Конференции

Пшеничная мука является базовым сырьём для производства широчайшего ассортимента продуктов питания, а её качество напрямую определяет потребительские характеристики готовых изделий. В этой связи особое значение приобретает комплексная оценка хлебопекарных свойств муки, позволяющая в определенной степени прогнозировать и управлять качеством хлебобулочных изделий.

Среди показателей, характеризующих состояние углеводно-амилазного комплекса муки, ключевую роль играет содержание повреждённого крахмала, или степень измельчения крахмальных зёрен. С этим показателем тесно связана и крупность помола, также относящаяся к числу хлебопекарных характеристик муки. Чрезмерное измельчение частиц муки приводит к росту механического повреждения крахмальных гранул, что, в свою очередь, вызывает изменения целого ряда технологических свойств муки.

Механически повреждённый крахмал способен связывать влагу в количестве, практически в 10 раз превышающем водосвязывающую способность нативных крахмальных гранул. Это обусловливает увеличение водопоглотительной способности муки. Однако удержание влаги у повреждённых гранул значительно хуже: они быстрее отдают воду, что может приводить к избыточной липкости теста на стадии разделки, а также к ускоренному черствению хлеба в процессе хранения. Кроме того, механически повреждённый крахмал легче подвергается гидролизу под действием амилолитических ферментов, что сопровождается увеличением содержания сахаро- и газообразующей способности муки. В определённых пределах это способствует формированию более пористой структуры и выраженного аромата хлебобулочных изделий. Но при превышении пороговых значений эффект становится противоположным: формоудерживающая способность теста снижается, мякиш приобретает липкость и склонность к заминанию. Таким образом, уровень повреждённого крахмала требует строгого контроля и учёта при оценке качества муки.

На степень механического повреждения крахмальных гранул оказывают влияние несколько факторов, среди которых выделяют тип зерна, процесс кондиционирования зерна и режимы размола зерна. Доля разрушенного крахмала в муке может существенно варьироваться в зависимости от принятой на зерноперерабатывающем предприятии технологии и особенностей используемого оборудования. Статистически значимое влияние на содержание повреждённого крахмала оказывают зазор между вальцами и скорость их вращения на вальцовой мельнице.

Наряду с термином «содержание поврежденного крахмала» при описании степени

механической модификации пшеничной муки применяют другой термин – «уровень механической модификации крахмала» (mechanical starch modification)

При механическом повреждении целостности крахмальных гранул повышается шероховатость их поверхности, увеличивается площадь контакта с другими компонентами (в т. ч. с водой), как следствие, возрастает водоудерживающая способность. при существенной доле поврежденных гранул крахмала объем хлеба значительно уменьшается. С увеличением содержания поврежденного крахмала возрастает слеживаемость муки.

Так путем двукратного измельчения зерна в шаровой мельнице Hackenberg S. с соавторами получили высокомеханически модифицированную пшеничную муку с уровнем механической модификации (разрушения) крахмала 7,46–8,15 г/100 г муки,

тогда как в образце, полученном на вальцовой мельнице, наблюдался умеренный уровень механической модификации крахмала – 4,78 г /100 г.

Отмечено, что при замесе теста из муки с высокой степенью разрушения крахмала клейковинная сеть характеризуется наличием разрывов и участков плотных скоплений, образованных крахмальными гранулами. Такое явление объясняется повышенной способностью повреждённых гранул к набуханию в присутствии жидкости с образованием капиллярных мостиков между соседними частицами под действием сил адгезии. Dörmаnn M. и Schmid H. – J. установлено, что с увеличением размера набухших частиц возрастает и вклад капиллярных сил, усиливающих взаимодействие между гранулами.

Преобладание в муке частиц размером 25–43 мкм приводит к изменению параметров клейстеризации, а именно температуры и вязкости. Одновременно возможны изменения на молекулярном уровне, связанные с взаимодействием поверхности механически повреждённых крахмальных гранул с белковыми компонентами муки. Совокупность этих процессов приводит к снижению удельного объёма хлеба, вырабатываемого из муки с чрезмерной степенью механического повреждения крахмала.

Для улучшения качества изделий из такой муки рекомендовано увеличение продолжительности замеса теста, что способствует формированию более разветвлённой и непрерывной клейковинной структуры.

В Российской Федерации производится 6 сортов хлебопекарной пшеничной муки. Её качество оценивают по показателям зольности, белизны, количеству и качеству клейковины, числу падения, влажности и другие. В настоящее время принят и действует ГОСТ Р 71909-2024 «Мука пшеничная на экспорт. Технические условия», в котором введён дополнительный показатель — содержание повреждённого крахмала.

Общепринятой методикой его определения является амперометрический метод, при котором результат выражается в единицах Шопен–Дюбуа (UСD). При этом целесообразно рассматривать содержание повреждённого крахмала в комплексе с другими показателями, характеризующими количество и качество белковых веществ.

Полимерные компоненты муки — белки, повреждённый крахмал и пентозаны — обладают способностью связывать различные диагностические растворители. Данная методика известна как тест способности муки удерживать растворитель (Solvent Retention Capacity, SRC).

Целью настоящей работы стало исследование взаимосвязи между содержанием повреждённого крахмала в пшеничной муке высшего сорта и её способностью удерживать растворитель. Исследование выполнено на образцах муки, приобретённых в открытой розничной продаже, включая продукцию как крупных индустриальных зерноперерабатывающих предприятий, так и мини-производств. Объектами исследования являлись 13 образцов пшеничной муки высшего сорта, из которых 11 были произведены на высокопроизводительных предприятиях (9 российских и 2 белорусских), а 2 — на российских мини-предприятиях.

Все образцы соответствовали требованиям ГОСТ по влажности. Значения этого показателя варьировали от 9,2 до 13,1 %, причём как минимальное, так и максимальное значения были зафиксированы в муке, произведённой на мини-предприятиях. Мука крупных индустриальных производителей характеризовалась меньшим разбросом значений — от 10,2 до 12,2 %.

Определение содержания повреждённого крахмала проводили на приборе SDMatic. Полученные данные свидетельствуют о чрезмерно высокой степени повреждения крахмала в образцах № 10 (Пензенская обл.) и №11 (Тульская обл.), выработанных на мини-предприятиях. В муке высшего сорта крупных производителей этот показатель находился в интервале 20,4–27,9 UCD, что согласуется с результатами исследований, выполненных сотрудниками  ФГБНУ "Всероссийский научно-исследовательский институт зерна и продуктов его переработки" (ВНИИЗ) под руководством Е. П. Мелешкиной при анализе муки, выработанной на мелькомбинатах и лабораторных мельницах.

Полученные данные дополняют существующие представления о степени разрушения крахмальных гранул в пшеничной муке и могут быть использованы при принятии решений о корректировке технологических параметров производства с целью повышения качества готовой продукции. Ряд исследованных образцов характеризовался повышенными значениями UCD, что свидетельствует о большем количестве разрушенных крахмальных гранул. Экспериментально установлены ориентировочные значения данного показателя, при которых мука в различной степени подходит для производства определённых групп изделий. Так, для формового хлеба рекомендуется использовать муку с содержанием повреждённого крахмала 19–20 UСD, а для хлеба французского типа (например, багет)— до 20 UСD.

Поскольку повышение степени механического повреждения крахмальных гранул сопровождается изменениями и в белковых веществах муки, дополнительная информация, получаемая в ходе SRC-теста, позволяет оценить вклад каждого полимера муки— глютенина, повреждённого крахмала и пентазанов — в общую функциональность муки. Это создаёт предпосылки для более обоснованного выбора целевого назначения конкретной партии муки или необходимости корректировки её свойств и параметров технологического процесса.

При проведении SRC-анализа используется избыток диагностического растворителя, что создаёт условия для набухания полимеров. В качестве растворителей применяют деионизированную или дистиллированную воду, 5% раствор молочной кислоты, 5% водный раствор карбоната натрия и 50% водный раствор сахарозы.

Вода рассматривается как универсальный эталонный растворитель, поскольку в ней способны к гидратации все функционально значимые полимерные компоненты муки, хотя и в различной степени. Глютенины максимально набухают в разбавленном растворе молочной кислоты, амилопектин повреждённых крахмальных гранул — в растворе карбоната натрия, а пентозаны — в концентрированном растворе сахарозы.

Результаты SRC-теста показали, что максимальная водопоглотительная способность характерна для образцов № 10 (Пензенская область) и №11 (Тульская область), произведённых на мини-предприятиях. Образец № 11 продемонстрировал наибольшие значения удержания всех диагностических растворителей. Среди муки, произведённой крупными предприятиями, образец № 4 (Челябинская область) отличался максимальной функциональностью глютенина. Сопоставление данных о содержании повреждённого крахмала и его функциональности указывает на наличие определённой корреляции между этими показателями для большинства образцов.

На основе результатов SRC-теста был рассчитан индекс эффективности клейковины, учитывающий вклад всех основных полимеров муки. Максимальное значение индекса (около 0,9 единиц) зафиксировано в образце № 4 (Челябинская область), что, вероятно, связано с регионом выращивания зерна (Урал). Минимальное значение индекса (0,64 единицы) отмечено в образце № 11 (Тульская область), произведённом на мини-предприятии.

Анализ совокупности экспериментальных данных свидетельствует о возможности получения взаимодополняющей информации о хлебопекарных свойствах пшеничной муки при совместном использовании амперометрического метода определения содержания повреждённого крахмала и SRC-теста с набором диагностических растворителей. Такая информация может быть востребована на хлебопекарных, кондитерских и макаронных предприятиях при выборе поставщиков муки, оптимально соответствующей требованиям различных товарных сегментов.

Вопрос о наличии устойчивой корреляционной зависимости между характеристиками повреждённого крахмала, полученными амперометрическим и сольватационным методами, требует дальнейшего изучения. Продолжение исследований в этом направлении позволит углубить понимание функциональных свойств муки и повысить эффективность её целевого использования.