В настоящее время в России растёт потребление макаронных изделий из муки, полученной из твёрдой пшеницы [5, 6]. Увеличение спроса на такие макаронные изделия, в свою очередь, требует расширения производства зерна твёрдой пшеницы в связи с её дефицитом. Объём производства зерна твёрдой пшеницы недостаточен для обеспечения населения высококачественными макаронными изделиями и варьирует в широком диапазоне, в зависимости от года урожая и условий выращивания пшеницы [3]. Отечественные селекционеры, в связи с востребованностью зерна твёрдой пшеницы, создают новые сорта озимой пшеницы [4]. Учёные ВНИИЗ [8, 9] разработали систему контроля качества муки из зерна твёрдой пшеницы по цветовым характеристикам. Эта система, представляющая собой совокупность инструментального метода и средств определения цвета муки, нормативов и метрологических характеристик, апробирована на муке, полученной при помолах зерна яровой твёрдой пшеницы (II тип).
Цель исследования - изучить цветовые характеристики муки высшего сорта (крупки), полученной из озимой твёрдой пшеницы (VI тип) для макаронных изделий, сравнить с цветовыми характеристиками продуктов переработки зерна яровой твёрдой пшеницы и определить возможность использования разработанной системы контроля качества (метода, средств, нормативов, метрологических характеристик) для муки (крупки) из озимой твёрдой пшеницы.
Объект исследования - цветовые характеристики (показатель «желтизна» и характеристика цвета в синем участке спектра в цветовом пространстве RGB) муки высшего сорта (крупки), полученной при лабораторных помолах зерна по развитой технологической схеме с выходом в диапазоне от 58 до 62%.
Лабораторные помолы проводили с зерном:
- твёрдой озимой пшеницы - 7 сортов, внесённых в Государственный реестр селекционных достижений РФ, допущенных к использованию в производстве. Это сорта Аксинит, Кристелла, Амазонка, Лазурит, Агат донской, Оникс и Янтарина, созданные отделом селекции и семеноводства пшеницы и тритикале ФГБНУ «ДЗНИИСХ». Сорт Янтарина проходит сортоиспытание;
- твёрдой яровой пшеницы различных сортов, собранных с восьми сортоучастков (6 областей и краёв РФ), полученных с конкурсных испытаний.
Цветовые характеристики изучали на экспериментальном образце сканирующего анализатора муки (САМ), предназначенного для контроля качества муки (крупки) из твёрдой пшеницы на основе анализа изображения изучаемого объекта, которое получено в цифровом формате. При этом определяли показатель «желтизна» и характеристики цвета в синем участке спектра в цветовом пространстве RGB. Экспериментальный образец сканирующего анализатора муки разработан ВНИИЗ - филиалом ФГБНУ «ФНЦ пищевых систем им. В.М. Горбатова» РАН совместно с ООО «НИЦ «Интеллектуальные сканирующие системы». Показатель «желтизна» рассчитывали по специальному алгоритму по трём базовым цветам (зелёный G, синий В, красный R) в цветовом пространстве RGB.
Мука высшего сорта (крупки) получена при лабораторных помолах зерна твёрдой (яровой и озимой) пшеницы, проведённых по технологической схеме помола твёрдой пшеницы в муку для макаронных изделий [1]. Из каждого помола отбирали макаронную крупку и муку 2-го сорта. Крупку из зерна твёрдой яровой пшеницы получали при лабораторных помолах, выполненных в 2016 г., а крупку из озимой твёрдой пшеницы - в 2017 г.
Были изучены физико-химические свойства отобранных проб зерна твёрдой пшеницы.
Анализ данных табл. 1 показал, что качество изученных сортов озимой твёрдой пшеницы по основным показателям соответствует требованиям ГОСТ Р 52554-2006 и по средним значениям практически совпадает с показателями качества яровой твёрдой пшеницы. При этом у сорта Лазурит (озимая пшеница) диапазон показателя «массовая доля сырой клейковины» расширен за счёт повышенного количества клейковины. По стекловидности для зерна пшеницы II типа только один образец из всех изученных имел значение 71 %. Отбраковка этой пробы из всего массива данных не проведена, так как среднее значение совпадает с серединой интервала варьирования (min + max)/2.
Экспериментальные данные по цветовым характеристикам муки высшего сорта (крупки) из яровой и озимой пшеницы, определённым на основе анализа изображения муки в цифровом формате с использованием САМ, приведены в табл. 2. Для получения достоверных данных цветовые характеристики муки высшего сорта (крупки) для макаронных изделий измеряли в один и тот же период времени (2017 г.). Показатели сравнивали по цветовым характеристикам, измеренным на крупке из озимой твёрдой пшеницы, прошедшей процесс созревания, что было обязательным условием для исключения мешающих факторов (разное время проведения лабораторных помолов).
Анализ данных, представленных в табл. 2, показал, что по показателю «желтизна» крупка, полученная при размоле озимой пшеницы, менее жёлтая (78,61 + 103,10 отн. ед.). При этом наименьшее значение желтизны 78,6 отн. ед. получено для муки (крупки) только одного образца - из зерна сорта Аксинит. При выбраковке, или исключении этого образца из всего массива данных, среднее значение по результатам измерения всех оставшихся проб составит 93,85 отн. ед., т.е. всё равно несколько ниже среднего значения, определённого для крупки II типа твёрдой (яровой) пшеницы. При сравнении муки высшего сорта (крупки) по характеристике цвета в синем участке спектра установлено, что крупка из озимой пшеницы имеет меньший интервал варьирования по этой характеристике, и полностью вписывается в диапазон цвета, установленный для крупки из яровой твёрдой пшеницы. Верхнее значение диапазона, равное 1345 отн. ед., не достигнуто. Таким образом, выявлено, что цвет муки высшего сорта (крупки) из озимой пшеницы, определённый анализом изображения муки (крупки) в цифровом формате с учётом повторяемости результатов измерения, ниже показателя цвета для яровой пшеницы.
В работах ВНИИЗ [7] установлена взаимосвязь между показаниями колориметра CR-410 Konica Minolta (Япония) и разрабатываемого сканирующего анализатора:
у = 3,378х - 55,78 при R2= 0,989,
где у - показания сканирующего анализатора муки, отн. ед.; х - показания колориметра CR-410 Konica Minolta, отн. ед.; R2 - достоверность аппроксимации.
Исходя из этой взаимосвязи, для крупки из озимой пшеницы определён диапазон показателя «желтизна», который составил от 40 до 47,5 отн. ед. по колориметру CR-410. Однако только мука высшего сорта (крупка) из твёрдой озимой пшеницы сортов Лазурит и Агат донской по колориметру CR-410 имеет желтизну 46,5-47,5 отн. ед., т.е. с учётом абсолютной погрешности прибора соответствует нормам цвета (не менее 47 отн. ед.), установленным для муки высшего сорта (крупки), вырабатываемой из зерна твёрдой пшеницы (дурум) в соответствии с ГОСТ Р 52554-2006 и предназначенной для производства макаронных изделий. Нормы цвета были разработаны в 2015 г. [7] на основе изучения цветовых характеристик проб муки высшего сорта (крупки) из твёрдой яровой пшеницы для макаронных изделий, выработанной в производственных условиях. При разработке норм цвета для муки высшего сорта (крупки) получены следующие метрологические характеристики: предел повторяемости ±0,2 отн. ед., предел воспроизводимости ±0,5 отн. ед., абсолютная погрешность ±1 отн. ед.
Согласно результатам исследований [2], изученные сорта озимой твёрдой пшеницы обладают отличными мукомольными свойствами и могут быть рекомендованы как для самостоятельной переработки в муку для макаронных изделий, так и для подсортировки при составлении помольных партий на мукомольных заводах по переработке твёрдой пшеницы. Несмотря на это, исследование цветовых характеристик проб муки высшего сорта (крупки) озимой пшеницы показало, что не все пробы сортов твёрдой озимой пшеницы при самостоятельной переработке обеспечат цвет муки высшего сорта (крупки), а соответственно и цвет макаронных изделий.
При сравнении цветовых характеристик муки (крупки), полученной при лабораторных помолах зерна озимой твёрдой пшеницы, с показателем «желтизна» крупки, полученной в производственных условиях и соответствующей по качеству ГОСТ 31463-2012, установлено, что среднее значение желтизны у муки (крупки) практически одинаковое - на уровне 92,66 отн. ед.
Выводы.
- Методом анализа изображения муки в цифровом формате с использованием разработанного сканирующего анализатора установлены цветовые характеристики различных проб муки высшего сорта (крупки), полученных при лабораторных помолах зерна новых сортов озимой твёрдой пшеницы, внесённых в Государственный реестр селекционных достижений РФ и допущенных к использованию в производстве.
- Выявлены различия в цветовых характеристиках муки высшего сорта (крупки), полученной при лабораторных помолах зерна твёрдой озимой и яровой пшеницы, проведённых по одной технологической схеме при одинаковом выходе крупки.
- Доказано, что с учётом повторяемости результатов измерения показателя «желтизна» методом анализа изображения муки в цифровом формате, мука высшего сорта (крупка), полученная при размоле зерна озимой твёрдой пшеницы сортов Лазурит и Агат донской, соответствует нормам «желтизны», установленным для крупки, выработанной в производственных условиях из зерна яровой твёрдой пшеницы в соответствии ГОСТ Р 52554-2006. Мука (крупка), полученная при лабораторных помолах зерна озимой твёрдой пшеницы сортов Аксинит, Амазонка, Кристелла, по показателю «желтизна» менее жёлтая (ниже 46,5 отн. ед. CR-410).
- Несмотря на то, что изученные по цветовым характеристикам новые сорта зерна озимой твёрдой пшеницы обладают отличными мукомольными свойствами, не все они могут быть рекомендованы для самостоятельной переработки в муку для макаронных изделий, обеспечивающей товарный вид макарон по цвету.
Литература
1. Кандроков, Р. X. Влияние белозёрной пшеницы в твёрдой пшенице на выход и качество муки и макаронных изделий / Р.Х. Кандроков [и др.] // Хлебопродукты. -2011.-№5.-С. 52-53.
2. Кандроков, Р.Х. Мукомольные свойства зерна озимой твёрдой пшеницы / Р.Х. Кандроков [и др.] // Вестник Алт. гос. аграр. ун-та. -2018.-№1 (159).-С. 177-180.
3. Мелешкина, Е.Н. Твёрдая пшеница в России / Е. Н Мелешкина, ТА. Леонова // Хлебопродукты. - 2008. - № 4. - С. 58-59; №5.-С. 54-55.
4. Самофалова, Н.Е. Состояние и задачи селекции твёрдой озимой пшеницы в изменяющихся условиях климата/ Н.Е. Самофалова [и др.] // Аграрный вестник Урала. - 2015. -№ 12 (142).-С. 18-23.
5. Ткачёв, А. В. Производство макарон: проблемы и задачи / А.В. Ткачёв // Хлебопродукты. -2012. -№10. -С. 16-17.
6. Тюрина, Е.Б. Рынок макаронных изделий: стагнация внутреннего потребления и рост экспортного потенциала / Е.Б. Тюрина // Хлебопродукты. - 2017. - № 12. -С. 10-12.
7. Штейнберг, Т. С. Нормы цвета муки, вырабатываемой из зерна твёрдой пшеницы /ТС. Штейнберг, Р.Х. Кандроков, Л.И. Семикина // Хлебопродукты. - 2016. - № 9. -С.55-56.
8. Штейнберг, Т.С. О разработке инструментального метода оценки цвета муки, выработанной из твёрдой пшеницы для макаронных изделий / Т.С. Штейнберг [и др.] // Хлебопродукты. - 2014. - № 1. - С. 56-60.
9. Штейнберг, Т. С. Цветовые характеристики зерна твёрдой пшеницы сортов, внесенных в Государственный реестр селекционных достижений /Т.С. Штейнберг, Л.И. Семикина, О.В. Морозова // Хлебопродукты. - 2015. - № 3. -С. 50-52.
T.C. Штейнберг, канд. техн. наук, Е.П. Мелешкина, доктор техн. наук,
Л.И. Семикина, О. Г. Шведова, Р.Х. Кандроков, канд. техн. наук,
ВНИИЗ - филиал ФГБНУ «ФНЦ пищевых систем им. В.М. Горбатова» РАН
Статья опубликована в журнале:
Хлебопродукты. – 2018. - №6. – С.53-55.