Про качество зерна пшеницы (infinity II)

продолжение

II Показатели качества зерна и стандартизированные методы его определения. 

Если образно представить себе эволюцию стандартизированных методов определения качества зерна, то этот путь сродни тому пути, что прошел всем известный телефон от первых стационарных аппаратов до современного смартфона (мобильника). При том что основная функция телефона (в нашем случае - лабораторная проверка товарного качества), т.е. возможность связи на расстоянии не изменилась (в нашем случае - суть методов проверки), его внешний вид, техническое наполнение и дополнительный функционал не сравнимы (в нашем случае - увеличение количества показателей, развитие технологий проверки и сопутствующего оборудования).

Как отмечалось в первой части, первая товарная классификация важнейших злаков с использованием  товарных показателей качества (влияющих на производство муки и хлеба) - влажность, величина засоренности, натура и содержание клейковины появилась в России в 1912 году. По мере  расширения списка исследуемых показателей, упорядочивались и стандартизировались методы отбора проб и их лабораторная проверка.

Первые советские ГОСТы методов определения качества зерна обьединяли в себе все: от методов отбора проб, до стандартизации методов лабораторных исследований существовавших на тот момент показателей качества.

Но уже 1965 году под кодом ГОСТ хххх-64 в силу вступили ГОСТы отдельно стандартизирующие проверку каждого из исследуемых показателей. В свет вышло большое количество ГОСТов, касающихся проверки качества всех видов зерна и бобовых, идущих на различные цели, но мы выберем только те, что использовались при проверке товарного качества пшеницы.

Отличительной особенностью этих методов являлось то, что все они проводились ручным способом с помощью имеющегося на тот момент в распоряжении лабораторного оборудования, а основными измерительными "приборами" были линейка, лабораторные весы, банки, склянки, колбы и т.д  (в дальнейшем лабораторное оборудование было так же стандартизировано), а так же глаз и нос.

По мере совершенствования методов проверки (без изменения сути), появления и технического  развития специализированного лабораторного оборудования, выходили новые редакции ГОСТов, регламентирующие как технологию проведения проверок, так и использование оборудования.

Если взять стандарты ххх-64, то поэтапно к 90-м годам они практически все были заменены (метод определения натуры с дополнениями и изменениями конца 80-х дожил до наших дней и был заменен на ГОСТ 10840-2017 только в 2019 году). Первый этап смены стандартизированных методов определения товарного качества зерна, который начался в начале/середине 70-х годов в основном был связан с появлением первых лабораторных измерительных приборов и специализированного оборудования, с помощью которых уточнялись числовые значения показателей; второй - начало/середина 80-х годов связан с введением нового ГОСТа на зерно и необходимостью разграничения значений показателей. В российской действительности часть советских стандартов  продолжало свое действие, но в них вносились изменения и дополнения, соответствующие времени и изменениям основного стандарта на зерно пшеницы.

Из списка ГОСТов ххх-64 нам интересны 2 стандарта - это метод определения стекловидности и метод определения количества и качества клейковины.

1. Метод определения стекловидности

Определение стекловидности зерна показывает качество зерна, указывая на его белковый или крахмалистый характер (сегодня стекловидность влияет на определение класса). Пшеница с преобладанием стекловидных зерен обычно отличается сравнительно высоким содержанием белка, клейковины и хорошими хлебопекарными качествами (дает более ценную муку, в частности макаронную). Пшеница, состоящая в основном из крахмалистых зерен, бедна белком, и для хлебопечения в основном ее используют в подсортировке к другой более богатой белками пшенице.

Так же в зависимости от стекловидности зерна применяются различные приемы подготовки пшеницы к сортовому помолу и устанавливаются режимы мукомольного процесса. Стекловидные зерна в отличие от мучнистых легче вымалываются, дают тонкие и тощие отруби, больше крупок, из которых затем вырабатывается больше муки первых сортов.

До появления первых технических лабораторных средств стекловидность определяли на глаз и в ручную (срез зерна)

В начале 70-х годов для этих целей был приспособлен диафаноскоп (ДСЗ -1), позволявший направленным световым потоком электрической лампы (55 Вт) просвечивать исследуемое зерно для  определения количества мучнистых и стекловидных зерен в пробе.

В 1977 году ГОСТ 10987-64 сменил ГОСТ 10987-76 Зерно. Методы определения стекловидности, где применение для проверки зерна нового прибора было стандартизировано. С изменениями конца 80-х, начала 90-х годов этот ГОСТ является действующим до сих пор.

 Принцип метода не изменился, но точность, определяемая длинной световой волны возросла

Распознавание мучнистых зерен пшеницы по уровню плотности потока отраженного излучения в красной области спектра

2. Метод определения количества и качества клейковины

Клейковина зерна - это комплекс белковых веществ, способных при набухании в воде образовывать связную эластичную массу, от состава и состояния этого комплекса напрямую зависят хлебопекарные свойства пшеницы. В настоящее время хорошо известны как её физические свойства, так и факторы, влияющие на её качество (о факторах влияния говорилось столько, что нет необходимости их еще раз повторять). Помимо белков в состав клейковины входят: крахмал, жир, небелковые азотистые вещества, сахар и минеральные соединения. Количество сырой клейковины в зерне пшеницы, по результатам лабораторных исследований, колеблется в широких пределах от 14-16% до 50-56%, а сухой от 5 до 28%. 

а) качество клейковины

До появления первых приборов определение качества клейковины проводили в ручную с помощью линейки:

Во второй половине 60-х для определения качества клейковины техническим способом был разработан прибор ПЭК-3А (фото не нашла). В 1968 году вводится новый ГОСТ 13586-68 Зерно. Методы определения количества и качества клейковины в пшенице, где стандартизируется применение данного прибора. Однако практически сразу же появляется модифицированный прибор измерения качества, который называют ИДК-1 (Измеритель Деформации Клейковины), где принцип и метод основаны на измерении величины остаточной деформации пробы клейковины после воздействия тарированной нагрузки (пуансона) в течение заданного времени (30с). В 1971 году  выходит переизданный ГОСТ 13586.1-68, где применение прибора ПЭК-3А разрешается до 1973 года, далее качество клейковины стали измерять только при помощи ИДК различных модификаций.

Кроме стандартизации применения нового прибора ГОСТом были расширены границы качества клейковины: вместо 3-х групп качества, имевших только характеристики, появилось 5, где к характеристикам добавились цифровые значения.

б) количество клейковины

Метод определения количества клейковины путем ее вымывания из размолотого зерна был известен задолго до появления первых стандартов качества. Его суть остается неизменной до сих пор, однако же время и сюда внесло свои коррективы.

Определение количества и качества клейковины проводится не только в зерне, но и муке, при том что метод один и тот же стандарты - разные.Так же как и для зерна стандартизация методов определения качества муки имела свои этапы. В 1960 году принимается  ГОСТ 9404-60 «Мука и отруби. Методы испытаний», где количество и качество клейковины определяют  точно так же как и в зерне (в ручную). 

Первая модель системы механизированного отмывания и от­жима сырой клейковины (МОК-1) из зерна пшеницы и пшеничной муки всех сортов без применения ручного труда была раз­работана в Казахском филиале ВНИИЗ.(1977) и запущена в производство в начале 80-х. Это было устройство напольного типа, с большими габаритными размерами, основными пользователями которой были научные учреждения занимающиеся проблемами качества зерна и продуктов его переработки, такие как, например, филиалы ВНИИЗ или ВАСХНИЛ.

Не смотря на то, то система МОК подвергалась модификациям стандартизированное применение ее было введено только в 1990 году и только для муки (в замен п.52-54 ГОСТ 9404-60)

Таким образом, ГОСТ Р 54478-2011 гораздо строже и жестче подходит к вопросам определения  количества и качества клейковины, а значит, что количество и качество клейковины 80-х, 90-х, 2000-х вплоть до 2013 года не сравнимы с последующими значениями, измеряемыми согласно требований вступившего в силу нового стандарта.

Добавлю, изменениям подвергся и стандарт на определение количества и качества клейковины в муке - в 2014 году в силу вступила новая редакция ГОСТ 27839-2013 Мука пшеничная. Методы определения количества и качества клейковины, так же ужесточившая требования к проведению анализа (об этом подробно рассказывалось в первой части).

Как отмечалось выше, в России одновременно с советско-российской системой МОК еще до введения нового ГОСТа "на клейковину", специализированные лаборатории проверки качества зерна использовали международную систему «Глютоматик», созданную на западе в конце 80-х (в Россию она пришла в 2000-х и также имела модификации, проводимые различными производителями). Наибольшее распространение эта система получила в начале идущего десятилетия, ее использовали даже филиалы ВНИИЗ

Клейковина по контракту

Качество белкового комплекса зерна пшеницы – основной показатель хлебопекарных свойств теста

В результате такого массового использования обнаружилась ошибка, которую выдавала западная система. Вот что об этом пишет Мелешкина:

В своей статье в качестве иллюстрации Мелешкина привела графики определения количества клейковины при помощи разных методов. В нашем случае интересно не столько то, какую ошибку выдавала система "Глютоматик", сколько увидеть насколько ручное отмывание отличается от механического:

Как видно различия на 1,5% появляются уже на первой пробе, при последующих пробах расхождения между ручным и механическими способами только увеличиваются.

3. Метод определения числа падения

Мы помним, что разработанный в СССР  ГОСТ 9353-90 Пшеница. Требования при заготовках и поставках имел новый показатель качества зерна - Число падения. Не смотря на то, что сам ГОСТ на зерно в РФ вступил в действие только в 1997 г. метод определения числа падения был стандартизирован раньше - ГОСТ 27676-88 Зерно и продукты его переработки. Метод определения числа падения и в силу данный стандарт вступил уже в 1990 г. Но не смотря на то, что в ГОСТе указывалось:

Настоящий стандарт распространяется на зерно пшеницы, ржи, а также выработанную из него муку и устанавливает метод определения числа падения.

До вступления в действие ГОСТ 9353-90 определение числа падения проводилось в основном в мукомольном и хлебопекарном производстве.

В предыдущих статьях знатоки качества советской клейковины  и по-читатели Мелешкиной доказывали, что 

если верить мелешкиной, параметр "число падения" был введен в гост вместо параметра "доля проросших зерен" - которого теперь там нет, а раньше был.

параметр "доля проросших зерен" был заменен на число падения - как на более точный. ужесточились ли при этом критерии приемки - еще неизвестно, так как наверняка менее точный параметр - долю проросших зерен - назначали с "запасом", чтобы обеспечить сохранение хлебопекарных свйств пшеницы

...

лучший критерий - тот, который дает более точную оценку хлебопекарных свойств - наверняка в этом смысле число падения лучше, чем доля проросших зерен. но однозначно утверждать, что критерий по числу падения более строгий нельзя - у нас для этого нет информации.

Как обычно по-читатели на самом деле Мелешкину не читают, потому что говорила она совсем не то, а информации дала достаточно:

Чрезвычайно важным моментом является включение в стандарт показателя «число падения» (ЧП). Он позволяет объективно и достоверно оценить амилолитическую активность зерна, которая определяет стойкость зерна при хранении и ведение технологических процессов при хлебопекарном производстве. Сделать это позволил отечественный прибор для определения числа падения ПЧП, разработанный во ВНИИЗ, и нормирование этого показателя. Определение такого показателя, как «содержание проросших зерен», не является объективным методом, поскольку при обработке, сушке, подработке зерна ростки обычно отбиваются, кроме того зерно начинает расходовать вещества задолго до того, как прорастание становится явным, поэтому более объективным и общепринятым показателем является «число падения». В связи с вводом этого показателя в стандарт визуально определяемый показатель содержания проросших зерен был исключен.

Что имелось ввиду под визуально определяемым показателем. Согласно ГОСТам проросшие зерна, относятся к зерновой примеси и в 80-е годы определялись по ГОСТ 13586.2-81 Зерно. Методы определения содержания сорной, зерновой, особо учитываемой примесей, мелких зерен и крупности Сущность визуального метода при этом заключалась в выделении примесей из навески зерна путем ручной разборки с применением сит для облегчения разборки. Т.е. брали определенную партию (навеску) зерна, просеивали, потом вручную выбирали оставшиеся на сите компоненты сорной примеси, группировали  их по фракциям и взвешивали с точностью до и ...ВСЕ! 

К тому же никуда определение содержания проросших зерен не делось, их как определяли, так и определяют как в ГОСТ 9353-90 по ГОСТ 30483.; так и в ГОСТ Р 52554-2006. по ГОСТ 30483-97, по этому же ГОСТу определяются они и в ГОСТ 9353-2016, просто данный показатель перестал входить в число показателей товарного качества зерна и остался показателем общих требований к зерну.

Что до исчерпывающей информации, которая покажет какой критерий более строгий то дело в том, что в активное состояние ферменты амилазы входят только в соединении с водой. Таким образом, если в процессе послеуборочного дозревания зерно хранится в ненадлежащих условиях, то при прорастании зерна показатель активности этих ферментов возрастает. Однако прорастание может начаться еще до сбора урожая, когда от частых туманов и дождей повышается влажность воздуха, что может привести к повышению влажности зерна и стать толчком к прорастанию. Зерно, где начался процесс прорастания, т.е. происходит активизация ферментов амилазы, ухудшает водопоглотительные свойства муки и ее способность к газообразованию. Именно это имела ввиду Мелешкина говоря - зерно начинает расходовать вещества задолго до того, как прорастание становится явным, т.е. до того как появится тот самый росточек, который в процессе визуального отсеивания можно будет найти и взвесить, а это значит, что при визуальном осмотре пропускались те зерна, где прорастание уже началось, но росток еще не появился...

Надеюсь, что теперь достаточно информации, чтобы понять какой из методов более обьективный и строгий.

Что касается числовых значений ЧП то, если ЧП ниже допустимого уровня, то готовое хлебное изделие будет иметь кислый вкус с выраженным солодовым запахом, при этом у хлеба будет снижена пористость и устойчивость формы. Ухудшение качества хлеба объясняется низкой абсорбцией (влагопоглащением). Улучшить муку с низким ЧП можно путем добавления окислителей, уменьшающих активность ферментов. В качестве окислителей используют аскорбиновую кислоту, пероксид водорода, йодат калия или пероксид кальция. Эти активные вещества так же способствуют укреплению клейковины и улучшению качества теста.

В ГОСТе не прописаны верхние пределы ЧП, но слишком высокие показатели также негативно сказываются на качестве муки пшеничной. Высокое число падения пшеницы говорит о пониженной активности собственных ферментов, которые необходимы для процесса брожения и формирования оптимальных реологических свойств теста. Если в пшеничной муке наблюдается пониженная активность ферментов, значит ее крахмал не будет способствовать сбраживанию дрожжами, а при недостаточном питании дрожжи будут слабо развиваться и выделять мало органических кислот и углекислого газа. Это повлияет на объемный выход готового хлеба и на вкус изделие получится пресным, бледным и с невыраженным ароматом.

III Показатели качества в цифрах.

Собрав всю имеющуюся в ФГБУ «Центр оценки качества зерна» информацию по урожаям, добавив то, что было в статьях Мелешкиной и статистических сборниках ЦСУ СССР и РОсстата РФ получилось следующее:

Качество российского зерна пшеницы: динамика, особенности и проблемы

Актуальные вопросы качества зерна

Современные аспекты качества зерна пшеницы (статья в журнале за 2009 г)

Данные за 1979 -1991 гг не по всем экономическим регионам и не учитывают такой показатель как ЧП, который вносит существенные коррективы в распределении классов.

РФ:

 ФГБУ «Центр оценки качества зерна» не единственный, кто занимается оценкой качества урожая.

ФГБУ «Россельхозцентр» сообщает о предварительной оценке качества зерна нового урожая 2018 года. 

Она получена на основании результатов проведенных на возмездной основе лабораторных испытаний проб зерна специалистами испытательных лабораторий филиалов учреждения в субъектах Российской   Федерации, всего обследовано зерна 17825,5 тыс. тонн, в том числе:

Пшеница, обследовано 15983,9 тыс. тонн или 21,8 % от валового сбора (73432,4 тыс. тонн), или 30416 шт.  проб пшеницы, из них:

сильной и ценной – 4741,5 тыс. тонн (с содержанием клейковины от 23% и выше) или 29,7 % от обследованного зерна пшеницы;

пшеницы 4 класса (с содержанием клейковины от 18 до 22%) – 7398,9 тыс. тонн или 46,3% от обследованного зерна пшеницы;

пшеницы 5 класса – 3775,3 тыс. тонн или 23,6 % от обследованного зерна, в том числе:

в Центральном  федеральном  округе – 2221,6 тыс. тонн, из них пшеницы 1-4 класса выявлено 1518,6 тыс. тонн, что составляет 68,4 % от обследованного зерна пшеницы;

в Южном федеральном округе – 4915,0 тыс. тонн, из них пшеницы 1-4 класса выявлено 3698,8 тыс. тонн, что составляет 75,3% от обследованного зерна пшеницы;

в Северо - Кавказском федеральном округе – 3865,3 тыс. тонн, из них пшеницы 1-4 класса выявлено 3026,6 тыс. тонн, что составляет 78,3 % от обследованного зерна пшеницы;

в Приволжском федеральном округе – 3222,5 тыс. тонн, из них пшеницы 1-4 класса выявлено – 2485,4 тыс. тонн, что составляет 77,1 % от обследованного зерна пшеницы.

в Уральском федеральном округе – 740,7 тыс. тонн, из них пшеницы 1-4 класса выявлено 670,0 тыс. тонн, что составляет 90,4 % от обследованного зерна пшеницы.

в Сибирском федеральном округе – 1018,8 тыс. тонн, из них пшеницы 1-4 класса выявлено 741,0 тыс. тонн, что составляет 72,7% от обследованного зерна пшеницы.

Подобные исследования "Россельхозцентр" проводит регулярно, при этом данные "Центра оценки качества зерна" и "Россельхозцентра" как правило разнятся.