Рисовый гриб как источник новых молочнокислых бактерий для квасного производства

УдК 663.479.1

рисовый гриб как источник новых молочнокислых бактерий для квасного производства

Е. А. Цед канд. техн. наук, доцент; З. В. Василенко, д-р техн. наук, профессор; Л. М. Королева, канд. техн. наук, доцент; С. В. Волкова, канд. техн. наук; Ю. А. Глусцова

Могилевский государственный университет продовольствия, Республика Беларусь

Ключевые слова: хлебный квас; рисовый гриб; молочнокислые бактерии; натуральные безалкогольные напитки брожения.

Keywords: grain kvass; a rice fungus; lactic bacteria; natural soft drinks of fermentation.

Основной представитель безалкогольных напитков брожения — хлебный квас, технология получения которого основывается на процессах сочетанно-го молочнокислого и спиртового брожений естественного растительного сырья.

Классическими микроорганизмами, применяемыми в производстве хлебного кваса, являются чистые культуры квасных дрожжей рода Saсcharomyces cerevisiae расы М и молочнокислых бактерий рода Ве1аЬас1епит brevis штаммов р-11 и р-13, которые были выделены Л. И. Чеканом из лучших сортов кваса кустарного производства еще в 20-годах прошлого столетия [1].

Вполне естественно, что при столь длительном культивировании данных культур и их многократных последовательных пересевах свойства микроорганизмов значительно ухудшаются — снижаются их бродильная активность и способность синтезировать биологически активные вещества, замедляются процессы размножения и т. д. В связи с этим вопросы выделения и исследования новых штаммов микроорганизмов для производства хлебного квас имеют ключевое значение в создании новых биотехнологий производства напитков брожения, не требующих каких-либо дополнительных материальных затрат.

В Могилевском государственном университете продовольствия на кафедре «Технологии пищевых производств» проводятся исследования по изысканию новых микроорганизмов, способных интенсифицировать процессы получения продуктов брожения. Нами в течение ряда лет всесторонне изучалась естественная, эволюционно

сложившаяся полисимбиотическая культура микроорганизмов под бытовым названием рисовый гриб. Был идентифицирован видовой микробный состав указанной поликультуры с присвоением ей научного названия Oryzamyces indict, определена его токсикологическая безопасность, изучены технологические свойства и кинетические параметры культивирования, способность продуцировать биологически ценные вещества, на основании чего была разработана новая биотехнология получения новых натуральных безалкогольных напитков брожения на основе рисового гриба [2, 3, 4, 5, 6].

Учитывая, что рисовый гриб представляет собой симбиотическое сожительство двух видов молочнокислых бактерий — Lactobacillus paracasei subsp. paracasei, Leuconostoc mesen-teroides subsp. dextranicum, двух видов дрожжей — Zygosaccharomyces fermentati Naganishi, Pichia membra-naefaciens Hansen и одного вида уксуснокислых бактерий — Acetobacter aceti, представляло интерес определить возможность использования отдельных чистых культур микроорганизмов, а именно молочнокислых бактерий при получении хлебного кваса.

В качестве объекта исследований по изучению возможности применения молочнокислых бактерий рисового гриба в квасном производстве была выбрана культура Lactobacillus paracasei subsp. paracasei, поскольку она — более сильный кислотообразо-ватель по сравнению с Leuconostoc mesenteroides subsp. dextranicum. Активное кислотообразование предпола-

гает создание благоприятных условий для развития квасных дрожжей, что в конечном итоге будет способствовать целенаправленному формированию ор-ганолептических и физико-химических показателей качества готового напитка.

Для определения возможности использования данной культуры в квасном производстве необходимо было исследовать технологические свойства Lactobacillus paracasei subsp. paracasei, а именно оптимальные температуру, значения рН, режимы хранения применительно к условиям квасоварения.

Для этого готовили стерильное квасное сусло с концентрацией сухих веществ 8%, засевали Lactobacillus paracasei subsp. paracasei и термоста-тировали в диапазоне температур от 20 до 40 °С с интервалом 2 °С в течение 2 сут. Исследование влияния активной кислотности среды (рН) на развитие изучаемых микроорганизмов проводили в диапазоне значений рН 2-9 при оптимально подобранной температуре. По окончании культивирования молочнокислые бактерии высевали на сусло-агар с карбонатом кальция и по наличию зон лизиса подсчитывали количество выросших колоний. Данные эксперимента представлены на рис. 1, 2.

Как следует из данных рис. 1, температура культивирования существенно влияет на развитие исследуемых молочнокислых бактерий. Оптимальная температура роста для Lactobacillus paracasei subsp. paracasei располагается в диапазоне 28...32 °С, при которой наблюдается максимальное количество клеток. Данный температурный диапазон согласуется с параметрами ведения технологического процесса квасоваре-ния и свидетельствует о возможности применения изучаемой культуры в квасном производстве.

Как следует из данных рис. 2, оптимальное значение активной кислотности для жизнедеятельности Lacto-bacillus paracasei subsp. paracasei находится в диапазоне значений рН 3-4, что также согласуется с параметрами проведения технологического процесса получения хлебного кваса.

Учитывая, что новый вид молочнокислых бактерий выделен из рисового гриба, субстратом для развития которого служит водный раствор сахарозы, необходимо было подобрать питательную среду для поддержания чистой культуры Lactobacillus paracasei subsp. paracasei в лабораторных условиях применительно к режимам квасного производства.

Г22

ПИВО и НАПИТКИ

2011

о 20 -

/

J

20 22 24 26

28 30 32 Температура, °С

Рис. 1. Влияние температуры культивирования на жизнедеятельность молочнокислых бактерий Lactobacillusparacaseisubsp. paracasei

34 36 38 40

0

70 -г-

0 -I-i-i-i-i-i-i-i

23456789

PH

Рис. 2. Влияние рН среды на жизнедеятельность

молочнокислых бактерий Lactobacillus paracasei subsp. paracasei

Рис. 3. Влияние режимов хранения на жизнедеятельность молочнокислых бактерий Lactobacillus paracasei subsp. paracasei:

КС, 1-й режим — квасное сусло, температура хранения 4...6 °С

Для этого исследовали две питательные среды — мясо-растительную среду (МРС), являющуюся классической средой для хранения молочнокислых бактерий, и квасное сусло с концентрацией сухих веществ 8% как основную среду для размножения молочнокислых бактерий в производстве кваса. Одновременно изучали влияние двух температурных режимов и сроков хранения на жизнедеятельность исследуемых микроорганизмов: 1-й режим — температура 4.6 °С (условия холодильника); 2-й режим — температура 18.22 °С (комнатные условия); продолжительность хранения — 2-14 сут. По истечении каждых 2 сут хранения определяли количество жизнеспособных клеток. Результаты исследований представлены на рис. 3.

Исходя из полученных данных, представленных на рис. 3, было установлено, что независимо от вида питательной среды оптимальной температурой для хранения молочнокислых бактерий Lactobacillus paracasei subsp. paracasei является температура холодильника (4.6 °С).

Оптимальная продолжительность хранения 12 сут независимо от вида питательной среды, поскольку к 14-м суткам хранения наблюдалось снижение количества жизнеспособных клеток молочнокислых бактерий.

Получение хлебного кваса основано на сбраживании квасного сусла комбинированной закваской, в состав которой наряду с молочнокислыми бактериями входят дрожжи. Указанные микроорганизмы, развиваясь в замкнутой биологической системе, вступают в определенные взаимоотношения, сопровождающиеся выделением метаболитов, формирующих химический состав получаемого хлебного кваса. В связи с этим представляло интерес исследовать возможность совместного развития новых молочнокислых бактерий Lactobacillus paracasei subsp. paracasei с квасными дрожжами и определить наиболее оптимальное их сочетание в комбинированной закваске, применяемой для получения напитка брожения.

Для выявления сочетаемости новых молочнокислых бактерий Lactobacillus paracasei subsp. paracasei и квасных дрожжей, традиционно применяемых в квасоварении, — Saccharomyces cerevisiae расы М, были составлены варианты комбинированных заквасок и определено оптимальное соотношение указанных микроорганизмов в составе искусственно создаваемого биоценоза.

2011

ПИВО и НАПИТКИ

g 6,8

I 6,6

& 6,4

I 6,2

! 6,0

t 5,8

° 5,6

и».«'

Контроль 12 3 4

I 7

iis

HIS 6

й :

g g 4

f £ 3

i f 1f-

¡pt

Jl 0

111

I

I I

Контроль 1 2

x 35

N 5

¡>25

? J 20

CO О

tj(u15

О

^ 5 0

Контроль 1 2 3 4

40

34

Рис. 4. Влияние соотношений молочнокислых бактерий Lactobacillus paracasei subsp. рaracasei и дрожжей расы М в комбинированных заквасках на содержание сухих веществ:

1 — М+р-11+р-13 (контроль);

2 — М+Lactobacillus paracasei subsp. рaracasei при соотношении дрожжи : молочнокислые бактерии 1 : 5;

3 — М+Lactobacillus paracasei subsp. рaracasei при соотношении дрожжи : молочнокислые бактерии 1 : 10;

4 — М+Lactobacillus paracasei subsp. paracasei при соотношении дрожжи : молочнокислые бактерии 1 : 15;

5 — M+Lactobacillus paracasei subsp. paracasei при соотношении дрожжи : молочнокислые бактерии 1 : 20

Рис. 5. Влияние соотношений молочнокислых бактерий Lactobacillus paracasei subsp. paracasei и дрожжей расы М в комбинированных заквасках на титруемую кислотность:

1 — М+Р-11+ р-13 (контроль);

2 — М+Lactobacillus paracasei subsp. paracasei при соотношении дрожжи : молочнокислые бактерии 1 : 5;

3 — М+Lactobacillus paracasei subsp. paracasei при соотношении дрожжи : молочнокислые бактерии 1 : 10;

4 — М+Lactobacillus paracasei subsp. paracasei при соотношении дрожжи : молочнокислые бактерии 1 : 15;

5 — М+Lactobacillus paracasei subsp. paracasei при соотношении дрожжи : молочнокислые бактерии 1 : 20

Рис. б. Влияние соотношений молочнокислых бактерий Lactobacillus paracasei subsp. paracasei и дрожжей расы М в комбинированных заквасках на концентрацию дрожжевых клеток:

1 — М+р-11+р-13 (контроль);

2 — М+Lactobacillus paracasei subsp. paracasei при соотношении дрожжи : молочнокислые бактерии 1 : 5;

3 — М+Lactobacillus paracasei subsp. paracasei при соотношении дрожжи : молочнокислые бактерии 1 : 10;

4 — М+Lactobacillus paracasei subsp. paracasei при соотношении дрожжи : молочнокислые бактерии 1 : 15;

5 — М+Lactobacillus paracasei subsp. paracasei при соотношении дрожжи : молочнокислые бактерии 1 : 20

Закваски готовили по традиционно применяемой в квасном производстве схеме путем смешивания разводок чистых культур дрожжей и молочнокислых бактерий в соотношении 1:5, 1:10, 1:15, 1:20. Контролем служила стандартная закваска, состоящая из дрожжей расы М и молочнокислых бактерий рода Betabacterium brevis штаммов р-11 и р-13 в соотношении 1:20, которое традиционно применяется в квасном производстве [1]. Качество заквасок оценивали по содержанию в них сухих веществ, титруемой кислотности, накоплению дрожжевых клеток. Результаты исследований представлены на рис. 4-6.

Как свидетельствуют данные, представленные на рис. 4-6, практически все закваски с использованием нового вида молочнокислых бактерий Lactobacillus paracasei subsp. paracasei имели лучшие показатели по сравнению с контролем.

Наиболее оптимальное соотношение дрожжей и новых молочнокислых бактерий Lactobacillus paracasei subsp. paracasei — 1:10, которое обеспечивает наилучшие показатели качества комбинированной закваски — более интенсивное снижение сухих веществ, достаточно высокую титруемую кислотность, наибольшую концентрацию дрожжевых клеток, что свидетельствует о высокой степени симбиотичности применяемых микроорганизмов.

Затем полученные комбинированные закваски использовали для сбраживания квасного сусла. Для этого готовили квасное сусло с традиционной для квасного производства концентрацией сухих веществ 2,8%, вносили образцы комбинированных заквасок в количестве 4% по отношению к объему сусла и проводили их сбраживание в течение 24 ч. По истечении каждых четырех часов брожения проводили оценку образцов сброженного сусла по

стандартным показателям качества — массовой доле сухих веществ (СВ), титруемой кислотности, содержанию спирта и органолептическим показателям. Результаты исследований представлены на рис. 7-9.

Из данных, приведенных на рис. 7, следует, что наиболее интенсивное снижение сухих веществ при брожении квасного сусла происходило с использованием комбинированной закваски при соотношении дрожжи: молочно-

0 Л-1-1-i-1-1-1

0 4 ^^^^Нв 12 16 20 24

Продолжительность хранения, ч

Рис. 7. Динамика изменения сухих веществ в процессе брожения квасного сусла в зависимости от соотношения микроорганизмов в составе комбинированной закваски при использовании новых молочнокислых бактерий Lactobacillus paracasei subsp. paracasei: 1 — М + р-11 + р-13 (контроль); 2 — М+Lactobacillus paracasei subsp. paracasei при соотношении дрожжи : молочнокислые бактерии 1 : 5; 3 — М+Lactobacillus paracasei subsp. paracasei при соотношении дрожжи : молочнокислые бактерии 1 :10; 4 — М+Lactobacillus paracasei subsp. paracasei при соотношении дрожжи : молочнокислые бактерии 1 : 15; 5 — М+Lactobacillus paracasei subsp. paracasei при соотношении дрожжи : молочнокислые бактерии 1 : 20

Е24

ПИВО и НАПИТКИ

4 • 2011

Рис. 8. Динамика изменения содержания спирта в процессе брожения квасного сусла в зависимости от соотношения микроорганизмов в составе комбинированной закваски при использовании новых молочнокислых бактерий Lactobacillus paracaseisubsp. paracasei: 1 — М + p-11 + p-13 (контроль); 2 — М+Lactobacillus paracaseisubsp. paracasei при соотношении дрожжи : молочнокислые бактерии 1 : 5; 3 — М+Lactobacillus paracasei subsp. paracasei при соотношении дрожжи : молочнокислые бактерии 1 : 10; 4 — М+Lactobacillus paracasei subsp. paracasei при соотношении дрожжи : молочнокислые бактерии 1 : 15; 5 — М+Lactobacillus paracasei subsp. paracasei при соотношении дрожжи : молочнокислые бактерии 1 : 20

Ь я

1,5 "

, - «

„ - - - * —• »;-' "—1 _______Г

-'Л 1 ' ' О^1

/ SJtr ' — А*-"*—

1 1 1 1 1

8 12 16 Продолжительность хранения, ч

0

0

4

20

24

Рис. 9. Динамика изменения титруемой кислотности в процессе брожения

квасного сусла в зависимости от соотношения микроорганизмов в составе комбинированной закваски при использовании новых молочнокислых бактерий Lactobacillus paracasei subsp. paracasei: 1 — М + p-11 + p-13 (контроль); 2 — М + Lactobacillus paracasei subsp. paracasei при соотношении дрожжи : молочнокислые бактерии 1 : 5; 3 — М + Lactobacillus paracasei subsp. paracasei при соотношении дрожжи : молочнокислые бактерии 1 : 10; 4 — М + Lactobacillus paracasei subsp. paracasei при соотношении дрожжи : молочнокислые бактерии 1 : 15; 5 — М + Lactobacillus paracasei subsp. paracasei при соотношении дрожжи : молочнокислые бактерии 1 : 20

кислые бактерии Lactobacillus paracasei subsp. paracasei. — 1:10.

Аналогичной динамикой характеризовался и процесс спиртообразования (рис. 8). Наиболее активно этот процесс происходил в квасном сусле, сброженном комбинированной закваской с соотношением дрожжи: молочнокислые бактерии 1:10. Это подтверждает наличие наиболее благоприятных условий для совместного развития применяемых дрожжей и молочнокислых бактерий Lactobacillus paracasei subsp. paracasei в комбинированной закваске.

Как следует из рис. 9, наибольшее кис-лотообразование наблюдалась в образцах квасного сусла с соотношением дрожжи: молочнокислые бактерии 1:15 и 1:20. Однако излишнее кислотонакопление может оказать неблагоприятное влияние на качество готового кваса за счет снижения сроков его хранения, поэтому оптимальна закваска с соотношением 1:10, кислотность которой к окончанию процесса брожения составляла 2,96 см3 1 моль/дм3 №ОН на 100 см3 сусла.

При использовании комбинированной закваски с соотношением дрожжи:

молочнокислые бактерии 1:10 сброженный квас достигает нормативных физико-химических показателей по истечении 12 ч брожения, в то время как при применении контрольной закваски — 20 ч. Установлено, что использование новых молочнокислых бактерий Lactobacillus paracasei subsp. paracasei. в сочетании с традиционно применяемыми дрожжами Saccharomyces cerevisiae расы М в составе комбинированной закваски при соотношении 1:10 позволяет существенно интенсифицировать процесс сбраживания квасного сусла за счет сокращения времени брожения на 4-6 ч и повысить его орга-нолептические показатели.

Таким образом, проведенные нами исследования впервые позволили показать возможность и целесообразность применения в квасном производстве новых выделенных из рисового гриба молочнокислых бактерий Lactobacillus paracasei subsp. paracasei. Их использование совместно с дрожжами расы М в составе комбинированной закваски позволяет значительно сократить время получения хлебного кваса с улучшенными показателями качества.

ЛИТЕРАТУРА

1. Рудольф, В. В. Производство кваса/В. В. Рудольф. — М.: Легкая и пищевая промышленность, 1982. — 152 с.

2. Королева, Л. М. Идентификация микробного состава поликультуры рисового гриба как основы получения ферментированных безалкогольных напитков/Л. М. Королева, Е. А. Цед, Н. К. Коваленко, С. С. Нагорная // Пиво и напитки. — 2007. — № 2. — С. 40-42.

3. Цед, Е. А Технологические свойства рисового гриба — источника брожения при получении ферментированных безалкогольных напит-ков/Е.А. Цед, З. В. Василенко, Л.М. Королева // Вестник МГУП. — 2008. — № 1. — С. 55-61.

4. Василенко, З.В. Исследование роли изюма как растительного компонента питательной среды в метаболизме рисового гриба Oiyzamyces indici./З. В. Василенко, Е. А. Цед, Л. М. Королева, Е. А. Трилинская // Вестник МГУП. — 2008. — № 1. — С. 20-27.

5. Tsed, E. New fermentation source in the technology of fermented non-alcoholic beverages/ E. Tsed [et al.] // Annals of Warsaw University of Life Sciences. SGGW Agriculture. — 2008. — № 52. — Р. 103-106.

6. Цед, Е.А. Исследование влияния фруктовых добавок на метаболизм рисового гриба Oryzamyces indici при получении безалкогольных напитков брожения/Е. А. Цед, З. В. Василенко, Л. М. Королева // Вестник МГУП. — 2007. — № 1. — С. 20-27. &

4 • 2011

ПИВО и НАПИТКИ