Качество российского зерна пшеницы: динамика, особенности и проблемы

Продолжение темы, затронутой в статье "О качестве зерна 2010-2016".

Качество российского зерна, его особенности и характерные свойства - важные вопросы как для внутреннего потребителя, так и для внешнего [1]. Качество зерна важно, во-первых, при низком качестве открывается огромный рынок сбыта пищевых добавок без гарантии, что среди них нет опасных или потенциально опасных; расширение применения пищевых добавок в самом распространенном, традиционном и наиболее доступном всем слоям населения России продукте – хлебе может иметь далеко идущие последствия для здоровья нации и биобезопасности страны в целом; хлебопекарные улучшители должны улучшать качество муки и хлеба, а не маскировать пониженное качество зерна и муки и тем самым вводить потребителя в заблуждение. Во-вторых, Россия имеет большие перспективы в зерновом производстве: имеется резерв для экстенсивного и интенсивного развития сельского хозяйства и помимо этого (или к этому же) на фоне низкого уровня использования химикатов является потенциальным производителем экологически чистых зерновых продуктов. В-третьих, Россия имеет большой экспортный потенциал по зерну, который может успешно реализовывать, а ухудшение качества зерна снижает конкурентоспособность России на внешнем рынке [2].

Нами проведено исследование динамики изменений качества зерна пшеницы. По данным Госхлебинспекции СССР и ВНИИЗ в урожае 1988 г. продовольственная пшеница составляла по РСФСР более 85 %, в середине 90-х (1995-1996 гг.) – уже не более 75 %, в 2004 г. – 70% (данные ГХИ РФ), а в 2008 г. мы даже не одолели рубеж в 60 % (данные ФГУ «Центр оценки качества зерна»). В настоящее время практически отсутствует производство сильной пшеницы, а валовой сбор ценной пшеницы составляет несколько процентов, в то время как в 80-ые годы более 50 % посевов составляли сорта сильной и ценной по качеству пшеницы. Наиболее высокое средневзвешенное значение количества клейковины в зерне пшеницы из основных регионов ее производства в Европейской части России было достигнуто в 1986 г., а после 1987 г., по мере развития процессов перестройки в СССР (1985-1991 гг.), началось снижение этого важного показателя. В Западно-Сибирском регионе количество клейковины в зерне пшеницы на протяжении всего десятилетия (1981-1990 гг.) изменялось в диапазоне  22–26%.

При этом с начала 80-х гг. соблюдалась четкая дифференциация между регионами традиционного производства высококачественной пшеницы и регионами, производящими слабую пшеницу, по такому важному показателю как количество клейковины. При этом средневзвешенное значение количества клейковины в зерне пшеницы Северо-Кавказского и Западно-Сибирского районов находилось на уровне 26-27 %. Это говорит о том, что основными классами продовольственной пшеницы в этих регионах были 2-й и 3-й, что соответствовало сильной и ценной по качеству пшенице. Самое высокое по стране средневзвешенное количество клейковины было отмечено в 1986 (24,3 %) г. В 1986 г. сильная пшеница составила 26,5 % от собранного урожая по РСФСР, а в Северо-Кавказском районе ещё выше – сильная пшеница составила почти половину собранного урожая - 49,2 % [2].

В соответствии с классификацией тех лет пшеница 4-го класса (по ГОСТ 9353-85) соответствовала 4-му и 5-му классам современной классификации (ГОСТ Р 52 554-2006). Из этого следует, что в 1986 г. зерно 4-го и 5-го классов составляло менее 40 %. А в 2004 г. общий объем зерна 4-го – 5-го классов составил 72,2 % от валового сбора пшеницы. Таким образом, до 1985 г. качество зерна в нашей стране улучшалось, достигнув наилучших показателей в 1985-1986 гг.

Анализируя материалы МСХ РФ, Росстата,  ГХИ РФ, РЗС и ГНУ ВНИИЗ  за последние два десятилетия, мы пришли к выводу, что в динамике качества зерна пшеницы можно выделить три периода, которые прослеживаются и в общем производстве зерновых и зернобобовых, и границы между которыми проходят по 1998 г. (году дефолта в российской экономике и небывало провальному по сбору урожая) и 2004 г. (в который Россия из многолетнего импортера стала успешным экспортером зерна пшеницы) [2].

Для ответа на вопрос, чем различаются установленные нами периоды по качественному потенциалу пшеницы и его динамике, мы по каждому периоду должны установить:

• присутствие в товарном производстве пшеницы высших классов зерна;
• различия между регионами – традиционными производителями сильной и ценной по качеству пшеницы и производителями рядового по качеству зерна;
• состав урожая по классам зерна, соотношение классов;
• «ведущий» класс, т.е. класс, преобладающий в общем производстве пшеницы;
• соотношение продовольственной и непродовольственной пшеницы;
• тренд «белковости» пшеницы;
• динамику показателей качества зерна пшеницы, в том числе, диапазоны их значений;
• скорость изменения качества;
• соотношение озимой и яровой пшеницы.

Главными характеристиками качества зерна пшеницы в первом периоде (с 1992 по 1998 гг.) являются:

• резкое снижение качественного потенциала пшеницы, потеря высокого качества зерна, достигнутого в середине 80-х гг.;
• уменьшение доли продовольственного зерна;
• резкое снижение в продовольственной пшенице доли 1-го и 2-го классов;
• существенное преобладание в продовольственной пшенице зерна 3-го класса;
• начало процесса сглаживания различий по качеству зерна между различными регионами России;
• усиление разнокачественности и нестабильности качества зерна;
• преобладание производства яровой пшеницы над озимой.

Во втором периоде (1999-2003 гг.) происходит постепенное увеличение производства зерна пшеницы, которое сопровождается небольшим повышением доли продовольственного зерна в общем объеме зерна, однако качественные показатели зерна пшеницы в отличие от количественных продолжили ухудшаться [3].

Для второго периода характерны:

• рост доли зерна 4-го класса в общем производстве продовольственной пшеницы при практическом исчезновении зерна 1 - 2-го классов, тем самым, рост продовольственного зерна за счет его самого низкого класса;
• завершение сглаживания  различий по качеству зерна между разными регионами, в частности, между 4-мя основными товаропроизводящими регионами – Южным, Приволжским, Центральным и Сибирским федеральными округами различия по основным показателям хлебопекарных свойств зерна - белку, клейковине и числу падения становятся незначимыми; более того, объемный выход хлеба из пшеницы Южного федерального округа - житницы самого качественного зерна становится даже ниже, чем из пшеницы Центрального округа, в котором традиционно выращивали пшеницу среднюю по качеству и рядовую;
• преобладание производства озимой пшеницы IV типа над производством яровой пшеницы I типа. 

Таким образом, главными итогами второго периода динамики качества зерна (с 1999 по 2003 гг.) являются дальнейшее снижение качественного потенциала пшеницы, преобладание 3-го и 4-го классов в урожае.

Третий период изменения качества зерна, с 2004 г. по настоящее время, обусловлен переходом России из статуса страны, ввозящей зерно, в статус одного из ведущих мировых-экспортеров зерна пшеницы. Позитивным является тот факт, что в 2008-2009 гг. мы вошли в пятерку мировых лидеров по экспорту зерна, однако, по качеству зерна мы по-прежнему двигаемся в одном направление – теряем его дальше. Новые рыночные условия и, прежде всего, экспорт российского зерна вызвали большую, чем прежде ориентацию южного региона (прежде всего, Краснодарского и  Ставропольского краев) на производство зерна 4-го и даже 5-го классов (по показателям на границе с 4-м  классом). Традиционно этот южный регион считается житницей России, в которой раньше выращивалось самое сильное и ценное по качеству зерно – высоконатурное, высокостекловидное с большим содержанием клейковины хорошего качества. Ориентация одного из главных регионов товарного производства на выращивание зерна в основном 4-го класса в результате сформировавшегося спроса на пшеницу невысокого качества привела к продолжению дальнейшего снижения качественных показателей российской пшеницы [2, 3].

В отличие от второго периода, когда доля продовольственного зерна постепенно стала увеличиваться за счет 3-го и 4-го классов, в третьем периоде возрастает доля зерна 4-го и 5-го классов, а качество зерна в Центральном и Приволжском федеральных округах уже становится традиционно выше, чем в Южном округе. Поскольку во второй период мы, по сути, достигли «дна», то в третий период можно ожидать темпы снижения качества ниже, чем во второй период.

Таким образом, в динамике качества зерна российской пшеницы за постсоветское время мы имеем три периода, в которых в отличие от валовых сборов тренд качества все время отрицательный, различающийся скоростью потери качества [2, 3].

Современные проблемы и особенности качества российского зерна следуют из того состояния и ситуации с качеством пшеницы, который был описан выше [3 - 5]. Это:

• отсутствие целевых классификаций зерна;
• значение различных показателей качества и наиболее значимые из них для определения качества зерна;
• пониженное количество клейковины;
• крепкая клейковина;
• высокое число падения;
• проросшее зерно;
• поврежденность клопом-черепашкой;
• суховейное зерно;
• морозобойное зерно.  

Для выявления особенностей и проблем качества российского зерна в современных условиях необходимо определиться понять, что мы понимаем под качеством. В соответствии с национальным стандартом ГОСТ 27186-86 «Зерно. Термины и определения» качество - это «совокупность свойств зерна, обусловливающих его пригодность удовлетворять определенные потребности в соответствии с назначением». Таким образом, производимая продукция должна обладать определенными потребительскими свойствами [6]. Потребительские свойства – это свойства, «проявляющиеся при …использовании потребителем в процессе удовлетворения потребностей» (ГОСТ Р 51303-99 «Торговля. Термины и определения»).

Современное общество потребляет широчайший  ассортимент продуктов питания, произведенных из зерна пшеницы, что выдвигает на первый план требование о том, чтобы качество зерна, могло обеспечить определенные свойства в готовом продукте, а, следовательно, оно должно быть многообразным, чтобы соответствовать современному ассортименту мучных продуктов питания. И в этом главное отличие наших сегодняшних требований к качеству зерна по сравнению с советским периодом, когда во главу угла ставились только хлебопекарные свойства пшеницы [7, 8].

Таким образом, под понятием качества сегодня подразумеваются куда более широкие требования, чем те, которые отражены в товарной классификации ГОСТ Р 52554-2006 «Пшеница. Технические условия», и нельзя сводить понимание качества зерна только к соответствию национальному стандарту.

Одним из недостатков ГОСТ Р 52189-2003 «Мука пшеничная. Общие технические условия» является его направленность на обеспечение качества муки в основном хлебопекарного назначения традиционного ассортимента. Отсутствие требований к муке по целевому назначению ведет к отсутствию соответствующих требований к зерну, что уже привело к отсутствию выращивания пшеницы кондитерского назначения – мягкозерной белозерной и ведет дальше к получению пшеницы «монокультуры» по своим свойствам – краснозерной твердозерной I и IV типов [7, 8].

Так, в США уже товарная классификация зерна предусматривает целевое использование пшеницы в зависимости от ее типа, и покупатель выбирает пшеницу по тому или иному типу в зависимости от того, муку для какого продукта собирается производить.

При этом необходимо отметить, что стандарты ГОСТ Р 52554-2006 «Пшеница. Технические условия» и ГОСТ Р 52189-2003 «Мука пшеничная. Общие технические условия» содержат все необходимые показатели качества, позволяющие на их основе при вводе определенных норм и дополнении рядом новых показателей, обеспечить разработку классификаций муки различного целевого назначения для получения различных видов хлебобулочных, мучных кондитерских и кулинарных изделий стандартного качества без использования дополнительного сырья в виде технологических пищевых добавок.

Проведенные исследования позволили обосновать как определяющий для характеристики качества пшеницы любого целевого назначения комплекс показателей – количество, качество клейковины и число падения. В совокупности с реологическими свойствами теста эти три показатели могут дать достаточно исчерпывающий ответ на пригодность зерна или муки на те или иные цели [7, 8].

Кроме того, проведенные нами исследования позволили ранжировать вклад различных показателей в общую характеристику качества зерна российской пшеницы. Установлено, что наиболее важным признаком качества для определения класса зерна пшеницы является количество клейковины. Наиболее часто класс зерна лимитирует показатель количества клейковины, на втором месте – качество клейковины, далее (по убывающей) – число падения, стекловидность и натура.

По количеству клейковины, как было уже сказано выше, мы имеем проблему его понижения. Но, кроме этого, вследствие огромной пашни, которую имеет Россия и не имеет ни одна другая страна, и связанного с этим наличием большого разнообразия видов почв и погодно-климатических условий для качества российского зерна важное значение имеет именно количество клейковины, которое нельзя заменить определением содержания белка. Проведенное исследование по соотношению количества клейковины и белка показало большой диапазон этого соотношения, который не позволяет считать эти показатели взаимозаменяемыми.

Другая выявленная особенность российского зерна последних десятилетий заключается в установленной нами прямой взаимосвязи между количеством и качеством клейковины: чем выше количество клейковины, тем она более слабая по качеству. Соответственно, чем ниже количество клейковины, тем она крепче. Вследствие этого, в связи со снижением количества клейковины в зерне возникает проблема крепкой клейковины, поскольку для современного механизированного и автоматизированного хлебопекарного производства, для современного широкого ассортимента мучных кондитерских изделий – печенья, вафель, крекера большое значение имеет способность муки образовывать пластичное, эластичное тесто.

Значение показателей количества и качества клейковины для российского зерна усугубляется проблемой поврежденности зерна клопом-черепашкой. Вследствие повреждения зерна этим вредителем происходит разрушение клейковины, выражающееся в ухудшении качества клейковины с дальнейшим снижением её количества. Степень повреждения зависит от множества факторов, что не позволяет измерить повреждение зерна простым подсчетом количества поврежденных клопом-черепашкой зёрен. Нами установлено, что зависимость между снижением качества клейковины и увеличением количества поврежденных клопом-черепашкой зёрен отсутствует. При одинаковой картине повреждения нанесено оно может быть различными видами клопов, в разной степени, на разной стадии созревания зерна разных сортов пшеницы с разной сопротивляемостью. В результате этого поврежденность зерна и её степень будут совершенно разными и несопоставимыми. Поэтому объективно оценить поврежденность зерна клопом-черепашкой визуальными методами нельзя.

Поскольку нам важно определить, не насколько покусано зерно, а наша цель - установить, каковы последствия этих укусов для качества зерна и, следовательно, муки, то объективным методом оценки поврежденности зерна клопом-черепашкой может быть только определение качества клейковины на приборе ИДК. При этом важно, чтобы была установлена система прослеживаемости качества и безопасности зерна, поскольку клейковина в зерне, подвергнутом сушке обычно укрепляется и тем самым есть возможность не выявить расслабление клейковины в результате повреждения клопом-черепашкой.

В случае, если предприятие пыталось бороться с клопом-черепашкой путем его жесткой сушки, выявить поврежденность можно только прямым методом – пробной лабораторной выпечкой хлеба по ГОСТ 27669-88 «Мука пшеничная. Метод пробной лабораторной выпечки хлеба».

Наряду с количеством и качеством клейковины российское зерно имеет особенности и проблемы и с другим показателем качества – числом падения. Многолетние и всесторонние исследований ВНИИЗ позволяют сделать вывод о том, что для российского зерна в здоровом состоянии характерна пониженная амилолитическая активность, что выражается в высоких значениях числа падения. Для российского зерна характерно число падения выше 300 с. Однако в дождливые годы лимитирующим качество зерна показателем является именно число падения. На рисунке приведен вид хлеба из зерна с высоким, средним и низким числом падения. Низкое число падения означает повышенную амилолитическую активность зерна, что происходит при прорастании зерна. При влажной и сырой погоде во время уборки проблемой является проросшее зерно.

В России распространены различные дефекты зерна. Наряду с зерном, поврежденным клопом-черепашкой, распространение имеет проблема суховейного зерна. Горячий воздух при низкой влажности на уровне 30 % и менее, высокой температуре - 25 град. и более и скорости воздуха не менее 5 м/с называют суховеем. Когда суховей длится не менее 5-и дней, образуется суховейное зерно – щуплое, с массой 1000 зёрен меньше нормального на треть и более (Вакар, Дроздова) и качеством клейковины – крепкой и неудовлетворительной крепкой. Внешние признаки суховейного зерна: щуплое, стекловидное, обесцвеченное, с морщинистыми оболочками. Количество клейковины при этом может быть повышенным, но это отнюдь не отрадный факт, поскольку повышенное содержание относительно - относительно легковесной зерновки, не наполнившейся всеми необходимыми веществами, и в первую очередь, крахмалом.

Хорошие на первый взгляд показатели могут обернуться большими проблемами для переработчиков. Для мукомолов такое зерно представляет большие проблемы вследствие повышенной зольности зерна, низкого выхода муки из такого зерна и низкой белизны.

В результате повреждения белковых веществ, в том числе, ферментов зерна, а также недостатка крахмала, амилолитическая активность зерна крайне низкая. Всё это приводит к тому, что хлеб из такого зерна имеет малый объем, обжим, бледную корку, очень плотный толстостенный, неэластичный, грубый мякиш серого или темного цвета. Чем менее зрелое зерно подвергалось воздействию суховея, тем более значительны повреждения.

Для суховейного зерна надо вовремя и правильно определять его качество по всем свойствам в комплексе, не отделяя и не выделяя какой-либо один показатель качества, например, повышенное содержание клейковины или белка, или хорошую стекловидность.

Зерно, подвергнутое засухе, создает проблемы при хранении. В результате окисления жиров могут образовываться токсичные продукты и микотоксины, зерно легко травмируется, что ведет к повышенному содержанию зерновой примеси в виде битых, обрушенных, трещиноватых зерен. Такое зерно неустойчиво в хранении, поскольку у него легко и быстро нарастает величина кислотного числа жира, что свидетельствует о накоплении негативных для здоровья человека веществ [9].

В связи с этим предприятия по хранению зерна, в первую очередь, должны организовать очистку и охлаждение суховейного зерна, активное вентилирование или перемещение его по транспортным коммуникациям и сепарирующему оборудованию. Иногда для охлаждения зерна используют сушильное оборудование. Эти мероприятия препятствуют потерям суховейного зерна при хранении.

Подводя итог сказанному по проблемам и особенностям качества российской пшеницы, надо отметить, что в основном все они связаны с клейковинным комплексом. В связи с этим такое большое внимание уделяется вопросам определения количества и качества клейковины в нашей стране.

Литература

1.Прянишников А.И., Андреева Л.В., Кулеватова Т.Б., Мачихина Л.И., Мелешкина Е.П. Качество зерна – источник здоровья нации. // Достижения науки и техники АПК. – 2010. - № 11. – С. 16–17.
2.Мелешкина Е.П.  Нужно ли нам качество зерна. // Хлебопродукты.- 2011. - № 6.- С. 12-16; оконч.- №7.- С. 10-13.
3.Мелешкина Е.П.  Развитие системы оценки хлебопекарных свойств зерна пшеницы при его производстве и переработке: Автореферат дисс. д-ра техн. наук. – М., 2006.- 55 с.
4.Мелешкина Е. П. Современные аспекты качества пшеницы для выработки муки и крупы. / В сборнике: Мельница - 2011. Модернизация. Инновации. Техническое перевооружение. Материалы Шестой Международной конференции. Международная промышленная академия, Москва. -  2011. - С. 19-24.
5.Мелешкина Е. П. Современные аспекты качества зерна пшеницы./
В сборнике: Модернизация системы зернохранилищ России. Новые аспекты развития ("Зернохранилища - 2011"). Материалы Первой Международной конференции. Международная промышленная академия, Москва. - 2011. - С. 63-71.
6.Мелешкина Е. П. Современные аспекты качества пшеницы для выработки муки и крупы. // Хранение и переработка зерна. - 2011. - № 9 (147). - С. 43-44.
7.Мелешкина Е. П. Целевое производство и использование пшеничной муки – необходимое условие обеспечения качества готовой мучной продукции. / В сборнике: Торты. Вафли. Печенье. Пряники /Инновации и традиции. Материалы Восьмой Международной конференции, Москва. - 2012. - С. 166-169.
8.Мелешкина Е. П., Коломиец С.Н., Шеленкова Л.В., Коваль А.И. Целевое использование зерна и муки – требование времени. // Пищевая промышленность. - 2013. - № 9. - С. 64-66.
9.Мелешкина Е. П. Актуальные проблемы в области сохранения потребительских свойств зерна при его хранении. / В сборнике: Актуальные проблемы в области создания инновационных технологий хранения сельскохозяйственного сырья и пищевых продуктов. Сборник материалов Всероссийской научно-практической конференции, Москва. -  2011. - С. 151-154.