Яровая твердая пшеница (Triticum durum)- качество зерна, сорта

Производство твердой пшеницы в Казахстане сосредоточено, в основном, в трех областях – Северо-Казахстанской, Костанайской, Акмолинской.  Площади, занимаемые яровой твердой пшеницей, варьируют в пределах 400-600 тысяч га. Аридный климат Северного Казахстана, интенсивное солнечное излучение и достаточная обеспеченность почв усвояемыми формами азота в благоприятные годы создают условия для формирования крупного и стекловидного зерна с высоким содержанием белка и клейковины хорошего качества. Такое зерно при переработке обеспечивает получение макаронных изделий с повышенной прочностью и хорошими товарно-техническими свойствами.

 Для получения высококачественного зерна яровой твердой пшеницы большое значение имеют погодные условия в период налива и созревания (август — начало сентября). В этот период необходима теплая и сухая погода, которая способствует переходу азотистых веществ из вегетативных органов в генеративные и накоплению клейковинных белков в зерне, а также формированию высокой стекловидности, характеризующей состояние эндосперма зерна (структуру и плотность).  

В списке сортов яровой твердой пшеницы, допущенных к использованию в Республике Казахстан 6 сортов, созданных в ТОО «Научно-производственный центр зернового хозяйства им. А.И.Бараева».  В статье представлена характеристика этих сортов в среднем за 8 лет наблюдений.

Методика оценки

Твердозерность определялась с помощью анализатора отдельных зерен — SKCS 4100 (Пертен, Швеция), который характеризует образцы пшеницы по классам мягкая, твердая или смесь классов. Устройство 4100 автоматически разделяет 300 отдельных зерен, входящих в состав одного образца, определяет вес, диаметр, влажность и твердозерность отдельного зерна.

Стекловидность определяли по ГОСТ-10987-76 с помощью диафаноскопа ДСЗ-2. Из средней пробы зерна выделяли навеску массой 50 г, высыпали ее на кассету прибора диафаноскопа, заполняя все 100 ячеек и просматривая. К стекловидным относили полностью просвечиваемое зерно, к мучнистым- не просвечиваемое. Зерна с частично просвечиваемым или частично не просвечиваемым эндоспермом относили к частично стекловидным, или неполностью стекловидным. Общую стекловидность зерна в процентах вычисляли по формуле Ос=Пс+Чс/2, где Пс- количество полностью стекловидных зерен. шт; Чс- количество частично стекловидных зерен, шт.

Натура зерна измерялась с помощью литровой пурки с падающим грузом согласно ГОСТ 10840-2017.

Содержание белка определялось по методу Къельдаля с пересчетом азота на коэффициент 5,7 для пшеницы на приборе УДК- 139 для отгонки аммиака паром, компании Velp Scientifica, (Италия, г. Usmate Velate).

Содержание каротиноидных пигментов в зерне пшеницы устанавливалось методом экстракции каротиноидов из образца насыщенным водой н-бутанолом с последующим определением оптической плотности экстракта при длине волны 440 нм (ИСО 11052). 

Содержание клейковины определялось методом отмывания с использованием системы Glutomatiс 2200 (Швеция, г.Стокгольм), в которой клейковина отмывается из 10 г пшеничного шрота.  Полученная клейковина центрифугировалась через специальное сито. Часть ее оставалась на сите, часть проходила через отверстия. Суммарный вес клейковины представляет ее содержание. Доля клейковины, остающаяся на сите, считается Глютен-индексом (индекс клейковины).

Измерения цвета зерна и семолины проводили в системе цветовых координат L, a, b с помощью колориметра CR-410, Konica Minoltа, (Япония, г. Токио).

Размол зерна до семолины проводился на мельнице Quadrumat Junior фирмы Брабендер (Германия, г. Дуйсбург).

Мельница Quadrumat Junior	УДК-139
Система Glutomatiс 2200	CR-410, Konica Minoltа

Изготовление макарон – 600 г крупки (семолины) помещали в тестомесилку макаронного пресса и постепенно добавляли воду, подогретую до 60-65°. Общее время замеса 20 мин. Затем тесто выпрессовывали в течение 5-6 мин через бронзовую матрицу с диаметром отверстий 5,5 мм и внутренним 3,5 мм. Полученные макароны сушили в термостате при температуре 36° С и влажности воздуха 85-90%, на второй день проводили активную сушку макарон электровентилятором в течение 40 ч., на третий день температуру снижали до 25-28° С. Затем макароны отлеживались в течение месяца, после этого проводили анализ их товарно-технических свойств. Цвет сухих и вареных макарон определялся органолептически и выражался в баллах, желтый -максимально 5, темный или белый с серым оттенком 1. Коэффициент разваримости по весу рассчитывался исходя из отношения веса вареных макарон к весу сухих. Общая оценка макаронных свойств в баллах являлась результатом усреднения всех оценок.

Характеристика сортов по качеству зерна представляет собой комплекс показателей, характеризующих сорт по физическим (массе 1000 зерен, стекловидности, натуре), физико-химическим (содержанию белка, клейковины, индекса клейковины и содержанию каротиноидных пигментов), а также товарно-техническим (технологическим) показателям макаронных изделий.

 Содержание белка является основным фактором, связанным с качеством приготовления пасты (макарон) [1, 2].  За годы исследований установлена стабильность в получении содержания белка выше 14% в 80% случаев. Снижение показателя определено в 2011 и в 2026 годах из-за влияния неблагоприятных метеоусловий в период созревания зерна и уборки урожая. Также в последние годы наблюдается снижение показателя стекловидности в связи с выпадением осенних осадков.

Высокая натура зерна сортов (в среднем 766-794 г/л) позволяет получить большее количество семолины при размоле. 

Дамсинская 90-допущен к использованию с 1995 года в Акмолинской, Павлодарской, Северо-Казахстанской, Восточно-Казахстанской, Карагандинской областям Казахстана, Курганской, Оренбургской, Челябинской областям и республике Башкортостан Российской Федерации.  Сорт стабильный по качеству, содержание белка и клейковины составляло в среднем 14,9% и 33,1% соответственно при среднем индексе клейковины 46%. Стекловидность 63%. Сорт обладает хорошими макаронными свойствами, их общая оценка составляет 4,3 балла.

Дамсинская янтарная-сорт допущен к использованию с 2008 года в Северо-Казахстанской области. Он характеризуется крупным зерном (масса 1000 зерен — 44,17 г), содержанием белка 15,01%, клейковины 34,3%, индексом клейковины 38%, однако, у сорта показатель цвета макарон ниже (4,1 балл), по сравнению с другими сортами.

Корона-с 2010 года сорт допущен к использованию по Акмолинской и Карагандинской областям. Высокобелковый сорт (15,40%), с хорошим качеством клейковины, индекс клейковины 65%.

Лавина-в реестре селекционных достижений с 2015 года.  Сорт допущен к использованию по Акмолинской области. Наиболее стекловидный сорт (71%), с высоким содержанием белка (15,73%) и клейковины (34,4%) хорошего качества, индекс глютена составляет 69%. Отличные макаронные свойства- общая оценка 4,5 балла.

Дамсинская юбилейная-сорт допущен к использованию с 2017 года по Акмолинской и Северо-Казахстанской областям. Показатели качества характеризуются высоким уровнем: содержание белка -15,62%, клейковины-32,3%, индекс клейковины 55%, содержание каротиноидных пигментов в зерне достигает 0,395 мг/100 г, что обуславливает формирование благоприятных органолептических характеристик продукции. Товарно-технические свойства макаронных изделий, полученных из данного сорта, оцениваются на высоком уровне: цвет макарон составляет 4,2-4,3 балла, общая оценка макаронных свойств 4,4 балла.

Дамсинская 20-17- в реестре с 2022 года, допущен в Северо-Казахстанской области. Отличие сорта в высоком содержании белка (14,91%) и большом запасе каротиноидных пигментов (0,550 мг/100 г), что придает яркий лимонный цвет макаронной крупке и готовым изделиям.

В таблице 1 представлены данные по качеству сортов твердой пшеницы в среднем за 8 лет наблюдений за сортом.

Таблица 1 – Сравнительная характеристика сортов яровой твердой пшеницы по показателям качества зерна и технологическим свойствам макаронных изделий, в среднем за 2018-2024 годы

Сорт	Содержание белка, %	Масса 1000 зерен, г	Натура, г/л	Стекловидность, %	Содер-жание клейко вины, %	Индекс клейковины, %	Содержание каротиноидных пигментов, мг/100 г	Цвет сухих макарон, балл	Цвет вареных макарон, балл	Коэффициент разва- римости по весу, балл	Общая оценка макаронных свойств, балл
Дамсинская 90	14,90	43,51	783	63	33,1	46	0,317	4,2	4,2	3,1	4,3
Дамсинская янтарная	15,01	44,17	787	62	34,3	38	0,350	4,1	4,1	3,2	4,0
Корона	15,40	41,4	766	56	31,2	65	0,380	4,4	4,4	3,1	4,3
Лавина	15,73	38,6	794	71	34,4	69	0,328	4,2	4,1	3,1	4,5
Дамсинская юбилейная	15,62	38,0	769	65	32,3	55	0,395	4,2	4,3	3,1	4,4
Дамсинская 2017	14,91	40,3	788	63	31,1	26	0,550	4,5	4,5	3,2	4,3

Твердость (твердозерность) зерна отличает твердую пшеницу от мягкой и позволяет получать при размоле крупку (семолину), используемую для изготовления высококачественных макарон (пасты) [3].  Классификация по текстуре зерна основана в первую очередь на устойчивости ядер к раздавливанию, раздавливание зерна осуществлялось на анализаторе отдельных зерен SKCS 4100, который в настоящее время используется в качестве основного метода определения твердозерности зерна пшеницы благодаря своей простоте, быстроте обнаружения, надежности данных и хорошей воспроизводимости [4].   .Индекс твердозерности (ИТ) пшеницы в единицах прибора SKCS-4100 составляет: твердозерная-66-120, среднетвердозерная-53-65, смесь-52-48, полумягкозерная -47-36, мягкозерная 35-0 исследовательская лаборатория маркетинга зерна США).                                       

Согласно данным этого прибора все созданные в нашем селекционном учреждении сорта принадлежали к твердозерным формам (индекс твердозерности 67-75 ед.).

Цветовые параметры измерялись с помощью цифрового колориметра. Цвет классифицируется по трем параметрам колориметра: L*, который измеряет яркость (0 = черный и 100 = яркий, белый), a*, где положительное значение a* указывает на красный, а отрицательное a* указывает на зеленый цвет, и b*, где положительный b* указывает на желтизну, отрицательный b* указывает на синеву [5].   Большой размах изменчивости по показателям колориметра (b*-23,00-32,17) объясняется сортовыми особенностями, цветом эндосперма зерновки, размером частиц эндосперма, содержанием включений, ухудшающих внешний вид крупки, и соответственно макарон [6].  В таблице 2 показаны цветовые значения зерна и семолины в системе LAB для каждого сорта.  

Таблица 2 —Цветовые характеристики зерна и семолины сортов яровой твердой пшеницы в системе LAB, определение на Коnica Minolta CR -410, в среднем за 2018-2025 годы

Сорт	Твердо-зерность, ИТ, %	Зерно			Семолина
		L*	a*	b*	L*	a*	b*
Дамсинская 90	68	47,68	4,81	14,02	93,11	-0,79	23,00
Дамсинская янтарная	67	47,35	4,80	13,98	93,70	0,68	22,84
Корона	68	47,20	5,27	14,97	94,40	-1,97	26,00
Лавина	79	46,80	5,28	14,17	94,41	-1,13	23,82
Дамсинская юбилейная	72	47,66	5,31	14,67	93,32	1,19	26,74
Дамсинская 20-17	71	46,76	5,06	14,46	92,12	-2,13	32,17

Максимальные данные по желтизне получены у сорта Дамсинская 20-17-32,17, при соответствующем содержании каротиноидных пигментов 0,550 мг/100г. Каротиноиды играют важную роль в формировании окраски макаронных изделий, придавая им характерный жёлтый оттенок и повышая их пищевую ценность за счёт антиоксидантных свойств.

Полученные результаты свидетельствуют о значимости качественных характеристик сырья, что обуславливает особенности формирования ассортимента макаронных изделий.

Макаронные изделия классифицируются по форме на длинные, короткие трубчатые, фигурные и фаршированные, что определяет их технологические свойства и способность удерживать соус. В таблице 3 представлены некоторые наименования макаронных изделий с итальянскими названиями.

Таблица 3-Классификация макаронных изделий по форме и назначению

Итальянское название	Тип (форма)	Краткая характеристика
fettuccine	Длинные, ленточные	Плоские широкие ленты
tortellini	Фаршированные	Малые изделия с начинкой
rigatoni	Короткие, трубчатые	Крупные трубки с рифлёной поверхностью
rotini	Короткие, спиральные	Спиралевидная форма
cellentani / lumache	Короткие, фигурные	Изогнутые трубочки или ракушки
farfalle	Короткие, фигурные	Форма «бабочки»
campanelle	Короткие, фигурные	В виде «колокольчиков» с волнистыми краями
cavatappi	Короткие, трубчатые	Полые спирали
penne	Короткие, трубчатые	Косо срезанные трубочки
Linguine	Длинные	слегка приплюснутые, как ленты
мaccheroni	Короткие, трубчатые	Короткие трубочки
сapellini	Длинные, тонкие	Тонкая длинная паста

лингвини	маккерони	капеллини

Литература

1. D’egidio M. G. et al. Chemical and technological variables and their relationships: A predictive equation for pasta cooking quality //Cereal chemistry. – 1990. – Т. 67. – №. 3. – С. 275-281.

2. Ляпунова О. А. Селекция твердой пшеницы в Италии //Письма в Вавиловский журнал генетики и селекции. – 2019. – Т. 5. – №. 1. – С. 19-34.

3.  Murray J. C. et al. Effect of soft kernel texture on the milling properties of soft durum wheat //Cereal Chemistry. – 2016. – Т. 93. – №. 5. – С. 513-517. https://doi.org/10.1094/CCHEM-06-15-0136-R

4.Wang J, Yang C, Zhao W, Wang Y, Qiao L, Wu B, Zhao J, Zheng X, J Wang, Zheng J. Genome wide association study of grain hardness and novel Puroindoline alleles in common wheat. Molecular Breed. 2022;42(7):40.

5. Hidalgo A., Fongaro L., Brandolini A. Wheat flour granulometry determines colour perception //Food research international. – 2014. – Т. 64. – С. 363-370. https://doi.org/10.1016/j.foodres.2014.06.050

6. Штейнберг Т.С. Семикина Л.И., Морозова О.В. О разработке инструментального метода оценки муки, выработанной из твердой пшеницы для макаронных изделий//Хлебопродукты. -2014.-№1.-С.56-60.

Дашкевич С.М., Утебаев М.У., Крадецкая О.О., Чилимова И.В., Жылкыбаев Р.С., Жигула Т. Ю.

ТОО «Научно-производственный центр зернового хозяйства им. А.И. Бараева» н