Технологические аспекты производства пшеничных сортов хлеба с использованием заквасок спонтанного брожения

Введение. Ещё в древности для биологического разрыхления теста применяли закваски пшеничные, хмелевые, винные, горохово-бадьяные, горохово-анисовые и др., микрофлора которых формировалась спонтанно. И сегодня пшеничные закваски служат средством повышения кислотности, интенсификации приготовления теста, улучшения вкуса и аромата, а также профилактики картофельной болезни и плесневения хлеба [1, 2]. Сатцаева Н.К. [3] разработала технологию пшеничного хлеба, устойчивого к микробной контаминации, на основе хмелевой закваски; оптимизированы параметры её культивирования и показана возможность стабилизации микробного состава за счёт отвара хмеля с 90,8% изогумулона и пшеничных отрубей. Концентрированная молочнокислая закваска (КМКЗ) рекомендована для предприятий с прерывистым графиком, поскольку в нерабочее время не требует охлаждения и иных мер консервирования; её готовят по ленинградской схеме с жидкими культурами L. plantarum–30, L. casei–26, L. brevis–1, L. fermenti–34 либо сухим лактобактерином [4]. “Развитие науки и технологий” Научно–технический журнал №5/2025 254 Озиқ-овқат саноати технологиялари Ацидофильная закваска включает I. asidophillus-146 и дрожжи «Рязанские-17», адаптированные к 40…45 °С (рязанская раса). В ней отмечено высокое содержание аминокислот: лизин 1585 мг/100 г, лейцин 1275 мг/100 г, валин 510 мг/100 г; закваска эффективна для изделий с крепкой клейковиной и в ускоренных технологиях [5]. Дрожжевая закваска на штамме «Краснодарская-11», выделенном из спонтанной закваски, позволяет выращивать дрожжи в водно-мучной среде и в производстве может заменять жидкие дрожжи [5]. Витаминная закваска создана с участием каротиносинтезирующих дрожжей – представителей эпифитной микрофлоры, развивающихся на наземных частях растений в зонах повышенной УФ-радиации; применение таких заквасок обеспечивает в хлебе βкаротин 0,03…0,58 мг/100 г и улучшает качество изделий из слабой муки [5]. Комплексная закваска объединяет музейные штаммы L. casei–C1, L. brevis–B78, L. fermenti–34, Propionibacterium freundenreichii ssp. Shermanii BKM-103 и дрожжи S. cerevisiae; она проявляет антибиотическую активность против спорообразующих бактерий и плесеней и рекомендована для слабоклейковинной муки, ускоренных схем и изделий с отрубями [5, 6]. Пропионовокислая закваска – наиболее результативное средство профилактики картофельной болезни и плесени: пропионовая и муравьиная кислоты штамма P. freundenreichii ssp. Shermanii BKM-103 подавляют спорообразующие бактерии через ингибирование флавиновых ферментов дыхания; дополнительно культура накапливает витамин B12 [5, 7]. Эргостериновая закваска на гибридном штамме дрожжей 576 (Институт биологии гена РАН) повышает пищевую ценность изделий и рекомендована для экологически неблагоприятных регионов [5, 8]. На международном рынке компания «Ernst Böcker GmbH & Co. KG» (Германия) предлагает как стартовые культуры, так и инактивированные закваски (пасты, жидкости, сухие): «Böcker Germe» – сухая для пшеничного и пшенично-ржаного хлеба; «Böcker Direkt25» – жидкая для пшеничного; «Böcker Sprossenpaste Weizen» – паста с пророщенной пшеницей; «Böcker Wellness-Krauter» – паста с травяной смесью (черемша, базилик, одуванчик, крапива, фиалка, кресс, василёк); «Böcker Kartoffelpaste» – картофельная паста с кубиками [9]. Показана целесообразность использования композитных смесей на основе биоконвертированного ячменя: такая обработка уничтожает патогенную микрофлору и повышает ценность продукта в 1,4…1,8 раза по сравнению с аналогами [10, 11]. Лебеденко Т.Е. и соавторы [2] выполнили сравнительную оценку способов тестоведения из пшеничной муки по качеству, длительности, трудоёмкости и др., выделив плюсы, минусы и рациональные условия применения. Несмотря на широкий спектр применения, биотехнологический потенциал заквасок изучен неполно. Разведение заквасок сложно и требует «чистых» культур кислотообразующих бактерий и дрожжей; на удалённых предприятиях и у мелких производителей, особенно в жарком климате Узбекистана, поддержание стабильных параметров и качества затруднено. Перспективой являются полиштаммовые закваски спонтанного брожения (ПЗСБ), доступные и не требующие «чистых» культур для разведения; однако для массовых пшеничных сортов их почти не используют из-за меньшего объёма и недостаточно разрыхлённого мякиша. Следовательно, требуется разработка технологических решений по стабилизации микробного состава ПЗСБ для получения продукции стабильного качества. 2. Цель исследования. Изучить микробиологический состав ПЗСБ и её влияние на основные биополимеры муки, свойства теста и качество хлеба из пшеничной муки 1-го сорта. “Фан ва технологиялар тараққиёти” Илмий–техникавий журнал №5/2025 255 Технологии пищевой промышленности Объекты: горохово-бадьяная закваска (ГБЗ) и пшеничный хлеб. I II ПРИГОТОВЛЕНИЕ ЗАКВАСКИ Горох Бадьян Мука пшен.II-го сорта Вода I-ая фаза разводочного цикла (t=30,0±1,0оС; τ=24 ч) Молочная сыворотка Вода II-ая фаза разводочного цикла (t=30,0-35,0оС; τ=8-12 ч) Мука Дрожжевая Мука Солевой раствор Дрожжевая суспензия Вода Вода ПРИГОТОВЛЕНИЕ ОПАРЫ Созревание опары ПРИГОТОВЛЕНИЕ ТЕСТА ПРИГОТОВЛЕНИЕ ТЕСТА Созревание теста Мука Солевой раствор РАЗДЕЛКА ТЕСТА ОКОНЧАТЕЛЬНАЯ РАССТОЙКА ВЫПЕЧКА ТЕСТА- ХЛЕБА Реализация хлеба 3. Методы и материалы. ГБЗ получали по рецептуре и режимам табл. 1 [12-13]. Смесь гороха и бадьяна 1,0:0,1 заливали 1 л горячей воды 80 ± 20 °С, поверхность присыпали мукой и выдерживали 24 ч при 30 ± 10 °С. Выброженную массу растирали до однородности и вносили питательную смесь 1:1. Закваску наращивали до нужного количества последовательными освежениями в рамках II-й фазы разводочного цикла, соблюдая установленные пропорции и технологические режимы. Для питательной смеси смешивали пшеничную муку II сорта с водой (1:2) и вносили фермент Амилоризин П10х в количестве 0,01 % к массе муки. Структурная схема производства хлеба с использованием ПЗСБ : I – опарный способ; II – безопарный способ “Развитие науки и технологий” Научно–технический журнал №5/2025 256 Озиқ-овқат саноати технологиялари Подкисленную закваску тщательно смешивали с питательной смесью, после чего инкубировали в термостате при 28 ± 1 °С в течение 20…24 ч до конечной кислотности 22,0 град. Затем каждые 12 ч удаляли 50,0 % готовой закваски и добавляли равный объём свежей питательной смеси. Таблица 1. Расход сырья и полуфабрикатов и режим приготовления закваски в разводочном цикле Наименование сырья, полуфабрикатов и показатели процесса Фаза разводочного цикла I II Горох очищенный дробленный 1,0 - Бадьян 0,1 - Мука пшеничная II-го сорта - 10,0 Молочная сыворотка - 10,0 Вода 1,0 10,0 Закваска - 2,1 Влажность, %, не более - 72,0…75,0 Температура начальная, С 30 35…40 Кислотность конечная, град, не более - 18,0…22,0 Продолжительность заквашивания, ч 24 8…12 Титруемую кислотность измеряли 0,1 моль/дм³ раствором NaOH, активную — на рН-метре рН-673. Число клеток подсчитывали в камере Горяева (микроскоп ZSM, Польша); метаболическую активность оценивали по восстановлению метиленового синего; таксономический и количественный состав — фазово-контрастной микроскопией после культивирования на специальных агаризованных средах. Серии пробных выпечек проводили по ГОСТ 27669-88. ГБЗ готовили по общепринятой методике [14-15] тесто — безопарным и опарным способами. Сахара в полуфабрикатах определяли ускоренным полумикрометодом; клейковину — по ГОСТ 27839-88; водорастворимые белки — колориметрически. Соответствие качества хлеба подтверждали по ГОСТ 27842-88. 4. Результаты и обсуждение. Проведено исследование традиционной технологии приготовления ГБЗ (группа ПЗСБ). Без обновления закваски, с интервалом 24 ч на протяжении 8 суток, определяли изменение кислотности, микробного состава и метаболической активности культуры (табл. 2). Таблица 2. Показатели качества заквасок при спонтанном брожении Значения показателей качества закваски при разведении в течение, сут. начальное 1 2 3 4 5 6 7 8 Кислотность, град 1,6 10,0 12,6 15,0 17,5 17,0 22,0 26,8 32,4 рН 6,30 3,70 3,65 3,55 3,50 3,50 3,40 3,00 2,80 Количество кислотообразующих бактерий, млн/г Наименование показателей - 226 1329 2320 2385 2769 2851 2512 2192 Восстановительная активность, мин - 70 65 50 40 35 55 60 75 Показано, что оптимальная кислотность формировалась к 4–5-м суткам; в этот интервал восстановительная активность бактерий была максимальной (40…35 мин), а затем снижалась. Микробное сообщество закваски включало палочковидные бактерии и дрожжи; исходно преобладали представители Enterobacteriaceae, свойственные муке. С ростом кислотности и “Фан ва технологиялар тараққиёти” Илмий–техникавий журнал №5/2025 257 Технологии пищевой промышленности падением pH до 3,5…3,7 среда приобретала элективный характер, вытесняя сопутствующую микрофлору и смещая доминирование в сторону кислотоустойчивых палочек. Численность грамотрицательных Enterobacteriaceae уменьшалась, тогда как грамположительные Lactobacillus возрастали. Дрожжи, вначале единичные, начинали интенсивно размножаться, но при удлинении инкубации их численность снижалась: к 3-м суткам Saccharomyces — 15,8106 кл/г, Zygomycetes — 3,4106 кл/г. Отношение бактерий к дрожжам на 1-е, 3-и и 5-е сутки составляло примерно 13:1, 151:1 и 1025:1; после третьих суток регистрировали появление кокковых форм и плесени (табл. 3). Таблица 3. Видовой и количественный состав микроорганизмов в закваске Время инкубирования закваски, сут Количество микроорганизмов (N106 в 1 г закваски) в питательной среде МПА СА 17,8 (дрожжи хлебопекарные Sacch. cerevisiae) 12,0 (дрожжи дикие Zygomycetes) Через 4 ч 15,4 (дрожжи хлебопекарные Sacch. cerevisiae) 1 16,0 (Sacch.cerevisiae) 10,0 (дрожжи дикие Zygomycetes) 18,0 (Sacch. cerevisiae) 12,0 (Zygomycetes) 2 14,5 (Sacch. cerevisiae) 15,0 (Zygomycetes) 17,5 (Sacch. cerevisiae) 18,0 (Zygomycetes) 5,8 (кокковые формы бактерий Sarcina) 12,6 (Zygomycetes) 15,8 (Sacch. cerevisiae) 3,4 (Zygomycetes) 4 5,2 (Sarcina) 5,6 (Sacch. cerevisiae) 5,8 (Zygomycetes) 5 2,6 (Zygomycetes) 0,7 (Sarcina) 2,7 (Sacch. cerevisiae) 2,0 (Zygomycetes) 6 0,7 (Sarcina) 0,2 (грибы Aspergillus) 2,3 (Sacch. cerevisiae) 1,9 (Zygomycetes) На следующем этапе исследовали тесто и основные биополимеры муки пшеничной I сорта в вариантах: без закваски; с закваской, но без дрожжей; с закваской и дрожжами. Дозировка закваски составляла 8,0% при безопарном и 4,0% при опарном способе тестоведения (от массы рецептурной муки). Контроль — образцы без дрожжей и закваски. Результаты приведены в табл. 4 и 5. Дополнительно оценивали влияние закваски на изменение содержания сахаров в полуфабрикатах (табл. 4). Таблица 4. Образование и потребление сахаров при созревании полуфабрикатов Массовая доля сахаров, % на СВ в безопарном тесте, через в густой опаре, через начальное 3,0 ч 5,0 ч начальное 3,0 ч 5,0 ч Смесь муки, воды и соли 1,5 - - 1,9 - - С добавлением: - дрожжей - закваски - дрожжей и закваски Варианты 2,0 5,4 2,9 Согласно табл. 4, через 3 ч созревания в опаре остаточные сахара при внесении закваски превышали уровни вариантов «дрожжи» и «дрожжи+закваска» на 1,4…0,8 и 2,2 1,9 2,4 2,7 4,1 3,1 1,4 4,9 1,8 2,4 2,0 2,6 3,4 4,8 4,0 “Развитие науки и технологий” Научно–технический журнал №5/2025 258 Озиқ-овқат саноати технологиялари 0,9…0,5% соответственно. Продление созревания до 5 ч в вариантах с закваской и с её совместным использованием с дрожжами не вызывало истощения сахаров; более того, их содержание было выше, чем при «только дрожжи», на 1,5…0,4% (безопарный) и на 0,9…1,4% (отн.) — для опарного способа. По данным табл. 5, к завершению созревания теста выход сырой клейковины снижался на 9,3…42,9% СВ, сухой — на 5,1…37,7% СВ; одновременно возрастала её упругость и увеличивалась массовая доля водорастворимых веществ на 29,7…16,2% СВ в вариантах «закваска» и «дрожжи+закваска» относительно контроля. В варианте «только дрожжи» доля водорастворимых веществ, напротив, уменьшалась в среднем на 14,2%. Таблица 5. Изменение белковых соединений муки в процессе созревания теста Показатели качества клейковины Массовая доля водорастворимых веществ, % на СВ теста Варианты Время созревания, ч количество клейковины из 50 г теста, г ИДК деф Н , ед.пр. Смесь муки, воды и соли 12,1 14,8 С добавлением: - дрожжей 0 3,0 10,23 10,11 - 71 11,7 12,7 - закваски 0 3,0 0 3,0 10,04 9,15 65 70 13,3 19,2 - дрожжей и закваски 10,10 6,63 64 43 13,7 17,2 Применение ПЗСБ вызывало снижение прочности структурного каркаса теста, что, по-видимому, обусловлено интенсификацией газообразования, гидролитическим распадом биополимеров муки и ростом доли водорастворимых веществ. Наилучшее качество хлеба получено при опарном способе с совместным использованием ПЗСБ и дрожжей (табл. 6). Таблица 6. Влияние закваски на качество хлеба из муки пшеничной I-го сорта 0 3,0 10,00 5,80 64 45 Показатели качества хлеба, приготовленного безопарным способом на густой опаре без закваски с закваской без закваски с закваской Влажность, % 43,80 43,80 43,60 43,70 Кислотность, град 2,60 3,00 3,10 3,40 Пористость, % 69 70 70 74 Удельный объём, см3/г 2,44 2,59 2,60 2,74 Формоустойчивость (Н:D) 0,44 0,45 0,45 0,48 Органолептическая оценка, балл 78 80 80 84 Наименование показателей В частности, средние значения удельного объёма и пористости превышали показатели опарного контроля без закваски на 5,1 % и 5,4 % соответственно; вкус и аромат хлеба были более интенсивными. 5. Вывод. И так рационально использовать биологически активную смесь через трое суток после приготовления. В течение пяти суток поддерживается широкий спектр микрофлоры (кокки, палочки, дрожжи, плесени), тогда как при более длинной культивации преобладают кислотоустойчивые палочковидные бактерии, что ведёт к постепенному вытеснению исходной микробиоты спонтанной закваски. Наиболее результативна комбинация дрожжей и заквасок при опарном способе: технологический процесс ускоряется, pH полуфабрикатов устанавливается на уровне 5,5…5,3, снижается активность α-амилазы и “Фан ва технологиялар тараққиёти” Илмий–техникавий журнал №5/2025 259 Технологии пищевой промышленности формируется достаточный пул сахаров для расстойки/выпечки. Эффективность ПЗСБ подтверждена улучшением качества продукции; лучшим признан вариант на густой опаре, соответствующий требованиям ГОСТ 27842-88. Разработаны и утверждены ТИ 64-19819331020:2012; имеется санитарно-эпидемиологическое заключение № 066107 от 22.04.2016 г. Бухарского областного центра Госсанэпиднадзора МЗ РУз