Исследование физических и биохимических свойств новых сортов мягкой и твердой пшеницы Казахстана
Автор: Искакова Г.К., Изтаев Б.А., Куанышбекова К.
Журнал: Вестник Алматинского технологического университета @vestnik-atu
Рубрика: Техника и технологии
Статья в выпуске: 4 (94), 2012 года.
Бесплатный доступ
В работе изучены физические и биохимические свойства новых сортов мягкой (Богарная 56, Алмалы, Казахстанская 10) и твердой (Дамсинская 90, Дамсинская янтарная, Корона) пшеницы. Представленные образцы зерна мягкой и твердой пшеницы различаются по физическим и биохимическим свойствам и принадлежат к разным группам и классам. Результаты исследований позволят совершенствовать технологию формирования целевых партий на хлебоприемных элеваторах, помольных партий на мельзаводах и дозирование муки на макаронных фабриках при приготовлении макаронных изделий из мягких и твердых сортов пшеницы.
Макаронные изделия, пшеница, физические свойства, биохимические свойства, тип
Короткий адрес: https://sciup.org/140204575
IDR: 140204575
Текст научной статьи Исследование физических и биохимических свойств новых сортов мягкой и твердой пшеницы Казахстана
На рынке продуктов питания широким спросом пользуются высококачественные и недорогие продукты повседневного ассортимента. Это в полной мере относится к такому незаменимому продукту, как макароны. Макаронные изделия представляют собой консервированное тесто из пшеничной муки специального помола. Они имеют высокую питательную ценность, хорошую усвояемость, быстро развариваются, хорошо перевозятся и сохраняются.
Хотя макаронные изделия по составу чрезвычайно просты, их повсеместное распространение началось всего сто с не большим лет назад. Причину следует искать в том, что выращивание пшеницы долгое время было делом непростым, возможным лишь в отдельных регионах планеты. Это мешало макаронам достичь той популярности, какую они по праву заслуживают. Кроме того, путь пшеничного зерна от посева до мельничного жернова был долог и труден – упростить и ускорить процесс удалось только с помощью современной сельскохозяйственной техники.
Основными видами сырья для производства макаронных изделий служат мука, получаемая размолом зерна пшеницы, и вода. К дополнительному сырью относят различные обогатительные и вкусовые добавки [1,2].
В настоящее время Казахстан производит зерно пшеницы в достаточном количестве для полного удовлетворения собственных нужд и экспортной торговли. При этом общепризнано, что казахстанское зерно отличается высокими технологическими достоинствами. Республика Казахстан, занимая 2% территории мира, 3,3% площади посевов зерновых при 0,3% населения производит 1,5% зерна всех видов, а на долю пшеницы приходится 3,2% мирового сбора [3].
Основой товарной классификацией пшеницы в отечественных стандартах является разделение по типам, т.к. тип зерна – это его характеристика по устойчивым природным признакам, связанным с его технологическими и товарными достоинствами.
В Казахстане пшеницу подразделяют в соответствии с действующим стандартом ГОСТ 9353-90 на шесть типов, которые (кроме пятого и шестого) включают в себя подтипы по цвету (оттенкам) и стекловидности [3]:
-
I. Мягкая яровая краснозерная (4 подтипа: 1- темно-красная стекловидная; 2 – красная; 3– светло-красная; 4- желтая);
-
II. Твердая яровая (2 подтипа: 1– темно-янтарный; 2– светло-янтарный);
-
III. Мягкая яровая белозерная (2– подтипа: 1–белый стекловидный; 2 – белый);
-
IV. Мягкая озимая краснозерная (4 подтипа: 1-темно-красный; 2-красный; 3-светло-красный; 4-желтый);
-
V. Мягкая озимая белозерная (подтипов не имеется);
-
VI. Твердая озимая (подтипов не имеется).
Многовековая практика производства макаронных изделий показывает, что лучшими макаронными свойствами обладает пшеница II типа – яровая твердая. Сорта этой пшеницы культивируют в степных засушливых районах на хорошо удобренных почвах.
Для изготовления макаронных изделий хорошего качества пригодны также некоторые сорта мягкой яровой белозерной пшеницы (тип III), отличающиеся высокой стекловидностью и большим содержанием белка, высокостекловидная, сильная пшеница. К их числу относятся: Целинная 20, Целинная 21, Шортандинская 25, Безенчук-ская 98, Кзыл-бас, Карагандинская 2, Уральская 52, Саратовская 29, Саратовская 42 и др.
Мука, которую получают размолом зерна мягкой пшеницы с низкой степенью стекловидности (мучнистое зерно), используется для изготовления макаронных изделий только при недостатке продуктов помола твердой и высокостекловидной мягкой пшеницы, поскольку, несмотря на меньшую требовательность мучнистой пшеницы к условиям выращивания и более высокую урожайность ее по сравнению с твердой пшеницей, она имеет более низкие макаронные свойства. Это связано в первую очередь с отличиями в составе и свойствах основных химических компонентов зерна пшеницы.
Увеличение числа сортов сильных и ценных пшениц обладающих хорошими технологическими свойствами зерна является определяющим фактором продовольственной безопасности республики. Товарная ценность партии зерна зависит от качества зерна. О качестве судят по многим характеристикам, в том числе по природным особенностям, при этом большое значение имеет строение, форма зерна, линейные размеры, его химический состав, физические и биохимические свойства. Изучение особенности строения зерна и его физических, биохимических свойств имеет большое значение – это позволит установить потенциальную возможность извлечения эндосперма в виде муки высших сортов с высокими хлебопекарными и макаронными свойствами.
Объекты и методы исследований
Для проведения экспериментальных исследований использованы образцы зерна мягкой (Богарная 56, Алмалы, Казахстанская 10) и твердой (Дамсинская 90, Дамсинская янтарная, Корона) пшеницы и определены показатели, характеризующие их физические и биохимические свойства.
Применявшиеся методы исследования свойств зерна изложены в соответствующих руководствах [4-9].
Натурную массу зерна определяли по ГОСТ 10840-64 и выражали в г/л.
Общую стекловидность определяли по ГОСТ 10987-76 и выражали в процентах.
Замеры твердозерности выполнены на инфракрасном анализаторе UK (Pacific Scientific 4250), предварительно откалиброванном с прибора SKCS 4100 (Single Kernel characteristic system).
Способ определения числа падения – это международный метод определения а-амилазы в зерне пшеницы и ржи, в муке. Метод основан на быстрой желатинизации суспензии муки или муки крупного помола в кипящей водяной бане с последующим изменением разжижающего действия а-амилазы на крахмал. Значения числа падения обратно пропорциональны количеству а-амилазы в образце.
Для определения массы 1000 зерен навеску после удаления сорной и зерновой примесей смешивали и распределяли ровным слоем в виде квадрата, который делили по диагонали на четыре треугольника и из каждых двух противоположных треугольников отсчитывали пробы по 500 целых зерен (по 250 зерен от каждого треугольника). Массу обеих проб складывали и получали массу 1000 зерен. Разница между массами двух проб не должна превышать 5 % их среднего значения.
Влажность зерна определяли стандартным методом путем высушивания навесок размолотого зерна в электрическом шкафу СЭШ-3М при температуре 130 0 C в течение 40 мин с последующим охлаждением и определением разницы в массе, получившейся в результате обезвоживания. Влажность выражали в процентах.
Количество и качество клейковины зерна определяли по ГОСТ 13586.1-68. Метод определения показателя седиментации по методу Зелени, применяемый для оценки качества пшеницы, применяют только к пшенице Triticum aestivum. Под показателем седиментации понимают объем осадка, полученного в установленных условиях из суспензии испытуемой пшеничной муки в растворе молочной кислоты. Сущность метода заключается в том, что анализируемый материал суспензировали в течение 10 мин, отстаивали в течение 5 мин, после чего определяли объем образовавшегося осадка в мл. Число, показывающее объем осадка, выраженного в миллиметрах, является показателем осаждения.
Результаты и их обсуждение
Анализ приведенных данных (таблица 1) позволяет сделать вывод, что физические (масса 1000 зерен, натура, стекловидность, твердозерность, выравненность) и биохимические (количество и качество клейковины, белок, зольность, число падения) показатели исследуемых образцов пшеницы колеблются в значительных пределах.
Масса 1000 зерен – один из очень важных показателей, характеризующих технологическую ценность зерна. Считается, что чем выше масса 1000 зерен, тем ценнее зерно и тем оно лучше выполнено. Одновременно этот показатель характеризует плотность зерна, при равном его размере высокая масса 1000 зерен свидетельствует о большом запасе в зерне питательных веществ. Масса отдельных зерен может быть одинаковой при различной их форме вследствие разной степени выполненности зерна. Масса 1000 зерен тесно связана с другими показателями, поэтому оказывает заметное влияние на технологические свойства зерна. С увеличением массы 1000 зерен возрастает крупность зерна и относительное содержание в нем эндосперма. Установлено, что зерно с большей массой 1000 зерен позволяет получить больший выход муки лучшего качества. Результаты оценки качества исследуемых образцов показали, что масса 1000 зерен у твердых сортов колеблется в пределах от 40,2 до 43,4 г, у мягких сортов – от 29,7 до 31,6 г. Максимальной массой 1000 зерен обладала твердая пшеница Дамсинская 90, а минимальной – мягкая пшеница Казахстанская 10. При этом наблюдается тенденция уменьшения массы 1000 зерен при заметном снижении стекловидности зерна.
Особого внимания заслуживает натура зерна, нашедшая повсеместное применение в практике внутренней и международной оценки товарного зерна. Ее издавна рассматривают как косвенный показатель выходов муки. Значение этого показателя в твердой пшенице Дамсинская 90 составил 831 г/л, в Дамсинской янтарной – 826 г/л, в Короне - 816 г/л, а в мягкой пшенице Богарная 56 натура составила 791 г/л, в Алмалы – 779 г/л, в Казахстанской 10 – 748 г/л. Из исследуемых образцов зерна самой низкой натурой характеризовался сорт Казахстанская 10. Высокими величинами натуры характеризовались все твердые сорта пшеницы.
Таблица 1 – Показатели качества исследуемых сортов пшеницы
Сорт пшеницы |
Тип |
43 о о 1 m |
Засоренность, % |
cd |
со О О О cd о cd 5 |
43 о о те о и |
О о те Н |
те те о |
Клейковина |
о те К О о |
45 Н О О m |
43 о те о сс |
|||
сорная |
зерновая |
% |
ИДК |
||||||||||||
Мягкая пшеница: |
|||||||||||||||
Богарная 56 |
ІV |
11,58 |
0,6 |
1,0 |
791 |
31,6 |
63 |
73 |
54,6 |
28,9 |
72 |
13,45 |
255 |
76 |
1,92 |
Алмалы |
ІV |
11,96 |
0,8 |
0,9 |
779 |
32,4 |
58 |
69 |
54,4 |
28,1 |
76 |
13,14 |
238 |
74 |
1,80 |
Казахстанская 10 |
І |
11,77 |
1,0 |
1,6 |
748 |
29,7 |
48 |
58 |
38,7 |
23,7 |
86 |
11,96 |
200 |
73 |
1,85 |
Твердая пшеница: |
|||||||||||||||
Дамсинская 90 |
ІІ |
11,7 |
0,9 |
0,9 |
831 |
43,4 |
96 |
92 |
- |
33,4 |
67 |
18,8 |
- |
82 |
1,92 |
Дамсинская янтарная |
ІІ |
12,1 |
0,8 |
0,8 |
826 |
42,6 |
94 |
87 |
- |
32,6 |
70 |
17,6 |
- |
83 |
1,95 |
Корона |
ІІ |
11,8 |
1,0 |
1,0 |
816 |
40,2 |
91 |
80 |
- |
30,9 |
72 |
16,8 |
- |
80 |
1,97 |
Стекловидность характеризует консистенцию эндосперма пшеницы и оказывает основное влияние на условия подготовки и переработки зерна в муку, т.е. мукомольные свойства. Считается, что стекловидное зерно обладает наибольшей прочностью, и мука из такой пшеницы получается рассыпчатая, с хорошей севкостью. Значение стекловид-ности исследуемых образцов колеблется в диапазоне от 48 до 96 %. Общей стекловид-ностью выше 60% обладают образцы пшеницы Богарная 56, Дамсинская 90, Дамсинская янтарная, Корона.
Многочисленными исследованиями доказано, что показатель стекловидность очень лабильный и значительно изменяется под воздействием различных факторов. Установлено также, что при одинаковой стекловид-ности зерно пшеницы разных сортов может иметь различные технологические свойства. В связи с этим в последние годы при оценке качества пшеницы все большее признание получает такой показатель, как твердозерность. Диапазон твердозерности испытываемых образцов колеблется в пределах от 58 до 92 ИТ. Представленные сорта относятся к двум категориям: твердозерным и среднетвердозерным, соответственно с величиной твердозерности свыше 66 ИТ и от 65 до 48 ИТ.
Крупность, выравненность партии зерна во многом определяют условия его переработки. Режим и стабильность технологического процесса размола зерна, выход и качество муки в значительной степени зависят от крупности зерна и его выравненности. Естественно, что зерно крупное, выровненное обладает более высокими технологическими качествами.
Выравненность зерна определяли по наибольшей суммарной массе остатков на двух смежных ситах. Наиболее высокая выравненность зерна у твердых сортов пшеницы 80% и выше, мягкие сорта пшеницы Богарная 56, Алмалы и Казахстанская 10 относятся по выравненности к средней группе от 73 до 76%.
Исследования биохимических свойств зерна показали, что изучаемые образцы пшеницы различны по качественным параметрам зерна. Содержание клейковины в пшеничном зерне и муке является очень важным показателем. Высокие пищевые достоинства пшеничной муки в значительной мере обусловлены содержанием и качеством клейковины. Установлено, что содержание сырой клейковины в твердых сортах пшеницы больше чем в мягких сортах. Так, содержание клейковины в твердых сортах пшеницы Дамсинская 90, Дамсинская янтарная, Корона составляет, соответственно, 33,4; 32,6; 30,9%; в мягких сортах пшеницы Богарная 56, Алмалы, Казахстанская 10 - 28,9; 28,1 и 23,7.
Под качеством клейковины понимают совокупность ее физических свойств: растяжимость, эластичность, связность. Эти свойства зависят от плотности «упаковок» индивидуальных белковых компонентов в единый межмолекулярный комплекс, имеющий, как известно, сложную четвертичную структуру. Структура клейковинного белка создается межмолекулярными связями, среди которых значительная роль принадлежит дисульфидным и водородным связям. Основная функция этих связей – стабилизация макромолекулярной структуры белков в пространстве. От количества этих связей в структуре клейковинного белка зависит качество клейковины [10]. Поэтому учет в зерне наряду с количеством клейковины и ее качества является обязательным, этот признак считается менее стабильным, в некоторых случаях наблюдается переход клейковины из одной группы в другую, когда ее исходное качество находилось на грани двух групп. В наших случаях исследуемые сорта пшеницы по качеству клейковины относятся к двум группам : первой и второй.
Общий белок пшеницы – это важнейший составной компонент зерна, жизненно необходимый в пищевом рационе человека, выступает в первую очередь как показатель его биологической ценности, являющейся частью пищевой ценности.
Анализ данных показывает, что в изучаемых твердых сортах пшеницы содержание белка колеблется в пределах от 16,8 до 18,8%, в мягких сортах – от 11,96 до 13,45%.
Зольность зерна изменяется в довольно широких пределах и зависит как от сортовых особенностей, так и от почвенно-климатических условий выращивания. Зольность зерна влияет на содержание балластной группы муки и на ее цвет. Известно, чем больше зольность зерна, тем меньше выход сортовой муки определенного качества. По данным таблицы видно, что зольность в твердой пшенице Дамсинская 90 составила 1,92%, Дамсинской янтарной – 1,95%, Короне – 1,97%, Богарной 56 - 1,92%, Алмалы – 1,8%, Казахстанской 10 - 1,85%.
По величине числа падения сорта пшеницы можно отнести к зерну с оптимальной амилазной активностью, отличного качества с величиной числа падения от 200 до 300 с.
Заключение, выводы
Таким образом, представленные образцы зерна мягкой (Богарная 56, Алмалы, Казахстанская 10) и твердой (Дамсинская 90, Дамсинская янтарная, Корона) пшеницы различаются по физическим и биохимическим свойствам и принадлежат к разным группам и классам.
Список литературы Исследование физических и биохимических свойств новых сортов мягкой и твердой пшеницы Казахстана
- Медведев Г.М. Технология макаронных изделий. -СПБ.: ГИОРД, 2005.-312 с.
- Назаров Н.И. Технология макаронных изделий. -М.: Пищевая промышленность, 1978. -288с.
- Омаров Т.Е. Научно-технологические принципы формирования экспортных партий зерна пшеницы: монография. -Алматы: ТОО «Издательство LEM», 2009. -184с.
- Егоров Г.А. и др. Практикум по технологическому контролю производства хлебопродуктов. -М.: Колос, 1980. -192с.
- Казаков Е.Д. Методы оценки Качества зерна. -М.: Агропромиздат, 1987. -215с.
- Оценка качества зерна. Справочник/Василенко И.И., Комаров В.И. -М.: Агропромиздат, 1987. -208с.
- Abugalieva A.J., Srokbayev S., Dracheva L., Savin V.N. Spring wheat in Kazakhstan. Current status and Future Directions. -Proceedings of the Kazakhstan. -CIMMYT Conference. -Shortandy, Akmola, September 22-24, 1997. -P. 49-56.
- Abugalieva A.J., Dracheva L.M., Fursov O.V., Esimbekova M.A. Common wheat hardness in Kazakhstan: NIRS, varieties and grain quality breeding strategy. -Jn 16th JCC conference «Cereal Science -its contribution to health and well being», May 9-12, 1998, Vienna, Austria, P.56
- Беркутова Н.С. Методы оценки и формирование качества зерна. -М.: Росагропромиздат, 1991. -206с.
- Онгарбаева Н.О. Формирование по-мольных партий пшеницы по технологическому потенциалу зерна: монография. -Алматы: АТУ, 2005. -165с.