МИКРОФЛОРА ЗЕРНА, ПЕРЕРАБАТЫВАЕМОЕ КАК ОСНОВНОЕ СЫРЬЁ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ ХЛЕБОБУЛОЧНЫХ ИЗДЕЛИЙ

АННОТАЦИЯ

Сегодня рост населения мира приводит к увеличению спроса на хлебобулочные изделия. Обеспечение населения экологически чистыми качественными продуктами поможет им вести здоровый образ жизни. Поэтому изучение их микрофлоры и выявление болезнетворных бактерий до разработки хлебобулочных изделий имеет научно-практическое значение. В ходе исследования изучали микрофлору пшеницы до производства хлеба и микрофлору образца, полученного после производства муки. В образцах из пекарни выявлены микромицеты рода Fusarium.sp., Aspergillus.sp. и бактерии рода Basillus pumilus.

ABSTRACT

Today, the growth of the world's population leads to an increase in the demand for baked goods. Providing the population with environmentally friendly quality products will help them lead a healthy lifestyle. Therefore, the study of their microflora and the identification of pathogenic bacteria before the development of bakery products is of scientific and practical importance. In the course of the study, the microflora of wheat before the production of bread and the microflora of a sample obtained after the production of flour were studied. In samples from the bakery, micromycetes of the genus Fusarium.sp., Aspergillus.sp. and bacteria of the genus Basillus pumilus.

Ключевые слова: зерно пшеницы, микрофлора, микроорганизмы, Fusarium.sp., Aspergillus.sp. микромицеты, Basillus pumilus, болезни хлебопечения, картофельная болезнь.

Keywords: wheat grain, microflora, microorganisms, Fusarium.sp., Aspergillus.sp. micromycetes, Basillus pumilus, bakery diseases, potato disease.

Зерно, мука и хлеб - три основных составляющих, от качества которых зависит уровень снабжения населения главным пищевым продуктом и, как следствие, уровень экономики страны, ее экономическая и политическая стабильность. Получать полноценные продукты из сельскохозяйственного сырья можно путем направленного изменения его технологических и физико-химических свойств, за счет регулирования и оптимизации параметров процессов переработки и хранения. В последние годы в стране приняты масштабные меры по обеспечению здорового питания, разработке качественных и безопасных продуктов, совершенствованию технологии производства хлеба и хлебобулочных изделий. Стратегия действий по дальнейшему развитию Республики Узбекистан ставит задачи «последовательного развития сельскохозяйственного производства, дальнейшего укрепления продовольственной безопасности страны, расширения производства экологически чистой продукции».[1]. Одним из наиболее распространенных микробных заболеваний хлебобулочных изделий является картофельная болезнь. Картофельная болезнь в хлебе возникает при температуре выше 36 ⁰С, при неправильном хранении хлеба, поэтому развитие этого заболевания происходит именно в месяцы с повышенной температурой (в климатических условиях Узбекистана с апреля по октябрь). Мякиш хлеба, пораженная картофельной болезнью, становится липкой и имеет неприятный запах.[2]. Обычно общее количество микроорганизмов в зерне и муке не превышает 2-3 млн на 1 г продукта. [3]. Различная микрофлора поверхности зерна передается на содержание муки, а от нее - на тесто в процессе измельчения в мельнице. Мука - это продукт переработки пшеницы, и процесс производства муки состоит из этапов очистки зерна и его измельчения. Процесс очистки зерна включает очистку и мойку его от песка, почвы, микроорганизмов и других примесей.[4]. Помол зерна осуществляется в мельницах разной мощности по специальной технологии. Из 100 кг пшеницы получается 96,5% чистой муки и 3,5% отходов, 72,5% муки первого и второго сорта. Зерно следует хранить от 3 недель до 2 месяцев до переработки в муку и 2-3 дня после получения муки в мукомольном заводе для созревания. Всем известно, что при производстве качественного хлеба следует обращать внимание на химический состав муки, как основное составляющее сырьё. Пшеничная мука должна содержать от 6,9 до 12,55% белка, от 68 до 76,5% углеводов, от 0,9 до 1,9% жира и от 0,5 до 1,5% золы. Содержание клейковины в качественной муке должно быть 20-30%. Так как клейковина - это специально структурированный белковый комплекс, состоящий из незаменимых аминокислот в муке, который придает тесту упругость и эластичность. [5].

Когда хлеб выпекается, температура мякиша достигает 95-96 ⁰С, некоторая устойчивая к высоким температурам патогенная микрофлора погибает, но споры устойчивых к высоким температурам спорообразующих бактерий остаются жизнеспособными, не погибая. Первый микробиологический анализ картофельной болезни был проведен Г. Лораном в 1885 году. Он отделяет споры болезнетворных бактерий от липкого мякиша хлеба. В настоящее время установлено, что возбудителями болезней картофеля являются спорообразующие бактерии, принадлежащие к роду Bacillus. В научной литературе приведены данные о возбудителях картофельной болезни Bacillus subtilis, Bacillus mesentericus и Bacillus sp. [6]. Картофельная болезнь возникает из-за интенсивного размножения бактерий при высоких температурах окружающей среды (их количество удваивается каждые 30 минут). Развитые бактериальных клеток вырабатывают ферменты, они в дальнейшем гидролизуют крахмал и образуют декстрины, которые делают хлеб липким.[7]. Бактерии также расщепляют белки с помощью протеолитических ферментов с образованием амидов, конечным продуктом которых является триозин, вызывающий потемнение хлеба. Одна из важных причин увеличения микрофлоры зерна - влажность зерна 15% и более и благоприятные условия для развития фитопатогенной микрофлоры. Выращенная в оптимальных условиях микрофлора активирует биохимический процесс и приводит к самосогреванию зерна до 70 ⁰С, а также к порче.[8]. Фитопатогенная микрофлора также формируется на основе микромицетных микроорганизмов Fusarium, Alternaria, Verticillium, Aspergillus, Scopulariopsis и Rhizoctonia. Повреждение зерна микромицетами может происходить при переходе от почвы к зерну, но их можно уменьшить путем введения последующих процессов производства муки.

Целью исследований являлось изучение микрофлоры зерен пшеницы и готовой муки. Когда в хлебобулочных изделиях развивается картофельная болезнь, ухудшается их химический состав, и хлеб становится непригодным к употреблению.

Методы исследования. Первоначально образцы были взяты на стерилизованные чашки Петри, это зерно пшеницы подготовленное для помола  и мука для производства хлебобулочных изделий. Микрофлору образцов изучали в лаборатории «Микробиология и биотехнология пробиотиков» НИИ микробиологии РУзАН.

Образцы пшеницы выращивали в питательных средах Мандельса, Чапека, картофельного агара с декстрозой и пептонного агара с мясом. Все варианты эксперимента выполнялись в 3-х повторениях. В каждом опыте высевали по 10 семян пшеницы. В зависимости от питательной среды в термостате устанавливали температуру 28 °C и 37 °C и наблюдали за ней в течение 3 дней (рис. 1,2).

Рисунок 1. Образцы пшеницы, полученные для изготовления муки при производстве хлебобулочных изделий (A-первая немытая, В-промытая, С-пшеница, готовая для производства муки)

Рисунок 2. Определение микрофлоры образцов, взятых в различных питательных средах (1-Чапек, 2-Мандельс, 3-КДА, 4-Мясной пептонный агар)

По результатам исследования выявлено, что в первом (исходном) варианте эксперимента, т.е. с немытом зерном на питательной среде Чапек микромицеты Fusarium полностью покрыли поверхность чашки Петри, на втором варианте эксперимента с образцами промытой пшеницы поверхность чашки Петри неполностью покрыта микромицетами Fusarium,  в третьем варианте - отбор проб взято с пшеницы, которая готова к переработке в муку при посеве на питательную среду Чапек были обнаружены небольшие колонии микроорганизмов, принадлежащих к роду Fusarium. В первых вариантах эксперимента на питательных средах Мандельса и КДА было обнаружено, что патогенная микрофлора полностью покрывает поверхность чашки, во втором варианте развивалось относительно небольшое количество колоний патогенной микрофлоры, а в третьем варианте также развивалась патогенная микрофлора. В мясо пептоном агаре, было обнаружено, что бактерии в слизистом состоянии в питательной среде развили спорообразующие бактерии со скрученными краями (таблица 1). Для исследования микроскопической структуры микроорганизмов использовались световые микроскопы марки XSP-136B и OLYMPUS BX41 (увеличение 400 раз). Для определения типов микромицетов использовались определители Литвинов М.А. [9], Билай В.И. [10; 11], Rifai М.А. [12].

Рисунок 3. Микрофлора взятых проб

Последующие исследования были проведены для идентификации микроорганизмов, которые растут в питательной среде мясного пептонного агара. Очистку ГПА проводили реплантацией бактерий, выращенных на питательной среде, классическим методом.

Таблица 1.

Микрофлора образцов пшеницы, приготовленных и изначально полученных для производства хлебобулочных изделий.

Далее для определения картофельной болезни взяли хлеб, выпеченный пробной лабораторной выпечкой и хранили в течении 72 часов при температуре оптимальной для развития болезни. (37±2^oС). В образцах хлеба средняя форма зараженности картофельной болезнью (40 баллов) была обнаружена через 48 часов, а сильная форма (60 баллов) - через 72 часа. Бактерии, вызывающие картофельную болезнь, были изолированы, и при микроскопическом исследовании было обнаружено, что это тонкий картофельный стебель размером 0,5-0,6 / 3-10 мкм, принадлежащий к роду Bacillus. При развитии они часто образуют тонкие нити, споры подвижны и имеют овальную форму, в твердой среде в виде тонкого слоя пленки, в хлебных изделиях в виде тягучих нитей.

Рисунок 4. Микроскопический вид изолированного штамма бактерий в чистом виде

Бактериальный штамм, выделенный в чистом виде было идентифицировано в лаборатории «Бактериология» отделения санитарно-эпидемиологического контроля Главного управления медицины при Президенте Республики Узбекистан методом Мальди Тофа (лазерная десорбция/ионизация с использованием матрицы) и идентифицировано как штамм Bacillus pumilis.

По результатам исследования можно сделать вывод, что при повреждении хлеба картофельной болезнью резко меняются органолептические характеристики хлеба, и хлеб становится непригодным для употребления. Разработка мер по выявлению и ликвидации этого заболевания обеспечит доступ к качественным хлебобулочным изделиям и обеспечит продовольственную безопасность населения.

Список литературы:

1. Olimpia Pepe, Valeria Ventorino, Silvana Cavella, Massimo Fagnano, Rachele Brugno. Prebiotic Content of Bread Prepared with Flour from Immature Wheat Grain and Selected Dextran-Producing Lactic Acid Bacteria // Applied and Environmental Microbiology. -Р. 3779-3785.
2. Eglezos, S. Microbiological Quality of Wheat Grain and Flour from Two Mills in Queensland // Australia. J. Food Prot. 2010.73:1533-1536.
3. Gyawali, R., Ibrahim, A. S., Hasfa Abu, S.H., Smqadri, Q. S., Haik, Y. Antimicrobial activity of copper alone and in combination with lactic acid against Escherichia coli O157:H7 in laboratory medium and on the surface of the lettuce and tomatoes // Journal of Pathogens. 2011:1-9.
4. Ibanoglu, S. Wheat washing with ozonated water: Effects on selected flour properties // International Journal of Food Science Technology. 2002. 37:579-584.
5. Wu, W.S., Tsai, Y.H., Wei, C.I., Pan Sun, B. Huang, T.C. Effects of organic acids on the pasting properties of rice flour from waxy and nonwaxy varieties // Journal of Food Quality. 2010. 33:137-154.
6. С.Я. Корячкина, Н.А. Березина. Технохимический контроль хлебопекарного производства //Орел.- 2006. –С.59-63.
7. Мука пшеничная хлебопекарная. Технические условия. Межгосударственный стандарт ГОСТ. 26574-2017.
8. Л.В.Красникова. Обшая и пищевая микробиология // 2016. –С.184-189.
9. Литвинов М.А. Определитель микроскопических почвенных грибов //Ленинград. Наука. –1967. – 303с.106.
10. Билай. В.И. Методв эксперементальной микологии //Справочник. Киев. –1982. –552 с.
11. Билай В.И. Фузарии //Киев. “Наукова думка”. – 1977. – 434 с.
12. Rifai M.A.A revisions of the genus Trichoderma //Mycol. Paper. – 1969. –V.116. – 56 р.