При производстве ржаного хлеба и изделий из смеси ржаной и пшеничной муки используют разнообразные технологические схемы культивирования микроорганиз­мов, обеспечивающих процессы образования органических кислот и разрыхления полуфабрикатов. Эти процессы вызываются молочнокислыми бактериями и дрожжевы­ми клетками и протекают в симбиотических условиях.

При приготовлении ржаного теста необходимо обес­печить активную жизнедеятельность молочнокислых бак­терий. Для этого в ржаном тесте должны быть созданы такие условия, при которых число кислотообразующих бактерий во много раз (обычно в 60-80) превышало бы число дрожжевых клеток.

Необходимое соотношение дрожжей и кислотообразу­ющих бактерий достигается при приготовлении ржаных заквасок.

Закваска — это густой или жидкий полуфабрикат хле­бопекарного производства, полученный сбраживанием питательной смеси из ржаной или ржано-пшеничной муки молочнокислыми бактериями и хлебопекарными дрожжа­ми.

Закваску готовят из некоторого количества созревшей закваски, в которую добавляют водно-мучную смесь с за­варкой или без заварки. Остальная часть выброженной закваски (обычно в количестве 1/2, 2/3 или 3/4) исполь­зуется при приготовлении теста. В освеженной закваске в период брожения (примерно 4,0-4,5ч) развивается бро­дильная и кислотообразующая микрофлора и накаплива­ются продукты брожения (диоксид углерода, молочная, уксусная и другие кислоты). По достижении необходимой кислотности закваска подается на замес теста и возобнов­ление новой порции закваски.

Такой цикл приготовления ржаной закваски называ­ется производственным и применяется при непрерывной работе предприятия.

Разводочный цикл приготовления заквасок предусмат­ривает несколько стадий, позволяющих достигнуть задан­ных объемов ржаной закваски, необходимых производ­ству. Его осуществляют при пуске нового предприятия или линии, а также в случае ухудшения биотехнологических свойств производственных заквасок.

В ржаных заквасках превалируют молочнокислые бак­терии, а дрожжевые клетки содержатся в небольшом ко­личестве.

Чистую культуру дрожжей вносят при приготовлении закваски в разводочном цикле. Дрожжевые клетки попа­дают в закваску также из муки и воздуха и при благопри­ятных условиях развиваются в ней. Поэтому в заквасках присутствуют десятки штаммов дрожжей, но основные ви­ды дрожжевых клеток ржаных заквасок — Saссharomyces minor и Saссharomyces cerevisiae.

В густых заквасках и в жидких заквасках без заварки преобладают дрожжевые клетки Saccharomyces minor, устойчивые к высокой кислотности среды, в жидких зак­васках с заварками — дрожжевые клетки Saccharomyces cerevisiae. В ржаных заквасках присутствуют и другие спе­цифические дрожжевые клетки, образующие диоксид уг­лерода и способные быстро размножаться в кислой среде.

Основная микрофлора заквасок — это кислотообразу­ющие бактерии. Состав и свойства кислотообразующих бак­терий в ржаной закваске непостоянны и могут значитель­но изменяться из-за состава питательной смеси и условий ведения технологического процесса.

В зависимости от состава ферментного комплекса, мо­лочнокислые бактерии делятся на гомоферментативные и гетероферментативные.

К первой группе принадлежат бактерии рода Strepto­coccus, Lactobacillus, например, Lactobacillus casei, Lacto­bacillus plantarum, Lactobacillus delbrUeckii, которые сбра­живают гексозы в соответствии с нижеприведенным урав­нением молочнокислого брожения:

Молочнокислые бактерии как живые организмы со­держат комплекс ферментов, осуществляющих протеолиз и даже амилолиз.

Ко второй группе бактерий принадлежат гетерофер­ментативные микроорганизмы, образующие кроме молоч­ной кислоты другие органические продукты и диоксид уг­лерода. К ним относятся Lactobacillus brevis и Lactobacillus fermentum. В качестве источников энергии эти бактерии используют глюкозу, фруктозу и мальтозу. На образова­ние уксусной кислоты, этанола и диоксида углерода они расходуют до 50% сбраживаемых сахаров. Источником энергии могут служить и органические кислоты — лимон­ная, яблочная и даже молочная. Промежуточными про­дуктами метаболизма гетероферментативных молочно­кислых бактерий являются: спирты, эфиры, карбониль­ные соединения, выход которых у некоторых штаммов достигает нескольких процентов. Эти вещества играют определенную роль в формировании аромата хлеба.

Характерным представителем второй группы бактерий является Bacterium lactis aerogenes, который образует молочную и уксусную кислоты, этанол, диоксид углеро­да, водород и метан. Выход уксусной кислоты при сбра­живании сахаров подобными микроорганизмами может превышать выход молочной кислоты.

Из группы гетероферментативных бактерий в заквас­ках и в тесте постоянно размножаются p-бактерии. Про­дуктами их метаболизма кроме молочной кислоты являет­ся уксусная кислота и иногда диоксид углерода. Оптималь­ная температура их роста 25°С. Эти бактерии участвуют в созревании ржаного теста, обеспечивая не только накоп­ление в нем кислот, но и его разрыхление.

В последние годы в производстве ржаного хлеба и хле­ба из смеси ржаной и пшеничной муки применяются за­кваски, приготовленные на чистых культурах молочно­кислых бактерий: Lactobacillus plantarum, Lactobacillus brevis, Lactobacillus casei, Lactobacillus fermentum.

Заметное содержание молочной и уксусной кислот в ржаном тесте и хлебе объясняется тем, что при брожении ржаного теста основным является молочнокислое, при котором накапливается 2/3 молочной и 1/3 летучих кис­лот, в основном, уксусной. Особенно большое количество молочной кислоты образуется при сбраживании сахара термофильными молочнокислыми бактериями Lactoba­cillus delbrUeckii и Э-1.

В ржаных заквасках и в тесте всегда присутствуют и другие виды бактерий. Они попадают с мукой при освеже­нии заквасок, но не играют существенной роли в техноло­гическом процессе, так как при непрерывном приготов­лении теста вытесняются культурными молочнокислыми бактериями.

Соотношение дрожжей и молочнокислых бактерий в заквасках густой консистенции составляет 1: (60-80); в жидких заквасках, содержащих мучную заварку, 1: (11­23); а в не содержащих заварки — 1: (37-55). В жидких заквасках создаются лучшие условия для жизнедеятель­ности дрожжей, чем в густых. Это объясняется тем, что в жидкой среде ниже кислотность, меньше концентрация продуктов обмена, угнетающих дрожжевые клетки.