litceysel.ru
добавить свой файл
  1 2 3 4 5
Глава 5. Разработка приемов повышения микробиологической безопасности зерна в процессе замачивания.


Применение процесса ферментации при замачивании зерна, с использованием режимов замачивания: температура 50°С, рН 4,5 и продолжительность процесса 12-16 часов, создает благоприятные условия для развития и размножения эпифитной микрофлоры и плесеней хранения. При этом возможно образование микотоксинов. Значительное обсеменение зерна группой КМАФАнМ и плесневыми грибами приводит к закисанию зерна в процессе замачивания и присутствию в зерновой массе и хлебе неприятного «затхлого» запаха.

Исследование состава микрофлоры зерна злаковых культур до и после замачивания показали, что исходное зерно пшеницы, ржи и тритикале значительно обсеменено микроорганизмами (общее микробное число составляет 2,8·104 , 3,2·104 и 3,0·104 КОЕ/г), после замачивания обсемененность зерна возрастает до 35% и составляет 3,5·104, 4,5 104 и 3,8·104 КОЕ/г. Наиболее многочисленной группой микроорганизмов, обсеменяющих поверхность зерна, являются КМАФАнМ, плесневые грибы и дрожжи.

Подбор сырья для снижения микробиологической обсемененности зерна в процессе замачивания проводили, основываясь на особенностях химического состава и концентрации биологически активных веществ, обладающих антимикробным действием.

Качественный анализ используемого растительного сырья (водных экстрактов шишек хмеля, плодов рябины обыкновенной, луковицы чеснока, корня хрена и цедры апельсина), проведенный с помощью микроколоночного жидкостного хроматографа «Милихром УФ-5», показал наличие в исследуемых водных экстрактах пиков, соответствующих времени удерживания органических, фенолкарбоновых кислот и антоцианов.

Установлено, что замачивание зерна злаковых культур в водных экстрактах исследуемого растительного сырья позволяет снизить количество КМАФАнМ на 27,9-90%, плесневых грибов и дрожжей на 47,6-100%, спорообразующих бактерий на 36,2-100%.

Исследована антимикробная активность водных экстрактов растений против типовых штаммов Bacillus subtilis, Micrococcus luteus, Aspergillus candidas, Aspergillus flavus, Penicillium expansion, Penicillium crustosum, Mucor mucedo, Mucor racemosus var. Sphaerosporus, Rhizopus stolonifer. Результаты исследований антимикробной активности растительных экстрактов в опытах с чистыми культурами микроорганизмов представлены в таблице 5.


В результате проведенных исследований установлено, что водные экстракты шишек хмеля и луковицы чеснока обладают более выраженным антимикробным действием в отношении плесневых грибов и дрожжей. Диаметры зон угнетения роста грибной микрофлоры при действии экстракта шишек хмеля составили 12,3 – 17,7 мм, экстракта луковицы чеснока и измельченного корня хрена – 10,3 – 17,7 мм. Экстракты шишек хмеля и измельченного корня хрена не проявили антимикробного действия в отношении грибов рода Mucor. Экстракт измельченной цедры апельсина проявил антибиотическую активность по отношению к исследуемым типичным штаммам грибов видов Penicillium expansion и Mucor racemosus. Типовой штамм спорообразующей бактерии Bacillus subtilis чувствителен по отношению к экстрактам шишек хмеля, луковицы чеснока и измельченного корня хрена. Изучаемый штамм молочнокислых бактерий Lactobacillus plantarum устойчив к действию экстракта шишек хмеля и измельченной цедры апельсина. Диаметры зон угнетения роста типичного штамма Micrococcus luteus при действии изучаемых растительных экстрактов составили 10,3 – 17,7 мм.

Таблица 5– Антимикробная активность водорастворимых растительных экстрактов

Вид микроорганизма

Диаметры зон угнетения роста тест-культур микроорганизмов, мм

Экстракт

Шишки хмеля

Плоды рябины обыкновенной

Луковица чеснока

Корень хрена

Цедра апельсина


Bacillus subtilis

ВКМ-B-501

13,3±0,6

14,7±0,6

16,7±0,6

15,3±0,6

зона отсутствует

Lactobacillus plantarum

8P-A3

зона отсутствует

11,3±0,6

10,7±0,6

12,3±0,6

зона отсутствует

Micrococcus luteus

ВКМ-As-2230

10,7±0,6

11,3±0,6

16,7±0,6

17,7±0,6

14,7±0,6

Aspergillus candidas ВКМ-F-3908

12,3±0,6

10,7±0,6

17,7±0,6

17,7±0,6

зона отсутствует

Aspergillus flavus ВКМ-F-1024

16,7±0,6

11,3±0,6

11,3±0,6

зона отсутствует

зона отсутствует

Penicillium expansion ВКМ-F-275

15,3±0,6

12,7±0,6

17,7±0,6

13,7±0,6

17,7±0,6

Penicillium crustosum ВКМ-F-4080


13,7±0,6

зона отсутствует

10,3±0,6

10,3±0,6

зона отсутствует

Mucor mucedo ВКМ-F-1257

зона отсутствует

зона отсутствует

10,3±0,6

зона отсутствует

зона отсутствует

Mucor racemosus var. sphaerosporus ВКМ-F-541

зона отсутствует

зона отсутствует

17,7±0,6

зона отсутствует

17,7±0,6

Rhizopus stolonifer ВКМ- F-2005

17,7±0,6

12,7±0,6

17,7±0,6

12,3±0,6

зона отсутствует


При замачивании зерна злаковых культур наряду с ферментными препаратами целлюлолитического действия использовали буферный раствор с целью обеспечения оптимального значения рН для работы ферментных комплексов препаратов. В связи с этим было исследовано влияние цитратного буфера, а также буфера, содержащего янтарную кислоту на антимикробную активность растительных экстрактов. Проведенные исследования показали, что антимикробная активность экстрактов по отношению ко всем изучаемым видам микроорганизмов при введении в питательную среду буферных растворов возрастает. Степень влияния буферных растворов на изменение антимикробной эффективности экстрактов различна.

При определении чувствительности изучаемых видов микроорганизмов к действию экстрактов шишек хмеля, плодов рябины, луковицы чеснока, измельченных корня хрена и цедры апельсина установлено, что диаметры зон угнетения роста тест-культур в опытах с буферными растворами на 5,9-28,0% больше зон угнетения роста тест-микроорганизмов в контроле.


При использовании цитратного буфера экстракт измельченного корня хрена проявляет активность по отношению к Aspergillus flavus, в то время как на контроле зона задержки роста данного микроорганизма отсутствовала. Буферный раствор, содержащий янтарную кислоту, в большей степени усиливает антимикробный эффект растительных экстрактов. В присутствии буферного раствора, содержащего янтарную кислоту, исследуемые экстракты проявляли свою активность по отношению к грибам рода Mucor, в то время как в контроле эти грибы были чувствительны только к экстракту луковицы чеснока. Буферный раствор, содержащий янтарную кислоту, значительно усиливал эффект экстракта измельченной цедры апельсина в отношении всех изучаемых микроорганизмов, кроме Aspergillus candidas.

Проведенные исследования показали, что совместное применение водных экстрактов шишек хмеля, плодов рябины обыкновенной, луковицы чеснока, корня хрена и цедры апельсина и буферных растворов на основе лимонной и янтарной кислот позволяет увеличить диаметры зон угнетения роста типовых штаммов микроорганизмов: Bacillus subtilis ВКМ-B-501, Micrococcus luteus ВКМ-As-2230, Aspergillus candidas ВКМ-F-3908, Aspergillus flavus ВКМ-F-1024, Penicillium expansion ВКМ-F-275, Penicillium crustosum ВКМ-F-4080, Mucor mucedo ВКМ-F-1257, Mucor racemosus var. Sphaerosporus ВКМ-F-541, Rhizopus stolonifer ВКМ- F-200.

Совместное применение экстрактов растений, обладающих антимикробным действием, и ферментного препарата Целловиридин Г20х способствует снижению содержания тяжелых металлов после промывания водой в зерне пшеницы через 12 часов замачивания и в зерне ржи через 16 часов замачивания в оптимальных условиях. Отмечается снижение содержания кадмия на 86,8-91,3%, свинца – на 71,6-81,1%, никеля – на 69,9-74,8%, цинка – на 21,2-23,3%, меди – на 29,0-32,3%, хрома – на 53,0-58,4% в зерне пшеницы по сравнению с контрольным вариантом. В зерне ржи совместное применение экстракта луковицы чеснока и ферментного препарата Целловиридин Г20х позволяет снизить содержание кадмия на 70,9, свинца – на 65,6, никеля – на 60,1, цинка – на 13,9, меди - на 28,0, хрома – на 38,9% по сравнению с контролем. В зерне тритикале под действием водного экстракта цедры апельсина и препарата Целловиридин Г20х содержание указанных элементов снижается на 72,0, 76,1, 71,6, 10,4, 12,2, 58,0%.


Микрофотографии поверхности плодовых оболочек зерна пшеницы с увеличением сканирующего микроскопа х2700-х5500 показывают увеличение диаметра пор в оболочках в результате совместного применения экстрактов растений, обладающих антимикробным действием, и ферментного препарата Целловиридин Г20х, при замачивании зерна пшеницы в условиях, оптимальных для ферментативного гидролиза. При применении для замачивания зерна пшеницы водных экстрактов растительного сырья с препаратом целлюлолитического действия размер пор плодовых оболочек увеличивается незначительно по сравнению с зерном, замоченным в воде, и составляет 0,41-0,85 мкм в зависимости от природы экстракта. Замачивание зерна пшеницы в растворе с использованием экстракта чеснока и Целловиридина Г20х размеры пор были максимальными и варьировали от 0,76 до 1,42 мкм. Изменение пор плодовых оболочек зерна пшеницы способствует более глубокому проникновению хелаторов. Образующиеся комплексы с тяжелыми металлами свободно переходят в жидкую фазу и выносятся за пределы зерновки с промывными водами.

В таблице 6 представлены коэффициенты перехода приоритетных загрязнителей из зерна в промывные воды. Приведенные данные показывают, что из зерна пшеницы и ржи тяжелые металлы извлекаются после замачивания и промывания водой не в равной степени. Значения коэффициента перехода изучаемых элементов в промывные воды для зерна пшеницы выше, чем для зерна ржи, хотя оптимальное время замачивания зерна ржи составило на 4 часа больше, чем для зерна пшеницы. Наибольшее значение коэффициента перехода из зерна в промывные воды наблюдается для кадмия – элемента чрезвычайной подвижности при рН 4,5.

Таблица 6– Коэффициенты перехода тяжелых металлов из зерна в промывные воды (Кп)


Вариант опыта

Кадмий

Свинец


Никель

Хром

Пшеница

Контроль без ферментного препарата

1,31

1,38

1,73

1,80

Зерно, замоченное в растворе ферментного препарата Целловиридин Г20х

В воде

8,33

4,57

5,62

3,28

В экстракте шишек хмеля

14,97

7,29

6,84

4,33

В экстракте плодов рябины обыкновенной

9,84

5,28

5,92

3,83

В экстракте луковицы чеснока

10,77

6,12

6,45

3,83

В экстракте корня хрена

13,78

4,86

5,74

3,87

В экстракте цедры апельсина

9,98

5,28

6,68

4,13

Рожь


Контроль без ферментного препарата

1,38

1,20

1,32

1,44

Зерно, замоченное в растворе ферментного препарата Целловиридин Г20х

В воде

3,10

2,96

2,70

1,93

В экстракте луковицы чеснока

4,73

3,40

3,91

2,36


В меньшей степени мигрирует в промывные воды хром. Проведенные исследования показывают, что промывание зерна проточной водой после замачивания в растительных экстрактах на буферном растворе с ферментным препаратом Целловиридин Г20х в целом способствует образованию подвижных комплексов металлов с органическими соединениями, выносу их за пределы твердой фазы и повышению показателей безопасности зернового сырья.

Разработаны способы повышения безопасности зернового сырья с учетом снижения содержания тяжелых металлов, радионуклидов и микроорганизмов, предусматривающие совместное применение при замачивании зерна пшеницы, ржи и тритикале биокатализаторов на основе целлюлаз, буферных растворов на основе лимонной или янтарной кислот и водных экстрактов шишек хмеля, плодов рябины обыкновенной, луковицы чеснока, корня хрена и цедры апельсина.



<< предыдущая страница   следующая страница >>