Влияние водорастворимого фуллерена C-60 на качество ржаного хлеба

Введение. Биологический синтез дает возможность создавать большое разнообразие новых продуктов с заданным составом (ферменты, аминокислоты, полимеры), производить переработку зерновых и других сельскохозяйственных культур (Комплексная программа развития биотехнологий в Российской Федерации на период до 2020 г.) [1].

Фуллерены – это аллотропная модификация углерода, их свойства широко используются в медицине, фармацевтике, физике и электрохимии. Впервые фуллерены были получены в

1985 г. [2], авторы были удостоены Нобелевской премии по химии. В настоящее время водные растворы фуллерена испытываются в медицинских целях в качестве противовирусного, противовоспалительного средства, против онкологических заболеваний [3–6].

Нами были проведены исследования по активации хлебопекарных дрожжей при производстве пшеничного хлеба с помощью водорастворимых фуллеренов. Исследования показали, что водорастворимый фуллерен положительно влияет на качество хлеба и брожение теста в процессе его приготовления. Хлеб, приготовленный с водорастворимым фуллереном, отвечает требованиям стандарта качества [7].

В процессе брожения теста ржаного происходит образование кислот, спирта и диоксида углерода, за счет чего кислотность теста увеличивается и тесто приобретает свойственный аромат. Молочнокислые бактерии расщепляют сложные компоненты зерна на простые, повышают их усвояемость. При брожении в хлебе образуются различные ферменты, органические кислоты, витамины [8–10].

К основным технологическим операциям производства ржаного хлеба относятся: подготовка сырья, приготовление закваски и ее брожение, замес теста, брожение теста, разделка и округление, расстойка тестовых заготовок и выпечка готовых изделий.

Значительная часть микроорганизмов оказывается в тесте с головкой или закваской при замесе. Микрофлору заквасок составляют дрожжи и молочнокислые бактерии. Соотношение их 1:80. Часть бактерий при необходимости вносится искусственно (дрожжи и разведенные молочнокислые бактерии), а другая часть попадает из обсемененной муки. Микрофлора заквасок по своему составу очень похожа на микрофлору головки.

К молочнокислым бактериям относятся гомо-ферментированные и гетероферментированные бактерии. Первые образуют в основном молочную кислоту, а вторые – уксусную и муравьиную кислоты, а также диоксид углерода и спирт этиловый. Эти же бактерии одновременно являются разрыхлителями теста.

Актуальной задачей, стоящей перед пищевой отраслью, является ускорение процесса производства и получение качественного хлебного продукта, особенно ржаного, ржано-пшеничного, обладающего многими полезными свойствами для организма человека [9].

Цель исследования. Изучить влияние водорастворимого фуллерена на активность молочнокислых бактерий при брожении теста и установить воздействие водорастворимого фуллерена на качественные показатели ржаного хлеба.

Задачи исследования: изучить воздействие водорастворимого фуллерена на активность брожения ржаного теста; определить показатели качества ржаного хлеба с добавлением водорастворимого фуллерена.

Материалы и методы исследования. Органолептические показатели ржаного хлеба определяли по ГОСТ 5667-65, кислотность по ГОСТ 5670-96, пористость по ГОСТ 5666-96, влажность по ГОСТ 21094-75 [8].

Для получения водорастворимых фуллеренов в установке килогерцового диапазона частот при атмосферном давлении была синтезирована фуллеренсодержащая сажа. Однако фуллерены растворимы только в неполярных растворителях, а процедура гидроксилирования фуллеренов делает их водорастворимыми. Синтез гидроксилированного ФЭ выполнялся с использованием азотной кислоты с последующим гидролизом полинитроинтермедиатов водой. Анализ методом инфракрасной спектроскопии и рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии позволил утверждать, что гидроксильные группы образовали химическую связь с поверхностью фуллерена.

Для приготовления ржаного хлеба был взят заквасочный способ на закваске из ржаной муки. Ржаная закваска готовилась в течение 7 суток. Для ее приготовления смешивали цельнозерновую ржаную муку и воду с температурой 25 °С в соотношении 50:50, закваска помещалась в чистую стеклянную посуду, брожение происходило при температуре 27 °С в течение суток. На вторые сутки от смеси закваски отбиралась порция, в которую вносилась мука и вода в равных пропорциях. Закваска снова оставлялась на брожение в течение суток. Через сутки закваска разжижалась. Снова отбиралась часть закваски, вносилась мука ржаная и вода в равных пропорциях и оставлялась на брожение. Процесс повторялся в течение четырех суток. На пятые сутки запах становился приятно-кисловатым. Закваска снова обновлялась то той же схеме. Брожение осуществлялось 8 часов. Далее в течение еще двух суток закваска обновлялась через 8–10 часов, и количество муки увеличивалось вдвое относительно закваски. Через 7 дней закваска была готова к использованию.

Для замеса теста часть закваски разводили в воде, вносили муку и перемешивали до однородности, накрывали пленкой и оставляли на брожение. Созревание закваски проводилось при комнатной температуре (27 °С) в течение 8 часов. Влияние различных концентраций фуллерена оценивали по продолжительности брожения теста. Наблюдение за увеличением в объеме теста проводили каждый час (рис. 1–9).

В качестве контрольного варианта использо- Фуллерен растворяли в воде, идущей на за-валась рецептура, изложенная в таблице 1. мес теста, процент брали от всего количества воды (табл. 2).

Варианты исследования ржаного хлеба

Рецептура ржаного хлеба, г

Таблица 1

Сырье	Закваска	Тесто	Итого
Мука ржаная обдирная	42	58	100
Закваска ржаная	6,3	–	6,3
Вода	33	46	79
Соль	–	1,5	1,5
Сахар	–	1	1

Таблица 2

Номер образца	Фуллерен, %
Контроль	Без фуллерена
1	0,5
2	1,0
3	1,5

Результаты исследования и их обсуждение. Результаты проведенных исследований показали, что добавление водорастворимого фуллерена при брожении ржаного теста оказывает влияние как на органолептические показатели готового хлеба (табл. 3), так и на его структуру (рис. 1).

Контроль

Образец № 1

Образец № 2

Образец № 3

Рис. 1. Внешний вид образцов хлеба

На разрезе видно, что наиболее однородная пористость наблюдается в образце № 3. В контрольном образце имеется большая полость, что указывает на то, что хлеб не добродил. В образ-

Органолептические показатели ржаного це № 2 с наименьшим содержанием фуллерена также наблюдается небольшая полость. В образце № 3 такого не наблюдается.

Таблица 3

хлеба с водорастворимым фуллереном

Номер образца	Цвет	Вкус	Аромат
Контроль	Серовато-коричневый	Приятный, сладко-кислый, без посторонних привкусов	Приятный, насыщенный, аромат ржи, без посторонних запахов
1	Светло-коричневый	Приятный, кисловатый, без посторонних привкусов
2
3	Коричневый

Необходимо отметить, что в контрольном образце мякиш хлеба был липким. Можно полагать, что в хлебе образовалось большое количество фермента L-амилазы, приводящего к расщеплению крахмала до декстринов при повышенной влажности и, соответственно, липкости мякиша.

Внесение фуллерена в тесто на продолжительность брожения влияния не оказало, что видно из рисунков 2–9.

В процессе расстойки тестовых заготовок в контрольном образце наблюдалась наибольшая расплываемость заготовки хлеба, образцы заготовок с фуллереном лучше сохраняли свою форму. Выпечку хлеба проводили в 2 этапа: вначале выпекали с пароувлажнением в течение 15 мин при температуре 220 °С и далее без пароувлаж-нения при 200 °С в течение 40 мин.

Качественные показатели готового хлеба проверяли после 5 часов охлаждения.

Рис. 2. Тесто сразу после замеса

Рис. 3. Тесто через 60 минут после замеса

Рис. 4. Тесто через 120 минут после замеса

Рис. 7. Тесто через 300 минут после замеса

Рис. 5. Тесто через 180 минут после замеса

Рис. 6. Тесто через 240 минут после замеса

Рис. 9. Тесто через 420 минут после замеса

Рис. 8. Тесто через 360 минут после замеса

Рис. 10. Тесто через 480 минут после замеса

Готовые образцы хлеба исследовали по фи- таты представлены в таблице 4. зико-химическим показателям качества. Резуль-

Физико-химические показатели качества ржаного хлеба с раствором водорастворимого фуллерена

Таблица 4

Показатель	Контроль	Образец № 1	Образец № 2	Образец № 3
Пористость мякиша, %	49	49	49	49
Влажность мякиша, %	48	48	48	48
Кислотность, град	10,3	10,8	11,3	11,6

Результаты исследования физико-химических показателей ржаного хлеба с водным раствором фуллерена показали, что пористость мякиша контрольного образца и образцов с фуллереном была равна 49 %. Влажность мякиша образцов во всех вариантах опыта составляла 48 %. С увеличением дозировки фуллерена кислотность образцов хлеба увеличивалась.

Рис. 11. График влияния дозировки фуллерена на влажность и пористость ржаного хлеба

Рис. 12. График влияния дозировки фуллерена на кислотность ржаного хлеба

Заключение. В результате проведенных исследований установлено положительное влияние водорастворимого фуллерена на свойства молочнокислых бактерий ржаного теста и процесс брожения. Кислотность теста в образце №1 повышается на 0,5 градусов, в образце № 2 на 1 градус, в образце № 3 на 1,3 градуса по сравнению с контрольным образцом.

Ржаной хлеб, приготовленный с использованием водного раствора фуллерена, обладает хорошими качественными характеристиками и соответствует требованиям стандартов.

Водорастворимый фуллерен оказывает стимулирующее действие на продуцирование молочной кислоты и других органических кислот, обуславливающих аромат ржаного хлеба. Результаты исследования позволяют сделать вывод о возможности приготовления хлеба с использованием фуллерена для ускорения процессов брожения теста.