Фракционный состав зерна тритикале казахстанской селекции как фактор формирования его мукомольных свойств

МРНТИ 65.29.31                                    

В условиях нарастающей потребности в адаптивных и высокопродуктивных зерновых культурах особое внимание уделяется тритикале — межродовому гибриду пшеницы (Triticum aestivum) и ржи (Secale cereale), обладающему высоким агроэкологическим потенциалом, устойчивостью к неблагоприятным факторам среды и широким спектром использования в пищевой, кормовой и технической отраслях [1, 2]. Благодаря сочетанию высоких показателей урожайности и устойчивости к засухе, кислотным и щелочным почвам, тритикале становится перспективной культурой для возделывания в различных природноклиматических зонах, включая засушливые и рискованные земледельческие регионы Казахстана [3, 4].

В Казахстане селекционная работа по созданию сортов тритикале ведётся с середины XX века и по сей день активно продолжается в рамках государственных и отраслевых научноисследовательских программ. Ведущим учреждением в этой области является Казахский научно-исследовательский институт земледелия и растениеводства (КазНИИЗиР), где разрабатываются и внедряются новые сорта зерновых культур, адаптированных к разнообразным агроэкологическим условиям страны [5, 6]. Результаты многолетней селекции и адаптационных испытаний регулярно включаются в Государственный реестр селекционных достижений Республики Казахстан. Современные сорта тритикале демонстрируют устойчивость к основным биотическим и абиотическим стрессам, хорошую выровненность зерна и улучшенные технологические свойства [7, 8].

В современных условиях важной задачей остаётся не только создание новых сортов, но и комплексная оценка их технологической пригодности, особенно в аспекте переработки на муку [9, 10]. Одним из ключевых параметров, определяющих качество помола и выход целевых продуктов, является фракционный состав зерна — распределение по размерам и массе зерновок в партии [11, 12]. Он оказывает значительное влияние на эффективность помольного процесса, выход и качество муки, её зольность, гранулометрический состав, а также на энергозатраты при переработке [13, 14].

Фракционный анализ зерна позволяет не только определить технологическую однородность партий, но и служит объективным критерием при сравнительной оценке сортов в рамках селекционного отбора. Сорта, зерно которых характеризуется преимущественно крупной и выровненной фракцией, как правило, обеспечивают более стабильный и качественный выход муки [15-17]. В связи с этим изучение фракционного состава тритикале казахстанской селекции представляет собой актуальное направление, способствующее научному обоснованию сортовой политики и повышению эффективности мукомольного производства в республике.

Актуальными остаются вопросы, связанные с выяснением закономерностей формирования фракционного состава с определением степени однородности фракций в пределах одного сорта, а также с выявлением наиболее информативных методов оценки этого показателя применительно к зерну тритикале. Несмотря на наличие отдельных публикаций, комплексное изучение фракционного состава тритикале казахстанской селекции, особенно в контексте его переработки на муку для хлебопечения, остаётся недостаточным. Это затрудняет объективную оценку технологического потенциала зерна и ограничивает возможности целенаправленного использования сортов с благоприятной структурой зерна.

В связи с этим изучение фракционного состава сортообразцов тритикале представляется важным как с теоретической, так и с практической точки зрения, поскольку позволяет повысить эффективность сортовой селекции, а также обоснованно подходить к выбору зерна, наиболее пригодного для мукомольной переработки и последующего хлебопекарного использования.

Целью настоящего исследования является установление взаимосвязей между фракционным составом зерна тритикале казахстанской селекции и его мукомольными свойствами для оценки технологической пригодности зерна к переработке.

Задачи исследования:

• •    изучить фракционный состав зерна сортов тритикале, отобранных для оценки их технологических свойств при мукомольной переработке;

• •    установить соотношение крупных, средних и мелких фракций, а также оценить их однородность в пределах каждого сортообразца;

• •    определить влияние фракционного состава на выход муки, её зольность и степень помола;

• •    выявить сортовые особенности, обуславливающие различия в распределении зерновых фракций;

• •    оценить информативность методов анализа фракционного состава применительно к зерну тритикале.

Научная новизна исследования заключается в комплексном анализе фракционного состава зерна тритикале с установлением зависимостей между параметрами фракционного распределения и показателями его мукомольных свойств.

Практическая значимость работы состоит в возможности использования полученных данных для обоснованного выбора сортов тритикале, наиболее целесообразных для конкретных направлений переработки, а также для оптимизации технологических режимов на мукомольных предприятиях.

Материалы и методы исследований

Объектами исследования служили сортообразцы тритикале казахстанской селекции – Таза, Азиада и Кожа, районированные в южных регионах Республики Казахстан и включённые в Государственный реестр селекционных достижений. Образцы отбирали с учётом их потенциальной пригодности для переработки в муку. Зерно отбирали с соблюдением требований репрезентативности, очищали от примесей и сортировали перед анализом.

Фракционный состав определяли методом ситового анализа с использованием лабораторных сит с размером ячеек от 3,0 до 1,4 мм, включая поддон. Просеивание проводили на лабораторном вибросите; масса фракций выражалась в процентах от общей навески.

Оценку технологических свойств зерна проводили по стандартным методикам. Помол выполняли на мельничной установке МЛУ-202; выход муки определяли по массе готового продукта. Зольность муки устанавливали согласно ГОСТ 9404-88 с применением муфельной печи. Белизну муки определяли по ГОСТ 26361–201, Мука. Методы определения белизны.

Обработка экспериментальных данных проводилась методами вариационной статистики. Для выявления зависимостей между фракционным составом зерна и технологическими показателями применяли корреляционный анализ и графическую интерпретацию результатов.

Результаты и их обсуждение

На начальном этапе проведена оценка исходных технологических свойств зерна сортов тритикале, отобранных для последующего фракционного анализа. Изученные показатели характеризуют мукомольную пригодность сырья и отражают сортовые различия, влияющие на эффективность переработки. Оценка выполнена по стандартным методикам лабораторного помола и химического анализа. Результаты представлены в таблице 1.

Таблица 1. Исходные физико-химические и технологические показатели зерна сортообразцов тритикале

Показатель	№1	№2	№3
Физические характеристики
Масса 1000 зерен, г	37,8	35,6	35,4
Натура, г/л	629	612	614
Общая стекловидность, %	62	54	38
Выравненность, %	80,2	69,9	65,3
Крупность, % (сход сита 2,5×20)	97,0	75,1	68,4
Проход 2,0×20/ сход 1,8×20, %	0,5	0,4	0,4
Химические характеристики (содержание, % на СВ)
Клейковина, % /ИДК	26,6/85	21,1/84	16,4/95
Белок	14,5	12,5	12,2
Крахмал	54,0	55,0	53,7
Сахаров	5,0	4,8	4,2
Клетчатка	8,8	9,8	9,0
Жир	4,4	7,7	5,7
Зола	2, 02	2,01	2,09

Примечание: № 1 – образец сорта Таза; № 2 – образец сорта Азиада; № 3 – образец сорта Кожа.

В таблице 1 представлены результаты оценки физико-химических характеристик зерна трёх сортообразцов тритикале: №1 – Таза, №2 – Азиада, №3 – Кожа. Приведены данные по массе

1000 зерен, натуре, стекловидности, выравненности, крупности, а также химическому составу. Крупность характеризует долю крупнозерновой фракции, прошедшей через сито

• 2,5×20 мм, а выравненность – однородность зерна по размеру. Эти показатели влияют на формирование фракционного состава, предопределяя преобладание определённых фракций при просеивании. Более крупное и выравненное зерно, как правило, обеспечивает больший выход муки и ниже зольность за счёт уменьшения доли оболочек.

В соответствии с задачей исследования, представленной в первом разделе, проведено изучение фракционного состава зерна тритикале отобранных сортов. Результаты ситового анализа отражены в таблице 2.

Таблица 2. Распределение зерна тритикале по фракциям крупности (остаток на ситах), %

Номера сит (диаметр отверстий, мм)	Сорта тритикале
	Таза	Азиада	Кожа
3,0 × 20	6,92	7,50	7,75
2,8 × 20	40,25	22,76	15,32
2,5 × 20	34,03	46,61	28,44
2,2 × 20	12,97	15,87	29,49
2,0 × 20	4,25	6,51	17,46
1,7 × 20	0,62	0,66	0,54
1,4 × 20	0,27	0,38	0,37
Поддон	0,20	0,22	0,14

Результаты ситового анализа (табл. 2) выявили различия в распределении зерна по фракциям крупности в зависимости от сорта. У сорта Таза преобладали фракции, представленные остатками на ситах 3,0×20 и 2,8×20 (в сумме 47,17%), при наличии выраженной доли фракции выше средней крупности — 2,5×20 (34,03%), что свидетельствует о преобладании крупного зерна. У сорта Азиада основная масса распределена между фракциями выше средней (46,61%) и крупной (30,26%). Для сорта Кожа характерна доминирующая доля средней фракции (46,95%) при меньших значениях крупной (23,07%) и выше средней (28,44%).

Мелкие фракции во всех сортах составляют менее 1,3%, что указывает на хорошую выполненность зерна исследуемых сортов тритикале. Различия в распределении по фракциям создают предпосылки для варьирования выхода и зольности муки, а также влияют на эффективность переработки зерна.

Визуальное представление соотношения крупной, выше средней, средней и мелкой фракций по сортам тритикале представлено на рисунке 1.

Гистограмма (рис. 1) иллюстрирует различия в распределении фракций по крупности у сортов тритикале. Сорт Таза характеризуется преобладанием фракций более крупных частиц, совокупная доля которых превышает 77%. У Азиады основное зерно сосредоточено в зонах выше средней и средней крупности, с меньшим содержанием крупных частиц. Для сорта Кожа наиболее выражена средняя фракция, при относительно сбалансированном участии крупных и выше средних фракций. Незначительное количество мелких частиц (менее 1,3%) во всех образцах указывает на хорошую выполненность зерна и низкое содержание оболочечных включений.

Рисунок 1. Соотношение фракций различной крупности в зерне сортов тритикале

После анализа соотношения фракций (рис. 1) проведена оценка степени изменчивости их содержания в сортообразцах. Для этого использован коэффициент вариации (CV) – относительный показатель разброса, рассчитываемый как отношение стандартного отклонения к среднему значению и выражаемый в процентах. Он позволяет количественно оценить однородность фракционного состава: чем ниже значение CV, тем выше стабильность размера частиц внутри сорта. Напротив, более высокие значения указывают на неравномерность распределения, что может отрицательно сказываться на равномерности помола и технологических свойствах муки. Результаты расчётов приведены в таблице 3. Кроме того, для наглядного представления вариабельности фракций был построен график (рис. 2), отражающий значения коэффициента вариации по ситам в разрезе сортов.

Таблица 3. Коэффициенты вариации фракций зерна тритикале по результатам ситового анализа, %

Номера сит (диаметр отверстий, мм)	Сорта тритикале
	Таза	Азиада	Кожа
3,0 × 20	30,1	14,1	40,4
2,8 × 20	32,4	60,3	71,4
2,5 × 20	44,2	28,1	38,3
2,2 × 20	8,6	18,0	30,6
2,0 × 20	72,9	37,7	46,5
1,7 × 20	38,7	25,5	11,6
1,4 × 20	44,4	60,2	98,7
Поддон	81,4	77,3	52,4

Рисунок 2. Коэффициенты вариации фракционного состава зерна сортов тритикале

Рисунок 2 демонстрирует изменчивость распределения фракций по ситам в разрезе сортов тритикале на основе коэффициента вариации. Установлено, что наибольшая стабильность содержания наблюдается в среднеразмерных фракциях (2,5×20 и 2,2×20 мм), где значения CV минимальны, особенно у сорта Азиада. Наибольшие колебания зафиксированы в мелких и крайних фракциях (1,4×20 и поддон), что указывает на их наименьшую однородность. У сорта Кожа отмечена высокая вариабельность почти по всем фракциям, в то время как Азиада демонстрирует наиболее устойчивое распределение. Эти различия отражают степень фракционной однородности зерна и подтверждают сортовую специфику, важную для прогноза перерабатываемости.

С целью установления взаимосвязи между фракционным составом зерна и его мукомольными свойствами проведены лабораторные помолы опытных сортообразцов тритикале. Наряду с определением выхода муки, оценивались её качественные характеристики, включая зольность, степень белизны, а также содержание и качества сырой клейковины. Результаты исследований представлены в таблице 4.

Таблица 4. Мукомольные характеристики исследуемых сортообразцов тритикале

Сорта тритикале	Выход муки, %	Выход отрубей, %	Белизна, ед. пр.	Зольность, %	Клейковина % / ИДК
Таза	69,1	29,0	49,5	0,78	26,8/88
Азиада	68,6	29,2	48,8	0,95	21,2/93
Кожа	68,2	29,0	46,5	1,04	16,6/101

Анализ мукомольных характеристик исследуемых сортов тритикале (табл. 4) показал, что сорта Таза, Азиада и Кожа имеют сопоставимые значения выхода муки, варьирующие в пределах 68,2- 69,1 %. Зольность муки возрастает от сорта

Таза (0,78%) к сорту Кожа (1,04%), отражая увеличение доли оболочечных частиц в продукте. Белизна муки снижалась по тому же направлению, достигая наименьшего значения у сорта Кожа (46,5 ед. пр.). Показатели клейковины также демонстрировали сортовые различия: от 26,8% и ИДК 88 у сорта Таза до 16,6 % и ИДК 101 у сорта Кожа, что свидетельствует об уменьшении содержания и ухудшении качества клейковины по этому ряду. Полученные данные позволяют оценить технологическую направленность каждого сорта и их пригодность для получения муки различного назначения.

Анализ выявил тесные корреляционные связи между содержанием отдельных фракций зерна тритикале и мукомольными характеристиками. Классификация фракций по крупности проводилась на основе ситового анализа, аналогичного принятому для мягкой пшеницы: к крупным отнесён сход сита 2,8×20 мм и 2,5×20 мм; к средним – 2,2×20 мм; к мелким – 1,7×20 мм и ниже.

Установлено, что увеличение доли схода фракций 2,8×20 мм и 2,5×20 мм сопровождается снижением зольности и повышением белизны муки, что отражает лучшую выполненность зерна. В то же время увеличение доли схода фракций 2,0×20 мм и 2,2×20 мм связано с повышением зольности и снижением белизны.

Наиболее значимые зависимости установлены при помощи линейной регрессии: 1.Зависимость зольности от схода фракции 2,8×20 мм:

Y зольн. =-0,013⋅X 2,8×20 +1,32 2.Зависимость выхода муки от схода фракции 2,0×20 мм:

Y выход =-0,068⋅X 2,0×20 + 69,5

• 3.    Зависимость белизны муки от схода фракции 2,2×20 мм:

Y белизна =-0,11⋅X 2,2×20 + 51,9

Полученные зависимости подтверждают влияние фракционного состава зерна на мукомольные характеристики и подчёркивают его значимость при оценке технологической пригодности зерна к переработке.

Заключение. выводы

Целью настоящего исследования было установление влияния фракционного состава зерна тритикале казахстанской селекции на его мукомольные характеристики, такие как зольность, белизна и выход муки. Для достижения поставленной цели применялись методы ситового анализа для фракционирования зерна по размеру частиц, лабораторные методы определения мукомольных показателей, а также корреляционный и регрессионный анализы для выявления взаимосвязей между переменными.

В результате исследования установлены сортовые различия в распределении фракций зерна тритикале, определена степень их однородности и вариабельности. Анализ показал наличие устойчивых корреляционных связей между содержанием отдельных фракций и мукомольными характеристиками. Увеличение доли крупных фракций (2,8×20 мм и 2,5×20 мм) коррелирует с улучшением качества муки — снижением зольности и повышением белизны. В то же время увеличение доли средних фракций (2,0×20 мм и 2,2×20 мм) сопровождается снижением белизны и ростом зольности. Полученные регрессионные зависимости количественно подтверждают значимость морфологического состава зерна как одного из ключевых факторов его технологической пригодности.

Таким образом, результаты работы подтверждают гипотезу о том, что фракционный состав зерна тритикале оказывает существенное влияние на его перерабатываемость в муку. Это знание расширяет научное представление о показателях качества зерновых культур и может быть использовано как в агрономии и зерновой селекции, так и в мукомольной промышленности для оценки и сортировки сырья.

Практическая значимость исследования заключается в возможности использования полученных данных при селекционной оценке сортов тритикале, разработке стандартов качества и оптимизации процессов переработки. Внедрение результатов позволит повысить экономическую эффективность переработки зерна за счёт рационального отбора сортов и улучшения качества муки.

В дальнейшем перспективными направлениями исследований являются изучение влияния агротехнологических условий на фракционный состав зерна тритикале, расширение выборки по сортам, а также разработка моделей прогнозирования мукомольных свойств на основе морфологического профиля зерна.

Исследование проведено в рамках научнотехнической программы Министерства сельского хозяйства Республики Казахстан № BR22886613 «Разработка инновационных технологий по переработке и хранению сельскохозяйственной растениеводческой продукции и сырья» (проект

№9-2024/2026 «Разработка инновационной технологии хранения и переработки различных сортов тритикале в высокоэффективную продукцию зерноперерабатывающей отрасли»).