Повысить бродильную активность дрожжей можно с помощью муаногенеза, гибридизации и др. Наиболее перспективный способ для выведения дрожжевых рас с необходимыми свойствами – это метод гибридизации, поскольку при ауткроссинге нескольких дрожжевых видов прицельно выбираются расы с наперед известными требуемыми свойствами. Мутанты имеет фермент — галактозидазу, который в качестве субстрата использует раффинозу, и она до конца гидролизуется в сахара, которые могут использовать дрожжи. Также некоторые дрожжевые мутанты характеризуются увеличенной способностью к размножению и лучшими хлебопекарными свойствами [8].
Кроме этого, бродильная активность пекарских дрожжей обусловлена атрибутами применяемого дрожжевого штамма и режимом при культивировании. Чем концентрированнее и аэрированее питательной среды, тем выше активность бродильного комплекса ферментов. Требуемый для культивирования объем воздуха ориентировочно равен 20 м3 на 1 кг прироста дрожжей. При повышении уровня жидкости в культуральной емкости расход воздуха можно снизить благодаря более хорошего распределения O2 в толще питательные среды. Например, при высоте уровня культуральной жидкости 3 м требуется 16 м3 воздуха на 1 кг прироста биомассы; высоте 6 м – 8 м3/кг; высоте 8 м – около 6 м3 воздуха/кг [7].
На предприятии, с целью повышения бродильной активности, дрожжи предварительно активируют. Для этого применяются различные химические соединения, которые должны быть безвредными для человека, эффективными в небольших концентрациях, доступными и иметь низкую стоимость.
На данный момент известны многие способы предварительной активации. Один из интересных способов – это использование бутандиовой кислоты в качестве добавки во время проведения предварительной активации пекарских прессованных дрожжей при подготовки суспензии дрожжей в воде и при замесе теста. Указано, что по отношению к контролю произошло увеличение активности бродильного комплекса ферментов, активированных бутандиовой кислотой дрожжей: зимазная активность повысилась на 19 %, а мальтазная активность – на 10 % [9].
Существует способ предварительной активации пекарских прессованных дрожжей при помощи ультразвуковой обработки водной суспензии дрожжей в специальной установке. Продолжительность обработки 3-5 мин. При этом плотность звуковой энергии ультразвука должна быть в пределах от 15·103 до 20·103 кДж/м3, а частота — 22±1,0 кГц . В итоге наблюдается увеличение активности бродильных ферментов дрожжей, в результате чего сокращается время брожения теста, повышается качество хлебобулочных изделий. Однако широко данный способ на предприятиях по производству хлебобулочной продукции не применяется из-за длительности обработки водной суспензии дрожжей и высокой частоты используемого сигнала, которая при долгой обработке делает его опасным для здоровья персонала [10].
Также в настоящее время разработан еще один метод интенсификации процессов выращивания дрожжей и повышения их качества. Это добавление в питательную среду при культивировании дрожжей антиоксидантов в оптимальных концентрациях. Не является секретом, что антиоксиданты влияют на дрожжевые клетки как стимуляторы неспецифической природы, воздействуя в клеточных мембранах на перекисное окисление липидов [11, 12], способны управлять экспрессией ферментных генов различных метаболических путей в клетке и оказывать влияние на активность мембраносвязанных ферментов, в том числе на активность мальтопермеазы, которая сбраживает мальтозу [11,13]. Низкая активность мальтопермеазы тормозит перемещение мальтозы в клетку, что является причиной ее медленного сбраживания дрожжами.
В работе [14] представлены результаты экспериментов, в которых дрожжи выращивали в присутствии антиоксиданта ацетата основания Манниха в концентрации 1·10-5 г/л. При этом дрожжи имели повышенную по сравнению с контролем зимазную (на 8,3-16,9 %) и мальтазную (на 5,6-7,2 %) активности.
В других исследованиях было выявлено стимулирующее действие антиоксидантов селеноксантена и витамина Е в концентрациях соответственно 0,0002 % и 0,0003 % к массе дрожжей. При этом зимазная активность увеличилась на 9,0 и 6,0%, а мальтазная на 6,0 и 4,3% относительно контроля [6].
В других исследованиях было выявлено стимулирующее действие антиоксидантов селеноксантена и витамина Е в концентрациях соответственно 0,0002 % и 0,0003 % к массе дрожжей. При этом зимазная активность увеличилась на 9,0 и 6,0%, а мальтазная на 6,0 и 4,3% относительно контроля [6].
Стимулирующее действие антиоксидантов на дрожжи можно объяснить преобразованием клеточных мембран S. cerevisiae, изменением скорости мембранного транспорта и активности связанных с ними ферментов.
Показана целесообразность нейтрализации действия факторов окислительного стресса для улучшения показателей ферментации S. cerevisiae. Установлено, что регулирование совместного воздействия стресс-факторов и антистресс-факторов в определенных условиях улучшает скорость накопления биомассы и качественные характеристики используемой культуры дрожжей [15, 16]
Для повышения ферментативной активности дрожжей предложено использовать пряно-ароматические добавки (семена петрушки, укропа, сельдерея и кориандра), экстракт из зеленых проростков пшеницы [14].
Рассмотрена возможность повышения бродильной активности дрожжей с помощью их предварительной активации в питательной среде, которая содержит муку из желудей или цельносмолотую фасолевую муку [18].
Для хороших показателей бродильной активности нужно учитывать режим и размер дозирования азота. При сравнении режимов дозирования азота в ферментер: с постоянной, переменной, нарастающей и снижающейся скоростью в ходе процесса культивирования дрожжей было выявлено, что режим дозирования не оказывает влияния на выход продукции [19]. При этом, количество азотного питания положительно сказывается на мальтазной активности.
Дрожжи, как и все организмы, нуждаются в минеральных соединениях. Недостаток макро- или микроэлементов существенно сказывается на активности их бродильных ферментов. Так, например, магний является составной частью практически всех наиболее важных ферментов дрожжевой клетки. При концентрации в питательной среде оксида магния (II) ниже 0,15 % к массе мелассы происходит снижение активности бродильных ферментов и выхода биомассы дрожжей. У калия также не маловажная функция. Он участвует в транспортировании внутрь клетки ионов НРО42- и Н2РО4—, оказывает значительное влияние на активность ферментов, является одним из основных катионов цитоплазмы. Содержание калия в мелассе должно быть около 3,5 % по массе.
Хрычева А.И. при выращивании дрожжевых клеток предложила использовать комплексный препарат микроэлементов, в состав которого входят йод, молибден, медь, бор, кобальт и цинк. Эти микроэлементы позволяют повысить активность бродильных ферментов, выход и сохранность готовой продукции. Дозировка препарата должна составлять 0,1-0,5 мг/дм3 [20].
При производстве обогащенных йодом хлебобулочных изделий используют различные йодсодержащие добавки. В работе [21] исследовали влияние таких добавок на мальтазную и зимазную активность дрожжей. Было показано, что каждая йодсодержащая добавка ухудшала зимазную и улучшала мальтазную активность дрожжей. Было выяснено, что добавка Тиреойода повышает мальтазную активность на 21,1 %, Витайода – на 5,6 %, Йодказеина – на 27,8 %, KIO2 – на 6,7 % по сравнению с контролем. Оптимальной активностью мальтазы обладали дрожжи, в питательную среду которых вносили Йодказеин.
Бродильную активность дрожжей можно увеличить перед ее дозированием при замесе теста или опары за счет приготовления дрожжевой суспензии и последующей ее предварительной активации. В хлебопечении в процессе предварительной активации дрожжей их энергетический обмен переходит с процесса дыхания на брожение, во время этого в дрожжевых клетках происходит ускоренный синтез ферментов брожения, а синтез ферментов дыхания ослабляется. Для перехода дрожжевых клеток с процесса дыхания на брожение требуется определенное время и необходимые условия [22].
Предварительная активация пекарских дрожжей разнообразными питательными средами оказывает позитивное влияние на их свойства, как следствие, при этом улучшается качество полуфабрикатов и готовых хлебных изделий, интенсифицируются процессы тестоведения. Применяются разнообразные методы предварительной активации, например, в дрожжевую суспензию вводят различные добавки (плодоовощные порошки, ферментативные гидролизаты, концентрат квасного сусла, нетрадиционное растительное сырье и т.д.), дрожжи обрабатывают с помощью физико-химических способов (ультразвуком, электромагнитным облучением с одновременным насыщением кислородом, звуковыми или сверхзвуковыми частотами в акустическом воздействии и т.д.) [23, 24].
Ф.Г. Гинзбург разработал способ предварительной активации прессованных дрожжей [25], при котором дрожжи помещают в питательный субстрат, в виде мучной заварки с неферментированным солодом и соевой мукой. Результатом такой активации продолжительностью 1-3 часа является улучшение подъемной силы дрожжей, которая по методу шарика составляет 8-9 мин.
Н. И. Дерканосов с соавторами разработали метод активации пекарских прессованных дрожжей, предусматривающий их экспозицию в аэрированной питательной среде, в состав которой входит соль фосфата калия и квасное сусло в виде его концентрата. Непродолжительная (45-60 минут) экспозиция клеток в данной питательной среде способствует увеличению подъёмной силы дрожжей, которая составляет 6-7 мин [26]. Количество воды, квасного сусла и соли фосфата калия, используемых при предварительной активации, по отношению к массе муки в тесте соответственно равны 9-10 %, 0,3-0,5 %, 0,020-0,025 %.
С целью повышения активности бродильных ферментов дрожжей в качестве компонента питательной среды может использоваться полисолодовый экстракт. Полисолодовый экстракт содержит углеводы, микроэлементы и витамины, в количествах, достаточных для поддержания физиологической и бродильной активности дрожжей. В. И. Дробот, Н. А. Фалендыш и В. Ф. Доценко разработали метод активации прессованных дрожжей с использованием питательной среды на основе полисолодового экстракта и кальциевой соли серной кислоты, (3-5% и 0,02-0,04% к массе муки соответственно). Для достижения оптимального уровня кислотности (рН 4,7-5,0) в питательную среду добавляют лимонную кислоту. Дрожжи в подобной питательной среде подвергают электромагнитному излучению (10-15 минут) напряженностью 45000-65000 АМ. Следующие 20-30 мин питательную среду с дрожжами выдерживают в обычных условиях. В тесте, приготовленном с использованием активированных по данному методу дрожжей, количество выделившегося углекислого газа на 14,6-23% выше, интенсифицируется накопление кислотности, которая на 0,2-0,4 град. выше, также на 9-16,4 % уменьшается время расстойки [27].
А.А. Петрик с соавторами предложили метод активации прессованных дрожжей, в соответствии с которым дрожжи помещают в питательную среду из воды, муки и порошка чечевичных семян. Порошок из чечевичных семян берут в дозировке 1-3 % к массе муки, прессованные дрожжи выдерживают при 30-32°С в смеси в течение 20-40 мин. В итоге наблюдается уменьшение времени подъема тестового шарика, происходит сокращение длительности производственного процесса выработки хлебных изделий и повышается качество мучных продуктов [28].
Разработан схожий метод предварительной активации пекарских прессованных дрожжей, заключающийся в выдержки их в питательной среде, которую готовят из воды, муки и порошка из смеси виноградных семян, и томатных выжимок. Авторы работы утверждают, что разработанный метод активации дрожжей стимулирует их подъёмную силу [29].
В состав разработанной добавки «Табиб» входят легкоусвояемые белки, ценные биостимуляторы природного происхождения, целый ряд ферментов и аминокислот, фолиевая и никотиновая кислоты, витамины и минеральные вещества. Также, разработанная комплексная добавка в своем составе содержит соевую муку, пшеничные отруби, овсяные хлопья, бальзам «Иремель», натрия хлорид, натрия глюконат, йодистый калий. В исследовании [22] было рассмотрено действие комплексной добавки «Табиб» на хлебопекарные дрожжи при их активации. Активированные таким образом дрожжи далее использовали при замесе опары и теста для хлеба белого из муки пшеничной высшего осрта. Было доказано, что данная комплексная добавка улучшает бродильную активность дрожжей, при этом относительно контроля мальтазная активность увеличивается на 11 %, а зимазная активность — на 21 % [22].
Существуют экспериментальные данные, которые говорят о положительном влиянии пероксида водорода на дрожжевые клетки на этапе культивирования [30]. При обработке дрожжей нелетальными дозами пероксида водорода у них возникает состояние окислительного стресса, при котором в клетках дрожжей накапливаются ферменты (каталаза, пероксидаза, супероксиддисмутаза) и антиоксиданты (тиоредоксин, глютатион), а также синтезируются стрессовые белки и в среду культивирования выделяются протекторные экзометаболиты. В результате повышается сопротивляемость дрожжей неблагоприятным факторам среды. Во время короткой предварительная активация дрожжевые клетки становятся более активными, но не размножаются.
Предложен метод предварительной обработки хлебопекарных дрожжей пероксидом водорода в нелетальных концентрациях. Пероксид благоприятно воздействует на бродильную активность дрожжей и как следствие интенсифицирует процесс брожения теста. Было показано, что предварительная активация дрожжей с помощью пероксида водорода в концентрации 0,5 и 3,0 мМ увеличивала их активность бродильного комплекса ферментов, о которой судили по более высоким, по сравнению с контролем, объемом выделившегося CO2 [31].
Известны методы увеличения активности бродильных ферментов дрожжей с применением растительных экстрактов. В итоге возможно получить более активные и быстрее забраживающие дрожжи, способные уменьшить длительность производственного процесса. Также, благодаря использованию в малых количествах растительных экстрактов, готовые хлебобулочные изделия будут обогащены растительными компонентами.
В работе [32] было изучено воздействие растительных экстрактов Rhododendron adamsii на бродильную активность хлебопекарных дрожжей. Комплекс соединений растительного экстракта R. adamsii, в особенности танины и флавоноиды оказывают антиоксидантное действие и снижают игибирующее действие этанола, образуюшегося в результате брожения. 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.
Исследовано влияние сухого порошка кардамона на бродильную активность дрожжей. Время зимазной активности выделения уменьшилось на 13 минут, из чего следует, что активность увеличилась на 41 %, по сравнению с контролем. Время мальтазной активности дрожжей уменьшилось на 26 минут, а активность возросла на 45 % по сравнению с контролем. Оптимальная концентрация сухого порошка кардамона составляет 0,25 г/мл [33].
Предложено использовать пряно-ароматические добавки для активации прессованных дрожжей. Во время эксперимента приготовление смеси вели из воды и тритикалевой сеяной муки. Влажность готовой смеси составляла 75 %. Далее в готовый питательный субстрат добавляли пряно-ароматические семена кориандра, сельдерея, укропа и петрушки в количестве 0,1-1 % к массе муки или СО2-шроты, которые получали СО2-экстракцией используемых семян углекислым газом в дозировке 1-1,5 % к массе муки в тесте. Установлено, что применение пряно-ароматических добавок во время активации дрожжей является нецелесообразным, так как активность бродильного комплекса ферментов в среднем снижается на 10-15 %. Эфирные масла угнетающе действуют на клетки дрожжей. Однако СО2-экстракция шротов резко уменьшает содержание в них эфирных масел. При этом они содержат весь комплекс биологически активных веществ – витаминов, углеводов, минеральных веществ, которые находятся в семенах на момент экстракции. Эти вещества стимулируют бродильную активность дрожжей. Асмаева З. И. и др. установили, что при добавлении 1,5 % СО2-шротов продолжительность ПА в среднем сокращается на 10-15 %, а бродильная активность повышается на 20 %. Показано, что наиболее эффективно при предварительной активации пекарских дрожжей добавление CO2-шротов укропа. По результатам лабораторной выпечки был сделан вывод, что ПД, подвергнутые ПА, позитивно влияют на технологические операции при выработке хлеба и на его качество [34].
Хмелевые продукты, полученные при переработки хмеля можно применять в качестве биостимулятора активности ферментов мальтазы и зимазы дрожжей S. cerevisiae. При разведении дрожжей на питательной среде с добавлением хмелевых продуктов, готовые прессованные дрожжи имеют повышенные значения активности бродильных ферментов. Например, в питательной среде с добавлением хмелевой эмульсии, полученной СО2-экстракцией хмеля, мальтазная и зимазная активность этих дрожжей по сравнению с контролем повышается на 14 и 32 % соответственно, с хмелевым водным экстрактом – на 11 и 7 % [35].
Исследовано влияние сухого порошка кардамона на бродильную активность пекарских прессованных дрожжей. Время зимазной активности выделения уменьшилось на 13 минут, из чего следует, что активность увеличилась на 41 %, по сравнению с контролем. Время мальтазной активности дрожжей уменьшилось на 26 минут, а активность возросла на 45 % по сравнению с контролем. Оптимальная концентрация сухого порошка кардамона составляет 0,25 г/мл [33].
В последние годы большое внимание уделяют изучению различных групп флавоноидов – природных нутриентов, имеющих высокую биологическую активность. Поэтому флавоноиды являются перспективными структурными элементоми при разработке новых пищевых продуктов функционального назначения.
В работе [36] в качестве активатора дрожжей использовали добавку растительного происхождения, которая содержит флавоноиды, хлорофилл, фитонциды, поливитаминные комплексы и целый ряд микроэлементов. В присутствии данной добавки в дозировке 70, 100 и 130 % к массе дрожжей зимазная активность снижается по отношению к контролю соответственно на 5, 2 и 2 %. Это можно объяснить тем, что вещества, которые находятся в составе растительной добавки, увеличивают продолжительность адаптации ферментных комплексов дрожжей к глюкозе. В то же время наблюдалось увеличение мальтазной активности дрожжей соответственно на 4, 12 и 6 % по сравнению с контролем.
Флавоноиды, а именно катехин и его производные, содержатся в экстракте зеленого чая (ЭЗЧ). Вдобавок к флавоноидам, ЭЗЧ содержит витамины группы В (пантотеновая кислота, рибофлавин, тиамин), аскорбиновую кислоту, витамин РР, белковые вещества, эфирные масла, аминокислоты (в основном глютаминовая), хлорофилл, каротин, ксантафилл. В составе ЭЗЧ найдены соли марганца, магния и железа, а также натрий, макро и микроэлементы (медь, фосфор, калий, йод, фтор, золото и др.), органические кислоты (фумаровая, пировиноградная, яблочная, лимонная, щавелевая), сахара, пектины, полисахариды и кофеин.
Богатырева Т. Г. с соавт. предложили в качестве добавки для повышения активности бродильных ферментов дрожжевых клеток использовать экстракты зеленого чая. Были проведены исследования для определения влияния данной добавки на бродильную активность пекарских дрожжей. Измеряли мальтазную активность технически чистых культур пекарских прессованных дрожжей двух отдельных штаммов. Установили позитивное воздействие экстракта зеленого чая на бродильную активность ферментов дрожжевых клеток. Дрожжи, выращенные на среде с экстрактом зеленого чая, характеризовались повышенной скоростью сбраживания дисахарида мальтозы. При этом у штамма Л153 скорость сбраживания мальтозы возрасла на 5,95 % по сравнению с контролем, а у штамма ЛВЗ — 7,69 % [37].
Авторами [38] исследовано влияние сухого экстракта из шрота корня солодки на технологические показатели хлебопекарных дрожжей. Показано, что при введении добавки 10 % от массы дрожжей по сравнению с контролем их зимазная активность повысилась на 32 % . Полученные показатели говорят о том, что биологически активные вещества сухого экстракта из шрота корня солодки, которые представлены преимущественно полисахаридами, стимулируют метаболистические процессы в дрожжевых клетках.
Кузнецова Т. А. c соавт. исследовали как влияют сироп и сок дефростированных ягод шиповника морщинистого на дрожжевые клетки при внесении указанных ингредиентов в питательную среду при культивировании дрожжей. Было доказано, что ягодный сок R. rugosa (при дозировке 10 г/100 мл сусла) и сироп шиповника (20 г/100 мл сусла) влияют на брожение мучных полуфабрикатов. Составляющие шиповника стимулировали функционирование дрожжевых клеток. Добавление ягодного сока шиповника позволяло повысить скорость синтеза углекислого газа по сравнению с контролем, в 1,6 и в 2,1 раза, соответственно в опытах с введением сиропа и сока шиповника. Выяснено, что большее стимулирующее воздействие на дрожжевые клетки в изучаемых дозировках оказывает сок дефростированных ягод шиповника R. rugosa, по сравнению с сиропом шиповника [39].
Исследована возможность применения отвара бурых водорослей при выпуске хлебобулочных изделий и его действие на бродильную активность хлебопекарных дрожжей. Выявлено, что водорослевой отвар позитивно воздействует на жизнеспособность дрожжевых клеток, увеличивая, как подъемную силу, так и скорость брожения тестового полуфабриката, улучшая качество готовых мучных изделий. Чем выше содержание сухих веществ в водорослевом отваре, тем более высокие показатели активности бродильных ферментов. Водорослевой отвар, влияя на бродильную активность хлебопекарных дрожжей и их жизнеспособность, способствует уменьшению длительности производственного процесса, уменьшая энергетические затраты благодаря снижению продолжительности стадии брожения теста, и получению хлебных изделий с оптимальными показателями, которые определяются органолептически. Отвар должен содержать минимум 6 % сухих веществ, а время брожения должно быть равно 2,5 ч [40].
Исследовано влияние цикория, кофе и лимонного сока на биотехнологические характеристики дрожжей. Было показано, что использование данных растительных пищевых добавок повышает бродильную активность хлебопекарных дрожжей. При этом лучшую зимазная активность 30-38 мин имели дрожжи при введении сока лимона (0,25 % к массе муки), цикория (1,0 %) и кофе (0,25 и 1,0 %). Так, зимазная активность исследуемых образцов дрожжей улучшается на 27-43 %, а мальтазная на 24-42 % по сравнению с контролем. Сделан вывод, что использование цикория, лимонного сока и кофе для улучшения технологических свойств прессованных дрожжей может обеспечить сокращение срока их адаптации к анаэробным условиям в пшеничном тесте. Внесение данных добавок обогащает хлебобулочные изделия нутриентами: витаминами, макро- и микроэлементами и улучшает качественные показатели хлеба [41].
Исследовали влияние белозерной кукурузной муки на подъемную силу дрожжей. Было показано, что наилучшую подъемную силу имеет тесто с добавкой 25 и 50% белозерной кукурузной муки, время подъема тестового шарика 2,50 и 2,55 минут соответственно [42].
Храпко О. П. исследовал влияние льняной обезжиренной муки на бродильную активность полуфабрикатов производства хлебных изделий. По итогу исследования был сделан вывод, что льняная мука является хорошей питательной средой для дрожжевых клеток, увеличивающая их активность, и позволяющая сократить дозировку дрожжей, предусмотренных рецептурой при замесе теста для выпуска хлеба и хлебных изделий, при определенных технологических условиях. Тесто с дозировками 5 и 25 % льняной муки имело наилучшую подъемную силу – время подъема тестового шарика 3,24 и 3,14 минут соответственно [43].
Полученные результаты повышения подъемной силы теста с добавками белозерной кукурузной и льняной обезжиренной муки можно объяснить тем, что дрожжевые клетки используют составные части используемых добавок в качестве питания.
Дрожжи в промышленности выращивают на мелассной питательной среде. Меласса в основном состоит из сахарозы — 50 % и в малом количестве содержит инвертный сахар (0,5-2,0 %) и раффинозу (0,5-3,0 %). В мелассе также содержатся органические кислоты и минеральные вещества, которые действуют угнетающе на жизнедеятельность дрожжевых клеток [44]. Промышленные хлебопекарные дрожжи, выращиваемые на мелассной питательной среде, имеют высокую зимазную и низкую мальтазную активности из-за синтеза фермента мальтазы в мучной среде должна присутствовать мальтоза. При добавлении мелласных дрожжей в мучную среду в них начинается заново синтезироваться мальтаза. Поэтому могут наблюдаться перепады скорости газообразования и запаздывание подъема теста. В связи с этим для промышленного производства дрожжей активный поиск новых источников сырья, которые активируют ферменты, требуемые для хлебопечения, имеет важное значение.
Джахонгирова Г. З. с соавт. предложили в качестве питательной среды при производстве пекарских дрожжей использовать рисовую мучку. Провели исследования влияния данной субстрата на рост и бродильную активность пекарских дрожжей. Установлено, что рисовая мучка – это благоприятная питательная среда для разведения дрожжей. Рисовая мучка богата нутриентами, в числе которых белки, жиры, углеводы, витамины (В1, В2, РР), фитин, микроэлементы и другие ценные вещества. Белки рисовой мучки обладают высокой биологической ценностью, поскольку характеризуются наличием всех незаменимых аминокислот [45]. В ферментированной суспензии рисовой мучки сахара представлены в основном глюкозой и мальтозой (около 50-74 %). Осахаренная рисовая мучка не содержит соединения, которые могут подавлять рост дрожжей. Дрожжи, выращенные на питательной среде с использованием рисовой мочки, характеризовались повышенными хлебопекарными свойствами по сравнению с дрожжами, выращенными на питательной среде с мелассой. При этом мальтазная и зимазная активность клеток соответственно в 2,0 и 1,58 раза была выше по сравнению с контрольными [46].
Высокий прикладной интерес в качестве альтернативного источника углеводов при выращивании дрожжевой биомассы представляет топинамбур (Helianthus tuberosus L.). По содержанию углеводов в готовом продукте топинамбур превышает такие культуры, как сахарная свекла и сахарный тростник [47, 48]. Негидролизаванный сок топинамбура предполагается использовать в качестве пищевого субстрата для получения биомассы дрожжей сахаромицетов. В результате проведенных исследований также был получен штамм пекарских дрожжей S. cerevisiae G, синтезирующий фермент инулиназу. Дрожжи S. cerevisiae G имели хорошие показатели бродильной активности, позволяющие рекомендовать данный штамм в качестве хлебопекарного [49].
В итоге исследования [50] было определено, что достаточно оптимальной средой для проведения процесса брожения и получения активной культуры дрожжей является среда состава: проваренная на питьевой воде 1 % суспензия пшеничной муки с введением в состав кукурузной патоки (5 %), зернового сусла (2 %), карбамида (0,1 %) и фосфорной кислоты (0,005 %). В результате исследования выявлено, что из сухих дрожжей, выпускаемых промышленностью, можно получить в аэробных условиях периодической культуры прессованных дрожжей, обладающие на 48 % более высокой бродильной активностью и сохраняющие свою активность в течение 6 и более недель при соответствующих условиях. Сами дрожжевые клетки при этом морфологически хорошо сформированы, достаточно много почкующихся и жизнеспособных клеток. дрожжей устойчивы, жизнеспособны и проявляют хорошие хлебопекарные свойства.
Известны различные физические способы активации хлебопекарных дрожжей, например, оптическим излучением, ультразвуком, магнитным, электромагнитным и разного диапазона волн воздействиями, гидроионизацией, аэроионизацией [51].
В работе [52] исследовано влияние ультразвуковой обработки дрожжей с частотой 35 кГц на активность их бродильных ферментов. Показано, что обработка дрожжей ультразвуком повышает их бродильную активность, о чем свидетельствуют более высокие, по сравнению с контролем, концентрации выделенного углекислого газа. При этом наблюдается увеличение бродильной активности пропорционально увеличению времени обработки ультразвуком и температуры. Бродильная активность в опытных образцах жрожжей увеличилась на 14 % по сравнению с контролем. При этом первые 5-7 минут обработки ультразвук повышает активность протекания брожения дрожжей, затем она плавно падает. При повышении температуры более 35 С никакой активности не наблюдается, так как все дрожжевые клетки погибнут.
Повышение активности дрожжей ультразвуковой обработкой основывается на применении эффектов, которые порождаются в мучной суспензии акустической кавитацией. Влияние ультразвуковой кавитации на полисахариды и сложные сахара ведет к образованию моносахаридов, которые легче сбраживаются дрожжами. Все это благоприятно воздействует на активное функционирование дрожжей. При подобном воздействии соли кальция становятся аморфными и лучше усваиваются дрожжами [Патент на изобретение №: 2184145, Дата публикации: Четверг, Июнь 27, 2002 Начало действия патента: Среда, Март 1, 2000].
Проводились исследовательские работы по облучению лазером пекарских дрожжей, которые показали, что эффект лазерного воздействия на дрожжевые клетки зависит от дозы, времени облучения и температурных режимов [53, 54]. Автором [55] было установлено, что лазерное излучение с длиной волны 632,8 нм может служить фактором оптимизации в управлении процессами метаболизма. В исследовании [56] показано, что при определенных параметрах лазерное излучение оказывает стимулирующее, благоприятное воздействие, которое выражается в увеличении биомассы дрожжей и повышении их энергии брожения при разведении на жидких питательных средах. Реакция дрожжей на лазерное излучение в видимой и ближней ИК-областях связана с физическими и химическими модификациями в фотоакцепторных молекулах, компонентах дыхательной цепи [57].
Магнитная обработка дрожжей позволяет в 1,5-2,0 раза ускорить брожение и созревание теста [58].
В работе [59] исследована возможность стимуляции биологической активности прессованных дрожжей воздействием СВЧ излучения. Установлено, что подобное воздействие способствует активному размножению дрожжей и интенсификации процесса брожения. После воздействия наблюдается 25% увеличение количества почкующихся и делящихся клеток.
Определен характер воздействия микроволнового облучения на суспензию дрожжевых клеток в коаксиальной ячейке, при температуре 35°С. Интенсивность облучения составляла 50 мВт/мл, время облучения — 10 мин. В результате облучение вызвало повышение бродильной активности на 40% по сравнению с контролем [60].
Интересно также изучение влияния электронно-ионной обработки (ЭИО) на функционирование дрожжей с целью интенсификации процесса брожения. В ходе эксперимента дрожжевые клетки находились под влиянием электрического поля коронного разряда и потока заряженных частиц (ионов) на момент их подачи в аппарат для брожения. У дрожжей, обработанных ЭИО в течении 25с, отмечалась хорошая коагуляция дрожжевых клеток, при брожении происходило практически двукратное увеличение биомассы, увеличение почкующихся клеток и скорости сбраживания, уменьшение количества нежизнеспособных дрожжей [61].
Таким образом, приведенный обзор научной и патентной литературы показывает, что активность бродильных ферментов дрожжей играет важную роль в процессах тестоведения при производстве хлебных изделий. В следствие этого разработано много методов ее повышения. Однако приведенные методы имеют недостатки, либо трудоемки или не дают достаточной эффект.
Поэтому остается актуальной разработка новых методов повышения бродильной активности, активации дрожжей и поиск новых ингредиентов с целью интенсификации брожения теста и повышения качества хлеба и хлебобулочных изделий.
Международный журнал прикладных наук и технологий «Integral» №1 2019
Д.Р. Сафина, М.Н. Халимов, Ф.Р. Турсунов, О.А. Решетник,
Казанский национальный исследовательский технологический университет