Сравнительный анализ хмелевых заквасок для цельнозернового хлеба

Использование процесса закваски является одним из старейших биотехнологических процессов в производстве продуктов питания [1]. Закваска – это древний процесс, первоначально используемый для закваски хлеба, путем ферментации молотых злаков и воды сложной смесью микроорганизмов, включая дрожжи и молочнокислые бактерии. Размножение закваски включает в себя несколько этапов освежения, при этом часть ранее ферментированных злаков и воды используется для инокуляции свежих злаков и воды. После многократного освежения развивается стабильная экосистема дрожжей и бактерий, которые затем можно использовать при производстве изделий из дрожжевого теста [2]. Основная функция закваски заключается в разрыхлении для получения более газообразного теста и, как следствие, более аэрированного хлеба. В последние годы традиционное производство хлеба на закваске пользуется популярностью в связи с постоянно растущим спросом потребителей на более натуральные, вкусные и полезные продукты [3]. Обеспечить качество закваски сложно при длительном времени размножения, поскольку оно сильно зависит от микрофлоры, присутствующей в муке, и температуры в пекарнях, которая может меняться в разные сезоны. Поэтому приготовление закваски с использованием отобранных культур и термообработанной муки для ферментации может обеспечить стабильное разнообразие лактобацилл, определенные свойства закваски и стабильное качество.

Хмель обыкновенный (Humulus lupulus L., Cannabaceae) – многолетнее двудомное растение, произрастающее в природе в Евразии и Северной Америке. Растение хмеля выращивают для сбора плодов, называемых шишками хмеля, использование которых признано безопасными для приема внутрь [4]. Биологические свойства шишек Humulus, включая консервирующее, противо-микробное, мягкое седативное тесно связано с их химическим составом [5]. Они содержат флавоновые гликозиды и катехины [6]. В состав эфирного масла хмеля входят многочисленные летучие компоненты, такие как монотерпены (мирцен) и сесквитерпены, которые составляют до 57–82% от всего содержания. Из-за широкого спектра биологической активности соединений, содержащихся в хмеле, они являются потенциальными антиоксидантами. Полифенолы обладают защитным действием и могут ингибировать процессы старения организма, поскольку эти соединения проявляют в четыре раза большую антиоксидантную активность, чем витамин С. В настоящее время хмель и его экстракты широко используются в пивоварении, также, в меньших масштабах, они используются в фармацевтической промышленности, пищевых добавках и косметике [7].

Следует отметить, что продолжающиеся исследования хмеля и его ингредиентов создают возможности его использования в хлебопечении и других отраслях пищевой промышленности.

Цель работы – разработка рецептур хмелевых заквасок для цельнозернового хлеба.

Материалы и методы

Ключевым вводимым ингредиентом в закваске для цельнозернового хлеба являются хмелевые шишки. В первую очередь следует рассчитать и рассмотреть рецептурный состав представленных образцов заквасок. Рецептуры заквасок представлены в таблице 1.

Таблица 1.

Рецептуры заквасок

Table 1.

Starter cultures

Ингредиенты Ingredients	Контрольный образец Control sample	Образец № 1 Sample Nо1	Образец № 2 Sample Nо2	Образец № 3 Sample Nо3
Мука ржаная, г | Rye flour, g	250	–	–	–
Мука пшеничная высшего сорта, г Wheat flour of the highest grade, g	–	75	300	300
Корень солодки, г | Licorice root, g	–	–	–	30
Сахар, г | Sugar, g	–	20	–	–
Вода питьевая, мл | Drinking water, ml	250	450	1100	750
Хмель, г | Hops, g	–	80	15	50
Солод неферментированный, г Unfermented malt, g	–	–	6	–

Хмелевая закваска не является заменителем дрожжей, поскольку действующим веществом хмелевой закваски являются те же дрожжи, так же, как и в ржаной закваске. Кроме дрожжей закваски содержат комплекс молочнокислых бактерий и некоторые другие микроорганизмы, характерные для нормальной бродильной микрофлоры.

Для изучения активности развития дрожжевых клеток в хмелевых заквасках была использована методика с применением счетной камеры Горяева. Счетная камера Горяева представляет собой толстое предметное стекло, разделенное четырьмя прорезями на три поперечно расположенные площадки. Центральная площадка продольной прорезью делится пополам. На каждой половинке выгравирована микроскопическая сетка. Сетка разделена на большие и малые квадраты: площадь большого квадрата равна 1/25 мм2, малого – 1/400 мм2. Боковые площадки расположены на 0,1 мм выше центральной и служат для притирания покровного стекла.

При работе с камерой необходимо соблюдать определенный порядок ее заполнения. Вначале углубление с сеткой нужно покрыть специальным шлифованным покровным стеклом и, слегка прижимая, сместить покровное стекло в противоположные стороны до появления колец Ньютона. После этого заполнить камеру исследуемой суспензией. Подсчет клеток производится через 3–5 минут после заполнения камеры, чтобы клетки осели и при микроскопировании были видны в одной плоскости.

Камеру следует поместить на предметный столик и рассматривать в затемненном поле зрения с объективами вначале на х8, а затем на х40, а затем подсчитать количество дрожжевых клеток.

Количество клеток в 1 см3 исследуемой суспензии вычисляется по формуле

M = a ■ n-103/S ■ h, где М – число клеток в 1 см3 дрожжевой суспензии; а – среднее число клеток в квадрате сетки; n – разведение дрожжевой суспензии (если оно применялось); S – площадь квадрата сетки, мм2; h – глубина камеры [8].

Следует определить по данной формуле число клеток в 1 см3 дрожжевой суспензии разработанных заквасок. Данные исследования позволят определить наиболее активную закваску, влияющую на бродильную способность теста и непосредственно технологический процесс производства хлеба.

Результаты и обсуждение

Для производства образцов хмелевых заквасок было использовано следующее сырье: мука пшеничная высшего сорта, мука ржаная, сахар-песок, вода питьевая, хмелевые шишки, солод неферментированный и корневище солодки.

Технология приготовления ржаной закваски (контрольный образец): в качестве основных компонентов в ржаной закваске для контрольного образца хлеба была использована ржаная мука. Муку и воду в равных пропорциях перемешивали, смесь накрывали и ставили на 48 часов в теплое место температурой около 27-30 ° С.

Спустя 48 часов закваску проверяли на наличие в ней бродильного процесса. В процессе брожения закваска увеличивалась в объеме в 2–2,5 раза и по всей поверхности появлялись пузырьки. От готовой исходной закваски отбирали 2/3 или 3/4 ее объема, а к оставшейся 1/3 или 1/4 добавляли такое количество муки и воды, чтобы восстановить прежний объем. Готовность закваски определяли по конечной кислотности и подъемной силе.

После каждого освежения, которое рекомендуется делать каждый день в определенное время на протяжении трех дней, закваска становилась более кислой благодаря увеличению количества бактерий, вызывающих закисание теста. Смешивая муку и воду и поддерживая определенную температуру, создаются благоприятные условия для размножения бактерий.

В качестве основного компонента для разрабатываемых образцов заквасок использовались шишки хмеля.

Шишки хмеля содержат эфирное масло (до 1,8%), полифенольные соединения (2–5%) и от 5 до 26% горечей (смолистых веществ). Среди смолистых веществ выделены: лупулин, гумуленовая кислота, гумулон, лупулон и др. Также хмель содержит флавоноиды (до 0,85%), воски, кумарины, дубильные вещества, ароматические соединения, витамины группы В, холин, эстрогеноподобные вещества, алкалоидоподобное вещество (гумулин).

Достоинствами шишек хмеля, которые являются основой закваски, являются желчегонное, снотворное, успокаивающее, противовоспалительное, отхаркивающее, спазмолитическое действия, а также повышение аппетита [9].

Хлебобулочные изделия на закваске превращаются в легкодоступный и полезный для организма пробиотик. Закваски способствуют мягкому и постепенному всасыванию глюкозы и снижают скорость усвоения крахмала, содержащего в пшеничной муке высшего сорта, и резкое повышение сахара в крови не происходит. В процессе ферментации огромное количество витаминов группы В, А, Е, Н и РР, и все, практически необходимые человеку минеральные вещества, формируются с высокой скоростью [10–20]. Активному наращиванию дрожжевой микрофлоры способствует не только состав, но и приемы введения хмелевой закваски для хлеба.

Достоинства хмелевого хлеба:

• –    более устойчив к картофельной болезни;

• –    содержит меньше посторонних (не участвующих в брожении) микроорганизмов;

• – имеет хороший вкус и приятный аромат;

  – лучше хранится;

  – содержит некоторое количество лекарственных компонентов, которые присутствуют в отваре хмеля.

Технология приготовления хмелевой закваски (образец № 1) осуществляется в два этапа. На первом этапе сухие шишки хмеля заливают холодной водой, доводят до кипения, кипятят 30 минут и настаивают в течение 24 ч. На втором этапе снова доводят до кипения, кипятят 10 минут и процеживают полученный раствор. Вытяжкой хмеля с температурой 95 ° С заваривают пшеничную муку, после чего, охладив до температуры 60-65 ° С, добавляют сахар и тщательно перемешивают. Полученная смесь бродит 40 ч при температуре 30-35 ° С. По истечению данного времени смесь должна покрыться множеством мелких пузырьков и увеличиться в объеме в 2–3 раза. Полученную закваску перемешивают и перемещают в плотно закрытую емкость.

Технология приготовления хмелевой закваски с добавлением солода неферментированного (образец № 2) предусматривает приготовление водного отвара хмеля и его смешивание с мукой и заваркой из пшеничной муки с добавлением 2%-го неферментированного солода. Для приготовления хмелевой заварки 15 г. сухих шишек хмеля смешивают с 500 мл воды и кипятят на водяной бане в течение 15–20 минут с последующим настаиванием смеси не менее 10 ч, после этого смесь процеживают. В полученный водный отвар хмеля вносят муку пшеничную для образования смеси густоты сметаны, смесь выдерживают в тепле в течение 1,5–2 суток, оставляют до появления на поверхности мелких пузырьков, при этом смесь в процессе брожения периодически перемешивают для обогащения ее кислородом.

Во время брожения смеси готовят заварку из пшеничной муки с добавлением 2%-го неферментированного солода: пшеничную муку соединяют с кипящей водой в соотношении 1:3, остужают до 65 °C и соединяют с 2 г неферментированного солода. Оставляют при 65 °C на осахаривание на 3–4 часа. Затем соединяют подготовленную хмелевую заварку с заваркой из пшеничной муки с добавлением солода. Полученную смесь перемешивают и оставляют в состоянии покоя на протяжении 14–16 часов при 32–33 °C. За это время происходит активация микроорганизмов и их накопление.

Для хмелевой закваски готовят новую заварку с 4%-ым неферментированным солодом: пшеничную муку соединяют с кипящей водой в соотношении 1:3, остужают до 65 °C и соединяют с 4 г неферментированного солода. Оставляют при температуре 65 °C на осахаривание на 3–4 часа.

Затем осахаренную заварку соединяют с 4%-м неферментированным солодом со смесью заварки из шишек хмеля и 2%-м неферментированным солодом.

Образовавшуюся смесь выдерживают в закрытой емкости на протяжении 6–9 часов при 32 °C до получения хмелевой закваски. Через 2–3 дня (время зависит от температуры в помещении, рекомендуемая температура -27-30 ° С) на поверхности закваски происходит образование пузырьков и увеличение закваски в объеме в 2,5–3 раза. Полученную закваску тщательно перемешивают и переносят в плотно закрывающуюся емкость для хранения.

Технология приготовления хмелевой закваски на отваре корня солодки (образец № 3) начинается с приготовления отвара из корневища солодки измельченного. Для этого 30 г. корней солодки помещают в эмалированную емкость, заливают 200 мл охлажденной кипяченой воды, закрывают крышкой и нагревают на кипящей водяной бане в течение 30 минут, охлаждают при комнатной температуре 10 минут, процеживают, оставшееся сырье отжимают. Доводят объем полученного отвара до первоначального (200 мл) необходимым количеством кипяченой воды.

50 г. сухих шишек хмеля заливают водой и кипятят на водяной бане в течение 15–20 минут. Отвар процеживают и остужают до температуры 35–40 °C. Соединяют отвары корня солодки, шишек хмеля и муку пшеничную и тщательно перемешивают до получения консистенции густой сметаны. Оставляют полученную смесь в закрытом состоянии в тёплом месте на 36–48 часов. По истечении этого времени закваска увеличивается в объеме в 2–3 раза, ее поверхность покрывается слоем маленьких пузырьков. Полученная закваска перемешивается и закладывается на хранение для дальнейшего использования.

С использованием камеры Горяева было изучено влияние хмелевых шишек на рост дрожжевых клеток. Результаты подсчета дрожжевых клеток в разработанных заквасках представлены в таблице 2.

В ходе проведенного исследования было выявлено, что в суспензии ржаной закваски, являющейся контрольным образцом, находится 5,0 - 10 8 кл/см³. В разрабатываемых рецептурах заквасок число клеток в дрожжевой суспензии составило: для хмелевой закваски - 6,75 - 10 8 кл/см³, для хмелевой закваски с солодом - 6,25 - 10 8 кл/см³, для хмелевой закваски с корнем солодки – 4,75 - 10 8 кл/см³. В ходе проведенного исследования, можно сделать вывод, что в растворе хмелевой закваски количество дрожжевых клеток превышает количество клеток в остальных растворах заквасок - 6,75 - 10 8 кл/см³. Это означает, что данная закваска наиболее активная в действии, а, следовательно, тесто с ее добавлением будет быстрее созревать.

Таблица 2.

Результаты подсчета дрожжевых клеток в заквасках

Results of counting yeast cells in starter cultures

Table 2.

Закваски Starter cultures	Внешний вид Appearance	Среднее число клеток в квадрате сетки The average number of cells in the grid square	Число клеток в 1 см3 дрожжевой суспензии Number of cells in 1 сm3 yeast suspension
Контроль (Ржаная) Control (Rye)	- °6 о	20	5,0 ⋅ 108
Образец № 1 (Хмелевая) Sample Nо1 (Hop)	О 6 О •о .  *	27	6,75 ⋅ 108
Образец № 2 (Хмелевая с добавлением солода неферментированного) Sample Nо2 Hop with the addition of unfermented malt	К         Q   W W ° О n о	25	6,25 ⋅ 108
Образец № 3 (Хмелевая с добавлением корня солодки) Sample Nо3 Hop with the addition of licorice root	5' # ^     e о о 0	19	4,75 ⋅ 108

Заключение

В ходе проведенных исследований были сделаны следующие выводы:

• –    полученные образцы хмелевых заквасок можно использовать для приготовления цельнозерновых хлебных изделий;

• –    с учетом подсчета дрожжевых клеток видно, что значение их у образцов № 1 и № 2 отличаются незначительно;

• –    количество дрожжевых клеток у образца № 3 меньше, чем у контрольного образца, а, следовательно процесс брожения теста будет протекать более длительное время;

  – при анализе технологического процесса приготовления заквасок образцов № 2 и № 3 выявлено, что у образца № 2 он достаточно трудоемкий и продолжительный по времени.