XVII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Питательные среды для выращивания активных штаммов дрожжей

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Якубов А.Я. 1

---

1 МБОУ «СОШ№48»

Мусаева Н.Л. 1

---

1МБОУ «СОШ№48»

Работа в формате PDF

134.5 KB

Автор работы награжден дипломом победителя II степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

Актуальность темы

В начале XXI века после развала Советского союза. стали функционировать множество кустарных пекарен малой мощности с механизированными процессами хлебопекарного производства. Обеспечить населения страны традиционными хлебобулочными изделиями, предпринимателям удалось. Разнообразие хлебобулочных изделий не перестаёт удивлять обывателей Махачкалы и приезжих гостей. Мои бабушка с дедушкой имеют мини пекарню,с раннего детства я проявлял интерес к работе с тестом, любил помогать им ,лепить разные причудливые фигурки из эластичного мягкого теста., где моя мама технолог следит за качеством продукции на пекарне, ну и помогает печь ,лишние руки в работе не бывают. Она возрождает старинные рецепты приготовления хлеба. Душистый аромат хлеба привлекает к нашей продукции интерес. Часто помогая ей, имею навыки работы. Хочу продолжить семейнное дело. Жидкие дрожжи являются начальной стадией технологического процесса, они обеспечивают высокую пищевую ценность хлебобулочных изделий, обогащая их биологически активными компонентами, дрожжами Saccharomyces cerevisiae.В настоящее время жидкие дрожжи применяют на отдельных хлебозаводах большой мощности, работающих без перерывов в технологическом процессе. Анализ производственной деятельности хлебопекарных предприятий показал отсутствие научно обоснованной технологии для малых пекарен. В связи с этим актуальной задачей является разработка технологий приготовления жидких дрожжей для более эффективного использования пекарен малой мощности, что обеспечит снижение себестоимости продукции и повышения устойчивости и жизнеспособностидрожжейкусловиямсреды иповышения ихбродильнойактивности, что улучшит показатели хлебопекарных предприятий, малой мощности.

Целью настоящих исследований является разработка технологии производства жидких питательных сред для выращивания активных штаммов дрожжей с достаточно высокой энергией брожения

Для реализации поставленной цели решались следующие задачи:

1. Рассмотреть особенности строения и размножения дрожжей.

2. Привести классификацию дрожжей.

3.Разработать технологию приготовления питательных сред для выращивания активных штаммов дрожжей

4. Изучить, как питательные среды влияют на активность штаммов дрожжей, определить энергию брожения дрожжей, биомассу дрожжей.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА. Научно обоснованы и разработаны технология приготовления дрожжей для пекарней малой мощности.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ. Разработаны и научно обоснованы технология приготовления жидких дрожжей для обеспечения микробиологической чистоты хлебобулочных изделий на предприятиях малой мощности.

Глава 1

История изучения дрожжей

Русское слово «дрожжи» происходит от праславянского «drozgati», что означает «давить, месить». А вот со староанглийского переводиться, как «пена, кипеть, выделять газ».

С точки зрения микробиологии дрожжи – это одноклеточные микроскопические грибы.

Микробиология – наука, которая изучает микроорганизмы.

Хлебопекарные или пекарские дрожжи активно используются для выпечки хлеба и огромного множества хлебобулочных изделий, содержат витамины (PP, H, B₁, B₆, B_C).

Хотя характерная почкующаяся форма дрожжей была зафиксирована еще ван Левенгуком в 1680 г., более детальное описание и идентификация дрожжей продолжали оставаться сложной задачей. Поскольку у вегетативных форм большинства дрожжей нет каких-либо характерных морфологических особенностей, их нелегко идентифицировать путем визуального наблюдения. Первоначально название Saccharomyces употреблялось по отношению ко всем дрожжам, [1].выделенным из спиртных напитков, и Мейен в 1837 г. различал в соответствии с их источником три вида Saccharomyces: S vini - из вина, S.cerevisiae- из пива и S. pomorum - из сидра. Половые споры у дрожжей были обнаружены в 1837 г. Шванном, но только в 1870 г. к роду Saccharomyces стали причислять исключительно такие дрожжи, которые образуют споры.

1.2 Характеристика штаммов дрожжей из рода Saccharomyces

По современной системе классификации дрожжи делятся на две группы: споровые и бесспоровые. В основу такого деления положены их физиологические признаки и способы размножения[3].Семейству Saccharomycetaceae, род Saccharomyces. Они имеют большое практическое значение и  широко используются в пищевой  и микробиологической промышленности - при производстве спирта, вина, пива, кваса, хлебобулочных изделий и хлебопекарных дрожжей, в сельском хозяйстве в качестве кормовых дрожжей и в медицине при гиповитаминозе B1, нарушениях обмена веществ.В хлебопечении дрожжи вида Saccharomyces cerevisiae применяются в виде чистых культур для выведения заквасок. Клетки дрожжей Saccharomyces cerevisiae неподвижные, крупные, округлой, овальной, яйцевидной или эллиптической формы, размером от 5-6 до 10-14 мкм. Размножаются дрожжи почкованием и спорами. Одна материнская клетка может отпочковать 8-10 клеток. Способность к спорообразованию у S.cerevisiae  ослаблена или полностью утрачена. В неблагоприятных условиях размножаются половым путем аскоспорами[10].

Научная классификация

Домен :Эукариоты

Царство: Грибы

Подцарство:Высшие грибы

Отдел:Аскомикота

Подотдел:Saccharomycotina 

Класс: Сахаромицеты

Порядок: Сахаромицетовые (Saccharomycetales).

Семейство: Saccharomycetaceae

Род: : Saccharomyces 

Вид: Saccharomycescerevisiae 

1.3 Хлебопекарные дрожжи. Виды.

В настоящее время широкое практическое применение получили 4 товарных вида активных (жизнеспособных) хлебопекарных дрожжей:

Прессованные дрожжи  прессованные в форме брикета живые клетки дрожжей. Брикет свежих дрожжей плотный, легко ломающийся, беловато-желтоватого, иногда с серым оттенком, цвета, со специфическим запахом и вкусом без кислоты и горечи. Дрожжи хранятся в холоде не более 1–2 недель( в рабочем состоянии.)

Сухие активные дрожжи (сушёные дрожжи) выпускаются с 1920-х годов, имеют вид круглых гранул жёлто-коричневого цвета, свойственный дрожжам вкус и запах. Активность сухих дрожжей ниже, чем прессованных, однако они сохраняют активность в течение 5—6 месяцев при хранении в сухом прохладном месте^[4]. Одна чайная ложка сухих дрожжей соответствует 12 граммам прессованных. Перед использованием сухие дрожжи необходимо активировать в тёплой жидкости,в воде..

Сухие быстрорастворимые дрожжи (инстантные, от англ. instant — немедленный). В виде цилиндрических гранул. Не требуют предварительной активации, сразу добавляются в муку.

Жидкие дрожжи (дрожжевое молоко) производятся и используются на крупных хлебопекарных предприятиях. Дрожжи выращиваются в жидкой заквашенной заварке [2,3].

1.4 Как следует хранить дрожжи?

Главный недостаток прессованных дрожжей – относительно непродолжительный  срок хранения. При хранении свежих прессованных дрожжей следует соблюдать следующие условия:

1. Температура хранения должна быть не ниже 0 и не выше + 4^оС. В указанном интервале температур дрожжевые клетки находятся в состоянии анабиоза, но не замерзают. В состоянии анабиоза все процессы жизнедеятельности дрожжей замедлены.

2. Обеспечение свободного воздухообмена. Даже в состоянии анабиоза дрожжевые клетки продолжают дышать, поэтому им необходим приток достаточного количества свежего воздуха. 3.Обеспечение достаточно высокой влажности воздуха, препятствующей высыханию дрожжей. В негерметичной упаковке дрожжи быстро теряют влагу и высыхают. Для того чтобы замедлить скорость потери влаги, рекомендуется поддерживать влажность воздуха на уровне 96-98%.

4.Транспортировка дрожжей должна быть организована таким образом, чтобы дрожжи не замерзли и не нагрелись выше нормативного температурного уровня [2,3].

1.5 Процессс брожжения

Рассмотрим процесс брожжения. Химическое уравнение спиртового брожения C₁₆H₁₂O­₆ → 2C­₂H₅OH + 2CO₂ показывает, что спиртовое брожение вызывает живые дрожжи в анаэробных условиях (брожение означает жизнь без воздуха [5,6,7].

Глава 2 Материал и методика

Провели опыт в лаборатории ДГТУ с 13.09.2022-.20.09.2022

Цель работы: Приготовить простую питательную среду для определения энергии брожения дрожжей, а также доказывающий, что дрожжи питаются и размножаются, и ознакомиться со стендом для определения брожения дрожжей,подсчитать число и биомассу дрожжей .

Объект исследования: Дляотбораисходногоматериалабыливзятысухиехлебныедрожжидвухпроизводителей:«Образец 1»(Воронеж),«Образец 2»(Турция).Хорошоизвестно,чтокультивированиедрожжейпроводятнаразнообразныхпитательныхсредах. Рост этихмикробных клеток и ихбиохимизм проходят достаточноинтенсивно только при благоприятных условиях, что предъявляет определенные требованияк составу и соотношению компонентов питательной среды и другим факторам. При этомразработкаоптимальногосоставасредывключаетподборконцентрацийпитательныхвеществ,установление необходимого значениярНсреды,добавку стимуляторовроста иподдержаниенеобходимой температуры.Методы: Наблюдение, анализ и синтез,(анализ позволит изучить проблему детально – теоретически, через изучение специальной литературы и практически, а синтез позволит соединить полученные при анализе данные) Оборудование: Стенд для определения энергии,дрожжи, мука, сахар, вода, колба на 100 мл, мерный цилиндр, фильтрованная бумага, весы аналитические.

В ходе работы приготовили простой питательный раствор для выделения энергии брожения дрожжей, для опытных образцов методом подбора подготовили оптимальную питательную среду, этой жидкой средой является:провареннаянапитьевойводе1%-наясуспензиябелойпшеничноймукисдобавлением патоки (8%),зернового сусла (2%), карбамида мочевина (0,1%) и фосфорной кислоты(0,05%).Для контроля не добавляли карбамида мочевина (0,1%) .

1.Определили бродильную энергию дрожжей, биомассу, проводили подсчет клеток. 2.Сравнили результы. 3.Сделали выводы.

Глава 3

Результаты эксперимента

Работа проводилась с 13.09.2022-.20.09.2022г. В кабинете 318. Лаборатория ДГТУ. Объект живой природы – это микроскопические грибы вида Saccharomyces cerevisiae.

Опыт1

Длявыращиваниядрожжейиспользовалиразличные жидкие питательные среды методом подбора, на водяной бане установлен стенд с бюретками где к ним были подведены газоотводные трубки, а они вставлены в пробирки содержащие суспензию дрожжей по 15мл .Врезультатеисследованиябылоопределено,чтодостаточно оптимальнойсредойдля проведения процесса брожения и получения активной культуры дрожжей является средасостава:провареннаянапитьевойводе1%-наясуспензиябелойпшеничноймукисдобавлением патоки (8%),зернового сусла (2%), карбамид мочевина (0,1%) и фосфорной кислоты(0,05%).Использоваливкачестведобавок,где предварительно взвесили на аналитиеских весах дрожжи по 10 грамм, налили воды 100 мл получили дрожжевую суспензию, приготовленную нами. Хлебныедрожжидвухпроизводителей:«Образец 1»(Воронеж),«Образец 2»(Турция). Приложение III,IVТаблица1.2.

Выводы.

Где показатели дрожжей «Образец 1»(Воронеж) не уступают по выходу энергии брожения дрожжам «Образец 2»(Турция.)

Как уже указывалось, дрожжи относятся к мезофильным микроорганизмам, температурный оптимум 35.5°С и рН от 4,0 до 4.5. В диапазоне температур 30-36°С удельная скорость роста возрастает прямо пропорционально повышению температуры.

При температуре 45-60°С дрожжи погибают. При низких температурах жизнедеятельность дрожжей замедляется вплоть до состояние анабиоза с последующим восстановлением нормальных функций при наступлении благоприятных условий.

Опыт2. Определяем биомассу дрожжей

Дляоценкивыращиваемыхкультуропределяли биомассу, для этого суспензию помещали в центрифугу, затем определяли количество живых дрожжевых клеток по методу Горяева, число почкующихся микроорганизмов,интенсивность самого процесса брожения.

Выводы.

В опытных образцах биомассы дрожжей в мензурках, больше дрожжевых клеток-2 мл, в контроле меньше дрожжевых клеток- 1.5мл

Затем под микроскопом наблюдали и подсчитывали число живых и мертвых клеток камерой Горяева. К клеткам добавляли метилен синий (р-р медицинский).

Неживые клетки если они мертвые они синеют, а если живые ничего не происходит с ними.Сами дрожжевые клетки морфологически хорошо сформированы, что достаточно много почкующихся и жизнеспособных клеток,и проявляют хорошие пекарские свойства, предварительно вносят размноженные чистые культуры дрожжей на предметное стекло. В 1 г жидких дрожжей содержалось 70—120 млн клеток это норма ,у обоих производителей дрожжей.

Опыт3

Таблица 3. Органолептические и пищевые свойства хлебапри использовании дрожжей :« Образец 1»(Воронеж),« Образец 2»(Турция).

Выводы. Хлеб на дрожжах приобретает приятный вкус и аромат оба производителя дрожжей, длительное время сохраняет свежесть «Образец 1»(Воронеж), и по цене очень дёшево обходится продукция, что не маловажно в наше время.

ВЫВОДЫ

1.Врезультатеисследованиябылоопределено,чтодостаточнооптимальнойсредойдляпроведения процесса брожения и получения активной культуры дрожжей является средасостава:провареннаянапитьевойводе1%-наясуспензиябелойпшеничноймукисдобавлением патоки (8%), зернового сусла (2%), карбамида (0,1%) и фосфорной кислоты(0,05%).

2.Увеличение кислотности жидких дрожжей на 1 град мало сказывается на кислотности хлеба. Это объясняется тем, что такие дрожжи менее заражены посторонними бактериями, и тесто не закисает. Хлеб, приготовленный на жидких дрожжах из муки первого и высшего сортов, имеет несколько темный цвет. Дрожжи рационально применять при переработке пшеничной муки второго сорта.

3. Полученныеобразцыактивныхдрожжей сухие дрожжи Воронежа «Образец 1»былииспользованыпривыпечке хлеба (чурек), который был оценен на пищевкусовые и другие органолептическиесвойства. Оказалось, что такой хлеб обладает очень приятным ароматом и вкусом и хорошосохраняется около 4 дней при обычных комнатных условиях.

4.Вцелом,полученныеданныепозволяютсделатьвывод,чтосухие дрожжи производстваВоронеж «Образец 1»действительноявляютсявесьмаперспективным и не уступают турецким сухим дрожжам«Образец 2». А полученные изних хлеб более устойчив к поражению заболеванию картофельной палочки.

Заключение

1.В ходе исследовательской работы, я узнал много интересного о дрожжах, их строение, классификацию. Без этих одноклеточных организмов, мы не смогли бы испечь вкусный дрожжевой хлеб.

2. Разработана технология приготовления жидких питательных сред для выращивания активных штаммов дрожжей с достаточно высокой энергией брожения .

3.При переработке муки с пониженными хлебопекарными свойствами жидкие дрожжи стабилизируют технологический процесс, подавляют развитие «картофельной палочки», содержащейся в муке, и предотвращают картофельную болезнь хлеба.

4. Показано, что пшеничный хлеб, выпеченный на жидких дрожжах по разработанной технологии, сохраняет свежесть мякиша после хранения в течение 96ч(4дня), характеризуется хорошими органолептическими показателями (структура мякиша, вкус);

5. Технологии приготовления жидких дрожжей и хлебобулочных изделий в условиях мелких пекарен малой мощности производства хлеба апробированы и внедрены на 2 хлебопекарнях малой мощности. Расчитанный экономический эффект в результате снижения себестоимости продукции в целом составит 25 руб за чурек используя недорогие дрожжи нашего отечественного производителя «Образец 1»(Воронеж).

Рекомендация: По-моему, данная работа будет интересна для людей желающих открыть своё хлебопекарное дело.

Список литературы

1.Бабьева И.П.,. Чернов И.Ю. Биология дрожжей: Учебное пособие для университетов.М.: 2015г.,с.210– 212 .

2.Бакушинская, О.А. Контроль производства хлебопекарных дрожжей

3.Бери Д. Биология дрожжей- Мир, 1985г.

4. Исмаилов Э.Ш., Вагабов М-З.В., АливердиеваА.А. Определение биологическойактивностипищевыхрастительныхкомпонентов.Сб.«Аналитическиеметоды измеренийиприборывпищевойпромышленности»,М.,2005,с.246-249.

5. Исмаилов Э.Ш., д.б.и., профессор; Абдулмагомедова З.Н., аспирант ДГТУ «Жидкие питательные среды для выращивания активных штаммов дрожжей». Материалы научного Симпозимума «Механизмы участия воды в биоэлектромагнитных эффектах г. Махачкала,1-7 июля 2010г.». Издание «Новые высокие технологиии.2013г.»

6.ИсмаиловЭ.Ш.,ЗахаровС.Д.,СтародубА.Н.Использованиемикроволновыхмембранно-активных излучений в биотехнологии. Труды V российско-японского семинара,том1, Саратов, 2007, с.500-509.

7.Исмаилов Э.Ш., Вагабов М-З.В., Аливердиева А.А. Определение биологическойактивностипищевыхрастительныхкомпонентов.Сб.«Аналитическиеметоды

измеренийиприборывпищевойпромышленности»,М.,2005,с.246-249.

8.Захаров С.Д., Исмаилов Э.Ш., Аминова Э.М., Стародуб А.Н., Иванов А.В., ДаниловВ.П.,РыковСВ.,Способповышенияпродуктивностимикроорганизмоа.ПатентРФнаизобретение№2208049, Москва, 2003, 14 с.

9. А. с. 8476755 СССР. Способ приготовления жидких дрожжей Текст. / Богатырева Т.Г., Почевская Л.А., Поландова Р.Д. (СССР). заявл. 13.03.81

10. Кудрявцев В.И.,Систематика дрожжей.-М. издательство АН СССР.19549.

11. Помозова В.А Хафизова С.Г. Исследование особенностей жизнедеятельности дрожжей// Современные проблемы науки и образования, 2015г,  № 2 с.13-15