Классификация пшеницы с помощью анализа седиментации: Качество глютена
Пшеница является одним из наиболее широко используемых зерновых продуктов в мире и особенно важна как основной сырьевой материал для производства хлеба. Обрабатываемость пшеницы и качество конечного продукта в значительной степени зависят от структуры белка и качества глютена. Прочность или слабость структуры глютена напрямую влияет на эластичность теста, способность удерживать газы и, следовательно, на объем хлеба.
Среди методов анализа, используемых для определения качества пшеницы, важное место занимают анализ белка, индекс глютена, число падения (falling number) и седиментационный тест. Седиментационный тест широко используется, так как он быстро предоставляет информацию о качестве глютена.
Принцип седиментационного анализа
Седиментационный тест основан на принципе набухания и осаждения измельченных образцов пшеницы или муки в определенном химическом растворе. Наиболее часто используемый метод известен как седиментационный анализ Зелени.
Во время теста образец муки или измельченной пшеницы смешивается с раствором молочной кислоты и бромфенола. В результате встряхивания белки глютена набухают и в конце времени теста образуется осадок.
Этот осадок оседает в пробирке через 5 минут, и объем осадка измеряется в миллилитрах (мл).
Объем осадка напрямую связан с водоудерживающей способностью белков глютена и их способностью к набуханию. Пшеница с прочной структурой глютена дает больший объем осадка, а пшеница с слабым глютеном меньший объем осадка.
Классификация пшеницы по седиментационному анализу
Значение седиментации является важным параметром при оценке технологического качества пшеницы. В общем, чем выше значение седиментации, тем выше качество глютена и хлебопекарные свойства.
Таблица 1. Предпочтительные области применения в зависимости от диапазонов значений седиментации
| Значение седиментации (мл) | Качество пшеницы | Область применения |
|---|---|---|
| 20 мл и меньше | Очень слабый глютен | Производство печенья и тортов |
| 20–30 мл | Слабый глютен | Крекеры и кондитерские изделия |
| 30–40 мл | Среднее качество | Смеси муки |
| 40–50 мл | Хорошее качество | Производство стандартного хлеба |
| 50 мл и выше | Очень сильный глютен | Хлеб большой формы |
Классификация в Таблице 1 является важным ориентиром для мельников и торговцев зерном при определении целевого использования пшеницы.
Процесс седиментационного анализа
Чтобы седиментационный анализ дал точные результаты, его необходимо проводить в соответствии с определенными стандартами. Общий процесс включает следующие этапы:
- Образец пшеницы очищается от посторонних примесей.
- Пшеница измельчается до определенного размера частиц в лабораторных мельницах.
- Взвешивают 3,20 г образца и помещают его в седиментационную пробирку с помощью пластмассового воронки.
- Добавляют 50 мл раствора бромфенола и встряхивают в приборе в течение 5 минут.
- После встряхивания добавляют 25 мл раствора молочной кислоты и оставляют на 5 минут.
- После завершения работы прибора пробирку ставят на ровную поверхность на 5 минут.
- Количество осадка на дне измеряется по истечении этого времени.
Факторы, влияющие на значение седиментации
Седиментационный тест отражает не только количество белка, но и его качество, поэтому может быть подвержен влиянию нескольких факторов:
Рисунок 1. Факторы, влияющие на значение седиментации
1. Сорт пшеницы и генетические особенности
Генетическая структура пшеницы определяет соотношение подтипов глиадина и глютенина, что напрямую влияет на значение седиментации:
- Пшеничная хлебопекарная (Triticum aestivum): Формирует сильный глютен благодаря высокомолекулярным подструктурам глютенина, что увеличивает способность к набуханию и объем осадка.
- Твердая пшеница (Triticum durum): Создает более плотную, но менее эластичную сетку глютена, что приводит к более низкому значению седиментации.
- Генетические вариации: Комбинации HMW-GS и LMW-GS определяют результаты. Например, сорта с 5+10 обычно имеют более высокие значения седиментации, чем 2+12.
2. Структура белка и качество глютена
Тест седиментации также отражает структурное качество белка:
- Соотношение глютенин/глиадин: Нарушение баланса снижает значение седиментации.
- Уровень полимеризации: Более длинные полимерные цепи увеличивают удержание воды и объем осадка.
- Ферментативное разрушение: Активность ферментов ослабляет структуру глютена и снижает седиментацию.
3. Прорастание до уборки (Pre-Harvest Sprouting)
Дождь и влажность до уборки могут вызвать преждевременное прорастание:
- Повышение активности α-амилазы.
- Разрушение белков.
- Снижение объема осадка.
Таким образом, прорастающая пшеница обычно имеет более низкие значения седиментации и сниженное качество для хлебопекарства.
4. Степень помола
- Тонкий помол: Обеспечивает равномерное набухание и точные результаты.
- Грубый помол: Приводит к неравномерному набуханию и более низким значениям.
5. Условия хранения
- Влажность и температура: Повышают активность ферментов и ослабляют глютен.
- Окисление: Изменяет структуру белков.
- Срок хранения: Длительное неподходящее хранение снижает значение седиментации.
Взаимосвязь между значением седиментации и объемом хлеба
Рисунок 2. Корреляция между объемом хлеба и объемом седиментации
Значения седиментации являются важным индикатором для прогнозирования качества хлеба.
В одном наборе данных (A) R² = 0,18 указывал на слабую корреляцию между объемом осадка и объемом хлеба, тогда как в другом наборе (B) R² = 0,53 показывал умеренную корреляцию. Следовательно, седиментация сама по себе недостаточна и должна оцениваться вместе с другими анализами.
В целом:
| Седиментация | Прочность глютена | Объем хлеба |
|---|---|---|
| Низкая | Слабый | Малый объем |
| Средняя | Средний | Нормальный объем |
| Высокая | Сильный | Большой объем |
Таблица 2. Взаимосвязь седиментации, глютена и объема хлеба
Седиментационный анализ в современных лабораториях
В настоящее время седиментационный тест является критическим методом для быстрого, надежного и воспроизводимого определения качества пшеницы и муки. Он дает прямую информацию о качестве глютена и потенциале для хлебопечения.
Рисунок 3. Bastak Sedimentation 3100
Bastak Sedimentation 3100
Устройство Sedimentation 3100, разработанное компанией Bastak Instruments, производится на современной площадке площадью 7000 м². Оно используется для определения хлебопекарных и макаронных качеств, а также повреждений насекомыми, в образцах коммерческой муки, пшеничной муки, цельнозерновой муки, твердой пшеницы, булгура, жизнеспособного глютена, лапши и манной крупы в соответствии с международными стандартами.
Основные преимущества:
- Скорость вращения 40 об/мин и угол 30° согласно стандартам ICC
- Измерение 6 образцов одновременно за 15 минут
- Физико-химический метод для обычного и модифицированного теста седиментации
- ЖК-дисплей для контроля скорости, температуры и оставшегося времени
- 13 функциональных кнопок и 6 настроек времени теста
- Автоматическая остановка с визуальными и звуковыми сигналами
- Соответствие стандартам CE и ISO
- Эргономичный дизайн и высокая воспроизводимость
Чем выше качество глютена, тем больше объем осадка. Модифицированный тест позволяет оценить активность протеаз и повреждения насекомыми.
С Sedimentation 3100 лаборатории могут надежно измерять количество и качество глютена в соответствии с международными стандартами, обеспечивая высокую точность анализа хлебопекарных и макаронных качеств.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Седиментационный анализ является быстрым и надежным индикатором качества пшеницы и муки. Он предоставляет важную информацию о прочности глютена и потенциале для хлебопечения. Благодаря устройствам, таким как Bastak Sedimentation 3100, результаты тестов получаются с высокой точностью и воспроизводимостью.
Таким образом, седиментационный анализ считается основным инструментом контроля качества в мукомольной промышленности и торговле зерном.
