1367_Губани_Квасx

Департамент образования города Москвы
Государственное бюджетное общеобразовательное
учреждение Лицей 1367
Исследовательский проект по биологии для участия в конференции
учащихся профильных классов медицинской направленности
«ЗДОРОВЬЕ – ГЛАВНАЯ ЦЕННОСТЬ»
по теме:
Роль пастеризации кваса в домашних условиях
Автор: Губани Дарья
ученица 10 «И» класса
Руководитель: Скворцова Я.В.
к.п.н., учитель биологии
2015 год
Москва
Оглавление
Введение....................................................................................................................................................... 1
Технологии приготовления хлебного кваса в домашних условиях. ....... Error! Bookmark not defined.
Значение микроорганизмов в приготовлении хлебного кваса в домашних условиях. ........................ 4
Брожение .................................................................................................................................................. 6
Спиртовое брожение ............................................................................................................................... 7
Молочнокислое брожение ...................................................................................................................... 8
Роль пастеризации в приготовлении хлебного кваса в домашних условиях. .....................................12
Пастеризация .........................................................................................................................................12
Поведение бактерий при пастеризации...............................................................................................13
Экспериментальная часть .........................................................................................................................14
Выводы .......................................................................................................................................................15
Список используемой литературы: ..........................................................................................................16
1
Введение
Квас — традиционный славянский кислый напиток, который готовят на
основе брожения из муки и солода (пшеничного, ячменного) или из сухого
ржаного хлеба, иногда с добавлением пахучих трав, мёда, вощины; также
готовится из свёклы, фруктов, ягод. Квас возможно приготовить в домашних
условиях с применением различных технологий. Но как увеличить срок
реализации кваса? Для этого можно использовать технологию пастеризации.
Квас - один из лучших безалкогольных напитков. По вкусовым и
пищевым качествам он не имеет себе равных. Изобретенный более тысячи
лет назад, квас пользуется заслуженной популярностью и в настоящее время.
На Руси первое письменное упоминание о квасе относится к 989 году,
когда киевский князь Владимир обратил своих подданных в христианство. В
летописи по этому поводу было написано - "Раздать народу пищу, мед и
квас".
Квас, изготовленный из ржаного и ячменного солода, обладает не
только высокими вкусовыми качествами, но бодрит и нормализует обменные
процессы в организму. По воздействию на организм он подобен кефиру,
простокваше, кумысу и ацидофилину. Квас, как всякий продукт
молочнокислого брожения, регулирует деятельность желудочно-кишечного
тракта, препятствует размножению вредных и болезнетворных микробов,
поднимает тонус организма, улучшает обмен веществ и благоприятно влияет
на сердечно-сосудистую систему. Эти целебные свойства объясняются
наличием в нем молочной кислоты, витаминов, свободных аминокислот,
различных сахаров и микроэлементов.
На Руси квас бал всегда в большом почете. Его варили в монастырях и
солдатских казармах, в госпиталях и больницах, в помещичьих усадьбах и
крестьянских избах. Способы приготовления кваса, так же как и способы
хлебопечения, знали в каждом доме. Многовековой опыт показал, что квас
способствует сохранения здоровья и повышает работоспособность. При
выполнении тяжелых работ - косьба, пахота, заготовка дров - русский
крестьянин брал с собой в качестве питья не молоко и не фруктовые напитки,
а квас, считая, что он снимает усталость и восстанавливает силы. Это
свойство кваса подтвердили ученые.
Бактериологи, инфекционисты и врачи гигиенисты, утверждают, что
квас обладает бактерицидными свойствами. В 1913 году В.С. Сотников
подтвердил гибель в квасе тифозных и паратифозных микроорганизмов. Если
учесть, что наряду с микроэлементами в квасе содержится более 10
аминокислот и из них 8 незаменимых, то значение кваса становиться еще
более весомым.
2
Цель проекта: Выявить значение пастеризации на получение хлебного кваса
в домашних условиях
Задачи проекта: 1.Изучить технологии приготовления хлебного кваса в
домашних условиях.
2. Раскрыть роль пастеризации в приготовлении хлебного кваса в домашних
условиях
3. Обосновать значение микроорганизмов в приготовлении хлебного кваса в
домашних условиях.
Предмет исследования : Пастеризация, как условие приготовления хлебного
кваса в домашних условиях.
Объект исследования: Технология приготовления хлебного кваса в
домашних условиях.
Гипотеза исследования: При приготовлении кваса в домашних условиях,
используя кипяченую воду температурой 70, количество микроорганизмов в
квасе будет меньше, чем при использовании кипяченой воды температурой
20.
3
Технологии приготовления хлебного кваса в домашних условиях.
Квасоварение — древний способ получения пьянящих напитков на
основе брожения сока или зерна. На Руси использовалось не цельное зерно, а
отходы хлебного хозяйства (муку слишком крупного помола, отруби,
засохшие кусочки теста). В этом процессе изначально не было варки, а
просто заваривание солода кипятком. В напиток добавлялись разные
растения (зверобой, тмин, и конечно хмель). Традиционно квас хранили в
открытых ёмкостях, и ёмкости эти не мыли, а заливали туда новые порции.
Технология эта была очень чувствительна к нарушениям сроков, при раннем
прерывании брожения получался «неисполненный квас», которым можно
было легко отравиться. Поэтому в конце XVIII века квасоварение перешло на
технологию именно варки сусла. Для получения кваса из сваренного сусла
необходимо большее количество сырья, более крепкая закваска, долголетняя
культура дрожжей. До 1991 г. производство кваса составляло треть от всего
производства безалкогольных напитков.
Классическим и самым первым источником по технологии российского
квасоварения является книга «Пивоварение, квасоварение и медоварение»
доктора Л. Н. Симонова, изданная в 1898 году. В ней систематизируется
народный опыт приготовления кваса и приводится научное обоснование.
Этапы современного производства кваса почти не отличаются от
старинных. Одно из немногих отличий — то, что раньше всевозможные
добавки (фрукты, пряности) добавлялись перед брожением, а сейчас — уже
после него. Для приготовления кваса необходим солод — пророщенное и
высушенное либо прожаренное зерно ячменя (реже — ржи), дрожжи и
молочнокислые бактерии, так как в квасе идет двойное брожение: спиртовое
брожение сусла и молочнокислое брожение. В процессе брожения в квасе
образуется этиловый спирт (он есть и в кефире).
Солод размалывают, заливают водой и варят. Полученная смесь
называется «суслом». Раньше его варили в русской печи, сейчас — в
огромных ёмкостях (танках). Затем масса фильтруется, смешивается с
4
закваской и её оставляют бродить. Брожение происходит примерно двое
суток, это время необходимо для того, чтобы образовались молочная и
уксусная кислоты, а также углекислый газ. После завершения брожения квас
остужают, чтобы удалить из него культуру дрожжей, добавляют эфирные
масла или концентраты соков, если это квас с добавками, пастеризуют и
разливают.
Углекислый газ и кислоты, которые вырабатываются в процессе
естественного брожения, выступают как естественные консерванты и
позволяют квасу храниться до полугода.
Существуют разнообразные сорта кваса, как-то:
•
Хлебный
•
Окрошечный;
•
Фруктовый;
•
Ягодный;
•
Молочный;
•
Медовый.
Квас можно приготовить на основе фруктовых или ягодных соков,
хлебной закваски, используя или не используя дрожжи.
Мы рассматриваем технологию приготовления кваса на основе хлебной
закваски с использованием дрожжей. Для приготовления нам понадобилось:
•
Вода
•
Ржаные сухари
•
Сахар
•
Дрожжи
5
Значение микроорганизмов в приготовлении хлебного кваса в
домашних условиях.
Брожение
Брожение — метаболический процесс, при котором регенерируется
АТФ, а продукты расщепления органического субстрата могут служить
одновременно и донорами, и акцепторами водорода. Брожение — это
анаэробный (происходящий без участия кислорода) метаболический распад
молекул питательных веществ, например глюкозы. По выражению Луи
Пастера, «брожение — это жизнь без кислорода». Большинство типов
брожения
осуществляют
микроорганизмы
—
облигатные
или
факультативные анаэробы.
Броже́ние — процесс анаэробного расщепления органических веществ,
преимущественно углеводов, происходящий под влиянием микроорганизмов
или выделенных из них ферментов. Биохимический процесс, вызываемый
микроорганизмами и приводящий к распадению органических веществ.
Кваше́ние — разновидность молочнокислого брожения, в процессе
которого образуется молочная кислота, оказывающая на продукты (наряду с
добавляемой поваренной солью) консервирующее действие и размягчающее.
Применяется при консервировании овощей и в кожевенном производстве.
Фермента́ция — биохимическая переработка сырья под воздействием
ферментов, содержащихся в нём самом и в сапротрофах (чайного листа,
листьев
табака),
а
также
вызываемая
микроорганизмами.
Именно
ферментация используется в процессе изготовления чая пуэр, табака для
курения, какао порошка, иван-чая и др.
Брожение не высвобождает всю имеющуюся в молекуле энергию,
поэтому промежуточные продукты брожения могут использоваться в ходе
клеточного дыхания.
Термин «брожение» также используется в более широком смысле, для
обозначения бурного роста микроорганизмов в соответствующей среде. При
6
использовании в этом смысле не делается различия между аэробным и
анаэробным метаболизмом.
Брожение часто используется для приготовления или сохранения пищи.
Говоря о брожении, обычно имеют в виду брожение сахара (превращение его
в спирт) с использованием дрожжей, но, к примеру, при производстве
йогурта используются другие виды брожения.
Использование брожения человеком обычно предполагает применение
определенных видов и штаммов микроорганизмов. Вина иногда улучшают с
использованием процесса взаимного брожения.
Продукты брожения — это по сути отходы, получившиеся во время
превращения пирувата с целью регенерации NAD+ в отсутствие кислорода.
Стандартные примеры продуктов брожения — этанол (винный спирт),
молочная кислота, водород и углекислый газ. Однако продукты брожения
могут быть более экзотическими, такими как масляная кислота, ацетон,
пропионовая кислота, 2,3-бутандиол и др.
Спиртовое брожение
Спиртовое
брожение
—
химическая
реакция
брожения,
осуществляемая дрожжами, в результате которой одна молекула глюкозы
преобразуется в 2 молекулы этанола и в 2 молекулы углекислого газа.
Реакция спиртового брожения подобна гликолизу. Расхождение
начинается только после образования пирувата. Конечный этап гликолиза
заменяется
подвергается
двумя
ферментативными
декарбоксилированию,
ацетальдегид.
Данная
реакция
реакциями.
продуктом
Сначала
которого
происходит
при
пируват
является
участии
пируватдекарбоксилазы, ТПФ и ионов магния.
После
отщепляется
ацетальдегид
от
восстанавливается
кофермента
NADH.
При
водородом,
этом
который
ацетальдегид
восстанавливается до этанола. Собственно, цель спиртового брожения — это
7
окисление NADH, чтобы он мог снова принять участие в гликолизе.
Катализатором является алкогольдегидрогеназа.
Таким образом, продуктами спиртового брожения являются этанол
и
, а не молочная кислота, как в молочнокислом брожении.
В результате получается реакция:
Спиртовое брожение сопровождается запасанием энергии в виде АТФ.
Суммарно реакцию можно записать так:
Молочнокислое брожение
Молочнокислое
брожение
—
процесс
анаэробного
окисления
углеводов, конечным продуктом при котором выступает молочная кислота.
Название получило по характерному продукту — молочной кислоте. Для
молочнокислых бактерий является основным путем катаболизма углеводов и
основным источником энергии в виде АТФ. Также молочнокислое брожение
происходит в тканях животных в отсутствие кислорода при больших
нагрузках.
При молочнокислом брожении, вызываемом специфической группой
бактерий, происходит распад глюкозы до молочной кислоты. Среди
побочных продуктов молочнокислого брожения отмечены уксусная кислота,
углекислый газ, а иногда и этиловый спирт.
Известно
три
типа
брожения,
вызываемого
молочнокислыми
бактериями:
1) Гомоферментативное молочнокислое брожение, при котором из
глюкозы
образуется
только
молочная
кислота
С6Н12О6==2СН3СНОНСООН;
2) Гетероферментативное Молочнокислое брожение, когда из глюкозы,
кроме
молочной
кислоты,
получается
этиловый
спирт
и
СО2
С6Н12О6=СНзСНОНСООН + СНзСН2ОН + СО2;
8
3) брожение, вызываемое бифидобактериями,— бифидоброжение, при
котором из глюкозы образуются уксусная и молочная кислоты 2С6Н12О6 =
ЗСНзСООН + 2СНзСНОНСООН.
В основе гомоферментативного молочнокислого брожения лежат
реакции пути Эмбдена — Мейергофа — Парнаса, гетероферментативного —
реакции пентозофосфатного пути, а бифидоброжения — также реакции
пентозофосфатного пути или пути Энтнера — Дудорова.
Нередко в сбраживаемых молочнокислыми бактериями (Streptococcus
cremoris
и
Leuconostoc,
cremoris)
средах
накапливаются
небольшие
количества ацетоина и диацетила — веществ, обладающих своеобразным
приятным ароматом. Этот аромат передается продуктам, в которых
развиваются указанные бактерии.
Кроме глюкозы, молочнокислые бактерии сбраживают большое
количество сахаров: фруктозу, галактозу, маннозу, сахарозу, лактозу,
мальтозу и пентозы. При сбраживании этих соединений наблюдаются
некоторые отклонения от обычных схем брожения. Например, при брожении
фруктозы образуются молочная и уксусная кислоты, СО2 и маннит.
По форме клеток молочнокислые бактерии — палочки (длинные и
короткие) и кокки. Они могут образовывать парные или цепочковидные
скопления. Это неподвижные, не образующие спор (за исключением
Sporolactobacillus inulinus) грамположительные организмы. Молочнокислые
бактерии — анаэробы, но при этом они аэротолерантны, то есть могут расти
при доступе кислорода.
Молочнокислые
бактерии
обладают
высокой
бродильной
способностью и отличаются отсутствием большинства биосинтетических
путей. Это обусловливает высокую требовательность рассматриваемых
бактерий к источникам питания, которая удовлетворяется за счет таких, сред
обитания,
как
ткани
растений,
молоко,
желудочно-кишечный
тракт
животных. В качестве источника энергии эти бактерии используют главным
образом моно - и дисахариды (полисахариды сбраживаются только
9
некоторыми видами). Некоторые молочнокислые бактерии способны
ассимилировать отдельные органические кислоты (например, лимонную).
Молочнокислые
бактерии
весьма
требовательны
к
источникам
азотного питания. Они используют органические формы азота. Многие
молочнокислые
бактерии
могут
ассимилировать белки,
хотя
лучше
развиваются на аминокислотах, пептидах и полипептидах. Продукты распада
белковой молекулы прекрасно усваиваются этими бактериями. Считалось,
что молочнокислые бактерии не усваивают солей аммония. Однако сейчас
описаны отдельные возбудители молочнокислого процесса, способные расти
на минеральном азоте. В природе они встречаются редко.
Кроме веществ, содержащих углерод и азот, молочнокислым бактериям
необходимы другие элементы (фосфор, калий, кальций и т. д.), которые они
обычно получают из различных минеральных соединений. Большинство
молочнокислых бактерий нуждаются в факторах роста. Отдельные бактерии,
нуждаясь в одном ростовом веществе, например рибофлавине, обогащают
среду, в которой они развиваются, другими ростовыми веществами,
например витамином В1.
Молочнокислые бактерии могут развиваться в довольно различных
температурных условиях. Большинство живет при температуре от 7—10 до
40—42°С, имея оптимум 30—40°С. Однако в природе имеются формы,
которые способны размножаться в зоне более низких (минимум 3°С) или
более высоких (максимум 55—57°С) температур. Молочнокислые бактерии
не образуют спор, поэтому при повышении температуры выше указанного
предела относительно быстро погибают.
Лучше всего молочнокислые бактерии размножаются при нейтральной
реакции среды. Однако при своем развитии они значительно подкисляют
питательную среду, поэтому приспособились к существованию в зоне
довольно низких pH. Палочковидные формы выносят более низкие значения
pH среды, чем кокковидные. Это кислотолюбивые организмы, оптимум pH
10
обычно составляет 5,5— 5,8 и менее, как правило, они растут при pH 5 и
ниже.
Во взаимоотношениях дрожжей и молочнокислых бактерий в закваске
проявляется
и
синергизм,
и
антагонизм.
Молочнокислые
бактерии,
продуцируя молочную кислоту, создают благоприятные значения рН 5 – 5,5
для
дрожжей,
а
продукты
жизнедеятельности
дрожжей
(витамины)
стимулируют развитие молочнокислых бактерий. Однако впоследствии в
процессе брожения квасного сусла молочнокислые бактерии вступают в
антагонистические отношения с дрожжами. Дальнейшее развитие бактерий и
повышение кислотности снижают бродильную активность дрожжей.
Хлебный квас является продуктом незаконченного спиртового и
молочнокислого брожения. Спиртовое брожение вызывается квасными
дрожжами – сахаромицетами, при этом накапливаются до 0,5% об. спирта и
выделяется
диоксид
углерода.
Молочнокислых
бактерии
(гетероферментативные), превращают сахара квасного сусла в молочную,
уксусную, янтарную кислоты, СО2, ароматические вещества, спирт.
11
Роль пастеризации в приготовлении хлебного кваса в домашних
условиях.
Пастеризация
Пастеризация — процесс однократного нагревания чаще всего жидких
продуктов или веществ до 60 °C в течение 60 минут или при температуре
70—80 °C в течение 30 минут. Технология была предложена в середине XIX
века французским микробиологом Луи
Пастером. Применяется для
обеззараживания пищевых продуктов, а также для продления срока их
хранения.
При такой обработке в продукте погибают вегетативные формы
микроорганизмов, однако споры остаются в жизнеспособном состоянии и
при
возникновении
благоприятных
условий
начинают
интенсивно
развиваться. Поэтому пастеризованные продукты (молоко, пиво и др.) хранят
при пониженных температурах в течение ограниченного периода времени.
Считается, что пищевая ценность продуктов при пастеризации практически
не изменяется, так как сохраняются вкусовые качества и ценные компоненты
(витамины, ферменты).
В зависимости от вида и свойств пищевого сырья используют разные
режимы пастеризации. Различают длительную (при температуре 63—65 °C в
течение 30—40 мин), короткую (при температуре 85—90 °C в течение 0,5—1
мин) и мгновенную пастеризацию (при температуре 98 °C в течение
нескольких секунд).
Пастеризация не может применяться при консервировании продуктов,
так как герметично закрытая тара является благоприятной средой для
прорастания спор анаэробной микрофлоры (см. ботулизм). В целях
долговременного консервирования продуктов (в особенности загрязнённых
первоначально землёй, например, грибов, ягод), а также в медицинских и
фармацевтических
целях
применяют
дробную
пастеризацию
—
тиндализацию.
12
Поведение бактерий при пастеризации
Мезофильные молочнокислые бактерии (S. lactis, S. cremoris и др.) в
процессе пастеризации в основном погибают. Термофильные молочнокислые
стрептококки и энтерококки (S. durans, S. bovis, S. faecalis) сохраняются
после пастеризации в довольно значительном количестве. Термоустойчивые
молочнокислые
палочки
также
выдерживают
принятые
режимы
пастеризации. Их роль особенно велика в производстве кисломолочных
продуктов, где повышенные температуры сквашивания и присутствие
молочнокислых стрептококков стимулируют их развитие. Психротрофные
бактерии в процессе пастеризации в основном погибают, хотя отдельные
клетки более термоустойчивых видов могут выдерживать кратковременную
пастеризацию при температурах 71—72°С-и даже 75—77°С.
13
Экспериментальная часть
Наш эксперимент начнем с приготовления хлебного кваса.
Для начала приготовим
1.
хлебную закваску на основе ржаных
сухарей.
Возьмем
2.
две
литровые
банки и каждую засыплем
до
половины сухарями, зальем крутым
кипятком и оставим на несколько
часов.
3. Затем разведем в теплой
воде,
с
добавлением
дрожжи.
«распустятся»,
Когда
добавим
сахара,
дрожжи
их
в
закваску, перемешаем.
4. Дольем воду до горлышка
и поставим в прохладное место на сутки –двое.
5. Как только закваска перебродит, сольем воду. Остальное
разомнем – это и будет закваска.
14
6.
Добавим немного сухарей и сахара.
7.
В одну банку заливаем кипяченую воду температурой 70
градусов, а в другую - холодную кипяченую воду. Даем настояться сутки.
Далее рассмотрим полученные продукты под микроскопом.
Мы видим, что количество микроорганизмов в пастеризованном квасе
меньше, чем в квасе, который мы не подвергали пастеризации.
Выводы
В ходе работы над нашим проектом цель была достигнута, выполнены
задачи исследования.
1. Рассмотрели различные технологии приготовления кваса в домашних
условиях.
2. Изучили роль микроорганизмов при приготовлении кваса в домашних
условиях.
3. Роль пастеризации в приготовлении кваса в домашних условиях,
заключается
в
том,
что
при
кипячении
воды
уничтожаются
вегетативные формы микроорганизмов. На качество продукта и на рост
микроорганизмов в готовом квасе, температура кипяченой воды никак
не сказывается.
15
Список используемой литературы:
1. Квас / Валенцова М. М. // Славянские древности: Этнолингвистический
словарь : в 5 т. / Под общей ред. Н. И. Толстого; Институт
славяноведения РАН. — М. : Международные отношения, 1999. — Т.
2: Д (Давать) — К (Крошки). — С. 488–489.
2. Георгиевский «Об отношении кваса к пиву и диетическом значении
свободных кислот в этих напитках» (дисс. СПб., 1875)
3. Георгиевский «Химический состав кваса, отношение его к пиву, с
замечаниями о диетическом его значении» («Здоровье», т. I, 1874—
1875 г., стр. 218 и 243)
4. Похлебкин В. В. История водки. Симонов Л. Н., ред. Пивоварение
(заводское и домашнее) квасоварение и медоварение
5. Пастеризация — статья из Большой советской энциклопедии
6. Надсон Г. А. Брожение // Энциклопедический словарь Брокгауза и
Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.
7. Steinkraus, K. H., Ed. (1995). Handbook of Indigenous Fermented Foods.
New York, Marcel Dekker, Inc.
8. XuMuK.ru — БРОЖЕНИЕ — Химическая энциклопедия
9. Брожение виноградного сусла // Энциклопедический словарь Брокгауза
и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.
10.http://agroinf.com/
16