Современные способы оценки муки

Изучение реологических свойств теста позволяет быстро и с высокой сте­пенью достоверности оценить качество муки, ее целевое использование и в определенной сте­пени прогнозировать качество гото­вых мучных изделий.

Поскольку хлебопекарные свой­ства муки зависят от большого коли­чества факторов, а качество муки определяется совокупностью целого ряда технологических и биохимиче­ских показателей, которые взаимос­вязаны и оказывают либо прямое, либо косвенное влияние друг на дру­га, использование современных ме­тодов оценки большого количества показателей через интегральные ин­дексы представляет огромный инте­рес [3-5].

Такой комплексный подход к оценке качества муки может быть обеспечен при использовании при­бора Миксолаб производства компа­нии CHOPIN (Франция) [4]. Прибор Миксолаб в режиме реального вре­мени измеряет вращающий момент в Н-м, возникающий между двумя те­стомесильными лопастями при пере­мешивании теста из муки и воды в течение нескольких, последователь­ных фаз замеса, обусловленных раз­ной температурой, что обеспечивает получение полной информации, по­зволяющей всесторонне оценить свойства муки, объективно опреде­лить ее целевое использование [3,4].

Цель исследований заключалась в сравнительной оценке биохимиче­ских и реологических свойств пше­ничной, ржаной и тритикалевой му­ки с использованием прибора миксо­лаб (протокол Chopin+).

В работе использовали пшеничную муку высшего, 1-го и 2-го сортов, ржаную обдирную муку, а также два образца тритикалевой муки: Т-60 (мука из центральной части эндо­сперма с выходом муки 40-45 % и зольностью - 0,6 %) и Т-220 (вымол оболочек, включая измельченные ча­стицы зародыша и алейронового слоя, и зольностью - 2,2 %) [9]. Число падения (ЧП) определяли по ГОСТ 27676-88, активность протеаз опреде­ляли модифицированным методом Ансона [8], амилолитическую актив­ность - колориметрическим методом А.П. Рухлядьевой и М.Г. Горячевой [10]. Оценку реологических свойств осуществляли на приборе миксолаб фирмы CHOPIN (Франция) по про­токолу Chopin+, предполагающему 5 интервалов температур для иссле­дования. Измеряемый крутящий момент в анализируемых точках гра­фика характеризует различные био­химические процессы.

Во время 1-й фазы замеса (точка С1 - образование теста) прибор обес­печивает образование теста с кон­систенцией 1,1+0,05 Н-м при темпе­ратуре 30 °С. Продолжительность этой фазы 8 мин, при этом опти­мальная консистенция обеспечива­ется путем подбора количества до­бавляемой воды. На 2-й и 3-й фазах замеса регистрируют изменение консистенции теста при его нагре­ве до 90°С (точка С2 - разжижение теста; точка С3 - максимальная ско­рость клейстеризации крахмала). Общая продолжительность 2-й фа­зы составляет 15 мин (скорость на­грева 4 °С/мин); 3-й фазы - 7 мин. Во время этой фазы в тестомесилке под­держивается постоянная температу­ра 90 °С. На 4-й и 5-й фазах измеря­ют консистенцию теста при его охлаждении до 50 °С и выдержива­нии при этой температуре в течение 5 мин (точки С4, С5 - начало и окон­чание ретроградации крахмала); про­должительность 10 и 5 мин соответ­ственно. Скорость охлаждения на 4-й фазе - 4 °С/мин. Для анализа исполь­зовали расчетные величины углов наклона а, [3, у, характеризующие скорости биохимических реакций, а также водопоглотительную способ­ность теста (ВПС, %), продолжитель­ность образования (мин), стабиль­ность (мин) теста (рис. 1).

Исследованиями установлены значения реологические свойств те­ста для всех исследуемых образцов (табл. 1, 2).

 

 
Данные миксограмм и радиаль­ных диаграмм (Миксолаб Профай-лер) показали имеющиеся различия в параметрах реологического про­филя и индексов миксолаба иссле­дуемых образцов. Так, время обра­зования теста (мин) и стабильность теста (мин) находятся в диапазоне от 0,85 для образца ржаной обдирной муки до 8,93 для пшеничной муки высшего сорта и от 2,18 для образца ржаной обдирной муки до 10,60 для пшеничной муки первого сорта со­ответственно.

Обращает на себя внимание, что наибольшая скорость амилолиза (у, Н-м/мин) выявлена для образца ржа­ной обдирной муки и тритикалевой муки Т-220: -0,076 и -0,660 соответ­ственно, что может косвенно свиде­тельствовать о более высокой активности амилаз в данных образцах по сравнению с другими образцами. Это подтверждается и значениями ЧП (с): 203 и 174 - наименьшими среди ис­следуемых образцов.
В табл. 3 представлены баллы ин­дексов (Миксолаб Профайлер) всех исследуемых образцов муки.

Индекс ВПС закономерно увели­чивается в образцах с большим со­держанием периферийных частей. Индекс клейковины указывает на устойчивость белковой структуры во время нагревания теста в интервале от 30 до 60 °С. Тесту с высоким зна­чением индекса клейковины присуща большая эластичность, которая пре­пятствует хорошему поднятию теста во время выпечки [12,13].

Интерпретация индекса клейкови­ны представляет определенную сложность, поскольку во время на­гревания теста в интервале от 30 до 60 °С происходят два очень важных явления: гранулы крахмала начинают набухать, но их структура остается неизменной, при этом действие а-амилазы, если и имеет место, то совсем незначительное. Изменение консистенции теста в большей сте­пени связано с изменениями в струк­туре клейковинных белков, в част­ности, с разрывом водородных свя­зей или же лучшей устойчивостью белков, которая также связана с их пространственной структурой, а в конечном счете - с природой данных белковых комплексов [11,12].

Клейковина - гидратированный белковый комплекс пшеницы, кото­рый отличается от запасных белков семян других растений прежде всего своими уникальными реологически­ми свойствами, являющимися осно­вой хлебопекарных достоинств муки. В состав клейковины входят высоко­полимерные щелочерастворимые белки - глютенины, которые содер­жат высокомолекулярные и низкомо­лекулярные фракции, а также спирторастворимые белки - глиадины.

Согласно современным представ­лениям большинство глиадиновых белков построено из одной полипеп­тидной цепочки (молекулярная мас­са 30-45 кДа) с внутримолекулярны­ми дисульфидными связями. По элек-трофоретической подвижности гли­адины условно разделяют на 4 груп­пы: а-, (3-, у-, оо-глиадины, которые рассматривают как генотипический признак вида и сорта пшеницы. В со­ставе глиадина обнаруживаются и низкомолекулярные белки - альбуми­ны и глобулины (молекулярная масса 11-12 кДа) приметно 5-10 %, а также высокомолекулярная фракция (низ­комолекулярный глютенин) с молеку­лярной массой 104-125 кДа - пример­но 6 96.

Глютенин пшеницы - это гетеро­генная белковая фракция, состоя­щая из отдельных белков с молеку­лярной массой от 50 до 3000 кДа. При этом отдельные полипептидные цепочки соединены межцепочечны­ми дисульфидными связями; при электрофоретическом разделении было обнаружено не менее 15 компо­нентов (Эварт, 1968). Последние ис­следования отечественных ученых показали, что глютенин состоит из большого количества субъединиц с молекулярной массой 100-300 кДа, тогда как на долю белков со сверхвы­сокой молекулярной массой и одно-цепочечных молекул приходится не более 20%. [7].

Реологические свойства клейкови­ны и качество пшеничного хлеба за­висят от присутствия как высокомо­лекулярных субъединиц, так и низ­комолекулярного глютенина и глиадина. Глютенин придает клейковине упругость, а глиадин обуславливает растяжимость. Согласно теории Ва-кара (1975 г.) «полипептидные цепоч­ки глиадина в разных местах и раз­ными связями (дисульфидными, во­дородными, ионными и гидрофобны­ми)¹ соединяются с полимеризованными молекулами глютениновой фракции, объединяя их в сложную трехмерную сетку переплетающихся полипептидных цепей».

Признавая главенствующую роль в формировании качества клейкови­ны за глиадином и глютенином, так­же необходимо учитывать роль дру­гих соединений, которые находятся во взаимодействии с клейковинными белками и оказывают влияние на структуру и свойства клейковины, а именно липидов, углеводов, фермен­тов (протеазы и их белковых ингиби­торов, амилазы,  липоксигеназа) [5,7].

В ранее проведенных во ФГБНУ «ВНИИЗ» исследованиях на образ­цах пшеничной муки было показано отсутствие четкой корреляции меж­ду индексом клейковины и показате­лями количества и качества клейко­вины, в результате чего данный показатель в ГОСТ Р 54498-2011 «Зерно и мука из мягкой пшеницы. Опреде­ление водопоглощения и реологиче­ских свойств теста с применением миксолаба» был переименован в «хлебопекарный показатель» [3]. Ха­рактеристика клейковины исследуе­мых в работе образцов, их сравнение с индексами клейковины, получен­ными с использованием прибора Миксолаб, также не позволяет сде­лать однозначное заключение. Так, образцы пшеничной муки имеют ин­декс клейковины - 2; группу качества по показаниям ИДК - II, удовлетво­рительно крепкая (39,49, 34 ед. ИДК; высший, 1-й и 2-й сорта соответствен­но). Тритикалевая мука образца Т-60 относится к I группе, хорошая; обра­зец Т-220 - ко II группе, удовлетвори­тельно слабая (70 и 89 ед. ИДК соот­ветственно). При этом индекс клей­ковины у обоих образцов равен 5.

Наибольший индекс вязкости от­мечен для образца тритикалевой муки Т-60 - 9, для ржаной обдирной муки - в 2,25 раза меньше; для пше­ничной муки более чем в 4,5 раза. С учетом других индексов, и в первую очередь индексов амилазы и замеса, следует отметить, что вязкость в дан­ных образцах зависит не только от активности амилаз, но и от состоя­ния крахмала, его качественных ха­рактеристик, а также присутствия периферийных частей, содержащих некрахмальные полисахариды. Ин­декс ретроградации крахмала напря­мую связан со способностью конеч­ного продукта противостоять черствению и сохранять товарный вид [3, 10, 12]. Высокие значения этого индекса присущи пшеничной муке высшего и 1-го сортов, а также три­тикалевой муке Т-60 - 7, 6 и 8 соот-
ветственно, что,вероятно, связано с более высоким содержанием крахма­ла и его структурными особенностя­ми в этих образцах.

Для подтверждения изложенных выше предположений было проведе­но изучение ферментативной актив­ности на стандартном субстрате, с целью оценить непосредственный вклад эндогенных ферментов в со­стояние белкового и углеводного комплексов разных видов муки. Из­вестно, что гидролитические фер­менты муки, в первую очередь протеолитического и амилолитического действия, наряду с другими фактора­ми, оказывают существенное влия­ние на основные биополимеры муки, на реологические свойства теста и, в конечном счете, на качество готово­го продукта [1].

Изучение ферментативной актив­ности показало, что исследуемые об­разцы муки отличаются по активно­сти протеаз и амилаз. Данные о фер­ментативной активности исследуе­мых образцов муки представлены на рис. 2, 3.

 

 
Из анализа и сравнения получен­ных данных с индексами миксолаба следует, что активность нейтральных протеиназ в большей степени корре­лирует с индексом замеса, чем с ин­дексом клейковины. Возможно, это связано с температурным режимом, так как температурный оптимум при действии нейтральных протеиназ на собственные белки исследуемых зер­новых культур составляет 40 °С, при 60 °С они теряют две трети своей ак­тивности [2].

Амилолитическая активность ис­следуемых образцов четко коррели­рует с индексом амилазы: наиболь­шая активность была отмечена для ржаной обдирной муки (8,46 ед./мг белка) и тритикалевой муки Т-220 (10,00 ед./мг белка), что соответству­ет наименьшим индексам миксолаба.

Примечание авторов: все типы связи играют важную роль в проявлении раз­личий в реологических свойствах креп­кой и слабой клейковины. 

 
Следует отметить, что между ин­дексом вязкости (показатель харак­теризует фазу, при которой наиболь­шее количество физико-химических и биохимических параметров всту­пает во взаимодействие) и актив­ностью амилаз такой четкой корре­ляции не было выявлено. Это, веро­ятно, может свидетельствовать о том, что в данном случае на показа­тель вязкости большее влияние ока­зывают структурные особенности крахмала разных видов и сортов му­ки и присутствие в муке некрахмаль­ных полисахаридов, как и предпола­галось выше. При этом не следует забывать, что целым значениям ин­дексов Профайлера Миксолаба соот­ветствует определенный интервал фактических данных [12].

Исследование реологических ха­рактеристик композиционных сме­сей, основные параметры которых представлены в табл. 4, показало, что время замеса закономерно снижает­ся до достижения стабильности с увеличением в смеси доли тритика­левой муки. Индекс замеса снижает­ся уже при добавлении 10 % тритика­левой муки. Индекс ВПС начинает снижаться при 40 %-ном содержании тритикалевой муки в смеси; при этом индекс амилазы и индекс ретрогра-дации крахмала не изменяются.

Это подтверждает, что тритикалевая мука, полученная из зерна трити­кале с преобладанием генотипа пше­ницы, из центральной части эндо­сперма обладает низкой амилолитической активностью даже в количе­стве 60 % не оказывает влияния на общую амилолитическую активность смеси и способность крахмала к ретроградации.

В современном лабораторном кон­троле на большинстве мукомольных предприятиях принято анализиро­вать качество муки по физико-хими­ческим показателям: влажности, ко­личеству клейковины, качеству клейковины, белизне, числу падения и некоторым другим. Однако стреми­тельно развивающийся рынок требу­ет не только расширения сырьевой базы для производства хлебобулоч­ных, мучных кондитерских и кули­нарных изделий, но и ставит перед производителями муки задачи по до­полнительному контролю ряда пара­метров для обеспечения стабильного результата при формовании теста и получении готовых изделий.

Реологические свойства теста как интегральные показатели, которые описывают состояние теста при за­месе в течение всего технологическо­го процесса, позволяют с высокой долей достоверности оценивать свойства зернового сырья и прогно­зировать качество готового продук­та. С другой стороны, развитие миро­вой практики в области оценки каче­ства и безопасности продуктов пита­ния направлено на постоянное рас­ширение списка контролируемых показателей пищевого сырья, полу­фабрикатов и готовой продукции. Таким образом, комплексные иссле­дования биохимических и техноло­гических свойств муки, реологиче­ских свойств теста с использованием различных методов, их сравнитель­ный анализ необходимы для правиль­ной интерпретации и практического применения показателей, получае­мых на приборе Миксолаб.
 
Список литературы

1. Витол, И.С. Введение в технологии продуктов питания / И.С. Витол, В.И. Горбатюк, Э.С. Горенков, Н.Г. Ильяшенко, Д.В. Карпенко, А.В. Коваленок, А.А. Кочеткова, Н.Д. Лукин, Е.М. Мельников, Г.Н. Панкратов, Ю.И. Сидоренко, В.А. Тутельян, Т.Б. Цыганова, В.Г. Щербаков. – М.: ДеЛи плюс, 2013. – 720 с.
2. Витол, И.С. Белково-протеиназный комплекс зерна тритикале // И.С. Витол, Г.П. Карпиленко, Р.Х. Кандроков, А.А. Стариченков, А.И. Коваль, Н.С. Жильцова // Хранение и переработка сельхозсырья. – 2015. – № 8, –  С. 36-39.
3. ГОСТ – 27676-88. Зерно и продукты его переработки. Метод ГОСТ Р 54498-2011. Зерно и мука из мягкой пшеницы. Определение водопоглощения и реологических свойств теста с применением Миксолаба. – М.: Стандартинформ, 2013. – 15 с.
4. ГОСТ ISO 17718-2015. Зерно и мука из мягкой пшеницы. Определение реологических свойств теста в зависимости от условий замеса и повышения температуры. – М.: Стандартинформ. – 2015.  – 31с.
5. Мелешкина, Е.П. О новых подходах к качеству пшеничной муки / Е.П. Мелешкина // Контроль качества продукции. – 2016. – № 11. – С. 13-18.
6. Нечаев, А.П. Пищевая химия. Лабораторный практикум / А.П. Нечаев, С.Е. Траубенберг, А.А. Кочеткова, В.В. Колпакова, И.С. Витол, И.Б. Кобелева. – СПб: ГИОРД. – 2006. – 304 с.
7. Панкратов, Г.Н. Технологические свойства новых сортов тритикалевой муки / Г.Н. Панкратов, Е.П.Мелешкина, Р.Х.Кандроков, И.С.Витол // Хлебопродукты. – 2016. –№ 1. – С. 60-62.
8. Полыгалина, Г.В., Чередниченко В.С., Римарева Л.В. Определение активности ферментов. Справочник / Г.В. Полыгалина, В.С. Чередниченко, Л.В. Римарева. – М.: ДеЛи принт. – 203. – 375 с.
9. Туляков, Д.Г. Оценка муки из зерна тритикале на основе реологических свойств с использованием системы Миксолаб / Туляков Д.Г., Е.П. Мелешкина, И.С. Витол, Г.Н. Панкратов, Р.Х. Кандроков // Хранение и переработка сельхозсырья. – 2017. – № 1–  С. 20-23.
10. Antanas, S. Studies regarding rheological properties of triticale, wheat and rye flours / S. Antanas, E. Alexa, M. Negrea, E. Guran, A. Lazureanu // J. of Horticulture, Forestry and Biotechnology. – 2013. – v.17. – № 1. – P. 345-349.
11. Dubat A. Le mixolab Profiler: un outil complet pour le controle qualite des bles et des farines/ A. Dubat // Industries des Cereales. – 2009. – № 161. – P. 11-26.

 
   

---