Исследование взаимосвязи гранулометрического состава образцов гречневой муки, представленных в торговых сетях г. Москва, и их технологических свойств

В настоящее время широко распространены мучные кондитерские и кулинарные изделий с заменой пшеничной муки в рецептурах нетрадиционными видами муки из зерновых, крупяных, бобовых, масличных культур и другим растительным сырьем. Популярно в последнее время использование гречихи. В этом смысле гречиха обыкновенная – традиционная зерновая культура для нашей страны. Ее достоинства общепризнанны для диетического питания. Гречневая мука широко используется в различных областях пищевой промышленности. Разработан широкий ассортимент рецептур пищевой продукции с использованием гречневой муки. В настоящее время в промышленной практике российских предприятий гречневой мукой заменяют от 10 до 20% муки в составе рецептур бисквитов, печенья, хлебобулочных изделий, а также кулинарной продукции, но новый интерес во всем мире обусловлен наличием в ней ряда соединений с антиоксидантными свойствами, а также возможностью изготовлять безглюте-новые и продукты с низким гликемическим индексом [1, 2, 6–10].

Наилучшими хлебопекарными свойствами обладает пшеничная хлебопекарная мука высшего сорта (ГОСТ 52189-2003) дисперсность которой характеризуется средневзвешенным размером частиц не менее 100 мкм, а содержание фракций частиц размером менее 80 мкм составляет не более 30%, фракций части размером более 120 мкм составляет не менее 30% [3].

В РФ из зерна гречихи традиционно получают муку для диетического и детского питания. Мука должна иметь светло-бежевый, кремовый, бежевый с сероватым оттенком цвет и слегка горьковатый (ореховый) вкусом. В настоящее время в торговых сетях г. Москва представлена традиционная мука гречневая из из пропаренной крупы и новый вид муки гречневой из непропаренной крупы.

При выработке гречневой муки в промышленных масштабах из зерна, подвергнутого термической обработке получают муку коричневого цвета. Мука из непропаренной гречихи характеризуется бледно зеленым цветом и ее называют зеленой. Технологические особенности гречихи, как крупяной культуры исследовали многие отечественные и зарубежные ученые. Традиционно при производстве коричневой гречневой муки используют стадии очистки от растительных примесей и оболочек, гидротермической обработки (ГТО), разделения на фракции, раздельного размельчения, помола, просеивания. Многолетние исследования в МГУПП были направлены на установление критериев процесса измельчения зерна с целью получения муки с заданной дисперсностью. Было изучено влияние вида используемого оборудования и его компоновки в технологических схемах, технологических режимов измельчения и влаготепловой обработки на выход, качество муки [3].

На разных заводах используют разные технологические схемы получения муки. Одна из традиционных стадий получения коричневой муки – увлажнение и пропаривание при давлении пара 0,3 МПа, в течение 3–5 мин, и высушивание до влажности 12–14%. измельчения. Используется технологическая схема, состоящая из стадий: прожаривание при 170–200°С в течение 3–5 мин, увлажнение водой при 100 С, пропаривание, затем подсушивание. Цель совершенствования технологии на заводах – улучшение качества крупы, увеличение выхода муки, сокращение энергозатрат на производство [3, 5]. Но при изменении технологии производства муки меняется гранулометрический состав муки. Так, при увеличении давления пара от 0,05 МПа до 0,25 МПа и одновременном снижении длительности обработки с 15 мин до 2 мин меняется фракционный состав муки так, что доля крупных частиц увеличивается с 20,6 до 27,4%; средних с 6,2 до 7,1%, а мелких уменьшается с 43,7 до 37,6% [3].

Биохимические особенности зерна, все виды механических воздействий, типы используемого оборудования и технологических режимов предопределяют структурно-механические свойства муки, которые увязывают с дисперсностью муки. Размеры частиц муки характеризуют сорт муки. Размеры частиц в значительной мере оказывают влияние на биохимические и коллоидные процессы на стадии приготовления теста, а также на качество и выход готовых изделий. В трудах [3,5] указаны размеры частиц, характеризующие муку с лучшими хлебопекарными свойствами: средневзвешенный размер частиц не менее 0,1000 мм, а содержание фракции менее 0,0800 мм не более 30%, при этом частиц с размером 0,1200 мм не менее 30%.

Широко гречневая мука используется в хлебопекарной отрасли, обогащая хлеб более полноценным белком, витаминами и минеральными веществами, позволяет улучшить вкусовые качества и ароматизировать хлеб. В МГУПП изучена возможность производства хлебобулочных изделий из смеси пшеничной и гречневой муки. Показано, что ввод до 20% гречневой муки в рецептуру хлебобулочных изделий не сказывается на пористости, удельном объеме хлеба [1]. Предложено использовать в рецептурах мучных кондитерских изделий [2, 6]. Важнейшей областью применения гречневой муки является ее использование в лечебном, детском и диетическом питании.

Тем не менее, технологические достоинства и пищевая ценность различных видов гречневой муки как сырья для производства хлебобулочных и мучных кондитерских изделий изучены недостаточно, в действующих в настоящее время нормативных документах не приведены необходимые показатели. Отсутствуют сравнительные данные о физико-химических показателях гречневой муки, полученной в условиях различных производств из пропаренной (коричневой) и непропаренной (зеленой) гречихи.

Цель работы – совершенствование системы оценки качества гречневой муки из пропаренной (коричневой) и непропаренной – (зеленой). Для реализации поставленной цели исследовали гранулометрический состав гречневой муки стандартным методом и на основе микроскопирования для образцов, изготовленных по разным нормативной документации; сравнивали микрофотографии образцов муки, а также жиро- и влагоудерживание.

Материалы и методы

При проведении исследований использовали муку гречневую «Гарнец» – ТУ 9293-00243175543-03; муку гречневую «Старожитная» – ТУ РБ 600024008.084-2002; муку гречневую «Крупно» – ТУ 9293-005-00932169-96; муку гречневую для детского питания – ГОСТ Р 31645-2012; муку гречневую из зеленой гречки «Гарнец» – ТУ 9293-002-43175543-03. Органолептическую оценку гречневой муки проводили в соответствии с ГОСТ Р 31645-2012. Оценку осуществляли на соответствие действующей нормативно-технической информации и профильным методом с предварительным выявлением необходимых дескрипторов, а затем по интенсивности их проявления. Изделия оценивала комиссия из 7 отобранных дегустаторов. Для оценки качества изделия приняли 10-бальную шкалу интенсивности без коэффициентов весомости. Влажность муки определяли по ГОСТ 9404–88. Крупность помола гречневой муки определяли по ГОСТ Р 31645-2012, а также оценивали по гранулометричекому составу. Гранулометрический состав гречневой муки определяли на информационно-измерительной системе «ГИУ-1-РС». Водоудерживающая способность (ЖУС) характеризовали количеством воды, удерживаемой продуктом против силы тяжести. Навеску муки в количестве 1 г помещали в градуированную центрифужную пробирку, добавляли 5 см3 воды, перемешивали в течение 1 мин при скорости вращения электрической мешалки 100 об/мин и оставляли в покое на 30 минут. Затем смесь центрифугировали в течение 25 мин со скоростью 5000 об/мин. Взвешивали пробирку с навеской и водой. Замеряли общий объем смеси в пробирке и объем воды, оставшейся не адсорбированной. Сливали не адсорбированную воду и устанавливали пробирки в наклонном положении на 10 минут для удаления оставшейся воды. Взвешивали пробирки. Обработку результатов осуществляли по формуле (1)

ВУС = (a – b)×100/c (1)

где a – вес пробирки с навеской и связанной водой, г; b – вес пробирки с навеской, г; c – навеска, г

Жироудерживающую способность (ЖУС) определяли вышеизложенным методом с заменой воды растительным рафинированным дезодорированным маслом. Микрофотографии выполнены на микроскоп с установленной в нем видеокамерой, входящей в комплект оборудования «Грануло-метр ГИУ-1» [4].

Результаты и обсуждение

Для проведения сравнительного анализа показателей качества в работе были использованы пять образцов гречневой муки производственных помолов разных производителей: четыре образца гречневой муки из пропаренной крупы (образцы 1–4) и один образец гречневой муки из непропаренной крупы (образец 5). Для возможности сравнения изучали комплекс показателей: органолептические, физико-химические, технологические свойства и крупность помола (таблицы 1–4).

По органолептическим показателям образцы 1–4 отличались по всем показателям. Цвет лежал в интервале интенсивности от светло-до темно-бежевого. Были выявлены различия в интенсивности гречишного вкуса и запаха. Образец 5, полученный из крупы зеленой, характеризовался светло-серым цветом и имел слабо-выраженный аромат, характерный для гречихи.

Таблица 1.

Органолептические показатели гречневой муки

Organoleptic Characteristics of buckwheat flour

Table1.

Показатели оценки | Assessment indicators
Цвет | Color	Вкус | Taste	Запах | Smell
Темно-бежевый | Dark beige	Некислый, не горький, сильно-выраженный гречишный | Not sour, not bitter, strongly expressed buckwheat	Сильно-выраженный гречишный, без посторонних запахов, не затхлый, не плесневелый | Strongly pronounced buckwheat, without foreign smell, not frowsy, not musty
Светло-серый | Light grey	Некислый, слегка сладковатый, выраженный гречишный | Not sour, slightly sweet, pronounced buckwheat	Выраженный гречишный, без посторонних запахов, не затхлый, не плесневелый | Pronounced buckwheat, without foreign smell, not frowsy, not musty
Светло-бежевый | Light beige	Некислый, не горький, выраженный гречишный | Not sour, not bitter, pronounced buckwheat	Выраженный гречишный, без посторонних запахов, не затхлый, не плесневелый. | Pronounced buckwheat, no foreign odors, not musty, not moldy.
Сероватобежевый | Grayish-beige	Некислый, не горький, сильно выраженный гречишный | Not sour, not bitter, strongly expressed buckwheat	Сильно-выраженный гречишный, без посторонних запахов, не затхлый, не плесневелый | Strongly pronounced buckwheat, without foreign smell, not frowsy, not musty
Светло-серый | Light grey	Некислый, слегка сладковатый, слабо выраженный гречишный | Not sour, slightly sweet, slightly pronounced buckwheat	Слабо выраженный гречишный, без посторонних запахов, не затхлый, не плесневелый | Weakly expressed buckwheat, without foreign smells, not musty, not moldy

Таблица 2.

Химический состав образцов муки (%)

Chemical composition of flour samples (%)

Table 2.

Образец Sample	Белки Proteins	Жиры Fats	Углеводы Carbohydrates	Влажность Humidity
1	12,5	2,5	70,0	9,4
2	10,9	2,6	70,0	8,8
3	12,3	2,0	70,0	8,4
4	9,0	2,0	79,0	10,0
5	12,6	3,3	57,1	10,2
Мука ржаная обдирная	8,9	1,7	61,8	13,5
Мука пшеничная в/с	10,3	1,1	69,6	14,4

По информации, вынесенной на этикетку, пищевая ценность, выражающая содержание основных веществ (таблица 2) была также различной. Образцы гречневой муки различались по количеству белков, которое варьировало от 9,0 до 12,6%, углеводов – от 57,1 до 79%, жиров – от 2,0 до 3,3%, влажность в интервале 8,4–10,0%. Во всех образцах гречневой муки содержание белков, жиров, углеводов было несколько выше, по сравнению с пшеничной и ржаной, исключение составил образец муки гречневой из непропаренной крупы (образец 5) содержание углеводов в котором составило 57,1%. Таким образом, отсутствие единой схемы выработки гречневой муки обусловливает то, что представленная на отечественном рынке гречневая мука отличается неоднородностью состава. Также, образцы характеризовались разным гранулометрическим составом. Гранулометрический состав образцов гречневой муки из пропаренной муки оценивали двумя методами – ситовым и микроскопическим (таблица 3).

Для всех образцов «проход через шелковое сито № 38» составил не менее 60%. По показателю «остаток муки на сите» образец 4 соответствовал требованиям ГОСТ 31645-2012 – 0,5%. Остальные образцы, выработанные по собственным НТД имели в своем составе более 2% крупных частиц.

Таблица 3.

Гранулометрический состав образцов гречневой муки

Table 3.

Size composition of buckwheat flour samples

Образец Sample	Ситовой анализ | Sieve analysis		ГИУ-1
	Сход с сита № 27, % 240 мкм и более Gathering with sieve № 27, % 240 Microns and More	Проход через сито № 38, % 150 мкм и менее Pass through a sieve № 38, % 150 microns and Less	% частиц размером 240 мкм и более % particle size 240 microns and More	% частиц размером 150 мкм и менее % particle size 150 microns and Less
1	5,6 ± 0,3	75,4 ± 3,7	0,35 ± 0,003	94,98 ± 0,94
2	12,2 ± 0,6	65,6 ± 3,3	0,12 ± 0,001	94,87 ± 0,94
3	8,4 ± 0,4	72,8 ± 3,6	0,45 ± 0,004	95,73 ± 0,95
4	0,5 ± 0,2	69,3 ± 3,4	1,74 ± 0,005	92,39 ± 0,92

Распределение частиц муки по размерам (таблица 3), полученные ситовым методом не совпадают с размером частиц, полученных микроскопическим методом, поскольку физикохимические процессы адгезии способствуют агломерации мелких частиц в более крупные и данный эффект не позволяет получить точные результаты. Аналогичные результаты были получены ранее для пшеничной муки [7, 8, 15]. Таким образом, контроль микроскопическим методом предоставляет больше информации для сравнения отдельных партий муки.

Очевидно, что для гречневой муки должна существовать оптимальная дисперсность, которая определяет ее технологические свойства. По результатам исследования гранулометрического состава образцов (1–4) гречневой муки из пропаренной гречихи микроскопическим методом на информационно-измерительной системе «ГИУ-1-РС», рассчитан суммарный объем всех фракций, среднеэквивалентый объему размер частиц (таблица 4).

Таблица 4.

Распределение частиц образцов гречневой муки различных производителей по размерам фракций, %

Table 4.

Distribution of sample particles buckwheat flour of different manufacturers by size of fractions, %

Размер частиц, мм | Particle size, mm	Образец 1	Образец 2	Образец 3	Образец 4
От числа частиц | From the number of particles
0,0050–0,0500 в т. ч. 0,0050–0,0100	58,69 30,33	85,56 50,21	82,84 39,49	73,21 29,44
0,0550–0,1000	21,51	6,52	6,38	8,79
0,1050–0,1500	14,18	5,79	6,51	10,09
0,1550–0,2000	4,39	1,63	3,13	4,36
0,2050–0,2500	1,23	0,5	1,16	3,56
От объема | of volume
0,0150–0,0500 в т. ч. 0,0050–0,0100	0,89 0,01	1,58 0,05	1,38 0,03	0,6 0,01
0,0550–0,1000	14,11	11,5	5,57	3,95
0,1050–0,1500	36,56	38,5	28,21	17,26
0,1550–0,2000	29,18	28,18	33,85	19,69
0,2050–0,2500	19,25	20,27	31	58,49
Среднеэквивалентный объему размер частиц d экв , мм Volume particle size d Eq mm	0,179	0,131	0,149	0,179
Суммарный объем всех фракций, мм3 Total volume of all fractions, mm3	45,18	18,43	25,39	46,80

В интервале размера 205–250 мкм у всех образцов присутствует от 0,5 до 3,56% частиц, частиц, размер которых не согласуется с нормальным распределением частиц по размеру.

При доказательстве нормальности распределения частиц по размерам математическими методами обработки экспериментальных данных выявлено, что крупные частицы выступают в качестве

«грубых ошибок», которые должны быть отброшены. Однако эти частицы присутствуют в образцах муки, определяют ее поверхностные свойства, участвуют в формировании свойств теста и готовой продукции, поэтому, на дальнейшем этапе исследований были сравнены поверхностные свойства образцов муки производственных помолов.

Несмотря на то, что образец 1 и образец 4 имеют одинаковый dэкв = 0,179 мм, у них имеются отличия в распределении частиц по размерам: крупных частиц в интервале размера 0,201–0,250 мм в образце 1 содержится 1,23%, а образце 4 – 3,56%, следовательно, всего частиц с размером с размером 0,005–0,200 мм в образце 1 – 99,36%, а в образце 4 – 96,75%. Самых мелких частиц с размером 0,005–0,010 мм в образцах 1 и 4 сходное количества – 30,33% и 29,44%, тогда как суммарное количество частиц с размером до 0,050 мм у образца 1 – 58,69%, а в образце 4 – 73,21%. Такое распределение частиц объясняет больший суммарный объем у образца 4 (46,80 мм³) по сравнению с образцом 1 (45,18 мм 3). Образцу 2 соответствует самые маленькие d экв = 0,131 мм и суммарный объем всех фракций – 18,43 мм³, так же самое большое количество частиц в интервале с размерами 0,005–0,010 мм – 50,21% и до 0,050 мм соответственно 85,56%. Следовательно, для гречневой муки, как и для пшеничной муки [15] установление гранулометрического состава микроскопическим методом также является самостоятельным необходимым методом, позволяющим более полно охарактеризовать муку.

Технологические свойства исследуемых образцов гречневой муки сравнивали по их жиро- (ЖУС) и влагоудерживающим (ВУС) способностям по типовой методике. Результаты представлены в таблице 5.

Таблица 5.

Жиро- и влагоудерживающие (ВУС) способности (%) муки

Table5.

Fat- Water-Retention (WRA) ability (%) Flour

Образец | Sample	ЖУС, %	ВУС, %
1	69 ± 3	329 ± 16
2	83 ± 4	335 ± 12
3	58 ± 3	309 ± 15
4	83 ± 4	335 ± 16
5	61 ± 5	195 ± 7
Мука ржаная обдирная Rye flour Flour	82 ± 4	140 ± 7
Мука пшеничная в/с Wheat flour	79 ± 4	72 ± 4
n = 3 P = 0,95 R> 95%

По данным таблицы 5 водоудерживающая способность у образцов гречневой муки из пропаренной крупы в среднем 2,3 раза выше, чем у пшеничной муки в/с, в 4,5 раза чем у ржаной муки и в среднем 1,7 раза выше чем у муки из непропаренной крупы. Жироудерживающая способность образцов 1–5 лежат в интервале 58–83% и сопоставима со значениями ржаной и пшеничной муки в/с. Такие свойства гречневой муки обусловлены, вероятно тем, что при пропаривании гречихи, в зависимости от режимов теплового воздействия происходит изменение свойств крахмала, которое выявлено изучением структуры муки при микроскопировании представлено на микрофотографиях (рисунки 1–5).

Рисунок 1. Микрофотографии образца 1

Figure1. Sample 1 microphoto

Рисунок 2. Микрофотографии образца 2

Figure2. Sample 2 microphoto

Рисунок 3. Микрофотографии образца 3 (слева)

Figure3. Sample 1 microphoto (left)

Рисунок 4. Микрофотографии образца 4

Figure4. Sample 4 microphoto

Рисунок 5. Микрофотографии образца 5

Figure5. Sample5 microphoto

При сравнении микрофотографий образцов видно (рисунки 1–5), что во всех образцах муки из пропаренной гречки появляются темнокоричневые агломераты (рисунок 1–4) разного размера, в то время, как в муке из непропарен-ной гречихи (рисунок 5) присутствуют более мелкие и бледно окрашенные частицы.

Таким образом, исследованные образцы гречневой муки разных производителей отличаются как гранулометрическим составом, характеризуемым различным размером частиц муки и их количеством, так и степенью интенсивности коричневого цвета, что свидетельствует о различных технологических режимах производства муки и влияет на ее технологические свойства, выраженные жиро-, влагоудерживанием.

Заключение

На основании проведенных исследований установлено, что образцы гречневой муки производственных помолов разных производителей имеют отличия: по органолептическим показателям; по химическому составу (по содержанию белков, жиров и углеводов); по технологическим свойствам (жиро- и водоудерживающей способности); по гранулометрическому составу (выход фракций в% от общего количества частиц и от объема у образцов муки производственного помола различен, а среднеэквивалентный объему размер частиц (dэкв) лежит в интервале 0,131–0,179 мм); данные гранулометрического состава полученные ситовым методом не совпадают с установленным микроскопическим методом; микрофотографии свидетельствуют о различных физико-химических процессах при производстве муки.

Таким образом, гранулометрический состав, выраженный распределением частиц по размеру, является самостоятельным методом, позволяющим более полно охарактеризовать гречневую муку, и его следует ввести в нормируемые показатели ее качества.