Ученые из Школы биотехнологии и криогенных систем Университета ИТМО (Санкт-Петербург) активно занимаются тем, чтобы сделать повседневные продукты лучше, безопаснее и доступнее.
Заменив только один ингредиент в составе хлеба, исследователям удалось сделать этот продукт более устойчивым к микроорганизмам, которые его портят. Сейчас они экспериментируют с заменой того же ингредиента в пиве. Если все пойдет хорошо, напиток станет менее крепким и приобретет пробиотические свойства.
Каждый, кто когда-либо готовил хотя бы одно блюдо, знает, что замена одного ингредиента может привести к значительным изменениям его вкуса, цвета и других характеристик. Это особенно актуально для продуктов, изготовленных из небольшого количества ингредиентов.
Как современная наука может помочь в производстве хлеба или пивоварении? Люди на протяжении тысячелетий пекли хлеб и варили пиво, и казалось бы, что было бы чрезвычайно трудно обнаружить что-то принципиально новое в этих областях. Но это не так: методы изготовления этих старых продуктов постоянно совершенствуются, чтобы сделать их более дешевыми, более стабильными с точки зрения хранения и в то же время более вкусными.
Одним из важнейших компонентов хлеба являются дрожжи – натуральный разрыхлитель, который придает хлебу его пушистую текстуру и характерный аромат. Дрожжи, используемые для выпекания, относятся к типу Saccharomyces cerevisiae. Те же микроорганизмы – это то, что помогает суслу бродить, превращая его в пиво.
Но что, если дрожжи, сохраняя эти функции, также смогут придать продуктам новые свойства? Можно ли подобрать дрожжевой штамм, который бы препятствовал преждевременному испорту хлеба? Исследователи Университета ИТМО предположили, что родственная группа микроорганизмов – Saccharomyces cerevisiae var. boulardii – фактически мог быть этим многофункциональным аналогом классических пекарских дрожжей.
«Это штамм тропических дрожжей, открытый французским микробиологом Анри Буларом в начале 1920-х годов, – объясняет Елена Соболева, доцент Школы биотехнологии и криогенных систем. – Во время своих путешествий по материковой части Юго-Восточной Азии он изучал эпидемию холеры и видел, что местные жители будут угощаться фруктами. Позже, изучив этот вопрос более подробно, он обнаружил, что речь идет не столько о фруктах, сколько о микроорганизмах, живущих на их поверхности. Это привело его к идентификации ранее неизвестного вида дрожжей, который он назвал Saccharomyces boulardii и запатентовал как средство от диареи».
Однако с развитием филогенетических анализов было обнаружено, что Saccharomyces boulardii является разновидностью вида Saccharomyces cerevisiae.
Сегодня этот тип дрожжей используется в качестве пробиотика для восстановления кишечного микробиома. Более того, по словам ученых, недавние исследования показали, что эти дрожжи обладают антиоксидантными свойствами и позволяют организму лучше усваивать полезные микроэлементы и витамины группы В.
Одной из проблем, с которой сталкиваются пекари, являются так называемые бактерии Bacillus licheniformis и Bacillus subtilis . Эти микроорганизмы могут проникать в семена из почвы и беспрепятственно превращаться в хлеб. Очень трудно обнаружить эти бактериальные споры даже при самом тщательном контроле качества.
«Иногда можно услышать мнение, что выпечка в духовке делает хлеб стерильным, но на самом деле это не так», – говорит Елена Соболева. – Например, в то время как вегетативные клетки веревочных палочек умирают во время выпекания, спорам удается пережить термическую обработку. Сами по себе они в основном безвредны, но при определенных условиях (например, при высокой влажности и температуре) у хлеба может развиться так называемая болезнь каната. Хлеб начинает издавать неприятный фруктовый запах, похожий на запах гнилой дыни, и, по мере развития болезни, крошка хлеба становится липкой и эластичной. Конечно, такой хлеб нельзя есть».
Существует много методов предотвращения развития болезней веревок – от химических до физических и биологических. Например, веревочные палочки не переносят кислую среду, поэтому заквасочные культуры широко используются в производстве хлеба. Однако было обнаружено, что дрожжи Saccharomyces boulardii также можно использовать для защиты хлеба от спор Bacillus licheniformis.
Исследования показали, что они проявляют антагонистическую активность в отношении бактерий B. subtilis и B. licheniformis и оказывают бактериостатическое действие на возбудителей болезней веревок.
«Эти дрожжи способны продуцировать антибиотики, которые ингибируют активность спор веревочных палочек, все время работая как обычные дрожжи», – отмечает Елена Соболева. – Мы провели несколько экспериментов с использованием различных технологий производства хлеба. Чтобы гарантировать развитие болезни веревок, после выпечки хлеба были созданы благоприятные условия – влажная и теплая среда. Использование дрожжей позволяет нам замедлить развитие болезни до трех дней, что важно для такого продукта».
Но эксперименты ученых не остановились на хлебе. Если в качестве пробиотика используется Saccharomyces boulardii , почему бы не передать это свойство пиву?
В Университете ИТМО имеется экспериментальная лаборатория по производству кисломолочных напитков. Именно здесь разрабатываются и реализуются планы по созданию нефильтрованного пива с использованием этих дрожжей.
«Мы ожидаем, что пиво приобретет пробиотические и антиоксидантные свойства; Более того, разработка дрожжей S. boulardii позволит нам производить пиво с более низким содержанием этанола», – рассказывает аспирант факультета пищевых биотехнологий и инженерии Артем Морозов.
Работы планируется начать после снятия ограничений, связанных с пандемией COVID-19.
Однако работа над возможными применениями Saccharomyces boulardii в пищевой промышленности является лишь одним из многих этапов. Чтобы это исследование было представлено на рынке, необходимо не только показать преимущества использования этого штамма дрожжей, но и предложить эффективный способ их культивирования.
Это связано с тем, что одной из особенностей метаболизма Saccharomyces boulardii является оптимальная температура роста 37 ° С, а также устойчивость к низкой кислотности (рН 3,2-4). Для классических пекарских дрожжей эти значения составляют примерно 30 ° С и рН 4-6 соответственно. В настоящее время ученые работают над созданием оптимальных условий, которые будут способствовать производству максимального количества дрожжей с минимальными затратами.
Источник: scitechdaily.com
