ВведениеНовым направлением в пищевой промышленностиявляется производство консервов из пророщенногозерна злаковых культур и гречихи методомтепловой обработки. Такой метод обеспечиваетбезопасность готовых продуктов и позволяетрасширить область использования зерновыхпродуктов, в том числе в сочетании с фруктамии овощами. Возникающий интерес потребителейк пророщенным зернам злаковых культур связанс повышением пищевой ценности, улучшениемвкусовых свойств зерна и снижением рискавозникновения хронических заболеваний при ихупотреблении. Учеными проводятся исследованияпо влиянию процесса проращивания на безопасностьпророщенного зерна, пищевую ценность, содержаниефункциональных ингредиентов и на здоровьечеловека при систематическом употреблении [1].Зерновые культуры и гречиха содержат сложнуюмикрофлору, которая активно развивается во времяпроращивания. Поэтому актуальным являетсяпроведение исследований по изучению влиянияусловий проращивания на изменение микрофлорыкак фактора безопасности пищевых продуктов изпророщенного зерна. Учеными разных стран подробноизучено влияние микробной активности на аспектымикробиологической безопасности и качествазерна [2–5]. Микрофлора зерна сосредоточена вовнешних слоях зерна и внутри зародыша [6, 7].Разнообразные микробные колонии существуютна зерне, включая бактерии, дрожжи и плесневыегрибы. Процесс замачивания является важнымэтапом с точки зрения безопасности, посколькувызывает размножение микроорганизмов, котороепродолжается при проращивании зерна. Бактериии дрожжи быстро растут, развивается плесневоймицелий и в это же время активируютсяспоры. Жизнеспособное количество бактерий идрожжей достигает максимального количестваво время проращивания [2, 8, 9]. Некоторые измикроорганизмов, присутствующие в зерновыхкультурах, представляют собой потенциальнуюопасность, особенно плесени видов Fusarium. Этосвязано с продуцирование микотоксинов, токсичныхдля человека [7, 10, 11].Учеными проводятся эксперименты по снижениюуровня микробиологического загрязнения впроцессах замачивания и проращивания зерна с105–107 до 102–104 КОЕ/г, т. к. продукты с такимколичеством мезофильных аэробных и факультативно-анаэробных микроорганизмов (далее КМАФАнМ)считаются безопасными для употребления в пищучеловеком [6, 12–14]. Основным аспектом снижениямикробиологической обсемененности пророщенногозерна является способ его обработки. Для снижениямикрофлоры зерна перед проращиванием проводитсягамма-облучение и химическая обработка злако-вых культур [2, 15]. Для ограничения ростамикроорганизмов поверхность зерна обрабатываетсяво время первого этапа замачивания или последнегоmicroorganisms on the grain surface. As a result, products of long-term storage use thermally-treated sprouted grain, theparameters of which depend on the initial bacteria content. There are different ways to reduce bacterial contamination ofsprouted grain, each of which has its own advantages and disadvantages. Natural substances with antimicrobial properties, suchas medicinal herbs, can serve as decontaminators. However, no scientific research has been performed so far to determine theexact temperature of grain sprouting to minimize its microbiological contamination. The research objective was to investigatethe effect of antimicrobial agents and sprouting conditions on the microflora of wheat and buckwheat grain.Study objects and methods. The study featured wheat grain and green buckwheat grain. A set of experiments was performedto define the effect of antimicrobial agents and sprouting conditions on the quantity of mesophilic aerobic and facultativeanaerobic microorganisms (QMAFAnM), molds, and yeasts. During sprouting at 10–30°C for 90 h, the grain was irrigatedwith distilled water, potassium permanganate solution (KMnO4), calendula infusion, and celandine infusion. QMAFAnM andthe count of molds and yeasts were determined by standard methods; the qualitative analysis of the microflora was based ontheir morphological and cultural characteristics.Results and discussion. Microflora development during sprouting of wheat and buckwheat grains was controlled by selectingappropriate conditions and grain treatment methods. The herbal infusions for sprouting reduced the total microbial inseminationof grain during sprouting by 52–68%; the calendula infusion reduced the contamination with molds by 47–51%, yeasts –by 100%.Conclusion. The research revealed the total microbial count and the count of mold and yeast colonies in dry sprouted grain.The optimal temperature of sprouting wheat and buckwheat was 20 ± 2°C in the infusion of medicinal herbs: it minimized themicroflora of sprouted grain and reduced the sprouting time to 46 h. Calendula infusion could be recommended for commercialuse in order reduce the microbiological contamination of sprouted grain. The initial microbial population of the product wasfound to affect the mode of heat treatment in long-term storage products.Keywords. Grain, microflora, molds, yeast, sprouting, calendula, celandineFor citation: Zenkova ML, Melnikova LA. Microbiological Assessment of Wheat and Buckwheat Sprouting Process. FoodProcessing: Techniques and Technology. 2021;51(4):795–804. https://doi.org/10.21603/2074-9414-2021-4-795-804.797Зенькова М. Л. [и др.] Техника и технология пищевых производств. 2021. Т. 51. № 4 С. 795–804этапа проращивания растворами неорганическихкислот, такими как серная, фосфорная илихлорноватистая [2, 15]. Кроме того, микробнаяактивность во время проращивания может бытьограничена контролем температуры проращивания,т. к. относительно высокая температура проращива-ния (25 °C и выше) приводит к увеличениюКМАФАнМ по сравнению с проращиванием при15 °C [2, 16]. Из микробиологических параметровпри разработке режима тепловой обработки учиты-вается видовой состав микрофлоры консерви-руемого продукта и исходная обсемененностьпродукта микроорганизмами. Так, при повышениитемпературы замачивания и проращиванияколичество микроорганизмов в проращиваемомзерне увеличивается. Однако температура, прикоторой рекомендуется проращивать зерно с цельюуменьшения продолжительности проращивания иминимизации микробиологической обсемененности,не установлена. Очевидно, что температурнаяобработка, в том числе бланширование, можетснизить количество микроорганизмов в пророщенныхзернах в 10 раз [17]. Поэтому установление условийи продолжительности проращивания зерна злаковыхкультур и гречихи является важной и актуальнойзадачей при разработке технологии продуктовдлительного хранения из пророщенного зерна.Целью работы является изучение влиянияпротивомикробных средств и условий проращиванияна микрофлору зерен пшеницы и гречихи.Объекты и методы исследованияВсе эксперименты проводили в 2020 и 2021 гг.в Белорусском государственном экономическомуниверситете на кафедре товароведения и экспертизытоваров в лаборатории микробиологии в весенне-летний период (май – июль). Для экспериментаиспользовали:– зерно мягкой пшеницы с влажностью 11,4 ± 0,5 %и зерно зеленой гречихи с влажностью 12,0 ± 0,2 %;– 0,01 % раствор перманганата калия (далее KMnO4),который предварительно взвешивали и растворялив воде при температуре 40–45 °С;– настои трав календулы лекарственной (Calendulaofficinalis L.) (далее настой календулы) и чистотелабольшого (Chelidonium majus L.) (далее настойчистотела), которые готовили следующим обра-зом: травы взвешивали, промывали и заливалидистиллированной водой в соотношении на1 часть соответствующей травы 50 частей воды стемпературой 60–65 °С, а затем настаивали в течение30 мин. Настои трав кипятили 10 мин, отделялижидкую часть от твердой при помощи сита ииспользовали для проведения эксперимента.Энергию прорастания зерна пшеницы и гречихиопределяли по ГОСТ 10968-88.На первом этапе эксперимента зерноинспектировали, удаляя поврежденные, битые иобесцвеченные зерна, промывали дистиллированнойводой и замачивали в предварительно продезинфи-цированных этиловым спиртом пластиковыхконтейнерах. Замачивание проводили в течение6 ч в дистиллированной воде (первый образец,контроль), растворе KMnO4 (второй образец), в настоекалендулы (третий образец) и в настое чистотела(четвертый образец), после чего жидкую часть сливалис помощью сит.На втором этапе зерно помещали в контейнерыс перфорированным дном для проращивания икаждые 6 ч орошали соответствующей жидкостью(дистиллированная вода, 0,01 % раствор KMnO4,настои календулы и чистотела) в количестве 1000 мл,одновременно промывая зерно и перемешивая (рис. 1).Зерно проращивали в течение 90 ч в термостатахпри температурах 10, 15, 20, 25 и 30 °С.Рисунок 1. Процесс проращивания зернаFigure 1. Grain sprouting process798Statsenko E.S. et al. Food Processing: Techniques and Technology, 2021, vol. 51, no. 4, pp. 795–804В процессе проращивания пробы отбираликаждые 3 ч по 50 ± 5 г для определения КМАФАнМ,плесневых грибов и дрожжей в 1 г пророщенногозерна пшеницы и гречихи. Для этого готовилиисходную суспензию и десятикратные разведенияпо ГОСТ 26669-85. Образцы пророщенных зерен по10 г помещали в стерильную фарфоровую ступку,добавляли 90 мл пептонно-солевого раствора,измельчали стерильным пестиком и использовалидля разведения и посева (рис. 2).Для определения КМАФАнМ конечныеразведения параллельно вносили в две чашкиПетри, содержащие мясо-пептонный агар (МПА),и инкубировали при 30 ± 1 °C в течение 72 ч ваэробных условиях по ГОСТ 10444.15. Дляопределения количества дрожжей и плесневых грибовконечные разведения добавляли в чашки Петри,содержащие среду Сабуро, и инкубировали при25 ± 1 °C в течение пяти дней по ГОСТ 1044.12. Порезультатам культивирования определяли численныезначения МАФАнМ по ГОСТ 26670-91, плесеней идрожжей по ГОСТ 1044.12. Качественный анализмикрофлоры пророщенного зерна проводили поморфологическим и культуральным характеристи-кам [18]. Морфологические признаки микроорганизмов(форма бактерий, наличие спор, типы соединенияклеток и их размер) изучали при прямой микроскопиификсированных препаратов, окрашенных по Граму.При характеристике культуральных признаковгрибов учитывали окраску и характер мицелия,форму, размеры, профиль, прозрачность, структуру,консистенцию и поверхность грибных колоний,выросших на чашках Петри.Данные обрабатывали и анализировали сиспользованием статистического программногообеспечения Statistica от StatSoft.Результаты и их обсуждениеПророщенные зерновые культуры обычноупотребляются в сыром виде, что требует высокогокачества и безопасности продукта. Благодаряоптимальному температурно-влажностному режимуво время проращивания зерно находится вхорошей среде для роста и развития, в томчисле микроорганизмов, что может повлиять намикробиологические показатели и безопасностьконечного продукта. Промывание водой не удаляетвсе микроорганизмы с поверхности пророщенныхзерен [16]. В работах американского ученогоV. H. Tournas указано, что чаще всего из пророщенныхзерен выделялись плесневые грибы Alternaria,Cladosporium, Penicillium и Phoma [19].В нашем исследовании мы определилиуровни МАФАнМ после 96 ч замачивания ипроращивания пшеницы в дистиллированной водепри температурах от 10 до 30 °С с шагом в 5 °С.В процессе проращивания зерна пшеницы приразных температурах установлено, что требуемаядлина ростка 2,5 ± 0,5 мм (рис. 3) достигалась притемпературе 10 °С через 96 ч, при температуре15 °С через 72, при температуре 20–25 °С через38–48 ч, при температуре 30 °С через 32 ч [20].Энергия прорастания зерна пшеницы и гречихисоставила 85–95 %.Изменение количества микроорганизмов впериод проращивания при разных температурныхРисунок 2. Схема приготовления разведений и посевов суспензии микрооргани змовFigure 2. Dilutions and inoculations of suspension799Зенькова М. Л. [и др.] Техника и технология пищевых производств. 2021. Т. 51. № 4 С. 795–804режимах представлено на рисунке 4, где показанылинии уровня поверхности и цветовые метки сразной интенсивностью цветов. Оптимальнаязона проращивания обозначена в центральномэллипсе. По положению главных осей легко оценитьграфически оптимальные значения температурыи продолжительности проращивания, которыеприводят к наименьшему значению КМАФАнМ.Так, при значении МАФАнМ не более 107 КОЕ/гопределены следующие параметры проращиваниязерна: температура 11–20 °С, продолжительность12–46 ч.Для снижения загрязнения зерновых культурмикроорганизмами учеными проводились иссле-дования по удалению оболочек и сушке зерна,использованию химической обработки и органическихкислот, по воздействию ионизирующего излучения,озонирования, микроволн, плазмы, импульсногоУФ-света, по обработке фильтрованной водой,содержащей 4 % этилового спирта, коллоиднымирастворами серебра [21–28]. Также ученымииспользовался экстракт зеленого чая в качествераствора для замачивания зерна вместо воды. Этооказало влияние на процесс проращивания, в томчисле улучшило пищевую ценность пророщенногозерна и повлияло на снижение количествамикроорганизмов в пророщенной пшенице [29].Нами изучено влияние раствора KMnO4, настоякалендулы и настоя чистотела на микрофлорупророщенного зерна пшеницы и гречихи при разныхпараметрах проращивания. Раствор KMnO4 широкоиспользуется в медицине как антисептическоеи дезинфицирующее средство. Повсеместноераспространение многих лекарственных растений,их дешевизна и высокая физиологическая активностькомплекса биологически активных веществ делаетвозможным использование лекарственных травв пищевой промышленности. Травы, которыеиспользуются в медицине, имеют лечебные свойства,Рисунок 3. Пророщенное зерно пшеницыFigure 3. Sprouted wheat grainРисунок 4. Влияние температуры и продолжительности проращивания зерна пшеницы на КМАФАнМ, КОЕ/гFigure 4. Effect of temperature and germination time of wheat grain on QMAFAnM, CFU/g800Statsenko E.S. et al. Food Processing: Techniques and Technology, 2021, vol. 51, no. 4, pp. 795–804в том числе антимикробные [30, 31]. Изменениеколичества микроорганизмов, в зависимости от видаобеззараживающего раствора, используемого припроращивании зерна, при температуре 20,0 ± 0,5 °Св течение 46 ч представлено в таблице 1.Исследование уровня микробной контаминациисухих зерен пшеницы и гречихи показало, что онибыли сильно обсеменены микроорганизмами – 1,8×106и 4,0×106 КОЕ/г соответственно. Одновременноотмечались признаки как бактериального, так игрибного поражения.Общее количество микроорганизмов в процессепроращивания зерна пшеницы в воде увеличилось с1,8×106 до 2,8×107 КОЕ/г, в процессе проращиваниязерна гречихи в воде – с 4,0×106 до 2,4×107 КОЕ/г.Увлажнение зерна пшеницы и гречихи водойспособствовало размножению микроорганизмовза счет увеличения численности бактерий.Орошение образцов пшеницы и гречихи растворомKMnO4 не привело к снижению микроорганизмов впророщенном зерне по сравнению с орошением водой.Следует предположить, что концентрация раствораKMnO4 была недостаточна для обеззараживания зернапри проращивании.Использование настоев лекарственных травдля замачивания и проращивания зерна пшеницыи гречихи снизило общую микробную обсемененностьзерен на 54–68 %. Замачивание зерна в настояхлекарственных трав проводилось в соотношении на1 часть зерна 1,5 частей настоя соответствующей травы.Количество плесневых грибов в пшенице и гречихепри замачивании и проращивании в настое календулы,по сравнению с водой, снизилось на 47–51 %,колоний дрожжей на 100 %.Были проведены дополнительные исследованияпо анализу состава микрофлоры зерна. Составмикрофлоры зерна пшеницы и гречихи представленаэробными бактериями, плесневыми грибамии дрожжами. Исследование морфологическихи культуральных свойств колоний, выросшихна поверхности МПА, показал наличие мелких(от 1 до 2 мм) и средних (от 2 до 4 мм) колонийокруглой и овальной форм, белого, бледно-желтогои серого цвета с гладкой и блестящей поверхностью.Присутствовали точечные (менее 1 мм) анаэробныеколонии в толще питательной среды (рис. 5). Врезультате исследований посевов на КМАФАнМ впрепаратах обнаружено преобладание единичныхграмположительных неспорообразующих палочек,меньше кокковых форм, спорообразующих палочеки единичные клетки дрожжей.При дополнительном посеве на среду Сабуробыли получены колонии дрожжей и мицелиальныхгрибов. При микроскопировании препаратов клеткиТаблица 1. Количественный состав микрофлоры в 1 г зерна пшеницы и гречихи при проращиваниив обеззараживающих растворах в течение 46 ч при температуре 20,0 ± 0,5 °СTable 1. Quantitative composition of microflora in 1 g of wheat and buckwheat grain germinatedin disinfecting solutions for 46 h at 20.0 ± 0.5°СНаименование сырья КМАФАнМ, КОЕ/г Плесени, КОЕ/г Дрожжи, КОЕ/гПшеницаСухое зерноПророщенное зерно:– воде– в растворе KMnO4– в настое календулы– в настое чистотелаГречихаСухое зерноПророщенное зерно:– воде– в растворе KMnO4– в настое календулы– в настое чистотела1,8×1064,8×1074,9×1071,9×1072,2×1074,0×1065,0×1075,3×1071,6×1072,4×1072,0×1013,0×1013,1×1011,6×1012,0×1013,0×1013,9×1013,8×1011,9×1012,7×1011,0×1015,0×1015,2×101не обнаруженоне обнаружено2,4×1023,6×1023,4×102не обнаруженоне обнаруженоРисунок 5. Состав микрофлоры зерна пшеницыпри проращивании в воде, растущей на МПАFigure 5. Microflora of wheat grain germinated in water801Зенькова М. Л. [и др.] Техника и технология пищевых производств. 2021. Т. 51. № 4 С. 795–804дрожжей имели округлую форму, тонкую оболочкуи мелкозернистую цитоплазму. Выделенныекультуры плесневых грибов отличались большимразнообразием. Диаметр колоний колебался от 0,5до 3,0 см и более. Цветовая гамма колоний былавесьма разнообразной: белые, беловато-желтоватые,желтые, оранжевые, зеленоватые, коричневые,черные и сочетание многих оттенков. Встречалиськолонии грибов то плоские и ровные, то складчатыеи бугристые, в некоторых случаях кратерообразныеили куполовыпуклые. Консистенция плотная, мягкая,тестообразная или крошковатая. Поверхностьколоний у одних грибов гладкая и кожистая, удругих пушистая, бархатистая, ватообразная (рис. 6).Одни штаммы глубоко внедрялись в плотнуюпитательную среду, образуя субстратный мицелийи трудно отделялись, другие – наоборот. Такоеразнообразие колоний грибов определяется видовымсоставом грибной микрофлоры зерен и лекарственныхрастений.ВыводыМикроорганизмы, присутствующие в злаковыхкультурах и гречихе, влияют как на безопасность,так и на качество и функциональные свойствазерна. Некоторые плесени могут продуцироватьмикотоксины и представлять серьезную опасностьдля здоровья потребителей. Высокая температураи высокая влажность при проращивании влияют наувеличение микрофлоры в процессе проращивания.Следовательно, важно минимизировать контаминациюзерновых культур и гречихи в процессе проращивания,чтобы обеспечить безопасность конечного продукта.С этой целью определены оптимальные режимыпроращивания зерна (температура 11–20 °С,продолжительность 12–46 ч) до длины ростка2,5 ± 0,5 мм, при которых КМАФАнМ не превышает107 КОЕ/г.Для уменьшения развития микрофлоры в процессезамачивания и проращивания зерна пшеницы игречихи использовали настои из лекарственных травкалендулы и чистотела. Обработка настоями из травснизила рост общего количества бактерий, дрожжей иплесневых грибов в пророщенном зерна. Календула ичистотел содержат флавоноиды, терпены, алкалоидыи эфирное масло с высокой активностью противширокого спектра микроорганизмов. В результатенастои из трав проявляют антимикробный эффектво время проращивания. В связи с этим можноуменьшить развитие микрофлоры зерна во времяпроращивания и учесть обсемененность продуктадля расчета режима тепловой обработки припроектировании продуктов длительного хранения.Использование настоя из календулы являетсяэффективным и недорогим способом снижениямикробиологического загрязнения пророщенногозерна.Критерии авторстваМ. Л. Зенькова – аналитический обзор источниковинформации, разработка концепции эксперимента,описание организации эксперимента, проведениеэкспериментальных исследований, описание и анализполученных результатов, корректировка рукописи.Л. А. Мельникова – организация эксперимента,описание методов, проведение экспериментальныхРисунок 6. Состав микрофлоры зерна гречихи и пшеницы растущей н а среде Сабуро при проращивании в водеи настое лекарственных трав: a – состав микрофлоры зерна гречихи при проращивании в настое чи стотела;b – состав микрофлоры зерна гречихи при проращивании в настое ка лендулы; c – состав микрофлоры зернапшеницы при проращивании в настое чистотелаFigure 6. Microflora of buckwheat and wheat grain growing on Sabouraud’s medium after germinating in water and infusion of medicinalherbs: a – microflora of buckwheat grain germinated in celandine infusion; b – composition of the microflora of buckwheat graingerminated in calendula infusion; c – microflora of wheat grain germinated in celandine infusion802Statsenko E.S. et al. Food Processing: Techniques and Technology, 2021, vol. 51, no. 4, pp. 795–804исследований, анализ полученных результатов,корректировка рукописи.Конфликт интересовАвторы заявляют об отсутствии конфликтаинтересов.БлагодарностьАвторы выражают благодарность А. Л. Коха-новской за помощь в оформлении рисунковк статье.