Переваги і недоліки різних методів відмивання клейковини

Источник

Журнал "Хранение и переработка зерна"

11343

Загальновизнано, що кількість і якість клейковини, яку вперше відмив з пшеничного борошна в 1728 році Беккарі, є важливими показниками якості зерна і борошна пшениці. В колишньому Союзі кількість і якість клейковини взагалі вважались визначальними показниками якості зерна і борошна. Доказом цього є те, що саме ці показники у ГОСТах на пшеницю і борошно були і залишаються основними у визначенні класу зерна чи сорту борошна. У ДСТУ 3768-98 вміст і група якості клейковини теж визначають класність зерна пшениці, але одночасно нормується вміст білка і наголошується, що перевага при віднесенні зерна до того чи іншого класу надається вмісту білка. Це одна з принципових відмін нашого стандарту від ГОСТів колишнього Союзу. Викликана вона тим, що вступ України у ринкові відносини зразу ж показав недосконалість і неприйнятність класифікації зерна за вмістом клейковини і показником ВДК (російською мовою ИДК).

Перш за все з’ясувалось, що ГОСТи 13586.1 і 27839.88 вкрай недосконалі.

Так, контроль кінця відмивання клейковини по наявності “муті” у краплях води з клейковини науково помилковий. З контексту стандарту витікає, що наявність останньої свідчить про присутність в клейковині крохмалю. Тоді виникає запитання, чому кінець відмивання не контролювати йодною пробою, як це було, до речі, у попередніх стандартах? За нашими дослідами йодна проба на крохмаль у нормальної пшениці дає негативний результат уже через 10-15 хвилин відмивання, тоді коли “муть” можна спостерігати годинами. Це і не дивно, тому що ”муть” дає не крохмаль, а розчинні у воді гліадини і частково глютеніни. Більша чи менша розчинність клейковинних білків у дистильованій воді, у слабких буферах, до речі, яким є і наша водопровідна вода, і навіть у 10%-вих розчинах хлористого натрію чи сірчанокислого калію є чітко встановленим наукою фактом і ні у кого не повинна викликати будь-яких сумнівів. Таким чином, відмивання клейковини по наявності “муті” не може не привести до заниження вмісту клейковини перш за все тому, що термін відмивання клейковини суб’єктивно визначається оператором. За нашими даними при різних термінах відмивання клейковини різниця за її вмістом може досягати у високобілкового зерна з високими фізичними властивостями клейковини 5-8%, а у зерна з середнім вмістом білка - 3-4 %.

Стандарт не регламентує і інтенсивність відмивання клейковини. Не чітко регламентованою є і операція висушування клейковини - момент прилипання клейковини до шкіри дуже різних рук операторів науково обгрунтувати взагалі неможливо. Це загальновідомі факти, які не вимагають доказів, але кожен з яких може привести до значної різниці результатів аналізу.

При визначенні вмісту і якості клейковини в зерні і при використанні цих показників для класифікації борошна стандарт не враховує наслідків загальновідомого післязбирального дозрівання зерна. Це викликає згодом дуже серйозні ускладнення економічного характеру між власниками і споживачами зерна всіх рівнів. Наведемо приклад, що є типовим для абсолютної більшості ХПП півдня України. В жнива заготівельник засипає в силос елеватора зерно з вмістом клейковини 24,0% і показником ВДК не більше 100 одиниць. Через 2-3 місяці у цьому ж зерні, з ймовірністю 90%, вміст клейковини уже буде не більший за 21,0 - 22,0%, а показник ВДК зменшиться щонайменше до 80 одиниць. Ці процеси, але уже з меншою інтенсивністю будуть протікати весь останній термін зберігання зерна. Зрозуміло, що вміст білка при цьому не зміниться, а фізичні властивості тіста з такого зерна покращаться. Не дивлячись на останнє, зацікавлена сторона має всі підстави наполягати на тому, що при зберіганні якість зерна погіршилась, оскільки за вмістом клейковини зерно, згідно з вимогами стандарту, переходить з вищого у нижчий клас. Ймовірність такого переходу тим більша, чим краще зберігалось зерно. Ми у таких випадках наполягаємо на тому, що ці зміни свідчать не про погіршення якості зерна, а лише про недосконалість стандарту. Вся світова зернова наука доказує, що післязбиральне дозрівання зерна покращує його якість, наш же стандарт, базуючись на помилкових концепціях, дозволяє стверджувати протилежне.

Останнє вимагає ще раз повернутись до взаємозалежності між вмістом клейковини і її якістю у одного і того ж зерна при дозволених стандартом модифікаціях відмивання клейковини. Висновки тут мають характер аксіоми - чим менше ми відмиємо клейковини, тим якість її буде кращою і навпаки. Цього дуже легко досягнути у зразків пшениці з високими фізичними властивостями клейковини, коли показник ВДК не перевищує 100 одиниць. В зв’язку з тим, що показник ВДК у зерна 2-го - 4-го класів знаходиться в межах 45 -100 одиниць, то варіювання величини ВДК у цих межах не має суттєвого значення для класифікації зерна і борошна. Стандарт цього не враховує і відкриває, таким чином, можливості досить широкого маніпулювання кількістю відмитої клейковини, що в свою чергу впливає на класність, а отже і на ціну зерна і борошна.

Накопичений нами великийй досвід визначення кількості і якості клейковини за ГОСТ 13586.1 в той же час дозволяє стверджувати, що, не дивлячись на дуже великий вплив суб’єктивного фактору і низки інших причин на результати аналізу, цей метод з успіхом може використовуватись в окремій лабораторії для більшої чи меншої диференціації зразків за якістю зерна. Головні труднощі виникають при порівнянні результатів аналізу різних, особливо незалежних і відомчих лабораторій. Ефективного механізму арбітражних аналізів не створено. В зв’язку з цим, ми вважали за необхідне з’ясувати наскільки можливим і доцільним в умовах України може бути використання міжнародних стандартів для визначення цих показників якості.

У дуже популярному у світі стандарті ISO 5531 по визначенню тільки кількості клейковини ручним методом у борошні всі операції жорстко регламентовані. За стандартом IСС 155 вміст і якість клейковини в зерні і в борошні, а за стандартом ISO 7495 - вміст клейковини у борошні (до речі, у стандартах ISO показники якості клейковини відсутні), визначаються за допомогою приладу Глютоматик, де вплив людського фактору практично виключений. Результати цього досліду наведені в таблиці.

З таблиці видно, що перші 8 зразків представлені зерном цінного сорту Одеська 132, сильного сорту Альбатрос одеський, надсильного сорту пшениці Панна і дуже близького до нього сорту Селянка. Перший у кожній парі зразків вирощувався у 2001-му році на фоні N 50 кг, а другий - на фоні N 200 кг/га. За вмістом білка зразки представляють пшеницю від п’ятого до другого класу. Посіви захищались від ушкодження шкідливою черепашкою. Всі аналізи згаданих і всіх останніх зразків виконувались у січні 2002-го року (тобто після проходження зерном післязбирального дозрівання).

З таблиці видно, що у зерні цих зразків зерна вміст клейковини за стандартами ICС 155 і ГОСТ 13586.1 практично ідентичний - в середньому 24,2 і 24,4%. Gluten Index порівняно низький тільки у зразків цінного сорту Одеська 132 (63 і 78%). У останніх зразків він високий і знаходиться в межах 88 -97%. За ГОСТ 13586.1 друга група якості клейковини характерна тільки для низькобілкового зерна сорту Одеська 132. У всіх останніх зразків якість клейковини відповідає вимогам першого класу.

Найбільш високий вміст клейковини у отриманого на млині Buhler MLU 202 борошна 70%-го виходу визначається за стандартом ISO 5531 (в середньому 27,5%). За ним іде теж ручний метод ГОСТ 27839.88 (в середньому 26,2%). Найменший вміст клейковини у борошні отримано при використанні стандарту ICC 155 - в середньому 24,7%. Якість клейковини у борошна за обома стандартами (ICC 155 і ГОСТ 27839.88) дуже висока (95 -100% і 48 - 60 одиниць ВДК відповідно).

Таким чином, аналіз неушкодженого шкідливою черепашкою зерна свідчить про можливість використання з одинаковим успіхом будь-якого із згаданих стандартів.

Зовсім інші висновки витікають із результатів аналізу типового для України зерна, ушкодженого шкідливою черепашкою.

Так, у зразків товарної пшениці за номерами 9 і 10 при використанні ГОСТ 13586.1 клейковина в зерні взагалі не відмивається. За стандартом ICC 155 відмивається для даного рівня білка в зерні очікувана кількість клейковини - 22,0 і 20,7%. Правда, якість її дуже низька - Gluten Index складає всього 43 і 25%. Вміст клейковини у борошні цих двох зразків за ГОСТ 27839.88 складає 28,1 і 25,6%, що є занадто високим для зерна з вмістом білка 11,1 і 10,6% відповідно. Якість клейковини у обох зразків за цим стандартом дуже низька і становить 120 одиниць ВДК. Це відповідає і дуже низькій "силі" борошна - всього 30 і 50 о.а. За стандартом ICC 155 вміст клейковини у борошні цих зразків значно менший і складає 25,0 і 21,2%, а Gluten Index - 85 і 92% відповідно. Останнє дає підстави вважати, що борошно зразків пшениці за номерами 9 і 10 має досить високу якість. Таким чином, виникає повне протиріччя між результатами визначення як кількості, так і якості клейковини у борошні зразків 9 і 10 за двома різними стандартами. Враховуючи дуже низьку силу борошна цих зразків, без найменшого сумніву можна стверджувати, що реальну ситуацію з загальною якістю цих сильно ушкоджених шкідливою черепашкою зразків зерна більш точно віддзеркалюють обидва ГОСТи.

Те ж саме можна сказати і про результати аналізів трьох останніх зразків товарної пшениці за номерами 11 - 13 з меншим ступенем ушкодження шкідливою черепашкою. Так, зразок за номером 11 за показниками обох ГОСТів і за “силою” борошна (110 о.а.) відноситься до пшениці шостого класу. Результати аналізу зерна і борошна цього зразка за стандартом ICC 155 свідчать, що ця пшениця начеб-то має досить високу якість - вміст клейковини в зерні складає 22,4%, а Gluten Index - 89%. У борошні ці показники ще кращі - 23,8 і 95% відповідно. Насправді ж за величиною W це кормова пшениця.

За показниками ГОСТів, особливо за якістю клейковини як в зерні, так і у борошні, два останні зразки беззаперечно відносяться до найкращих з цієї групи товарних зразків пшениці, про що свідчить і достатньо висока "сила" борошна - 180 і 195 одиниць альвеографа. У той же час, за показниками стандарту ICC 155, ці зразки практично не відрізняються від зразка кормової пшениці за номером 11.

Ще один важливий аспект недостатньої інформативності про загальну якість зерна показників вмісту і якості клейковини дає аналіз зразків ярої казахської пшениці. У цих зразків надзвичайно низький рівень вмісту клейковини при вмісті білка в середньому 14,5%. За стандартом ICC 155 середній вміст клейковини у них складає всього 22,7%. При використанні ГОСТ 13586.1 він зростає до 26,5%, але все-таки залишається дуже низьким. За логікою ДСТУ 3768-98, якщо брати до уваги тільки вміст клейковини, всі ці зразки пшениці треба було б віднести до четвертого або третьго класу відповідно. За вмістом білка і якістю клейковини всі п’ять зразків ярої пшениці, згідно того ж ДСТУ 3768-98, відносяться до першого класу. Протиріччя дуже великі. Свідчать вони, перш за все, про загально недосконалий принцип класифікації зерна за кількістю і якістю клейковини.

Ситуацію дещо виправляє визначення кількості клейковини у борошні ярої пшениці. При цьому інформацію принципового значення дає порівняння ручних методів відмивання клейковини ISO 5531 і ГОСТ 27839.88, з одного боку, і ICC 155 з використанням приладу Глютоматик, з другого. При використанні перших двох стандартів ручного відмивання клейковини її вміст в середньому складає 29,8 і 30,1% відповідно, а при використанні стандарту ICC 155 - всього 24,6%. Це на 5,2 і на 5,5% менше порівняно з ручними методами відмивання клейковини.

На завершення аналізу наведених в таблиці результатів дослідження, не можна не торкнутися ще однієї дуже важливої зараз для України проблеми. На увазі мається показник W (у нашому розумінні це “сила” борошна). Фактично на на нього ніхто особливої уваги не звертав на протязі всієї нашої радянської історії. На випікання хліба він особливого впливу не має. Навпаки, аксіомою є те, що хлібопекарські властивості дійсно сильної пшениці невисокі. Для хліба треба пшениця посередньої якості (отой наш знаменитий третій клас зерна). Сьогоді ж, коли Україна ввійшла у першу п’ятірку світових експортерів

зерна, величина W і вміст білка стали головними показниками якості зерна практично кожної експортної партії нашої пшениці. Світ шукає і належно цінує не філери, а поліпшувачі свого зерна з низькою якістю. Украіна є одним з небагатьох регіонів світу, де для вирощування саме поліпшувачів (тобто сильної і надсильної пшениці) є всі необхідні природньо-кліматичні умови і одночасно дуже високий рівень вітчизняної селекції.

У цьому плані з таблиці можна зробити чотири висновки. Перший - головним критичним показником якості нашої пшениці є низька якість клейковини, єдиною причиною чого є ушкодження зерна шкідливою черепашкою. Другий - наступною критичною проблемою є низький вміст білка в зерні, викликаний великим дефіцитом доступного азоту в наших чорноземах, який не компенсується внесенням необхідної кількості азотних добрив. Третій - вся наша заготівельна, борошномельна і хлібопекарська промисловість не враховують сортової приналежності зерна і, зрозуміло, не стимулюють вирощувааня зерна, висока якість якого обумовлена генетично. Так, на удобреному фоні “сила” борошна сорту Одеська 132 складає 218 о.а., а у тих же умовах цей показник якості у сорта Панна досягає 394 о.а. Ось саме такою повинна бути наша товарна пшениця. Четвертий - показників вмісту і якості клейковини абсолютно недостатньо для належної диференціації партій зерна за якістю. Так, при одинакову вмісті клейковини і одинакових показниках ВДК “сила” борошна може відрізнятися більше, ніж у два рази. Це означає, що ми повинні докорінно переглянути всю систему визначення якості зерна у такій великій зерновій державі як Україна.

В той же час це зовсім не означає, що ми повинні відмовитися від використання показників вмісту і якості клейковини. Навпаки, існує нагальна необхідність удосконалення цих методів визначення якості зерна. Але перед цим необхідно чітко сформулювати переваги і, особливо, недоліки уже існуючих методів (стандартів)

Обговорення отриманих результатів

З великого обсягу накопиченої нами інформації і наведеного у цій статті експериментального матеріалу можна зробити цілу низку висновків щодо проблеми визначення вмісту і якості клейковини. При цьому, перш за все, необхідно враховувати, що визначення цих показників якості у пшениці України, на відміну від більшості регіонів світу, значно ускладнюється ушкодженням зерна шкідливою черепашкою.

З цих позицій, як уже підкреслювалось вище, найкращими і найбільш прийнятними стандартами є ГОСТ 13586.1 для зерна і ГОСТ 27839.88 для борошна. Основна їх перевага у тому, що процес відмивання клейковини за цими стандартами найбільш тривалим у часі порівняно зі всіма іншими стандартами. Це щонайменше 1 хвилина замішування тіста при використанні місилки, 20 хвилин ферментації кульки замішаного тіста, приблизно 30 хвилин відмивання клейковини і 15 хвилин перебування кульки клейковини у воді перед визначенням показника ВДК. Цей термін є достатнім для того, щоб проявилася дія власних чи привнесенних шкідливою черепашкою протеолітичних ферментів і стійкість білкових молекул (точніше, їх агрегатів) до атаки цими ферментами, яка, в свою чергу, обумовлюється погодними умовами формування зерна, завершенням його післязбирального дозрівання і спадково обумовленими сортовими особливостями клейковини. При відмиванні клейковини на приладі Глютоматик, одного боку, не вистачає часу для того, щоб протеолітичні ферменти виконали свою справу - відмивання клейковини відбувається за лічені хвилини, а, з другого боку, проточне промивання практично ще не сформованого тіста буфером чи розчином солі вимиває легкорозчинні протеолітичні ферменти на самому початку відмивання клейковини. В зв’язку з цим зовсім невипадково при відмиванні клейковини з борошна ручним методом за стандартом ISO 5531 вміст клейковини практично такий же, як за ГОСТ 27839.88, і він завжди значно більший, ніж при використанні глютоматика за стандартами ICC 155 чи ISO 7495.

Таким чином, використання приладів Глютоматик для української пшениці не має, на нашу думку, ніяких перспектив. Орієнтовно щонайменше у 50-ти відсотків випадків отримані результати як за кількістю, так і за якістю клейковини не будуть відповідати дійсності.

З інших проблем визначення кількості і якості клейковини необхідно підкреслити дуже складну взаємозалежність між цими двома показниками якості зерна чи борошна. У всіх без винятку випадках між ними спостерігається зворотна залежність. Збільшення терміну відмивання клейковини приводить до зменшення її кількості і одночасного покращання її якості. При середньому ушкоджені зерна шкідливою черепашкою суттєво збільшується вміст клейковини і погіршується її якість за рахунок надмірної гідратації клейковини. Збільшення рівня ушкодження зерна цим шкідником супроводжується повною деградацією клейковини в зв’язку з протеолізом клейковинних білків. У зерна з дуже високими фізичними властивостями клейковини, що викликаються довготривалим збереженням зерна, сухою і надмірно жаркою погодою на останніх етапах його дозрівання, високими генетично обумовленими фізичними особливостями клейковинного комплексу порівняно зі звичайним типовим зерном при одному і тому ж вмісті білка завжди буде менший вміст клейковини і невисокі значення показника ВДК (в межах 45 -50 одиниць). Це пояснюється процесами так званої глобуляризації білків клейковини, коли гідрофільні центри молекул білків розташовуються в середині глобули, а гідрофобні центри концентруються на її поверхні.

Все викладене і історичний досвід свідчать про надзвичайну складність фізико-хімічної колоїдної природи клейковини і про необхідність розробки принципо нового підходу до проблем визначення її кількості і якості. У наступній статті ми спробуємо викласти один з можливих саме таких підходів.

Результати визначення вмісту і якості клейковини в зерні і в борошні пшениці різними методами
№№ ппПоходження зернаВміст білка, %Ушк. шкідл. череп.,%WВміст сирої клейковини, %Gluten Index, одиниць ВДК
зерноборошноЗерноБорошно
ICC 155ГОСТ 13586.1ISO 5531ICC 155ГОСТ 27839. 88ICC 155ГОСТ 13586.1ICC 155ГОСТ 27839. 88
1Одеська 13211,4017822,722,226,824,125,063779550
212,6021827,125,230,428,028,778739864
3Альбатрос одеський10,2018721,625,623,721,121,591659952
412,2028724,725,829,425,727,688699960
5Селянка11,4029721,222,324,621,525,495629953
613,2035825,825,729,626,428,298659848
7Панна11,1033022,521,825,522,824,5976610051
813,0039427,626,729,928,328,8976710047
 В середньому11,9028124,224,427,524,726,288689953
9Українська озима товарна пшениця11,14,43022,0026,325,028,143-85120
1010,68,05020,7028,821,225,625-92120
1111,15,211022,422,727,223,826,48911595103
1210,54,018018,119,624,320,123,697819964
1312,12,619525,024,729,426,328,184969772
 В середньому11,14,811321,6 27,223,426,468 9496
14Казахська яра товарна пшениця14,4020022,726,528,824,430,298529935
1514,5021021,925,728,424,028,798569933
1614,40,529022,426,231,024,230,198589938
1714,5031023,326,329,425,130,796569843
1814,60,333023,427,631,525,431,098629950
 В середньому14,50,226822,726,529,824,630,198579940

Попереля Ф.О., Топораш І.Г., Хейфець А.М., Парфентьєв М.Г., Лифенко Л.С., Червоніс М.В.

Селекційно-генетичний інститут, м. Одеса

Небеленчук В.Ф.

ДП "АГМІНТЕСТ", Контроль Юніон

Реклама

Вход