Оперативный контроль качества муки из зерна твёрдой пшеницы по показателю «цвет» взамен показателя «зольность»

Согласно ГОСТ Р 51865-2010, цвет макаронных изделий, характеризующий товарный вид продукции, соответствует сорту муки, а по ГОСТ 31463-2012 сорт муки характеризуется массовой долей золы (зольностью, %) в пересчёте на сухое вещество.
Определение зольности муки – трудоёмкий продолжительный анализ, для проведения которого требуются специальное оборудование, помещение и т.п.

Цвет муки из зерна твёрдой пшеницы (ГОСТ 31463-2012), обуславливающий цвет макаронных изделий, определяют визуально по ГОСТ 27558-87, так как на муку из твёрдой пшеницы для макаронных изделий в России отсутствуют стандартизованные инструментальные методы контроля качества муки по цвету. Органолептическая оценка субъективна и даже для высоко квалифицированного специалиста затруднительна. В настоящее время в России и в некоторых других странах ряд производителей муки из зерна твёрдой пшеницы для макаронных изделий оценивают цвет муки с помощью японского колориметра Konica Minolta серии CR-400/410 (в России не стандартизован).

На основе результатов исследований Н.К. Казённовой и Д.В. Шнейдер (ООО «Макарон-Сервис») [1], разработан и с 01.07.2014 г. введён в действие ГОСТ 32197-2013 на методы определения цвета и потемнения макаронных изделий с использованием трёхкоординатного колориметра в системе цветовых координат L, a, b.

Введение инструментального метода определения цвета макаронных изделий диктует необходимость и подчёркивает актуальность и своевременность проведения исследований по созданию метода для оперативного контроля качества муки из зерна твёрдой пшеницы по показателю «цвет» взамен показателя «зольность».

В целях обоснования целесообразности и возможности использования показателя «цвет» для оперативного контроля качества муки из зерна твёрдой пшеницы было изучено влияние цвета муки из твёрдой пшеницы, определённого инструментальным методом, на цвет выработанных из неё макарон и установлена взаимосвязь между этими показателями.

Научные исследования проведены в лаборатории приборов и метрологии ГНУ ВНИИЗ, в филиале ОАО «Липецкхлебмакаронпром», на Подгоренском мукомольном заводе, в ООО НПЦ «Интеллектуальные сканирующие системы» и в Институте биохимии им. А.И. Баха РАН (ИНБИ РАН).

Показатели качества муки из зерна твёрдой пшеницы и полученных из неё макаронных изделий определены методами, регламентируемыми ГОСТ 31463-2012, ГОСТ Р 51865-2010, ГОСТ Р 52377-2005. Цвет исследуемых объектов оценён в цветовом пространстве RGB и цветовой модели в трёхмерной системе координат Lab. Количество неэндоспермных включений в муке из твёрдой пшеницы подсчитывали по методике пиксельного анализа [2], разработанной в 2011 г. специалистами лаборатории приборов (с партнёрами).
В исследовании использованы: разрабатываемый аппаратно-программный измерительный комплекс (АПИК) спектрофотометрического анализа (экспериментальный образец), характеризующий цвет муки в цветовом пространстве RGB; колориметр серии CR-410, обеспечивающий получение цветовых характеристик в трёхмерной системе координат Lab; специализированные фотометры для оценки муки по коэффициентам отражения при Х=540 нм.
Содержание каротиноидов определяли специалисты Института биохимии им. А.И. Баха РАН.

Для экспериментов использовали 29 проб муки высшего сорта (крупки), выработанной из зерна твёрдой пшеницы по ГОСТ 31463-2012 в производственных условиях, и образцы макаронных изделий группы А нескольких наименований, выработанные из этой муки в промышленных условиях. Пробы муки и макаронные изделия соответствуют действующим стандартам качества. Макаронные изделия имеют сертификаты соответствия и декларации о соответствии.
Данные по цвету (желтизне) муки из твёрдой пшеницы и измельчённых макаронных изделий представлены в основном по результатам измерения колориметром серии CR-410. Выбор объясняется тем, что ранее были установлены взаимосвязи с высокими коэффициентами корреляции (табл.1) между результатами измерения показателей цвета муки и макаронных изделий отечественным комплексом АПИК (серийный выпуск не освоен), зарубежным колориметром серии CR-410 и фотометрами отечественного производства.

1. Коэффициенты корреляции, характеризующие взаимосвязи между показаниями АПИК и зарубежных и отечественных приборов
 

АПИК в цветовом пространстве RGB	Значения коэффициента корреляции при использовании
	колориметраCR-410		белизномера СКИБ-Л (лабораторного)
	Зависимость
	линейная	параболическая		линейная	параболическая
Зеленый(G)	0,951	0,918		0,943	0,890
Синий (В)	0,845	0,738		0,879	0,766
Красный(R)	0,940	0,957		0,973	0,969

 Экспериментальные данные по оптическим характеристикам муки высшего сорта (крупки) из зерна твёрдой пшеницы и макаронных изделий и по отдельным показателям, обуславливающим цвет получаемых объектов, представлены в табл.2.
Анализ данных таблицы показал, что мука высшего сорта из зерна твёрдой пшеницы, полученная в производственных условиях, по показателю цвет (желтизна) и по коэффициентам отражения при ?= 540 нм более однородная, чем измельчённые (по специальным методикам, обеспечивающим крупность, аналогичную крупности муки) макаронные изделия. Неэндоспермные включения в измельчённых макаронных изделиях не обнаружены. Предполагаемые причины – процесс просеивания муки (сырья), предусмотренный технологией изготовления макарон (подготовка сырья к помолу).

2. Физико-химические и цветовые характеристики муки высшего сорта из зерна твёрдой пшеницы и макаронных изделий из неё


 

Продукт	Зольность, %	Крупность, %		Содержание		Цвет (желтизна) в системе Lab	Коэффициенты отражения приl=540 нм, %
		остаток на сите №12,5 П4-240	проход через сито №24,7 П4-150	неэндоспермных включений по АПИК	каротиноидов, мкг/г муки		СКИБ-Л	РЗ-БПЛ-Ц
Мука высшего сорта (крупка) производ­ственных помолов	0,5 ¸ 0,86 0,68(0,71)	0,2 ¸ 2 1,1 (0,9)	30 ¸ 40 35 (35)	10 ¸ 38 24(23)	0,509 ¸ 0,837 0,673(0,651)	39,1 ¸ 51,4 45,3 (46)	61,2 ¸ 70,5 65,9 (66,9)	61,8 ¸ 70,9 66,9 (67,3)
Измельчённые макаронные изделия	0,48 ¸ 0,68 0,58 (0,57)	-	31,4 ¸ +43,8 37,6 (38,3)	Не обнаружено	0,074 ¸ 0,436 0,25 (0,255)	30,4 ¸ 48,6 39,5 (39)	62 ¸ 75 68,5 (68,2)	63 ¸ 75,9 69,4 (69,2)
Примечание. В числителе указан диапазон значений, в знаменателе – величина, равная половине интервала варьирования значений показателей  min + max , а в скобках – среднее арифметическое значение.                                                                       2

Зависимость цвета (желтизны), полученной на колориметре CR-410 муки из зерна твёрдой пшеницы и измельчённых макаронных изделий, выработанных из этой муки, от содержания каротиноидов представлены на рис.1.


По содержанию каротиноидов исследуемая мука высшего сорта из зерна твёрдой пшеницы находится в диапазоне 0,509-0,837 мкг/г, причём максимальное значение по содержанию пигментов соответствует максимальному значению цвета(желтизны) муки по колориметру CR-410 – 49,25 отн. ед. В макаронных изделиях содержание пигментов значительно меньше. Уменьшение содержания и обесцвечивание пигментов могло произойти в результате ферментативного процесса в присутствии влаги и воздуха (т.е. в процессе приготовления теста для макарон). В связи с уменьшением содержания пигментов в макаронных изделиях, безусловно наблюдается и уменьшение показателя цвета, определённого колориметром серии CR-410. Вся цепочка изменения содержания каротиноидов и цвета макаронных изделий от цвета и содержания пигментов в муке следующая: 0,837 мкг/г ? 49,25 отн. ед. (мука) ? 0,339 мкг/г ? 39,9 отн. ед. (макаронные изделия). Аналогично на других пробах: 0,65 мкг/г ? 47,8 отн. ед. (мука) ? 0,179 мкг/г ? 39 отн. ед. И, если по каждой из этих цепочек у макаронных изделий просматривается закономерность снижения и количества каротиноидов и показателя цвет, по сравнению с мукой, то при анализе данных по всем пробам чётких закономерностей не наблюдается. Предполагаемая причина установленных несоответствий – отсутствие информации о классе переработанного зерна [возможно содержание мягкой пшеницы (бело- и краснозёрной) превышает допускаемое по ГОСТ Р 52554-2006].

 Зависимости цвета и зольности измельчённых макаронных изделий, выработанных из муки из зерна твёрдой пшеницы, от цвета и зольности крупки производственного помола показаны на рис. 2 и 3. На рис. 4 приведена зависимость параметров, полученная на пробах в лабораторных условиях при измерении показателей на АПИК.



Анализ и оценка взаимосвязей между качеством макаронных изделий и качеством муки (по цвету и зольности) показали, что в двухмерной системе координат коэффициенты корреляции, характеризующие эти взаимосвязи, практически одинаковые: R2=0,681 (см. рис. 2) – по цвету; R2=0,599 (см. рис. 3) – по зольности. Зависимость цвета макаронных изделий от цвета муки (см. рис. 4), полученной при размоле зерна твёрдой пшеницы с чётко фиксированным содержанием мягкой пшеницы (в пределах, допускаемых по нормативам) определена как сильная (коэффициент корреляции R2=0,983).



Анализ графика на рис. 5 и уравнения регрессии показывает, что цвет макаронных изделий, выработанных из муки, полученной из зерна твёрдой пшеницы, зависит от содержания каротиноидов в муке, а далее от цвета муки, характеризуемого содержанием каротиноидов, крупностью частиц муки и содержанием неэндоспермных включений.

Из рис. 6 видно, что на зольность макаронных изделий существенно влияет зольность муки, выработанной из зерна твёрдой пшеницы, и очень незначительно – содержание каротиноидов в муке.



Анализ взаимосвязей между качеством макаронных изделий и качеством муки (по цвету и зольности) показал, что показатели «цвет» и «зольность» муки для контроля качества макаронных изделий равноценны, т.е. практически одинаковы. Однако преимущества показателя «цвет» достаточно весомы: экспрессность метода определения цвета, по сравнению с зольностью; объективность определения; повышенные требования потребителя к товарному виду готовой продукции (макарон).
Цвет макаронных изделий – это показатель, характеризующий потребительские достоинства.
Выводы
- Цвет макаронных изделий (характеризует товарный вид продукции) зависит от цвета муки, выработанной из зерна твёрдой пшеницы, который в силу экспрессности определения может быть использован для оперативного прогнозирования качества макаронных изделий в целях получения высококачественной и конкурентоспособной продукции, спрос на которую увеличивается с повышением качества жизни.
- Показана возможность использования для измерения цвета (желтизны) муки из зерна твёрдой пшеницы и макаронных изделий из неё любого из рассматрваемых приборов (АПИК и колориметра серии CR-410).
Преимущество АПИК – одновременно с оценкой характеристик цвета муки при длинах волн 447, 520 и 617 нм обеспечивается возможность инструментального подсчёта неэндоспермных включений, ухудшающих цвет и внешний вид макаронных изделий [2]. 
-  Целесообразность импортозамещения зарубежных приборов на разрабатываемые отечественные имеет в настоящее время особо актуальное значение.

Литература:
1 Казённова, Н.К. Оценка цвета макаронных изделий на колориметре Konica Minolta / Н.К. Казённова, Д.В. Шнейдер // Хранение и переработка сельхозсырья. – 2012. – № 5. – С.54-56.
2 Штейнберг, Т.С. О разработке инструментального метода оценки цвета муки, выработанной из твёрдой пшеницы для макаронных изделий / Т.О. Штейнберг, Л.И. Семикина, О.Г. Шведова, О.В. Морозова // Хлебопродукты. – 2014. – № 1. – С. 56-60.
 
 

---