CC BY
13
УДК 664.7:633.11 DOI 10.24412/2311-6447-2022-1-38-44
Исследование хлебопекарных и технологических свойств зерна пшеницы в зависимости от продолжительности его
прорастания
Research of baking and technological properties of wheat grain depending on the duration of its germination
Профессор Д.В. Виноградов (ORCID 0000-0003-2017-1491),
(Рязанский государственный агротехнологнческнй университет имени П.А. Костычева) кафедра агрономии и агротехнологий, тел. +7 (4912) 35-35-16 E-mail: vdv-rz@rambler.ru
доцент Т.В. Зубкова (ORCID 0000-Q003-3525-488X), (Елецкий государственный университет имени И.А. Бунина) кафедра технологии хранения и переработки сельскохозяйственной продукции, тел. +7 (47467) 6-59-71 E-mail: zubkovatariuart vaiidex.ru
доцент И.Н. Сухарев (ORCID 0000-0002-1221-4255)
(Воронежский государственный университет инженерных технологий) кафедра управления качеством и технологии водных биоресурсов, тел. +7-908-139-80-67 E-mail: i.suxarev@yandex.ru
Professor D.V. Vinogradov, (Ryazan State Agrotechnological University named after P.A. Kostychev) chair of Agronomy and Agrotechnology, tel. +7 (4912) 35-35-16 E-mail: vdv-rz@rambler.ru
Associate Professor T.V. Zubkova, (Yelets State University named after I.A. Bunin) chair of Technology of Storage and Processing of Agricultural Products, tel. +7 (47467)-6-59-71 E-mail: zubkovatanua@yandex.ru
Associate Professor I.N. Sukharev (Voronezh State University of Engineering Technologies chair of Quality Management and Technology of Aquatic Bioresources, tel. +7-908-139-80-67 E-mail: i.suxarev@yandex.ru
Реферат. Представлены исследования по определению технологических показателей зерна озимой пшеницы и муки, полученной из зерна с различной степенью продолжительности прорастания. Для проведения опытов использовалось зерно сорта озимой пшеницы Московская 39, выращенное в условиях агротехнологической опытной станции Рязанской области. Выявлено, что заготовленное зерно озимой пшеницы, прошедшее послеуборочную обработку и не подвергшееся увлажнению, характеризовалось высокими показателями качества. Доказано, что увлажнение зерна приводило к значительному ухудшению его технологических свойств, особенно существенно снижались показатели натуры, газообразования и газоудерживающей способности. В опыте отмечалось некоторое увеличение выхода муки при четырехчасовом увлажнении. Органолептические показатели хлебобулочных изделий начинали ухудшаться примерно через 20 ч прорастания зерна. При этом снижалась их влажность, пористость мякиша, формоустойчивость, одновременно повышалась кислотность хлеба. По результатам исследований предложено зерно озимой пшеницы, прошедшее увлажнение в период уборки или послеуборочной обработки и характеризуемое как «обесцвеченное», использовать на кормовые или технические цели.
Summary. The work presents studies to determine the technological characteristics of winter wheat grain and flour obtained from grain with different degrees of germination duration. Wheat grain grown in the conditions of the agrotechnological experimental station of the Ryazan region, varieties of winter wheat Mos-kovskaya 39, were used to conduct the experiments. According to the results of the research, it was revealed that the harvested grain of winter wheat, which underwent post-harvest processing and was not subjected to humidification, was characterized by high quality indicators. It is proved that the moistening of grain led to a significant deterioration of its technological properties, especially, the indicators of nature,
(С) Д.В. Виноградов, Т.В. Зубкова, И.Н. Сухарев, 2022
gas formation and gas-holding ability significantly decreased. In the experiment, there was a slight increase in the yield of flour with four hours of humidification. Organoleptic indicators of bakeiy products began to deteriorate after about 20 hours of grain germination. At the same time, their moisture, porosity of the crumb, shape stability decreased, while the acidity of the bread increased. According to the research results, it is proposed that winter wheat grain that has been moistened during harvesting or post-harvest processing and is characterized as "discolored", it is more appropriate to use for fodder or technical purposes.
Ключевые слова: зерно, пшеница, мука, качество, физико-химические показатели, прорастание.
Keywords: grain, wheat, flour, quality, physico-chemical parameters, germination.
Вопрос обеспечения качества зерна, его технологических свойств имеет социально-экономическую значимость в развитии любой страны [1,3, 11]. В России хлебобулочные изделия - это продукты повседневного спроса [4, 5, 9]. Рациональное и эффективное применение пшеницы по целевому назначению, повышение качества зерна как основного сырья для хлебобулочной отрасли - один из основных вопросов в повышении национальной продовольственной безопасности страны [13, 14].
Повышение качества зерна и хлебобулочных изделий до необходимых показателей возможно, с одной стороны, улучшением качества, а с другой стороны, рациональным и эффективным использованием пшеницы по её целевому назначению [3, 6, 10].
При повышенной влажности, транспортировке зерна в дождливую погоду, сильном отпотевании, значительных перепадах температур, плохой гидроизоляции хранилищ зерно подвергается прорастанию, что приводит к изменению физических и биохимических свойств и в целом к ухудшению технологических свойств зерна [8].
К изменению физических свойств относят такие критерии, как повышение объема зерновой продукции, понижение сыпучести зерна, снижение натуры зерна, стекловидности и другие. Все эти изменения связаны с глубокими биохимическими превращениями [7, 12, 15, 16].
В период созревания, уборки и послеуборочной обработки зерна погодные условия в Нечерноземной зоне и ее южной части складываются не всегда благополучно. Часто в этот период (III декада июля - I, II декады августа) отмечается чрезмерное выпадение осадков, обильные росы, повышенная относительная влажность воздуха. Это ведет к тому, что в зерне начинаются процессы прорастания, не фиксируемые визуально. Дальнейшая сушка предотвращает их развитие, однако мука, полученная из такого зерна, имеет пониженные хлебопекарные свойства [2].
Цель исследований - определение технологических показателей зерна озимой пшеницы и муки, полученной из такого зерна, в зависимости от продолжительности прорастания.
В задачи исследования входило: определение исходных показателей качества зерна пшеницы и изменение их в процессе прорастания; установление выходов муки при размоле зерна с признаками прорастания; оценка качества пшеничной муки по белизне, кислотности, количеству и качеству сырой клейковины; определение контрольного газообразования и газоудерживающей способности муки; определение физико-химических и органолептических показателей хлеба по пробной лабораторной выпечке.
Определение показателей качества зерна и готовой продукции проводились на кафедре агрономии и агротехнологий Рязанского государственного агротехнологи-ческого университета имени. Для проведения анализов использовалось зерно пшеницы, выращенное в условиях агротехнологической опытной станции Рязанской области в 2019-2021 гг. Агротехнология возделывания озимой пшеницы приближена к рекомендациям для условий Нечерноземной зоны России. Использовали зерно сорта озимой пшеницы Московская 39.
Зерно пшеницы подвергалось увлажнению при комнатной температуре, тем самым имитировались естественные условия. В опытах были изучены варианты: 1 - контроль (зерно, не подвергшееся воздействию); 2-4 ч прорастания (поглощение воды); 3-20 ч прорастания (начало прорастания); 4-23 ч прорастания; 5-44 ч прорастания; 6-50 ч прорастания. Проросшее зерно подвергалось дальнейшему высушиванию в сушилке при температуре 30-35 °С в течение 8-10 ч. Затем у высушенного зерна отбивались ростки путем перетирания в течение 2 мин.
Высушенное и освобожденное от ростков зерно просеивали на сите № 1 с целью удаления ненужных примесей и подвергали дальнейшему размалыванию на лабораторной мельнице. Далее размолотое зерно просеивали через сито № 0,75. Затем проводили качественный анализ полученной муки и хлеба по лабораторной выпечке. Определение показателей качества зерна, муки и хлеба проводились в соответствии с действующими нормативными документами.
В среднем за годы исследований зерно озимой пшеницы, заготовленное в Рязанской области, после подработки в хозяйствах имело достаточно высокие показатели (табл. 1).
Таблица 1
Показатели качества исходного сырья
Показатели Значение
Масса 1000, г 37,7
Натура, г/л 797
Содержание сырой клейковины, % 27,2
Качество клейковины, у.е на приборе ИДК 92,3
Характеристика клейковины Удовлетворительная, слабая
Стекловидность 82
Зерно пшеницы характеризовалось высокой натурой (797 г/л) и стекловидно-стью (82 %). Содержание сырой клейковины превышало 27 %, которая по группе качества относилась к слабой, что характерно для данного региона. По результатам анализов заготовленное зерно озимой пшеницы относится к IV типу.
В исследованиях увлажнение зерна и дальнейшее выдерживание его при комнатной температуре (18...20 °С) привело к существенному изменению технологических свойств (табл. 2).
Таблица 2
Показатели качества опытных образцов
Показатель Время прорастания, ч
4 20 23 44 50
Масса 1000 шт. г 36,7 38,0 38,3 38,6 39,0
Натура, г/л 730 716 702 697 690
Содержание сырой клейковины^ 26,0 25,76 23,84 22,02 22,0
Стекловидность, % 48,0 46,5 43,4 43,0 41,3
Прежде всего, значительно снизилась натура зерна. Уже через 4 ч хранения зерна в увлажненном состоянии значение натуры упало более чем на 60 г, а через 2 сут почти на 100 г. Отмечалось также снижение содержания сырой клейковины. За сутки данный показатель изменился с27до24%,а затем и до 22 %. Почти в 2 раза снизилась стекловидность. Зерно пшеницы уже через несколько часов потеряло свой естественный цвет и было определено как «обесцвеченное». Через 4-20 ч зерно имело вторую степень обесцвеченности - оно потеряло блеск и имело обесцвечен-ность в области спинки и бочков.
Хранение зерна в увлажнённом состоянии более суток привело к полному обесцвечиванию всей поверхности зерновки и было отнесено к третьей степени.
При этом следует отметить, что продолжительное хранение зерна в увлажненном состоянии (более 2 сут) практически не повлияло на выход муки (рисунок).
лганосга-ЛШС1-шояпщ здорового I/
74
71
68,6 69
68
66,1
% 4 час. 20 час. 23 час. 44 час. 50 час. контроль
Время прорастания
Рисунок. Выход муки из проросшего зерна, %
Четырехчасовое увлажнение зерна способствовало увеличению выхода муки, относительно контроля данное превышение составило 5 %. Но следует отметить, что основные показатели качества муки значительно снизились (табл. 3).
Таблица 3
Показатели качества муки полученной из проросшего зерна
Показатель Контроль Время прорастания, ч
4 20 23 44 50
Белизна, усл. ед. 43,4 36,0 35,5 33,8 29,0 16,4
Кислотность, °Т 4,4 5,2 5,6 4,8 5,8 4,3
Количество сырой клейковины,% 27,2 26,0 25,76 23,84 22,02 22,0
Качество сырой клейковины, у.е 92,3 96,8 97,0 97,5 100,6 100,7
В 2-2,5 раза снизилась белизна муки опытных образцов относительно контроля, что связано с потемнением эндосперма. Количество клейковины в полученных образцах муки снизилось в среднем на 3,2 %.
В результате проведённых исследований было установлено, что произошло снижение таких важных характеристик, как контрольное газообразование и газоудер-живающая способность теста, которые, в свою очередь, определяют качество хлебобулочных изделий (табл. 4).
Таблица 4
Показатели контрольного газообразования и газообразующей способности
Варианты КГ ГУС
% а, % % а, %
Контроль 1,9 - 1.5 -
4 ч прорастания 1,7 - 0,2 1,3 - 0,2
20 ч прорастания 1,6 - 0,3 1,2 - 0,3
23 ч прорастания 1,7 - 0,2 1,2 - 0,3
44 ч прорастания 1,7 - 0,2 1,2 - 0,3
50 ч прорастания 1,2 -0,7 0,7 - 0,8
В ходе проведённого анализа хлебных изделий по пробной лабораторной выпечке было установлено, что в исследуемых образцах отмечалось ухудшение практически всех органолептических показателей. С увеличением продолжительности прорастания зерна особенно сильно изменялась форма готовых изделий и цвет корки. Мякиш терял эластичность и становился липким. Хлеб приобретал вкус от кисловатого до солодового, а при разжевывании отмечалось комкование мякиша.
Физико-химические показатели хлебобулочных изделий также изменились, большей частью в сторону ухудшения. Отмечалось снижение влажности и массы готовых изделий (табл. 5).
Таблица 5
Показатели качества хлебных изделий
Показатель Контроль Время проращивания, ч
4 20 23 44 50
Масса изделия, г 203,32 210,86 201,84 206,20 180,40 195,5
Влажность, % 31 25,4 28,8 28,0 27,2 26,0
Кислотность, °Т 2,5 2,5 3,1 3,3 3,3 3,0
Пористость, % 74,8 72,6 74,0 73,0 70,5 70,0
Объемный выход, см3/100г 81,2 90,5 114,7 116,03 118,0 118,0
Формоустойчи-вость, Н/Б 0,57 0,55 0,44 0,40 0,27 0,36
В опытных образцах хлеба увеличилась кислотность мякиша, что было связано с завышенной кислотностью муки. Относительно контроля произошло снижение пористости и формоустойчивости готовых хлебных изделий.
Таким образом, заготовленное зерно озимой пшеницы в климатических условиях Рязанской области, прошедшее послеуборочную обработку и не подвергшееся увлажнению, имеет достаточно высокие показатели качества. Натура зерна составляет почти 800 г/л при базисной норме 730 г/л, стекловидность превышает 80 % при норме не менее 75 % для первого подтипа. Содержание сырой клейковины высокое более 27 %, качество удовлетворительное.
В результате проведённых исследований установлено, что увлажнение зерна приводит к значительному ухудшению его технологических свойств. Существенно снижается натура, которая уже через 4 ч становится ниже на 50 г, а при дальнейшем увлажнении более чем на 100 г. Следует отметить снижение количества клейковины в полученных образцах муки, которое составило в среднем 3,2 %по отношению к контролю.
Расчет экономической эффективности показал, что при использовании муки из проросшего зерна пшеницы для хлебопекарного производства снижаются основные показатели, а уровень рентабельности при хранении падает с 31 до 13 %. Следовательно, зерно озимой пшеницы, прошедшее увлажнение в период уборки или послеуборочной обработки и характеризуемое как «обесцвеченное», целесообразнее использовать на кормовые или технические цели.
ЛИТЕРАТУРА
1. Виноградов Д.В., Седова H.H. Исследование технологических свойств зерна пшеницы с признаками прорастания и изучение качества муки, выработанной из такого зерна, в процессе хранения / / Международный технико-экономический журнал, 2014. - № 3. - С. 79-84.
2. Виноградов Д.В., Митрохин H.H., Лупова Е.И. Технологические свойства зерна озимой пшеницы при сушке в зависимости от его исходной влажности / / Совершенствование системы подготовки и дополнительного профессионального образования кадров для агропромышленного комплекса: материалы национальной научно-практической конференции. Рязань, 2017. - С. 33-37.
3. Влияние состава помольных смесей на выход и качество пшеничной хлебопекарной муки / М.В. Евсенина, Д.В. Виноградов, Е.И. Лупова, A.A. Пеныиин / / Известия Дагестанского ГАУ, 2020. - № 4 (8). - С. 16-20.
4. Зубкова Т.В. Хлеб с добавлением кукурузной муки / / Агропромышленные технологии Центральной России. - 2017. - № 2 (4). - С. 14-20.
5. Зубкова Т.В., Захаров В.Л. Использование тонкодисперсных порошков из моркови и тыквы в технологии хлебопечения / / Вестник Мичуринского государственного аграрного университета. - 2016. - № 1. - С. 84-89.
6. Качество пшеничной муки в зависимости от условий ее хранения / А.А. Пеныиин, Д.В. Виноградов, Е.И. Лупова, М.В. Евсенина // Экологическое состояние природной среды и научно-практические аспекты современных агротехнологий: материалы IV Международной научно-практической конференции. Рязань, 2020. -С. 329-334.
7. Интенсификация процесса фумигации семян зернобобовых культур электрофизическим методом / С. А. Добрин, С. Ю. Шубкин, С. С. Бунеев, С. В. Елецких // Агропромышленные технологии Центральной России. - 2020. - № 4(18). - С. 124-129. -doi: 10.24888/2541-7835-2020-18-124-129.
8. Использование проращенного зерна пшеницы в производстве хлеба и хлебобулочных изделий / Н.В. Науменко, А.В. Паймулин, Е.В. Слобожанина, К.А. Поро-шина / / Южно-Уральский государственный университет, г. Челябинск, Россия Вестник ЮУрГУ. Серия «Пищевые и биотехнологии», 2018. - Т. 6. - № 4. - С. 52-60.
9. Морева А.В. Функциональные пищевые продукты питания // Символ науки: международный научный журнал. - 2020. - № 5. - С. 84-85.
10. Положенцев В.П., Лупова Е.И., Виноградов Д.В. Эффективность использования инсектицидов при хранении зерна / / Вестник Рязанского государственного агротехнологического университета им. П.А. Костычева, 2018. - № 2 (38). - С. 53-58.
11. Технология хранения, переработки и стандартизация продукции растениеводства / Д.В. Виноградов, В.А. Рылко, Г.А. Жолик [и др.] // Рязань: РГАТУ, 2016. -Том 1. - 210 с.
12. Шубкин С.Ю. Совершенствование процесса фумигации зернобобовых культур в установке барабанного типа / / «Школа молодых ученых» по проблемам технических наук: Материалы областного профильного семинара, Липецк, 17 ноября 2020 года. - Липецк: Липецкий государственный технический университет, 2020. - С. 213 -218.
13. Gulidova V. A., Zubkova Т. V., Kravchenko V. А., & Dubrovina О. А. (2017). The dependence of photosynthetic indices and the yield of spring rape on foliar ferttiliza-tion with microfertilizers. OnLine Journal of Biological Sciences, 17(4), 404- 407.
14. Lupova E.I,, Vysotskaya E.A., & Vinogradov D.V. (2020). Improvement of elements of oil flax cultivation technology on gray forest soil. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 422, 012081.
15. Shubkin, S., Buneev, S., 8ь Radin, S. (2020). Development of a plant for electrostatic fumigation of grain crops in a periled layer. Paper presented at the IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 1001(1), doi: 10.1088/1757-899Х/1001/1/012128.
16. Shubkin S.Yu., Buneev S.S., & Zakharov V.L. (2021). Mathematical modeling of the process electrostatic fumigation of grain legumes in a drum type unit. Paper presented at the IOP Conference Series: IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. Krasnoyarsk Science and Technology City Hall. Krasnoyarsk, Russian Federation, 22014, doi: 10.1088/1755-1315/677/2/022014.
REFERENCES
1. Vinogradov D.V., Sedova N.N. Issledovanie tehnologicheskih svojstv zerna pshenicy s priznakami prorastanija i izuchenie kachestva muki, vyrabotannoj iz takogo zerna, v processe hranenija, Mezhdunarodnyj tehniko-jekonomicheskij zhurnal [], 2014, No 3, pp. 79-84. (Russian).
2. Vinogradov D.V., Mitrohin N.N., Lupova E.I. Tehnologicheskie svojstva zerna ozimoj pshenicy pri sushke v zavisimosti ot ego ishodnoj vlazhnosti, Sovershenstvovanie sistemy podgotovki i dopolnitel'nogo professional'nogo obrazovanija kadrov dlja ag-ropromyshlennogo kompleksa: materialy nacional'noj nauchno-prakticheskoj konfer-encii [], Rjazan', 2017, pp. 33-37 (Russian).
3. Vlijanie sostava pomol'nyh smesej na vyhod i kachestvo pshenichnoj hlebope-karnoj muki, M.V. Evsenina, D.V. Vinogradov, E.I. Lupova, A.A. Pen'shin, Izvestija Dage-stanskogo GAU [], 2020, No 4 (8), pp. 16-20 (Russian).
4. Zubkova T.V. Hleb s dobavleniem kukuruznoj muki, Agropromyshlennye tehnologii Central'noj Rossii [], 2017, No 2 (4), pp. 14-20 (Russian).
5. Zubkova T.V., Zaharov V.L. Ispol'zovanie tonkodispersnyh poroshkov iz morkovi i tykvy v tehnologii hlebopechenija, Vestnik Michurinskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta [], 2016, No 1, pp. 84-89 (Russian).
6. Kachestvo pshenichnoj muki v zavisimosti ot uslovij ее hranenija, A.A. Pen'shin, D.V. Vinogradov, E.I. Lupova, M.V. Evsenina, Jekologicheskoe sostojanie prirodnoj sredy i nauchno-prakticheskie aspekty sovremennyh agrotehnologij: materialy IV Mezhdu-narodnoj nauchno-prakticheskoj konferencii [], Rjazan', 2020, pp. 329-334 (Russian).
7. Intensifikacija processa fumigacii semjan zernobobovyh kul'tur jelektrofiziches-kim metodom, S. A. Dobrin, S. Ju. Shubkin, S. S. Buneev, S. V. Eleckih, Agropromyshlennye tehnologii Central'noj Rossii [], 2020, No 4(18), pp. 124-129, doi: 10.24888/2541 -7835-2020-18-124-129 (Russian).
8. Ispol'zovariie proroshhennogo zerna pshenicy v proizvodstve hleba i hlebobulo-chnyh izdelij, N.V. Naumenko, A.V. Pajmulin, E.V. Slobozhanina, K.A. Poroshina, Ju-zhno-Ural'skij gosudarstvennyj universitet, g. Cheljabinsk, Rossija Vestnik JuUrGU. Serija «Pishhevye i biotehnologii» [], 2018, T. 6, No 4, pp. 52-60 (Russian).
9. Moreva A.V. Funkcional'nye pishhevye produkty pitanija, Sim vol nauki: mezhdunarodnyj nauchnyj zhurnal [], 2020, No 5, pp. 84-85 (Russian).
10. Polozhencev V.P., Lupova E.I., Vinogradov D.V. Jeffektivnost' ispol'zovanija in-sekticidov pri hranenii zerna, Vestnik Rjazanskogo gosudarstvennogo agrotehnolog-icheskogo universiteta im. P.A. Kostycheva [], 2018, No 2 (38), pp. 53-58 (Russian).
11. Tehnologija hranenija, pererabotki i standartizacija produkcii rastenievodstva, Vinogradov D.V., Rylko V.A., Zholik G.A. [i dr.], Rjazan': RGATU [], 2016, Tom 1, 210 p. (Russian).
12. Shubkin S.Ju. Sovershenstvovanie processa fumigacii zernobobovyh kul'tur v ustanovke barabannogo tipa, «Shkola molodyh uchenyh» po problemam tehnicheskih nauk: Materialy oblastnogo profil'nogo seminara [], Lipeck, 17 nojabrja 2020 goda, Lipeck: Lipeckij gosudarstvennyj tehnicheskij universitet, 2020, pp. 213-218 (Russian).
13. Gulidova V. A., Zubkova Т. V., Kravchenko V. A., & Dubrovina O. A. (2017). The dependence of photosynthetic indices and the yield of spring rape on foliar ferttiliza-tion with microfertilizers. OnLine Journal of Biological Sciences, 17(4), 404- 407 (England).
14. Lupova E.I., Vysotskaya E.A., & Vinogradov D.V. (2020). Improvement of elements of oil flax cultivation technology on gray forest soil. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 422, 012081 (England).
15. Shubkin, S., Buneev, S., & Radin, S. (2020). Development of a plant for electrostatic fumigation of grain crops in a periled layer. Paper presented at the IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 1001(1), doi: 10.1088/1757-899Х/1001/1/012128 (England).
16. Shubkin S.Yu., Buneev S.S., & Zakharov V.L. (2021). Mathematical modeling of the process electrostatic fumigation of grain legumes in a drum type unit. Paper presented at the IOP Conference Series: IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. Krasnoyarsk Science and Technology City Hall. Krasnoyarsk, Russian Federation, 22014, doi: 10.1088/1755-1315/677/2/022014 (England).
