LIETUVOS SVEIKATOS MOKSLŲ UNIVERSITETO VETERINARIJOS AKADEMIJA
VETERINARIJOS FAKULTETAS MAISTO SAUGOS IR KOKYBöS KATEDRA
VAIVA RUNKEVIČIENö
SUBSTRATO PARINKIMAS SKIRTINGOMS PIENARŪGŠTöMS
BAKTERIJOMS IR JŲ PRITAIKYMAS PUSRUGINöS DUONOS
GAMYBOJE
MAGISTRO BAIGIAMASIS DARBAS
Darbo vadov÷: doc. dr. E. Bartkien÷
2
LIETUVOS SVEIKATOS MOKSLŲ UNIVERSITETO VETERINARIJOS AKADEMIJA
VETERINARIJOS FAKULTETAS MAISTO SAUGOS IR KOKYBöS KATEDRA
Magistro darbas atliktas 2010 – 2012 m. Lietuvos sveikatos mokslų universitete, Veterinarijos akademijoje, Veterinarijos fakultete, Maisto saugos ir kokyb÷s katedroje.
Magistro darbą paruoš÷: Vaiva Runkevičien÷
(Vardas, pavard÷) (parašas)
Magistro darbo vadov÷: Doc. dr. Elena Bartkien÷
(LSMU, VA, Maisto saugos ir kokyb÷s katedra)
(parašas)
Recenzentas (ai):
3
PATVIRTINIMAS APIE ATLIKTO DARBO SAVARANKIŠKUMĄ
Patvirtinu, kad įteikiamas magistro baigiamasis darbas „Substrato parinkimas skirtingoms pienarūgšt÷ms bakterijoms ir jų pritaikymas pusrugin÷s duonos gamyboje“
1. Yra atliktas mano pačios:
2. Nebuvo naudotas kitame universitete Lietuvoje ir užsienyje:
3. Nenaudojau šaltinių, kurie n÷ra nurodyti darbe, ir pateikiu visą panaudotos literatūros sąrašą.
2012 05 11 Vaiva Runkevičien÷
(data) (autoriuas vardas, pavard÷) (parašas)
PATVIRTINIMAS APIE ATSAKOMYBĘ UŽ
LIETUVIŲ KALBOS TAISYKLINGUMĄ ATLIKTAME DARBE Patvirtinu lietuvių kalbos taisyklingumą atliktame darbe.
2012 05 11 Vaiva Runkevičien÷
(data) (autoriaus vardas, pavard÷) (parašas)
MAGISTRO BAIGIAMOJO DARBO VADOVO IŠVADOS DöL DARBO GYNIMO
... ... ...
Doc. dr. Elena Bartkien÷
(data) (darbo vadovo vardas, pavard÷) (parašas)
MAGISTRO BAIGIAMASIS DARBAS
APROBUOTAS MAISTO SAUGOS IR KOKYBöS KATEDROJE
(aprobacijos data) (katedros ved÷jo vardas, pavard÷) (parašas)
Magistro baigiamasis darbas yra įd÷tas į ETD IS
(gynimo komisijos sekretor÷s (-iaus) parašas)
Magistro baigiamojo darbo recenzentas
(vardas, pavard÷) (parašas)
Magistro baigiamųjų darbų gynimo komisijos įvertinimas:
4
TURINYS
SUMARRY...6
ĮVADAS...7
1. LITERATŪROS APŽVALGA...9
1.1. Ekstruduoti augaliniai produktai: technologin÷s savyb÷s, sauga, funkcionalumo aspektai...9
1.2. Pienarūgšt÷s bakterijos, jų įvairov÷, taikymas maisto produktų gamyboje, įtaka sveikatai...11
1.3. Pienarūgščių bakterijų bakteriocinai...16
2. TYRIMO METODIKA...20
2.1. Pagrindin÷s tyrimų kryptys ir jų pagrindimas...20
2.2. Tyrimų objektai ir jų paruošimas analizei...22
2.2.1. Raugų gamybos technologin÷ schema...22
2.2.2. Pusrugin÷s duonos gamybos technologija...23
2.3. Tyrimo metodai...24
2.3.1. Raugų tyrimo metodai...24
2.3.2. Gatavų pusrugin÷s duonos gaminių tyrimo metodai...24
2.3.2.1. Pusrugin÷s duonos m÷ginių juslin÷s profilin÷s analiz÷s metodika...25
2.3.2.2. Mezofilinių bakterijų KSV/g kepiniuose po terminio apdorojimo tyrimas...26
2.3.3. Mikrobiologinio duonos m÷ginių gedimo įvertinimo metodika...26
2.4. Matematin÷ statistin÷ duomenų analiz÷...26
3. REZULTATAI...27
3.1. Raugų pH rezultatai...27
3.2. Kepinių tyrimų rezultatai...28
3.2.1. Pusrugin÷s duonos m÷ginių, pagamintų su L. sakei ir P. pentosaceus skirtinguose substratuose, nuostolių, gautų terminio apdorojimo metu palyginamasis įvertinimas...28
3.2.2 Pusrugin÷s duonos m÷ginių, paruoštų su L. sakei ir P. pentosaceus skirtinguose substratuose, minkštimo dr÷gnis...30
3.2.3 Pusrugin÷s duonos m÷ginių, paruoštų su L. sakei ir P. pentosaceus skirtinguose substratuose, minkštimo titruojamasis rūgštingumas...32
3.2.4. Pusrugin÷s duonos m÷ginių, paruoštų su L. sakei ir P. pentosaceus skirtinguose substratuose, poringumas...33 3.2.5. Pusrugin÷s duonos m÷ginių, paruoštų su L. sakei ir P. pentosaceus skirtinguose
5
substratuose, savitasis tūris...35
3.2.6. Kepinių, pagamintų su Lactobacillus sakei ir Pediococcus pentosaceus raugais ekstruduotų ryžių ir ekstruduotų viso grūdo kviečių substratuose, žied÷jimo tyrimo rezultatai...36
3.2.7. Pusrugin÷s duonos m÷ginių juslin÷s profilin÷s analiz÷s rezultatai...39
3.2.8. Pieno rūgšties bakterijų KVS/g kepiniuose po terminio apdorojimo...45
3.2.9. Raugų įtakos pusrugin÷s duonos mikrobiologiniam gedimui rezultatai...46
4. REZULTATŲ APTARIMAS...48 IŠVADOS...52 LITERATŪRA...53 PRIEDAI...58 1 PRIEDAS...59 2 PRIEDAS...60 3 PRIEDAS...61
6
SUMMARY
Vaiva Runkeviciene; Veterinary Food Safety master thesis / Research leader assoc. prof. dr. Elena Bartkiene, Lithuanian University of Health Sciences, Veterinary Academy, Department of Food Safety and Quality – Kaunas 2012. 62 pages, 8 tables, 26 figures.
THE SELECTION OF SUBSTRATUM FOR LACTIC ACID BACTERIA AND ITS APPLICATION FOR MIXED RYE BREAD
The aim of this work was therefore to study the use of Lactic acid bacteria and its substratum to improve mixed rye bread quality and safety, that include improved loaf volume, texture and sensory quality of the bread, delayed staling and prolonged shelf life.
In this experiment the Pediococcus pentosaceus and Lactobaccilus sakei substratum were evaluated for pH and KVS/g. The samples of bread were tested for volume, weight and total titratable acidity, crumb moisture and porosity, reological properties and customer's acceptability.
The results obtained in this study showed, that extruded rice flour substratum was more effective for Pediococcus pentosaceus (3.2*108 KVS/g; pH 3.61) and extruded whole grain wheat flour substratum for Lactobaccilus sakei bacterium (4.8*106 KVS/g), the lowest pH value was obtained for L.sakei with extruded rice flour substratum (pH 3,05). Results of crumb moisture, porosity and specific volume showed, that L. sakei with 450 g extruded whole grain wheat flour substratum (37,25 %, 38,08% and 1,94 respectively) and P. pentosaceus with 300 g extruded whole grain wheat flour substratum (33.33 % , 32.43 % and 1.89 respectively) can be successfully used to improve bread quality. Was found that the use of 150 g extruded rice flour substratum as well as 150 g and 300 g extruded whole grain wheat flour substratum with L. sakei can be used to delay staling process (crumb texture changes after 72 h in 1.29, 1.53 and 1.61 respectively). P. Pentosaceus with 150 g extruded whole grain wheat flour substratum as well as with 450 g and 300 g extruded rice flour substratum were more effective for bread staling (crumb texture changes after 72 h in 1.23, 1.26 and 1.35 respectively). The study of the acceptability results of mixed rye bread showed that bread baked with 150 g and 600 g extruded whole grain wheat flour substratum with L. sakei as well as 600 g extruded rice flour substratum and 600 g extruded whole grain wheat flour substratum with P. Pentosaceus was more acceptable for the consumers (acceptability 91.2; 83.8; 81.4 and 70.8 mm respectively). The results of this experiment showed, that Lactobaccilus sakei and Pediococcus pentosaceus were persistent in baked bread and were stable for crumb temperature 100°C during baking. The highest amount of bacterium was obtained in P. pentosaceus with extruded rice flour substratum (3.0*105 KVS/g). Pediococcus pentosaceus with extruded whole grain wheat flour substratum is most appropriate to extend self-life of mixed rye bread, while L. sakei with extruded rice flour substratum was determined at least active against microbial spoilage.
7
ĮVADAS
Pastaruoju metu did÷jant vartotojų saugaus ir aukštos kokyb÷s maisto produktų paklausai, maisto pramon÷ vis labiau skatinama plačiau taikyti pažangias technologijas, biotechnologijas, efektyviai pritaikyti šiuolaikinius biotechnologijos procesus maisto produktų gamyboje, o pastarieji daugiausia priklauso nuo mikroorganizmų veiklos.
Raugų fermentacija, seniausiai žinomas biotechnologinis procesas, pastaraisiais dešimtmečiais susilauk÷ ypatingo mokslininkų d÷mesio, ypač jį naudojant maisto produktų stabilumui bei saugai pagerinti. Šiuo metu technologija, naudojant raugus plačiai taikoma kepinių gamyboje, kurių asortimentas vis did÷ja. Raugo panaudojimas turi teigiamą poveikį duonos technologin÷ms, funkcionaliosioms savyb÷ms bei maistinei vertei.
Pienarūgšt÷s bakterijos, pagrindiniai raugo fermentacijos mikroorganizmai, glaudžiai susiję su sveika mityba. D÷l šios priežasties jos yra vienas iš pagrindinių šiuolaikin÷s biotechnologijos tyrimų objektų.
Pienarūgšt÷s bakterijos kepiniams suteikia charakteringą skonį ir aromatą, pagerina tekstūrą bei stabilumą laikymo metu, taip pat padidina produktų maistinę vertę ir priimtinumą, kas nulemia unikalias produktų savybes. Pastaruoju metu ypatingas d÷mesys atkreiptas į startinių kultūrų technologijų pl÷trą, siekiant kontroliuoti raugų fermentacijos procesus, pagerinti fermentuotų maisto produktų kokybę bei optimizuoti raugų panaudojimo efektyvumą. Taip pat svarbi mokslinių tyrimų kryptis - raugų mikrobiologin÷s kompozicijos tyrin÷jimas, siekiant nustatyti potencialius mikroorganizmų aktyvumus bei pienarūgščių bakterijų produkuojamų bakteriocinų ar medžiagų, panašių į bakteriocinus, kaip natūralių biokonservantų, pritaikymo kepinių pramon÷je perspektyvas.
Mokslininkai teigia, kad fermentacijos procesai, vykstantys raugų gamybos metu, turi teigiamos įtakos žmogaus žarnyno veiklai bei sveikatai. Daugelis pienarūgščių bakterijų apibūdinamos kaip probiotikai, kurie pagerina virškinamojo trakto veiklą, stiprina imuninę sistemą, mažina alergines reakcijas padidintos rizikos žmonių grup÷ms ir onkologinių ligų riziką. Jos vaidina svarbų vaidmenį, kuriant sveikesnius maisto produktus, stiprinant žmonių sveikatą ir vykdant ligų prevenciją.
Raugo fermentacija gali būti pats paprasčiausias ir ekonomiškiausias būdas maisto produktų maistin÷s vert÷s, juslinių savybių ir funkcionalumo pagerinimui. Fermentacija pienarūgšt÷mis bakterijomis plačiai mokslininkų tyrin÷jama, tačiau d÷l vykstančių sud÷tingų bio-procesų ir fermentuojamojo substrato sud÷ties biokonversijos, tai n÷ra gerai ištirtas procesas.
Grūdiniai maisto produktai, tame tarpe ir kepiniai, sudaro sveikos mitybos piramid÷s pagrindą. Duona yra vienas iš pagrindinių maisto produktų kasdieniniame žmogaus racione.
8
Lietuvos gyventojai vidutiniškai per parą suvartoja apie 115 g kepinių, tod÷l yra svarbu, kad būtų užtikrinta šių gaminių sauga ir kokyb÷.
Įvertinus pienarūgščių bakterijų įvairovę, literatūroje aprašoma daugyb÷ mikrobiologinių, technologinių ir gamybinių aspektų, kurie turi būti įvertinti, siekiant užtikrinti optimalią duonos produktų kokybę. Tod÷l pienarūgšt÷s bakterijos ir jų substratų parinkimas tampa aktualiu tyrimo objektu, susijusiu su duonos kepinių kokybe, saugos užtikrinimu, produkto šviežumo išlaikymu bei kepinių juslinių savybių pagerinimu.
Darbo tikslas – parinkti skirtingoms pienarūgšt÷ms bakterijoms geriausiai tinkančius substratus bei pritaikyti šiuos raugus pusrugin÷s duonos gamyboje.
Darbo uždaviniai:
1. Nustatyti, kuris substratas (ekstruduotų ryžių miltų ar ekstruduotų viso grūdo kviečių miltų) yra tinkamesnis pienarūgščių bakterijų dauginimuisi (Lactobaccilus sakei ir Pediococcus pentasaceus), įvertinus gautų raugų pagrindinius rodiklius: pH ir pienarūgščių bakterijų kolonijų vienetų skaičių grame substrato.
2. Nustatyti, koks kiekis Lactobaccilus sakei ir Pediococcus pentasaceus raugo yra tinkamesnis pusrugin÷s duonos kokyb÷s pagerinimui.
3. Ištirti raugų įtaką pusrugin÷s duonos reologinių savybių kitimui laikymo metu.
4. Nustatyti, koks kiekis Lactobaccilus sakei ir Pediococcus pentasaceus raugo didina pusrugin÷s duonos kepinių priimtinumą.
5. Ištirti Lactobaccilus sakei ir Pediococcus pentosaceus bakterijų kepiniuose atsparumą terminiam apdorojimui.
9
1. LITERATŪROS APŽVALGA
1.1. Ekstruduoti augaliniai produktai: technologin÷s savyb÷s, sauga, funkcionalumo aspektai
Mokslininkas A. A. El-Dash ir M. T. Clerici (2006) tyrin÷jo duonos be glitimo gamybos technologines galimybes ir maistinę vertę. Eksperimentui vykdyti buvo pasirinkti želatinuoti ekstruduoti ryžių miltai, kurie buvo naudojami kaip glitimo pakaitalas ryžių duonos gamyboje. Eksperimento rezultatai parod÷, kad ryžių miltai ekstruduoti aukštoje temperatūroje (180 °C) ir esant mažam dr÷gm÷s kiekiui (20 %) pagerino duonos technologines charakteristikas.
F. Robin ir kt. (2011) ištyr÷ kvietinių miltų ekstruzijos procesą, esant skirtingoms eksperimento sąlygoms (temperatūrai nuo 120°C iki 180°C, dr÷gmei nuo 18 % iki 22 % ir skirtingam kvietinių s÷lenų skaidulinių medžiagų kiekiui: 2,8 %, 12,6 % ir 24,4 %). Atlikus eksperimentą, nustatyta, kad krakmolo molekul÷s buvo pilnai suskaidytos, o krakmolo tirpumas padid÷jo nuo 24,1 % iki 63,1 %, priklausomai nuo eksperimento sąlygų. Esant toms pačioms eksperimento sąlygoms, krakmolo tirpumas buvo didesnis, esant didesniam skaidulinių medžiagų kiekiui. Buvo nustatyta, kad krakmolo kitimo skirtumai priklauso nuo skaidulinių medžiagų kiekio miltuose.
A. Hagenimana ir kt. (2006) ištyr÷ ilgagrūdžių, didelį amilolitinį aktyvumą turinčių ir maltų ryžių ekstrudatų kai kurias technologin÷s savybes. Funkcin÷ms, fizin÷ms ir lipnumo charakteristikoms įvertinti buvo keičiamos ekstruzijos sąlygos (sraigto sukimosi greitis 200–300 rpm, temperatūra 100–160ºC, ir dr÷gnis nuo16 iki 22 %). Tyrimo rezultatai parod÷, kad ekstruduotų ryžių miltų vandens absorbcijos indeksas patikimai pakito (P<0,05) esant visoms eksperimento sąlygoms. Tuo tarpu klampumo vert÷s pakito nežymiai, palyginus su neekstruduotais ryžiais. Nustatyta, kad krakmolas buvo dalinai želatinuotas ekstruzijos proceso metu.
Šiuo metu daugiausiai tyrimų atliekama tiriant s÷lenų ekstruzijos procesus, siekiant įvertinti jų poveikį tešlos reologin÷ms savyb÷ms bei duonos kokybei. Mokslininkai M. Gómez ir kt. (2011) ištyr÷ ekstruduotų s÷lenų įtaką duonos tešlos reologin÷ms savyb÷ms, kitimui fermentacijos metu ir duonos kokybei. Tyrimo rezultatai parod÷, kad ekstruduotos s÷lenos prailgino tešlos galin÷s fermentacijos (kildinimo) trukmę ir padidino klampumą (lipnumą) bei sumažino tešlos tūrio nuostolius fermentacijos metu d÷l didesn÷s dujų gamybos. Nustatyta, kad duona su ekstruduotomis s÷lenomis bei tešlos pagerintojais buvo didesnio tūrio nei duona su neekstruduotomis s÷lenomis.
D. B. C. L.Lacerda ir kt. (2009) atliko eksperimentą ir panaudojo ekstruduotas ryžių s÷lenas pyragaičių gamyboje bei ištyr÷ gaminių spalvą, geriausią technologiniu aspektu sud÷tį ir priimtinumą. Tyrimo rezultatams įvertinti, atliktas eksperimentas, kurio metu pagaminti m÷giniai su skirtingu ekstruduotų ryžių s÷lenų kiekiu (12,5 %; 25 %, 37,5 % ir 50 % pakeičiant jais kviečių
10
miltus ir manijokų krakmolą). Pyragaičiuose su 50 % ekstruduotų s÷lenų nustatytas didžiausias baltymų ir skaidulinių medžiagų kiekis bei mažesnis angliavandenių santykis nei kontroliniuose m÷giniuose. Jie taip pat pasižym÷jo geresne maistine verte bei juslin÷mis savyb÷mis nei kontroliniai. Ekstruduotos s÷lenos įtakojo gaminių tamsesnę spalvą bei suteik÷ gelsvai raudoną atspalvį.
K. T. Roberts ir kt. (2012)ištyr÷ ožrag÷s dervų ir jų ekstrudatų įtaką duonos reologin÷ms ir technologin÷ms savyb÷ms. Tyrimas buvo atliktas, pridedant atitinkamomis proporcijomis (0 %; 5 % ir 10 %) ožrag÷s dervų į kvietinius miltus. Nustatyta, kad ožrag÷s dervos padidino vandens absorbciją, lyginant su kontroline duona, tuo tarpu ekstruduota ožrag÷s derva žymiai padidino vandens absorbciją bei duonos tešlos klampumą lyginant su neekstruduota.
Vienas iš ekstruzijos proceso privalumų, tai, kad ekstruzijos technologija įgalina maisto produktus praturtinti didesniu kiekiu skaidulinių medžiagų.
Šiuo metu vis daugiau d÷mesio skiriama moksliniams tyrimams ir naujoms technologijoms bei maisto saugos vystymo kryptims, siekiant sukurti mažesnio kaloringumo produktus, pvz., produktams be cukraus, bei produktams, turintiems didelį skaidulinių medžiagų kiekį. Viena iš moderniausių tyrin÷jimo krypčių yra skaidulinių medžiagų kiekio padidinimas maisto produktuose, siekiant įveikti tokias ligas kaip hipertenziją, diabetą, virškinamojo trakto onkologinius susirgimus ir kt. Produktų, turinčių didelį skaidulinių medžiagų kiekį, vartojimas turi didelę teigiamą įtaką žmogaus sveikatai, kadangi jų sud÷tyje yra sunkiai virškinamos celiulioz÷s, hemiceliulioz÷s, lignino ir gumų. Skaidulose esantis ß gliukanas sumažina gliukoz÷s absorbciją organizme, taip mažindamas riziką kūno mas÷s indekso padid÷jimui (Sudha et al., 2007).
C. E. O'Neil ir kt. (2010 a) atliko tyrimą, kurio metu nustat÷ visagrūdžių maisto produktų įtaką atskirų amžiaus grupių žmonių sveikatai, maiste esančių mikro- ir makro- elementų įsisavinimą bei maisto kokybę. Žmonių grup÷s, vartojusios daugiausiai viso grūdo produktų (>3 porcijų per dieną), gavo didžiausią energijos, skaidulinių medžiagų, polinesočiųjų riebalų rūgščių kiekį. Taip pat jų organizme sumaž÷jo bendras cukraus, sočiųjų riebalų rūgščių, mononesočiųjų riebalų rūgščių ir cholesterolio kiekis. Visų mikroelementų, išskyrus vitaminą B12 ir mikroelementą Na, suvartojimas taip pat padid÷jo. Nustatyta, kad viso grūdo maisto produktai yra geresn÷s kokyb÷s, pasižymi geresniu maistinių medžiagų pasisavinamumu.
M. L. Sudha ir kt. (2007) ištyr÷ kviečių, ryžių, avižų ir miežių skaidulinių medžiagų įtaką kvietinių miltų tešlos reologin÷ms savyb÷ms ir kepinių kokybei. Atlikus farinografinį tyrimą nustatyta, kad vandens absorbcija padid÷jo nuo 60,3 % iki 76,3 %, padidinus s÷lenų kiekį nuo 0 % iki 40 %, tuo tarpu tešlos tamprumas sumaž÷jo. Miežių s÷lenos tur÷jo didesnę įtaką kepinių tūriui (9,3) nei kviečių, ryžių ir avižų s÷lenos (nuo 8,38 iki 7,52). Didžiausias kepinių priimtinumas pasiektas prid÷jus 30 % avižų s÷lenų arba 20 % miežių s÷lenų.
11
C. E. O'Neil ir kt. (2010 b) atliko tyrimus ir nustat÷ viso grūdo produktų suvartojimo įtaką žmonių kūno mas÷s indeksui ir kitiems parametrams (kūno mas÷s indeksui (KMI), juosmens apimčiai ir viršsvoriui). Atlikus eksperimentą, kuriame dalyvavo 19-50 metų ir daugiau nei 50 metų amžiaus žmonių grup÷s, nustatyta, kad žmon÷s, vartoję daugiau viso grūdo maisto porcijų, tur÷jo mažiausią KMI ir kitus išmatavimus. Įrodyta, kad skaidulos, esančios viso grūdo produktuose turi įtakos suaugusių žmonių mas÷s išmatavimams.
D. R. Jacobs ir kt. (2001) eksperimentais įrod÷, kad viso grūdo duonos vartotojai (Norvegijoje) buvo fiziškai aktyvesni, mažiau linkę rūkyti, cholesterolio kiekis jų kraujo serume buvo mažesnis bei mažesnis kraujo spaudimas nei tų žmonių grupių, kurios valg÷ daugiau baltos (rafinuotų miltų) duonos.
H. Isaksson ir kt. (2008) eksperimentais įrod÷, kad nesmulkintų grūdų rugin÷ koš÷ žymiai geriau suteikia sotumo jausmą ir sumažina alkį 8 valandų laikotarpyje po suvartojimo nei rafinuotų miltų kvietin÷ duona.
1.2. Pienarūgšt÷s bakterijos, jų įvairov÷, taikymas maisto produktų gamyboje, įtaka sveikatai
Paskutiniaisiais metais gaminiai su raugu suk÷l÷ didelį susidom÷jimą d÷l jų geresn÷s kokyb÷s ir l÷tesnio žied÷jimo, palyginus su kepiniais, kurių gamyboje buvo naudojamos tik miel÷s. Pager÷jusi gaminių tekstūra, lakiųjų junginių sud÷tis, skonis ir maistin÷ gaminių vert÷ - tai pagrindiniai faktoriai, įrodantys gaminių su PRB raugu pranašumą mielinių gaminių atžvilgiu.
Pagrindiniai mikroorganizmai, naudojami maisto fermentacijai yra pienarūgšt÷s bakterijos. Duona su raugu, alkoholiniai g÷rimai, fermentuota grūdin÷ žaliava yra svarbiausi augaliniai produktai, pagaminti su PRB (Plessas et al., 2008 b).
Raugas apibūdinamas kaip mikrobų ekosistema, pagrinde susidedanti iš pieno rūgšties bakterijų ir mielių, kurių fermentacijos procesas suteikia duonos gaminiams būdingas savybes - priimtinumą ir gerą juslinę kokybę (Corsetti, Settanni, 2007).
Mokslininkai ištyr÷ daugiau nei 50 rūšių pieno rūgšties bakterijų, iš kurių labiausiai paplitusios Lactobacillus. Dažniausiai rauguose identifikuojamos Lactobacillus sanfranciscensis, L. brevis ir L. Plantarum. Pastaruoju metu identifikuota keletas naujų pieno rūgšties bakterijų rūšių, tokių kaip Lactobacillus mindensis, Lactobacillus spicheri, Lactobacillus rossiae Lactobacillus zymae, Lactobacillus acidifarinae, Lactobacillus hammesii ir Lactobacillus nantensis (De Vuyst, Vancanneyt, 2007; Corsetti, Settanni, 2007).
Fermentų pakitimai sąlygoti PRB kartu su bakterijų metabolitais daro poveikį fermentuotų grūdinių produktų technologin÷ms savyb÷ms bei jų maistinei vertei (Poutanen et al., 2009).
12
Pienarūgščių bakterijų proteoliz÷ raugo fermentacijos metu suteikia ryškesnį aromatą duonos gaminiams, lyginant su duonos gaminiais pagamintais su miel÷mis (Corsetti, Settanni, 2007).
Daug tyrimų atliekama duonos gamybos technologijų, tame tarpe ir saugos užtikrinimo (žied÷jimo l÷tinimo, mikrobiologinio gedimo prevencijos ir kt.) srityje.
Mokslininkas S. Plessas ir kt. (2008 a) atliko eksperimentą ir panaudojo duonos gamyboje Lactobacillus delbrueckii ssp. bulgaricus ir Lactobacillus helveticus mišinį su Kluyveromyces marxianus miel÷mis. Palyginimui buvo taikytas kontrolinis mišinys be startinių pieno rūgšties bakterijų (PRB) duonos raugui gaminti (savaiminis raugas). Buvo nustatyta, kad priklausomai nuo naudoto raugo, gaunama skirtinga kepinių aromatinių lakiųjų medžiagų kompozicija. Duona, pagaminta su L. Bulgaricus ir K. marxianus mišiniu pasižym÷jo sud÷tingesniu aromato profiliu, ilgesniu laikymo terminu ir aukštesniais juslinio testo balais.
F. Valerio ir kt. (2008) ištyr÷ pieno rūgšties bakterijų Lactobacillus plantarum antibakterinį aktyvumą kepiniuose in vitro. Žied÷jimo testo rezultatai parod÷, kad kepiniai, pagaminti su L. plantarum po 3 dienų laikymo 30 ° C temperatūroje neprad÷jo žied÷ti ir gesti. Tuo tarpu kontrolinis m÷ginys buvo sužied÷jęs ir jame nustatytas mikrobiologinis gedimas: nustatytos Bacillus subtilis bakterijos (bulvin÷s ligos suk÷l÷jos).
D. K. Komlenić ir kt. (2010) atliko farinografinį, ekstensografinį bei amilografinį tyrimą ir palygino cheminio ir biologinio rūgštinimo įtaką kvietin÷s tešlos reologin÷ms savyb÷ms bei duonos kokyb÷s rodikliams. Nustatyta, kad naudojant Lactobacillus brevis duonos gamyboje kepiniai gaunami didesnio savitojo tūrio, tuo tarpu pieno rūgšties prid÷jimas į tešlą duonos tūriui įtakos netur÷jo. Nustatyta, kad tiek biologinis, tiek cheminis parūgštinimas sul÷tina duonos žied÷jimą.
KTU buvo atliktas eksperimentas, kurio tikslas buvo pritaikyti antimikrobin÷mis savyb÷mis pasižyminčias pieno rūgšties bakterijas Pediococcus pentosaceus, Pediococcus acidilactici ir Lactobacillus sakei kvietin÷s duonos gamyboje, siekiant pagerinti kvietinių duonos gaminių kokybę ir ypač atkreipiant d÷mesį į gaminių saugos aspektus (Juodeikien÷ ir kt., 2009).
Nustatyta teigiama bakteriocinus produkuojančių pieno rūgšties bakterijų įtaka kvietinių kepinių kokyb÷s rodikliams ir mikrobiologiniam gedimui. Plutoje bei minkštime nustatyta žymiai mažiau KVS/g mikroskopinių grybų ir aerobinių mezofilinių bakterijų (nuo keliasdešimt iki kelių tūkstančių kartų) nei kontroliniuose m÷giniuose.
Eksperimento rezultatai parod÷, kad fermentuotų produktų priedai taip pat sul÷tina kvietinių kepinių žied÷jimo procesą. Didžiausią poveikį pašalinių mikroorganizmų augimo stabdymui ir kvietinių kepinių žied÷jimo l÷tinimui tur÷jo P. pentosaceus fermentuoti produktai. Kepiniai su antimikrobinių savybių turinčiomis pieno rūgšties bakterijomis fermentuotų produktų priedais pasižym÷jo didesniu savituoju tūriu (nuo 2 iki 40 %), o jų minkštimas buvo akytesnis (nuo 2 iki 9 %) ir minkštesnis (nuo 13 iki 44 %) (Juodeikien÷ ir kt., 2009).
13
H. Onishi ir kt. (2002) ištyr÷ pieno rūgšties bakterijų įtaka duonos kokybei. Buvo paruošta tešla, fermentuota Saccharomyces cerevisiae ir Lactobacillus sakei bakterijomis ir jų mišiniu su miel÷mis bei kt. PRB. Nustatytas didelis laisvųjų amino rūgščių kiekio padid÷jimas (ypač L-glutamo rūgšties) tešloje, fermentuotoje L. sakei, taip pat S. cerevisiae ir L. sakei mišiniu. Duonos su raugu skonio ir aromato formavimuisi įtakos tur÷jo organin÷s rūgštys (pieno ir acto) ir amino rūgščių kiekio padid÷jimas. Taip pat nustatyta, kad kepiniai su PRB yra atsparesni Aspergillus niger, dažnai pasitaikančiam, duonos mikrobiologinį gedimą sukeliančiam mikroskopiniam grybui.
Augantis visuomen÷s susirūpinimas cheminiais maisto priedais ir fungicidų likučiais maiste paskatino saugių, natūralių biologinių agentų, turinčių antigrybelinį poveikį, paiešką. Vienas iš šių junginių alternatyvių šaltinių gal÷tų būti pieno rūgšties bakterijos (Bullerman et al., 2006).
Lactobacillus genties pienarūgšt÷s bakterijos vaidina svarbiausią rolę raugo fermentacijoje kepinių gamyboje. Jos suteikia duonai ir kitiems kepiniams būdingas savybes, pagerina maistinę vertę bei stabilumą laikymo metu (Corsetti, Settanni, 2007).
Viena iš seniausiai žinomų technologinių priemonių duonos kokybei pagerinti bei jos galiojimo terminui prailginti yra raugų panaudojimas. Raugo fermentacijos metu pienarūgšt÷s bakterijos gamina didelį kiekį įvairių metabolitų (organines rūgštis, egzopolisacharidus, fermentus, vitaminus ir kt.), kurie, kaip rodo moksliniai tyrimai, teigiamai veikia duonos tekstūrą ir žied÷jimo procesą. Egzopolisacharidai technologiniame procese gali pakeisti brangesnius hidrokoloidus, kurie naudojami duonos pagerinimui. Tešlos ir gatavų kepinių mažesn÷s pH vert÷s yra susijusios su fermentacijoje dalyvaujančių bakterijų organinių rūgščių gamyba, o pastaroji inicijuoja miltų proteazių ir amilazių aktyvumo padid÷jimą, kas l÷tina duonos žied÷jimą. Vykstant raugo fermentacijai padid÷ja mineralų bioprieinamumas bei sumaž÷ja fitatų kiekis (Arendt et al., 2007).
Nustatyta, kad skirtingos pieno rūgšties bakterijos specifiškai įtakoja kokybinius duonos gaminių parametrus (gaminių savitąjį tūrį, minkštimo ir plutos kietumą), priklausomai nuo bakterijų savybių išskirti rūgštis bei metabolizmo procesų. Mažesn÷s raugo pH vert÷s sutrumpina tešlos maišymo trukmę, mažindamos tešlos stabilumą. Raugo ir duonos tešlos rūgšt÷jimo procesas įtakoja duonos struktūrą formuojančių komponentų, tokių kaip glitimas, krakmolas ir arabinoksilanai, pakitimus (Arendt et al., 2007).
Pieno rūgšties bakterijos išsiskiria antimikrobiniu aktyvumu fermentuotuose maisto produktuose. Antimikrobinis poveikis aiškinamas organinių rūgščių bei antigrybelinį poveikį turinčių peptidų išskyrimu (Vuyst, Leroy, 2007).
L. De Vuyst ir F. Leroy (2007) ištyr÷ bakteriocinus produkuojančių bakterijų panaudojimo galimybes duonos raugų gamyboje, siekiant padidinti duonos konkurencingumą, taip pat buvo nustatytas anti- listerinis šių PRB efektas fermentuotose dešrose, bei anti- listerinis ir anti- klostridinis poveikis sūriuose. Nustatyta, kad funkcin÷s ir bakteriocinus produkuojančios PRB gali
14
būti s÷kmingai naudojamos maisto pramon÷je, užtikrinant gaminių saugą kaip startiniai mikroorganizmai. Antimikrobinių metabolitų produkavimas taip pat svarbus žmogaus virškinamajam traktui, nes selektyviai veikia nepageidaujamus mikroorganizmus (Vuyst, Leroy, 2007).
Pienarūgščių bakterijų pagrindinis metabolitas yra pieno rūgštis. Jos daugiausiai naudojamos jogurtų, fermentuotų pieno produktų bei kitų fermentuotų maisto produktų gamybos technologin÷se schemose (Parvez et al., 2006).
Įrodyta, kad pieno rūgšties bakterijos gali sumažinti kai kurių skrandžio ir žarnyno infekcinių ligų dažnumą, trukmę bei sunkumą. Nustatytas Lactobacillus GG ir Lactobacillus reuteri teigiamas efektas mažinant diar÷ją (Szajewska, Mrukowicz, 2005).
Maisto pramon÷je pienarūgšt÷s bakterijos vieni iš populiariausių mikroorganizmų. Pienarūgščių bakterijų fermentacijos metu žymiai pagerinama kepinių ar jų sudedamųjų dalių maistin÷ vert÷ (Poutanen et al., 2009).
Viso grūdo duonos produktai yra geras mineralų: kalcio, kalio, magnio, geležies, cinko ir fosforo šaltinis (Mg ypač svarbus antro tipo diabetu sergantiesiems). Mineralinių medžiagų bioprieinamumas gali būti apribotas d÷l grūduose esančių fitatų, mio-inozitolio heksafosfatų. Fermentacijos metu, padid÷jus rūgštingumui, aktyvuojamos fitaz÷s, kurios defosforilina fitatus, suskaidant į laisvus neorganinius fitatus ir inozitolio fosfatų esterius, kurie turi teigiamą įtaką mineralų tirpumui bei įsisavinimui (Poutanen et al., 2009).
Grūdų produktai yra svarbus vitaminų, tokių kaip vitamino E, tiamino ir folatų šaltinis. Grūdų paviršiniame sluoksnyje yra didesnis kiekis fitochemikalų (fenolinių rūgščių, alkilresorcinolių, lignanų, fitosterolių, tokolių, folio rūgšties), nei vidin÷se dalyse. Nustatyta, kad duonos raugo fermentacijos bioproceso metu padidinamas šių junginių įsisavinimas (Martinez-Villaluenga et al., 2009).
Nustatyta, kad trumpas kepimo procesas sumažina vitamino B1 kiekį viso grūdo kviečių kepiniuose, tuo tarpu prailginta fermentacija miel÷mis arba raugu sąlygoja vitamino B1 iššilaikymą. Pienarūgšt÷ fermentacija padidina ruginio raugo antioksidacines savybes, nes padid÷ja fenolinių junginių ir laisvosios ferulin÷s rūgšties kiekis (Martinez-Villaluenga et al., 2009).
Nesud÷tingų angliavandenių kiekis maiste sąlygoja greitą gliukoz÷s kiekio padid÷jimą kraujyje. Šiuo metu tai labai aktuali problema Vakarų šalių dietoje. Duonos gaminiai, pusryčių javainiai ir bulvių produktai, turintys daug krakmolingų medžiagų, turi aukštą glikemijos indeksą. Įrodyta, kad aukšto glikemijos indekso produktų (GL) ir aukšto insulino indekso (IL) produktų vartojimas sąlygoja pastovų padid÷jusį gliukoz÷s ir insulino kiekį kraujo plazmoje, o tai žalinga sveikatai. Fermentacija pienarūgšt÷mis bakterijomis sumažina gliukoz÷s kiekį miežin÷s ir kvietin÷s duonos bei insulino indeksą rugin÷s duonos gaminiuose. Fermentacijos metu padid÷ja peptidų ir
15
amino rūgščių kiekis d÷l suaktyv÷jusios proteoliz÷s (sumaž÷jus raugo pH), o tai įtakoja gliukoz÷s metabolizmą (Gänzle et al., 2008).
Pokyčiai grūdų matricoje fermentacijos metu žymiai pagerina produktų maistinę vertę. Tai vyksta d÷l fizinio organinių rūgščių poveikio, ypač pieno rūgšties (sumaž÷jusio raugo pH (pH 4,1-4,5)), bei cheminių pokyčių fermentacijos metu, kas sąlygoja sumaž÷jusį krakmolo želatinizacijos laipsnį ir sul÷t÷jusį krakmolo virškinamumą (Gänzle et al., 2008).
Grūdų baltymų degradacija kvietinio ir ruginio raugo pienarūgšt÷s fermentacijos metu yra su rūgštingumu susijęs fenomenas. Glitimo disulfido junginių rūgštinimas ir redukcija veikiant heterofermentin÷ms Lactobacillus bakterijoms padidina grūdų proteazių aktyvumą ir substrato prieinamumą, kas sąlygoja didelę baltymų degradaciją raugo fermentacijos metu. Tod÷l pienarūgščių bakterijų proteoliz÷ gali būti panaudota gaminant produktus sergantiems celiakija ir vystant naujų produktų gamybą asmenims, netoleruojantiems glitimo (Gänzle et al., 2008).
Pienarūgšt÷ fermentacija turi įtakos žarnyno veiklai bei žmogaus sveikatai d÷l fermentacijos metu vykstančių mechanizmų: maistinių skaidulinių medžiagų tolygaus fermentacijos proceso; egzopolisacharidų, turinčių prebiotinių savybių, gamybos; fermentacijos metu susidarančių metabolitų, turinčių įtakos žarnyno mikroflorai (Poutanen et al., 2009).
Fermentacijos procesas padidina ferulin÷s rūgšties biologinį prieinamumą (ferulin÷ rūgštis yra gausiausia sudedamoji ląstelių sienelių dalis, surišta struktūriniuose komponentuose). Nustatyta, kad ferulin÷s rūgšties biologinis prieinamumas gali būti padidintas grūdų s÷lenų ir skaidulinių medžiagų fermentacijos metu (Poutanen et al., 2009).
Pienarūgšt÷s bakterijos yra žinomos ir kaip probiotin÷s kultūros, stiprinančios žmogaus sveikatą (Gaggia et al., 2011).
Pienarūgščių bakterijų sporos išlieka ir po terminio apdorojimo, tod÷l pienarūgšt÷s bakterijos s÷kmingai gali būti taikomos „probiotin÷s duonos“ ar kitų kepinių gamyboje. Daugeliu atvejų, funkcionalusis maistas, kurio sud÷tyje yra pienarūgščių bakterijų, vadinamas „probiotiniu“ (EI- Ghaish et al., 2011).
Tam tikros pieno rūgšties baklterijos gamina egzopolisacharidus (EPS), pvz. liukaną, fruktanus, taip pat gliuko- ir frukto-oligosacharidus, kurie turi potencialių, žarnyno veiklą stiprinančių, prebiotinių savybių (Poutanen et al., 2009).
Fermentuoti funkcionalieji maisto produktai pasižymi biogenin÷mis savyb÷mis,fermentacijos metu susidarant biologiškai aktyviems metabolitams (vitaminams, bioaktyviems peptidams, organin÷ms rūgštims ir riebalų rūgštims), kas suteikia antihipertenzinį, antimikrobinį ir imunomoduliacinį poveikį žmogaus organizmui (Poutanen et al., 2009).
16
Raugo fermentacijos metu Lactobacillus plantarum ląstelių sienelių komponentai stimuliuoja imuninį atsaką žarnyne ir bakterijų ląstel÷s nebūtinai turi būti gyvos, kad toks poveikis būtų sukeltas (Poutanen et al., 2009).
1.3. Pienarūgščių bakterijų bakteriocinai
Maisto produktų gedimas ir patogenin÷s bakterijos (Listeria monocytogenes, Escherichia coli, Salmonella sp., Staphylococcus aureus, Bacillus cereus ir Clostridium botulinum) ne tik kelia pavojų žmonių sveikatai, bet ir sąlygoja didelius maisto produktų nuostolius. Nors cheminiai maisto priedai gali tam tikra apimtimi efektyviai stabdyti patogeninių bakterijų augimą, tačiau įrodyta, kad jie kenkia žmogaus sveikatai (Jiang et al., 2012).
Paskutiniu metu visuomen÷ ypač susirūpinusi savo sveikata ir vengia naudoti produktus, kuriuose gausu maisto priedų. Natūralūs ir tradiciniai maisto produktai, pagaminti be cheminių konservantų tampa vis labiau patrauklesni. Paskutiniais dešimtmečiais esant vartotojų poreikiui aukštesn÷s kokyb÷s ir natūralesniems produktams ir tuo pačiu griežtiems vyriausybių reikalavimams maisto saugos garantijoms, maisto gamintojai susiduria su sunkumais. Tod÷l maisto produktų sauga ir kokyb÷ yra pagrindiniai vyriausybių, gamintojų ir vartotojų sprendžiami klausimai (Settanni, Corsetti, 2008).
Pripažinus pienarūgštes bakterijas “saugiomis“, didelį akademin÷s bendruomen÷s ir pramon÷s susidom÷jimą suk÷l÷ potencialus pienarūgščių bakterijų bakteriocinų pritaikymas maisto saugai, taip pat sveikatos priežiūros sektoriuje (Anastasiadou et al., 2008 a; Settanni, Corsetti, 2008).
Pienarūgšt÷s bakterijos vaidina svarbų vaidmenį fermentuotų maisto produktų konservavime ir įtakoja galutinių maisto produktų mikrobinį stabilumą (Settanni, Corsetti, 2008). Tai vyksta d÷ka pienarūgščių bakterijų daugelio antibakterinių junginių produkavimo, pvz. organinių rūgščių, diacetilo, vandenilio peroksido, reuterino, antigrybelinių junginių (riebalų rūgščių ar fenilpieno rūgšties) ir bakteriocinų, kaip šalutinių fermentacijos produktų (Rajaram et al., 2010; Settanni, Corsetti, 2008).
Maisto pramon÷je bakteriocinai atstovauja saugių biokonservantų klasę d÷l jų jautrumo baltymų fermentams (Jiang et al., 2012). Bakteriocinai yra pienarūgščių bakterijų gaminami peptidai arba baltymai, pasižymintys antimikrobin÷mis savyb÷mis. Bakteriocinus neveikia gerosios fermentuotų produktų mikrofloros, tačiau jie stabdo gedimo ir patogeninių bakterijų vystymąsi fermentuotuose ir nefermentuotuose produktuose, taip prailginant galutinio produkto galiojimo laiką (Settanni, Corsetti, 2008).
17
Nustatyta, kad bakteriocinus produkuoja šios pienarūgščių bakterijų gentys: Lactococcus, Pediococcus, Lactobacillus, Leuconostoc, Carnobacterium, Enterococcus ir Streptococcus. (Anastasiadou et al., 2008 a).
Lactobacillus spp gamina visas keturias pagrindines bakteriocinų klases (I, II, III, IV) (Rajaram et al., 2010). Dauguma šių bakteriocinų priklauso I ir II klasei. I klas÷s bakteriocinai žinomi, kaip lantibiotikai (<5 kDa), sud÷tyje turintys amino rūgštį lantioniną. II klasei priklauso karščiui atsparūs, katijoniniai bei hidrofobiniai, mažos mokelulin÷s mas÷s peptidai (<10 kDa) (Todorov et al., 2011). III bakteriocinų klasei priklauso karščiui labilūs didel÷s molekulin÷s mas÷s baltymai. IV klas÷s bakteriocinai yra santykinai hidrofobinių ir karščiui atsparių baltymų kompleksai (Rajaram et al., 2010).
Keletas gram-teigiamų bakterijų bakteriocinų pasižymi plačiu slopinančio poveikio spektru ir gali būti įvairiai pritaikyti praktikoje kaip antibakteriniai agentai (Miguel et al., 2008). Pavyzdžiui, L. lactis produkuojamas nizinas, plačiausiai žinomas iš pienarūgščių bakterijų bakteriocinų, yra aprašomas mokslininkų kaip saugus ir efektyvus bakteriocinas maisto produktų gamyboje jau daugiau kaip 30 metų (Rajaram et al., 2010). Nizinas yra pirmas identifikuotas pienarūgščių bakterijų polipeptidas (Settanni, Corsetti, 2008). Vienintelis nizinas yra komercinis produktas ir patvirtintas kaip maisto priedas daugelyje šalių (Anastasiadou et al., 2008 a). Tačiau nizino panaudojimas yra ribotas, nes jis pasižymi antibakteriniu aktyvumu tik rūgščioje terp÷je (Hata et al., 2010).
Daugelis pienarūgščių bakterijų, gaminančių bakteriocinus, veikia kartu su kitomis giminingomis pienarūgšt÷mis, o bakteriocinai pasižymi antimikrobiniu poveikiu prieš gram-teigiamus patogenus, tokius kaip Listeria monocytogenes, tokiu būdu juos galima kontroliuoti bei inaktyvuoti įvairiose maisto matricose (Gálvez et al., 2008).
Nustatyta, kad kai kurių Lactobacillus plantarum padermių produkuojami bakteriocinai - plantaricinai slopinančiai veikia Listeria monocytogenes ląsteles (Nielsen et al., 2010). Pastaruoju metu buvo identifikuotas Lactobacillus plantarum A-1 produkuojamas plantaricinas ASM1 (PASM1). Šis bakteriocinas termostabilus, tačiau virškinamas tripsino ir stabdo Lactobacillus, Leuconostoc ir Enterococcus veikimą. PASM1 yra stabilus plačiame pH spektre (pasižymi stabilumu netgi neutralioje ir silpnai šarmin÷je terp÷je), tod÷l gali būti plačiai taikomas maisto konservavimui (Hata et al., 2010).
Nuo to laiko, kai buvo išskirtas Lactobacillus sakei Lb 706 metabolitas sakacinas A, yra tyrin÷jama daugiau kaip dešimt kitų L. sakei gaminamų bakteriocinų, įskaitant sakaciną P, sakaciną K, sakaciną 23K, sakaciną Q, sakaciną 2a, sakaciną C2, bakteriociną AMA-K ir bakteriociną ST8KF (Gao et al., 2010). Svarbiausia L. sakei gaminamų bakteriocinų savyb÷ yra jų aktyvumas prieš Listeria spp. (Todorov et al., 2011).
18
Mokslininkai nustat÷ Lactobacillus sakei C2, gaminančią bakteriociną sakaciną C2, kuris efektyviai stabdo Staphylococcus aureus ATCC 63589 ir Escherichia coli ATCC 25922 vystymąsi. Nustatyta, kad sakacinas C2 pasižymi antimikrobiniu aktyvumu, dideliu termostabilumu ir yra stabilus plačiame pH spektre (pH 3,0-8,0). Jis jautrus proteazei, tačiau nejautrus lipazei, α -amilazei ir ß-amilazei. Pagal šias savybes, sakacinas C2 yra charakterizuojamas kaip II klas÷s naujas bakteriocinas, turintis platų slopinančio poveikio spektrą, tokiu būdu praplečiant pienarūgščių bakterijų pritaikymo galimybes maisto pramon÷je (Gao et al., 2010).
Šiuo metu išskirtas ir tyrin÷jamas naujas Lactobacillus sakei LSJ618 gaminamas bakteriocinas sakacinas LSJ618. Sakacinas LSJ618 rodo slopinantį aktyvumą prieš maisto gedimą sukeliančias bakterijas ir kitus maisto patogenus, įskaitant gram-teigiamas Listeria monocytogenes, Staphylococcus aureus, Sarcina sp., Micrococcus luteus ir gram-neigiamas Proteus sp. ir Escherichia coli, tuo tarpu nustatyta, kad jis neturi slopinančio poveikio daugeliui pieno rūgšties bakterijų. Nustatytos sakacino LSJ618 savyb÷s parodo, kad jis gali būti pritaikytas kaip biokonservantas maisto pramon÷je (Jiang et al., 2012).
Kai kurių Pediococcus rūšių produkuojami pediocinai yra antri pagal svarbą pienarūgščių bakterijų bakteriocinai, plačiai naudojami maisto pramon÷je (Anastasiadou et al., 2008 b). Literatūroje plačiausiai aprašomi P. acidilactici ir P. pentosaceus rūšių gaminami bakteriocinai, pavyzdžiui, pediocinas JD gaminamas P. acidilactici SJ-1, pediocinas 5 gaminamas P. acidilactici UL5, pediocinas A gaminamas P. pentosaceus FBB-61, pediocinas N5p ir pediocinas ST18 gaminami P. pentosaceus ir kt. (Anastasiadou et al., 2008 b).
Pediocinai priklauso IIa bakteriocinų klasei ir charakterizuojami kaip antilisteriniai, slopinantys keletą gram-teigiamų gedimo ir patogeninių bakterijų, tokių kaip Listeria spp. (Anastasiadou et al., 2008 b). Šios pediocinų savyb÷s gali būti panaudotos maisto pramon÷je, pritaikant juos kaip natūralius konservantus (Anastasiadou et al., 2008 b).
Išskirtas naujas bakteriocinas SA-1 gaminamas P. acidilactici NRRL B5627, pasižymintis slopinančiu poveikiu keletui gedimą sukeliančių ir patogeninių bakterijų bei dideliu termostabilumu. Bakteriocinas SA-1 apibūdinamas kaip potencialus biokonservantas (Anastasiadou et al., 2008 a).
Taip pat literatūroje aprašomas pediocinas SM-1, išskirtas iš P. pentosaceus Mees 1934, pasižymintis dideliu termostabilumu, atsparumu šalčiui ir plataus intervalo pH poveikiui, tačiau yra jautrus proteazių poveikiui. Pediocino SM-1 veikimas nulemia jo bakteriocidines savybes (Anastasiadou et al., 2008 b).
Šiuo metu labai populiarios daugelio mokslinių studijų kryptys yra augalinių produktų ir nealkoholinių g÷rimų gedimo bei patogeninių bakterijų vystymosi slopinimas bakteriocinų pagalba. Siekiant maisto saugos užtikrinimo, bakteriocinai ar bakteriocinus gaminančios pienarūgšt÷s
19
bakterijos gal÷tų būti panaudotos, kaip natūralūs maisto produktų konservantai, kaip alternatyva cheminiams konservantams bei antibiotikams (Settanni, Corsetti, 2008).
20
2. TYRIMO METODIKA
2.1. Pagrindin÷s tyrimų kryptys ir jų pagrindimas
Analizuojant pienarūgščių bakterijų Lactobaccilus sakei ir Pediococcus pentasaceus raugų, paruoštų skirtinguose ekstruduotų ryžių miltų ir ekstruduotų viso grūdo kviečių miltų substratuose, įtaką pusrugin÷s duonos kokybei ir saugai, buvo taikytas pusruginių kepinių dvifazis gamybos būdas.
Kepinių kokybei įvertinti buvo atlikti tyrimai, kurių pagrindiniai etapai pateikti 1 (a ir b) paveiksle.
Pirmojo tyrimo etapo metu buvo paruošti keturi Lactobaccilus sakei ir Pediococcus pentasaceus raugai, ekstruduotų ryžių miltų ir ekstruduotų viso grūdo kviečių miltų substratuose. Palyginimui pagaminti du savaiminiai raugai atitinkamai ekstruduotų ryžių miltų ir ekstruduotų viso grūdo kviečių miltų substratuose, nenaudojant startinių mikroorganizmų ir fermentaciją vykdant 30 °C temperatūroje 48 valandas.
Buvo nustatytas raugų pH ir pienarūgščių bakterijų KVS/g (kolonijų vienetų skaičius grame). Antrojo tyrimo etapo metu buvo pagaminta 17 pusrugin÷s duonos m÷ginių: kontrolinis (1K – be raugo), aštuoni su skirtingu Lactobaccilus sakei raugo kiekiu (2M, 3M, 4M, 5M – ekstruduotų ryžių miltų substrate, 10M, 11M, 12M, 13M – ekstruduotų viso grūdo kviečių miltų substrate) ir aštuoni su skirtingu Pediococcus pentasaceus raugo kiekiu (6M, 7M, 8M, 9M – ekstruduotų ryžių miltų substrate, 14M, 15M,16M, 17M – ekstruduotų viso grūdo kviečių miltų substrate).
Gaminiams buvo nustatytas jų svoris ir įvertinti nuostoliai, gauti terminio apdorojimo metu, savitasis tūris, minkštimo poringumas, titruojamasis rūgštingumas ir dr÷gnis. Ištirtos kepinių reologinių savybių kitimo tendencijos (po 24, 48 ir 72 val.). Taip pat atlikta juslin÷ profilin÷ analiz÷. Nustatytas pienarūgščių bakterijų KVS/g (kepinių m÷giniuose) po terminio apdorojimo. Įvertinta pienarūgščių bakterijų įtaka mikrobiologiniam pusrugin÷s duonos gedimui.
Atlikus kompleksinius tyrimus, įvertinta, kurie parinkti substratai pienarūgšt÷ms bakterijoms L. sakei ir P. pentosaceus bei gautų raugų kiekiai yra tinkamesni pusrugin÷s duonos gamybai.
21
Lactobaccilus sakei Pediococcus pentasaceus
Raugų gamyba, taikant skirtingus substratus: ekstruduotus ryžių miltus ir ekstruduotus viso grūdo kviečių miltus
Fermentacija 48 val. +30 °С Fermentacija 48 val. +35 °С
pH ir pienarūgščių bakterijų skaičiaus rauguose nustatymas a)
b)
1 pav. Pagrindiniai raugų (a) ir su jais pagamintų pusrugin÷s duonos gaminių (b) tyrimo metodai
Pusrugin÷s duonos su skirtingais raugais gamyba
Duonos žied÷jimo tyrimas tekstūrografu (po 24; 48; 72 val.) Minkštimo poringumo analiz÷ Juslin÷ profilin÷ analiz÷ Kepinio savitojo tūrio analiz÷ Kepinio dr÷gnis, titruojamasis rūgštingumas
Raugo įtakos duonos m÷ginių mikrobiologiniam gedimui įvertinimas
22
2.2. Tyrimų objektai ir jų paruošimas analizei
2.2.1. Raugų gamybos technologin÷ schema
Šiame eksperimento etape buvo paruošti Lactobacillus sakei ir Pediococcus pentosaceus raugai skirtinguose substratuose, naudojant ekstruduotus ryžių ir viso grūdo kvietinius miltus.
Paruošimas buvo vykdytas pagal 2 pav. pateiktą schemą.
500 gramų pasirinktų ekstruduotų miltų
Įpilama 50 ml grynų pienarūgščių bakterijų raugo: a) Lactobacillus sakei b) Pediococcus pentosaceus Įpilama 400 ml vandens Fermentuojama: a) + 30°C temperatūroje 48 valandas b) + 35°C temperatūroje 48 valandas Nustatomas pH
Nustatoma pienarūgščių bakterijų skaičius rauge 2 pav. Raugų gamybos technologijos ir tyrimų schema
Raugų paruošimas buvo vykdytas į 500 gramų atitinkamų miltų įpylus 50 ml atitinkamų grynų pienarūgščių bakterijų raugo ir 400 ml vandens. Paruošta mas÷ buvo laikoma termostate: Lactobacillus sakei + 30°C temperatūroje 48 valandas, o Pediococcus pentosaceus + 35°C temperatūroje 48 valandas (kas 24 val pridedant grūdin÷s žaliavos).
Įsitikinus, kad pH vert÷ pasiek÷ optimalią atitinkamai Lactobacillus sakei ir Pediococcus pentosaceus raugams, fermentacija buvo nutraukta atšaldžius fermentuotus produktus −18 °C temperatūroje.
23
2.2.2. Pusrugin÷s duonos gamybos technologija
Antrame eksperimento etape buvo atlikta pusrugin÷s duonos m÷ginių gamyba ir analiz÷. Kontroliniai m÷giniai (be raugo) pagaminti pagal 1 lentel÷je nurodytą receptūrą.
1 lentel÷. Pusrugin÷s duonos m÷ginių receptūros
Žaliavos Kiekis, g Kiekis, %
Kvietiniai miltai 550 D 600
Ruginiai pasijoti miltai 900 100
Presuotos miel÷s 37,5 2,5
Druska 22,5 1,5
Vanduo pagal paskaičiavimą
Kiti m÷giniai pagaminti pridedant atitinkamą kiekį Lactobacillus sakei ir Pediococcus pentosaceus raugų, paruoštų skirtinguose substratuose. Raugų kiekiai nurodyti 2 lentel÷je.
2 lentel÷. Pienarūgščių bakterijų Lactobaccilus sakei ir Pediococcus pentosaceus raugų kiekiai m÷giniuose, panaudojant skirtingus substratus: ekstruduotų ryžių miltus ir
ekstruduotų viso grūdo kviečių miltus Pieno rūgšties
bakterijos, naudotos fermentacijai
Substrato pavadinimas Raugo
kiekis, % Raugo kiekis, g M÷ginio pavadinimas
Ekstruduotų ryžių miltų 40 600 2M
Ekstruduotų ryžių miltų 30 450 3M
Ekstruduotų ryžių miltų 20 300 4M
Ekstruduotų ryžių miltų 10 150 5M
Ekstruduotų viso grūdo kviečių miltų 40 600 10M Ekstruduotų viso grūdo kviečių miltų 30 450 11M Ekstruduotų viso grūdo kviečių miltų 20 300 12M L. sakei
Ekstruduotų viso grūdo kviečių miltų 10 150 13M
Ekstruduotų ryžių miltų 40 600 6M
Ekstruduotų ryžių miltų 30 450 7M
Ekstruduotų ryžių miltų 20 300 8M
Ekstruduotų ryžių miltų 10 150 9M
Ekstruduotų viso grūdo kviečių miltų 40 600 14M Ekstruduotų viso grūdo kviečių miltų 30 450 15M Ekstruduotų viso grūdo kviečių miltų 20 300 16M P. pentosaceusus
Ekstruduotų viso grūdo kviečių miltų 10 150 17M Duonos m÷ginių gamyba buvo vykdyta pagal šią technologinę schemą:
1. Tešlos gamyba l÷taeig÷je minkymo mašinoje (8 min), tešlos temperatūra 28 °C. 2. Tešlos atsigul÷jimas kambario temperatūroje 15 min.
24
3. Tešlos dalinimas, formavimas, kildinimas (esant 85 % santykiniam oro dr÷gniui; 32 °C temperatūroje; 60 min).
4. Kepimas 50 min 230 °C temperatūroje
2.3. Tyrimo metodai
2.3.1. Raugų tyrimo metodai
Paruoštiems eksperimentui raugams buvo nustatytas pH ir pienarūgščių bakterijų KSV/g. Raugų tyrimų metodai pateikti 3 lentel÷je.
3 lentel÷. Raugų tyrimo metodai
Rodikliai Metodo esm÷ Literatūros
šaltinis
pH
pH buvo išmatuotas pH – metru „Sartorius Professional Meter PP – 15“, pH – metro elektrodo darbo parametrai nurodyti gamintojo: pH nuo 0 iki 14; galima tiriamųjų m÷ginių temperatūra nuo -5 °C iki 100 °C; elektrodas laikomas 3 mol/l KCl tirpale.
Sventickait÷, Juodeikien÷, 2005 Pienarūgščių bakterijų KVS/g
Fiziologinis tirpalas paruoštas, ištirpinus 9 g natrio chlorido 1 l distiliuoto vandens ir tirpalą sterilizavus 15 min 121 °C temperatūroje.
MRS agaro terp÷ (MRS /agar with Tween 80, Biolife, Italy) paruošta, ištirpinus 70,2 g MRS agaro 1 l distiliuoto vandens. Gautas tirpalas kaitintas, kol agaras visiškai ištirps ir sterilizuotas 15 min 121 °C temperatūroje.
PRB (pieno rūgšties bakterijų) skaičiui nustatyti sausuose rauguose 10 g raugo buvo sumaišyta su 90 ml fiziologinio tirpalo (0,9 %) homogenizatoriuje. Iš gautos suspensijos ruošti nuo10ˉ² iki 10–8 skiediniai. Atitinkamai 10–4 ir 10–8 skiediniai pas÷ti į Petri l÷kšteles su MRS agaru. L÷kštel÷s inkubuotos 35 °C temperatūroje anaerobin÷mis sąlygomis.
Po trijų parų nustatytas PRB kolonijų vienetų skaičius 1 g raugo.
LST ISO 15214: 2009
2.3.2. Gatavų pusrugin÷s duonos gaminių tyrimo metodai
Kepiniams buvo atlikti pagrindiniai, duonos kokybę nusakantys, tyrimai: kepinio tūrio analiz÷, kepinio savitasis tūris, titruojamasis rūgštingumas, minkštimo poringumas, reologinių savybių kitimas laikymo metu ir juslin÷ analiz÷ (4 lentel÷).
25
4 lentel÷. Kepinių tyrimo metodai
Rodikliai Metodo esm÷ Literatūros
šaltinis Kepinio tūris
Tiriamas m÷ginys išstumia savo tūrį atitinkantį sorų kruopų kiekį, kuris išmatuojamas matavimo cilindru, cm3.
Sventickait÷ ir kt., 2002 Kepinio svoris Kepinys pasveriamas elektronin÷mis svarstykl÷mis
0,1 g tikslumu.
Sventickait÷ ir kt., 2002 Kepinio savitasis
tūris
Savitasis tūris (Dens) apskaičiuojamas pagal tūrio ir mas÷s santykį, cm³/g.
ICC No. 131:1995 Minkštimo
poringumas
Žuravliovo prietaiso cilindru išpjaunami trys minkštimo m÷giniai, pasveriami ir
apskaičiuojamas poringumas, %. LST 1442:1996 Pusgaminių ir minkštimo reologin÷s savyb÷s*
Stivens–LFRA tekstūrografu įvertinama m÷ginį deformuojanti j÷ga F, SPV.
Sventickait÷ ir kt., 2002 Duonos titruojamasis
rūgštingumas
Titruojant NaOH ( metodas paremtas m÷ginio tirpalo titravimu 0,1 mol/l NaOH tirpalu.
Rūgštingumas įvertintas Neimano laipsniais (°N).).
LST 1553: 1998 Dr÷gnis Džiovinimo spintel÷s metodu, gaminį džiovinant
iki pastovios mas÷s, %.
LST 1492:1997 Juslin÷ analiz÷ Juslinių produktų kokyb÷s įvertinimo grupę sudaro
10 vertintojų (po 5 vertintojus dviejose grup÷se).
LST ISO 8586-1:1997
Pastaba* – pusgaminių reologin÷s savyb÷s apibūdinamos kaip tešlos pasipriešinimas spaudimui, tyrimo metu į bandinį skverbiasi 2 mm/s greičiu deformuojantis kūnas, smigimo gylis – 10 mm.
2.3.2.1. Pusrugin÷s duonos m÷ginių juslin÷s profilin÷s analiz÷s metodika
Juslinių savybių vertinimui taikytas juslinių savybių profilio testas. Tyrime dalyvavo 10 vertintojų grup÷. Vertintojų grup÷ buvo padalinta į dvi grupes po 5 vertintojus. Viena grup÷ vertino kepinių su Lactobaccilus sakei raugu, paruoštu skirtinguose ekstruduotų ryžių miltų ir ekstruduotų viso grūdo kviečių miltų substratuose, m÷ginius, kita – kepinių su Pediococcus pentosaceus raugu, paruoštu atitinkamuose substratuose, m÷ginius. Vertintojų grup÷ buvo susipažinusi su duonos produktų vertinimu prieš atliekant tyrimą.
Kepinių juslin÷ analiz÷ buvo atlikta po 24 val. po kepimo. Supjaustyti 1,3 cm storio riekel÷mis kepinių m÷giniai buvo supakuoti polietileniniuose maišeliuose ir m÷giniai koduoti trijų skaitmenų kodais bei pateikti vertintojų grupei. Juslinių savybių intensyvumui ir bendram duonos priimtinumui vertinti taikyta hedonin÷ intervalin÷ 15 cm skal÷.
Vertintojų pajaustas ir suvoktas juslinių savybių intensyvumas buvo pažymimas intervalin÷je skal÷je, priskiriant santykinę skaitmeninę išraišką. Pagal šias skaitmenines išraiškas atliekama duomenų analiz÷ ir toliau rezultatų statistin÷ analiz÷.
26
2.3.2.2 Mezofilinių bakterijų KSV/g kepiniuose po terminio apdorojimo tyrimas
Kepiniuose buvo nustatytas pienarūgščių bakterijų KSV/g po terminio apdorojimo, siekiant įvertinti pienarūgščių bakterijų atsparumą 100 °C (duonos minkštimo kepimo metu) temperatūrai specifin÷se biokoloidų tipo (duonos) matricose. Metodikos aprašymas pateiktas 5 lentel÷je.
5 lentel÷. Pienarūgščių bakterijų KVS/g tyrimas duonos gaminiuose po terminio apdorojimo
Tyrimo metodika Literatūra
Fiziologinis tirpalas paruoštas, ištirpinus 9 g natrio chlorido 1 l distiliuoto vandens ir tirpalą sterilizavus 15 min 121 °C temperatūroje.
MRS agaro terp÷ (Plate Count Agar, ISO 4833, “Liofilchem“) paruošta, ištirpinus 23,5 g MRS agaro 1 l distiliuoto vandens. Gautas tirpalas kaitintas, kol agaras visiškai ištirps ir sterilizuotas 15 min 121 °C temperatūroje. Sterilizuoti m÷gintuv÷liai, pipet÷s, sm÷lis.
Tyrimui paimti 2M, 10M, 6M, 14M duonos m÷giniai, pagaminti su 40% raugo. PRB (pieno rūgšties bakterijų) KVS/g nustatyti duonos m÷giniuose, 10 g m÷ginio buvo sumaišyta su 90 ml fiziologinio tirpalo (0,9 %) homogenizatoriuje. Iš gautos suspensijos ruošti nuo10–2 iki 10–5 skiediniai. Atitinkamai 10–1 ir 10–5 skiediniai pas÷ti į Petri l÷kšteles su MRS agaru. L÷kštel÷s inkubuotos 30°C temperatūroje anaerobin÷mis sąlygomis.
Po keturių parų nustatytas PRB KSV/g kepinio.
LST ISO 15214: 2009
2.3.3. Mikrobiologinio duonos m÷ginių gedimo įvertinimo metodika
Mikrobiologinis duonos m÷ginių gedimas buvo įvertintas vizualiai apžiūrint kepinius, kurie buvo laikyti kambario temperatūroje 5 paras ir įvertinant ar ant plutel÷s bei minkštimo nematyti mikrobiologiniam gedimui būdingų požymių.
2.4. Matematin÷ statistin÷ duomenų analiz÷
Pusrugin÷s duonos kepimai buvo kartoti 2 kartus, tiriant lygiagrečiai 3 m÷ginius. Matematin÷ statistin÷ tyrimo duomenų analiz÷ atlikta, naudojant Prism 3.0 statistinį paketą. Rezultatų reikšm÷ms paskaičiuota standartin÷ paklaida, standartinis nuokrypis, skirtumo tarp rezultatų reikšmių patikimumas ir variacijos koeficientas. Duonos žied÷jimui tirti iš kiekvieno kepalo išpjautos keturios 4 mm storio riek÷s, tyrimas kartotas 3 kartus. Mikrobiologin÷ analiz÷ buvo kartota 3 kartus, paraleliai tiriant 3 m÷ginius.
27
3. REZULTATAI
3.1. Raugų pH rezultatai
Įvertinus raugų pH kinetiką, nustatyta, kad šis rodiklis kito nevienodai, priklausomai nuo substrato (6 lentel÷). Po 24 val. fermentacijos mažiausias pH nustatytas Lactobacillus sakei ryžių ekstruduotų miltų substrate (3,25), o pH vert÷ sumaž÷jo mažiausiai savaiminiu raugu fermentuotų ekstruduotų kviečių miltų rauge (5,14). Analizuojant skirtingų raugų įtaką pH vert÷s kitimui, nustatyta, kad mažiausios pH vert÷s yra fermentuojant Lactobacillus sakei nepriklausomai nuo parinkto substrato (ekstruduotų kviečių miltų substrato pH 3,4; ekstruduotų ryžių miltų substrato – pH 3,25).
Tokios pačios tendencijos išliko ir po 48 val. fermentacijos. Mažiausia pH vert÷ nustatyta Lactobacillus sakei ryžių ekstruduotų miltų substrate (3,05), o didžiausia savaiminiu raugu fermentuotų ekstruduotų kviečių miltų rauge (3,82).
Pagal gautus tyrimo rezultatus galima teigti, kad mažiausios pH vert÷s gaunamos fermentuojant Lactobacillus sakei, nepriklausomai nuo parinkto substrato.
6 lentel÷. Skirtingų ekstruduotų miltų substrate paruošto raugo pH pH
Raugas Fermentacijos
temperatūra, °C Po 24 val. Po 48 val. Lactobacillus sakei kviečių ekstruduotų
miltų substrate 30 3,4 3,2
Lactobacillus sakei ryžių ekstruduotų
miltų substrate 30 3,25 3,05
Pediococcus pentosaceus kviečių
ekstruduotų miltų substrate 35 4,8 3,63
Pediococcus pentosaceus ryžių
ekstruduotų miltų substrate 35 3,82 3,61
Savaiminis kviečių ekstruduotų miltų
substrate 30 5,14 3,82
Savaiminis ryžių ekstruduotų miltų
substrate 30 4,97 3,60
Stulpelio statistin÷ analiz÷
Standartinis nuokrypis 0,8388 0,2941
Standartin÷ paklaida 0,3424 0,1201
Skirtumo tarp rezultatų reikšmių patikimumas (P)
<0,0001 <0,0001
Variacijos koeficientas 19,83% 8,44%
28
Atlikus paruoštų raugų mikrobiologinius tyrimus, didžiausias pienarūgščių bakterijų skaičius nustatytas Pediococcus pentosaceus ekstruduotų ryžių miltų substate (3,2*108 KVS/g), o mažiausias Lactobacillus sakei ekstruduotų ryžių miltų substate (5,0*105 KVS/g) (7 lentel÷).
Palyginus raugų su Lactobacillus sakei tyrimų rezultatus, pieno rūgšties bakterijų skaičius viso grūdo kviečių ekstruduotų miltų substrate nustatytas didesnis nei ryžių ekstruduotų miltų substrate (atitinkamai, 4,8*106 KVS/g ir 5,0*105 KVS/g). Analizuojant P. Pentosaceus augimo tendencijas, bakterijų skaičius ekstruduotų kvietinių miltų substrate nustatytas mažesnis nei ekstruduotų ryžių miltų substrate (atitinkamai, 4,0*106 KVS/g ir 3,2*108 KVS/g).
Vertinant skirtingų substratų įtaką pienarūgščių bakterijų augimui rauguose, galima teigti, kad Lactobacillus sakei, padaugintų ekstruduotų viso grūdo kviečių miltų substrate, augo sparčiau nei ekstruduotų ryžių miltų substate. Pediococcus pentosaceus bakterijų dauginimuisi ekstruduotų ryžių miltų substratas tur÷jo didesn÷s įtakos nei ekstruduotų kviečių miltų substratas. Tam įtakos gal÷jo tur÷ti didesnis krakmolo kiekis ekstruduotuose ryžių miltuose, nei ekstruduotuose viso grūdo kviečių miltuose. Pienarūgščių bakterijų pagrindinis fermentinis aktyvumas yra amilolitinis, o ekstruduotuose viso grūdo kviečių miltuose taip pat vyravo sud÷tingi angliavandeniai.
7 lentel÷. Pieno rūgšties bakterijų KVS/g skirtinguose substratuose paruoštuose rauguose Bakterijų skaičius
Rodiklis Ryžių ekstruduotų
miltų substrate padaugintas raugas
Viso grūdo kviečių ekstruduotų miltų substrate padaugintas raugas
Tyrimo metodo žymuo
Lactobacillus sakei 5,0*105 4,8*106 LST ISO15214:2009 Pediococcus pentosaceus Bendras PRB sk., KSV/g 3,2*108 4,0*106 LST ISO15214:2009
3.2. Kepinių tyrimų rezultatai
3.2.1. Pusrugin÷s duonos m÷ginių, pagamintų su L. sakei ir P. pentosaceus skirtinguose substratuose, nuostolių, gautų terminio apdorojimo metu palyginamasis įvertinimas
Kepinių, pagamintų su Lactobacillus sakei raugu, pagamintu ekstruduotų ryžių ir ekstruduotų viso grūdo kviečių substratuose, svoris po terminio apdorojimo pateiktas 3 paveiksle.
Didžiausi nuostoliai po terminio apdorojimo gauti m÷ginių, pagamintų su 150 g Lactobacillus sakei raugo, paruošto ekstruduotų kviečių substrate (12,5 %), o mažiausi su 600 g Lactobacillus
29
sakei raugo, pagaminto ekstruduotų ryžių substrate (8,3 %). Analizuojant bendrą svorio kitimo tendenciją, nustatyta, kad daugumos m÷ginių, pagamintų su raugais gauti didesni mas÷s nuostoliai po terminio apdorojimo, lyginant su kontroliniu m÷giniu (8,9 %), tačiau šie skirtumai nebuvo dideli ir gamybos efektyvumo stipriai nemažintų. Svorio nuostoliams po terminio apdorojimo įtakos gal÷jo tur÷ti kepinių matricos specifika (duonos struktūra yra prilyginama sud÷tingiems koloidams), kepinių su raugais pusgaminiai gal÷jo būti labiau išpurenti, nes šiam procesui tur÷jo įtakos ne tik miel÷s, bet ir pienarūgšt÷s bakterijos, d÷l to gal÷jo padid÷ti dr÷gm÷s atidavimas terminio apdorojimo metu. Svoris, g 650 655 660 665 670 675 680 685 690 1K 2M (600 g) 3M (450 g) 4M (300 g) 5M (150 g) 10M (600 g) 11M (450 g) 12M (300 g) 13M (150 g) M÷giniai g
3 pav. Duonos m÷ginių, pagamintų su Lactobacillus sakei raugu, paruoštu ekstruduotų ryžių ir ekstruduotų viso grūdo kviečių substratuose, svoris po terminio apdorojimo (Paaiškinimas: 1K – kontrol÷; 2M, 3M, 4M, 5M – kepiniai su Lactobacillus sakei raugu ekstruduotų ryžių substrate; 10M, 11M, 12M, 13M
– kepiniai su Lactobacillus sakei raugu ekstruduotų viso grūdo kviečių substrate)
Kepinių svoris po terminio apdorojimo, pagamintų su Pediococcus pentosaceus raugu, paruoštu ekstruduotų ryžių ir ekstruduotų viso grūdo kviečių substratuose, pateiktas 4 paveiksle.
Didžiausi nuostoliai po terminio apdorojimo gauti m÷ginių, pagamintų su 300 g Pediococcus pentosaceus raugo, paruošto ekstruduotų kviečių substrate (11,3 %), o mažiausi su 150 g Pediococcus pentosaceus raugo, pagaminto ekstruduotų kviečių substrate (9,4 %).
Nustatyta, kad daugumos duonos m÷ginių, pagamintų su raugais, mas÷s nuostoliai po terminio apdorojimo gauti didesni, lyginant su kontroliniu m÷giniu (8,9 %). Duonos m÷ginių, pagamintų su Pediococcus pentosaceus raugu svorio kitimo tendencija nustatyta panaši į duonos m÷ginių, pagamintų su Lactobacillus sakei raugu.
Palyginus 3 ir 4 paveiksluose pateiktus duomenis, matome, kad L. sakei ir P. Pentosaceus raugų, pagamintų ekstruduotų ryžių ir ekstruduotų viso grūdo kviečių substratuose, svorio nuostolių po terminio apdorojimo skirtumai yra nedideli, jų įtaka kepinių svoriui skiriasi paklaidų ribose.
30 Svoris, g 650 655 660 665 670 675 680 685 690 1K 6M (600 g) 7M (450 g) 8M (300 g) 9M (150 g) 14M (600 g) 15M (450 g) 16M (300 g) 17M (150 g) M÷giniai g
4 pav. Duonos m÷ginių, pagamintų su Pediococcus pentosaceus raugu, paruoštu ekstruduotų ryžių ir ekstruduotų viso grūdo kviečių substratuose, svoris po terminio apdorojimo (Paaiškinimas: 1K – kontrol÷; 6M, 7M, 8M, 9M – kepiniai su Pediococcus pentosaceus raugu ekstruduotų ryžių
substrate; 14M, 15M, 16M, 17M – kepiniai su Pediococcus pentosaceus raugu ekstruduotų viso grūdo kviečių substrate)
3.2.2 Pusrugin÷s duonos m÷ginių, paruoštų su L. sakei ir P. pentosaceus skirtinguose substratuose, minkštimo dr÷gnis
Kepinių minkštimo dr÷gnis, pagamintų su Lactobacillus sakei raugu, ekstruduotų ryžių ir ekstruduotų viso grūdo kviečių substratuose, pateiktas 5 paveiksle.
Minkštimo dr÷gnis, % 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 1K 2M (600 g) 3M (450 g) 4M (300 g) 5M (150 g) 10M (600 g) 11M (450 g) 12M (300 g) 13M (150 g) M÷giniai %
5 pav. Duonos m÷ginių, pagamintų su Lactobacillus sakei raugu, paruoštų ekstruduotų ryžių ir ekstruduotų viso grūdo kviečių substratuose, minkštimo dr÷gnis(Paaiškinimas: 1K – kontrol÷; 2M, 3M, 4M, 5M – kepiniai su Lactobacillus sakei raugu ekstruduotų ryžių substrate; 10M, 11M, 12M, 13M – kepiniai su
31
Tirtų duonos m÷ginių minkštimo dr÷gnis kito ribose nuo 27,02 % iki 43,14 % ir visais atvejais atitiko LST 1129:2003 „Duona. Bendrieji reikalavimai“.
Didžiausias minkštimo dr÷gnis nustatytas m÷ginių, pagamintų su 150 g Lactobacillus sakei, ekstruduotų kviečių substrate (43,14%), o mažiausias - m÷ginių, pagamintų su 450 g Lactobacillus sakei, ekstruduotų ryžių substrate (27,02 %).
Daugelis m÷ginių, pagamintų su raugu, pasižym÷jo didesniu minkštimo dr÷gniu, palyginus su kontroliniu m÷giniu (28,85 %). Lyginant tarpusavyje m÷ginius su raugu, nustatytas minkštimo dr÷gnis buvo didesnis m÷ginių, pagamintų su Lactobacillus sakei raugu ekstruduotų viso grūdo kviečių substrate nei su raugu, paruoštu ekstruduotų ryžių substrate.
Kepinių su raugu minkštimo dr÷gnio padid÷jimui įtakos gal÷jo tur÷ti ekstruduoti kviečių miltai (alternatyvus plikinys) raugų paruošimui, kurie padidino dr÷gm÷s įg÷rimo laipsnį, kas įtakojo minkštimo dr÷gnį.
Kepinių minkštimo dr÷gnis, pagamintų su Pediococcus pentosaceus raugu ekstruduotų ryžių ir ekstruduotų viso grūdo kviečių substratuose, pateiktas 6 paveiksle.
Didžiausiu minkštimo dr÷gniu pasižym÷jo m÷giniai, pagaminti su 600g ir 450g Pediococcus pentosaceus ekstruduotų kviečių substrate (po 37,25%), tuo tarpu mažiausias minkštimo dr÷gnis nustatytas m÷ginių su 450 g Pediococcus pentosaceus ekstruduotų ryžių substrate (24,64 %).
Minkštimo dr÷gnis, % 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 1K 6M (600 g) 7M (450 g) 8M (300 g) 9M (150 g) 14M (600 g) 15M (450 g) 16M (300 g) 17M (150 g) M÷giniai %
6 pav. Duonos m÷ginių, pagamintų su Pediococcus pentosaceus raugu, paruoštu ekstruduotų ryžių ir ekstruduotų viso grūdo kviečių substratuose, minkštimo dr÷gnis (Paaiškinimas: 1K – kontrol÷; 6M, 7M, 8M, 9M – kepiniai su Pediococcus pentosaceus raugu ekstruduotų ryžių substrate; 14M, 15M, 16M,
17M – kepiniai su Pediococcus pentosaceus raugu ekstruduotų viso grūdo kviečių substrate)
Palyginus gautus tyrimų rezultatus, nustatyta, kad dauguma m÷ginių, pagamintų su raugu pasižym÷jo didesniu minkštimo dr÷gniu, palyginus su kontroliniu m÷giniu (28,85 %), tačiau dr÷gnesnis minkštimas gautas m÷ginių, pagamintų su Pediococcus pentosaceus raugais ekstruduotų viso grūdo kviečių substrate nei ekstruduotų ryžių substrate.
32
3.2.3 Pusrugin÷s duonos m÷ginių, paruoštų su L. sakei ir P. pentosaceus skirtinguose substratuose, minkštimo titruojamasis rūgštingumas
Duonos m÷ginių minkštimo titruojamas rūgštingumas, pagamintų su Lactobacillus sakei raugu ekstruduotų ryžių ir ekstruduotų viso grūdo kviečių substratuose, pateiktas 7 paveiksle.
Didžiausias titruojamas rūgštingumas nustatytas m÷ginių, pagamintų su 600 g Lactobacillus sakei ekstruduotų kviečių substrate (3,0°N). Palyginus tarpusavyje visus m÷ginius su raugais, galima teigti, kad m÷giniai su Lactobacillus sakei ekstruduotų kviečių substrate tur÷jo didesn÷s įtakos rūgštingumui nei ekstruduotų ryžių.
Visų be išimties m÷ginių su raugu titruojamas rūgštingumas buvo didesnis nei kontrolinio m÷ginio (1,2 °N).
Minkštimo titruojamasis rūgštingumas, °N
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 1K 2M (600 g) 3M (450 g) 4M (300 g) 5M (150 g) 10M (600 g) 11M (450 g) 12M (300 g) 13M (150 g) M÷giniai °N
7 pav. Duonos m÷ginių, pagamintų su Lactobacillus sakei raugu, paruoštu ekstruduotų ryžių ir ekstruduotų viso grūdo kviečių substratuose, minkštimo titruojamasis rūgštingumas. (Paaiškinimas: 1K – kontrol÷; 2M, 3M, 4M, 5M – kepiniai su Lactobacillus sakei raugu ekstruduotų ryžių substrate;
10M, 11M, 12M, 13M – kepiniai su Lactobacillus sakei raugu ekstruduotų viso grūdo kviečių substrate)
Kepinių rūgštingumo padid÷jimui įtakos tur÷jo raugo fermentacijos metu vyraujančių pienarūgščių bakterijų gaminami tokie medžiagų apykaitos produktai, kaip pieno ir kitos organin÷s rūgštys, kas sąlygojo terp÷s aktyviojo rūgštingumo pH sumaž÷jimą.
Duonos m÷ginių minkštimo titruojamas rūgštingumas, pagamintų su Pediococcus pentosaceus ekstruduotų ryžių ir ekstruduotų viso grūdo kviečių substratuose, pateiktas 8 paveiksle.
Didžiausias titruojamas rūgštingumas nustatytas m÷ginių pagamintų su 600 g Pediococcus pentosaceus ekstruduotų ryžių substrate (2,8 °N), mažiausias kontrolinio m÷ginio (1,2 °N). Visų m÷ginių su raugu titruojamas rūgštingumas nustatytas didesnis nei kontrolinio m÷ginio.
