Существующие на сегодняшний день способы активации дрожжей различаются механизмом влияния на дрожжевую клетку. Одни из них (химические) связаны с активацией фер­ментных систем клетки, другие (физические) — в значительной мере с проницаемостью цитоплазматических мембран дрож­жей.

В одном из предложенных Т. П. Богатырь, М. В. Васюковым, В. Ф. Пучковой способов активации дрожжи находятся в составе водно-мучной суспензии с введением дробленых взорванных зерен (“Креки са”). Обработка смеси, проводимая во взбивальной машине МВ-35, заключается в воздействии на систему длитель­ного перемешивания повышенной температуры, что не может не сказаться на последующих процессах замеса и созревания теста и качестве хлеба.

Для выяснения механизма воздействия перемешивания на отдельные компоненты активируемой системы М. В. Васюковым, В. Ф. Пучковой и Т. П. Богатырь проведены исследования по биотехнологии производства дрожжевого теста.

Комплексное воздействие различных факторов среды на дрожжевые клетки при их активации предложенным способом может оказать влияние на активность ферментов, микровяз­кость цитоплазматических мембран, размеры конгломератов суспендированных в воде дрожжевых клеток. Указанное не может не повлиять на физиолого-биохимические функции дрожжей после обработки, а следовательно, и на их функ­ционально-технологические свойства в условиях тестопри­готовления.

Поэтому при обработке дрожжей, возможно, происходит изменение состояния популяции клеток, для которого суще­ственную роль играет наличие конгломератов, уменьшающих поверхность контакта клеток со средой, что сможет проявляться в снижении скорости брожения.

В прессованных дрожжах клетки находятся в составе конгломератов, размеры которых на несколько порядков выше размеров единичной клетки, что влияет на условия массообмена. Структура конгломератов может значительно изменяться, как утверждают Л. И. Пучкова, Р. Д. Поландова и И. В. Матвеева, в зависимости от условий среды.

Для выяснения высказанного предположения Т. П. Бога­тырь и В. Ф. Пучковой проведена оценка состояния дрожжевой популяции методами, принятыми в технической микробио­логии.

Изучение механизма влияния обработки дрожжей во взбивальной машине МВ-35 проводили на модельной системе, а именно суспензии в воде прессованных дрожжей без муки, взятых в соотношении 1:15. Эту систему перемешивали во взбивальной машине в течение 20 мин при температуре 35 °С. Контролем служили исходные дрожжи, подвергнутые брожению без перемешивания.

Об изменении состояния популяции судили по числу мерт­вых и почкующихся клеток, а также по наличию конгломератов в дрожжевой массе. Наряду с этим исследовали физиологию роста клеток и уровень их энергетического обмена.

Исследование числа мертвых и почкующихся клеток прово­дили путем микроскопирования с использованием микроскопа МБИ-11 при увеличении в 600 раз в тонком слое с помощью “счетной камеры” Горяева. Для подсчета числа мертвых клеток препарат окрашивали метиленовым синим. Количество почкую­щихся клеток определяли сразу после обработки.

Результаты этой серии опытов представлены в табл. 3.1.

При подсчете числа мертвых клеток в суспензии обрабо­танных дрожжей установлено, что их количество незначительно выше (на 1,1%), чем у исходных дрожжей. Число почкующихся клеток в результате обработки уменьшилось на 11,5% по срав­нению с контрольным образцом.

В результате механического воздействия число почкую­щихся клеток уменьшилось за счет отделения дочерних клеток от материнских. Однако число мертвых клеток, которое прак­тически осталось на прежнем уровне, указывает на достаточно высокую их жизнеспособность.

Сведения, полученные на основании поставленных опытов, свидетельствуют об увеличении числа “единичных” особей и сохранении их жизнеспособности после обработки. Как известно, каждая живая клетка при посеве на плотную среду образует колонию, что является подтверждением ее жизнеспособности. Поэтому при анализе результатов обработки опытных образцов суспензии в МВ-35 установлена дезагрегация конгломератов прессованных дрожжей, приводящая к увеличению поверхности контакта клеток со средой. Мучной полуфабрикат представляет собой анаэробно-мальтозную среду с небольшим содержанием глюкозы и фруктозы. Дрожжи, соответственно, в такой сре­де имеют высокоактивные бродильные ферменты. Это в свою очередь будет способствовать ускорению обменных процессов дрожжевых клеток в условиях тестоведения, повышению эф­фективности опарного и безопарного способов приготовления теста, снижению расхода используемых дрожжей без ухудше­ния качества готовых изделий.

Наряду с оценкой состояния популяции в целом Т. П. Бога­тырь и В. Ф. Пучкова исследовали влияние обработки в МВ-35 на физиологию роста клеток дрожжей. В процессе эксперимента дрожжи засевали из расчета 1 млн клеток на 1 мл пивного сусла. Наблюдали рост, т. е. увеличение числа клеток при высеве дрож­жей в среду неохмеленного пивного сусла 11%-ной концентрации при температуре 32 °С. Полученные данные сравнивали с пока­зателями, имеющимися в литературе. Определение числа клеток проводили через каждый час культивирования в течение 9 ч.

На основе полученных данных об увеличении этого показате­ля в растущей культуре вычисляли константу скорости деления клеток V ,ч^-1 и выражали ее числом удвоений клеток за 1 ч. Вме­сте с этим показателем определяли время генерации культуры (величину, обратную константе скорости деления клеток).

Известно, что дрожжи размножаются чаще всего деле­нием надвое, и поэтому число их растет в геометрической прогрессии:

Если на единицу объема растущей периодической культуры приходится N₀клеток, то после п делений число клеток будет N_0·•2ⁿ.

Логарифмируя, получаем IgN = lgN₀ + nlg2, откуда число клеточных делений:

Число клеточных делений за 1 ч, или константа скорости деления V, определялась по формуле

Время, необходимое для одного цикла деления, или время генерации:

Полученные результаты представлены на рис. 3.1 и в табл. 3.2.

Из графиков видно, что кривая роста дрожжей имеет S-об­разную форму и позволяет различать несколько фаз роста, сменяющих друг друга в определенной последовательности: лагфаза, логарифмическая, стационарная фазы.

Кривые роста клеток в опытном и контрольном образцах отличаются по каждой из фаз и указывают на улучшение показателей физиолого-биохимических свойств в результате обработки в МВ-35.

Так, продолжительность лагфазы в опытном образце со­ставляет 55 мин против 2 ч в контрольном, что является след­ствием лучшей приспосабливаемости клеток к условиям среды культивирования после обработки. Достижение стационарной фазы роста дрожжей, обработанных в МВ-35, происходит на 1 ч быстрее по сравнению с контрольным образцом. В опытном образце константа скорости размножения в стадии логарифми­ческого роста выше, чем в контрольном, в 2,5 раза. Время одного цикла деления клетки сокращается на 0,15 ч. Общий урожай клеток в опытном выше, чем в контрольном, в 1,8 раза.

Таким образом, данные результаты подтверждают эф­фективность обработки дрожжей в МВ-35 для улучшения их физиологического состояния.

Об уровне энергетического обмена дрожжей можно судить по активности ферментов гликолиза — зимазного комплекса клеток и в значительной степени по величине мальтозной активности.

Мальтозную (МА) и зимазную (ЗА) активность дрожжей опре­деляли с помощью микрогазометра Елецкого по стандартным мето­дикам и выражали временем в минутах, затраченным для выделения 10 см³ диоксида углерода при сбраживании 5%-ного раствора глюко­зы или мальтозы. Ферментативную активность (ФА) определяли у исходных дрожжей (контрольный образец) и сразу после обработки (опытный). Результаты экспериментов приведены на рис. 3.2.

Из диаграммы видно, что активность ферментов зимазного комплекса возрастает при обработке на 36,2%, а мальтозного — на 23,1% по сравнению с контрольным образцом, что является предпосылкой интенсификации процессов энергетического об­мена у обработанных дрожжей.

Для оценки изменений физиолого-биохимических функций дрожжей в экспериментах использовали жидкие среды (неох­меленное пивное сусло, стерильные растворы сахаров), которые обеспечивают интенсивный обмен клеток со средой и позволяют достаточно объективно оценивать характер изменений, произо­шедших в клетках дрожжей после обработки в МВ-35.

В то же время при традиционном тестоприготовлении жизнедеятельность дрожжей происходит в совершенно иных условиях. Высокая плотность среды затрудняет диффузионные процессы и обмен веществ клеток с ней, иная концентрация сбра­живаемых сахаров и усвояемых форм азотистых веществ приво­дит к изменению скорости роста клеток. Поэтому в хлебопечении было введено понятие о биотехнологических свойствах дрожжей, которые следует характеризовать как свойства дрожжей при их созревании в мучных полуфабрикатах, выделять продукты метаболизма и обусловливать ту или иную продолжительность процесса, способствовать формированию показателей техноло­гических свойств полуфабрикатов, а значит, и качеству хлеба.

Анализ научно-технической литературы свидетельствует о большом разнообразии показателей и методов определения био­технологических свойств дрожжей. Как правило, они основаны на определении интенсивности выделения С0₂ в различных сре­дах. На наш взгляд, наиболее точной является методика оценки биотехнологических свойств дрожжей, предложенная русскими учеными. Согласно этой методике показателями биотехнологи­ческих свойств дрожжей являются: максимальное количество С0₂, выделившегося при брожении теста из муки 1-го сорта, бро­дильная активность (БА) и —время вторичного перегиба кривой скорости газообразования в нем т . В основу методики положены теоретические воззрения Елецкого о двухстадийном изменении скорости газообразования при использовании его прибора.

Эту методику использовали в следующей серии опытов. Эксперименты проводили на модельных образцах теста, при­готовленного по рецептуре пробной лабораторной выпечки с использованием активированной водной суспензии дрожжей и дрожжей без активации (контроль). Обработку в МВ-35, как и в предыдущей серии опытов, осуществляли при условиях, приня­тых в предложенном способе активации дрожжей. Наблюдения проводили в течение 4 ч брожения с интервалом в 0,5 ч. Наряду с определениями количества углекислого газа, выделившегося при брожении теста, рассчитывали скорость брожения.

Результаты этой серии опытов представлены на рис. 3.3 и 3.4 и в табл. 3.3.

Данные исследований показывают, что в ходе брожения теста в опытных образцах бродильная активность дрожжей повышается более интенсивно уже в первый час. Именно в это время происходит потребление дрожжами собственных сахаров муки. Кривые скорости газообразования имеют два характерных экстремальных значения (пика). Первый обусловлен снижением в субстрате легкодоступных собственных сахаров муки и началом индукции мальтозы дрожжей. Затем скорость газообразования снова повышается вследствие на­копления мальтозы, полученной в результате расщепления крахмала, и интенсивного ее сбраживания. Второй экстремум скорости газообразования связан с дефицитом в среде маль­тозы. При использовании обработанных дрожжей достижение этого максимального значения скорости процесса происходит на 1 ч раньше.

Оптимальное время брожения опытного образца — 160 мин, контрольного— 210 мин, что является предпосылкой обяза­тельного сокращения продолжительности брожения теста с использованием обработанных дрожжей.

Как видно из табл. 3.3, в опытном образце бродильная ак­тивность дрожжей составляет в среднем 1150 см³/г СВ, что на 22,5% выше, чем в контрольном.

Таким образом, обработка дрожжей в МВ-35 увеличивает их бродильную активность, что в условиях тестоведения по­зволит улучшить разрыхленность полуфабриката и сократить продолжительность процесса созревания теста.

Учитывая, что при обработке в МВ-35 имеет место ком­плексное воздействие факторов, в том числе перемешива­ния и создания однородной среды, необходимо исследовать их влияние на показатели качества дрожжей. Суспензия подвергалась воздействию интенсивного перемешивания и диспергирования. Параметры обработки в этой серии опытов были аналогичными таковым в предлагаемом способе, эффект воздействия обработки водно-дрожжевой суспензии (без введения муки) оценивали по подъемной силе (ПС) и осмо­чувствительности (ОЧ).

Для исследований использовали исходные прессованные дрожжи с подъемной силой — 68 мин и осмочувствительно­стью -17 мин.

Результаты исследований приведены в табл. 3.4, в которой также для сравнения приведены показатели качества дрожжей после их обработки в МВ-35.

Данные результаты подтверждают правильность выдви­нутого нами предположения о решающей роли перемешивания для активации дрожжей в МВ-35. Под действием перемешива­ния подъемная сила дрожжей выше на 20%, осмочувствитель­ность — 17% по сравнению с дрожжами, где из среды удалены частицы.

Таким образом, важным фактором при обработке вод­но-дрожжевой суспензии, оказывающим влияние на клетки дрожжей, является перемешивание среды в МВ-35.

Суммируя сказанное, можно отметить, что условия об­работки в МВ-35 приводят к улучшению биотехнологических свойств дрожжей за счет как интенсивного перемешивания, так и температуры водно-мучной суспензии.