Совершенствование технологического процесса и обеспечение микробиологической безопасности при производстве зернового хлеба с использованием проростков пшеницы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Отчет

по производственной практике

Тема магистерской диссертации: «Совершенствование технологического процесса и обеспечение микробиологической безопасности при производстве зернового хлеба с использованием проростков пшеницы»

1. Основная часть

Ориентация на здоровый образ жизни становится все более популярной среди различных возрастных групп населения, что в свою очередь влечет за собой увеличение спроса на продукцию для «здорового питания», к которой относятся продукты с пониженным количеством жира, сахара, но с высоким содержанием пищевых волокон, витаминов, минеральных веществ. Необходимость обогащения продуктов биологически активными веществами и пищевыми волокнами является главной предпосылкой для разработки пищевых продуктов, кулинарных блюд, отвечающих запросам современного потребителя. Для обогащения продуктов питания используется разнообразное сырье и в частности зерновое. Однако при производстве различных зерновых продуктов (сортовая мука, шлифованная крупа) наиболее ценные в пищевом отношении части зерна удаляются, что обусловливает целесообразность поиска направлений использования непосредственно целого зерна при производстве пищевой продукции. Учитывая, что продукты переработки зерна относятся к доступным продуктам каждодневного спроса, стоит вопрос о придании им функциональных свойств.

Важно максимально сохранить приемлемую часть оболочки и алейронового слоя в конечном продукте, как наиболее богатых биологически активными веществами частей зерна. Особый интерес представляют пророщенные зерна пшеницы, их использование позволяет разнообразить ассортимент продукции, придавать продуктам оригинальную вкусовую гамму и обогащать биологически активными веществами. В настоящее время, несмотря на несомненные высокие пищевые достоинства, продукты, полученные на основе пророщенного зерна, на рынке представлены недостаточно. В торговой сети потребителю предлагаются пророщенные зерна или проростки различных зерновых культур, в том числе проростки пшеницы.

Пророщенное в течение непродолжительного времени зерно пшеницы является основой для производства цельнозернового хлеба. Однако для этого продукта характерна склонность к ускоренному микробиологическому поражению, что ограничивает расширение использование пророщенного зерна при производстве хлебопекарной продукции.

В связи с этим, разработка технологии получения безопасного по микробиологическим показателям пророщенного зерна пшеницы, предназначенного для производства хлебопекарной, кулинарной и другой продукции, исследования, направленные на совершенствование действующих и создание оригинальных технологий пищевых продуктов, обладающих повышенной пищевой ценностью за счет использования пророщенного зерна пшеницы являются актуальными.

Существенным фактором, сдерживающим широкое применение хлебопекарными предприятиями и предприятиями общественного питания пророщенного зерна пшеницы, является склонность к повышенной контаминации микроорганизмами в процессе проращивания. Вопрос предупреждения развития микроорганизмов при проращивании зерна при сохранении высоких потребительских свойств остается недостаточно изученным и требует дополнительных исследований.

Установлено, что микробиологическая контаминация пророщенного зерна может быть доведена до допустимого уровня путем воздействия биофлавоноидов в комбинации с органическими кислотами, содержащихся в растительном экстракте.

Доказано, что биофлавоноиды растительного экстракта оказывают угнетающее воздействие на развитие плесневых грибов (Aspergillus oryzae, Rhizopus nigricans, Mucor racemosus) и на развитие возбудителя картофельной болезни (Bacillus subtilis). Установлена более высокая бактерицидная эффективность биофлавоноидов по сравнению с воздействием на микроорганизмы озонированием.

Установлено, что проращивание зерна сопровождается значительным нарастанием его антиоксидантной ёмкости, что обусловливает целесообразность использования пророщенного зерна в рецептурах пищевых продуктов не только для повышения пищевой ценности и обогащения пищевыми волокнами, но и в целях замедления прогоркания липидов продукции.

Показано, что высокий антиоксидантный уровень и потребительские характеристики пророщенного зерна могут быть обеспечены за счет вакуумирования готового продукта.

1.1 Зерновые продукты в питании населения

Зерно - важнейший стратегический продукт, определяющий стабильное функционирование аграрного рынка и продовольственную безопасность страны.

Зерновое производство - главная и решающая основа развития всех отраслей сельского хозяйства, а также многих перерабатывающих отраслей промышленности. Зерно и получаемые из него продукты питания посравнению с другими пищевыми средствами наиболее дешевые. Все это исторически определило значение и место зерна и продуктов его переработки в питании - они стали продуктами массового и повседневного потребления человека. В свое время институт питания Академии медицинских наук СССР разработал научно обоснованные нормы потребления. По этим нормам в общем объеме производства зерна, выделяемого на продовольственные цели, пшеница должна занимать около 75%, рожь - 14, крупяные (рис, гречиха, горох, фасоль, чечевица) - 9%. Остальные 2% приходятся на овес, ячмень, кукурузу. Огромное значение зерновых культур определяется тем, что продукты, получаемые из зерна (хлеб, крупа, макароны) служат основой питания человека. Непосредственно за счет продуктов переработки зерна обеспечивается около 40% общей калорийности питания, почти 50% потребности в белках, 60% потребности в углеводах. Если же учесть еще и долю зернофуражных кормов, идущих на производство потребляемых населением продуктов животноводства, то доля зерна и продуктов его переработки в калорийности питания (без алкогольных напитков) возрастает до 56%, в потребляемом белке - до 90%, в углеводах - до 62%. Среди получаемых из зерна продуктов питания первое место занимает хлеб. Хлеб - настолько существенная часть рациона, что без него практически невозможно обойтись. Он - главная пища подавляющего большинства людей. Установлено, что человек за 60 лет жизни съедает 30 т пищи, половину которой составляет хлеб. Продукты на основе зерновых культур занимают ведущее место во всех странах мира. Эти продукты характеризуются высокой пищевой ценностью и обладают профилактическими и лечебными свойствами. Также они остаются наиболее дешевыми и доступными для всех категорий потребителя. Годовое потребление продуктов из зерновых, рекомендуемое НИИ питания составляет 107 кг/год на человека. Считается, что за счет их потребления взрослый человек должен потреблять в среднем, 680 ккал/ сутки, что соответствуют 30-40% общей калорийности пищи. Пищевая ценность зерновых продуктов зависит от того, насколько в них будут сохранены макро и микронутриенты исходного зерна.

Химический состав различных зерновых культур отличается друг от друга. Функциональное действие продуктов на основе злаковых в большей степени зависит от содержания в них витаминов, микроэлементов, также растворимых и нерастворимых пищевых волокон, которые способствуют снижению содержания холестерина в крови, снижают риска сердечнососудистых заболеваний и оказывают благоприятное действие на состояние желудочно-кишечного тракта.

В Казахстане широко распространены представители семейства злаков - пшеница, рожь, овес, ячмень, просо. Пшеница - важнейшая зерновая культура, которую человек выращивает с древнейших времен. Основное назначение - это получение из нее муки, которая используется для выпечки хлеба. Кроме того, из пшеницы получают крупу, диетические продукты, макаронные изделия, производят крахмал, в небольших количествах применяют в спиртовом производстве. Пшеничные отруби используют как корм для животных.

В настоящее время одним из важных направлений в области здорового питания является применение пророщенного зерна пшеницы и других культур для витаминизации блюд и расширения ассортимента выпускаемой хлебопекарной и кулинарной продукции.

По сравнению с цельным зерном, зародыш зерна содержат в 50 раз больше витамина Е(токоферола) - основного антиоксиданта, который замедляет процессы старения организма, в 10 раз больше витамина В6 (пиридоксина), в 3-4 раза больше витаминов F и P, в 2-3 раза больше белковых соединений, в 4-5 раз больше жиров (таблица 1).

Таблица 1- Содержание витаминов в зерне пшеницы и проростках пшеницы (мг на 100г)

Данные о содержании важнейших минеральных элементов и витаминов в различных зерновых продуктах приведены в таблице 2.

Таблица 2- Количество некоторых минеральных элементов и витаминов в различных продуктах (мг/ 100 г)

Как следует из данных, приведенных в таблице 2, при переработке зерна пшеницы в муку и выпечке хлеба количество полезных веществ существенно снижается, тогда как в процессе прорастания их количество увеличивается в 2-4 раза по сравнению с исходным сухим зерном. Такое значительное обогащение проростков полезными веществами в течение короткого (1-2 суток) времени прорастания семян происходит без какого-либо вмешательства человека, исключительно за счет сил и возможностей природы. Под действием физических (в первую очередь температуры), химических и биологических факторов белки денатурируют - меняется их структура, что сказывается на их качестве. Белок зародыша имеет повышенную биологическую ценность, поскольку является концентратом структурах и ферментативных белков, близких по своим свойствам к физиологическим белкам животной ткани. Его усвояемость составляет 91,6%. Семена в своем составе в значительных количествах содержат «строительный материал» для будущих растений: в основном это крахмал, белки и жиры. Пищевые вещества до этого «дремавшие» переходят в активную форму: крахмал превращается в солодовый сахар, белки в аминокислоты, а жиры в жирные кислоты. Тоже происходит при переваривании пищи в организме. Получается, большая часть работы в пророщенных семенах уже выполнена. Более того, синтезируются витамины и другие полезные соединения, накапливается энергия для развития растения.

Установлено, что проращивание зерна сопровождается увеличением относительного количества пищевых волокон, содержащихся главным образом в плодовой и семенной оболочках зерновки, за счет деструкции полисахаридов (главным образом, крахмала). В результате проращивания увеличивается доля небелкового остатка и возрастает содержание лизина, треонина, лейцина, валина, изолейцина и метионина, что свидетельствует о повышении биологической ценности продуктов из пророщенного зерна.

В процессе проращивания проростки поглощают микроэлементы и другие минеральные вещества из воды, которая используется для проращивания. Более того, минеральные вещества в проростках хелатированы, т.е. находятся в естественном состоянии - связаны с аминокислотами и потому хорошо усваиваются человеческим организмом.

Прорастание зерна - начальный этап жизненного цикла растения. Для прорастания семени требуются определенные условия - достаточная влажность, тепло и воздух (кислород). Прорастание начинается с поглощения семени влаги и набухания (в среднем содержание воды до 50% к массе семени).

Главная особенность прорастания и его общая биохимическая направленность - распад в эндосперме и семядолях высокомолекулярных веществ до низкомолекулярных растворимых веществ при участии влаги и под действием ферментов. Другая особенность прорастания заключается в том, что если в эндосперме происходят в основном гидролитические процессы, то в зародыше преобладают процессы синтеза. Проросшее зерно характеризуется увеличением зародыша, появлением зародышевого корешка и почки, коричневой окраски зародыша. Основной показатель биохимических изменений, которые происходят в прорастающем зерне,- усиление действие ферментов, в первую очередь амилолитического комплекса. Особенно высокую активность приобретает б-амилаза. Прорастание сопровождается увеличением в зерне содержания свободного восстановленного глютатиона. В ндосперме и проростках пшеницы на протяжении первых 5 суток проращивания наблюдается биосинтез протеин-дисульфидредуктазы, что приводит к непрерывному повышению ее активности. Изменение химического состава зерна при прорастании можно проследить на примере пшеницы (таблица 3).

Таблица 3 - Изменение химического состава зерна пшеницы при прорастании

При прорастании семян увеличивается содержание органических кислот, в проростках бобовых их накапливается больше, чем в проростках злаков и особенно масленичных культур. После прорастания зрелого зерна пшеницы втечение 1 суток в нем не происходит изменений с содержания клейковины и азотистых веществ. Вместе с тем качество клейковины заметно изменяется в сторону ослабления. Прорастание спелого зерна пшеницы в течение 3 суток, приводит к значительному уменьшению количества сырой и сухой клейковины и ухудшению ее качества. Клейковина становится очень слабой, одновременно уменьшается ее гидратационная способность.

Таблица 4 - Изменения при прорастании зерна пшеницы

Дезагрегация клейковинного комплекса происходит за счет протеолиза белка. Это увеличивает содержания водорастворимых белковых фракций и небелковых веществ в зерне. Содержание свободных аминокислот в зерне пшеницы возрастает через 3 суток прорастания в 7 раз и через 5 суток - в 10 раз. На пятые сутки прорастания клейковина полностью разрушается. При прорастании зерна наблюдается быстрое уменьшение содержания дисульфидных связей и увеличение количества сульфгидрильных групп. В течение первых суток прорастания общее содержание дисульфидных связей в неклейковинных белках уменьшается почти на 50%, причем расщепляется в основном «скрытые» дисульфидные связи неклейковинных белков (альбуминов и глобулинов).

Ферменты, образующиеся в прорастающих семенах, катализируют распад сложных запасных вещества (белки, жиры, углеводы) на более простые (аминокислоты, жирные кислоты, простые сахара), и при использовании проростков в пищу организм человека тратит меньше энергии на их переваривание по сравнению с продуктами, полученными из сухого зерна.

Количество витаминов по сравнению с непроросшим зерном заметно увеличивается. При проращивании зерна содержание витамина В6 возрастает более чем в 5 раз, витамин В1- в 1,5 раза, фолиевой кислоты - в 4 раза, витамина В2-в 13,5 раза, увеличивается концентрации природных антибиотиков, антиоксидантов, стимуляторов роста. Пищевые природные антиоксиданты, которые синтезируют растения, являются жизненно важными элементами питания, необходимыми человеку. Основными природными антиоксидантами является витамины Е, С и каротиноиды.

Особенно следует отметить наличие в проросшем зерне витамина Е - антиоксиданта, омолаживающий ткани организма на клеточном уровне. Недостаток витамина Е приводит к дистрофии мышц, в них снижается содержание миозина, который заменяется малоактивным коллагеном, и тогда резче проявляется усталость. Витамин Е положительно влияет на сердечную мышцу. В проросшей пшеницы витамина Е содержится 25 мг на 100 г, тогда как в обычном зерне 6-7 мг (в овсе -16-20 мг, во ржи -10 мг). Витамин С играет значительную роль в организме человека. Аскорбиновая кислота участвует в образовании коллагена - основного белка, который входит в состав сухожилий, хрящей, костей, кровеносных сосудов и кожи. В зрелом зерне пшеницы витамина С практически не содержится (1,07 мг/100 г), а, например, в голозерном овсе и ржи еще меньше-0,88 мг/100 г и 0,58 мг/ 100 г. соответственно, однако картина меняется, когда зерно прорастает. Синтез витамина С проявляется с первых суток проращивания, в то время, когда семена набухли. Особенно активно витамин С синтезируется в проростках овса, возможно, это связано с высоким иммунитетом данного растения. В семенах ржи количество витамина С возрастает при прорастании до 9,68 мг/100 г., в проростках пшеницы витамин С синтезируется несколько менее активно, однако на 5 сутки увеличивается до 8,4/100 г. В зрелых семенах бобовых культур, витамина С несколько больше, чем в семенах злаков. Но, как и у злаков, его количество возрастает при прорастании. Наибольшее количество аскорбиновой кислоты на пятые сутки обнаруживается в чечевице (45,17 мг/100 г), это почти в 16 раз больше, чем в сухих семенах. Пектиновые вещества, содержащиеся в проростках, нормализируют уровень холестерина, а также благотворно влияют на процесс клеточного дыхания, повышают устойчивость организма к аллергическим реакциям и неблагоприятным факторам внешний среды.

Проростки хороший поставщик клетчатки. Клетчатка помогает организму в выработке тепловой энергии и усиливает перистальтику кишечника, нормализируя процесс пищеварения. Например, в зерне пшеницы содержание клетчатки составляет 3,3 г на 100 г, а в проростках пшеницы 4,6 г на 100 г.

Введение проростков в рацион - гарантия хорошей работы желудочно-кишечного тракта. Этим обусловлено профилактическое действие проростков злаковых.

Прорастающие семена - это богатый источник ферментов. Исследования Э. Хоуэлла, показано, что интенсивность работы ферментов в прорастающих семенах достигает максимум на 3-4 сутки после начала проращивания, а спустя 5 суток содержание ферментов заметно снижается. Поэтому рекомендовано употреблять проростки полезнее всего в течение первых пяти суток. Установлено, что в проростках некоторых культур количество ферментов увеличивается по сравнению с непроросшими семенами в 43 раза, иногда и больше.

1.2 Микробиологическая безопасность пророщенного зерна

Зерно является основным продуктом сельского хозяйства. Воды в зерне значительно меньше (около 14%), чем, например, в овощах (75-90%) Такая сравнительно невысокая влажность препятствует развитию микроорганизмов, хотя на зерне находится большое количество различных микроорганизмов. Основная масса их попадает на зерно, во время уборки урожая вместе с пылью и частицами почвы.

Бактерия - это одна из самых многочисленных групп микроорганизмов, встречающихся на поверхности зерна. Бактериям свойственны функции, характерные для живого организма - дыхание, питание, выделение и размножение, а некоторых бактерий природа наделила особой способностью защищаться при неблагоприятных условиях формированием внутри клеток особых образований -спор. Споры бактерий отличаются устойчивостью к действию высоких и низких температур, различных физических и химических факторов[7,93]. Исследования в области совершенствования технологий обеззараживания зерна и снижения микробиологической зараженности зернового хлеба проводились многими учеными Н.В. Цугленок, Г.И. Цугленок, Г.Г. Юсуповой, Н. В. Лабутиной, O.A. Коман, Н.П. Козьминой; Т.Г. Богатыревой. Вопросам качества и проблем микробиологической безопасности уделяли внимание такие выдающиеся ученые как Р.Д. Поландова, JI.A. Трисвятский, а также Е.Д. Казаков и многие другие исследователи. Известны труды Т.Б.Цыгановой, Г.Г. Юсуповой, Э. Вигмор, Л.И.Мачихиной, Г.И. Кошелевой, Ю.Н. Кондратьевой. Известно, что основным источником попадания микрофлоры на зерно является почва, к дополнительным относят ветер, осадки, насекомых, птиц. Вследствие недостатка питательных веществ и влаги на поверхности зерна, имеющего неповреждённую оболочку, могут развиваться только эпифитные микроорганизмы, которые не внедряются в ткани растений, не оказывают 21 вредного воздействия на их развитие и содержатся в основном во внешних слоях зерновки. Численность и видовой состав микробиоты зерна зависит от температуры и влажности среды на этапах выращивания, сбора и хранения урожая. Типичными эпифитами, которые присутствуют на поверхности зерновки, являются бактерии рода Ervinia и Pscudomonas. Кроме них зерно злаков часто содержит полевые грибы Altemaria, Helminthosporium. К типичной зерновой микробиоте относят грибы родов Aspergillis, Penecillium, Rhisopus. Подобные грибы обнаруживаются в основном на хранящемся зерне, что может служить причиной его самосогревания и порчи. Эту группу грибов называют плесени хранения. Плесени хранения не только изменяют семенные, биохимические и технологические свойства зерна, но и нередко делают зерно токсичным.

Нарушение целостности покровных тканей зерновки приводит не только к повышению суммарного содержания в нем бактерий и грибов, но к тому, что микроорганизмы проникают во внутренние части зерновки, в частности в алейроновый слой и эндосперм, где идет нарастание субэпидермальной микрофлоры. Зерновые культуры являются организмами-хозяевами для большого количества различных типов микроорганизмов, среди которых и микроорганизмы попадающие внутрь зерна и развивающиеся там, и микроорганизмы, живущие на поверхности зерна. По степени воздействия на сохранность зерна наиболее опасными представителями микрофлоры являются грибы, способные расти при низкой относительной влажности пространства между зернами. В массе зерна всегда присутствуют грибы хранения. Чтобы зерно не портилось ему необходимо обеспечить должные условия хранения. Хранящееся зерно поражают лишь несколько видов грибов. Наиболее распространенный леечный гриб (Aspergillus), приспособленный к питанию зерном низкой влажности. Аспергилловые грибы - одни из наиболее опасных микроорганизмов зерна. В процессе своего развития некоторые из них вырабатывают токсические вещества (афлотоксины), обладающие канцерогенными свойствами и поражающие главным образом 22 печень человека и животных. При большем содержании влаги на зерне способны расти определенные виды Penicillium.

Токсичные соединения некоторых грибов могут причинами сильного отравления, даже при их соприкосновении с кожей. Наличие микотоксинов в зерне ограничивает его использование. Во многих странах установлены допустимые нормы ПДК содержания афлотоксинов в пищевых продуктах и в кормах для животных. Проблема заключается в необходимости контролировать количество афлотоксинов в сырье и в готовой продукции. Есть также более безобидные представители микрорганизмов зерна, такие как дрожжи, актиномицеты. Однако при возникновении самосогревания они принимают самое активное участие в его развитие, выделяя большое количество тепла. Микробиоту зерна обычно составляют спороносные палочки -Bacillus subtilis (сенная палочка), Bacillus mesentericus (картофельная палочка), Bacillus myroides, а также молочнокислые и маслянокислые бактерии, пигментные бактерии, кишечная палочка и др. Кроме того, поверхность зерна обсеменена спорами различных плесневых грибов, на зерне находятся также дрожжи. Низкая влажность зерна обусловливает неактивное состояние микроорганизмов, находящихся на нем. В таком состоянии они не вызывают каких-либо изменений в зерне при его хранении. Часть микроорганизмов из-за неблагоприятных условий через некоторое время отмирает, другая часть сохраняет свою жизнеспособность. При увеличении содержания влаги в зерне сохранившиеся микроорганизмы начинают проявлять свою жизнедеятельность и в первую очередь плесневые грибки как наименее прихотливые к влажности среды. При дальнейшем увеличении влаги в зерне активными становятся и другие микроорганизмы - бактерии и дрожжи. Поэтому к хранению допускается зерно, влажность которого не превышает 13,5-15,5%.

Однако в процессе проращивания зерна при его влажности около 50% микроорганизмы начинают проявлять активность, поэтому обеспечение микробиологической безопасности проростков является важной и актуальной задачей. 23 Микроорганизмы, находящиеся на зерне, после измельчения его сохраняются большей частью и в продуктах переработки зерна - муке и крупе. Поэтому микробиота продуктов переработки зерна обычно включает те же микроорганизмы, которые находились на поверхности зерна. Разработки многих ученых направлены на создание методов обеспечивающих микробиологическую чистоту пророщенного зерна. Некоторые микроорганизмы, находившиеся в муке, сохраняются в выпеченном хлебе и вызывают его порчу. Среди различных видов порчи хлеба наиболее распространены картофельная болезнь, кровавая болезнь и плесневение. Картофельную болезнь хлеба вызывает Bacillus mesentericus (картофельная палочка) и Bacillus subtilis (сенная палочка). При сильном обсеменении муки споры бактерий может сохраниться и после выпечки хлеба, так как они выдерживают нагревание до 100°С в течение 3-4 часов. Хлеб, пораженный картофельной болезнью, имеет неприятный запах, становится липким, при его разломе видны тягучие нити, отчего эта болезнь получила еще название тягучей. В пищу такой хлеб непригоден. Картофельная палочка развивается в среде, близкой к нейтральной, поэтому тягучая болезнь возникает только в пшеничном хлебе, имеющем низкую кислотность, и не наблюдается в ржаном хлебе. Чтобы предупредить возникновение картофельной болезни хлеба, его после выпечки необходимо быстро охлаждать, так как температурный оптимум развития картофельной палочки около 40°С. Кровавая болезнь свое название получила от образующихся иногда на хлебе красных пятен, причиной которых является палочковидная бактерия продигиозум. Такой хлеб в продажу не допускается, хотя бактерия для человека опасности не представляет. Возникновению этой болезни способствуют повышенные температура, влажность воздуха в помещении, где хранится хлеб, и пониженная кислотность хлеба. Плесневение хлеба может происходить как на поверхности при ее увлажнении, так и в глубине мякиша, где достаточно влаги и куда может проникать воздух. Заражение хлеба вызывают различные плесени -Aspergillus, 24 Penicillium, Mucor и другие. Для предупреждения плесневения хлеба необходимо, чтобы он находился в сухих и хорошо проветриваемых помещениях. Лучшими условиями хранения хлеба следует считать температуру 10-15°С и относительную влажность воздуха около 75%.

1.3 Методы борьбы с микробиологическими поражениями зерновых продуктов

Известно достаточно много способов снижения микробиологической обсемененности зерна. Среди них различают физические (термические и лучевые), химические (окислители, фумиганты, ингибиторы ферментов и микотоксинов), биологические.

Физические способы дезинфекции заключаются в том, что пищевой продукт подвергают физическому воздействию, которое препятствует росту микроорганизмов. Метод ИК-обработки, являющийся одним из перспективных физических методов обработки пищевых продуктов и находит все большее применение в отраслях промышленности. Под инфракрасным излучением понимают невидимую глазом область излучения, примыкающую к красному спектру видимого светового излучения, с длиной электромагнитных волн от 0,76 до 5,3 мкм. Инфракрасные лучи отличаются от других электромагнитных колебаний частотой, длиной, скоростью распространения волн. Источник ИК излучения создает электромагнитное поле. Тепловая энергия передается с помощью этого поля и поглощается предметами окружающей среды, т.е атомами облучаемого вещества.

Особенностью передачи тепла материалам, нагреваемым инфракрасным излучением, по сравнению с конвективной передачей является возможность создания во много раз большей плотности потока тепла. Это позволяет достичь больших скоростей прогрева материала. Используя быстрый нагрев до высоких температур, можно изменять технологические свойства 25 продукта, в том числе улучшать его микробиологическое состояние.

В МГУПП Черных В.Я. и другими разработана технологическая схема получения экспандированной крупы из целого зерна пшеницы и хлопьев. Для тепловой обработки используется коротковолновой диапазон ИК-излучения 0,8-2,0 мкм, соответствующий максимальному поглощению энергии молекулами воды и гидроксильной группой -ОН и плотности лучистого потока Е= 16 кВт/м2, Е= 24 кВт/м2, Е= 28 кВт/м2 [95]. Черных В.Я. и др. разработана технология хлеба из целого зерна пшеницы с предварительной ИК-обработкой зерна перед замачиванием.

Зерно пшеницы обрабатывают на установке УТЗ-4, промывают водой не менее двух раз, замачивают в течение 22-26 часов при температуре 18-20 єС, излишки воды удаляют на ситах. Подготовленное зерно измельчают на диспергаторе. На основе диспергированной зерновой массы готовят тесто безопарным способом [95]. Инновационным способом борьбы с микроорганизмами является метод электротермического воздействия энергией СВЧ-поля на зерно. В основе методов обработки лежат магнитная или электрическая составляющая поля. СВЧ-нагрев осуществляется при взаимодействии электромагнитного поля с молекулами неметаллических компонентов продукта.

Данный метод рассматривается как безинерционный, не загрязняющий нагреваемый объект, позволяющий получить высокие температуры с большой скоростью нагрева по всему объему обрабатываемого материала, оказывающий высокое бактерицидное действие на микробиоту. Гибель микроорганизмов в электромагнитном поле высокой интенсивности наступает в результате теплового эффекта.

Исследованиями Юсуповой Г.Г. и Синельниковой О.В. выявлено, что энергия СВЧ-поля для снижения микробиологической обсемененности зерна пшеницы в комплексе с применением заквасок благоприятно воздействует на качество и микробиологическую безопасность зернового хлеба. Были проведены исследования с использованием озона в целях обеззараживания различных объектов. Исследовали возможность использования 26 озона для обработки муки из арахиса и семян хлопчатника, загрязненных афлотоксинами. Афлотоксины АТ, АТ В1 и G1 активно разрушались при озонировании, АТ В2 был более устойчив к действию озона. Работы не получили дальнейшего развития так как было отмечено значительное снижение кормовой ценности муки.

Озон применяли для борьбы с загрязнением трихотеценовым микотоксиом (ДОН). При концентрации озона в воздухе% и выше содержание ДОН заметно снижалось, однако при обычно используемых для отбеливания муки концентрациях озона и хлора (0,1-0,5%) снижения не происходило. Была показана эффективность применения окислителей с водой во время гидротермической обработки зерна перед помолом. В дальнейшем было показано, что озонирование пшеницы приводит к разрушению ДОН только во влажной среде, обработка сухого зерна была неэффективной. По данным белорусских исследователей, обработка зерна водой, насыщенной озоном (0,1-0,3 мг/л), в течение 10-30 мин вызвала полную гибель микроорганизмов и разрушение микотоксинов АТ И1, охратоксина А и трихотеценового микотоксина, содержащихся в зерне в общем количестве 11,7 мг/кг. Подкисление воды до рH5-6 усиливало действие озона.

В опытах на животных установлена безвредность зерна после озонирования, т.е. отсутствие как самих микотоксинов, так и токсичных продуктов их распада. Во ВНИИЗе было исследовало действие озона не только на микрофлору зерна, но и на микотоксины, присутствующие в зерне. Озонированию подвергали зерно сухое (9-9,5%) и увлажненное до 17%. Была установлена различная устойчивость основных групп микроорганизмов зерна к биоцидному действию озона. По озоноустойчивости микроорганизмы располагались следующим образом (в убывающем порядке): спорообразующие бактерии > плесневые грибы> кМАФАнМ> картофельной палочки. При обработке сухого зерна пшеницы озоном в разных концентрациях (2,04-50,0 г/мі) наблюдалось умеренное обеззараживание зерна от основных групп 27 микроорганизмов. Максимальная величина обеззараживания зерна от спорообразующих бактерий составила 58,9%, от плесневелых грибов-77,9%. Зависимость «доза-эффект» при озонировании сухого зерна проявлялось слабо. Обработка озоном зерна, увлажненного до 17%, существенно увеличивала биоцидное действие озона. Обеззараживание зерна от спорообразующих бактерий превышало 98%, от плесневелых грибов и кМАФАнМ-99%. Оптимальный режим обработки увлажненного зерна: концентрация озона-3 г/мі; время обработки -10 ч; удельный расход озона- 0,3-0,4 г/кг/ч. Таким образом, озонирование приводило не только к снижению количества грибов, но и к изменению видового состава микрофлоры. Если в зерне до обработки преобладали пенициллы (49-63% от суммы грибов), то после озонирования - аспергиллы (64-84% от суммы грибов). Наиболее опасный вид Aspflavus, образующий AT, оказался наиболее устойчивым к действию озона. Обработка зерна озоном приводила к последующему торможению развития картофельной болезни в хлебе. После обработки зерна озоном срок безопасного хранения хлеба (без признаков «картофельной болезни») возрастал на 50 ч по сравнению с хлебом из неозонированного зерна. Использованные режимы обработки не вызывали ухудшения мукомольных и хлебопекарных свойств зерна.

Были сделаны выводы, что в целом фунгицидное и бактерицидное действие озона способствовало улучшению сохранности и санитарного состояния зерна и продуктов его переработки за счет снижения численности микроорганизмов, частичного разрушения микотоксинов и торможения развития «картофельной болезни» хлеба.

Антисептиками называют химические вещества, обладающие способностью затормаживать развитие в пищевых продуктах микроорганизмов и тем самым предохранять продукты от порчи. Химические антисептики получили широкое применение со второй половины XIX века, когда химическая промышленность стала синтезировать разнообразные органические вещества, обладающие консервирующим действием. Однако санитарное законодательство 28 большинства стран разрешает консервирование пищевых продуктов антисептиками до минимума, ограничивая виды антисептиков, их дозы и ассортимент продуктов, в которых они допускаются.

Отрицательное отношение санитарного законодательства к химическим антисептикам обосновывается следующими мотивами:

1. Некоторые антисептики обладают токсическими свойствами.

2. Антисептики со слабо выраженной токсичностью должны применяться для консервирования в значительных количествах, что создает возможность также отрицательного влияния, даже относительно безобидных антисептиков на здоровье населения.

3. Некоторыми группами населения в определенных условиях их жизни (северные экспедиции) консервированные продукты могут потребляться длительное время. Следовательно, эти группы населения могут длительно вводить в организм антисептики.

4. При недобросовестном отношении к делу применение антисептиков дает возможность использовать продукты, недоброкачественные в санитарном отношении.

Сокращение применения антисептиков обязывает уделять больше внимания условиям производства, транспорта и хранения продуктов. Применение некоторых антисептиков для консервирования пищевых продуктов допускается в тех случаях, когда исключена возможность применения каких- либо других методов, более приемлемых по гигиеническим соображениям. Перекись водорода рекомендовалась долгое время для консервирования молока и разрешалась для этой цели одно время. Достоинством перекиси водорода является ее полная безвредность, так как она легко распадается на воду и кислород. В некоторых государствах она была предложена для изготовления антисептического льда, применяемого для перевозки рыбы. Однако перекись водорода не обладает устойчивым бактерицидным действием.

Кислород, освобождающийся при ее распаде, может способствовать окислению 29 некоторых витаминов. Поэтому, несмотря на безвредность, перекись водорода не может быть рекомендована для консервирования пищевых продуктов. Перекись кальция и другие перекисные соединения не обладают выраженным консервирующим действием, но применяются для активирования дрожжевого брожения. Они действуют как окислительные вещества, ограничивающие деятельность некоторых ферментов. Для этой же цели применяется бромистый и йодистый калий. Эти вещества не нашли применения.

Сернистая кислота разрешается для консервирования санитарным законодательством ряда стран. Применение сернистой кислоты встречает меньше возражений со стороны гигиенистов, так как при варке консервированных продуктов она достаточно полно удаляется из них. Будучи введена в организм в небольших количествах, она быстро окисляется и превращается в сульфаты, которые в небольшом количестве участвуют в нормальном обмене веществ в организме и легко выделяются из него.

Сернистая кислота применяется или в чистом виде, или в виде солей сернистой кислоты. Консервирование сернистой кислотой способствует хорошему сохранению витамина С, но разрушает тиамин. Стабилизирующее действие сернистой кислоты на витамин С связано с подавлением ферментной системы, при помощи которой происходит окисление аскорбиновой кислоты. Сернистая кислота подавляет действие пероксидазы, полифенолоксидазы, аскорбиноксидазы. Этот антисептик применяется для консервирования растительных продуктов и не должен применяться для продуктов, ценных в отношении содержания тиамина. Применение сернистой кислоты нежелательно для консервирования мясных и рыбных продуктов, так как он делает незаметными признаки порчи. В некоторых продуктах даже после удаления сернистой кислоты сохраняется характерный для нее неприятный вкус.

К консервантам относятся такие соединения серы, как сульфит натрия безводный (Na2S0) или его гидратная форма (Na2S03 7H20), метабисульфат (тиосульфат) натрия кислый или гидросульфит натрия (NaHS03). Эти 30 консерванты хорошо растворимы в воде и выделяют сернистый ангидрид (S03), которым и обусловлено их антимикробное действие. С одним стаканом сока в организм человека вводится примерно 1,2 мг сернистого ангидрида, а в 200 мл вина содержится 40...80 мг консерванта. Попадая в организм человека, сульфиты превращаются в сульфаты, которые хорошо выводятся с мочой.

Сорбиновая кислота и ее соли в последние годы разрешены почти во всех странах в качестве консервантов в концентрациях от 0,01 до 1,2%. Бензойная кислота и ее препараты в гигиеническом отношении считаются более безвредными консервантами по сравнению с большинством других химических антисептиков. Бензойная кислота является одним из природных консервантов, которые входят в состав многих плодов. Бензойная кислота и ее соли даже в небольших количествах тормозят рост аэробных микробов, тогда как для подавления дрожжевых и плесневых грибов необходимы более высокие концентрации. Она встречается в растениях, как в свободном виде, так и в виде эфиров или амидов. Эффективные концентрации бензойной кислоты 0,1-0,4%.

Эффективность бактерицидного действия бензойной кислоты резко усиливается при повышении в среде концентрации водородных ионов. Более эффективно действует против дрожжей и бактерий и менее эффективно против плесени. Многочисленные опыты в разных странах не дали каких-либо убедительных результатов, указывающих на вредное действие этого консерванта. Вредное действие данного антисептика не было установлено даже при введении его в количествах, во много раз превышавших практически возможное его введение с консервированными пищевыми продуктами. Салициловая и муравьиная кислоты в настоящее время запрещены вследствие их значительно большей токсичности и меньшей эффективности по сравнению с другими доступными консервирующими веществами. Пропионовая кислота, кальциевая ее соль и некоторые другие жирные кислоты обладают эффективным действием против развития плесени на поверхности пищевых продуктов, например, на корке сыра. Для этой цели сыр 31 погружают в 10% раствор пропианата кальция или им обрабатывают обертки сыра.

В ряде европейских стран пропионовая кислота добавляется в муку, а в США применяется в качестве консерванта при производстве хлебобулочных и кондитерских изделий. Совместное использование пропионовой кислоты и ультразвука приводит к стерилизации зерна, что позволяет повысить его микробиологическую чистоту при хранении. Уксусная кислота снижает микробиологическую обсемененность зерна при производстве хлеба. Установлено, что внесение 0,5% уксусной кислоты в замочную воду позволяет снизить обсемененность зерна на 60%. Лимонная кислота не обладает токсичностью и канцерогенностью, применяется в качестве консерванта и является средством регулирования технологического процесса в хлебопечении. Янтарная кислота имеет большие перспективы для применения в пищевой промышленности, так как обладает значительным антиоксидантным действием. Ее антиоксидантные свойства связывают с хорошей окисляемостью, что предотвращает перекисное окисление липидов. На организм человека янтарная кислота оказывает оздоровительное действие, не вызывая побочных эффектов и привыкания, так как стимулирует выработку энергии в клетках, усиливает клеточное дыхание, способствует усвоению кислорода клетками, тканями и органами. Янтарная кислота рекомендуется как средство повышения иммунитета, предотвращения заболевания атеросклерозом и другими болезнями, в основе развития которых лежит перекисное окисление липидов. Янтарная кислота является универсальным промежуточным метаболитом, образующимся при реакциях взаимопревращения белков, углеводов и липидов. Норма потребления янтарной кислоты - 0,3 - 0,5 г/сутки. Установлено, что применение лимонной и янтарной кислот при различных уровнях рН среды существенно повышает активность ферментов и бродильную способность дрожжей. Применение молочной кислоты в хлебопечении обусловлено ее селективным бактериостатическим действием, высокими диффузионными 32 свойствами, способностью улучшать физиологическое состояние дрожжей, регулировать рН и текстуру теста, повышать ферментативную активность дрожжей и предупреждать развитие в хлебе картофельной палочки

В России запатентован способ производства зернового хлеба, предусматривающий замачивание зерна в воде в присутствии ионов серебра в концентрации 0,15-0,35 мг/л. Присутствие ионов серебра позволяет уничтожить многие микроорганизмы, при этом активность дрожжей не снижается. Формальдегид в прошлые годы широко применялся в европейских странах для консервирования молока и других продуктов. Он обладает большой бактерицидностью, но мало приемлем по гигиеническим соображениям, т.к. более токсичен, чем другие химические антисептики. Формальдегид является активным протоплазматическим ядом, действующим при контакте с клеточными элементами на их протоплазму. Этим действием на белок объясняется некоторое уплотнение зерен икры при применении препаратов уротропина.

Вследствие большой химической активности формальдегид обладает сильным дезодорирующим действием. Он допускается в некоторых странах лишь для консервирования продуктов с ограниченным объемом потребления. формальдегид применяется в виде гексаметилентетрамина (уротропина) только для консервирования кетовой икры в количестве до 1 000 мг на 1 кг в смеси с бурой. В настоящее время находят применение ингибиторы плесневых грибов, оказывающих сильное влияние даже в малых концентрациях. Так, сильным угнетающим действием не только на плесени, но и на все микроорганизмы и жизнедеятельность зерна обладает хлорпикрин. Введением его паров в зерновую массу можно прекратить ее самосогревание. Достаточно сильно угнетает плесневые грибы дихлорэтан. Весьма эффективными являются тиомочевина и 8-оксихинолинсульфат. Токсическое действие тиомочевины на зерно пшеницы весьма незначительно.

Антимикробные и фунгицидные свойства отдельных растений известны и широко используются в медицине и пищевой промышленности. Описано свыше 33 700 индивидуальных специфических веществ, выделенных из высших растений, которые в разной степени обладают антимикробной активностью. При изучении антибиотических свойств растений испытывают различные экстракты (водные, спиртовые, эфирные, масляные и другие), а также измельченные ткани различных органов, соки, эфирные масла. Применение антимикробных веществ растительного происхождения экономично и в тоже время позволяют наряду со снижением микробиологической обсемененности зерна улучшить некоторые показатели его качества. На основании анализа имеющихся литературных данных исследования антимикробных свойств высших растений можно заключить, что большинство активных веществ задерживают рост грамположительных кокковых микроорганизмов, реже - грибов, дрожжей, грамположительных спорообразующих микроорганизмов, редко грамотрицательных. Например, в Орловском ГТУ предложен метод для снижения микробиологической обсемененности зерна путем внесения в замоченную воду 1% пасты из корня хрена, измельченного до размеров частиц 600 мкм. Показано, что использование пасты хрена привело к снижению роста и развития микроорганизмов: количество кМАФАМ снизилось на 80,7% плесеней и дрожжей на 85,7/57,1% соответственно; спорообразующих бактерий - на 85,2% по сравнению с контрольным образцом. Паста хрена обладает антисептической активностью, что подтверждает целесообразность применение пасты хрена для снижения количества микроорганизмов в зерне. При этом качество хлеба не изменяется, органолептические и физико-химические показатели соответствуют требуемым нормам.

Фитонцидами называют бактерицидные вещества растительного происхождения. Они обладают летучестью и могут действовать на микрофлору не только непосредственно, но и на некотором расстоянии. Наибольшим бактерицидным эффектом обладают фитонциды лука и чеснока. Введение этих продуктов в растительную пищу может снижать количество микроорганизмов. Лизоцим является бактерицидным веществом, присутствующим в некоторых выделениях и в тканях человека и животных. Лизоцим действует бактерицидно преимущественно на кокковые формы. На кишечную палочку влияния не оказывает. Рост брюшнотифозных палочек задерживается слабо.

Лизоцим был предложен проф. В. Ермольевой для консервирования зернистой икры осетровых рыб. В настоящее время перспективным является применение в технологии зернового хлеба растительного сырья, обладающего антисептическим действием. Консервирующие добавки растительного происхождения имеют большую перспективу, так как позволяют добиться такого же антимикробного эффекта, как и консерванты синтетического происхождения, но на организм человека действуют мягче. Выбор консервантов и их дозировка зависят от степени бактериальной загрязненности и качественного состава микроорганизмов; условий производства и хранения; химического состава продукта и его физико-химических свойств, а также от ожидаемого срока годности.

2. Экспериментальная часть

2.1 Методы оценки зерна пшеницы

При проведении физико-химических показателей зерна пшеницы использовали общепринятые методики:

отбор проб зерна проводили по ГОСТ 13586.3-83;

содержание сорной и зерновой примеси определяли по ГОСТ 30483-97;

количество зараженности и поврежденности зерна вредителями определяли по ГОСТ 13586.4-83; запах и цвета зерна определяли по ГОСТ 10967-90;

определение влажности зерна проводили по ГОСТ 13586.5-93;

натуру зерна определяли по ГОСТ 10840-64;

массы 1000 зерен определяли в соответствии с ГОСТ 10842-89;

стекловидности зерна определяли по ГОСТ 10987-76;

определение энергии прорастания и способности прорастания проводили в соответствии с ГОСТ 10968-88.

2.2 Метод проращивания пшеницы

В стеклянную емкость помещали зерно, несколько раз промывали проточной водой. Заливали зерна водой на 4 часа, для того чтобы зерна набухло в воде, горлышко банки покрывала марлей. После этого сливали воду и устанавливали банку кверху дном под углом 45 градусов, чтобы вода могла свободно стекать. В течение двух дней промывали проростки 2-3 раза в день ставя банку под кран, наполняя ее водой и сливали воду. После промывки снова располагали банку под углом 45 градусов.

2.3 Определение содержания витаминов

2.3.1 Определение содержания аскорбиновой кислоты

Содержания витамина С в проросших зернах пшеницы определяли в соответствии с ГОСТ 24556-89.Метод основан на экстрагировании витамина С раствором кислоты (соляной) с последующим титрованием визуально раствором 2,6-дихлорфенолиндо-фенолята натрия до установления светло- розовой окраски. Массовую долю аскорбиновой кислоты (Х) в процентах вычисляют по формуле(4):

Х = [(V1 - V2) * T * V3 * 100 / V4 * m], (4)

где V1 - объем раствора 2,6-дихлорфенолиндофенолята натрия, израсходованный на титрование экстракта пробы, см3;

V2 - объем раствора 2,6-дихлорфенолиндофенолята натрия, израсходованный на контрольное испытание, см3;

Т - титр раствора 2,6-дихлорфенолиндофенолята натрия, г/см3;

V3 - объем экстракта, полученный при экстрагировании витамина С из навески продукта, см3;

V4 - объем экстракта, используемый для титрования, см3;

m - масса навески продукта, г. За окончательный результат испытания принимают среднее арифметическое результатов двух параллельных определений.

2.3.2 Определение содержания тиамина и рибифлавина

Определение содержания витаминов В1 и В2 в пророщенном зерне определяли флюорометрическим методом в соответствии с рекомендациями Института питания.

2.4 Метод проведения лабораторной выпечки

Приготовление теста осуществляли в лабораторных условиях. Пшеничное тесто готовили безопарным способом из муки первого сорта, по рецептуре, приведенной в таблице 5.

Таблица 5 - Базовая рецептура приготовления дрожжевого теста из пшеничной муки

Тесто замешивали до однородной консистенции. Формование тестовых заготовок массой 200 г осуществляли вручную

Расстойку тестовых заготовок проводили при температуре 38°С и относительной влажности воздуха 75-80% в течение 40-45 мин. Момент готовности тестовых заготовок определяли органолептически.

Выпечку проводили в лабораторной электрической печи при температуре пекарной камеры 230°С в течение 20 минут.

Охлаждение готовых хлебобулочных изделий осуществляли естественным путем при комнатной температуре до 30°С.

Анализ хлеба проводили через 16-18 часов после выпечки по следующим показателям:

влажность мякиша определяли по ГОСТ 21094-75;

пористость хлеба по ГОСТ5669-96;

кислотность мякиша по ГОСТ 5670-96;

удельный объем хлебобулочных изделий определяли делением измеренного объема на массу и выражали в смі/г в соответствии с руководством;