Качество сортов яровой мягкой пшеницы для изготовления хлеба из цельнозерновой муки
Связь между потреблением цельнозерновых продуктов и снижением риска ряда заболеваний установлена в обширных клинических исследованиях и их метаанализах. Более высокое потребление цельнозерновых продуктов, приводит к снижению риска развития диабета 2-го типа. Кроме того, потребление цельнозерновых продуктов оказывает благотворное влияние на метаболизм глюкозы у пациентов с сахарным диабетом.
Потребление цельного зерна связано со снижением риска рака органов пищеварительного тракта. Потребление продуктов из цельнозерновой муки по сравнению с продуктами из сеянной муки значительно влияет на субъективный аппетит и частично объясняет обратную связь между потреблением пищи из цельнозерновой муки и риском избыточного веса и ожирения.
Метаанализ, проведенный Swaminathan S. и соавт. на основании 34 клинических исследований, показал, что потребление цельнозерновых продуктов не оказывает отрицательного влияния на здоровье человека. В то же время более высокое потребление зерна, лишенного оболочек, связано с более высоким риском общей смертности и серьезных сердечно-сосудистых событий. На основании систематического обзора были сделаны выводы, что большее потребление цельнозерновых продуктов связано с улучшением настроения и снижением тревожности у людей.
Эти исследования еще раз подтверждают важность потребления цельнозерновых продуктов для профилактики заболеваний. Благоприятные свойства потребления цельнозерновых продуктов связывают с высоким уровнем пищевых волокон, биоактивных фенольных соединений, антиоксидантов, витаминов и минералов благодаря включению отрубей и зародышей.
Еще одним важным компонентом зерна у некоторых сортов пшеницы являются антоцианы, содержащиеся в перикарпии и айлероновом слое зерновки. Адекватное ежедневное потребление антоцианов может обеспечить защиту от многочисленных заболеваний и расстройств, особенно нейродегенеративных и сердечно-сосудистых заболеваний. Богатая антоцианами пшеница может быть использована в качестве перспективного источника функционального питания на ранних стадиях нейродегенеративных заболеваний. В то же время при выпечке хлеба большая часть антоцианов теряется.
Антоцианы содержатся в зерне и цельнозерновой муке в так называемых фиолетово-, голубо- и чернозерных сортах пшеницы. У фиолетовозерной пшеницы антоцианы накапливаются в перикарпии зерновки, у голубозерной — синтезируются в алейроновом слое зерновки, у чернозерной — одновременно в перикарпии и айлероновом слое.
Основным цельнозерновым продуктом, получаемым из пшеницы, является хлеб, изготовляемый из обойной (цельнозерновой) муки. Потребительское восприятие цельнозернового хлеба низкое по сравнению с белым хлебом, что связано с более низкими органолептическими характеристиками.
Для улучшения характеристик цельнозернового хлеба используется ряд приемов, связанных с подготовкой и помолом зерна, используемых заквасок и рецептуры, тестоведения и выпечки. Имеются сведения о влиянии сорта пшеницы на качество цельнозернового хлеба и неоднозначной связи реологических свойств теста и качества хлеба у разных сортов пшеницы, изготовленного из муки, подвергнутой обработке на вальцовых мельницах с выходом муки 67% и цельнозерновой муки.
Schmiele c соавт., сопоставив параметры реологических свойств теста и полученного хлеба, пришли к выводу о необходимости разработки новых реологических норм для цельнозерновой муки, отличных от норм, применяемых для сеянной муки.
Цель исследований — оценить качество сортов и линий яровой мягкой пшеницы, в том числе фиолетовозерных, созданных в Федеральном исследовательском центре «Казанский научный центр Российской академии наук (ФИЦ КазНЦ РАН)», для производства цельнозернового хлеба.
Материалы и методы исследования
Исследования проводили в Татарском научно-исследовательском институте сельского хозяйства — обособленном структурном подразделении Федерального исследовательского центра «Казанский научный центр Российской академии наук» (Татарском НИИСХ — ФИЦ КазНЦ РАН).
Качество зерна оценивали из урожая 2020–2022 гг., полученного в сортоиспытании на экспериментальных участках, расположенных в Лаишевском районе Республики Татарстан, на серых лесных почвах.
Погодные условия в годы изучения характеризовались различными гидротермическими условиями в период вегетации (рис. 1).
В качестве объектов исследования были сорта и линии собственной селекции ФИЦ КазНЦ РАН: краснозерные сорта Йолдыз, Аль Варис, белозерный сорт Хазинэ, фиолетовозерный сорт Надира, фиолетовозерные линии Кк-21-09-6 и Кк-193-08-1.
Оценку содержания белка в зерне проводили по ГОСТ 10846-91 на комплексе оборудования UDK 152 (VELP Scientifica, Италия), количество (ручной метод отмывки) и качество клейковины (на измерителе деформации клейковины ИДК-1, Россия) — по ГОСТ 54478-2011, стекловидность зерна на диафаноскопе (ДСЗ-2М, Россия) — по ГОСТ 10987-76, натуру зерна на литровой пурке (ПХ-1МЦ, Россия) — по ГОСТ 10840-2017, физические характеристики теста с применением фаринографа E (Brabender GmbH & Co KG, Германия) — по ГОСТ ISO 5530-1-2013, физические характеристики теста с применением прибора альвеограф NG (Chopin Technologies, Франция) — по ГОСТ Р 51415-99 (ISO 5530-4-91), определение вязкости водно-мучной суспензии в ходе ее клейстеризации при нагревании с применением амилографа 8001 (Brabender GmbH & Co KG, Германия) — по ГОСТ ISO 7973-2013.
Пробную выпечку в лаборатории проводили по ГОСТ 27669-88. Рецептура выпечки и условия проведения анализа — согласно вышеуказанному ГОСТу. Применяли тестомесилку (У1-ЕТВ, Россия), шкаф лабораторный расстойный (ШРЛ-065, Россия) и шкаф лабораторный хлебопекарный (ШХЛ-065 СПУ, Россия).
Цельнозерновая мука получена путем восстановления муки, на лабораторной вальцовой мельнице CD 1 Mill (CHOPIN Technologies, Франция) размолотыми отрубями в пропорциях, содержащихся в цельном зерне. Использовали свежие хлебопекарные прессованные дрожжи с подъемной силой не более 70 мин., заявленные производителем как соответствующие ГОСТ 54731-2011. Для определения объема формового хлеба использовали стеклянные сосуды объемом 2500 мл и семена проса, откалиброванные на решетах с круглыми отверстиями 2,2 мм и 1,2 мм.
Балльная оценка качества хлеба проведена по методическим рекомендациям ОрелГТУ, в том числе структуру пористости хлеба определяли в баллах, где 5 — пористость мелкая, равномерная, тонкостенная, без пустот и уплотнений.
При характеристике органолептических свойств хлеба применяли правила ГОСТ 5667-22, ГОСТ ISO 6658-2016, ГОСТ ISO 13299-2015.
Статистический анализ результатов эксперимента и корреляционный анализ проведены на основании части второй методики — основ статистической обработки результатов исследований.
Результаты и обсуждение
Пшеницу в зависимости от качества зерна подразделяют на пять классов согласно ГОСТ 9353-2016, максимальный класс качества — 1-й. Согласно полученным данным, зерно большинства изученных сортов соответствует 3-му классу качества (табл. 1).
Показатель, приведший к снижению классности, — это качество клейковины на приборе ИДК, которое было более 88 ед. Такая клейковина характеризуется как удовлетворительно слабая. Максимальное содержание белка и клейковины в зерне отмечается у сорта Хазинэ (14,1% и 31,3% соответственно) и линии Кк-21-09-6 (14,6% и 33,5%). Испытанные образцы имеют высокую натуру зерна — от 767 г/л у линии Кк-193-08-1 до 798 г/л у сорта Надира. Сорт Хазинэ при величине общей стекловидности 71% достоверно превосходит все образцы, кроме сорта Аль Варис.
При характеристике сортов по качеству особое место принадлежит оценке реологических свойств теста на фаринографе и альвеографе. Методы исследования на этих приборах могут быть использованы и для цельнозерновой муки. Компоненты цельнозерновой муки, особенно фракция клетчатки, оказывают значительное влияние на свойства теста, и, как правило, если использовать современные классификационные параметры, то тесто из цельнозерновой муки будет иметь хорошие фаринографические характеристики для производства хлеба. Но эти реологические параметры неспособны предсказать качество цельнозернового хлеба.
Оценка сортов в настоящем эксперименте выяснила, что показатели фаринографа имеют значительную амплитуду по годам изучения.
Достоверны различия между сортами только по водопоглотительной способности ВПС (табл. 2).
В пределах столбца средние значения, обозначенные разными буквами, достоверно отличаются по критерию Фишера при p < 0,05.
Наибольшее водопоглощение муки отмечали у сорта Хазинэ и линии Кк-21-09-6, в среднем, соответственно, 65,4% и 66,3%. Степень разжижения теста у сорта Надира не превышала 64 ед. ф., что свидетельствует о его лучшей устойчивости к деформации. Наибольшую степень разжижения теста наблюдали у линии Кк-21-09-6 20 — до 90 ед. ф. Сорт Аль Варис показал наименьшую устойчивость теста (2,4–8,9 мин.), что указывает на более низкую способность сохранять структуру при механическом воздействии по сравнению с другими образцами. Все сорта и линии показали близкие значения валориметрической оценки (57–62 ед. в.).
Альвеограф измеряет вязкоупругие свойства пузыря теста во время его надувания, что имитирует рост пузырьков, происходящий во время брожения теста и в начале выпечки [27]. Результаты оценки реологических свойств теста из цельнозерновой муки различных сортов и линий яровой мягкой пшеницы, полученные с помощью альвеографа, приведены в таблице 3.
В пределах столбца средние значения, обозначенные разными буквами, достоверно отличаются по критерию Фишера при p < 0,05.
Компоненты цельнозерновой муки (отруби) отрицательно влияют на показание альвеографа, данное явление отмечается и в настоящем эксперименте. Энергия деформации теста колебалась по годам и образцам испытания — от 52 до 242 × 10⁻⁴ J. Наибольшие значения энергии деформации отмечены в среднем у линии Кк-21-09-6 (190 × 10⁻⁴ J) и сорта Хазинэ (163 × 10⁻⁴ J), что свидетельствует о более высокой устойчивости теста к механическим нагрузкам у этих образцов и его способности сохранять структуру при брожении.
Наиболее упругое и устойчивое к деформации тесто формируется у линии Кк-21-09-6, у которой Р = 125 мм, что достоверно выше, чем у других образцов. Сорт Хазинэ и линия Кк-21-09-6 обладают наибольшей растяжимостью теста, у которых величина L равна 47 мм и 38 мм соответственно, что важно для формирования пористой структуры хлеба. Достоверных различий по величине отношения упругости к растяжимости (P/L) у изученных образцов не выявлено, высокие значения (в среднем от 2,0 у сорта Хазинэ до 3,3 у линии Кк-21-09-6) указывают на преобладание упругости к растяжимости теста.
При отборе сортов для цельнозернового хлеба важно учитывать не только реологические свойства теста, но и амилографические параметры, особенно максимальную вязкость и температурный профиль (табл. 4).
Изучение процесса клейстеризации на амилографе дает представление о ходе клейстеризации теста в процессе выпечки. Максимальную амилографическую вязкость наблюдали у сорта Хазинэ — в среднем 860 е. а., однако максимальная амплитуда изменения данного показателя среди изученных образцов (1595 е. а.), что указывает на активизацию крахмалрасщепляющих ферментов в зерне у данного сорта в отдельные годы. Наименьшую вязкость максимальной клейстеризации наблюдали у линии Кк-21-09-6 — в среднем 115 е. а (20–265 е. а.), что достоверно ниже, чем у большинства изученных образцов, это может указывать на высокую активность α-амилазы (возможно, ввиду скрытого прорастания зерна или слабой устойчивости крахмала к нагреванию). В данном случае крахмал связывает небольшое количество воды во время выпечки хлеба и мякиш хлеба становится становится липким. У большинства образцов начальная температура клейстеризации находится в диапазоне 61,9–63,2 °C, что типично для пшеницы и мало влияет на результат выпечки хлеба.
Самую низкую температуру максимальной (пиковой) вязкости отмечали у линии Кк-21-09-6— в среднем 71,6 °C (69,0–73,8 °C), что достоверно ниже, чем у других образцов, это указывает на высокую активность α-амилазы. У сортов Йолдыз, НадираилинииКк-193-08-1 температура, при которой достигается максимальная клейстеризация, превышает 85 °C, чаще всего мука с такими характеристиками способствует хорошей структуре хлеба.
Для хлеба, испеченного из обойной муки, характерны более низкий объем и хлебопекарная оценка по сравнению с хлебом, испеченным из сеяной муки, поэтому основными характеристиками такого хлеба служат объем выпекаемого хлеба и общая хлебопекарная оценка (табл. 5).
Достоверных различий между образцами пшеницы по показателю «объемный выход формового хлеба» не выявлено, при этом следует отметить, что образцы, выпеченные по ГОСТ 27669-8810, имеют высокий объем (456–529 см3 / 100 г муки), сопоставимый с хлебом, выпеченным из сеяной муки. Наибольший и стабильный по годам объемный выход хлеба отмечали у фиолетовозерного сорта Надира — в среднем 529 см3 / 100 г муки. По интегральному показателю — общая хлебопекарная оценка — выделяются сорта Хазинэ (4,24 балла) и Аль Варис (4,20 балла), у которых высокая оценка внешнего вида, пористости и формоустойчивости. Наихудшей по качеству хлеба из обойной муки является фиолетовозерная линия Кк-193-08-1 (рис. 2).
Следует отметить, что наилучшим качеством хлеба из обойной муки обладают сорта с разными показателями качества зерна и муки. Для определения связи этих показателей с качеством хлеба из цельнозерновой муки был проведен корреляционный анализ (табл. 6).
Ввиду небольшой выборки из всех изученных показателей качества имеется средняя достоверная линейная корреляционная связь между показателями разжижения теста на фаринографе и объемным выходом хлеба (r = 0,49*), а также стекловидностью зерна и общей хлебопекарной оценкой (r = 0,50*).
Выводы
Большинство изученных сортов и линий пшеницы (Йолдыз, Аль Варис, Хазинэ, Надира, Кк-193-08-1, Кк-21-09-6) соответствуют 3-му классу качества по ГОСТ 9353-2016. Сорта Хазинэ и Кк-21-09-6 выделяются максимальным содержанием белка (14,1% и 14,6% соответственно) и клейковины (31,3% и 33,5%), но качество клейковины у данных образцов соответствует только 2-й группе качества (удовлетворительно слабая, ИДК > 78 ед.)
Максимальную стекловидность зерна отмечали у сортов Хазинэ (в среднем 71%) и Аль Варис (в среднем 60%), что удовлетворяет требованиям, предъявляемым к «сильной» пшенице по ГОСТ 34702-2020. Наибольшую водопоглотительную способность муки отмечали у сорта Хазинэ (61,4–67,6%) и линии Кк-21-09-6 (66,3–67,9%), что благоприятно для получения повышенного припека хлеба. Наибольшую энергию деформации теста отмечали у линии Кк-21-09-6 (в среднем 190 × 10⁻⁴ J) и сорта Хазинэ (в среднем 163 × 10⁻⁴ J). Потенциально данные образцы имеют большее газоудержание при выпечке хлеба.
Отруби снижают показатели альвеографа, но сорта с высокой растяжимостью, как у сорта Хазинэ, у которого L = 44–49 мм, что достоверно выше, чем у других образцов, формируют лучшую пористость мякиша. Кроме того, у данного сорта лучший баланс между упругостью и растяжимостью среди изученных образцов (P/L = 1,2–2,6 мм). Вязкость максимальной клейстеризации, определенной на амилографе, у сорта Хазинэ подвержена наибольшим изменениям по годам испытания — от 100 е. а. (высокая активность α-амилазы) до 1695 е. а. (во время нагревания формируется плотный студень).
Низкую вязкость отмечали у линии Кк-21-09-6 — в среднем 115 е. а., вероятно, из-за высокой α-амилазной активности. Мука из данного образца может быть использована в хлебопечении только в смеси.
Несмотря на средние значения реологических показателей теста на фаринографе и альвеографе, у фиолетовозерного сорта Надира отмечался наибольший объем хлеба — 529±47 см³ / 100 г муки.
Лучшую хлебопекарную оценку (как итоговый интегральный показатель) отмечали у сортов Хазинэ (4,24±0,26 балла) и Аль Вариса (4,20±0,16 балла), у которых сочетаются высокая стекловидность зерна (71% и 60%), более низкая устойчивость теста при замесе на фаринографе (4,7 мин. и 5,2 мин.) и максимальная амилографическая вязкость (620 е. а. и 860 е. а.) соответственно.
Сорта ХазинэиНадира демонстрировали наилучший баланс качества зерна, реологических свойств и хлебопекарных характеристик для цельнозернового хлеба. Однако требуется разработка специализированных методов хлебопекарной оценки, опираясь на полученные данные, учитывающих специфику цельнозерновой муки.
Об авторах
Данил Фидусович Асхадуллин, кандидат сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник
trulik@ya.ru https://orcid.org/0000-0002-2601-6735
Дамир Фидусович Асхадуллин, кандидат сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник
tatnii-rape@mail.ru https://orcid.org/0000-0002-2717-7178
Нурания Зуфаровна Василова, кандидат сельскохозяйственных наук, ведущий научный сотрудник
nurania59@mail.ru https://orcid.org/0000-0003-1135-486x
Елена Семёновна Кириллова, научный сотрудник
tatniva@mail.ru https://orcid.org/0000-0003-2006-5525
Гульнара Ринатовна Саубанова, младший научный сотрудник
mirxazijnova08@gmail.com https://orcid.org/0000-0002-2896-9855
Гульнар Ришатовна Гайфуллина, научный сотрудник
fanzil419@yandex.ru https://orcid.org/0000-0003-0942-8321
Ильсина Илнуровна Хусаинова, научный сотрудник
husainovail823@gmail.com https://orcid.org/0000-0002-0369-6221
Мухаббат Рустамджановна Тазутдинова, научный сотрудник
tazutdinova1974@gmail.com https://orcid.org/0000-0002-4753-7644
Татарский научно-исследовательский институт сельского хозяйства — обособленное структурное подразделение Федерального государственного бюджетного учреждения науки «Федеральный исследовательский центр “Казанский научный центр Российской академии наук”», Оренбургский тракт, 48, Казань, 420059, Россия
УДК 633.111.1:631.526.325
DOI: 10.32634/0869-8155-2025-398-09-125-133
