Показатели качества пшеницы

21 Апреля, 2024

Потребность Российской Федерации в пшенице 3-го класса качества для производства хлебопекарной муки составляет около 19 млн тонн - это 3/4-х урожая пшеницы. Однако зачастую такого зерна остается лишь 40-50%. Получение продовольственного зерна высокого качества остается проблемой для всех зерносеющих регионов страны.

В Курганской области пшеница выращивается на площади 890-900 тыс. га, занимая до 66% посевов. Если раньше доля третьего класса составляла 91-96% от обследованных партий пшеницы, то в последние годы она снизилась до 11-12%. В чем причина неудач? Попробуем разобраться. В журнале будет опубликовано несколько статей, посвященных этой проблеме. В этом материале рассматриваются показатели качества пшеницы.

Качество зерна определяется рядом показателей, среди которых технологические и хлебопекарные показатели, характеризующие потребительские свойства пшеницы: натурная масса, стекловидность, содержание клейковины, число падения, сила муки, объем хлеба, хлебопекарная оценка и другие. Натуральная масса зависит от крупности и плотности зерна, состояния его поверхности, степени налива, массовой доли влаги в зерне. Установлены основные и ограничительные нормы натурного веса - 750 и 710 г/л. Для достижения этих уровней очень важна степень благоприятности погодных условий в фазы налива и созревания зерна. Удобрения и хорошая влагообеспеченность в течение вегетационного периода положительно повлияли на этот показатель в опытах Курганского НИИСХ. Насыпная масса тесно связана с крупностью зерна - массой 1000 зерен. Крупное зерно пшеницы имеет массу более 35 г, мелкое - менее 25 г. Стекловидность пшеницы является признаком твердости, а также косвенным показателем наличия белковых веществ. Она связана с консистенцией зерна, рыхлым или плотным расположением белковых фрагментов среди углеводов. Показатель колеблется под влиянием сортовых особенностей, климатического фактора и погоды отдельных лет. Снижение стекловидности происходит при обильном выпадении осадков на созревшую, но еще не убранную пшеницу, что часто сопровождается вымолачиванием зерна и снижением его товарности. Внесение азотных и азотно-фосфорных удобрений оказывает положительное влияние на стекловидность.

Помимо технологически значимых показателей (уровень стекловидности, используется для замачивания зерна перед помолом), пищевая ценность зерна товарной пшеницы характеризует его. Важным в составе зерна пшеницы является количество белка или протеина (небелкового азота в зерне очень мало). Его содержание в среднем составляет: в мягкой озимой пшенице - 11,6; в мягкой яровой пшенице - 12,7; в твердой пшенице - 12,5 с колебаниями от 8,0 до 22,0%. При низком содержании общего белка (ниже 11%) в пшенице образуется недостаточное количество двух белков клейковины. При этом наблюдается снижение хлебопекарных качеств. В большинстве стран определяют содержание белка в зерне, оно в большей степени зависит от уровня формирующейся урожайности, особенно на бедных азотом фонах, где наблюдается обратная зависимость между урожайностью и содержанием белка в пшенице. При внесении удобрений оба показателя увеличиваются и эта связь ослабевает.

Содержание белка в зерне рассчитывается по процентному содержанию общего азота в зерне через коэффициент 5,7. Кроме показателей, нормируемых ГОСТ Р52189-03, достоинства муки оценивают прямым методом оценки ее хлебопекарных свойств - пробной лабораторной выпечкой хлеба с оценкой его качества по объемному выходу, формоустойчивости, внешнему виду, состоянию мякиша, пористости и другим показателям. Для получения слоеного и однородного по пористости хлеба необходимо сбалансировать газообразующую и газоудерживающую способность теста. Оценка свойств теста проводится на фаринографе и альвеографе. По ширине и площади фаринограммы рассчитывается валометрический показатель. Чем выше значение, тем лучше тесто. При выпечке многое решает водопоглотительная способность белка, поэтому набухание муки в процессе приготовления теста будет значительно отличаться.

Способность формировать тесто с определенными реологическими свойствами: упругостью, эластичностью, пластичностью, вязкостью и степенью разжижения - характеризуется силой муки. Закономерности изменения силы муки и объемного выхода хлеба по годам схожи: в теплые сухие годы эти показатели значительно выше, чем во влажные.

Однако анализ для оценки выпечки довольно длительный и сложный. Поэтому в торговых операциях с зерном используются более быстро определяемые признаки. Прежде всего, это количество и качество клейковины, которые характеризуют силу пшеницы и ее свойства как улучшителя. Количество клей ковины характеризуется содержанием в зерне белков клейковины (глютенинов и глиадинов), которые составляют около 80 % всех белков пшеничной муки и сосредоточены в основном в эндосперме зерна. Этот показатель может варьироваться в очень широких пределах - от 18 до 40 % и более. Наличие и свойства клейковины определяют газоудерживающую способность теста и определяют структуру выпеченного хлеба. Содержание клейковины в зерне мягкой пшеницы 36% и более соответствует высшему классу продовольственного зерна; 32% - 1 классу; 28% - 2 классу; 23% - 3 классу; ниже 23 до 18% - 4 классу, менее 18% - 5 классу.

Большое значение придается качеству клейковины , которое в основном является сортовой характеристикой. Она включает в себя: растяжимость, эластичность, упругость, вязкость и способность сохранять первоначальные физические свойства в процессе промывки. Эластичные свойства клейковины определяют с помощью тензометра (SDM). Для высшего, 1-го и 2-го классов требуется клейковина 1-й группы качества с показаниями 45-70 единиц ИДК. Для 3 и 4 классов допускается 2-я группа - удовлетворительно слабая (80-100 единиц) или удовлетворительно сильная (20-40 единиц). Показатели более 100 и менее 20 единиц считаются неудовлетворительными.

Если количество клейковины можно изменить путем улучшения условий питания пшеницы, подбора сортов и сроков посева, то ее качество регулируется в меньшей степени. На качество клейковины влияют условия выращивания пшеницы, зрелость зерна, повреждение морозом, клопом-черепашкой и т.д. Качество клейковины зависит также от температурно-влажностного режима в фазах молочно-восковой и восковой спелости зерна. По наблюдениям казанских ученых, 1-я группа образуется чаще при температуре воздуха 20-22˚С в период формирования зерна. Наблюдения Курганской хлебной инспекции за большим количеством партий пшеницы показали, что в теплые годы 1-я группа наблюдается в достаточном объеме. По данным хлебной инспекции этот показатель сильно варьировал по годам. В длительную засуху и жару 1989 года, а также в засушливый 1994 и влажный 1990 годы 1-й группы не было. В 1995-1997 гг. доля такого зерна составляла всего 7-14%, в 1998 и 1999 гг. 30-34%. В теплом 2000 году доля клейковины 1 группы качества была значительно выше - 69 %. По данным сортосети за 12 лет (1987-1998 гг.), в 50% лет ИДК находился в диапазоне 40-75 единиц. Чаще всего эти значения относились к образцам ранних и средних сроков сева с юго-востока региона. К первой группе относятся распространенные ранее сорта Жигулевская, Саратовская 39, Курганская 1, Омская 18 и Тулайковская. Долгое время различия в свойствах клейковины слабой и сильной пшеницы пытались объяснить аминокислотным составом, но оказалось, что он близок. Сравнение фракций клейковины по аминокислотному составу было одинаковым, за исключением того, что сильная пшеница содержала почти в 2 раза больше остатков цистина и цистеина, чем слабая. Тогда предположили, что причина в разном соотношении фракций глиадина и глютенина. На свойства клейковины влияет пространственная структура белка. Большой интерес представляют исследования Вакара и Колпаковой, по данным которых фракции сильной клейковины построены более компактно, чем фракции слабой клейковины. Белковые компоненты упакованы более плотно, что обусловлено большим количеством дисульфидных, водородных и других, преимущественно нековалентных связей. Поэтому глиадин сильной пшеницы содержит больше дисульфидных связей. Разделение глиадина на фракции в сильной и слабой пшенице показало, что в сильном глютенине заметно преобладают высокомолекулярные компоненты, а в слабом глютенине - низкомолекулярные. В глютенине слабой пшеницы в основном присутствуют водородные связи, в то время как в сильной пшенице, помимо них, большое значение имеют гидрофобные взаимодействия.

Качество зерна пшеницы зависит также от состояния углеводно-амилазного комплекса зерна, который характеризует число падения, позволяющее судить о возможности прорастания зерен в колосе, в этом случае число падения резко снижается. Фермент альфа-амилаза в определенных количествах необходим и полезен в процессе брожения теста, превращая часть крахмала в декстрины, а затем в сахара - мальтозу и глюкозу. Однако во влажную осень, когда хлеб передерживается на корню, зерно пшеницы набухает и начинаются процессы, характерные для его прорастания. Активизируется фермент альфа-амилаза, вызывающий гидролиз крахмала до декстринов и сахаров. Декстрины обладают низкой водопоглотительной способностью, что является причиной липкого хлебного мякиша, корочка получается вялой, цвет мякиша серый, влажный на ощупь, имеет солоноватый запах. Затяжные дожди осенью могут быть причиной резкого снижения числа падения, которое определяется скоростью падения плунжера-миксера через водно-мучную смесь, которая по-разному набухает в зависимости от качества муки. Для пшеничной муки оптимальным считается значение числа падения в пределах 200-250 с (секунд), при низких показателях 150 с и менее. Показатели более 300 с также нежелательны. Значения менее 150 с свидетельствуют о слабом набухании муки; более 400 с - об обратном недостатке - очень низкой активности - амилазы. В последнем случае рекомендуется добавлять в муку амилолитические ферменты. В Курганской области в большинстве исследуемых лет число падения в исследуемых партиях пшеницы находилось в оптимальном диапазоне, за исключением лет с холодной влажной осенью.