной или нескольких порций теста и т.д. [2,19].В настоящее время используются следующие виды заквасок (рис.1):

Концентрированная молочнокислая закваска (КМКЗ). Представляет собой сброженный селекционированными штаммами молочнокислых бактерий мучной полуфабрикат. Для приготовления КМКЗ используют чистые культуры молочнокислых бактерий:Lactobacillus plantarum, L. brevis, L. fermenti, L.casei в жидком виде или в виде сухого лактобактерина. Процесс приготовления КМКЗ состоит из двух циклов: разводочного и производственного. Приготовление КМКЗ на жидких культурах молочнокислых бактерий начинают с накопления культуры каждого вида молочнокислых бактерий сначала в солодовом сусле, а затем в водной мучной смеси или осахаренной заварке. Дальнейшее накопление КМКЗ в необходимом количестве осуществляют в производственных условиях путем добавления к готовой закваске питательной смеси из муки и воды с последующим выдерживанием при температуре 32 - 38?С до достижения кислотности 14 - 18 град. [19]

Комплексная закваска. Комплексная закваска представляет собой смесь подобранных в определенных пропорциях штаммов дрожжей, молочнокислых и пропионовокислых бактерий. Содержит L.casei-C1, L.brevis-78, L.fermenti-34, дрожжи Saccharomyces cerevisiae-69 . Данную закваску применяют с целью повышения микробиологической устойчивости хлебобулочных изделий (против "картофельной палочки" и плесневой микрофлоры), улучшения вкуса и аромата.[32]

Витаминная закваска. Содержит каротинсентезирующие дрожжи Bullera armenioca Сб-206, дрожжи Saccharomyces cerevisiae - Фр-3, acidophilus-146. Витаминная закваска улучшает качество изделий из муки с пониженными свойствами: со слабой клейковиной.[19]

Ацидофильная закваска. Содержит L.acidophillus-146, дрожжи Saccharomyces cerevisiae-P-17. Применение ацидофильной закваски позволяет улучшить вкус и аромат изделий, способствует предотвращению заболевания хлеба "картофельной болезнью". Ацидофильную закваску рекомендуется использовать также для ускоренных способов тестоприготовления, а также для улучшения качества изделий из муки с пониженными свойствами: с крепкой клейковиной.[32]

Пропионовокислая закваска. Содержит Propionibacterium freundenreichii spp. Shermanii ВКМ-103 (обладают высокими бактерицидными свойствами и синтезом витамина B12). Использование пропионовокислых бактерий в хлебопечении основано на том, что при брожении они образуют пропионовую, уксусную и другие органические кислоты, бактериоцины (антимикробные белки), подавляющие развитие "картофельной палочки", а также плесневых грибов.



Рис.

1.Положителельный эффект приготовления хлеба с использованием заквасок:

* Обеспечение необходимой кислотности полуфабрикатов

* Получение развитой пористости хлеба

* Улучшение вкуса и аромата хлеба

* Повышение микробиологической чистоты продукта

* Получение хлеба, обладающего новыми функциональными свойствами

Обеспечение необходимой кислотности полуфабрикатов

Различия в свойствах компонентов ржаной и пшеничной муки оказывают существенное влияние на их хлебопекарные свойства, поэтому способы приготовления ржаного теста значительно отличаются от пшеничного.

Ржаное тесто имеет высокую вязкость, пластичность и низкую способность к растяжению. Белки ржаной муки, несмотря на содержание в них глиадиновой и глютениновой фракций, не образуют такого губчатого клейковинного каркаса, как белки пшеничной муки. В тесте белки ржаной муки быстро неограниченно набухают, пептизируются и переходят в состояние вязкого коллоидного раствора. Повышение кислотности теста до рН 4,4-4,2 способствует пептизации белков и одновременно их набуханию и улучшению реологических свойств ограниченно набухших белков. Значительное влияние на реологические свойства ржаного теста оказывает соотношение в нем пептизированных и ограниченно набухших белков.

Дальнейшее повышение кислотности теста может снижать пептизацию содержащихся в нем белков.[8] В образовании вязких свойств ржаного теста большую роль играют набухание крахмала, гидратация слизей, высокая активность амилолитических (особенно б - амилазы), протеолитических и других ферментов, что повышает газоудерживающую способность теста.

Повышенная кислотность ржаного теста тормозит действие б - амилазы, при этом резко снижается температура инактивации б - амилазы, что особенно важно при выпечке хлеба после инактивации в - амилазы. Снижение активности б - амилазы сокращает период образования под ее влиянием декстринов и снижает липкость и заминаемость мякиша хлеба. В связи с этим кислотность выброженного теста из ржаной муки при созревании доводят до 12-14 град благодаря накоплению молочнокислыми и другими бактериями органических кислот. [19,18,13]

Получение развитой пористости хлеба

Под пористостью хлеба понимают отношение объема пор мякиша к общему объему хлебного мякиша, выраженное в процентах. Пористость изделия с учетом его структуры (размера пор, однородности, толщины стенок) характеризует такое важное свойство продукта, как усвояемость.[20]

Для получения хлебобулочных изделий с пористым, хорошо разрыхленным мякишем возможно использование различных способов разрыхления теста (дрожжи, закваски и т.д.). [9]

Дрожжи сахаромицеты (Saccharomyces cerevisiae и S.minor), развивающиеся в ржаных и пшеничных заквасках совместно с молочнокислыми бактериями, выполняют роль разрыхлителей теста, оказывая суще ственное влияние на объем готового хлеба и пористость мякиша. Сбраживая сахара муки и мальтозу (S.minor - не сбраживает мальтозу), образующуюся из крахмала муки под действием амилаз, они выделяют углекислый газ и спирт. Гетероферментативные молочнокислые бактерии участвуют в разрыхлении теста за счет образования углекислого газа. Указанная особенность молочнокислых бактерий была использована при попытке разработать способ получения ржаного хлеба на густых заквасках без применения дрожжей. Для подавления развития дрожжей густые закваски вели при температуре 35°С. На этом же принципе основана саратовская схема приготовления жидких ржаных заквасок на одних культурах газообразующих молочнокислых бактерий. Правда, в условиях жидкой закваски дрожжи S.cerevisiae развиваются спонтанно, и спиртовое брожение идет интенсивно наряду с молочнокислым. В промышленности данные способы не нашли широкого применения. [3] А также, применение заквасок при замесе пшеничного теста способствует образованию пор, равномерно распределенных по всему объёму теста, причём расположение их более компактное, чем в тесте на дрожжах. При этом создается неразрывная белково-углеводная структура за счет равномерного обволакивания пленкой клейковины крахмальных зерен, в то время как прессованные дрожжи вызывают образование рыхлых, непрочных структур и прерывистый характер связи между тяжами клейковины и зернами крахмала [11,19,24].

Улучшение вкуса и аромата хлеба

Вкус - один из видов восприятия (ощущения) возникающее при действии различных веществ преимущественно на рецепторы вкуса расположенные на вкусовых луковицах языка. Аромат - приятный запах. [26,40]

Принято считать, что вкус и аромат хлеба во многом определяются соотношением молочной и летучих кислот. Это соотношение называется коэффициентом брожения. Молочнокислые бактерии оказывают большое влияние на вкус и аромат ржаного хлеба. Молочная кислота придает ржаному хлебу приятный кисловатый вкус, а летучие кислоты - специфический аромат. Кроме летучих кислот определенное влияние на аромат хлеба оказывают органические ди- и трикарбоновые кислоты. По данным М.И.Княгиничева и П.М.Плотникова, в ржаном хлебе из обдирной муки содержится около 60% молочной кислоты, 32% летучих кислот и 8% органических кислот (янтарной, яблочной, винной и лимонной).[40]

Из обшей суммы летучих кислот в ржаном хлебе на долю уксусной приходится 38-65%, на долю пропионовой -- 28-52% и муравьиной -- 1,16-10,7%. По существующим представлениям, большую роль в образовании ароматического комплекса хлеба играют карбонильные соединения. К ним относятся альдегиды (ацетальдегид, бензальдегид, изовалериановый, коричный, сиреневый), ванилин, оксиметилфурфурол, ацетоин, диоксиацетон, фурфурол.[3,19].

В образовании многих из упомянутых выше веществ участвуют и молочнокислые бактерии. При этом гомо - и гетероферментативные виды образуют в процессе брожения различные продукты. Гомоферментативные виды молочнокислых бактерий образуют до 10% летучих кислот, в то время как у гетероферментативных количество летучих кислот в 2-3 раза больше (у отдельных штаммов количество кислот варьирует от 13 до 34%). Гомоферментативные культуры образуют меньше органических ди-и трикарбоновых кислот, но несколько больше летучих карбонильных соединений. Гомоферментативные виды, как правило, являются более сильными кислотообразователями.

Установлено, что хлеб на заквасках с применением одних гомоферментативных видов молочнокислых бактерий лишен специфического аромата, поэтому вкус его кажется несколько «пустым». Развитие только гетероферментативных культур способствует большему накоплению уксусной кислоты, которая придает хлебу резкий запах и более кислый вкус. Наиболее хороший хлеб по вкусу и аромату получается при совместном применении гомо - и гетероферментативных штаммов кислотообразующих бактерий в определенном соотношении. [3,29,36]

Исследования показали, что дрожжи S.cerevisiae в больших концентрациях помимо диоксида углерода и спирта образуют также эфиры, включая этилацетат, этилпропионат, этиллактат, 1-пропанол,2-метилпропанол, 3-метилбутанол.

Дрожжи сахаромицеты сбраживая сахара муки и мальтозу, образующуюся из крахмала муки под действием амилаз, выделяют углекислый газ и спирт. Наряду с главными продуктами брожения получаются побочные: уксусный альдегид, спирты (бутиловый, изобутиловый, изоамиловый), органические кислоты (молочная, янтарная, винная, щавелевая) и некоторые другие вещества, придающие хлебу специфические вкус и аромат. Например, В.Л.Омелянский выделил из заквасок дрожжи, образующие эфиры с фруктовым запахом. Кроме того, небольшое количество спирта, которое остается после выпечки в готовом хлебе (до 0,5%), также значительно улучшает вкус и аромат готовых изделий [3].

Также исследованиями установлено главное: ускорение технологического процесса приводит к получению хлеба с менее выраженным вкусом и ароматом. Поэтому для получения хлеба с более выраженным ароматом и вкусом рекомендуется использовать закваски. Доказано, что в процессе выработки закваски уменьшается доля уксусной кислоты и летучих кислот, влияющих на вкус и аромат. Увеличение доли пшеничной муки в ржано-пшеничных сортах хлеба существенно меняет его вкус и снижает аромат.

Повышение микробиологической чистоты продукции

В основе производства хлеба лежат микробиологические процессы (спиртовое, молочнокислое брожение), от которых во многом зависит качество готовой продукции. Однако наряду с необходимыми видами микроорганизмов в полуфабрикатах и хлебе могут развиваться посторонние микроорганизмы. Источником их являются сырье, оборудование, воздух производственных помещений. Среди посторонних видов микроорганизмов встречаются вредные, способные резко ухудшить качество хлеба и вызвать его микробиологическую порчу - болезнь хлеба.

В процессе брожения заквасок молочнокислые бактерии вырабатывают молочную кислоту, которая подавляет жизнедеятельность посторонней микрофлоры. Однако установлено, что антагонизм МКБ является не только их свойством как кислотообразователей, но обусловлен выделением антибиотических веществ. Так, L. plantarum продуцирует антибиотик лактолин, подавляющий ряд грамположительных, некоторые грамотрицательные и дизентерийные бактерии, а также рост кишечной палочки. L. casei обладает антагонистическими свойствами по отношению к кишечной и картофельной полочкам, патогенному микрококку, к бактериям тифа и дизентерии, золотистому стафилококку, дрожжеподобным грибам. L. brevis продуцирует антибиотик бревин, который угнетает золотистый стафилококк, кишечную и дизентерийную палочки. L. fermenti выделяет антибиотик бактериоцин, к которому чувствительны пневмо - и энтерококки. На основе L. fermenti 27 разработана технология приготовления мезофильных заквасок, которая предотвращает картофельную болезнь хлеба.

Получение хлеба, обладающего новыми функциональными свойствами

Проблема рационального питания народонаселения нашей страны предусматривает и производство хлебобулочных изделий, по своему составу и содержанию отдельных пищевых веществ, предназначенных для диетического питания разных возрастных групп населения и для профилактического и лечебного питания больных разными видами заболеваний.

Таблица

Лечебные хлебобулочные изделия и их назначения
Наименование лечебных изделий	Применение изделий	Пример
Бессолевые	Предназначены при заболеваниях почек, сердечно - сосудистой системы, гипертонии и т.д.	Хлеб ахлоридный; хлеб бессолевой обдирный и др.
Пониженной кислотности	Рекомендуется для больных язвенной болезнью	Булочки с пониженной кислотностью и т.д.
С пониженным содержанием углеводов	Предназначены для больных сахарным диабетом, нарушениях обмена веществ и т.д.	Хлеб ржаной диабетический; хлеб белково-пшеничный и др.
С пониженным содержанием белка	Применяются в питании больных с хронической почечной недостаточностью	Хлеб безбелковый бессолевой
С повышенным содержанием пищевых волокон	Рекомендуются для больных с заболеваниями желудочно-кишечного тракта, нарушениями обмена веществ, гипертонической болезнью и т.д.	Хлеб зерновой; батон из муки высшего сорта с пшеничными отрубями
С повышенным содержанием йода	Применяются при атеросклерозе, ожирении, заболеваниях печени, нервном истощении	Хлебцы диетические «Геркулес»
Профилактические хлебобулочные изделия и их назначения
С повышенным содержанием пищевых волокон	Для профилактического питания широких слоев населения с целью предупреждения атеросклероза, ишемической болезни сердца и др.	Хлеб ржано-пшеничный зерновой половецкий и суворовский
Из диспергированного зерна	Для профилактики сердечно - сосудистых заболеваний, ожирения, диабета и т.д.	Хлеб семеновский; хлеб соколовский
С биологически активными добавками	Для профилактического питания населения экологически неблагополучных регионов	Хлеб янтарный; хлеб отрубной с кальцием
С подсластителями	Для уменьшения риска появления ожирения, сахарного диабета	Батоны радонежские (с подсластителем)
Повышенной пищевой и биологической ценности	Для профилактического питания населения хлебобулочными изделиями повышенной пищевой ценности	Хлеб белково - яичный

Также повышается пищевая и биологическая ценность продукта (обогащение хлеба аминокислотами и витаминами). Пищевая ценность продукта -- это совокупность всех его компонентов, удовлетворяющих физиологические потребности человека в энергии и пищевых веществах и органолептические пристрастия человека к цвету, запаху и вкусу пищи. Биологическая ценность пищевого продукта отражает его способность удовлетворять потребность организма в незаменимых аминокислотах.[19]

Путем подбора чистых культур микроорганизмов были получены новые виды заквасок обладающих новыми функциональными свойствами, так например, в ацидофильной закваске происходит накопление аминокислот за счет повышенной протеолитической активности. Витаминная закваска способствуют накоплению витаминов. [14, 9]

Закваски предупреждают микробиологическую порчу хлеба (плесневения, картофельная болезнь и др.). За счет высокой кислотности заквасок подавляется картофельная болезнь хлеба. Однако не только за счет высокой кислотности подавляется картофельная болезнь хлеба. Некоторые закваски, приготовленные с использованием специально отобранных микроорганизмов обладают повышенной антибиотической активностью. В СПбФ ГосНИИХП получена биологическая закваска, обладающая бактерицидными свойствами (Павловская Е.Н., Афанасьева О.В. и др., 2002г.). Для её приготовления используют два новых штамма молочнокислых бактерий с повышенной антагонистической активностью: L.plantarum 52-АН и L.sanfrancisco E-36 [17]. К закваскам с повышенной антибиотической активностью относятся пропионовая, комплексная, ацидофильная, а также закваски, приготовленные с использованием бифидобактерий [23] и нетрадиционных для хлебопечения низинобразующих штаммов лактокакков. [15]

Способы приготовления заквасок

Таблица

№	Способ приготовления закваски	Преимущество	Недостатки
1.	Путем спонтанного брожения смеси муки и воды	Хлеб хорошо разрыхлен	Нестабильность качества закваски (кислотность, влажность и т.д.)
		Хороший внешний вид хлеба	Трудоемкость, длительность
2.	На закваске прежнего приготовления	Наиболее надежный с точки зрения стабильности качества.	Требуется постоянный контроль за активностью и чистотой культур
3.	С использованием чистых культура молочнокислых бактерий и дрожжей	Быстрое и стабильное брожение закваски	Увеличение стоимости продукта
		Возможность повышать выход продукции за счет более экономного использования муки в процессе брожения
		Возможность регулирование вкуса хлеба
4	С использованием препаратов стартовых культур	Упростить и сократить производства закваски(1 этап-18-22 ч)	Увеличение стоимости продукта
		Исключить трудоемкие фазы разведения и поддержания закваски
		Обеспечить правильность и стабильность результата

Приготовление закваски путем спонтанного брожения смеси муки и воды

Этот способ достаточно трудоёмок и имеет ряд недостатков, как то, большая продолжительность (7-10 фаз по 6-20 часов), нестабильность качества закваски. И хотя этот способ приготовления заквасок наиболее древний, полученный эмпирическим путем, он имеет научное обоснование.

В 1 г муки содержится от десятков тысяч до нескольких миллионов микроорганизмов. Качественный состав микроорганизмов разнообразен. В ней встречаются грибы, бактерий, актиномицеты и другие виды микроорганизмов, но находятся они в малоактивном состоянии. При влажности муки менее 15% все виды микроорганизмов находятся в неактивном состоянии, при увеличении влажности до 40-50% в полуфабрикатах хлебопекарного производства создаются благоприятные условия для их развития.

Аминокислоты, сахара, витамины муки переходят в раствор и ста новятся доступными для микроорганизмов. С этого момента между различными микроорганизмами начинается конкурентная борьба за овладение средой обитания, в которой побеждают те микроорганизмы, которые лучше других приспособлены к жизни в данных условиях. Наиболее приспособлены к условиям теста молочнокислые бактерии. Размножаясь быстрее других, они образуют молочную кислоту, которая подавляет жизнедеятельность других микроорганизмов. Первыми погибают щелочелюбивые микроорганизмы (гнилостные бактерии и др.), затем - микроорганизмы, предпочитающие нейтральную среду (бактерии группы кишечной палочки). При дальнейшем повышении кислотности прекращают жизнедеятельность кислотолюбивые бактерии (маслянокислые, уксуснокислые и др.).

Бактерии, предпочитающие повышенную кислотность среды, различные виды дрожжей (сахаромицеты и несахаромицеты), плесневые грибы и другие могут расти только в аэробных условиях. Сахаромицеты являются факультативными анаэробами, то есть способны размножаться и существовать в бескислородных условиях мучных полуфабрикатов. В результате культивирования остаются дрожжи и молочнокислые бактерии, растущие при высокой кислотности полуфабрикатов (заква ски, тесто) в анаэробных условиях. Таким образом, накопление дрожжами и молочнокислыми бактериями спирта, молочной кислоты и отсутствие кислорода не допускает развитие в них посторонних микроорганизмов. При этом дрожжи и молочнокислые бактерии являются синергистами. [14].

Если замесить ржаную муку с водой и оставить тесто при температуре, обычной для ведения теста (25-30 °С), то через некоторое время в нем появляются признаки брожения, выражающиеся в выделении мелких пузырьков газа и в появлении характерного вкуса и запаха кислого теста.

В результате изучения микроорганизмов теста, в котором началось самопроизвольное брожение, установлено, что основными возбудителями этого брожения являются Bact. coli aerogenes и Вас. levans. Эти бактерии образуют в тесте уксусную и молочную кислоту, спирт, углекислый газ (диоксид углерода), водород и в меньших количествах -- азот. Наряду с основной массой бактерий этого типа в тесте, в котором началось спонтанное брожение, встречаются в очень небольшом количестве и отдельные дрожжевые клетки (попавшие в тесто из воздуха). Однако роль их в первой стадии спонтанного брожения чрезвычайно мала и практически незаметна.

Если кусок теста, в котором началось спонтанное брожение, оставить в помещении с сухим воздухом, то тесто со временем высохнет, и жизнедеятельность микроорганизмов в нем прекратится. Если же кусок теста будет лежать во влажном помещении, то он с течением времени покроется плесенью, следовательно, с точки зрения хлебопечения этот кусок теста испортится и сделается непригодным для употребления.

Совершенно другая картина будет, если тесто, которое подвергалось спонтанному брожению, через некоторое время (через 7-8 ч) освежить, прибавив к нему новую порцию муки и воды, дать ему некоторое время вновь бродить, затем опять освежить и т. д. в течение нескольких (например, четырех) дней. В этот период можно произвести от шести до восьми освежений теста. В тесте, подвергшемся повторному спонтанному брожению, чередовавшемуся с освежением, микрофлора будет совершенно иная.

Если в первой стадии спонтанного брожения теста микроорганизмы последнего в основном составляли бактерии типа Вас. levans и лишь в совершенно незначительной доле -- дрожжевые грибы, то в тесте, подвергшемся повторному освежению, бактерии типа Вас. levans почти или совершенно исчезают, а вместо них появляются типичные для ржаного теста кислотообразующие бактерии. Одновременно отмечается наличие значительного количества дрожжевых клеток. Соотношение в таком тесте дрожжей и кислотообразующих бактерий близко к обычному для ржаных заквасок и теста. Разница в составе микроорганизмов первоначально замешенного теста и теста после пяти освежении отражается и на качестве хлеба. Хлеб из теста начальной стадии спонтанного брожения плохо разрыхлен и имеет трещины, как в корке, так и в мякише. Хлеб из спонтанно забродившего теста после 5-6 последовательных освежений хорошо разрыхлен, имеет нормальный по строению мякиш и хоро ший внешний вид. Вкус и аромат такого хлеба, обычные для ржаного хлеба. При этом число молочнокислых бактерий должно превышать количества дрожжей в 60-80 раз. Это соотношение обычно устанавливается после 10 освежений [2].

Приготовление закваски с использованием чистых культура молочнокислых бактерий и дрожжей

Теоретические обоснования использования чистых культур микроорганизмов для приготовления хлебной закваски в нашей стране появились в 20-ые годы прошлого века после выделения и идентификации специфической микрофлоры хлебных заквасок и теста [16].

В настоящее время под чистой культурой подразумевают потомство любого микроорганизма, полученное из одной клетки, без примеси посторонних микробов. В хлебопекарной промышленности, перерабатывающей нестерильное сырье, чистые культуры имеют исключительно большое значение. Мука, как известно, содержит чрезвычайно богатую и разнообразную микрофлору, в которой дрожжи сахаромицеты и молочнокислые бактерии составляют незначительную часть. Поэтому нужное направление процесса брожения возможно лишь при внесении в закваску или тесто специфических микроорганизмов.

Чистые культуры дрожжей и молочнокислых бактерий, внесенные в достаточном количестве, обеспечивают быструю, надежную стабилизацию доминирующей микрофлоры, нормальное брожение и гарантируют производство от случайностей. Кроме того, подбор культур позволяет активно воздействовать на качество готовых изделий. Таким образом, с помощью чистых культур можно сознательно управлять работой микробов и использовать их деятельность в заданном направлении. Но чтобы они действительно приносили ощутимую пользу, требуется правильный подбор видов для той или другой технологической схемы, постоянное наблюдение за чистотой и активностью культуры, строгое соблюдение технологии и, наконец, систематический микробиологический контроль, позволяющий следить за развитием внесенных микроорганизмов.

Рациональный подбор чистых культур заключается в применении отдельных видов или комбинации видов, характерных для данного технологического процесса и способных развиваться в этих условиях. Он требует всестороннего изучения микрофлоры и роли каждого вида в брожении полуфабрикатов.

Большое значение в определении ценности чистых культур имеет и их способность сохраняться в заквасках при длительном ведении. Наблюдения за заквасками показали, что правильнее использовать комбинации нескольких видов дрожжей или бактерий.

В состав молочнокислых заквасок обычно вводят в совместной культуре активные кислотообразователи (гомоферментативные виды) и культуры, продуцирующие много летучих кислот (гетероферментативные виды). Из них для густых ржаных заквасок наиболее пригодны виды L.brevis, L.plantarum. Для жидких ржаных заквасок рекомендованы четыре вида молочнокислых бактерий: L.plantarum, L.brevis, L.fermenti, L.casei. [22]

Для сохранения и развития в заквасках внесенных чистых культур им создаются благоприятные условия. Только при соблюдении правильной технологии результаты применения чистых культур будут действительно эффективными. При нормальном брожении в заквасках могут развиваться кроме дрожжей и молочнокислых бактерий очень немногие группы микроорганизмов. Однако нарушение технологического процесса нередко способствует размножению посторонних видов, которые угнетают бродильную микрофлору и снижают качество хлеба.

Важным моментом при использовании чистых культур является качество самих культур, их активность и чистота. Неправильное обращение с чистыми культурами приводит к засорению посторонними видами. Загрязненные или малоактивные культуры могут дискредитировать целесообразность применения чистых культур в хлебопечении [3].

Преимущества применения чистых культур молочнокислых бактерий заключается в следующем:

ь чистые культуры создают возможность использования определенных видов и штаммов микроорганизмов, создания оптимальных условий их жизнедеятельности в средах, достижения максимального эффекта качества готового продукта;

ь используя специфические свойства отдельных штаммов молочнокислых бактерий, в частности, их способность к кислотообразованию и синтезу побочных продуктов их жизнедеятельности, можно путем комбинации этих бактерий, получать продукты разнообразного вкуса, поскольку этот показатель качества определяется подбором видов чистых культур микроорганизмов;

Ш чистые культуры обеспечивают приготовление заквасок высокого качества в наиболее короткий период времени и гарантируют подавление посторонней микрофлоры муки;

Ш чистые культуры дают возможность повышать выход продукции за счет более экономного использования муки в процессе брожения;

Ш с применением чистых культур дрожжей и молочнокислых бактерий создаются возможности направленного управления технологическим процессом. [14].

Приготовление закваски с применением закваски прежнего приготовления

Этот способ наиболее надежный с точки зрения стабильности качества. Путём освежения выброженной порции можно вести закваски довольно продолжительное время (6 - 12 месяцев и больше). Данный способ успешно реализуется в производственном цикле выведения заквасок. Широко используется на хлебозаводах России. Для приготовления закваски в разводочном цикле с применением закваски прежнего приготовления и дрожжей в I фазе используют закваску прежнего приготовления и дрожжи. При этом сначала смешивают спелую закваску, дрожжи и воду, затем добавляют муку, оставшуюся воду с температурой 25-27?С и продолжают замес до однородной массы. [20]

Приготовление закваски с использованием препаратов стартовых культур

Стартеры - специально отобранные препараты молочнокислых бактерий в чистом виде или смешанные с дрожжами. Они инициируют брожение закваски. Они выпускаются в виде жидких препаратов или сухих порошков. Их главное преимущество заключается в легкости применения.

Использование стартеров позволяет:

ь упростить выведение закваски и произвести закваску в один этап продолжительностью 18-24 часов.

ь исключить трудоемкие фазы разведения и поддержания закваски, как необходимо по традиционной технологии.

ь обеспечить правильность и стабильность результата

Однако применение стартера увеличивает стоимость продукта.

Различают следующие типы стартеров:

Ш Стартер жидкий или закваска

Ш Сухой лактобактерин

Ш Стартер смешанный (лактобактерин и сухие дрожжи)

Состояние микроорганизмов в жидких стартерах из-за высокой активности не стабильно, поэтому их срок хранения в холоде ограничен.

Стартер в порошке чаще всего хорошо высушен - это позволяет сохранить бродильную способность закваски, легко намокает при контакте с водой. В сухом виде он долгое время сохраняет свою бродильную способность. Фирма Хансен разрабатывает сухой лактобактерин под маркой «Флорапан». Дополнительное внесение хлебопекарных дрожжей при замесе обеспечивает созревание теста и подъем хлеба.

Смешанный стартер обладает активностью как бактериальной, так и дрожжевой. Этот тип стартера разработан фирмой Лесаффр - под маркой «Саф-Левен». Этот препарат включает в себя сухие живые клетки дрожжей и живые молочнокислые бактерии, специально отобранные для хлебопекарной закваски.[25].

Молочнокислые бактерии - группа микроаэрофильных грамположительных микроорганизмов, сбраживающих углеводы с образованием молочной кислоты как одного из основных продуктов. Молочнокислое брожение стало известно людям на заре развития цивилизации. С тех пор им пользуются в домашних условиях и в пищевой промышленности для переработки и сохранения еды и напитков. Традиционно к молочнокислым бактериям относят неподвижных, неспорообразующих кокковидных или палочковидных представителей отряда Lactobacillales (например, Lactococcus lactis или Lactobacillus acidophilus). В эту группу входят бактерии, которые используются в ферментации молочных продуктов, овощей. Молочнокислые бактерии играют важную роль в приготовлении теста, какао и силоса. Несмотря на близкое родство, патогенные представители отряда Lactobacillales (например, пневмококки Streptococcus pneumoniae) обычно исключаются из группы молочнокислых бактерий.

С другой стороны, дальние родственники Lactobacillales из класса актинобактерий -- бифидобактерии часто рассматриваются в одной группе с молочнокислыми бактериями. Некоторых представителей аэробных спорообразующих родов Bacillus (например, Bacillus coagulans) и Sporolactobacillus (например, Sporolactobacillus inulinus) иногда включают в группу молочнокислых бактерий из-за сходства в метаболизме углеводов и их роли в пищевой промышленности.

В природе молочнокислые бактерии встречаются на поверхности растений (например, на листьях, фруктах, овощах, зёрнах), в молоке, наружных и внутренних эпителиальных покровах человека, животных, птиц, рыб. Таким образом, помимо своей роли в производстве пищи и кормов, молочнокислые бактерии играют важную роль в живой природе, сельском хозяйстве и нормальной жизнедеятельности человека. Влияние ускоренной индустриализации производства молочнокислых бактерий, основанной на небольшом числе адаптированных для заводов штаммов, на природное разнообразие этих бактерий и здоровье человека пока остаётся неизученным.[26,8]

Также существуют стартовые закваски, представляющие собой смесь специально подготовленных зернопродуктов со стартовыми культурами бродильной микрофлоры. Такой продукт производит фирма Bocker.

В СПбФ ГосНИИХП создана биологическая сухая ржаная закваска (ЗСБ) длительного хранения. В ее разработке участвовали Е.Н.Павловская, Н.Д.Синявская, Л.И.Кузнецова и другие сотрудники, претворившие в жизнь идеи, высказанные в свое время Л.Н.Казанской. В качестве исходной закваски для получения ЗСБ используется ржаная КМКЗ, выведенная на сухом лактобактерине для жидких хлебных заквасок.

Кислотность исходной КМКЗ для сокращения расхода сухой закваски при приготовлении теста повышена до 34-39 градусов. Это достигается тем, что КМКЗ готовят по двухфазной схеме с уменьшением влажности по фазам с 56 до 40%. Закваску подсушивают в ИК - установке с принудительной вентиляцией, гранулируют через сито с диаметром отверстий 0,2-0,3 см и повторно высушивают на воздухе до влажности 12-14%.

Готовая сухая биологическая закваска из ржаной муки (ТУ 9291-049-11163857-99) представляет собой сыпучий продукт c массовой долей влаги не более 13% и кислотностью 35-40 градусов. Она имеет приятный кисловатый вкус и запах, свойственный биологической ржаной закваске. В 1 грамме ЗСБ содержится не менее 0,1 млн. живых клеток лактобактерий (60-65% жизнеспособной микрофлоры по отношению к исходной). По этому ЗСБ можно использовать для приготовления ржаной закваски на производстве, минуя трудоемкий процесс выведения заквасок на чистых культурах. Расход сухой закваски благодаря ее высокой кислотности составляет всего 5% к массе муки в тесте. В качестве биологического разрыхлителя используют прессованные или сушеные дрожжи. ЗСБ предназначена для приготовления любых сортов хлеба из ржаной и смеси пшеничной и ржаной муки по ускоренной технологии на предприятиях любой мощности при круглосуточном или дискретном режимах работы, а также традиционных жидких ржаных заквасок с заваркой и без заварки. Гарантийный срок хранения ЗСБ составляет три месяца [3].

Опыты по приготовлению сухих заквасок предприняты также в Восточно-Сибирском государственный технологическом университете Халапхановой Л.В., Хамагаевой И.С., Кузнецовой И.М., а также в Воронежской технологической академии Дерканосовой Н.М. и др [21, 6, 10].

Приготовление закваски с использованием других источников бродильной микрофлоры

В Восточно-Сибирском государственном технологическом университете впервые исследована возможность получения симбиотической закваски для хлебопекарного производства путем подбора условий избирательной селекции микрофлоры кефирной грибковой закваски на заварки из ржаной муки. Установлено, что при культивировании активизируется рост дрожжевой микрофлоры и гетероферментативных лактобактерий, характерных для хлебопекарных заквасок. Отмечена высокая стабильность микрофлоры симбиотической закваски в процессе ведения. [21] Заятуевой М. Г., Хамагаевой И.С., Цыбиковой Г.Ц. предложен способ приготовления хлеба на жидкой закваске, полученной путем заквашивания заварки из ржаной муки бифидобактериями [23]. Кузнецовой И.М. была разработана концентрированная симбиотическая закваска, активная в жидкой, замороженной и сухой формах. Закваска выведена путем оптимизации состава питательной среды благоприятной для развития мезофильных лактобактерий и дрожжей, не сбраживающих лактозу, характерных для ржаных заквасок. Было установлено, что внесение в питательную среду 15%-го картофельного отвара ускоряет рост дрожжей и обеспечивает высокий выход биомассы симбиотической закваски.[10]

Управление процессом приготовления закваски

Основным способом регулирования биохимических процессов в заквасках является:

ь Подбор вида и характеристик микрофлоры заквасок

ь Регулирование температуры выведения закваски

ь Регулирование влажности закваски

ь Регулирование продолжительности брожения

Важными факторами, действующими на жизнедеятельность микроорганизмов в заквасках и тесте, являются температура, кислотность и влажность среды.

Поскольку при выведении заквасок применяются разные группы микроорганизмов, то необходимы разные условия для их существования и размножения. Оптимальные условия развития дрожжей и молочнокислых бактерий различны. Изменение параметров среды (температуры и влажности) позволяет контролировать развитие желаемых микроорганизмов и, следовательно, качество закваски. Таким образом установлено, что повышение температуры до 35?С стимулирует развитие молочнокислых бактерий, но приводит к угнетению дрожжевой микрофлоры. Снижение температуры до 28-30?С, наоборот повышает бродильную активность дрожжей, но замедляет процесс нарастания кислотности.[34]

Увеличение влажности закваски до 75% снижает интенсивность кислотонакопление в результате уменьшения количества питательных веществ для молочнокислых бактерий. Дрожжи S.cerevisiae в таких заквасках развиваются хорошо, так как для них благоприятна невысокая кислотность среды (10-12 градусов), а также определенная консистенция закваски. Увеличение влажности закваски до 80-85 % и выше, связанное с отсутствием на хлебозаводах достаточно мощных насосов для перекачки за кваски, приводит к угнетению дрожжей и бактерий из-за дефицита питательных веществ [3].

На бродильную микрофлору оказывает большое влияние внесение осахаренной заварки, применение ферментных препаратов, улучшителей, амилолитическая активность муки и т.д. Так, в случае перекисания и ухудшения подъемной силы закваски снижают ее температуру до 20-25°С (заливают холодной водой), увеличивают влажность, вносят заварку или ускоряют ритм отбора.

При недостаточном нарастании кислотности в жидкой закваске повышают ее температуру на 1-2°С, уменьшают влажность, снижают количество заварки и дают больше мучного питания, увеличивают продолжительность брожения. С повышением кислотного режима среды активность дрож жей заметно ухудшается, а при 13-14 градусах вид S.cerevisiae начинает вытесняться дрожжами S.minor.

Регулирование соотношения выброженной закваски и питательной смеси при обновлении позволяет влиять на соотношение дрожжей и молочнокислых бактерий в закваске.[23]

Стартовые культуры Саф-Левен LV1 и LV4

- Стартовая культура Саф-Левен LV1 состоит из гранул дрожжей Saccharomyces chevalieri с напыленными на их поверхность молочнокислыми бактериями Lactobacillus casei и brevis.

- Стартовая культура Саф-Левен LV4, состоит из заквасочных дрожжей и молочнокислых бактерий Lactobacillus brevis, находящихся в смеси с мукой из твердых сортов пшеницы.

Характеристика дрожжей.

Вид: Saccharomyces cerevisae, подвид: chevalieri .

Цель использования данных дрожжей:

- производство газа СО₂ (который отвечает за подъем теста)

- производство спирта и ароматических веществ (участвуют в формировании вкуса хлеба).

Речь в данном случае идет о специальном подвиде дрожжей, отличных от тех, что используют пекари. Эти дрожжи были выбраны за свои ароматические качества и за высокую комплементарность с используемыми бактериями. Они сбраживают только простые сахара (не сбраживают мальтозу).[31]

Характеристика молочнокислых бактерий входящих в состав стартовых культур

Lactobacillus casei. Данный вид относится к подгруппе стрептобактерий и является гомоферментативным по характеру брожения, то есть образуют в основном молочную кислоту. Клетки -- толстые палочки размером 3-8 * 0,7-1,0 мкм. Длина их может изменяться в зависимости от условий среды. При неблагоприятных условиях наблюдаются более вытянутые формы. Клетки расположены одиночно или короткими цепочками. Сбраживают галактозу, сахарозу, мальтозу, маннит. Не сбраживают арабинозу, ксилозу, раффинозу. Для роста необходимы витамины: рибофлавин, пиридоксаль, фолиевая кислота, B12. Оптимальная температура для развития 30°С, однако, может расти в довольно широких пределах температур (15-38°С). В пределах вида L. casei различают три подвида: L. casei var. casei, L. casei var.rhamnosus, L. casei var.alactosus. Первые два из них отличаются способностью развиваться при более высокой температуре (до 45°С). Принимают активное участие в накоплении молочной кислоты в бродящем тесте.[27,8]

Lactobacillus brevis. Вид относится к подгруппе бета - бактерий. Сбраживает глюкозу с образованием углекислого газа. Клетки преимущественно короткие (2-4 * 0,7-1 мкм), без включений зерен волютина. Расположены одиночно или цепочками разной длины. Сбраживает мальтозу, сахарозу, галактозу, арабинозу. Нуждается в тиамине и фолиевой кислоте. Оптимальная температура роста 30°С, но может расти и при более низких температурах (15°С). Отдельные штаммы данного вида хорошо развиваются при 34-37°С. Вид L.brevis специфичен для заквасок, и принимает участие в образовании ароматического комплекса хлеба.[28]

Материалы, методы и объекты исследования

Материалы исследований

В работе используется следующее сырье:

Ш Мука пшеничная хлебопекарная высшего сорта Мука пшеничная хлебопекарная первого сорта

Ш Мука ржаная хлебопекарная обдирная

Ш Дрожжи хлебопекарные прессованные

Ш Соль поваренная пищевая

Ш Сахар-песок

Ш Стартовая культура Саф-Левен LV1

Ш Стартовая культура Саф-Левен LV4

Все используемые в ходе проведения исследований виды сырья соответствовали требованиям действующих нормативных документов: ГОСТам, ТУ[41-46]. В табл. 2.1. приведен перечень использовавшегося в работе над дипломной работой сырья и подборка нормативных документов, которым это сырье соответствовало.

Таблица 2.1 Виды сырья, применявшиеся в исследованиях, и нормативная документация на них.

№ п/п	Наименование сырья	Нормативный документ
1	Мука пшеничная хлебопекарная первого сорта	ГОСТ Р. 52189-2003 Мука пшеничная. Общие технические условия.
2	Мука ржаная хлебопекарная обдирная	ГОСТ 7045-90 Мука ржаная хлебопекарная. Технические условия.
3	Мука пшеничная хлебопекарная высшего сорта.	ГОСТ Р. 52189-2003 Мука пшеничная. Общие технические условия.
4	Дрожжи хлебопекарные прессованные	ГОСТ 171-81 Дрожжи хлебопекарные прессованные.
5	Соль поваренная пищевая	ГОСТ Р. 51574-2000 Соль поваренная пищевая.
6	Сахар-песок. Технические условия	ГОСТ 21-94 Сахар-песок. Технические условия
7	Стартовая культура для закваски "Саф - Левен LV1" ("Saf -Levain LV1")	Материалы от ООО «Саф - Нева»
8	Стартовая культура для закваски "Саф - Левен LV4" ("Saf Levain LV4")	Материалы от ООО «Саф - Нева»

Объекты исследования

В качестве объектов исследования использовали следующие препараты.

· Мука пшеничная хлебопекарная высшего сорта.

· Мука пшеничная первого сорта

· Мука ржаная обдирная

· Стартовая культура Саф-Левен LV 1

· Стартовая культура Саф-Левен LV4

Из данных объектов были выведены различные закваски:

Ш закваска густая пшеничная, выведенная на стартовой культуре Саф-Левен LV1

Ш закваска густая ржаная, выведенная на стартовой культуре Саф-Левен LV4

Ш закваска жидкая ржаная, выведенная на стартовой культуре Саф-Левен LV1

Ш закваска жидкая пшеничная, выведенная на стартовой культуре Саф-Левен LV4

Объектом исследований были закваски, тесто и готовые образцы хлеба, приготовленные по рецептуре хлеба ржано-пшеничного «Дарницкого», ржаного простого и хлеба пшеничного из муки высшего сорта на выше перечисленных заквасках.

Методика проведения исследования

Экспериментальные исследования проводили в лаборатории кафедры пищевой биотехнологии продуктов из растительного сырья Санкт-Петербургского Государственного Университета низкотемпературных и пищевых технологий и в хлебопекарном центре компании Саф - Нева. Приготовление заквасок производилось в соответствии с существующими методическими рекомендациями с внесением изменений требующихся для решения задач исследования. Приготовление хлебобулочных изделий осуществлялось по утвержденным рецептурам (ГОСТ или ТУ) по технологической схеме (рис.2.4.). Перед использованием сырья в производстве его подготавливают. Муку просеивают через сито для отделения посторонних примесей. Дрожжи, соль, сахар и стартовые культуры предварительно активируют в воде с температурой 30?С.

Замес заквасок проводился вручную до получения однородной массы.

Брожение заквасок проводили в термостате при температурах 28?С, обусловленных задачами эксперимента. Подробное описание всех вариантов заквасок и режимов их выведения даны в экспериментальной части работы.

Замес теста проводился в тестомесильной машине Kitchen Aid и Ш2-ХДБ в течение 8 минут.

Брожение теста проводилось в шкафу для расстойки (MIWE AE GS 65.613K, и в шкафу расстойном электрическом ШРЭ-2) в течение 40 -90 мин.

Разделка включает:

- деление теста на тестовые заготовки (ТЗ-300 г)

- укладка в формы

Расстойка тестовых заготовок проводилась в шкафу для расстойки (MIWE AE GS 65.613K и в шкафу расстойном электрическом ШРЭ-2) в течении 35 - 71 минуты.

Выпечка тестовых заготовок проводилась в конвекционной печи (MIWE AE 6.0604) в течении 27 - 35 минут .

Методика исследований свойств сырья полуфабрикатов и готовых изделий

Основные показатели качества сырья, полуфабрикатов и готовых изделий определяли методами, применяемыми в технохимическом контроле хлебопекарного производства и регламентированными ГОСТами.

Качество сырья, полуфабрикатов и готовых изделий оценивали по органолептическим, физико-химическим и структурно-механическим (реологическим) показателям. Ниже приведены основные методы и приборы, используемые в данной работе.

Образцы муки проверяли по органолептическим показателям (аромат, вкус, цвет, наличие хруста) и физико-химическим (влажность, кислотность, количество и качество клейковины, зольность и число падения).

Определение влажности муки проводилось согласно ГОСТ 9404-88 методом высушивания на приборе ВНИИХП-ВЧ конструкции К.Н.Чижовой (экспресс - метод) при температуре 160°С. Кислотность муки - важный показатель качества муки, свидетельствующий о ее свежести. Общая (титруемая) кислотность (по болтушке) определялась в соответствии с ГОСТ 27493-87. Кислотность выражают в градусах, под которыми понимают количество 1н. раствора щелочи, расходуемой на нейтрализацию кислот и кислых солей. Количество сырой клейковины в муке определяют, отмывая ее из теста, замешанного из муки и воды. Для определения качества клейковины в ГНУ ВНИИЗ разработаны приборы - измерители деформации клейковины ИДК - 1(ИДК -1М) и ИДК - 2.