COMPARISON OF BAKING PROPERTIES OF VARIOUS WHEAT VARIETIES AND THEIR EVALUATION BY GRAIN QUALITY

СРАВНИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ХЛЕБОПЕКАРНЫХ СВОЙСТВ РАЗЛИЧНЫХ СОРТОВ ПШЕНИЦЫ И ИХ ОЦЕНКА ПО КАЧЕСТВУ ЗЕРНА

Научная статья

Федотов В. А.*

ORCID: 0000-0002-3692-9722,

Оренбургский государственный университет

* Корреспондирующий автор (vital_asm[at]mail.ru)

Аннотация

В статье показано, что технологические, в частности хлебопекарные, свойства пшеницы тесно связаны со структурно-механическими характеристиками зерна (стекловидностью, твердозерностью зерна). Целью исследования стала сравнительная оценка этих структурно-механических характеристик вне зависимости от генотипических (сортовых) особенностей пшеницы. Показатель твердозерности, определяемый на основе фрактографического анализа муки выявил большую степень связи с важнейшими показателями качества пшеницы.

Ключевые слова: пшеница, зерно, хлебопекарные свойства, качество зерна, сорта пшеницы.

COMPARISON OF BAKING PROPERTIES OF VARIOUS WHEAT VARIETIES AND THEIR EVALUATION BY GRAIN QUALITY

Research Article

Fedotov V. A.*

ORCID: 0000-0002-3692-9722,

Orenburg State University

*Corresponding author (vital_asm[at]mail.ru)

Abstract

The paper shows that the technological, in particular baking, properties of wheat are closely related to the structural and mechanical features of grain (vitreous, grain hardness). The goal of this study is a comparative assessment of the structural and mechanical features, regardless of the genotypic (varietal) characteristics of wheat. The hardness index, determined based on fractographic analysis of flour, revealed a strong connection with the most important indicators of wheat quality.

Keywords: wheat, grain, baking properties, grain quality, wheat varieties.

Введение

За последние годы урожайность зерновых культур в нашей стране достигла величины более 140 млн тонн. Проектом «Долгосрочной стратегии развития зернового комплекса Российской Федерации до 2025 года и на перспективу до 2035 года» предполагается повышение производства зерна до 150 млн тонн, отчасти путем повышения урожайности, отчасти - увеличения посевных площадей. [1] Проблема формирования качества хлебобулочных изделий тесно связана с низким качеством используемого зернового сырья. Технологические качества зерна и зерномучных товаров связаны с структурно-механическими свойствами зерна, описываемыми показателей прочности и твердости, или применительно к пшенице твердозерности. [2]

Многолетний опыт мукомольного, хлебопекарного, макаронного производства показывает, что важную роль в формировании физико-химических свойств зерна играют его структурно-механические характеристики. [3] Огромное воздействие на последние оказывают вид (твердая и мягкая), сорт, район и условия произрастания пшеницы. Неоднородность микроскопического строения и химического состава отдельных анатомических частей зерновки (прежде всего оболочек и эндосперма) обусловливает различия их физико-механических свойств пшеницы, что необходимо учитывать, как минимум, при подготовке ее к переработке.[4]

Методы и принципы исследования

Качество зерна определяет выход муки высших сортов, пищевые и вкусовые достоинства хлеба, свойства макарон и других хлебобулочных изделий. Пшеница - хлебная культура, имеющая наибольшую ценность. Большой интерес представляет изучение технологических свойств сортов твердых пшениц. [5]

Литературы, посвященной изучению хлебопекарных качеств твердой пшеницы, немного. Поэтому проведены исследования сортов твердых пшениц с целью установления их хлебопекарных свойств. [6]

Стекловидность зерна определяли визуально. Твердость зерна оценивалась микротвердомером ПМТ.

Объектами исследований служили образцы зерна твердой (Оренбургская 10, Безенчукская 200, Оренбургская 21, Безенчукская янтарь, Харьковская 3, Степь 3) и мягкой (Саратовская 42, Учитель, Оренбургская 13, Юго-восточная 3, Варяг, Прохоровка, Л-503) пшеницы различных районов Оренбургской области.

Основные результаты

Известно, что стекловидность отражает консистенцию пшеницы. Она формируется на последних стадиях созревания зерна в фазе восковой спелости. Стекловидное зерно по анатомо-морфологическим свойствам отличается от мучнистого более высокой твердостью и хрупкостью. [7]

Показатель стекловидности имеет важное значение при переработке мягкой и твердой пшеницы. В зависимости от него формируют помольные партии и определяют параметры технологического процесса подготовки и размола зерна. Чем выше его стекловидность, тем лучше технологические свойства. При первичном дроблении стекловидной пшеницы получается больше крупок и дунстов и меньше муки, чем при дроблении мучнистого зерна. Это служит основой высокого выхода муки в размольном процессе при окончательном измельчении обогащенных крупок и дунстов. От уровня стекловидности зависит не только выход, но и качество муки: крупность, зольность. [8]

Стекловидность помольных партий учитывают при расчете выходов муки и определении ее ассортимента. В связи с этим действующим стандартом на заготовляемое зерно мягкой пшеницы 1 и 2 классов (сильной) установлена ограничительная норма по показателю общей стекловидности - не менее 60 %. Такая стекловидность гарантирует хорошие мукомольные свойства помольной партии при добавлении пшеницы-улучшителя и обеспечивает при размоле получение заданных выходов сортовой муки стандартного качества. Из такой муки вырабатывают хлеб и макаронные изделия, отвечающие по качеству требованиям стандарта на соответствующие виды продукции. [9]

Отсутствие единства в оценке свойств зерна пшеницы создает определенные трудности во внешней торговле. В американском и канадском стандартах пшеницы различают по показателю твердости зерна (твердозерности), поскольку твердозерные и мягкозерные пшеницы характеризуются существенными различиями технологических свойств. В российской зерноперерабатывающей промышленности, ввиду отсутствия инструментальной и методологической базы для экспрессного определения твердозерности, такого разделения не делают. Отчасти этот показатель заменяет широко используемый для классификации зерна и легко определяемый показатель стекловидности. Данный показатель характеризуется высокой лабильностью: при одинаковых значениях стекловидности разные сорта пшеницы характеризуются существенными различиями мукомольных, макаронных и хлебопекарных свойств. [10]

Обсуждение

Представляет интерес изучение количественной оценки показателя твердозерности пшеницы и в связи с этим ее хлебопекарных достоинств. Проводили лабораторный помол мельницей Labor muszeripari с выходом муки 70 %. Полученные образцы частиц зерна (муки) анализировали алгоритмами компьютерного зрения (библиотекой OpenCV). Производимый таким образом анализ в отличие от гранулометрического ведет учет не только размера частиц, но и их форм, и потому может называться фрактографическим. Современные интеллектуальные системы дают возможность описывать форму более совершенными способами.

В ходе анализа программно выделяли каждую частицу размолотого зерна, обрисовывая ее контуром и получая соответствующую фигуру. Затем, из центров масс фигур проводили отрезки к периметру, вычисляя средние значения (Х, в микрометрах) этих отрезков и коэффициенты вариации их длин (К). Для оценки твердозерности (HD, в кг/мм²) выведена следующая зависимость ()

     (1)

Полученное регрессионное уравнение позволяет прогнозировать твердозерность зерна пшеницы, основываясь на геометрических параметрах частиц ее размола. Погрешность предлагаемого фрактографического метода определения твердозерности составила не более 3,0 %.

Исследованиями выявлены высокие значения коэффициентов множественной корреляции между стекловидностью и технологическими свойствами твердой пшеницы (таблица 1). Похожие корреляции проявляет показатель твердозерности зерна с этими показателями качества пшеницы (таблица 2).

 

Таблица 1 – Сопряжение показателей качества со стекловидностью зерна

Вариант	Сопряжение со стекловидностью показателей качества	Коэффициент множественной корреляции
1	Клейковина зерна, выход крупки, прочность макаронных изделий	0,586
2	Белок в зерне, выход крупки, прочность макаронных изделий	0,637
3	Клейковина зерна, ИДК клейковины зерна, растяжимость клейковины зерна	0,516
4	Клейковина крупки, ИДК клейковины крупки, растяжимость клейковины крупки	0,688
5	Со всеми основными показателями качества	0,713

 

Таблица 2 – Сопряжение показателей качества с твердозерностью зерна

Вариант	Сопряжение с твердозерностью показателей качества	Коэффициент множественной корреляции
1	Клейковина зерна, выход крупки, прочность макаронных изделий	0,524
2	Белок в зерне, выход крупки, прочность макаронных изделий	0,682
3	Клейковина зерна, ИДК клейковины зерна, растяжимость клейковины зерна	0,551
4	Клейковина крупки, ИДК клейковины крупки, растяжимость клейковины крупки	0,672
5	Со всеми основными показателями качества	0,721

  Заключение

Проведенный корреляционный анализ установил наличие тесных связей показателей структурно-механических свойств пшеницы с ее технологическими показателями качества. Стекловидность пшеницы позволяет прогнозировать технологические свойства зерна, непосредственно влияющие на качество производимых из него хлебобулочных и макаронных изделий. Показатель твердозерности, определяемый на основе фрактографического анализа муки выявил большую степень сопряжения с важнейшими показателями качества пшеницы.

Конфликт интересов Не указан

Conflict of Interest None declared

Список литературы / References

1. Медведев, П. В. Комплексная оценка потребительских свойств зерна и продуктов его переработки / П. В. Медведев, В. А. Федотов, И. А. Бочкарева // Международный научно-исследовательский журнал. - 2015. - № 7-1 (38). - С. 77-80.
2. Шепелев, А. Ф. Товароведение и экспертиза электротоваров: учебное пособие для вузов / А. Ф. Шепелев, И. А. Печенежская. - Ростов-на-Дону: Феникс, 2002. - 192 с.
3. Медведев, П.В. Управление качеством продуктов переработки зерна и зерномучных товаров / П. В. Медведев, В. А. Федотов, И. А. Бочкарева // Научный журнал НИУ ИТМО. Серия: Процессы и аппараты пищевых производств. - 2016. - № 1. - С. 61 – 69.
4. Потороко, И.Ю. Современное состояние и тенденции развития хлебопекарной отрасли / И.Ю. Потороко, Н.В. Андросова // Сборник материалов XII Международной научно-практической конференции «Торгово-экономические проблемы регионального бизнес-пространства» – Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2014. – С. 168–170.
5. Федотов, В. А. Факторы формирования потребительских свойств зерномучных товаров / В. А. Федотов // Вестник Оренбургского государственного университета. – 2011. – № 4. – С. 186-190.
6. Беркутова, Н. С. Микроструктура пшеницы / Н. С. Беркутова, И. А. Швецова. - М.: Колос, 1977. - 122 с.
7. Петров, Ю.А. Комплексная автоматизация управления предприятием: Информационные технологии - теория и практика / Ю.А. Петров, Е.Л. Шлимович, Ю.В. Ирюпин. - М.: Финансы и статистика, 2001. - 160 с.
8. Магомедов, М.Д. Экономика пищевой промышленности / М.Д. Магомедов, А.В. Заздравных, Г.А. Афанасьева. – М.: Дашков и К, 2011. – 232 с.
9. Тарасенко, Ф. П. Прикладной системный анализ (наука и искусство решения проблем): учебник / Ф. П. Тарасенко. - Томск; Издательство Томского университета, 2004. – 128 с.
10. Хангильдин В. В. Гомеостатичность и адаптивность сортов озимой пшеницы / В. В. Хангильдин, Н. А. Литвиненко // Науч.-техн. бюл. – 1981. – № 1. – С.8-14.

Список литературы на английском языке / References in English

1. Medvedev, P. V. Kompleksnaia ocenka potrebitel`skikh svoi`stv zerna i produktov ego pererabotki [Comprehensive assessment of consumer properties of grain and its processed products] / P. V. Medvedev, V. A. Fedotov, I. A. Bochkareva // Mezhdunarodny`i` nauchno-issledovatel`skii` zhurnal [International research journal]. - 2015. - № 7-1 (38). - P. 77-80. [in Russian]
2. Shepelev, A. F. Tovarovedenie i e`kspertiza e`lektrotovarov: uchebnoe posobie dlia vuzov [Commodity science and expertise of electrical goods: textbook for universities] / A. F. Shepelev, I. A. Pechenezhskaia. - Rostov-na-Donu: Feniks, 2002. - 192 p. [in Russian]
3. Medvedev, P.V. Upravlenie kachestvom produktov pererabotki zerna i zernomuchny`kh tovarov [Quality management of grain processing products and grain science products] / P. V. Medvedev, V. A. Fedotov, I. A. Bochkareva // Nauchny`i` zhurnal NIU ITMO. Seriia: Protcessy` i apparaty` pishchevy`kh proizvodstv [Scientific journal of the ITMO research INSTITUTE. Series: processes and devices of food production]. - 2016. - № 1. - P. 61 – 69. [in Russian]
4. Potoroko, I.Iu. Sovremennoe sostoianie i tendentcii razvitiia khlebopekarnoi` otrasli [Current state and development trends of the baking industry] / I.Iu. Potoroko, N.V. Androsova // Sbornik materialov XII Mezhdunarodnoi` nauchno-prakticheskoi` konferentcii «Torgovo-e`konomicheskie problemy` regional`nogo biznes-prostranstva» – Cheliabinsk: Izd-vo IUUrGU, 2014. – P. 168–170. [in Russian]
5. Fedotov, V. A. Faktory` formirovaniia potrebitel`skikh svoi`stv zernomuchny`kh tovarov [Factors of formation of consumer properties of grain products] / V. A. Fedotov // Vestneyk Orenburgskogo gosudarstvennogo universiteta [Bulletin of Orenburg state University]. – 2011. – № 4. – P. 186-190. [in Russian]
6. Berkutova, N. S. Mikrostruktura pshenitcy` [The microstructure of wheat] / N. S. Berkutova, I. A. Shvetcova. - M.: Kolos, 1977. - 122 p. [in Russian]
7. Petrov, Iu.A. Kompleksnaia avtomatizatciia upravleniia predpriiatiem: Informatcionny`e tekhnologii - teoriia i praktika [Comprehensive automation of enterprise management: Information technologies-theory and practice] / Iu.A. Petrov, E.L. Shlimovich, Iu.V. Iriupin. - M.: Finansy` i statistika, 2001. - 160 p. [in Russian]
8. Magomedov, M.D. E`konomika pishchevoi` promy`shlennosti [Economics of the food industry] / M.D. Magomedov, A.V. Zazdravny`kh, G.A. Afanas`eva. – M.: Dashkov i K, 2011. – 232 p. [in Russian]
9. Tarasenko, F. P. Pricladnoi` sistemny`i` analiz (nauka i iskusstvo resheniia problem): Uchebnik [Applied system analysis (science and art of problem solving): textbook] / F. P. Tarasenko. - Tomsk; Izdatel`stvo Tomskogo universiteta, 2004. – 128 p. [in Russian]
10. Hangil`din V. V. Gomeostatichnost` i adaptivnost` sortov ozimoi` pshenitcy` [Homeostatic and adaptability of winter wheat varieties] / V. V. Hangil`din, N. A. Leetvinenko // Nauch.-tekhn. biul. – 1981. – № 1. – P.8-14. [in Russian]