Технологическое исследование зерновой микрофлоры при проращивании зернобобовых и масличных культур в пищевых целях

Размещено на http://www.allbest.ru/

Технологическое исследование зерновой микрофлоры при проращивании зернобобовых и масличных культур в пищевых целях

Н.Ж. Муслимов1, А.И. Кабылда2, А.Б. Далабаев2, Б.С. Атабаева2

Актуальность. Употребление альтернативных пищевых культур позволяет расширить ассортимент потребительского сектора, что позволяет разнообразить вкус, создать направленные ориентированные диетические продукты. В условиях потенциального голода повышается вероятность доступа к продовольствию отдельных групп населения. Объект. Объектом исследования являлись зернобобовые и масличные культуры, которые являются источником получения пищевого сырья. Материалы и методы. Исследования проводились в лаборатории «Микробиология и биотехнологии» Астанинского филиала ТОО «Казахский научноисследовательский институт перерабатывающей и пищевой промышленности». Получаемое сырье для анализа составляли типовые культуры, произрастающие в районе исследуемой местности. Результаты и выводы. В ходе исследования была изучена микрофлора образцов зерна злаковых, зернобобовых и масличных культур, определенные в качестве объекта исследования при разработке технологии напитков из пророщенного зерна. В результате проделанной работы выяснилось, что доброкачественному зерну свойственна типичная микрофлора, которая существенно изменяется при неправильном хранении и порче. Большую часть бактериального населения семян всех растений составляет неспороносная палочка из рода Pseudomonas, активно размножающаяся на поверхности растений. Особенно часто встречается Ps.herbicola, которая образует на твердых питательных средах колонии золотисто-желтого цвета. Встречаются микроорганизмы из семейства Ps.fluorescens, дающие флюоресцирующие колонии. Из бактерий других видов на зерне встречаются микрококки, молочнокислые бактерии. На зерно вместе с пылью и насекомыми попадают маслянокислые бактерии и бациллы, которые на растениях сохраняются в пассивном состоянии, не размножаясь. Всего на растениях обнаруживается до 50 видов бактерий.

Ключевые слова: злаковые культуры, зернобобовые культуры, масличные культуры, патогенная микрофлора, зерновая микрофлора, тинкториальные свойства, колонии микроорганизмов, штаммы бактерий.

Abstract

TECHNOLOGICAL STUDY OF THE GRAIN MICROFLORA DURING GERMINATION OF LEGUMES AND OILSEEDS FOR THE FOOD PURPOSES

N.Z. Muslimov1, A. I. Kabylda2, A. B. Dalabaev2, B. S. Atabayeva2

Introduction. The use of alternative food crops allows you to expand the range of the consumer sector. In conditions of potential hunger, it increases the likelihood of access to food for certain groups of the population. Allows you to give a variety of flavors and thereby expand the range and create targeted dietary products. Object. The object of the study was legumes and oilseeds, which are a source of food raw materials. Materials and methods. The research was carried out in the laboratory «Microbiology and Biotechnology» of the Astana branch of the Limited Liability Partnership «Kazakh Research Institute of Processing and Food Industry», The obtained raw materials for analysis were typical crops growing in the area of the studied area. Results and conclusion. In the course of the study, the microflora of grain samples of cereals, legumes and oilseeds was studied, which were identified as the object of research when developing the technology of drinks from sprouted grain. As a result of the work done, it turned out that a typical microflora is characteristic of a benign grain, which change s significantly with improper storage and spoilage. A large part of the bacterial population of seeds of all plants is the non-spore-bearing rod from the genus Pseudomonas, which actively reproduces on the surface of plants. Ps.herbicola is especially common, which forms colonies of golden yellow color on solid nutrient media. There are microorganisms from the Ps.fluorescens family, which gives fluorescent colonies. Of the bacteria of other species, micrococci, lactic acid bacteria are found on the grain. Along with dust and insects, oily bacteria and bacilli fall on the grain, which remain in a passive state on plants, without multiplying. In total, up to 50 species of bacteria are found on plants.

Key words: cereals, leguminous crops, oilseeds, pathogenic microflora, germination dates, nutrient media, morphological and tinctorial properties, colonies of microorganisms, cultural and morphological characteristics, bacterial strains.

Введение

микрофлора напиткок пророщенное зерно

Стратегическое развитие агротехнологий с ориентацией на мировые тенденции в подходах к выращиванию и удобрению сельскохозяйственных культур обусловливает необходимость в разработке адаптированных сортовых технологий выращивания, что в итоге обеспечит формирование современной технологической стратегии развития агропромышленного комплекса Казахстана и позволяет гарантировать его продовольственную безопасность в долгосрочной перспективе. На сегодняшний день многие виды зернобобовых культур не утратили своего значения как важные продовольственные культуры и занимают видное место в формировании продовольственных и белковых ресурсов многих стран мира [1, 3, 7, 9].

Уникальные свойства зерна зернобобовых культур открывают чрезвычайно широкие возможности в решении вопросов растительного белка и позволяют использовать их во многих направлениях перерабатывающей отрасли: различные продукты для повседневного, диетического и функционального питания, производство кормов, про-изводство лекарств, косметические средства [6, 8, 10, 15].

На современном этапе в период глобализации мировой экономики производство зернобобовых культур требует гибкого подхода к международной конкурентной борьбе, обеспечения решения проблем продовольственной и экологической безопасности [2, 4, 13, 18]. Зернобобовые культуры имеют большое значение в зерновом и кормовом балансе агроформирований Казахстана. Стратегически Казахстан должен взять курс на уменьшение объемов экспорта сырьевых ресурсов и создание условий для организации углубленной переработки, что будет способствовать удовлетворению потребностей интенсивного животноводства высокобелковыми кормами; созданию дополнительных рабочих мест, увеличению налоговых поступлений; обеспечению продовольственной и экологической безопасности Казахстана [11, 12, 20].

Одной из главных задач аграрного производителя является не только выращивание, но и доведенияе продукции до определенных кондиций и организация своевременной ее доставки на пункты системы заготовок, а также обеспечение сохранения качества той части, которая остается у производителя. От этого, прежде всего, зависит реализация глобальной задачи АПК по улучшению качества сельскохозяйственной продукции, снижению ее потерь во время послеуборочной обработки и хранения. Отрасли, которые занимаются хранением и переработкой сельскохозяйственной продукции, играют ведущую роль в обеспечении населения продуктами питания, а также в организации экспорта зерна зернобобовых культур, традиционным производителем которых является Казахстан.

Проблема обеспечения и повышения качества белковой растительной продукции актуальна для всех стран и предприятий. От ее решения в значительной степени зависит успех и эффективность национальной экономики. Это является актуальной и важной задачей, решение которой будет значительным вкладом в решении проблемы рас-тительного белка, формирования собственных белковых и зерновых ресурсов, повышения плодородия почвы и укрепления экономики Казахстана.

Материалы и методы

Микробиологическая обсемененность выбранных образцов изучалась на базе лаборатории «Микробиология и биотехнологии» Астанинско- го филиала ТОО «Казахский научно-исследовательский институт перерабатывающей и пищевой промышленности».

Учет общего количества и видового состава бактерий, грибов и дрожжей выращивали на сухом питательном агаре [17].

Состав сухого питательного агара (производство Индия): г/л дистиллированной воды; пептический перевар животной ткани - 5; натрия хлорид - 5; мясной экстракт - 1,50; дрожжевой экстракт - 1,50; агар-агар - 15 рН - 7,4±0,2. Стерилизовали при 1 атм. 15 минут [14].

Структура и численность микроорганизмов комплексного типа были определены методом посевного разведения суспензии в плотных питательных средах. Проводимые исследования базировались на принципе максимальной стерильности, что включает как ношение специальной одежды, так и использование стерильных чашей Петри, автоклава и инструмента. Подобный комплекс реализовывался на каждом этапе выбора объектов в целях проращивания [16].

Для выделения бактерий, ассимилирующих органические формы азота (бациллы) посевной материал высевали на СПА (сухой питательный агар) из разведений 1 : 104. Объем посевного материала - 0,02 мл. Посев суспензии осуществляли в пятикратной повторности. В качестве контроля служила стерильная среда. Культивировали чашки Петри при температуре 28-30 °С в течение 5-6 суток. По окончании термостати- рования производили подсчёт колоний с учётом разведений [5].

Общую микробную обсеменённость рассчитывали по количеству выросших колоний, количество КОЕ в 1 мл определяли по формуле 1 [19]:

где а - количество выросших колоний; 10n - разведение; V - посевная доза (0,1 мл).

Морфологические и тинкториальные свойства, которые выделяются у микроорганизмов, отобранных из колоний, исследовали приготовлением препарата. Окрашивание проводили по методу Синева-Грамма-Циля-Нильсена. В дальнейшем проводили микрокопирование.

Результаты и обсуждение. Исследования проводились исходя из поставленных цели и задач. В частности, изучались культуры типа злаковых, зернобобовых, масличных. Основной задачей было определение соответствия требованиям пищевой безопасности и возможности замены традиционных сельскохозяйственных культур. Исследовались микробиологическая обсемененность патогенной микрофлорой, изучались в значительной мере культурально-морфологические признаки в выделяемых штаммах. Базой для приборно-лабораторного и аналитического исследования выступал Астанинский филиал ТОО «Казахский научно-исследовательский институт перерабатывающей и пищевой промышленности». Основной научной базой исследования в организации выступала научная лаборатория «Глубокая переработка продуктов растениеводства».

В качестве объектов исследования определена научная продукция отечественных селекционеров, которую можно разделить на три группы:

- злаковые культуры, важные продовольственные культуры;

- зернобобовые культуры, являющиеся ценным источником растительного белка;

- масличные культуры, источник растительных белков и жиров.

Злаковые культуры - ценный источник белково-углеводного комплекса. Принадлежат к различным ботаническим семействам: типичным (пшеница, ячмень, овес, тритикале) и просовидным (рис) хлебным злакам. В качестве объектов исследования были отобраны образцы зерна, прошедшие сортоиспытания и внесенные в реестр отечественных селекционных достижений (таблица 1).

Таблица 1 - Информация об объектах исследования и разработчиках

Для анализа зернобобовых культур использовали семена нута, гороха, сои. Все образцы прошли сортоиспытания и внесены в реестры государства как образцы, полученные в ходе селекционных исследований. Выбор культур был обусловлен наличием высокого содержания аминокислот, которые не могут быть заменены аналогами или синтезированными материалами. Также выбор объекта исследования определен тем, что усвояемость выбранных культур выше, чем у аналогов (таблица 2).

Таблица 2 - Информация об объектах исследования и разработчиках

Для исследования готовили смывы. В качестве источников смывов использовали объект исследования. В ряде источников штаммы имели культуральноморфологические признаки и после приготовления смывов на питательные среды реализовывали посев. Образцы, выделенные в ходе подготовки исследования, изучались на СПА - сухой питательной среде. Исследованию подвергались как злаковые, так и зернобобовые и масличные культуры. В качестве изучаемых признаков использованы размер 6 форма, консистенция и иные признаки морфологии бактерий.

В связи с тем, что масличные культуры представляют собой натуральный источник белков растительного типа и жирных кислот с полиненасыщенным составом, основными культурами для определения являлись подсолнечник, рапс, самфор, лен, селекционно отобранные из отечественных сортов (таблица 3).

Далее изучали микробиологическую обсемененность отобранных проб объектов исследования. Для определения обсемененности семян были использованы следующие разведения 1 : 100, 1 : 1000, 1 : 10 000 (таблица 4).

Таблица 3 - Информация об объектах исследования и разработчиках

Таблица 4 - Поверхностный посев злаковых, зернобобовых, масличных культурна обсемененность (сухой питательный агар)

Анализ результатов, представленных в таблице, показал отсутствие микробиологической обсемененности на зерне сои, гороха, нута, подсолнечника. Незначительные значения количества микроорганизмов установлены в пределах разведения 1 : 100 на поверхности зерна злаковых культур: пшеницы - 4-10-2; тритикале - 109^ 10-2; риса - 6-10-2; ячменя - 15-10-2. На поверхности семян масличных культур количество микроорганизмов составило (при 1 : 100): лён - 17^ 10-2; сафлор - 3^ 10-2; рапс - Г10-2. Также в результате микробиологического посева (при 1 : 1000) установлено развитие микроорганизмов на поверхности тритикале до 44-10-3; ячменя - 3-10-3. При увеличении значений до 1:10 000 рост колоний микроорганизмов установлен только у проб зерна тритикале и составил 2-10-4.

Далее изучали изменение численности микроорганизмов в результате проращивания объектов исследования, обработанных 1% перманганата калия на 1, 3, 5 и 7-е сутки. Данные по изучению динамики численности микроорганизмов эксперимента представлены в таблице 5.

Таблица 5 - Поверхностный посев зерновых, зернобобовых, масличных культур на обсемененность (сухой питательный агар) КОЕ/мл

Как видно из таблицы 5, при обработке концентрация перманганата калия 1%. Динамика роста микроорганизмов при увеличении сроков проращивания объектов исследования показала, что уже на 1-е сутки титр клеток в пробах № 2, 7 и 8 увеличивается на 1 порядок, в варианте № 3, 4, 5, 9 и 10 титр клеток снижается на 1 порядок, в варианте 6 и 11 численность клеток снижается на 2 порядка. На 3-и и 5-е сутки проращивания наблюдали, что численность клеток микроорганизмов сохраняется на первоначальном уровне. Также определение титра клеток на 7-е сутки культивирования нами было выявлено, что в модельном эксперименте титр клеток у микроорганизмов снизился на 1-2 порядка по сравнению с исходным показателем. Также содержание 1% раствора оказалось эффективнее. Поэтому дальнейшие испытания и практическое использование перманганата калия 1% для обработки семян перед посевом следует вести с применением 1%-ой концентрации активного вещества.

Выводы.

Проведенные исследования позволяют выявить особенности порчи зерна премиум и стандартного качества при неправильном хранении. Технологические нарушения при хранении зерна могут отражаться не только на потребительском его качестве, но также и привести к порче и полному исчезновению. Установлено, что основным загрязнителем зерна и источниками патогенных явлений выступает микрофлора, которая присутствует в зерне и при помещении в условия, которые способствуют размножению микрофлоры. В этой связи проводился анализ, который показал, что из образцов культур злаковых, зернобобовых и масличных основными представителями микрофлоры являются бактерии. Более подробное анализирование бактерий показало, что окраска бактерий представляет собой преимущественно бледную окраску красного спектра. Форма бактерий определяется как неровная и предрасположенная к более яркому выражению неравномерности. Пределы колоний бактерий составлял диапазон от 25,5±0.7 мм до 71,5±2.1 мм. Микроорганизмы были представлены как грамположи- тельными, так и грамотрицательными бактериями. Более правильную форму имели бактерии, которые были выделены из веществ углистого типа. В данном случаем при размере колонии бактерий от 4,5±0.7 мм до 31,7±2.1 мм форма и профиль отличаются более прозрачным и ровным краем, а также более четко выраженной структурой.

Библиографический список

1. Бережная О. В., Дубцов Г. Г., Войно Л. И. Проростки пшеницы - ингредиент для продуктов питания // Пищевая промышленность. 2015. № 5. С. 26-29.

2. Гомбоева С. В. Воздействия низкотемпературной плазмы на продукты растительного происхождения // Техника и технология пищевых производств. 2017. Т. 46. № 3. С. 129-134.

3. Дубцов Г. Г., Бережная О. В., Войно Л. И. Проростки пшеницы - ингредиент для продуктов питания // Пищевая промышленность. 2015. № 5. С. 26-29.

4. Зенькова М. Л. Исследование нутриентного профиля пророщенного зерна мягкой пшеницы, выращенной в Беларуси // Хранение и переработка сельхозсырья. 2020. № 3. С. 58-68.

5. Марьин А. А., Коломиец Н. Э. Лекарственные растения и биологически активные вещества противомикробного действия // Фундаментальная и клиническая медицина. 2017. Т. 2. № 4. С. 45-55.

6. Мельникова Л.А., Заболоцкая Т.А. Основы микробиологии. Минск: БГУ, 2017. 91 с.

7. Науменко Н. В., Ботвинникова В. В. Исследование рисков контаминации зерновых культур микотоксинами токсигенных плесеней // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Пищевые и биотехнологии. 2020. Т. 8. № 2. С. 74-81.

8. Павлюк А. Н. Выбор способа обеззараживания зернового сырья при получении проростков пшеницы // Новости науки в АПК. 2019. Т. 12. № 3. С. 59-63.

9. Сапунова Л.И. Оценка микробиологических показателей семян пшеницы и гороха белорусской селекции // Микробные биотехнологии: фундаментальные и прикладные аспекты: сборник научных трудов. Минск, 2017. С. 239-247.

10. Сафронова Т. Н., Казина В. В., Сафронова К. В. Разработка технологических параметров проращивания зерна пшеницы // Техника и технология пищевых производств. 2017. Т. 44. № 1. С. 37-43.

11. Danilcenko H. Reduced microbiological contamination following irrigation of germinated seed for foods // Czech Journal of Food Sciences. 2018. Vol. 36. Issue 2. Pp. 139-145.

12. Khapre А. P., Deshpande H. W., Katke S. D. A review on microbial contamination of Cereal grains // International Journal of Chemical Studies. 2020. Vol. 8. Issue 3. Pp. 1829-1832.

13. Los A., Ziuzina D., Bourke P. Current and future technologies for microbiological decontamination of cereal grains // Journal of Food Science. 2018. Vol. 83. Issue 6. Pp. 1484-1493.

14. Lukseviciute V., Luksiene Z. Inactivation of molds on the surface of wheat sprouts by chlorophyllin-chitosan coating in the presence of visible LED-based light // Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology. 2020. Vol. 202. Issue 1. Pp. 243-234.

15. Mardar M. Microbiota of instant cereals and its change during storage // Food Science and Technology. 2019. Vol. 13. Issue 1. Pp. 114-121.

16. Pakfetrat S. The influence of green tea extract as the steeping solution on nutritional and microbial characteristics of germinated wheat // Food Chemistry. 2020. Vol. 332. Issue 3. Pp. 604-607.

17. Pandiselvam R. Ozone based food preservation: a promising green technology for enhanced food safety // Ozone: Science and Engineering. 2019. Vol. 41. Issue 1. Pp. 17-34.

18. Park H., Puligundla P., Mok C. Cold plasma decontamination of brown rice: Impact on biochemical and sensory qualities of their corresponding seedlings and aqueous tea infusions // LWT. 2020. Vol. 131. Issue 1. Pp. 98-102.

19. Sizova N. V. Kinetic determination of vitamin E in wheat germ oil // Russian Journal of Bioorganic Chemistry. 2016. Vol. 42. Issue 7. Pp. 752-755.

20. Suvorov O. A. Antibacterial effect of colloidal solutions of silver nanoparticles on microorganisms of cereal crops // Foods and Raw Materials. 2017. Vol. 5. Issue 1. Pp. 100-107.

Размещено на Allbest.ru