Микробиология заквасок: свойства смешанных заквасок

Смешанные закваски появились в Южной Европе в связи с превалированием пшеничного хлеба и содержат сбалансированную микрофлору бактерий и дрожжей, для повышения кислотности и разрыхления теста.

Метаболиты — вещества вырабатываемые в процессе жизнедеятельности микрофлоры, смешанных заквасок, оказывают значительное влияние на процесс хлебопечения и получение продукции с заданными органолептическими характеристиками.

Объем и структура мякиша

CO₂, выделяющийся в результате ферментативной активности смешанных заквасок (преимущественно дрожжевой микрофлоры), удерживается в тесте и образует альвеолы, которые увеличиваются в объёме во время брожения и на первоначальном этапе выпечки. Таким образом, CO₂ отвечает за образование пор в хлебном мякише. В закваске CO2 может выделяться одновременно и дрожжами, и молочнокислыми бактериями; но именно дрожжи, несмотря на их меньшее количество, образуют значительную часть CO2 (дрожжи в 3-4 раза эффективнее бактерий). При этом дрожжи Saccharomyces cerevisiae выделяют больше CO2 в присутствии молочнокислых бактерий (Lactobacillus sanfranciscensis, Lacobaccillus plantarum). Подкисляющие закваски, в которых практически отсутствуют дрожжи, не способны разрыхлять тесто.

Вкус и запах хлеба

Участие молочнокислых бактерий в формировании вкуса и запаха хлеба связано в основном с выделением молочной и уксусной кислоты. Молочная кислота придает скорее кисловатый вкус, а уксусная более острый. Количество каждой из кислот меняется в зависимости от закваски и характеризуется коэффициентом брожения (КБ). Последний определяется отношением количества молочной кислоты к количеству уксусной кислоты. Для смешанных заквасок на пшеничной муке КБ от 4 до 7 показывает удовлетворительный баланс между этими кислотами, выражающийся в более мягкой, без остроты кислотности по сравнению с вкусом, который дают подкисляющие закваски на ржаной муке (КБ скорее равен 2-2,7).

Кроме того, дрожжи и бактерии выделяют ароматические соединения в результате метаболизма аминокислот. Большая часть летучих соединений затем обнаруживается в хлебе, однако некоторые из них испаряются при выпечке.

Вязкость и эластичность теста

Определяющим фактором, влияющим на реологические свойства хлебобулочных изделий, является расщепление белков молочнокислыми бактериями: в результате протеолиза изменяется белковая структура клейковины, что приводит к изменению вязкости и эластичности теста, а также к неравномерной структуре пористости (при щадящем делении теста), характерной для хлебов на закваске.

Текстура хлеба

Основное воздействие закваски на структуру теста является следствием ее воздействия на вязкость, эластичность теста и водопоглотительную способность, что способствует получению мякиша с открытой пористостью. При этом на структуру мякиша может влиять синтез некоторых классов микроорганизмов. Например, некоторые виды молочнокислых бактерий закваски способны синтезировать экзополисахариды (ЭПС), т.е. полимеры моносахаридов. Из ЭПС значительное влияние на качество хлеба, а именно объем и мягкость мякиша, оказывают глюканы и фруктаны. Образование ЭПС в основном связано с видами Lactobacillus frumenti, Lactobacillus reuteri, Lactobacillus pontis et Lactobacillus sanfranciscensis, Wickerhamonyces cibaria, Leuconostoc mesenteroides, Lactobacillus plantarum.

Хранение

Молочнокислые бактерии играют основную роль в ингибировании микроорганизмов, способных ухудшить качество хлеба в процессе хранения хранение (Bacillus, энтеробактерии, грибковая флора). Данная противомикробная активность связана с четырьмя факторами:

• снижение pH;
• токсичность молочной и уксусной кислоты;
• выделение бактериоцинов, участвующих в селекции некоторых штаммов в закваске;
• выделение веществ, имеющих антигрибковую активность.

Данная активность связана не с каким-либо одним веществом (количество которого слишком мало для настоящего ингибирующего эффекта), а с синергетическим действием нескольких веществ.

Благодаря указанной активности сохраняется качество хлеба, увеличивается срок его хранения, исключается применение некоторых консервантов. Таким образом, закваска является мощным средством сохранения хлеба благодаря ингибирующей активности молочнокислых бактерий на постороннюю микрофлору.

Выпечка на закваске дает хлебу несколько преимуществ с точки зрения питания.

Гликемический индекс

У хлеба на закваске может быть более низкий гликемический индекс (ГИ), чем у других хлебов. Данный индекс измеряет склонность некоторых продуктов питания увеличивать уровень глюкозы в крови, поэтому предпочтение отдается продуктам с низким гликемическим индексом. Молочная кислота, выделяемая молочнокислыми бактериями, снижает степень клейстеризации крахмала, который в результате хуже переваривается и медленнее усваивается.

Биологический источник минеральных веществ

Зерновые представляют собой важный источник минеральных веществ (калий, фосфор, кальций, магний, железо и т.д.). Однако их всасывание через кишечник ограничено из-за присутствия органической фитиновой кислоты, с которой минеральные вещества образуют нерастворимые соли фитаты.

Ферменты (фитазы), расщепляющие фитаты, присутствуют в муке. При использовании заквасок создаются условия среды (pH), оптимальные для активации фитаз, что ведет к повышению растворимости минеральных веществ (Lhomme et al, 2016).

Некоторые штаммы вида Lactobacillus sanfranciscensis CB1, используемые в качестве стартеров при брожении на закваске в пшеничной муке, вызывают снижение уровня фитатов примерно на 50% (Katina et Poutanen, 2013; De Angelis et al., 2003).

Содержание клейковины

Некоторые пептиды, выделяющиеся в результате гидролиза белков клейковины (глиадины), вызывают воспалительные реакции в кишечнике, наблюдаемые у больных целиакией. В настоящее время ведутся многочисленные исследования по теме облегчения протеолиза данных пептидов молочнокислыми бактериями закваски. Целью исследований является селекция штаммов, обеспечивающих полный гидролиз таких фрагментов. Пока исследования привели к определению комбинаций бактерий, позволяющих значительно снизить содержание фракций глиадинов, вызывающих аллергическую реакцию у больных целиакией, однако полной детоксикации клейковины достичь пока не удалось.

Тем не менее, смесь молочнокислых бактерий с добавлением грибковых протеаз позволила снизить содержание клейковины до 20 мг/кг, которое разрешено в продуктах, предназначенных для больных целиакией.

Содержание акриламида

Акриламид является канцерогенным соединением, образующимся из аминокислоты аспарагина и восстанавливающего сахара при температуре более 120°C при химической реакции Майара. Таким образом, акриламид образуется в хлебобулочных изделиях при выпечке. Внесение заквасок позволяет снизить количество образуемого акриламида.

• Оно основано на трех механизмах действия дрожжей:
  снижение pH, приводящее к ингибированию реакции Майара;
• метаболизация аспаргина;
• секреция аспарагиназ в среду.

В то время как действие ЭПС (глюканы, фруктаны т.д.), выделяемых молочнокислыми бактериями, на текстуру хлеба хорошо известно, сейчас изучается их роль как пробиотиков. Например, ЭПС, выделяемые молочнокислой бактерией Lactobacillus sanfranciscensis TLTH2590, которая предположительно стимулирует кишечную микрофлору в моделях in vivo.

Технологический опыт позволяет корректировать действие смешанных заквасок.

Как правило этапы брожения (брожение после замеса и расстойка) занимают больше времени при использовании смешанных заквасок, для того чтобы дрожжи могли выделить CO₂, разрыхлить тесто, накопить вкусоароматические вещества (у хлебов на подкисляющих заквасках продолжительность брожения теста меньше, т.к. в таких заквасках очень мало дрожжей, и они не предназначены для подкисления теста).

Выпечка артизанского ассортимента на смешанных заквасках происходит в подовой печи при высокой температуре с целью формирования толстой корочки, которая замедляет черствение.

При выпечке хлебов на закваске многие ее свойства проявляются уже после введения закваски в тесто, и зависят от мастерства пекаря, который способен получить широкий ассортимент готовой продукции. В частности, пекарь может менять дозировку закваски, продолжительность брожения и расстойки, температуру, изменять дозировку хлебопекарных дрожжей, получая разный вкусоароматический профиль.