Результат интеллектуальной деятельности: Способ определения "картофельной болезни хлеба" в зернопродуктах без пробной лабораторной выпечки

Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к мукомольной и хлебопекарной.

К числу специфических гигиенических факторов риска для вырабатываемых из зерна продуктов могут быть отнесены спорообразующие бактерии рода Bacillus - возбудители «картофельной болезни хлеба» (КБХ).

Расширение сети малых предприятий по производству хлебобулочных изделий, стремление к уменьшению технологических затрат, приводящие к сокращению технологических операций по очистке зерна, помещений, емкостей и оборудования, сокращения периода брожения полуфабрикатов, изменение кислотности теста, все эти факторы способствуют резкому увеличению вероятности заболевания. Например, в производстве хлеба с высоким содержанием отрубей, которые изначально сильнее обсеменены спорообразующими бактериями, при уменьшении кислотности теста вероятность заболевания резко возрастает [1, 2].

При этом случаи выявления очагов поражения «картофельной болезни хлеба» отмечаются не только в южных районах, но и в северных районах России, и в весенне-летний период, и в зимнее время.

Вследствие распространения КБХ для предприятий мукомольно-крупяной и хлебопекарной отраслей промышленности существенный интерес представляет своевременное определение в продуктах переработки зерна (мука, отруби, солод молотый, зародыш) спорообразующих бактерий (СБ), чтобы своевременно выявлять «тягучую» или «картофельную болезнь хлеба».

«Картофельная болезнь хлеба» - это бактериальная порча, проявляющаяся первоначально в виде неприятного специфического запаха, далее сопровождающаяся потемнением и разрушением мякиша хлеба бактериальными ферментами. Мякиш становится заминающимся, в нем образуются провалы, появляется липкость вследствие накопления бактериальных слизистых полисахаридов и гидролиза крахмала хлеба α-амилазой СБ.

Существующие методы контроля можно разделить на микробиологические, технологические и биохимические (ферментные).

Микробиологический метод. Посев пастеризованных смывов с продукта на агаризованные среды. Продолжительность анализа 50-75 ч. Метод позволяет определить количество спор бактерий, однако не учитывает их ферментную активность, поэтому полученные результаты не всегда совпадают с интенсивностью заболевания хлеба. Неприменим для большинства предприятий, не оснащенных микробиологическими лабораториями.

Существуют примерные микробиологические нормы для муки. При наличии в 1 г до 200 спор мука считается нормальной, при содержании от 200 до 1000 спор мука относится к сомнительной. Мука, содержащая более 1000 спор в 1 г, считается опасной, так как может приводить к возникновению «картофельной болезни хлеба» [3].

Технологический метод. Основан на проведении в лабораторных условиях пробной выпечки хлеба и последующей его инкубации при 37°С в течение 36 ч. Оценка проявлений «картофельной болезни» в хлебе - органолептическая. Продолжительность метода составляет несколько суток, т.к. включает в себя проведение лабораторной пробной выпечки и 36 ч инкубации выпеченного хлеба. Технологический метод наиболее трудоемкий, длительный и основан на субъективной оценке проявлений «картофельной болезни» в выпеченном хлебе [4].

Ферментный метод, разработанный ВНИИХП для муки, основан на измерении зон просветления на фотопленке, образующихся под действием протеолитических ферментов спорообразующих бактерий, накопившихся в пастеризованных экстрактах муки. Продолжительность анализа примерно 8 ч. В методе отсутствует достоверная количественная оценка, он не учитывает основной повреждающий фактор - активность α-амилаз спорообразующих бактерий, вызывающих декстринизацию крахмала мякиша [5].

Использование рассмотренных методов или затруднительно в производственных условиях, или не обеспечивает точной оценки зараженности СБ продуктов выработанных из зерна.

Известен способ (RU патент №2519107, опубл. 10.06.2014), в котором описан метод определения «картофельной болезни» в муке и хлебе с помощью разжижающей активности бактериальной α-амилазы, накапливающейся в выпеченном хлебе и определяемой на приборе типа ПЧП-3, с последующим расчетом по формуле.

Наиболее близким к разработанному способу можно признать способ, известный из (RU патент №2519107, опубл. 10.06.2014), в котором для выявления степени зараженности муки возбудителями «картофельной болезни хлеба» проводят этап пробной лабораторной выпечки с дальнейшей инкубацией в провокационных условиях выпеченного хлеба в течение 16-24 часов с дальнейшим определением в нем разжижающей активности (прототип).

Однако известный способ имеет следующие недостатки. Полный цикл по выявлению «картофельной болезни хлеба» занимает 32-35 часов, необходим этап пробной лабораторной выпечки, являющийся энерго- и трудозатратным, проверку РА предлагается проводить 2 раза в 16 и 24 часа для уточнения времени развития органолептических признаков.

Техническая задача, решаемая посредством разработанного способа, состоит в расширении ассортимента средств контроля в пищевой промышленности.

Технический результат, достигаемый при реализации разработанного способа, состоит в обеспечении возможности определения «картофельной болезни» не только в муке, но и в других продуктах переработки зерна, таких как отруби, солод молотый, зародыш и пр. путем разработки способа выявления зараженности возбудителями и возможности развития «картофельной болезни хлеба», уменьшение времени и исключение этапа пробной лабораторной выпечки, тем самым повышая эффективность анализа в продуктах переработки зерна.

Указанный технический результат достигается тем, что разработан способ, основанный на способности бактериальной α-амилазы гидролизовать крахмал до декстринов, что сопровождается падением вязкости крахмального клейстера, и включает в себя приготовление водного смыва бактерий с проверяемого продукта переработки зерна, фильтрацию и пастеризацию смыва для уничтожения вегетативных форм бактерий, инокуляцию хлебного субстрата пастеризованными смывами, причем контрольное инокулирование проводят стерильной водой, инкубирование их при 40°С в течение 16 ч, экстракцию бактериальной α-амилазы из хлебного субстрата с последующей фильтрацией и определением разжижающей активности α-амилазы в экстрактах по скорости разжижения картофельного крахмала, с последующим расчетом величины РА в процентах.

Данный способ дает возможность определять разжижающую активность бактериальной α-амилазы, например, на приборе ПЧП-3, предназначенном для определения числа падения (ПЧП), которым оснащено большинство предприятий системы хлебопродуктов.

Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показал, что заявляемый способ отличается от известного тем, что вместо пробной лабораторной выпечки проводят этап микробиологического смыва с интересующего продукта, фильтрацию и пастеризацию приготовленного смыва, после подготовленными смывами инокулируют хлебный субстрат, параллельно проводят подготовку контрольного хлебного субстрата с помощью стерильной воды, хлебный субстрат выдерживают в термостате 16 часов при t=40°С.

По мнению заявителя разработанный способ соответствует условиям охраноспособности «новизна» и «промышленная применимость».

Способ иллюстрирован рисунком, на котором изображена схема основных этапов определения разжижающей активности бактериальной α-амилазы в смывах с продуктов переработки зерна, где обозначено:

1. Формирование лабораторной пробы для проверки.

2. Приготовление водного смыва микроорганизмов с проверяемой пробы.

3. Фильтрация и пастеризация смывов.

4. Заражение хлебного субстрата пастеризованными смывами с продуктов переработки зерна. Контрольное инокулирование хлебного субстрата водой.

5. Накопительная культура спорообразующих бактерий из смыва на хлебном субстрате (инкубация).

6. Экстракция бактериальной α-амилазы из хлебного субстрата (контрольного и зараженного). Гомогенизация, фильтрация.

7. Измерение разжижающей активности бактериальной α-амилазы в экстрактах хлеба по падению вязкости крахмала на приборе ПЧП.

8. Расчет показателя разжижающей активности бактериальной α-амилазы по формуле.

Способ осуществляется следующим образом.

После формирования лабораторной пробы берут навеску продукта 10 г и готовят водный смыв. Смывы фильтруют через ватный тампон и помещают в водяную баню для пастеризации в течение установленного времени. По завершении пастеризации колбы со смывом охлаждают в емкости с ледяной водой.

Подготовленный хлебный субстрат для накопления бактериальной α-амилазы в количестве, достаточном для определения РА стерилизуют в автоклаве при давлении в 1 атм, поддерживаемые в течение 20 мин. На стерильный хлебный субстрат, помещенный в чашки Петри, равномерно вносят или пастеризованный смыв с проверяемого продукта (опытный, зараженный вариант), или воду (контрольный вариант).

Закрытые чашки Петри помещают в термостат, предварительно нагретый до 40°С, и выдерживают в нем в течение 16 часов.

Инкубированный хлебный субстрат гомогенизируют с дистиллированной водой в блендере. Полученный гомогенат переносят в колбу и дают отстояться до сформирования осадка измельченного хлеба. Просветлевшую надосадочную жидкость фильтруют, стараясь не затронуть осадок. Фильтрат не должен содержать плотных включений, в последнем случае его подвергают вторичному фильтрованию. В фильтрате определяют ЧП, например, с помощью прибора ПЧП-3.

При работе на приборе ПЧП следует пользоваться общими указаниями, изложенными в инструкции к прибору и в ГОСТ 27676-88. Использование в способе серийно выпускаемого прибора ПЧП-3 обеспечивает ему промышленную применимость и не требует разработки новых средств контроля.

В нужное количество вискозиметрических пробирок (по 2 на каждое определение) взвешивают картофельный крахмал, который является субстратом для деятельности α-амилазы. Определяют ЧП в 2 пробирках с крахмалом для проверки состояния прибора и качества крахмала.

Полученные экстракты разбавляют водой до необходимой концентрации и вносят в 2 пробирки с крахмалом. Установленным образом определяют ЧП крахмала с внесенными экстрактами.

По завершении определения ЧП испытатель располагает следующими исходными величинами для расчета РА бактериальной α-амилазы: ЧП экстракта контрольного хлебного субстрата, увлажненного водой, (ЧП_К) и ЧП экстракта с опытного хлебного субстрата, инокулированного смывом с продукта, (ЧП_зар).

Находят разницу ЧП экстрактов контрольного и опытного хлебного субстрата и выражают ее в процентах от ЧП_К, вычитая из последней величины 60 с - время нагрева вискозиметрических пробирок с крахмалом в ПЧП. 60 с автоматически вычитается и в числителе формулы, при расчете разницы величин ЧП. Отрезок времени, оставшийся после вычитания из ЧП 60 с, более тесно связан со скоростью разжижения крахмала под действием α-амилазы бактерий.

РА рассчитывают по следующей формуле:

где

РА - разжижающая активность, %;

ЧП_к - число падения крахмала с экстрактом из хлебного субстрата, увлажненного стерильной водой, с;

ЧП_зар - число падения крахмала с экстрактом из хлебного субстрата, инокулированного смывами с продукта, с.

Вычисления проводят до первого десятичного знака с последующим округлением до целого числа. При определении РА в двух повторностях допустимые относительные расхождения между ЧП двух параллельных определений не должны превышать 15% от средней арифметической величины. В случае превышения этого значения производят третье дополнительное определение.

Таким образом, РА характеризует относительное снижение вязкости крахмального клейстера под действием α-амилазы спорообразующих бактерий, накопившейся в хлебном субстрате, инокулированном смывами с продуктов переработки зерна, и выраженное в % от ЧП хлебного субстрата, увлажненного стерильной водой.

Величина РА может колебаться в пределах от 0 до 95-97%, она имеет сильную зависимость от количества спорообразующих бактерий возбудителей «картофельной болезни хлеба», находящихся в массе продукта, и от их ферментной активности. Она тесно связана с органолептическими признаками КБХ.

Таким образом, использование заявляемого метода дает возможность обнаруживать «картофельную болезнь хлеба» не только в муке, но и в других продуктах переработки зерна, таких как отруби, солод молотый, зародыш и пр., исключая полностью этап пробной лабораторной выпечки. Необходимое время для определения зараженности составляет 18 часов, что сокращает время определения по сравнению с прототипом, и позволяет использовать нормативы разжижающей активности бактериальной α-амилазы как количественный показатель при формировании рецептуры хлебобулочной продукции.

Источники информации

1. Юсупов Р.Х., Матвеев Б.А. и др. Картофельная болезнь хлеба и способы ее предупреждения // Материалы ХLII научно-технической конференции ЧГАУ. - М., 2003. - С. 374.

2. Львова Л.С. Контаминация муки возбудителями картофельной болезни / Л.С. Львова, А.В. Яицких // Кондитерское и хлебопекарное производство. - 2014. - №11-12. - С. 58-61.

3. Мишустин Е.М., Трисвятский Л.А. Микробы и зерно. - М.: Изд-во АН СССР, 1963. - 292 с.

4. Методы выявления и предупреждения картофельной болезни хлеба / А.П. Демчук, И.М. Ройтер. - М.: Москва, 1970.

5. Инструкция по предупреждению картофельной болезни хлеба / Поландова Р.Д., Богатырева Т.Г., Сидорова О.Ф. и др. - М.: Минсельхозпрод РФ, 1998. - 31 с. (№1100/2451-98-115).