АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИХ АСПЕКТОВ ПРОИЗВОДСТВА БИОПРЕПАРАТОВ ЗАКВАСОК ДЛЯ ХЛЕБОПЕКАРНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ НА ОСНОВЕ ВЫСОКОАКТИВНЫХ КУЛЬТУР МИКРООРГАНИЗМО

В статье представлен обзор литературы, посвященный исследованиям по выработке биопрепаратов на основе высокоактивных культур микроорганизмов для производства хлебопекарной продукции. Рассмотрено и дана оценка функции микроорганизмов и способам их производства, процессу ферментации заквасок, роли бактерий и дрожжей в ферментации, осуществлена постбиотическая оценка закваски, изучено влияние термообработки теста на качество хлебобулочного изделия. Исследования подтверждают возможность повышения эффективности и регулирования активности микроорганизмов в полуфабрикатах хлебопекарного производства, что позволит оптимизировать технологический процесс, снизить технологические затраты и повысить качество и безопасность хлебопекарной продукции. А также установлено, что постбиотические компоненты в закваске обеспечивают полезные свойства для здоровья человека, такие как лучшая усвояемость, насыщение, антиоксидантные свойства. Однако, в исследованиях мало изучены свойства, характеризующие стабильность и свойства постбиотических компонентов после процесса выпечки.
Нами обозначена необходимость проведения исследований на основе высокоактивных культур микроорганизмов для разработки хлебной продукции с постбиотическими свойствами полезными для здоровья населения страны. Следовательно, наши исследования будут направлены на создание закваски с определенным микробиологическим консорциумом и ингредиентами, обладающей способностью повысить питательные вещества и приносить пользу для здоровья человека, а также на разработку эффективного способа промышленного культивирования микроорганизмов для производства хлебопекарных полуфабрикатов, жидких дрожжей и заквасок.

1. Афанасьева О.В. Микробиология хлебопекарного производства в России: НИИ хлебопекарной промышленности. – СПбФ ГосНИИХП, 2003. – 183 с.

2. Полякова С.П. Повышение устойчивости кондитерских и хлебобулочных изделий к микробиологической порче / С.П. Полякова, О.А. Сидорова // Пищевая промышленность. – 2012. – № 5. – С.16-18.

3. Материалы Глобального Форума ФАО / ВОЗ по вопросам регулирования безопасности пищевых продуктов. Повышение эффективности и открытости в системах безопасности пищевых продуктов. Обмен опытом. Марокко, 28-30 января 2002 г. http://www.fao.org/docrep/MEETING/004/Y3680R/Y3680R09.htm.

4. Гришин О.С. Влияние различных способов приготовления теста на качество хлебобулочных изделий / Пищевая промышленность. – 2017. – 352 с.

5. Ауэрман Л.Я. Технология хлебопекарного производства: Учебник 9-е изд.; перераб. и доп. / Под общ. ред. Л.И. Пучковой. – СПб. Профессия, – 2002. – 416 с.

6. Афанасьева О.В. Микробиология хлебопекарного производства. С.-Петерб. фил. Гос. НИИ хлебопекар. промышленности (СПбФ ГосНИИХП). – СПб.: Береста, 2003. – 220 с.

7. Сборник технологических инструкций для производства хлеба и хлебобулочных изделий: сборник. – М.: Прейскурантиздат, 1989. – 494 с.

8. Сборник современных технологий хлебобулочных изделий. – Под общ. ред. чл.-корр. РАСХН, д.э.н., проф. А.П. Косована. – М.: РАСХН, 2008. – 268 с.

9. Чижова К.Н. Технохимический контроль хлебопекарного производства / К.Н. Чижова, Т.Н. Шкваркина, Н.В. Запенина, И.Н. Маслов, Ф.И. Заглодина. – Изд. 5-ое. – М.: Пищевая промышленность, 1975. – 280 с.

10. Пучкова Л.И. Технология хлеба, кондитерских и макаронных изделий. Часть I / Л.И. Пучкова, Р.Д. Поландова, И.В. Матвеева. – СПб: ГИОРД, 2005. – 559 с.

11. Медико-биологические требования и санитарные нормы качества продовольственного сырья и пищевых продуктов. – М.: 1992. – 182 c.

12. Матвеева И.В. Биотехнологические основы приготовления хлеба: учеб. пособие для вузов / И.В. Матвеева, И.Г. Белявская. – М: ДеЛи принт, 2001.

13. Красникова Л.В. Микробиология хлебопекарного, кондитерского и макаронного производств: Учеб. пособие / Л.В. Красникова, И.Е. Кострова. – СПб.: СПбГУН и ПТ, 2001. – 81 с.

14. Rehman S. Flavour in sourdough breads: a review / S. Rehman, A. Paterson, J.R. Piggott // Trends in Food Science & Technology. – 2006. – № 17. – P. 557-566.

15. Biochemistry and physiology of sourdough lactic acid bacteria / М. Gobbetti et alnds in Food Science & Technology. – 2005. – 16. – P. 57-69.

16. Prolonged fermentation of whole wheat sourdough reduces phytate level and increases soluble magnesium / H. Lopez et al // J. of Agriculture and Food Chemistry. – 2001. – 49. – P. 2657-2662.

17. Chaoui A. Making bread with sourdough improves iron bioavailability from reconstituted fortified wheat flour in mice / A. Chaoui, M. Faid, R. Belahsen // J. of Trace Elements in Medicine and Biology. – 2006. – 20. – P. 217-220.

18. Glucan and Fructan Production by Sourdough Weissella cibaria and Lactobacillus plantarum / R. Di Cagno et al // J. of Agricultural and Food Chemistry. – 2006. – № 54(26). – P. 9873-9881.

19. Tieking M. Exopolysaccharides from cereal associated lactobacilli / M. Tieking, M.G. Ganzle // Trends Food Sci. Technol. – 2005. – № 16. – P. 79-84.

20. Bread making using kefir grains as baker’s yeast / S. Plessas et al // Food Chemistry. – 2005. – 93. – P. 585-589.

21. Fermentation efficiency of thermally dried immobilized kefir on casein as starter culture / D. Dimitrellou et al // Process Biochemistry. – 2008. – 43. – P. 1323-1329.

22. Role of lactic acid bacteria and yeasts in sourdough fermentation during breadmaking: Evaluation of postbiotic-like components and health benefits / Р. Omar et al // Microbiol. Sec. Food Microbiology. – 2022. – V. 13. https://doi.org/10.3389/fmicb.2022.969460.

23. Poutanen K. Sourdough and cereal fermentation in a nutritional perspective / K. Poutanen, L. Flander, K. Katina // Food Microbiol. – 2009. – Р. 693-699. https://doi.org/10.1016/J.FM.2009.07.011.

24. Sourdough fermented breads are more digestible than Those started with Baker’s yeast alone: an in vivo challenge dissecting distinct gastrointestinal responses / C.G. Rizzello et al // Nutrients. – 2019. – 11. – Р. 2954. https://doi.org/10.3390/NU11122954.

25. Microbial ecology of sourdough fermentations / L. De Vuyst et al // Food Microbiol. – 2014. – 37. – Р. 11-29. https://doi.org/10.1016/J.FM.2013.06.002.

26. The International Scientific Association of Probiotics and Prebiotics (ISAPP) consensus statement on the definition and scope of postbiotics / S. Salminen et al // Nature Reviews Gastroenterology & Hepatology. – 2021. – 18. – Р. 649-667. https://doi.org/10.1038/s41575-021-00440-6.

27. Postbiotics-parabiotics: the new horizons in microbial biotherapy and functional foods / B.H. Nataraj et al // Microb. Cell Factories. – 2020. – 19. – Р. 1-22. https://doi.org/10.1186/S12934-020-01426-W/TABLES/2.

28. Selection of wild lactic acid bacteria strains as promoters of postbiotics in gluten-free sourdoughs / B. Păcularu-Burada et al // Microorganisms. – 2002. – 8. – Р. 643. https://doi.org/10.3390/MICROORGANISMS8050643.

29. Liquid and firm sourdough fermentation: microbial robustness and interactions during consecutive backsloppings / V. Galli et al // M. LWT. – 2019. – № 105. – Р. 9-15. https://doi.org/10.1016/J.LWT.2019.02.004.

30. Corsetti A. Technology of sourdough fermentation and sourdough applications / A. Corsetti // Handbook on Sourdough Biotechnology. – 2013. – Р. 85-103. https://doi.org/10.1007/978-1-4614-5425-0_4.

31. De Vuyst L. Microbial ecology and process technology of sourdough fermentation / L. De Vuyst, S. Van Kerrebroeck, F. Leroy // Adv. Appl. Microbiol. – 2017. – № 100. – Р. 49-160. https://doi.org/10.1016/BS.AAMBS.2017.02.003.

32. Sourdough Bread / K. Papadimitriou et al // Innovations in Traditional Foods. – 2019. – Р. 127-158. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-814887-7.00006-X.

33. Preedy V.R. Flour and breads and their fortification in health and disease prevention / V.R. Preedy, R.R. Watson // Academic Press. – 2019. https://doi.org/10.1016/C2017-0-01593-8.

34. Sensory and physicochemical characterization of sourdough bread prepared with a coconut water kefir starter / М. Limbad et al // Foods. – 2020. – № 9. – 1165 р. https://doi.org/10.3390/FOODS9091165.

35. Chavan R.S. Sourdough technology – a traditional way for wholesome foods: a review / R.S. Chavan, S.R. Chavan // Compr. Rev. Food Sci. Food Saf. – 2011. – № 10. – Р. 169-182. https://doi.org/10.1111/J.1541-4337.2011.00148.X.

36. Yeast biodiversity in fermented Doughs and raw cereal matrices and the study of technological traits of selected strains isolated in Spain / R. Chiva et al // Microorganisms. – 2021. – Р. 9-47. https://doi.org/10.3390/MICROORGANISMS9010047.

37. Characterization and selection of functional yeast strains during sourdough fermentation of different cereal wholegrain flours / М. Palla et al // Sci. Rep. – 2020. – № 10. – Р. 12856-12815. https://doi.org/10.1038/s41598-020-69774-6.

38. Fungal species diversity in French bread sourdoughs made of organic wheat flour / С. Urien et al // Front. Microbiol. – 2019 – № 10. – Р. 201. https://doi.org/10.3389/fmicb.2019.00201.

39. Contribution of the tricarboxylic acid (TCA) cycle and the glyoxylate shunt in Saccharomyces cerevisiae to succinic acid production during dough fermentation / M.N. Rezaei et al // Int. J. Food Microbiol. – 2015. – № 204. – Р. 24-32. https://doi.org/10.1016/J.IJFOODMICRO.2015.03.004.

40. De Vuyst L. Sourdough production: fermentation strategies, microbial ecology, and use of nonflour ingredients / L. De Vuyst, A. Comasio, S.V. Kerrebroeck // Crit. Rev. Food Sci. – 2021. – Р. 1-33. https://doi.org/10.1080/10408398.2021.1976100.

41. Pico J. Wheat bread aroma compounds in crumb and crust: a review / J. Pico, J. Bernal, M. Gómez // Food Res. Int. – 2015. – № 75. – Р. 200-215. https://doi.org/10.1016/J.FOODRES.2015.05.051.

42. Mapping of Saccharomyces cerevisiae metabolites in fermenting wheat straight-dough reveals succinic acid as pH-determining factor / V.B. Jayaram et al // Food Chem. – 2013. – № 136. – Р. 301-308. https://doi.org/10.1016/J.FOODCHEM.2012.08.039.

43. Wang T. Improving bioaccessibility and bioavailability of phenolic compounds in cereal grains through processing technologies: a concise review / T. Wang, F. He, G. Chen // J. Funct. Foods. – 2014. – 7. – Р. 101-111. https://doi.org/10.1016/J.JFF.2014.01.033.

44. De Vuyst L. The sourdough microflora: biodiversity and metabolic interactions / L. De Vuyst, and P. Neysens // Trends Food Sci. Technol. – 2005. – 16. – Р. 43-56. https://doi.org/10.1016/J.TIFS.2004.02.012.

45. Effect of different breadmaking methods on thiamine, riboflavin and pyridoxine contents of wheat bread / F. Batifoulier et al // J. Cereal Sci. – 2005. – 42. – Р. 101-108. https://doi.org/10.1016/J.JCS.2005.03.003.

46. Kaur P. Yeast phytases: present scenario and future perspectives / P. Kaur, G. Kunze, T. Satyanarayana // Crit. Rev. Biotechnol. – 2008. – 27. – Р. 93-109. https://doi.org/10.1080/07388550701334519.

47. Application of the selected antifungal LAB isolate as a protective starter culture in pan wholewheat sourdough bread / А. Sadeghi et al // Food Control. – 2019. – 95. – Р. 298-307. https://doi.org/10.1016/J.FOODCONT.2018.08.013.

48. Petrova P. Lactic acid fermentation of cereals and Pseudocereals: ancient nutritional biotechnologies with modern applications / P. Petrova, K. Petrov // Nutrients – 2020. – 12. – Р. 1118. https://doi.org/10.3390/NU12041118.

49. Paraprobiotics: evidences on their ability to modify biological responses, inactivation methods and perspectives on their application in foods / C.N. de Almada et al // Trends Food Sci. Technol. – 2016. – 58. – Р. 96-114. https://doi.org/10.1016/J.TIFS.2016.09.011.

50. Viability of Lactobacillus plantarum P8 in bread during baking and storage. / L. Zhang et al. – 2016. – Р. 7-10.

51. Effect of baking conditions and storage on the viability of Lactobacillus plantarum supplemented to bread / L. Zhang et al // LWT 87. – 2018. – Р. 318-325. https://doi.org/10.1016/J.LWT.2017.09.005.

52. Turkish journal of agriculture-food science and technology survival survey of lactobacillus acidophilus in additional probiotic bread / Т. Duc Thang et al // J. Agric.-Food Sci. Technol. – 2019. – 7. – Р. 588-592. https://doi.org/10.24925/turjaf.v7i4.588-592.2247.

53. Impact of par-baking and packaging on the microbial quality of par-baked wheat and sourdough bread / E. Debonne et al // Food Control. – 2018. – 91. – Р. 12-19. https://doi.org/10.1016/J.FOODCONT.2018.03.033.

54. Păcularu-Burada B. Current approaches in sourdough production with valuable characteristics for technological and functional applications / B. Păcularu-Burada, L.A. Georgescu, G.E. Bahrim // The annals of the university Dunarea de Jos of Galati. Fascicle VI Food Technol. – 2020. – 44. – Р. 132-148. https://doi.org/10.35219/FOODTECHNOLOGY.2020.1.08.

55. Control of spoilage fungi by protective lactic acid bacteria displaying probiotic properties / K.K. Varsha et al // Appl. Biochem. Biotechnol. – 2014. –172. – Р. 3402-3413. https://doi.org/10.1007/S12010-014-0779-4.

56. Sourdough bread: starch digestibility and postprandial glycemic response / F. Scazzina et al // J. Cereal Sci. – 2009. – № 49. – Р. 419-421. https://doi.org/10.1016/J.JCS.2008.12.008.

57. The acute impact of ingestion of breads of varying composition on blood glucose, insulin and incretins following first and second meals / A.M. Najjar et al // Br. J. Nutr. – 2008. – № 101. – Р. 391-398. https://doi.org/10.1017/S0007114508003085.

58. Sourdough fermentation of wholemeal wheat bread increases solubility of arabinoxylan and protein and decreases postprandial glucose and insulin responses / J. Lappi et al // J. Cereal Sci. – 2010. – № 51. – Р. 152-158. https://doi.org/10.1016/J.JCS.2009.11.006.

59. Whole grain wheat sourdough bread does not affect plasminogen activator inhibitor-1 in adults with normal or impaired carbohydrate metabolism / K.A. MacKay et al // Nutr. Metab. Cardiovasc. Dis. – 2012. – № 22. – Р. 704-711. https://doi.org/10.1016/J.NUMECD.2010.10.018.

60. Impact of sourdough fermentation on appetite and postprandial metabolic responses – a randomised cross-over trial with whole grain rye crispbread / G. Zamaratskaia et al // Br. J. Nutr. – 2017. – № 118. – Р. 686-697. https://doi.org/10.1017/S000711451700263X.

61. Sourdough fermented breads are more digestible than Those started with Baker’s yeast alone: an in vivo challenge dissecting distinct gastrointestinal responses / C.G. Rizzello et al // Nutrients. – 2019. – № 11. – Р. 2954. https://doi.org/10.3390/NU11122954.

62. Sourdough bread made from wheat and nontoxic flours and started with selected lactobacilli is tolerated in celiac Sprue patients / R. Di Cagno et al // Appl. Environ. Microbiol. – 2004. – № 70. – Р. 1088-1096. https://doi.org/10.1128/AEM.70.2.1088-1096.2004.

63. Randomised clinical trial: low-FODMAP rye bread vs. regular rye bread to relieve the symptoms of irritable bowel syndrome / R. Laatikainen et al // Aliment. Pharmacol. Ther. – 2016. – № 44. – Р. 460-470. https://doi.org/10.1111/APT.13726.

64. Pilot study: comparison of sourdough wheat bread and yeast-fermented wheat bread in individuals with wheat sensitivity and irritable bowel syndrome / R. Laatikainen et al // Nutrients. – 2017. – № 9. – Р. 1215. https://doi.org/10.3390/NU9111215.

65. Диета с пониженным содержанием ферментируемых олиго-, ди-, моносахаридов и полиолов в лечении пациентов с синдромом раздраженного кишечника: основные принципы и методология применения / Р.О. Куваев и др. // Вопросы питания. – 2020. – Том 89, № 6. – С. 38-47.