Стимулирование бродильной активности дрожжей с использованием экстракта Rhododendron adamsii

УДК 543.4:544.2

А. И. Тухватуллина, Э. И. Валиуллина, Г. Р. Агишева, И. Д. Гурьянов, О. А. Решетник

СТИМУЛИРОВАНИЕ БРОДИЛЬНОЙ АКТИВНОСТИ ДРОЖЖЕЙ

С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЭКСТРАКТА RHODODENDRON ADAMSII

Ключевые слова: Rhododendron adamsii, Saccharomyces cerevisiae.

Проведенный в работе анализ воздействия растительных экстрактов Rhododendron adamsii на бродильную активность и осмочувствительность хлебопекарных дрожжей выявил его стимулирующий характер. Полученные результаты позволяют рекомендовать экстракты данного растения для ароматизации хлебобулочных изделий и в качестве консерванта для профилактики картофельной болезни хлеба. Внесение данной добавки при брожении может способствовать интенсификации технологического процесса производства хлеба.

Keywords: Rhododendron adamsii, Saccharomyces cerevisiae.

In the work devoted to the analysis of effects of Rhododendron adamsii plant extracts on fermentation activity and osmotic sensitivity of baker's yeast its stimulating character has revealed. These results allow us to recommend the extracts of this plant to flavor baked goods and as a preserve for the prevention of potato disease of bread. Using this additive during the fermentation can contribute to the intensification of the technological process of bread production.

Введение

Возможность использования растительных экстрактов для обогащения пищевых продуктов известна давно. Среди биологически активных веществ из растительного сырья, используемых в качестве добавок к пищевым продуктам, адаптогены пока не находят широкого применения и чаще применяются индивидуально в виде различных лекарственных форм. Адаптогенам приписывают общетонизирующие свойства, способность повышать неспецифическую сопротивляемость организма к широкому ряду вредных воздействий. К этой группе лекарственных средств относится также Rhododendron adamsii, который произрастает в Бурятии, на территории дальнего востока России и традиционно используется для ароматизации чая. Надземные части этого растения содержат около 11% эфирных масел, в спектре которых обнаружены гермакрон, элеменоны, кумулены, фарнезен, кадинен, гваен, бисаболол, неролидол, кариофиллен [1,2]. Из листьев были выделены танины (4.856.9%), карденолиды [1].

Содержащийся в побегах комплекс биологически активных веществ, представленный

тритерпеноидами и фенольными соединениями, оказывает противовоспалительное,

иммуномодулирующее, антиоксидантное действие [3]. Некоторые из перечисленных компонентов (гермакрон, танины) обладают выраженной бактерицидной активностью в особенности против Bacillus subtilis - возбудителя картофельной болезни хлеба [4]. Высокое содержание и разнообразный набор эфирных масел предопределяет возможность использования экстрактивного материала данного растения для ароматизации хлебобулочных и кондитерских изделий, а его бактерицидная активность - в качестве консерванта. Применение экстрактов данного растения в производстве пищевых продуктов может придать им новые функциональные свойства, однако присутствие какой-либо добавки при производстве хлеба,

особенно на этапе брожения, определенным образом влияет на физиологическое состояние дрожжей. В связи с этим возникает необходимость определить характер воздействия экстракта R. adamsii на бродильную активность дрожжей S. cerevisiae R2, что явилось основной целью данной работы.

Экспериментальная часть

Использовали следующие среды и растворы: водный экстракт из сухих соцветий и верхней части стеблей R. adamsii в концентрации 5 г/л (100%), 10 % раствор глюкозы, 10 % раствор мальтозы.

Мальтазная и зимазная активность дрожжей S. cerevisiae R-2 оценивалась по стандартной методике [5]. Осмочувствительность, как характеристика отношения хлебопекарных дрожжей к дозировке поваренной соли, исследовалась по методике Н.М. Семихатовой [6].

Продолжительность брожения теста, в зависимости от технологии его приготовления, обычно занимает от 20 минут до 5 часов. Эффективность данного процесса в первую очередь зависит от жизнеспособности дрожжевых клеток, которая в присутствии экстракта может снижаться, или оставаться неизмененной. Жизнеспособность клеток в присутствии различных концентраций экстрактов (50% и 100%) оценивали на цитометре Tali image based cytometer (Life technologies). Клетки дрожжей суспендировали до концентрации 106 клеток/мл в экстрактах и выдерживали в течение 1 часа. Затем отбирали 100 мкл в микроцентрифужные пробирки и вносили 1 мкл стандартного реагента Tali Viability Kit - Dead Cell Green (основной краситель - SYTOX Blue, связывающийся с ДНК мёртвых клеток), инкубировали в течение 5 минут и анализировали по стандартному протоколу измерений на цитометре. Выявлено, что в присутствии экстрактов жизнеспособность культуры составила 100%, тогда как в контрольном варианте присутствовало 4% мертвых клеток. Таким образом, внесение экстракта в среду культивирования может стимулировать рост S. cerevisiae R2.

Традиционно физиологическое состояние дрожжей оценивают по активности ряда ферментов брожения. В частности, индикаторными являются показатели изменения мальтазной и зимазной активности дрожжей в процессе сбраживания субстратов - сахаров. Мальтазная активность определяется временем, затраченным на выделение 10 мл СО2 при сбраживании 1 г мальтозы 0,5 граммами дрожжевой биомассы. Сокращение продолжительности этого процесса благоприятно сказывается на интенсификации производства. Соединения различной природы, вносимые в традиционную рецептуру теста, теоретически, могут по-разному влиять на этот показатель. Можно ожидать неспецифическое ингибирование мальтазной и зимазной активностей, связанных с изменением микроокружения клеток и доступности субстрата. Комплекс соединений растительного экстракта Я. adamsii, в особенности танины и флавоноиды может оказывать антиоксидантное действие, снижать игибирующее действие этанола, образуюшегося в результате брожения.

На рисунке 1 представлены показатели мальтазной (А) и зимазной (Б) активности в контроле и в присутствии экстрактов различных концентраций. Бродильная активность дрожжей в контроле находилась в пределах 43-65 минут, что характеризует ее как отличную (в соответствии с протоколом измерений). При минимальном присутствии экстракта (10%) бродильная активность дрожжевых ферментов была чуть ниже контрольных показателей. Увеличение содержания экстракта до 50 и 100% стимулировало мальтазную активность на 11 и 17%, соответственно, а скорость сбраживания глюкозы пропорционально снижалась.

К

1  2  3

А

Б

Рис. 1 - Мальтазная (А) и зимазная (Б) активность дрожжей & cerevisiae R2, в присутствии экстрактов различной

концентрации

Стоит отметить, что наиболее важным технологическим показателем хлебопекарных дрожжей является именно мальтазная активность, поскольку в пшеничном тесте при брожении образуется большое количество мальтозы, быстрое сбраживание которой приводит к получению хлеба высокого качества. Высокая мальтазная активность способствует сокращению продолжительности брожения опары на 1—1,5 ч. Поэтому при высокой мальтазной активности дрожжей возможно,

сохраняя обычную продолжительность брожения опары, уменьшить их расход [7].

Хорошим показателем состояния дрожжей, имеющим большое значение для производств, связанных с их применением, является способность сохранять бродильную активность в условиях повышенного осмотического давления.

Осмочувствительные хлебопекарные дрожжи медленнее усваивают субстрат и поднимают тесто с повышенным содержанием соли и сахара, а косвенным отображением степени этого показателя является разница в подъемной силе выраженная в минутах.

В контроле разница между полученными значениями подъемной силы для теста без соли и с повышенным содержанием NaCl была не более 10 минут, что демонстрирует хорошую осмоустойчивость дрожжей. Допустимые показатели данной характеристики также были получены в присутствии 10 % экстракта Rhododendron adamsii.

К

1

П 2

нз

без NaCl

с NaCl

Рис. 2 - Осмочувствительность дрожжей S. cerevisiae R2, в присутствии экстрактов из Rhododendron adamsii; К - контроль 1,2,3 -различные концентрации экстракта

Увеличение содержания экстракта до 50% и более существенно снижает осмочувствительность дрожжевых клеток. Осмочувствительность дрожжей и бродильная активность обычно взаимосвязаны. Дрожжи с высокой осмочувтвительностью, как правило, демонстрируют и высокую бродильную активность, что подтверждается и данными представленными в этой работе.

Полученные результаты позволяют утверждать, что экстракты R. adamsii целесообразно использовать для ароматизации хлебобулочных изделий и в качестве консерванта для профилактики картофельной болезни хлеба. Внесение данной добавки при брожении может способствовать интенсификации технологического процесса производства хлеба.

Литература

1. Médical plants in Mongolia. I. WHO Regional Offi. for the Western Pacifi. Geneva, 2013. P.235.

2. Г. В. Пигулевский, Н. В. Белова. ЖОХ, 34, 4, 1345-1348 (1964).

3. В. М. Мирович, С.П. Макаренко, О. И. Паисова. Бюлл.

ВСНЦ СО РАМН, 7, 45, 164-166

4. Niko S. Radulovic, Milan S. Dekic, Zorica Z. Stojanovic-Radic, Suad K. Zoranic. J. Chem. and Biodiv, 7, 11, 27832800 (2010).

5. Инструкция по микробиологическому и технохимическому контролю дрожжевого производства [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://docs.cntd.ru/document/1200069192, свободный.

6. Н.М. Семихатова Хлебопекарные дрожжи. Пищевая промышленность, Москва. 1980. 280 с.

7. Мальтазная активность прессованных дрожжей [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://baker-group.net/technology-and-recipes/technology-of-bread-and-bakery-productsЛ417-activity-maltasie-compressed-yeast.html, свободный.

© А. И. Тухватуллина, магистрант каф. технологии пищевых производств КНИТУ, miss_alina.t@mail.ru; Э. И. Валиуллина, магистрант той же кафедры, ella1409@mail.ru; Г. Р. Агишева, магистрант той же кафедры, gulsat-93@mail.ru; И. Д. Гурьянов, к.б.н., доцент той же кафедры, igurjano.27@mail.ru; О. А. Решетник - д.т.н. профессор, зав. кафедрой технологии пищевых производств КНИТУ, roa.olga@mail.ru.

© A. I. Tukhvatullina, master student of Department of Food Manufactures, Kazan National Research Technological University, miss_alina.t@mail.ru; E. I. Valiullina, master student of Department of Food Manufactures, Kazan National Research Technological University, ella1409@mail.ru; G. R. Agisheva, master student of Department of Food Manufactures, Kazan National Research Technological University, gulsat-93@mail.ru; 1 D. Guryanov, candidate of biological science, assistant professor of Department of Food Manufactures, Kazan National Research Technological University, igurjano.27@mail.ru; O. A. Reshetnik, Doctor of Engineering Sciences, Professor supervisor of the Department of Technology of Food Productions from Faculty of Food Technology in Kazan National Research Technological University, roa.olga@mail.ru.