Как проводится анализ поврежденного крахмала в пшеничной муке?

Что такое поврежденный крахмал?

В эндосперме крахмала содержатся молекулы амилозы и амилопектина. Эти молекулы образуют упорядоченную структуру в эндосперме пшеницы. В таком состоянии пшеница имеет полукристаллическую структуру. Одним из основных факторов, формирующих кристаллическую структуру, являются разветвления амилопектина. Эти молекулы имеют короткие боковые цепи. Когда эти цепи располагаются параллельно, образуются двойные (спиральные) структуры. Кристаллический слой формируется при боковом соседстве этих спиралей. В эндосперме присутствуют как структуры из упорядоченных молекул, так и неупорядоченные. Области, где присутствуют эти неупорядоченные структуры, называются аморфными зонами. Разветвленные участки молекулы амилопектина и линейные структуры амилозы образуют эти аморфные зоны. При микроскопическом рассмотрении эти структуры создают переплетенные структуры. Так как кольца переплетены, воде трудно проникнуть в центр колец. Таким образом, формируется гидрофобная структура. Следовательно, воде трудно проникнуть в центр гранулы.

Когда пшеница поступает на помол, между вальцами мельницы возникает высокое давление. Это давление и силы передают энергию гранулам пшеницы. С передачей энергии на гранулы связи, удерживающие спирали амилопектина вместе — водородные связи — со временем начинают разрываться. В результате кристаллическая структура, созданная амилопектином, разрушается, и молекулы расходятся.

1.1 Разрушение и фрагментация гранул крахмала

Гранулы крахмала могут разрушаться под воздействием света или механического воздействия высокой интенсивности.

Потеря двойного разрушения
Молекулярная фрагментация

Потеря двойного разрушения: При контакте гранул крахмала с поляризованным светом гранулы разрушаются. В результате структура нарушается, также нарушается кристаллическая структура, созданная молекулами. При увеличении разрушения возрастает и беспорядок в структуре.

Молекулярная фрагментация: Во время помола пшеница не всегда подвергается постоянному механическому воздействию. В некоторых случаях помол может быть очень интенсивным, и возникающая сила разрушает не только межмолекулярные связи, но и гликозидные связи между молекулами глюкозы, влияя на длину цепей.

Эти деформации затрагивают не только отдельную структуру гранулы, но и всю геометрию гранулы. Гранулы, подвергающиеся высокому давлению между вальцами, сплющиваются. В результате увеличивается поверхность, уменьшается объем. Наблюдаются процессы расширения и сплющивания. В некоторых областях гранулы делятся на отдельные части. Это важно для текучести и реологии муки.

1.2 Контакт с водой после повреждения: молекулярное набухание

Разрушение кристаллической структуры гранул по различным причинам приводит к раскрытию межмолекулярных промежутков. В результате молекулы в пшенице становятся уязвимыми к внешним воздействиям. Молекулы воды начинают связываться с -OH группами внутри кристалла при проникновении. Это происходит легко, так как в нормальных условиях для проникновения воды в крахмал требуется тепло. Однако после разрушения гранул крахмала молекулы уже открыты, поэтому даже вода комнатной температуры легко проникает внутрь. Это приводит к явлению «холодного желатинирования».

Применение и важность определения поврежденного крахмала в мукомольной промышленности

В мукомольной отрасли необходимо знать количество поврежденного крахмала для экономии энергии, контроля и обслуживания оборудования. Высокое количество поврежденного крахмала указывает на чрезмерный помол. Чрезмерный помол перегружает оборудование, вальцы сближаются, повышается давление, и при высокой скорости работы возникает перегрев. В долгосрочной перспективе это ухудшает сырье, снижает качество продукта и увеличивает потребление электроэнергии, создавая лишние расходы.

В хлебопекарной промышленности количество поврежденного крахмала напрямую влияет на срок годности и эффективность продукта. Высокое количество крахмала означает, что продукт впитывает много воды, но слабая структура глютена не удерживает её, что приводит к высыханию мякиша и быстрому черствению хлеба.

В производстве печенья и тортов предпочтительно низкое количество поврежденного крахмала, чтобы тесто оставалось хрустящим. Высокое количество мешает равномерному распределению теста и делает конечный продукт твердым.

Почему важно контролировать количество поврежденного крахмала?

Знание количества поврежденного крахмала необходимо для гарантии того, что сырье без проблем дойдет до конечного продукта.

Водопоглощение:
В недостаточно измельченной муке межмолекулярные промежутки малы, количество поврежденного крахмала низкое. Это затрудняет поглощение воды. Мука, которая не поглощает воду, дает меньше теста и снижает эффективность.

При чрезмерном помоле контроль процесса затрудняется. Гранулы с большим количеством пустот сначала поглощают воду, а затем её выделяют.

Ферментация:
При низком количестве поврежденного крахмала амилолитические ферменты ограничены в работе, не высвобождаются сахара для дрожжей. Дрожжи не получают питание, скорость ферментации снижается, газ выделяется меньше, тесто плохо поднимается.

При высоком содержании поврежденного крахмала ферменты активнее производят сахара, дрожжи питаются ими, но слабый глютен не удерживает газ, и тесто оседает.

Рисунок 1: Взаимосвязь между процентом поврежденного крахмала и скоростью выделения газа

Цвет корки:
Малое пространство и низкая активность ферментов препятствуют выделению сахаров и реакции Майяра, поэтому корка бледная. Высокое содержание крахмала позволяет воде проникнуть, ферментам выделить достаточно сахаров, и корка темнеет.

Текстура:
При низком содержании крахмала тесто плохо набирает воду, хлеб твердый. При высоком — тесто сначала поглощает воду, затем выделяет её, тесто липкое, прилипает к оборудованию.

Преимущества BASTAK SD CHEQ 15000 для измерения поврежденного крахмала

4.1 Быстрый анализ, высокая точность и экономичность с амперометрическим методом

Традиционные ферментные методы долгие и сложные. Амперометрический метод обеспечивает высокоточную оценку поврежденного крахмала. Bastak 15000 SD Cheq использует электрокимический амперометрический метод для анализа поглощения йода гранулами с минимальной пробой (1 г) за минуты. Основан на принципе Chopin SD, измеряет количество поврежденного крахмала, влияющее на водопоглощение и скорость ферментации. SD Cheq 15000 показывает процент поврежденного крахмала визуально на карте с единицами C UCD. Может измерять муку, цельнозерновую, пшеницы твердой, булгур, глютен, лапшу и крупу за 7 минут.

Анализ основан на поглощении йода в гранулах. Чем выше скорость поглощения, тем выше содержание поврежденного крахмала. Устройство отображает %Al на экране LCD и может конвертировать в UCD, UCDc, AACC и Farrand.

Это снижает затраты, устраняя дорогие ферментные наборы. Автоматизация уменьшает трудозатраты и позволяет оценивать ферментацию, водопоглощение, реологические свойства, выпечку, аромат, процент разрушения печенья и качество пасты.

4.2 Отслеживаемость данных, надежность устройства и интеграция

5-дюймовый сенсорный экран облегчает контроль анализа. Память устройства позволяет сравнивать новые и старые результаты. Результаты можно экспортировать и просматривать удаленно.

Таблица параметров и результатов анализа

Таблица 1: Bastak Teknoloji. (2026). Результаты анализа UCD (поврежденный крахмал).

4.3 Экономия и контроль качества с BASTAK SD CHEQ 15000

Bastak SD Cheq 15000 позволяет улучшить экономию и качество. Точные и воспроизводимые данные помогают оптимизации. Для экономии и эффективности тесто должно хорошо впитывать воду. Раннее обнаружение проблем позволяет корректировать их за 7 минут без затрат на химикаты и труд, предотвращая постоянные потери сырья.

Количество поврежденного крахмала в зависимости от содержания белка

Рисунок 2: Взаимосвязь между белком (ось X) и поврежденным крахмалом (ось Y) (Bastak Instruments, 2026)

Разные продукты требуют разного уровня белка и поврежденного крахмала:

• Хлеб на сковороде: 11–14 % белка, 19–23 UCD поврежденного крахмала

• Плоский хлеб: 10,5–12,5 % белка, 17–20 UCD

• Печенье: 7–9 % белка, 14–16 UCD

• Лапша: 8,5–10,5 % белка, 14–17,5 UCD

• Закуски: 7–8,5 % белка, 14–16,5 UCD

Оптимизация белка и крахмала обеспечивает правильную ферментацию, водопоглощение, текстуру теста и качество готового продукта.