Введение. Биологический синтез дает возможность создавать большое разнообразие новых продуктов с заданным составом (ферменты, аминокислоты, полимеры), производить переработку зерновых и других сельскохозяйственных культур (Комплексная программа развития биотехнологий в Российской Федерации на период до 2020 г.) [1]. Фуллерены – это аллотропная модификация углерода, их свойства широко используются в медицине, фармацевтике, физике и электрохимии. Впервые фуллерены были получены в 1985 г. [2], авторы были удостоены Нобелевской премии по химии. В настоящее время водные растворы фуллерена испытываются в медицинских целях в качестве противовирусного, противовоспалительного средства, против онкологических заболеваний [3–6]. Нами были проведены исследования по активации хлебопекарных дрожжей при производстве пшеничного хлеба с помощью водорастворимых фуллеренов. Исследования показали, что водорастворимый фуллерен положительно влияет на качество хлеба и брожение теста в процессе его приготовления. Хлеб, приготовленный с водорастворимым фуллереном, отвечает требованиям стандарта качества [7]. В процессе брожения теста ржаного происходит образование кислот, спирта и диоксида углерода, за счет чего кислотность теста увеличивается и тесто приобретает свойственный аромат. Молочнокислые бактерии расщепляют сложные компоненты зерна на простые, повышают их усвояемость. При брожении в хлебе образуются различные ферменты, органические кислоты, витамины [8–10]. К основным технологическим операциям производства ржаного хлеба относятся: подготовка сырья, приготовление закваски и ее брожение, замес теста, брожение теста, разделка и округление, расстойка тестовых заготовок и выпечка готовых изделий.Значительная часть микроорганизмов оказывается в тесте с головкой или закваской при замесе. Микрофлору заквасок составляют дрожжи и молочнокислые бактерии. Соотношение их 1:80. Часть бактерий при необходимости вносится искусственно (дрожжи и разведенные молочнокислые бактерии), а другая часть попадает из обсемененной муки. Микрофлора заквасок по своему составу очень похожа на микрофлору головки.К молочнокислым бактериям относятся гомоферментированные и гетероферментированные бактерии. Первые образуют в основном молочную кислоту, а вторые – уксусную и муравьиную кислоты, а также диоксид углерода и спирт этиловый. Эти же бактерии одновременно являются разрыхлителями теста. Актуальной задачей, стоящей перед пищевой отраслью, является ускорение процесса производства и получение качественного хлебного продукта, особенно ржаного, ржано-пшеничного, обладающего многими полезными свойствами для организма человека [9]. Цель исследования. Изучить влияние водорастворимого фуллерена на активность молочнокислых бактерий при брожении теста и установить воздействие водорастворимого фуллерена на качественные показатели ржаного хлеба.Задачи исследования: изучить воздействие водорастворимого фуллерена на активность брожения ржаного теста; определить показатели качества ржаного хлеба с добавлением водорастворимого фуллерена.Материалы и методы исследования. Органолептические показатели ржаного хлеба определяли по ГОСТ 5667-65, кислотность по ГОСТ 5670-96, пористость по ГОСТ 5666-96, влажность по ГОСТ 21094-75 [8]. Для получения водорастворимых фуллеренов в установке килогерцового диапазона частот при атмосферном давлении была синтезирована фуллеренсодержащая сажа. Однако фуллерены растворимы только в неполярных растворителях, а процедура гидроксилирования фуллеренов делает их водорастворимыми. Синтез гидроксилированного ФЭ выполнялся с использованием азотной кислоты с последующим гидролизом полинитроинтермедиатов водой. Анализ методом инфракрасной спектроскопии и рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии позволил утверждать, что гидроксильные группы образовали химическую связь с поверхностью фуллерена. Для приготовления ржаного хлеба был взят заквасочный способ на закваске из ржаной муки. Ржаная закваска готовилась в течение 7 суток. Для ее приготовления смешивали цельнозерновую ржаную муку и воду с температурой 25 °С в соотношении 50:50, закваска помещалась в чистую стеклянную посуду, брожение происходило при температуре 27 °С в течение суток. На вторые сутки от смеси закваски отбиралась порция, в которую вносилась мука и вода в равных пропорциях. Закваска снова оставлялась на брожение в течение суток. Через сутки закваска разжижалась. Снова отбиралась часть закваски, вносилась мука ржаная и вода в равных пропорциях и оставлялась на брожение. Процесс повторялся в течение четырех суток. На пятые сутки запах становился приятно-кисловатым. Закваска снова обновлялась то той же схеме. Брожение осуществлялось 8 часов. Далее в течение еще двух суток закваска обновлялась через 8–10 часов, и количество муки увеличивалось вдвое относительно закваски. Через 7 дней закваска была готова к использованию.Для замеса теста часть закваски разводили в воде, вносили муку и перемешивали до однородности, накрывали пленкой и оставляли на брожение. Созревание закваски проводилось при комнатной температуре (27 °С) в течение 8 часов. Влияние различных концентраций фуллерена оценивали по продолжительности брожения теста. Наблюдение за увеличением в объеме теста проводили каждый час (рис. 1–9). В качестве контрольного варианта использовалась рецептура, изложенная в таблице 1.Фуллерен растворяли в воде, идущей на замес теста, процент брали от всего количества воды (табл. 2).Таблица 1Рецептура ржаного хлеба, гСырьеЗакваскаТестоИтогоМука ржаная обдирная4258100Закваска ржаная6,3–6,3Вода334679Соль–1,51,5Сахар–11Таблица 2Варианты исследования ржаного хлебаНомер образцаФуллерен, ٪КонтрольБез фуллерена10,521,031,5Результаты исследования и их обсуждение. Результаты проведенных исследований показали, что добавление водорастворимого фуллерена при брожении ржаного теста оказывает влияние как на органолептические показатели готового хлеба (табл. 3), так и на его структуру (рис. 1).КонтрольОбразец № ١Образец № ٢Образец № ٣Рис. 1. Внешний вид образцов хлебаНа разрезе видно, что наиболее однородная пористость наблюдается в образце № 3. В контрольном образце имеется большая полость, что указывает на то, что хлеб не добродил. В образце № 2 с наименьшим содержанием фуллерена также наблюдается небольшая полость. В образце № 3 такого не наблюдается.Таблица 3 Органолептические показатели ржаного хлеба с водорастворимым фуллереномНомер образцаЦветВкусАроматКонтрольСеровато-коричневыйПриятный, сладко-кислый,без посторонних привкусовПриятный, насыщенный, аромат ржи, без посторонних запахов1Светло-коричневыйПриятный, кисловатый, без посторонних привкусов23Коричневый Необходимо отметить, что в контрольном образце мякиш хлеба был липким. Можно полагать, что в хлебе образовалось большое количество фермента L-амилазы, приводящего к расщеплению крахмала до декстринов при повышенной влажности и, соответственно, липкости мякиша.Внесение фуллерена в тесто на продолжительность брожения влияния не оказало, что видно из рисунков 2–9.В процессе расстойки тестовых заготовок в контрольном образце наблюдалась наибольшая расплываемость заготовки хлеба, образцы заготовок с фуллереном лучше сохраняли свою форму. Выпечку хлеба проводили в 2 этапа: вначале выпекали с пароувлажнением в течение 15 мин при температуре 220 °С и далее без пароувлажнения при 200 °С в течение 40 мин. Качественные показатели готового хлеба проверяли после 5 часов охлаждения.Рис. 2. Тесто сразу после замесаРис. 3. Тесто через 60 минут после замесаРис. 4. Тесто через 120 минут после замеса Рис. 5. Тесто через 180 минут после замесаРис. 6. Тесто через 240 минут после замесаРис. 7. Тесто через 300 минут после замеса Рис. 8. Тесто через 360 минут после замесаРис. 9. Тесто через 420 минут после замесаРис. 10. Тесто через 480 минут после замесаГотовые образцы хлеба исследовали по физико-химическим показателям качества. Результаты представлены в таблице 4.Таблица 4Физико-химические показатели качества ржаного хлеба с раствором водорастворимого фуллеренаПоказательКонтрольОбразец № 1Образец № 2Образец № 3Пористость мякиша, ٪49494949Влажность мякиша, ٪48484848Кислотность, град10,310,811,311,6Результаты исследования физико-химических показателей ржаного хлеба с водным раствором фуллерена показали, что пористость мякиша контрольного образца и образцов с фуллереном была равна 49 %. Влажность мякиша образцов во всех вариантах опыта составляла 48 %. С увеличением дозировки фуллерена кислотность образцов хлеба увеличивалась.Рис. 11. График влияния дозировки фуллерена на влажность и пористость ржаного хлебаРис. 12. График влияния дозировки фуллерена на кислотность ржаного хлебаЗаключение. В результате проведенных исследований установлено положительное влияние водорастворимого фуллерена на свойства молочнокислых бактерий ржаного теста и процесс брожения. Кислотность теста в образце №1 повышается на 0,5 градусов, в образце № 2 на 1 градус, в образце № 3 на 1,3 градуса по сравнению с контрольным образцом.Ржаной хлеб, приготовленный с использованием водного раствора фуллерена, обладает хорошими качественными характеристиками и соответствует требованиям стандартов. Водорастворимый фуллерен оказывает стимулирующее действие на продуцирование молочной кислоты и других органических кислот, обуславливающих аромат ржаного хлеба. Результаты исследования позволяют сделать вывод о возможности приготовления хлеба с использованием фуллерена для ускорения процессов брожения теста.