Показатели качества пшеницы

Потребность Российской Федерации в качественной пшенице 3 класса для изготовления хлебопекарной муки – около 19 млн. тонн – это 3-4-я часть сборов пшеницы. Однако зачастую такого зерна насчитывается всего лишь 40-50%. Получение продовольственного зерна высокого качества остается проблемой для всех зерносеющих районов страны.
 

В Курганской области пшеница выращивается на площади 890-900 тысяч гектаров, занимая в посевах до 66%. Ранее доля третьего класса составляла 91-96% обследованных партий пшеницы, в последние годы – опустилась до 11-12%. В чём причина неудач? Попробуем разобраться. Журнал поместит несколько статей по этой проблеме. В настоящем материале обсуждены показатели качества пшеницы.
Качество зерна определяется рядом параметров, среди которых технологические и хлебопекарные показатели, характеризующие потребительские свойства пшеницы: натурная масса, стекловидность, содержание клейковины, число падения, сила муки, объем хлеба, хлебопекарная оценка и другие. 
Натурная масса зависит от крупности и плотности зерна, состояния его поверхности, степени налива, массовой доли влаги в зерне. Установлены базисная и ограничительная нормы натурной массы – 750 и 710 г/л. Для достижения этих уровней очень важна степень благоприятности погодных условий в фазы налива и созревания зерна. Положительное действие на этот показатель в опытах Курганского НИИСХ оказывали удобрения и хорошая влагообеспеченность вегетационного периода. Натурная масса тесно связана с крупностью зерна – массой 1000 зерен. Крупное зерно пшеницы имеет массу более 35 г, мелкое – менее 25 г.
Стекловидность пшеницы – признак твёрдозёрности, а также косвенный показатель наличия белковых веществ, связан с консистенцией зерна, рыхлым или плотным размещением белковых фрагментов среди углеводов. Показатель колеблется в связи с сортовыми особенностями, климатическим фактором и погодой отдельных лет. Снижение стекловидности происходит при обильных осадках созревшей, но ещё не убранной пшеницы, часто сопровождается обесувечиванием зерна и снижением его товарных качеств. Положительное влияние на стекловидность оказывает применение азотного и азотно-фосфорного удобрения. 
Кроме технологически значимых показателей (по уровню стекловидности делается замочка зерна перед помолом), характеризует товарное зерно пшеницы его питательная ценность. Важным в составе зерна пшеницы является количество протеина или белка (небелкового азота в зерне очень немного). Его содержание в среднем составляет: в мягкой озимой пшенице – 11,6; в мягкой яровой – 12,7; в твердой – 12,5 при колебаниях от 8,0 до 22,0%. При низком содержании общего белка (ниже 11%) в пшенице формируется недостаточное количество двух клейковинных белков. При этом наблюдается снижение хлебопекарных качеств. В большинстве стран в зерне определяется содержание протеина, оно в большей степени зависит от уровня формирующегося урожая, особенно на бедных по азоту фонах, где отмечается обратная зависимость между урожайностью и белковостью пшеницы. При внесении удобрений повышаются оба показателя, и эта связь ослабевает. Содержание протеина в зерне рассчитывается по проценту общего азота в зерне через коэффициент 5,7.
Кроме показателей, нормируемых ГОСТ P52189-03, достоинство муки оценивают прямым методом оценки ее хлебопекарных свойств – пробной лабораторной выпечкой хлеба с оценкой его качества по объемному выходу, формоустойчивости, внешнему виду, состоянию мякиша, пористости и другим показателям. Для получения пышного и однородного по пористости хлеба должны быть сбалансированы газообразующая и газоудерживающая способность теста. Оценка свойств теста ведётся на фаринографе и альвеографе. По ширине и площади фаринограммы подсчитывается валометрическая оценка. Чем выше эта величина, тем лучше оценка теста. В хлебопечении также многое решает величина водопоглотительной способности белка, за счёт чего набухаемость муки в процессе приготовления теста будет существенно отличаться.
Способность образовывать тесто с определенными реологическими свойствами: упругостью, эластичностью, пластичностью, вязкостью и степенью разжижения характеризует сила муки.  Закономерности изменения по годам силы муки и объёмного выхода хлеба похожи: в тёплые засушливые годы значения гораздо выше, чем во влажные. 
Однако анализы для хлебопекарной оценки достаточно длительны и сложны. Поэтому при торговых операциях с зерном используют быстрее определяемые признаки. В первую очередь – это количество и качество клейковины, характеризующие силу пшеницы и ее свойства как улучшителя. 
Количество клейковины характеризуется содержанием клейковинных белков в зерне (глютенины и глиадины), которые составляют около 80% всех белков пшеничной муки и концентрируются большей частью в эндосперме зерна. Показатель может колебаться в очень широких пределах от 18 до 40% и более. Наличие и свойства клейковины обусловливают газоудерживающую способность теста и определяет структуру выпеченного хлеба. Содержание клейковины в зерне мягкой пшеницы 36% и более соответствует высшему классу продовольственного зерна; 32% – 1-му классу; 28% – 2-му; 23% – 3-му; ниже 23 до 18% – 4-му классу, менее 18% – 5-му.
Большое значение придается качеству клейковины, которое является в основном сортовым признаком. Оно включает в себя: растяжимость, упругость, эластичность, вязкость, способность сохранять исходные физические свойства в процессе отмывания. Упругие свойства клейковины определяются по измерителю деформации (ИДК). Для высшего, 1-го и 2-го классов необходима 1-я группа качества клейковины с показаниями 45-70 единиц ИДК. Для 3-го и 4-го классов допускается 2-я группа – удовлетворительно слабая (80-100 ед.) или удовлетворительно крепкая (20-40 ед.). Показания более 100 и менее 20 единиц считаются неудовлетворительными. 
Если количество клейковины можно направленно изменять с помощью улучшения условий питания пшеницы, подбора сортов и сроков посева, то её качество – менее регулируемый  показатель. На качество клейковины влияют условия выращивания пшеницы, степень зрелости зерна, поврежденность морозом, клопом-черепашкой и др.
Качество клейковины зависит и от температуры и условий увлажнения в фазы молочно-восковой и восковой спелости зерна. По наблюдениям казанских ученых 1 группа формируется чаще, когда в период формирования зерна температура воздуха 20-22˚С. Наблюдения Курганской хлебной инспекции по большому количеству партий пшеницы показали, что 1-я группа отмечалась в достаточном объёме в тёплые годы. По данным хлебной инспекции этот показатель так изменялся по годам. Не было 1-й группы при длительной засухе и жаре 1989 года, а также в засушливом 1994-м и влажном 1990-м годах. В 1995-1997 гг. доля такого зерна составила всего 7-14%, в 1998 и 1999 гг. 30-34%. Существенно большей была доля 1-й группы качества клейковины в тёплом 2000 году – 69%.
По данным сортосети за 12 лет (1987-1998), в 50% лет ИДК находилось в пределах 40-75 ед. Чаще эти значения относились к образцам ранних и средних сроков посева с юго-востока области. Первой группой характеризовались распространённые ранее сорта Жигулёвская, Саратовская 39, Курганская 1, Омская 18 и Тулайковская. 
Долгое время разные свойства клейковины слабой и сильной пшеницы пытались объяснить аминокислотным составом, но оказалось, что он близкий. Сравнение фракций клейковины по аминокислотному составу было одинаковым за исключением того, что у сильной пшеницы почти в 2 раза больше остатков цистина и цистеина, чем у слабой. Затем считалось, что причина в различном соотношении фракций – глиадина и глютенина. 
На свойства клейковины влияет пространственная структура белка. Большой интерес представляют исследования Вакара и Колпаковой, по данным которых фракции крепкой клейковины построены более компактно, чем слабой. Компоненты белка упакованы плотнее, что обусловлено большим количеством дисульфидных, водородных и других, в основном нековалентных связей. Поэтому глиадин сильной пшеницы содержит больше дисульфидных связей. Разделение глиадина на фракции у сильной и слабой пшеницы показало, что в крепкой клейковине заметно преобладают высокомолекулярные компоненты, а в слабой – низкомолекулярные. В глютенине слабой пшеницы в основном присутствуют водородные связи, а у сильной пшеницы, помимо них, большое значение имеют и гидрофобные взаимодействия.
Качество зерна пшеницы зависит также от состояния углеводно-амилазного комплекса зерна, которое характеризует число падения, позволяющее судить о возможности прорастания зёрен в колосе, при этом число падения резко снижается. Фермент альфа-амилаза в определённых количествах необходим и полезен в процессе брожения теста, переводя часть крахмала в декстрины, а затем в сахара – мальтозу и глюкозу. Однако во влажную осень при перестое хлебов на корню происходит набухание зерна пшеницы и начинаются процессы, характерные для его прорастания. Фермент альфа-амилаза активизируется, вызывая гидролиз крахмала до декстринов и сахаров. Декстрины имеют низкую водопоглотительную способность, что служит причиной липкого мякиша хлеба, корка получается вялая, цвет мякиша серый, на ощупь сырой, имеет солодовый запах.
Затяжные дожди осенью могут быть причиной резкого снижения числа падения, которое определяется по скорости падения плунжера-мешалки через водно-мучную смесь, набухающую по-разному в зависимости от качества муки. Для пшеничной муки число падения считается оптимальным в пределах 200-250 с (секунд), низкие показатели 150 с и менее. Нежелательны и показания более 300 с. Величины менее 150 с свидетельствуют о плохом набухании муки; выше 400 с – о противоположном недостатке – очень низкой активности   – амилазы. В последнем случае рекомендуется добавление к муке амилолитических ферментов. В Курганской области в большинстве исследуемых лет число падения в обследованных партиях пшеницы находилось в оптимальном диапазоне, кроме лет с холодной влажной осенью. 
Далее в журнале будет серия статей о путях повышения качества пшеницы. Хотелось, чтобы и специалисты производства поделились опытом выращивания ценной пшеницы.