Технологические свойства зерна яровой мягкой пшеницы, классификация и методы оценки

Казахстан является одним из крупнейших экспортёров зерна яровой мягкой пшеницы.  В связи с этим главной задачей селекции является создание высококачественных и высокопродуктивных сортов, адаптивных к условиям разных почвенно-климатических зон. В статье дана характеристика единичных и комплексных показателей качества зерна яровой мягкой пшеницы, показана классификация пшениц на сильную, ценную и слабую.   Представлен сортовой потенциал пшеницы.

 Создание высокопродуктивных сортов с высокой экологической пластичностью, в том числе и по качеству зерна – одна из главнейших задач селекции в Научно-производственном центре зернового хозяйства им. А.И.Бараева. Основными признаками, характеризующими достоинства зерна пшеницы, следует считать, кроме натурного веса, содержание белка, содержание и качество клейковины, физические свойства теста и хлебопекарную способность.

При оценке зерна пшеницы ориентируются на показатели, которые подразделяются на три группы: перваягруппа- показатели, определяющие свежесть зерна (цвет, блеск, запах), засоренность (содержание и состав примесей зерна), влажность, зараженность вредителями. Эти показатели — минимум. Они не раскрывают полностью хлебопекарных качеств, но в некоторой степени могут прогнозировать технологическую ценность и безопасность зерна. Часть этих показателей регламентируются нормативными правовыми документами: Техническим регламентом Таможенного союза ТР/ТС 015/2011 «О безопасности зерна» и национальным стандартом 1046-2008 Пшеница. Технические условия. 

Показатели свежести зерна— нормальному зерну присущи характерная естественная окраска, блеск, запах, которые не изменились под влиянием неблагоприятных условий созревания, уборки и хранения и являются показателями полноценности потребительских свойств. Зерно может изменять цвет под влиянием заморозка, суховея, длительного пребывания в валках, при сушке, хранении и т. д. В результате увлажнения и последующего высыхания зерна, при самосогревании оболочки теряют гладкую поверхность и блеск, зерно становится тусклым, белесоватым или темнеет. Морозобойное зерно пшеницы характеризуется сетчатой оболочкой, может быть белесоватым, зеленым или сильно потемневшим.  Пшеницу, потерявшую свой цвет в результате неблагоприятных условий созревания, уборки или хранения определяют, как «потемневшая» или «обесцвеченная» с указанием степени обесцвеченности.  Первая степень обесцвеченности- потеря блеска и обесцвечивание зерна со стороны спинки, вторая- потеря блеска, обесцвечивание зерна со стороны спинки и бочков, третья-полная обесцвеченность всей поверхности зерновки.  Здоровое зерно не должно иметь никаких не свойственных ему запахов.

Запах. Зерно может иметь посторонний запах- сорбционный и запах разложения.  Сорбционный запах появляется вследствие сорбции зерном различных паров, газов (запах сорных растений, содержащих эфирные масла, запах дыма, пестицидов, нефтепродуктов), запах сорбируется при соприкосновении с семенами и вегетативными частями пахучих растений (полынь, донник, кориандр, дикий чеснок), некачественной сушке, перевозке зерновой массы в загрязненных кузовах автотранспорта, железнодорожных вагонах, неправильной газации складских помещений. Головневый запах зерно приобретает от загрязнения спорами мокрой головни или наличия в нем примеси головневых мешочков, запах, напоминающий селедочный. Полынный запах и горькополынный вкус зерно приобретает от засорения посевов пшеницы разными видами полыни, в основном, это полынь горькая и полынь Сиверса. Горький вкус обусловлен наличием в ней глюкозида абсинтина. Запах и вкус зерну передается при обмолоте. Листья, стебли, корзиночки полыни разрушаются и в виде мелкой пыли попадают на поверхность зерна. Абсинтин растворим в воде, его можно смыть при размоле в моечных машинах.

Солодовый запах, когда в зерне прошли гидролитические процессы, распад крахмала, при прорастании зерна. Плесневый запах зерна: запах, появляющийся в результате развития на поверхности и внутри зерна плесневых грибов.  Затхлый запах зерна: запах, появляющийся при распаде тканей зерна под влиянием интенсивного развития микроорганизмов. Гнилостный запах-неприятный запах гниющего зерна, возникает при длительном самосогревании и в результате интенсивного развития вредителей.

 По мере размножения микроорганизмов   и накопления продуктов их жизнедеятельности наблюдаются отклонения в цвете зерна в следующей последовательности: потеря блеска и появление тусклых зерен; появление пятнистых и потемневших зерен; появление колоний плесневых грибов  и бактерий, видимых невооруженным глазом, потемнение большого количества зерен, появление испорченных (загнивших или заплесневевших) зерен, обуглившихся зерен.

 Влажность зерна. При определении качества зерна учитывается суммарное содержание воды, связанной и свободной. Зерно по влажности может быть сухим- не более 14% влажности, средней сухости (14,1-15,5%), влажное (15,6-17%) и сырое (17 и более).  Для пшеницы при температуре 10 градусов проявляет себя критическая влажность, когда появляется свободная вода, вызывающая процесс дыхания. Она опасна еще тем, что происходит активное развитие микроорганизмов. Во влажном зерне повышается энергия дыхания, выделяется много тепла, создаются благоприятные условия для самосогревания и развития микроорганизмов. Влажность определяют, как экспресс-методом с помощью измерителя влажности зерна Wile 55 и других влагомеров, так и в сушильных шкафах типа СЭШ, на влагоанализаторах с термогравиметрическим методом высушивания: Sartorius, Mettler Toledo и т.д.

Вторая группа показателей— косвенные показатели определения технологических достоинств зерна пшеницы, являющиеся основой ее товарной классификации.

Натура зерна- масса зерна в объеме грамм на литр (г/л). Показатель мукомольных достоинств пшеницы. Зависит от крупности зерна, выравненности по размерам и зрелости, состояния влажности, засоренности.

Стекловидность зерна характеризует консистенцию его эндосперма, указывает на белковый или крахмалистый характер зерна. Стекловидная пшеница в отличие от мучнистой легче вымалывается, дает тонкие отруби, больше крупок для муки первых сортов. Стекловидность зерна определяют по ГОСТ-10987-76 при помощи метода просвечивания световым потоком на диафаноскопе. Из средней пробы зерна выделяют навеску массой 50 г, высыпают ее на кассету прибора диафаноскопа, заполняя все 100 ячеек и просматривая. К стекловидным относят полностью просвечиваемое зерно, к мучнистым- не просвечиваемое. Зерна с частично просвечиваемым или частично не просвечиваемым эндоспермом относят к частично стекловидным, или неполностью стекловидным. Общую стекловидность зерна в процентах вычисляют по формуле Ос=Пс+Чс/2, где Пс- количество полностью стекловидных зерен. шт; Чс- количество частично стекловидных зерен, шт.  

Содержание белка-показатель, характеризующий питательную ценность зерна. Для определения содержания азота существует метод Къельдаль (Kjeldal) с пересчетом азота на коэффициент 5,7 для пшеницы, выражается в процентах на сухое вещество массовой доли белка.  Метод Къельдаля является стандартным методом, применяемым ICC, ААСС и ISO.

Качество зерна пшеницы во многом зависит от климатических условий возделывания. В годы с обильным выпадением летних осадков отношение клейковины к белку бывает ниже, чем в сухие годы, так как недостаток температур и избыток осадков в период налива и созревания зерна сдерживает в нем перевод простых белковых соединений в клейковинные белки и содержание клейковины снижается сильней, чем содержание белка. В наших исследованиях прослежено изменение соотношения клейковина/белок с 2013 по 2021 год. Оно изменялось от 1,66 до 2,22.

Клейковина — это сильно гидратированный гель, состоящий из белковых веществ, но содержащий, кроме того, углеводы, липиды и минеральные вещества. Отмытая из муки сырая клейковина содержит 65% воды, сухая- 80-85% белка, 10-15 углеводов (крахмал) 2-8 % липидов, 0,5-2% золы.

Клейковина-основа хлебопекарных качеств пшеницы, главный критерий, по которому оценивают качество зерновой продукции. Клейковину можно определять методом ИК-спектроскопии на приборах, отмывать вручную, с помощью МОК 2, 3 М, системы Глютоматик 2200 (Швеция). Качество клейковины определяется на измерителе деформации клейковины ИДК и может быть хорошим, удовлетворительно крепким или слабым, неудовлетворительным крепким или слабым в зависимости от градации прибора (I-III группа). При определении содержания клейковины с использованием системы Глютоматик доля клейковины, остающаяся на сите после центрифугирования, считается Глютен-индексом (индекс клейковины).

 Автоматизированные методы анализа содержания клейковины более точны, но на мировом рынке торговли зерном обычно применяется анализ содержания белка. Однако у казахстанской пшеницы могут быть свои особенности, в частности у морозобойного зерна, содержание белка определяется любым методом, но клейковина из этого зерна при отмывании оказывается разрушенной и выходит на сито.  Это характеризует технологические и хлебопекарные свойства такого зерна, как низкие.  

Третья группа показателей качества— те, которые определяются в ходе непосредственной оценки физических свойств теста на приборах, хлебопекарных качеств- путем пробной выпечки образцов муки.

Альвеографирование проводится с применением прибора альвеографа фирмы Chopin (NG с приставкой альвеолинк) на основе стандарта Мука пшеничная. Физические характеристики теста. Определение реологических свойств с применением альвеографа. ГОСТ Р 51415-99 (ИСО 5530-4:91).

В процессе исследований определяются следующие показатели: упругость теста (Р), растяжимость (L), удельная работа деформации теста (W) в единицах альвеографа, величина которых автоматически записывается на табло прибора.

Определение физических свойств теста на основе фаринографа проводится по стандарту Мука пшеничная. Физические характеристики теста. Определение водопоглощения и реологических свойств с применением фаринографа. ГОСТ ИСО 5530-1-2013 (ИСО 5530-1:1997). Устанавливаются следующие показатели: водопоглощение, время образования теста, устойчивость теста к замесу. Сейчас на рынке предлагается новое поколение приборов и оборудования для оценки физических свойств теста: альвеограф Alveolab, анализатор качества зерна, муки и теста Mixolab.  

 Классификационными нормами Госкомиссии по сортоиспытанию сельскохозяйственных культур мягкая пшеница подразделяется на сильную, ценную, филлер и слабую.

Сильная пшеница: зерно пшеницы отдельного сорта или смеси сортов, характеризующееся генетически обусловленными высокими хлебопекарными качествами и потенциальной способностью быть улучшителем слабой в хлебопекарном отношении пшеницы. При выпечке дает хороший хлеб, может быть не очень высокого объема.  Сильная пшеница обладает потенциалом положительных свойств (высокое содержание клейковины, сила муки).  Может быть отличным, хорошим и удовлетворительным улучшителем, проявляет свою смесительную способность при смешивании с низкокачественным зерном.

Ценная пшеница: зерно пшеницы отдельного сорта или смеси сортов, характеризующееся генетически обусловленными высокими хлебопекарными качествами, используемое для производства хлебопекарной муки в чистом виде или в смеси с небольшими количествами слабой в хлебопекарном отношении пшеницы. Из нее получается хороший хлеб от высокого до среднего объема.

 Слабая пшеница нуждается в улучшении ее добавками более высококачественной или хлебопекарными улучшителями. Хлеб из нее получается низкокачественным и низкопитательным.

Сорта яровой мягкой пшеницы, характеристика качества представлена за 2016-2020 годы.  

Акмола 2— сорт степного экотипа, среднеспелый, засухоустойчивый. Вегетационный период 83-88 дней. Преимущества сорта: устойчивость к полеганию, урожайность до 37,5 ц/га и стабильность формирования сильного зерна.  Содержание белка варьировало от 13,76 до 16,18%, клейковины- 25,9-33,4%, качество клейковины в течение 2 лет было 1 группы, 3 лет-второй. Сорт отличается высокими хлебопекарными качествами, объем хлеба изменялся от 620 до 900 мл. Является стандартом по Акмолинской области, районирован по Северо-Казахстанской области. 

Астана— сорт степного экотипа, среднеранний. Вегетационный период 80-84 дня. Преимущества сорта- высокая выравненность стеблестоя, дружность созревания, устойчивость против болезней и вредителей. Урожайность до 35,7 ц/га. Особенностями сорта являются высокое содержание белка (в среднем за 5 лет 15,26%) и клейковины (26,1-39,4% при среднем показателе 33,8%), в основном, 2 группы качества (удовлетворительная слабая). Объем хлеба всегда высокий, до 876 мл из 100 г муки. Допущен к использованию по Акмолинской и Северо-Казахстанской областям.

Шортандинская 95 улучшенная— сорт среднепозднего типа созревания. Вегетационный период 95-100 дней. Преимущества сорта: высокоурожайный, засухоустойчивый, отзывчивый на влагообеспеченный фон, устойчив к полеганию, осыпанию, ломкости и пониканию колоса. Урожайность достигает 42 ц/га.  Стабильный по качеству сорт, наиболее крупнозерный, масса 1000 зерен- 38,0 г. Содержание белка и клейковины 14,86-30,80 % соответственно, отличается хорошим качеством клейковины- 1 группа. Реологические свойства теста на уровне удовлетворительного улучшителя Допущен к использованию по Акмолинской и Северо-Казахстанской областям.

Шортандинская 2012— сорт среднераннего типа созревания, вегетационный период 84-90 дней, устойчив к засухе во все фазы развития, к полеганию и осыпанию, имеет замедленное развитие в период всходы-колошение (40-48 дней), быстрый налив и созревание во второй половине вегетации (44-52 дня). Урожайность достигает 29,1 ц/га. Содержание белка в среднем составляло 14,60%, клейковины-30,9%, удельная работа деформации теста по альвеографу в среднем 301 е.а., при сбалансированном соотношении упругости и растяжимости теста p/l -1,05. Хлеб среднего объема 707 мл из 100 г муки. Допущен к использованию по Акмолинской, Павлодарской, Костанайской и Северо-Казахстанской областям.

Шортандинская 2014— сорт среднеспелого типа созревания, вегетационный период-85-106 дней. Высокоурожайный, устойчивый к засухе во все фазы развития, полеганию и осыпанию. Содержание белка в среднем за 5 лет составляет 14,57%, клейковины- 31,0%. Наиболее стабилен по годам по характеристикам реологических свойств теста: удельная работа деформации 295-326 е.а., объем хлеба до 850 мл из 100 г. Допущен к использованию по Акмолинской, Костанайской и Северо-Казахстанской областям.

Асыл сапа— сорт степного экотипа, вегетационный период 85-91 день, устойчив к засухе во все фазы развития, к полеганию, осыпанию, имеет замедленное развитие в период всходы-колошение 46-49 дней, быстрый налив и созревание во второй половине вегетации (43-46 дней).Обладает высокими показателями качества: содержание белка в среднем за 5 лет 16,00%, клейковины- 34,1%, 1 группы качества. Среди всех представленных в данном материале сортов характеризуется наиболее стекловидным зерном (60%), высокой удельной работой деформации теста, 273-456 е.а., и сбалансированными реологическими свойствами, p/l в среднем – 1,02. Из 100 г муки данного сорта можно получить объем хлеба от 676 до 900 мл.  Отличный улучшитель, обладает высокой смесительной способностью. Допущен к использованию по Акмолинской и Северо-Казахстанской областям.

Таймас— новыйсорт среднераннего типа созревания, вегетационный период 90-100 дней. Высокоурожайный, устойчив к засухе во все фазы развития, к полеганию и осыпанию. Урожайность достигает 35,2 ц/га. Содержание белка в среднем составляло 14,98%, клейковины- 30,7%, удельная работа деформации теста по альвеографу- 280-366 е.а., соотношение упругости и растяжимости теста- p/l – 0,52-1,31, хлеб объемом до 770 мл из 100 г муки.

Дашкевич. С.М., Утебаев М.У., Чилимова И.В., Крадецкая О.О., Каиржанов Е.К. ТОО «Научно-производственный центр зернового хозяйства им. А.И.Бараева»