Теоретические основы применения дрожжей в замороженном виде

Дрожжи хорошо известны при производстве замороженного теста. Содержание дрожжей в рецептуре, стабильность, вид штамма, скорость замораживания и деградации были и продолжают оставаться предметом исследований. Интерес к дрожжам объясняется тем, фактором, что они являются необходимым ингредиентом, обеспечивающим требуемой газообразование для разрыхления теста и придающим хлебопекарным изделиям характерный вкус и аромат.

Для производства замороженного теста с определенными сроками хранения очень важен правильный выбор штамма дрожжей и оптимальных технологических параметров. Известно, что замороженное тесто при продолжительном хранение изменяется свойства вследствие процессов деградации и снижения консистенции (это проявляется в большей длительности созревания, уменьшении объема изделия и ухудшении реологических свойств). В 1960-70-е гг. существовало мнение, что эти трудности являются прямым следствием потери жизнеспособности дрожжевыми клетками после замораживания и размораживания, однако последующее исследования показали отчетливое влияние сочетание двух факторов: снижения жизнеспособности и активности дрожжей (изменение по скорости газообразования) и уменьшение газоудерживающей способности замороженного теста (определяемой с помощью экстенсографа).

При отрицательных температурах клетки сначала переохлаждаются (период от -1 до -15⁰۫C). Способ сохранения клетками равновесного состояния в первую очередь зависит от скорости охлаждения и водопроницаемости. Если клетки охлаждаются медленно или имеют высокую водопроницаемость, они будут сохранять равновесное состояние за счет обезвоживания. Если клетка охлаждается быстро или имеют низкую водопроницаемость, они будут поддерживать равновесное состояние (по крайней мере, частично) посредством внутриклеточного образования льда. Ускоренное охлаждение приводит к образованию внутри клеток небольших кристалликов льда, размеры которых при повышении температуры, с большой вероятностью, будут расти, поскольку такие кристаллы обладают высокой свободой поверхностной энергией. Независимо от способа сохранения равновесного состояния (обезвоживание или внутриклеточное образование льда) в результате воздействия отрицательных температур клетки теряют воду в жидкой фазе, и возрастает концентрация внутри- и внеклеточных растворов.

На эффективность замороженного дрожжевого теста могут непосредственно влиять как многочисленные технологии производства хлебопекарных дрожжей, так и последующие процессы хлебопекарного производства (даже без комплексных для понимания воздействий замораживания и размораживания тесто является сложным с точки зрения реологии объектом, который изучается в курсе химии зерна). Существуют различные способы создания высококачественных штаммов дрожжей для замороженного теста:

-нетрадиционные штаммы дрожжей. Известен список 500 видов дрожжей, относящийся к различным родам. Подавляющее большинство используемых в настоящее время штаммов хлебопекарных дрожжей относится к одному из этих 500 видов. Следовательно, имеются все основания полагать, что при таком потенциальном генетическом разнообразии должны имеется штаммы дрожжей, которые выживают при неблагоприятном воздействии замораживания и размораживания лучше S. Cerevisiae;

- холодоустойчивые штаммы, полученные методом гибридизации;

- криотолерантные штаммы, полученные методом слияния протоплазм;

- криотолерантные штаммы, полученные в результате мутации и отбора;

-дрожжи, обогащенные трегалозой. Трегалоза служит в качестве эффективного защитного вещества для поддержания целостности мембраны и внутриклеточной структуры при воздействии широкого диапазона стрессов.

Считается, что наиболее важны фактором стабильности замороженного теста является обратная зависимость между продолжительностью процесса брожения перед замораживанием и стабильностью дрожжей в мороженом тесте. Установлено, что побочные продукты метаболизма, образующиеся в течение предварительного сбраживания (особенно этанол), снижает стабильность к холоду дрожжевых клеток, проявляющуюся в увеличении количества погибших клеток при замораживании. Кроме того, сразу после контакта с тестом в дрожжевых клетках начинает уменьшаться содержание внутриклеточной трегалозы, проявляющей криозашитные свойства. Даже при оптимальных условиях это снижение происходит в течение 30 мин после добавления дрожжей, и технологи хлебопекарного производства должны об этом знать??? и учитывать влияние активации дрожжей на их холодостойкость. В любом технологическом процессе при производстве дрожжей и хлебобулочных изделий ограничение предварительного брожения перед замораживанием ведет, в конечном счете, к повышению эффективности дрожжей в замороженном тесте.

При производстве замороженного теста могут применяться прессованные, сушеные и жидкие дрожжи. В настоящие время прессованные дрожжи широко используются для производства изделий со сроком хранения 2…4 недели. Что бы компенсировать неблагоприятные последствия замораживания прессованных дрожжей, внесение дрожжей обычно увеличиваться на 50…100% по сравнению с традиционно применяемыми дозировками. Применение жидких дрожжей для приготовления замороженного теста в сравнении с прессованными дрожжами имеет ряд преимуществ. Они легче диспергируются в тесте, чем прессованные или сухие дрожжи, уменьшая, тем самым, длительность предварительного брожения и ограничивая воздействие этанола на холодостойкость дрожжей. Кроме того, жидкие дрожжи более однородно сохраняются при пониженных температурах (обычно 4⁰C), чем другие формы дрожжей, а это снижает метаболическую активность дрожжей в период между их производством и их применением, что должно повышать их холодостойкость.

При первых исследованиях замороженного теста считалось, что сушеные дрожжи также эффективны, как и прессованные, и что дрожжевые продукты обладают лучшими свойствами при высокой степени обезвоживания. По крайне мере, теоретически более длинная лаг-фаза у сушеных дрожжей должна ограничивать брожение перед стадией замораживания, из-за чего стабильность замороженного теста должна быть выше. Но в настоящее время общепризнано, что высушивание влияет на структуру и функциональную целостность цитоплазматической мембраны, что приводит к увеличению чувствительности сушеных дрожжей к замораживанию. Выяснилось, что начальное время созревания полуфабрикатов с активными сушеными дрожжами и инстанными высокоактивными сушеными дрожжами меньше, чем при использовании прессованных дрожжей при однофазном ускоренном способе приготовления теста, но если срок хранения полуфабрикатов с активными сушеными дрожжами превышает 20 недель, они созревают дольше, чем прессованные. Не только эффективность дрожжей, но и нестабильность периода брожения замороженного теста также возможно связанно с повреждением клейковинного каркаса вызвано глютатионом. В исследовании использовались прессованные, сушеные и инстантые сушеные дрожжи с добавлением соответственно 0,2,6, и 4,1мг глютатиона на 1 г сухой массы дрожжей.

Относительно недавно на рынке появились сушеные дрожжи, специально предназначенные для приготовления замороженного теста. В отличие от обычных сушеных дрожжей, влажность которых составляет 5-6%, содержание влаги в этих видах сушеных дрожжей для замораживаемого теста составляет примерно 25%. Применение технологии сушки псевдоожиженным слоем и удаление только несвязанной воды уменьшает степень повреждения мембран и увеличивает жизнеспособность дрожжевых клеток по сравнению с показателями обычных активных сушеных и инстантных активных сушеных дрожжей. Гранулы дрожжей затем замораживаются и без использования вакуумной упаковки хранятся до 1года при температуре -18⁰C. При замораживании дрожжей, благодаря отсутствию внешней влаги, уменьшается образование кристаллов льда и повреждение клеток. Конечно, стоимость такого продукта выше, чем прессованных дрожжей, и следует определить, компенсируется ли повышение стоимости увеличением срока хранения (гарантированный срок хранения составляет 6 месяцев). По крайней мере, для рынка Северной Америки ответ отрицательный, так как производитель прекратил продажу этого продукта еще в 1991г. Эффективность таких дрожжей также не однозначна, поскольку другие исследователи сообщают, что дрожжи в высушенном виде, изготовленные по технологии сушки в псевдоожиженном слое, оказались значительно менее эффективными при использовании в замороженном тесте для французского хлеба по сравнению с прессованными дрожжами. При производстве замороженного теста наиболее предпочитаемой формой дрожжей остаются прессованные дрожжи.

Если в хлебопекарном производстве рассматривается возможность применения сушеных дрожжей, то следует использовать инстантную их форму с тем, чтобы ограничить клеточный метаболизм и предварительное брожение перед замораживанием. Если инстантные дрожжи добавляются непосредственно в тесто без регидратации и распределяются в нем равномерно, то активные сушеные дрожжи перед добавлением в тесто необходимо сначала в течение 5…15мин растворить в теплой воде (43…46⁰С). Активные сушеные дрожжи до замораживания производят большее количества этанола и других летучих веществ, которые снижают их способность противостоять неблагоприятному воздействию замораживания на выживаемость клеток. Дополнительные преимущества можно получить при хранении дрожжей при отказе от их использования при комнатной температуре и хранении в охлажденном состоянии.

Прогресс в понимании биохимии дрожжей и их генетических особенностей, определяющих криоталерантность, может вскоре открыть новые возможности для использования методов биотехнологии при создании модифицированных штаммов дрожжей для замораживаемого теста. Тогда, потребители получат высококачественные хлебобулочные изделия из замороженных тестовых полуфабрикатов в результате совместных усилий ученых, производителей дрожжей и специалистов хлебопекарного производства.