ВЛИЯНИЕ ПРЯНО-АРОМАТИЧЕСКИХ РАСТЕНИЙ НА МИКРОБИОЛОГИЧЕСКУЮ СТАБИЛЬНОСТЬ ХЛЕБА ПРИ ХРАНЕНИИ

АННОТАЦИЯ

Статья посвящена обоснованию целесообразности применения пряно-ароматического сырья с выраженной антибактериальной активностью для предотвращения микробной порчи хлеба и хлебобулочных изделий. Описаны основные методы стерилизации (микробной деконтаминации) данных продуктов питания, проанализированы их преимущества и недостатки. Охарактеризованы наиболее опасные возбудители (бактерии, грибы) болезней хлеба (плесневение, картофельная болезнь и др.), а также их потенциальная опасность для здоровья потребителей. Обоснована целесообразность использования в качестве микробных деконтаминантов таких представителей пряно-ароматических растений, как фенхель (Foeniculum vulgare var. dulce) и базилик обыкновенный (лат.Ocimum basilicum). Установлено, что повышенным бактерицидным действием обладали настои из фенхеля особенно относительно штамма Staphylococcus aureus, более слабый эффект установлен для Escherichia coli и Bacillus subtilis. Настой из базилика имел слабо выраженный эффект только для Staphylococcus aureus при разведении 1:2, в отношении остальных бактерий установлена нулевая активность. Обоснована целесообразность совместного использования смеси из фенхеля и базилика в соотношении 5:1 в производстве пшеничных сортов хлеба.

АBSTRACT

The article is devoted to substantiation of the expediency of using spicy-aromatic raw materials with pronounced antibacterial activity to prevent microbial spoilage of bread and bakery products. The main methods of sterilization (microbial decontamination) of these food products are described, their advantages and disadvantages are analyzed. The most dangerous pathogens (bacteria, fungi) of bread diseases (mold, potato disease, etc.) are characterized, as well as their potential danger to consumer health. The expediency of using such representatives of spicy-aromatic plants as fennel (Foeniculum vulgare var. dulce) and common basil (lat. Ocimum basilicum) as microbial decontaminants is substantiated. It was found that fennel infusions had an increased bactericidal effect, especially with respect to the Staphylococcus aureus strain, a weaker effect was established for Escherichia coli and Bacillus subtilis. Basil infusion had a weak effect only for Staphylococcus aureus at a dilution of 1:2, with respect to other bacteria, zero activity was established. The feasibility of joint use of a mixture of fennel and basil in a ratio of 5:1 in the production of wheat bread varieties is substantiated.

Ключевые слова: пряно-ароматические растения, фенхель, базилик, хлеб, хранение, болезни, микробиологическая стабильность.

Кeywords: aromatic herbs, fennel, basil, bread, storage, diseases, microbiological stability.

Введение. Предотвращение микробной порчи пищевых продуктов за время пролонгированных производителем сроков их хранения и реализации является важной задачей для предприятий, производящих хлебобулочные и мучные кондитерские изделия. На сегодняшний день торговые сети требуют от производителей продукт с относительно продолжительными сроками реализации, но зачастую продукция становится непригодной к продаже ещё до истечения данного срока. Особенно актуальна данная проблема для стран с жарким климатом, к которым относится и Узбекистан, и высоким уровнем потребления хлеба и хлебобулочных изделий, поэтому весьма актуальны разработки по снижению пищевых потерь в результате микробной контаминации данных социально значимых продуктов питания.

Для предупреждения порчи хлеба используют химические (консерванты), физические (тепловая обработка) и биологические (закваски с антибактериальными свойствами) методы микробной деконтаминации. Наиболее распространенными являются химические методы, однако консерванты, особенно неалиментарного происхождения, могут в определённой степени снижать пищевую безвредность хлеба. Физические методы эффективны, но при этом повышается себестоимость продукции и необходимо специальное дорогостоящее оборудование. За счёт использования специальных заквасок можно значительно снизить риск инфицирования продукции микроорганизмами порчи, однако их разведение довольно продолжительный и трудоёмкий процесс, а в условиях жаркого климата при дискретных условиях работы хлебопекарных предприятий они быстро перекисают [1,с.10-15; 2,с.10-14; 3,с.9-12].

Считается, что хлеб и хлебобулочные изделия не входят в группу потенциально опасных для здоровья человека продуктов, однако потребитель может стать жертвой действия факторов, вызванных определёнными болезнями хлеба (плесневение, картофельная болезнь и др.). Так, наиболее распространенными микроорганизмами, поражающими данную продукцию и, как следствие, снижающими потребительский спрос, являются микроскопические грибы родов Penicillium spp., Aspergillus spp., Mucor и др., продуцентами которых являются высокотоксичные и канцерогенные вещества - афлотоксины В1, В2, А, охратоксин А и другие вещества, вызывающие афлатоксикоз с тяжёлыми, вплоть до летальных, последствий[4,с.145-152; 5,с.125-130; 6,с.30-36]. Помимо плесневения особо опасной и наиболее распространённой в регионах с жарким климатом, является картофельная болезнь хлеба, основными возбудителями которой являются спорообразующие бактерии картофельной (Bacillus mesentericus) и сенной (Bacillu ssubtilis) палочек, в меньшей степени - грибовидая (Bacillus mycoides) и капустная (Bacillu smegatherhim) бактерии. Споры данных бактерий сохраняют свою жизнеспособность при температуре до 120°С. Употребление в пищу зараженного хлеба может привести к таким тяжелым заболеваниям как пищевые токсикоинфекции, эндокардиты, септицемии, эндофтальмиты, менингиты, артриты, остеомиелиты, бактериемии, заболевания желчного пузыря и др. [7;с.69-71; 8,с.50-51; 9; 10,с.158-160].

В связи с этим актуальными являются исследования, позволяющие определить влияние биологически активных добавок на развитие указанных болезней хлеба и решение проблемы сохранения качества и обеспечения пищевой безопасности хлеба и хлебобулочных изделий в течение пролонгированного производителями срока их хранения.

Целью данной работы являлось скрининговое определение антибактериальной активности пряно-ароматический растений, для обеспечения микробиологической стабильности хлеба при хранении.

Методы и объекты исследования. Для достижения поставленной цели в качестве объектов исследования использовали семена и вегетативные части фенхеля сладкого (пряного) и базилика обыкновенного. Тестовыми культурами для определения антимикробной активности водных настоев из указанного сырья в соотношении порошок : вода – 1:2 и 1: 3 соответственно использовали наиболее патогенные штаммы возбудителей госпитальных инфекций, пищевых отравлений и болезней хлеба: Staphylococcus aureus (золотистый стафилококк), Escherichia coli (кишечная палочка) и Bacillus subtilis (сенная палочка), предоставленные Институтом микробиологии Академии наук Республики Узбекистан.

Готовый биологический материал стерилизовали в чашках Петри с помощью бактерицидной лампы. Для приготовления настоев использовали воду температурой 70 ± 1^оС. После 30-минутного настаивания смесь отфильтровывали через стерильное мелкое сито для отделения твёрдой фракции, которую отжимали и продолжали настаивание ещё в течение 20 минут. Чувствительность патогенных бактерий к исследуемому сырью определяли диффузионным методом с использованием бумажных стерильных дисков производства компании «Fenix International Limited» (КНР). Результат учитывали по величине диаметра зоны подавления роста вокруг диска (в мм) [11]. Опыты проводили в 5 повторностях.

Результаты исследования представлены на рисунках 1, 2 и в таблицах 1-3.

Результаты и обсуждения. Изучены антибактериальные свойства и потенциальные возможности объектов исследования, а именно фенхеля сладкого (пряного) и базилика обыкновенного (рис.1).

Фенхель (лат.Foeniculum vulgare var. dulce) - многолетнее травянистое растение семейства зонтичных (лат. Apiaceae) используется в традиционной медицине благодаря своим многочисленным лечебным свойствам, включая антибактериальные. Химический состав данного сырья обусловлен наличием эфирного масла, главным компонентом которого является анетол (до 70,0%) - антибактериальный и микробный деконтаминант, обнаружены также витамины: С, А, группы В, среди минералов доминируют K, Ca, Mg, P, Fe. Помимо эфирного масла антибактериальные свойства проявляют также водные и спиртовые экстракты фенхеля, способные ингибировать рост даже устойчивых к антибиотикам штаммов бактерий, что делает их потенциально полезными и для пищевой промышленности. [12,с.23-43]. Семена отличаются сильным анисовым ароматом, сладковато-пряным с анисовым и лёгким перечным привкусом.

Базилик обыкновенный (лат.Ocimum basilicum) - травянистое растение из семейства яснотковых (лат. Lamiaceae), которое широко используется в кулинарии, медицине и даже религиозных обрядах. Масло базилика губительно действует на стафилококк и кишечную палочку, возбудителя брюшного тифа. Препараты базилика обладают выраженной антивирусной активностью [13,с.43-45; 14,с.118-121]. Экстракты базилика (водные, спиртовые и ацетоновые) активно ингибируют рост таких грамположительных бактерий, как стафилококки и грамотрицательных бактерий - E. coli и Klebsiella pneumoniae. Аромат базилика — теплый, сладковато-пряный с легкими перечными, лимонными или анисовыми нотками (в зависимости от вида). Вкус насыщенный, травяной, иногда с оттенком мяты.

Анализ полученных данных (табл.1) показал, что водные настои из исследуемых видов сырья оказывали различное бактерицидное действие на исследуемые штаммы бактерий.         

Таблица 1

Диаметры зон задержки роста бактерий водными извлечениями (настой) из фенхеля и базилика

(после 5-кратной повторности опытов при НСР* = 0,91)

*Примечание: НСР - Наименьшая существенная разность

Установлено, что повышенным бактерицидным действием обладали настои из фенхеля особенно относительно штамма Staphylococcus aureus, более слабый эффект установлен для Escherichia coli и Bacillus subtilis.       Настой из базилика имел слабо выраженный эффект только для Staphylococcus aureusпри разведении 1:2, в отношении остальных бактерий установлена нулевая активность.

Для исследования влияния фенхеля и базилика на степень микробной контаминации хлеба в процессе хранения использовали рецептуру и технологию хлеба пшеничного 1-го сорта по ГОСТ 27842-88 «Хлеб из пшеничной муки. Технические условия». Опытные образцы хлеба  готовили опарным  способом со смесью из порошка фенхеля и базилика в соотношении 5:1, контрольные – без указанных добавок. Все образцы  хлеба, упакованные в полиэтиленовые пакеты, выдерживали в термостате ШС-80-01СПУ производства Германии при температуре 37± 1°С в течение суток. Затем образцы смешивали с 0,9% раствором NaCl в соотношении 1:5 и производили посев газонным способом на различные питательные среды: 1- среда Сабуро и 2-мясопептонногоагара. Затем бакпосевы помещали в термостат на 48 часов при температуре 28⁰С. Для идентификации микроорганизмов использовали метод «Раздавленная капля» [15]. Результаты исследования представлены на рисунке 2 и в таблицах 2,3.

Рисунок 2. Внешний вид образцов хлеба с различной дозировкой фенхеля под микроскопом

Таблица 2.

Влияние различных дозировок порошка из фенхеля на микробиологические показатели хлеба

Как следует из представленных данных наиболее целесообразной является дозировка фенхеля 5,0% к рецептурному количеству муки.

Таблица 3.

Основные свойства смеси из фенхеля и базилика для профилактики порчи хлеба при хранении

Таким образом, доминирующими компонентами смеси фенхеля и базилика являются анетол (фенхель) и эвгенол (базилик).Синергичный эффект: смеси, как натурального консерванта для хлеба, обусловлен сочетанием антимикробных и антиоксидантных свойств.

Визуальная оценка поверхности контрольных и опытных образцов хлеба показала, что наиболее интенсивное развитие патогенной микрофлоры происходит в основном на контрольных образцах, при этом полностью отсутствовал рост на опытных образцах с 5,0% фенхеля.

Заключение. Таким образом, на основании проведенных микробиологических исследований установлено, что исследуемые добавки из фенхеля и базилика проявляют как фунгицидную, так и антибактериальную активность. Использование натуральных консервантов в производстве хлеба и хлебобулочных изделий способствует обеспечению потребительских достоинств и пищевой безопасности данной продукции в процессе хранения.

Список литературы:

1. Дорош А.П. Исследование антагонистических свойств закваски с направленным культивированием и оценка микробиологических показателей хлеба на ее основе / А.П. Дорош, Н.Н. Грегирчак // Техника и технология пищевых производств. – 2015. – Т. 37. – № 2. - С. 10–15.
2. Бердышникова О.Н. Влияние заквасок, культивируемых на разных питательных средах, на обеспечение микробиологической безопасности хлебобулочных изделий / О.Н. Бердышникова, O.A. Сидорова // Хлебопекарное производство. – 2011. – № 6. – С. 10–14.
3. Богатырева, Т.Г. Новые пищевые закваски / Т.Г. Богатырева // Хлебопродукты. – 2009. – № 3. – С. 9–12.
4. Фролова Ю.В. Создание упаковочных полимерных материалов с антимикробными свойствами/Ю.В. Фролова, И.А. Кирш, О.В. Безнаева [и др.]// Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. – 2017. -Т. 7, №3. - C. 145–152.
5. Леонтьев В.Н. Порча пищевых продуктов: виды, причины и способы предотвращения/В.Н. Леонтьев, Х.М. Элькаиб, А.Э. Эльхедми // Труды БГУ.- 2013. -Т. 8, Ч. 1. - С. 125–130.
6. Мыколенко С.Ю. Повешение микробиологической устойчивости хлебопекарной продукции с применением плазмохимических технологий/С.Ю. Мыколенко, А.А. Пивоварова, А.П. Тищенко // Во- сточно-Европейский журнал передовых технологий. 2014. N 2/12 (68). C. 30–36.
7. Кудинов П.И. Методы определения картофельной болезни хлеба по изменению его химического состава/П.И.Кудинов, Т.В. Першакова, Ю.Ф. Якуб // Известия вузов. Пищевая технология. -1999. -№1. -С. 69-71.
8. Богатырева Т. Современные методы диагностики болезней хлеба/Т. Богатырева // Хлебопродукты. -2008.- №2.-С. 50-51.
9. Першакова Т.В. методика определения влияния биологически активных добавок на интенсивность развития картофельной болезни хлеба (рецензирована)/ Т.В.. Першакова. - https://lib.mkgtu.ru/images/stories/journal-nt/2011-03/010.pdf.
10. Шатаева, Т. О. Болезни хлеба и их влияние на организм человека / Т. О. Шатаева, М. Н. Пархимович. — Текст : непосредственный // Юный ученый. — 2017. — № 2 (11). — С. 158-160. — URL: https://moluch.ru/young/archive/11/870/ (дата обращения: 11.04.2025).
11. МУК 4.2.1890-04. Методические указания. 4.2. Методы контроля.биологические и микробиологические факторы. Определение чувствительности микроорганизмов к антибактериальным препаратам. — URL: https://docs.cntd.ru/document/1200038583 (дата обращения: 11.02.2025).
12. Кароматов И.Д. Лечебные свойства фенхеля/И.Д.Кароматов, С.К. Музаффарова, П.Т. Тураев// Электронный научный журнал «Биология и интегративная медицина». - 2017. - №9. – С.23-43.
13. Караматова Г.Б. Биологические особенности базилика обыкновенного (Ocimum basilicuml.) в различных условиях возделывания/Г.Б. Караматова, А.К. Сафаров, Ш.Ш. Икрамова, К.С. Сафаров// Международный научно-исследовательский журнал. 2017.- № 7 (97), Часть 2. – C.43-45.
14. Караматова Г.Б. Влияние условий произрастания на содержание эфирных масел у Ocimum basilicum / Г.Б. Караматова, А.К. Сафаров // Новейшие направления развития аграрной науки в работах молодых ученых: Сборник материалов VII международной научно-практической конференции (15-17 октября 2019 г) – Новосибирск, 2019 – С. 118-121.
15. Метод «раздавленная капля». – URL: https://ozlib.com/1072549/ tehnika/metod_razdavlennaya_kaplya#518 (дата обращения: 11.02.2025).