Презентация Микробиология хлебопекарное производство

Микробиология.Хлебопекарное производство.

Хлеб - всему голова!

 Пожалуй, это самая популярная пословица о хлебе. Значение хлеба в жизни людей сложно оценить. Без него не обходился ни один прием пищи, ни одно застолье, потому что хлеб — это сытно и полезно.

Основным сырьем хлебопекарного производства являются: мука пшеничная и ржаная, вода, дрожжи, соль.
В качестве дополнительного сырья используются сахар, жиры, яйца, патока, солод, ферментные препараты, молочная сыворотка, молоко, изюм, мак, орехи, варенье и другие пищевые добавки.
Стадии технологического процесса складываются из подготовки сырья, замеса теста, брожения теста, разделки, формования, расстойки заготовок, выпечки хлеба, охлаждения, хранения и транспортировки.

В основе хлебопекарного производства лежат микробиологические процессы — это спиртовое и молочнокислое брожение.

Спиртовое брожение — это основной вид брожения в пшеничном тесте. Вызывается ферментами дрожжевых клеток, которые обеспечивают превращение простейших Сахаров (моносахаридов) в этиловый спирт и диоксид углерода.

С6Н12О6 -> 2С2Н5OН + 2СO2.

Брожение – это процесс разложения сложных органических соединений на более простые, под действием микроорганизмов.

Виноградный сахар

Спирт

Углекислый
газ

Молочнокислое брожение есть результат работы молочнокислых бактерий, которые являются постоянными спутниками дрожжей. Эти бактерии образуют молочную кислоту из виноградного сахара.

С6Н12О6= 2С3H 6O 3

При производстве пшеничного хлеба применяют Saccharomyces cerevisiae, ржаного - оба вида дрожжей, но преобладают Saccharomyces minor.

Saccharomyces cerevisiae - спорообразующий верховые дрожжи семейства сахаромицетов. Клетки крупные, круглой и овальной формы. Спорообразование происходит только в условиях голодания. На сусло - агаре образуют колонии круглой формы, диаметром О.5 - 1 см, выпуклые, желтоватого цвета. Поверхность колоний бывает гладкой блестящей и складчато-шероховатой, бугристой. Оптимальная температура брожения 28 - 30оС; рН - 4.5 - 5,0; кислотность 10 - 12оН. Неустойчивы к высокой концентрации сахара, соли, спирта в концентрации 12 - 14\%.

Saccharomyces minor - специфичны для ржаного теста. Клетки мелкие 1.5 - 3 мкм, круглой формы, характерны фигуры почкования по 3 - 7 клеток. На сусло - агаре образуют мелкие круглые колонии диаметром 4 - 6 мм выпуклые с гладкой блестящей поверхностью сероватого - белого цвета. Оптимальная температура развития 25 - 28оС. Повышение температуры до 32 - 35оС угнетает их. Отличаются кислотоустойчивостью, менее требовательны к источникам витаминного и азотного питания, более спиртоустойчивы

Большую роль в хлебопечении играют молочнокислые бактерии. Эти микроорганизмы осуществляют молочнокислое брожение в полуфабрикатах, в результате которого повышается кислотность, что способствует набуханию и пептонизации муки, особенно ржаной, повышаются вязкость и газоудерживающая способность теста. Молочнокислые бактерии участвуют в создании вкуса и аромата ржаного хлеба за счет накопления летучих органических кислот, спиртов, карбонильных соединений (альдегидов), способствуют лучшему разрыхлению теста за счет газообразования.

В хлебопечении используются следующие виды молочнокислых бактерий:

Lactobacillus dellbrueckkii - термофильные гомоферментативные палочки длиной 5 - 9 мм, располагаются поодиночке и попарно. На плотной питательной среде образуют колонии круглой формы, выпуклые, беловатого цвета. Оптимальная температура 48 - 50оС. Используются при выведении жидких дрожжей.

Lactobacillus plantarum - мезофильные гомоферментативные палочки средних размеров, располагаются поодиночке и короткими цепочками. Образуют колонии средней величины, куполообразные, беловатого цвета. Оптимальная температура 30 - 35оС. Постоянно встречается в заквасках.

Lactobacillus brevis - мезофильные гетероферментативные бактерии. По морфологии это - короткие толстые палочки, располагаются поодиночке или короткими цепочками. Оптимальная температура 30оС. Развиваются в сочетании с палочкой плантарум.

Lactobacillus fermenti - мезофильные гетероферментативные бактерии. Морфологически это - мелкие палочки, располагаются поодиночке и короткими цепочками. Оптимальная температура 37 - 40оС.

Так как в хлебопечении и производстве мучных кондитерских изделий сырье не стерилизуют, получение и использование чистых культур имеет важное значение, поскольку они обеспечивают нормальное брожение полуфабрикатов и выпуск готовых изделий стандартного качества. Кроме того, тесто готовят в нестерильных условиях, и в полуфабрикатах кроме полезных микроорганизмов развиваются также и вредные.
Для контроля микробиологического состояния производства хлебобулочных и мучных кондитерских изделий на предприятиях созданы микробиологические лаборатории, которые занимаются поддерживанием и возобновлением заквасок и чистых культур и микробиологическим контролем питательных сред, полуфабрикатов и готовой продукции.

В хлебопекарном производстве и при производстве мучных кондитерских изделий в качестве сырья применяют муку, дрожжи, сахар, сахаристые вещества, жиры, яйца и яйцепродукты, молоко и молочные продукты, фрукты и ягоды, вкусовые ароматические и другие вещества. Сырье как растительного, так и животного происхождения содержит большое количество питательных веществ и, таким образом, является благоприятной средой для развития микроорганизмов. Поэтому на пищевых предприятиях следует уделять большое внимание микробиологическому контролю поступающего на производство сырья, а также соблюдать санитарные требования при его хранении, переработке и транспортировке.

Микрофлора хлебопекарного производства делится на полезную и вредную. К полезной относятся дрожжи и молочнокислые бактерии, применяемые для приготовления теста. Вредной является микрофлора, поступающая с сырьем и вызывающая нарушение технологического процесса, снижение качества и порчу продукции.

Технически чистыми называют культуры, с незначительной примесью других видов микроорганизмов. В хлебопекарной промышленности к чистым культурам относятся прессованные и сушеные дрожжи.
Смешанными называют культуры, состоящие из клеток микроорганизмов двух и более видов (например, микроорганизмы заквасок и теста, содержащие дрожжи и молочнокислые бактерии).

В производственной практике под стадией брожения понимают период с момента окончания замеса до начала деления теста на куски.
Совокупность процессов, приводящих тесто в результате брожения и обминок в состояние, оптимальное для разделки и выпечки, объединяют общим понятием созревание теста.

Цель стадии брожения – накопление веществ, обусловливающих характерный вкус и аромат хлеба, формирование свойств теста, обеспечивающих интенсивное газообразование и хорошую формо- и газоудерживающую способность теста при разделке и выпечке.

1) в тесте должны накапливаться в необходимых количествах вещества, обусловливающие специфический вкус и аромат хлеба;
2) реологические (структурно-механические) свойства теста должны быть оптимальными для деления его на куски, формования, для удержания тестом газа и сохранения формы изделия при окончательной расстойке и выпечке;

3) газообразование в сформованных кусках теста к началу про­цесса расстойки должно происходить с достаточной интенсивностью;
4) в тесте должно быть достаточное количество несброженных сахаров и продуктов гидролитического распада белков, необходимых для нормального протекания реакции меланоидинообразования и получения характерной окраски корки изделия.

Спиртовое брожение. Основной бродильной микрофлорой в пшеничном тесте являются дрожжи Saccharomyces cerevisiae.
Под действием дрожжей в тесте протекает спиртовое брожение - расщепление сахаров до этилового спирта и углекислого газа.
Дрожжи сбраживают собственные сахара муки и сахара, образующиеся при гидролизе крахмала.
С6Н12О6 -> 2С2Н5OН + 2СO2.

При этом процессе выделяется 107 кДж/моль тепла. Образующийся углекислый газ и является разрыхлителем теста. Однако при накоплении углекислого газа может затормозиться жизнедеятельность дрожжей. Поэтому бродящее пшеничное тесто подвергают кратковременной одно- или двукратной обминке (перемешиванию), углекислый газ удаляется, структура теста при этом улучшается.
Дрожжи в первую очередь сбраживают собственные сахара муки (глюкозу, фруктозу, сахарозу), а затем уже с помощью зимазного комплекса ферментов переводят мальтозу, образующуюся в тесте при гидролизе крахмала, в глюкозу и сбраживают ее. Поэтому на ход брожения существенное влияние оказывает сахарообразующая способность муки, т. е. способность амилолитических ферментов гидролизовать крахмал в мальтозу. При недостаточной активности этих ферментов брожение замедляется. Тогда технологическими приемами повышают атакуемость крахмала амилазами, например, путем превращения части крахмала муки в клейстеризованное состояние воздействием на муку горячей водой или методом электроконтактного прогрева водно-мучной смеси.
На интенсивность брожения влияет и ряд других фактов: температура и кислотность среды, содержание в тесте соли, сахара и т. д. Оптимальными являются температура 28—30°С, кислотность по показателю рН от 4 до 6. Соль и сахар, вносимые в тесто, задерживают брожение вследствие повышения осмотического давления среды.

Превращение пирувата в этанол идет в двух последовательных реакциях. В первой происходит его декарбоксилирование:



Вторая реакция заключается в восстановлении ацетальдегида в этанол за счет восстановления никотинамидадениндинуклеотида 

Суммарная реакция спиртового брожения имеет вид:C6H12O6 + 2Pi + 2ADP → 2C2H5OH + 2СO2 + 2АТР + 2Н2O.

Роль дрожжей заключается в разрыхлении теста. Дрожжи сбраживают сахара муки и мальтозу, образующуюся из крахмала, с выделением спирта, углекислого газа. Побочные продукты брожения - уксусный альдегид, бутиловый, изобутиловый, изоамиловый спирты, органический кислоты (молочная, янтарная, винная, щавелевая) создают вкус и аромат хлеба.

Главную роль в обеспечении дрожжей сахарами играет сахарообразующая способность муки.


Спиртовое брожение играет важную технологическую роль. Образующийся при брожении диоксид углерода разрыхляет тесто и позволяет получать хлеб высокого объема и с хорошо развитой пористостью. При спиртовом брожении образуются побочные продукты (глицерин, кислоты уксусная, янтарная, масляная, муравьиная, молочная и др.), обусловливающие вкус и аромат хлеба.

Чем меньше исходное количество прессованных дрожжей в тесте, тем интенсивнее происходит их размножение. При безопарном способе тестоведения вносят 1,5- 3%, а при опарном 0,5-1,5% дрожжей.
Чем меньше подъемная сила дрожжей, тем выше должна быть их дозировка. Чем меньше продолжительность брожения, тем больше дрожжей необходимо вносить в тесто.
Внесение больших количеств сахара снижает бродильную активность дрожжей вследствие плазмолиза дрожжевых клеток. Добавление жира в больших количествах затрудняет жизнедеятельность дрожжей из-за того, что жир обволакивает клетки.

Вызывается молочнокислыми бактериями. Молочнокислые бактерии попадают в тесто в составе закваски, вместе с прессоваными дрожжами и с мукой.

Молочнокислое брожение вызывают молочнокислые бактерии родов Lactobacillus и Lactococcus. Они представляют собой факультативные анаэробы, т. е. способны осуществлять свою жизнедеятельность в присутствии кислорода воздуха. 

Брожение сопровождается образованием ацетил фосфата. Образовавшийся ангидрид уксусной и фосфорной кислот превращается в уксусную кислоту или восстанавливается в этанол:

С6Н12О6= 2С3H 6O 3

В пшеничные полуфабрикаты кислотообразующие бактерии поступают в основном с мукой и частично с остатками в бродильных емкостях полуфабрикатов предыдущего приготовления.
В полуфабрикаты из ржаной муки кислотообразующие бактерии вносятся с заквасками.
Накопление органических кислот в тесте имеет большое значение. Вкус и аромат хлеба в значительной степени обусловлены накоплением в тесте кислот и взаимодействием их со спиртами и другими веществами. Молочная кислота предохраняет тесто от проникновения нежелательных микроорганизмов, в том числе патогенных. Молочная кислота придает хлебу приятный вкус, а уксусная — резкий кислый привкус

Ускорение брожения достигается следующими способами:
повышением температуры полуфабрикатов и теста до оптимального значения;
увеличением дозировки дрожжей;
предварительной активацией дрожжей или подбором более активных рас и штаммов микроорганизмов при приготовлении жидких дрожжей или жидких заквасок.

Кислотность

— объективный показатель готовности полуфабрикатов,В пшеничном тесте доля молочной кислоты составляет около 70%, а летучих кислот (уксусная, муравьиная и пропионовая) — 30% от общего количества кислот. В результате брожения в небольшом количестве образуются и другие кислоты: масляная, валериановая, яблочная, винная. Летучие кислоты наряду с другими соединениями формируют аромат хлеба и его вкус.В ржаном тесте доля молочной кислоты составляет 60, а летучих — около 40 %, так как более интенсивно идет гетероферментативное брожение. При низком содержании летучих кислот хлеб кажется пресным, при повышенном — кислым.

В результате накопления продуктов жизнедеятельности дрожжей и молочнокислых бактерий происходит изменение кислотности теста. При приготовлении пшеничного теста на прессованных дрожжах увеличение кислотности обусловлено главным образом накоплением в основном молочной кислоты.

Увеличение кислотности теста и накопление спирта интенсифицирует набухание белков. Белковые клетки при этом растягиваются, удерживая газ. Процессы набухания в тесте из сильной муки протекают замедленно, достигая максимума только к концу брожения теста. В тесте из слабой муки ограниченное набухание белков протекает относительно быстро, количество жидкой фазы быстро увеличивается, что ведет к ухудшению структурно-механических свойств теста, к его разжижению.

Собственные сахара муки быстро сбраживаются дрожжами. В это же время из крахмала муки под действием ее амилаз непрерывно образуется мальтоза. К концу брожения тесто должно содержать количество сбраживаемых сахаров, достаточное для интенсивного брожения в тестовых заготовках при их расстойке и для образования нормальной окраски корки пшеничного хлеба.

Виды порчи муки:

прокисание, вызываемое  молочнокислыми бактериями;
прогоркание, которое вызывают плесневые грибы и некоторые бактерии, продуцирующие протеолитические и липолитические ферменты;
 плесневение - развивается при высокой влажности муки, опасно возможностью накопления афлотоксинов;
 самосогревание, наблюдаемое при влажности муки более 20\%.

Источниками посторонней микрофлоры являются сырье, вода, воздух, технологическое оборудование, тара, персонал.

Тягучая болезнь хлеба. Возбудителями тягучей болезни являются спорообразующие бактерии - сенная палочка (Bacillus subtilis). Это мелкие подвижные палочки со слегка закругленными концами, расположенные одиночно или цепочками. Длина сенной палочки 1,5 - 3,5 мкм, толщина - 0,6 - 0,7. Она образует споры, которые легко переносят кипячение и высушивание и погибают мгновенно только при температуре 130°С. При выпечки споры сенной палочки не погибают, а при длительном остывании изделий прорастают и вызывают порчу.

Образцы попорядку сверху справа 1,2,3 и снизу справа 1 и 2 :
1,2-через 6 часов после выпечки
3-через 24 часа после выпечки
4-через 36 часов после выпечки
5-через 72 часа после выпечки
Возбудитель- картофельная палочка
Употребление зараженного хлеба вызывает желудочное расстройство
и рвоту. Такой хлеб в продажу не допускается и подлежит уничтожению, сжиганию

Для предупреждения тягучей болезни - необходимо обеспечить быстрое охлаждение готовых изделий, т.е. снизить температуру в хлебохранилище и усилить в ней вентиляцию.

Меры борьбы с тягучей болезнью сводятся к созданию условий, препятствующих развитию спор сенной палочки в готовых изделиях, и к уничтожению спор этих бактерий путем дезинфекции.

Плесневение.
Плесневение хлеба и мучных кондитерских изделий происходит при хранении их в условиях благоприятных для развития микроскопических грибов.
Имеющиеся в муке споры полностью погибают при выпечке хлеба и хлебобулочных изделий, но могут попасть из окружающей среды уже после выпечки, во время охлаждения, транспортировки и хранения. Плесневение вызывается грибами родов Aspergillus, Mucor, Penicillium и др.
Грибы образуют на поверхности выпеченных изделий пушистые налеты белого, серого, зеленого, голубоватого, желтого и черного цветов. Под микроскопом этот налет представляет собой длинные переплетенные нити - мицелий.

Микроскопические грибы поражают поверхность готовых изделий. Появляется неприятный запах. Заплесневевший хлеб может содержать ядовитые вещества - микотоксины - как в наружных слоях хлеба, так и в мякише. Из микотоксинов в таком хлебе были найдены афлатоксины, которые не только токсичны, но и канцерогенны для людей, и патумен, который не менее токсичен, чем афлатоксины. Поэтому хлеб, пораженный микроскопическими грибами, непригоден в пищу.

Вызывается особыми дрожжеподобными грибами, которые попадают в хлеб с мукой. В результате их развития на корке и в мякише хлеба образуются белые сухие пятна, напоминающие мел. Меловая болезнь встречается очень редко, для здоровья человека она не опасна, однако заболевший ею хлеб не годен для употребления.

Пигментные пятна

- характерно появление на корке и в мякише пятен желтого, красного цветов. Хлеб непригоден к употреблению. Возбудителями  являются грамотрицательные пигментообразующие бактерии (чудесная, синегнойная, флуоресцирующая палочки), которые развиваются при температуре не менее 25оС, повышенной влажности и малой кислотности хлеба. Для профилактики необходимо тщательное соблюдение санитарно-гигиенического режима.

Пьяный хлеб

- возникает при заражении муки токсинами гриба рода фузариум. Это происходит, если зерно находится в поле при температуре 0 - 5оС. Для предотвращения порока производится  проверка зерна (не допускается перезимовавшее и морозобойное зерно).

«Чудесная палочка» — бесспоровая бактерия, образующая пигмент красного цвета. Оптимальная температура для ее роста 25—30 °С. «Чудесная палочка» встречается на земле, в воде и на пищевых продуктах. Попадая в хлеб из внешней среды, она окрашивает мякиш в красный цвет, осахаривает крахмал и разлагает белки хлеба. Эта бактерия не образует вредных для человека веществ, однако пораженный ею хлеб теряет товарный вид и негоден к употреблению.При температуре 40 °С этот микроорганизм погибает.