Молодежный инновационный форум Приволжского федерального округа Конкурс научно-технического творчества молодежи (НТТМ)

Молодежный инновационный форум Приволжского федерального округа
Конкурс научно-технического творчества молодежи (НТТМ)
Интернет-сайт: http://ify.ulstu.ru. Ульяновск, 2015 год
УДК 602.3:579.8
«Бацифаг» - универсальное средство для борьбы с
картофельной болезнью хлеба
ФГБОУ ВПО «Ульяновская государственная сельскохозяйственная
академия им. П.А. Столыпина»
Кудряшова Ксения, аспирант
Феоктистова Наталья Александровна, к.б.н., доцент
В большинстве стран мира зерно и продукты его переработки
являются основным источником питания для человека и кормом для
сельскохозяйственных животных. Поэтому проблема микробиологического
загрязнения зерна является одним из главенствующих факторов,
определяющих здоровье населения и сохранения его генофонда. В связи
с этим одной из важных проблем в хлебопекарной промышленности
является оценка микробиологической зараженности зернового сырья, а
также предупреждение картофельной болезни пшеничного хлеба.
Статистические данные, свидетельствуют, что растет количество
случаев возникновения картофельной болезни хлеба – процент
нестандартных проб в 2012 году вырос, по сравнению с 2000 годом, на 8,8
%. При нарушении санитарно-технического режима хранения зерна, муки,
выпечки и реализации хлеба создаются условия для размножения
картофельной палочки. Болезнь вызывают штаммы бактерий Bacillus
subtilis и Bacillus pumilus, обладающие высокой протеолитической и
амилолитической
активностью.
Их
основная
масса
начинает
накапливаться в зерне еще во время уборки, попадая в него с пылью,
частицами почвы и из других источников, развивается в процессе
приготовления хлеба и вызывает его порчу. Под действием
высокоактивных ферментов – амилаз в хлебе увеличивается количество
декстринов, придающих мякишу хлеба излишнюю липкость. Продукты
распада белков, образующиеся в результате действия протеолитических
ферментов, обладают резким специфическим запахом. Внешне
картофельная болезнь хлеба характеризуется очаговым, влажным
ослизнением мякиша с желтовато-коричневым цветом и гнилостным
запахом. При разламывании хлеба видны тонкие тягучие нити.
Употребление такого хлеба может привести к пищевому отравлению.
Болезнь обнаруживается обыкновенно не раньше, чем через двое суток
после выпечки хлеба. Бактерии видов Bacillus subtilis и Bacillus pumilus
являющиеся причиной этого заболевания хлеба, в огромном большинстве
контаминируют тесто через зараженную муки; в других, более редких,
случаях они могут попадать в тесто из загрязненной и зараженной ею
хлебопекарной посуды.
Для решения данной проблемы на хлебозаводах и в пекарнях
применяют следующий способ для подавления картофельной болезни
хлеба - повышают кислотность полуфабрикатов и готовой продукции. К
Молодежный инновационный форум Приволжского федерального округа
Конкурс научно-технического творчества молодежи (НТТМ)
Интернет-сайт: http://ify.ulstu.ru. Ульяновск, 2015 год
химическим средствам относятся молочная, уксусная, пропионовая
кислоты и их соли (кальций уксуснокислый, пропионаты натрия, калия,
кальция, диацетат натрия и др.). Их в виде растворов добавляют при
замесе теста либо используют комплексные хлебопекарные улучшители, в
состав которых эти соли входят. Уксусную кислоту вносят в количестве
0,1-0,2 % (в пересчете на 100 % кислоту), уксуснокислый калий в
количестве 0,2-0,3 % к массе муки; пропионаты натрия, калия, кальция (Е
281, Е 282, Е 283) в количестве 0,3-0,5 % к массе муки в виде водных
растворов.
Эффективным средством торможения картофельной болезни хлеба
в регионах России и Средней Азии с жарким климатом служат жидкие
дрожжи, приготовленные по рациональной или усовершенствованной
ГосНИИХП схемам с кислотностью 10-14 град в количестве 25-30 % в
зависимости от способа приготовления теста.
Наиболее эффективно добавление в тесто пищевой добавки
«Селектин»
антибактериального действия, которая воздействует
непосредственно на споры картофельной палочки, уничтожая их.
Дозировка этой добавки, из расчета на 100 кг муки:
•
при развитии болезни через 24 ч - 80-100 г:
•
при развитии болезни через 36 ч - 50 г.
При использовании сильно зараженной муки (развитие болезни
через 6-24 ч) дозировки могут быть увеличены.
Применение тест-системы для индикация и идентификация
бактерий B. subtilis и B. pumilus на основе бактериофагов позволит
контролировать чистоту зерна и муки при приемке на пекарнях и
хлебокомбинатах, что сводит риск к приобретению некачественного сырья
к нулю. Если же приемка сырья проходила без применения предлагаемого
препарата и картофельная болезнь хлеба все же возникла, что введение
препарата в рецептуру на этапе приготовления теста (при опарном
способе производства – в опару, при безопарном - в тесто). Также
биопрепарат на основе бактериофагов B. subtilis и B. pumilus
рекомендуется применять для обработки инвентаря и помещений, как
альтернативу 7 % раствору уксусной кислоты.
Показатель «картофельной болезни» хлеба в настоящий момент не
является бракеражным для муки, поэтому мука, пораженная картофельной
палочкой, с соответствующим удостоверением о качестве может быть
направлена на хлебопекарные предприятия для промышленной
переработки – это значительные затраты для предприятия и, как
следствие, снижение прибыли. Основные факторы, ингибирующие
развитие картофельной болезни в хлебе, - повышенная кислотность,
пониженная влажность, увеличенное содержание сахара и жира в
рецептуре изделий (до 15-20% к массе муки) – это несанкционированное
изменение рецептуры и увеличение расходов на сырье для производства
хлеба.
Вышесказанное
значительно
увеличивает
себестоимость
продукции.
Молодежный инновационный форум Приволжского федерального округа
Конкурс научно-технического творчества молодежи (НТТМ)
Интернет-сайт: http://ify.ulstu.ru. Ульяновск, 2015 год
Данный проект направлен на создание экологически чистого и
безвредного для здоровья человека препарата точечного действия для
борьбы с картофельной болезнью хлеба.
Применяя фаговые биопрепараты в различных методиках (реакция
нарастания титра фага, реакция адсорбции фагов, фаготетразоловый
метод, пробирочный метод, метод «стекающей капли») можно
осуществлять
контроль
параметров
технологического
процесса
хлебопечения, анализировать качественный и количественный состав
выделенных из сырья бацилл, являющихся причиной картофельной
болезни хлеба, разрабатывать контрольные меры по предупреждению
вышеназванных дефектов сырья и готовой продукции. Вышеуказанные
методики, в отличие от бактериологических, занимают значительно
меньше времени, (до 25 часов) что, чрезвычайно важно для исключения
рисков возникновения картофельной болезни хлеба на предприятии или
уменьшения их возможности до приемлемого уровня.
Эффективность
применения
фаговых
биопрепаратов
для
идентификации бацилл, вызывающих порчу сырья и продовольственных
товаров – это быстрое определение качества при приемке (определение
сроков и условий хранения); контроль параметров технологического
процесса производства и хранения. Вышеуказанные показатели создают
имидж
каждого
перерабатывающего
и
торгового
предприятия.
Некачественное сырье – это продукция низкого качества, это
значительные
финансовые
потери
(длительная
дезинфекция
производственных площадей и оборудования, простой предприятия и, как
следствие, потеря клиентов). Бациллярные бактериофаги помогут найти в
сырье патогенные бациллы за 18-25 часов, идентифицировать их и
разработать экстренные меры для их уничтожения. Фаги также могут
применяться и для дезинфекции помещений и для обработки продуктов
питания.
Разработанный нами фаговый биопрепарат лизирует только
бактерии Bacillus subtilis и Bacillus pumilus и абсолютно безопасен для
других видов микроорганизмов (дрожжей). Внесенные бактериофаги на
технологическом этапе расстойки теста при выпечке хлеба полностью
инактивируются. Низкая себестоимость, простота изготовления, срок
годности в течение 1 года и высокая эффективность биопрепарата делают
проект коммерчески выгодным и позволяет качественно и быстро
проводить дезинфекцию помещений при обнаружении данного
заболевания на хлебокомбинатах, в введение препарата в рецептуру
хлебобулочных изделий позволяет выпекать их массой более 200 грамм
(что рекомендовано НТД в данном случае) и не останавливать работу
предприятия на карантин.
Список литературы
1. Афанасьева О.А. Микробиологический контроль хлебопекарного
производства
/
О.А.
Афанасьева.
М.:
Пищевая
промышленность, 1976. - С. 113.
Молодежный инновационный форум Приволжского федерального округа
Конкурс научно-технического творчества молодежи (НТТМ)
Интернет-сайт: http://ify.ulstu.ru. Ульяновск, 2015 год
2. Витавская А.В. Биологическая защита хлеба от картофельной
болезни хлеба / А.В. Витавская, Г.Н. Дудикова, К.А. Тулемисова.
– Алматы, 1998. – С. 432.
3. Крылова
М.Д.
Перспективы
и
возможности
метода
фаготипирования
бактерий
//
Материалы
юбилейного
симпозиума, посвящен. 50-летию Тбилисского НИИВС. –
Тбилиси, 1974. – C. 276-280.
4. Лурия С., Дарнелл Д. Общая вирусология – М., Мир,1970. – С.3647.
5. Медведев П.В., Степанов А.С., Федотов В.А. Оценка уровня
зараженности
зерна
пшеницы
различных
природногеографических зон Оренбургской области возбудителями
картофельной болезни хлеба // Вестник ОГУ, № 2 (108) –
Оренбург, 2010. – С. 114-118.
6. Мирзоева В.А. Бактерия группы сенной и картофельной палочек.
– М.: Изд-во АН СССР, 1959. – С.77.
7. Омельченко В.Д. Зерна, поврежденные и испорченные
микроорганизмами и самосогреванием как критерий санитарногигиенического состояния пшеницы и кукурузы / В.Д. Омельченко
- Автореф. дисс. канд. техн. наук. - М., 1991. – С. 19.
8. Пельц О.В., Долгушина Е.Я., Аксенова Н.Н., Ковалева Л.М.,
Костюкова Е.В. Гигиеническая оценка контаминации муки
возбудителями картофельной болезни //Медицина в Кузбассе,
спецвыпуск. – 2003, №5. – С.74-75.
9. Пучкова Л.И. Технология хлеба / Л.И. Пучкова, Р.Д. Поландова,
И.В. Матвеева – СПб.: ГИОРД, 2005. – с. 46.
10.Тимаков В.Д., Гольдфарб Д.М. Об условиях взаимодействия фага
и бактериальной клетки // Вестник АМН СССР. – 1958. – № 2. –
С. 37.
11.Тихоненко А.С. Ультраструктура вирусов бактерий. – М.: Наука,
1968. – С. 89.