Технологические свойства зерна новых сортов древних видов пшеницы

Пшеница спельта (T. spelta L.) является древним видом, почти исчезнувшим из культуры, ныне возделывается в ограниченном количестве в Астории (Испания), Баварии (ФРГ), Австрии, Швейцарии и Бельгии. Примесь единичных растений спельты на полях мягкой пшеницы наблюдается в Закавказье и Средней Азии.
Экологически спельта приурочена к горным районам с достаточным увлажнением. Колосья грубые, жесткие, более или менее длинные, рыхлые (14–22 колоска на 10 см колосового стержня). Зерна средней стекловидности.
Тип развития спельты — озимый и яровой. Обладает рядом полезных признаков: неприхотливостью, способностью мериться с бедными горными почвами, сравнительной зимостойкостью в ареале, устойчивостью к избыточному увлажнению, высоким содержанием белка в зерне, способностью давать долго не черствеющий хлеб, пригодностью муки из спельты для изготовления кондитерских изделий.
Как древний вид пшеницы, богата макро- и микроэлементами, содержанием незаменимых аминокислот. К отрицательным признакам относятся трудная вымолачиваемость зерна, ломкость колосового стержня, низкая семенная продуктивность, относительно длинный вегетационный период, слабая засухоустойчивость.
Полба — одна из самых древних зерновых колосовых культур, связанных с шумерской, вавилонской, древнеиудейской и древнегреческой цивилизациями, к которой в настоящее время усилился интерес в странах Западной Европы и США. Появились сведения, что использование полбы и спельты в пищу снижает риск сердечно-сосудистых и некоторых онкологических заболеваний, что объясняют большим содержанием в ней клетчатки, чем в муке других видов пшеницы. Однако в современном сельскохозяйственном производстве полбу вытеснила более урожайная мягкая пшеница (продукт селекции полбы), заметно уступающая ей в пищевой ценности.
В последнее время на волне озабоченности здоровым питанием вновь проявился интерес к пшенице тургидной, полбе и спельте. Кулинарное применение полбы аналогично пшеничным крупам Полтавская, Артек.
Ранее изученные авторами на пригодность использования в пищевой промышленности сорта пшеницы полбы (Руно, Греммэ и Греммэ 2 У) и спельты (Алькоран, Знамение), тургидной пшеницы (Каныш) уже включены в Государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию.
Цель исследования — оценка мукомольных, хлебопекарных и крупяных свойств зерна новых сортов пшеницы разных видов для производства продуктов питания.
Материалы и методы исследования
Исследования были проведены в 2017–2022 гг. в условиях лаборатории селекции Всероссийского научно-исследовательского института фитопатологии, кафедры технологии хранения и переработки плодоовощной и растениеводческой продукции Российского государственного аграрного университета — МСХА им. К.А. Тимирязева, в лаборатории технологии и техники крупяного производства Всероссийского научно-исследовательского института зерна и продуктов его переработки (ВНИИЗ) — филиала ФГБНУ «ФНЦ пищевых систем им. В.М. Горбатова РАН».
Объекты исследований: зерно пшеницы спельты озимой Triticum spelta L. сорта Алькоран и перспективного сортообразца Знамение; зерно яровой пшеницы двузернянки полбы голозерной, эммер Triticum dicoccum Schuebl, сортов Греммэ (Татарстан) и Греммэ 2У (ФГБНУ ВНИИФ) и сорта Руно полбы пленчатой (Краснодарский НИИСХ); зерно нового сорта тургидной озимой пшеницы (Triticum turgidum L.)сорта Каныш и зерно твердой озимой пшеницы (Triticum durum L.) перспективного сортообразца Победа 70.
Зерно изученных сортов выращивалось в Центральном федеральном округе в почвенно-климатических условиях Одинцовского района Московской области. Агротехника возделывания — общепринятая для Центрального района Нечерноземной зоны (ЦРНЗ).
В Российской Федерации отсутствуют сорта спельты, кроме сорта Алькоран. Включен в Госреестр для всех зон возделывания культуры. Перспективный сортообразец пшеницы спельты Знамение получен в результате многолетнего отбора из сорта Алькоран. Сорт полбы Греммэ включен в Госреестр по Средневолжскому региону(7), рекомендован для возделывания в Республике Татарстан, сорт голозерный. Сорт полбы голозерной Греммэ 2 У включен в Госреестр для всех зон возделывания культуры. Сорт полбы Руно включен в Госреестр по Северо-Кавказскому региону(6), рекомендован для возделывания в Северной и Центральной зонах Краснодарского края. Может использоваться для производства диетических, экологически чистых продуктов для детского и геронтологического питания, для производства высокопротеиновых кормов. Новый сорт пшеницы тургидной яровой тетраплоидной Каныш в 2022 году включен в Госсреестр для выращивания во всех регионах страны. Сорт отличается высоким содержанием белка и клейковины, высокой стекловидностью.
В качестве объекта исследования технологических свойств использовались зерно сортов полбы (Руно, Греммэ, Греммэ 2У) и спельты (Алькоран, Знамение), тургидной пшеницы сорта Каныш, зарегистрированных в Госреестре, зерно перспективного сортообразца твердой пшеницы Победа 70.
Физико-химические показателе зерна определяли по действующим стандартам на методы анализа: натуру зерна — по ГОСТ 10840-2017, общую стекловидность — по ГОСТ 10987-76, количество и качество сырой клейковины — по ГОСТ Р 54478-2011 и ГОСТ 27839-2013, влажность зерна — по ГОСТ 13586.5-2015, число падения — по ГОСТ ISO 3093-2016, реологические свойства теста — по ГОСТ ISO 5530-1-2013.
Шелушение зерна проводили на универсальном шелушителе зерна УШЗ-1 (ООО «ОЛИС», Россия), шлифование — на лабораторном голлендоре Sataky (Япония) с абразивным кругом зернистостью 63. Время шлифования варьировало от 45 до 75 с.
Получение целой и номерной дробленой крупы из сортов разных видов пшеницы проводилось в лабораторных условиях по технологической схеме (рис. 1). Пленчатые сорта подвергались предварительному обрушению.

Размол зерна в муку проводился на вальцовой мельнице «Мельник 100 Люкс» (ООО «Мельник», Россия), которая имеет производительность 100 кг/ч и перерабатывает зерно пшеницы в муку высшего, первого и второго сортов.
Режимы измельчения соответствовали Правилам организации и ведения технологического процесса на мукомольных заводах для сортовых помолов пшеницы по сокращенной технологической схеме. Помол зерна полбы проводился за два пропуска через мельницу. В результате измельчения исходного зерна полбы выделены проходом через сита виброцентробежных рассевов два образца полбяной муки — № 1 и 2, во второй раз измельчался сходовый продукт со второго мучного сита № 38 (по ГОСТ 4403-91), получены еще два образца муки — № 3 и 4. Таким образом, были получены четыре образца муки с разным содержанием в измельченном продукте эндосперма, алейронового слоя и отрубянистых частиц.
Пробная лабораторная выпечка и оценка органолептических свойств готовых изделий проводились по методике государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур, разработанной Всероссийским центром по оценке качества сортов сельскохозяйственных культур (ВЦОКС). Влажность хлебного мякиша определяли по ГОСТ 21094-2022, кислотность — по ГОСТ 5670-96.
Результаты опытов были обработаны статистическим методом дисперсионного анализа с использованием программного продукта STRAZ (РГАУ-МСХА им. К.А. Тимирязева, Россия).
Результаты обсуждение
Использование древних видов пшеницы может способствовать расширению ассортимента крупяных продуктов повышенной пищевой ценности. Перспективность использования зерна спельты, полбы и тургидной пшеницы в крупяном производстве подтверждается результатами предварительно проведенной оценки некоторых физико-технологических показателей.
На первом этапе исследований было проведено шлифование зерна с целью удаления оболочек и придания ядру зерна соответствующего внешнего вида. Результаты шлифования зерна приведены в таблице 1.

Очевидно, что с ростом времени шлифования по мере удаления поверхностного слоя выход мучки будет увеличиваться, соответственно, будет снижаться выход крупы. На рисунке 2 дана подобная зависимость.

Из рисунке 2 видно, что при равном времени шлифования выход мучки у зерна сорта Знамение выше, чем у сорта Руно. Это свидетельствует о его меньшей абразивной износостойкости. Отметим, что и стекловидность его меньше. Зависимость выхода мучки и отрубей от стекловидности зерна при времени шлифования 60 с представлена на рисунке 3. Из рисунка 3 следует, что абразивная износостойкость зерна тесно связана с его стекловидностью.

Если в качестве показателя качества процесса шлифования принять выход целой крупы, то явное преимущество имеют сорта полбы Греммэ 2У и Греммэ, показатели которых сопоставимы с показателем для тургидной пшеницы сорта Каныш.
В таблице 2 приведены результаты дробления целой крупы после шлифования при получении номерной дробленой крупы.

За показатель качества процесса получения номерной дробленой крупы можно принять ее общий выход. Из таблицы 3 видно, что и в этом случае преимущество имеют сорта Греммэ 2У и Греммэ. Несколько уступают им сорта Руно, в аутсайдерах — Знамение и Алькоран. Общий выход дробленой крупы коррелирует со стекловидностью зерна (рис. 4).

Из ряда изученных новых сортов полбы, спельты и тургидной пшеницы, традиционно преимущественно использующихся в пищевой промышленности для производства круп, выделен сорт полбы Греммэ, который, по данным анализа физико-химических свойств зерна, может представлять ценность и для хлебопекарной промышленности.
Исследованиями установлено, что зерно полбы сорта Греммэ, выращенное в 2017 году в условиях Одинцовского района Московской области, имело высокую натуру (795 г/л), масса 1000 зерен была на уровне 35,6 г, общая стекловидность достигала 70%. Показатель числа падения, составивший 416 с, свидетельствует о низкой активности альфа-амилазы в зерне.
Важнейшие показатели, определяющие пригодность зернового сырья к использованию на хлебопекарные цели, — содержание и качество сырой клейковины. По этим показателям, как и по ранее перечисленным, зерно полбы сорта Греммэ соответствовало требованиям стандарта, предъявляемым к 1-му классу зерна мягкой пшеницы (табл. 3). Массовая доля сырой клейковины в зерне составила 36,7% при I группе качества (77 ед. ИДК), при этом содержание сухой клейковины было на уровне 14,6%, а гидратационная способность — 152%. Однако при отмывании клейковины отмечена ее повышенная липкость, что может быть связано с высоким содержанием глиадиновой фракции.

Из опыта научных исследований в области классической биохимии известно, что гидратированный глютенин представляет собой резинообразную, короткорастяжимую при большом сопротивлении деформации упругую массу, а масса гидратированного глиадина по консистенции жидкая, сильнорастяжимая, вязкотекучая, липкая, неупругая. При сбалансированном соотношении сырая пшеничная клейковина сочетает в себе реологические свойства и глютениновой, и глиадиновой ее фракций. Измененное соотношение в клейковине из зерна полбы глиадиновой фракции и отдельных глютениновых субфракций может существенно повлиять на реологические свойства теста и качество хлеба.
С целью определения пригодности использования зерна полбы сорта Греммэ в хлебопечении был произведен его размол на агрегатной мельничной установке «Мельник 100 люкс» с получением хлебопекарной муки различных сортов. В связи с тем что технологическая схема «Мельник 100 люкс» составляет всего три системы (две драные и одна размольная), помол зерна полбы осуществляли за два пропуска через мельницу. Таким образом, были получены четыре образца муки с разным содержанием в измельченном продукте эндосперма, алейронового слоя и отрубянистых частиц (табл. 4).
Из таблицы 4 видно, что в результате первого пропуска выход муки составил 59,7%. После проведения повторного пропуска сходового продукта со второго мучного сита № 38 (по ГОСТ 4403) общий выход муки увеличился на 21,3%.

По показателю белизны полбяная мука образца № 1 отвечала требованиям, предъявляемым к муке пшеничной 1-го сорта (36 у. е. прибора для измерения белизны муки марки РЗ-БПЛ (АООТ «Загорский оптико-механический завод», Россия)), образца № 2 и 3 — 2-го сорта (25,3 и 13,6 у. е. РЗ-БПЛ соответственно). В продуктах второго пропуска содержалось значительное количество измельченных оболочек, что существенно сказалось на белизне (рис. 5). Однако такая мука, богатая клетчаткой, может быть весьма востребована при производстве изделий диетического и лечебно-профилактического назначения.

Массовая доля сырой клейковины в полученных образцах муки колебалась от 22,6 до 43,7% (табл. 5). По соотношению количества (40,6%) и качества (77 ед. ИДК) сырой клейковины в лучшую сторону отличался образец муки № 1. Показатель числа падения в изученных образцах муки заметно не изменялся и был на уровне 274–310 с, что соответствовало требованиям стандарта на муку пшеничную хлебопекарную.

Перед проведением пробной лабораторной выпечки были исследованы реологические свойства теста из полбяной муки с применением фаринографа (табл. 6). Во всех вариантах тесто отличалось низкой устойчивостью к механизированному замесу (1,5–2 мин.), высокой степенью разжижения (160–200 ЕФ), валориметрическая оценка находилась на низком уровне (39–52 е. вал.), что соответствовало уровню показателей качества теста, полученного из зерна слабой пшеницы и пшеницы-филлера. Замешиваемое тесто обладало повышенной липкостью и быстро разжижалось.
Низкие реологические свойства теста из полбяной муки делают затруднительным ее использование в условиях реализации технологического процесса в промышленных условиях и отразятся негативно на объемном выходе и органолептических показателях выпекаемого хлеба.
С целью более объективного определения хлебопекарных свойств полбяной муки была проведена пробная лабораторная выпечка по безопарной методике государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур. Наиболее высоким объемным выходом отличался хлеб, выпеченный из полбяной муки образца № 1, превышая этот показатель хлебцев, выпеченных из других изученных образцов муки, на 34–121 см3 (рис. 6, табл. 7). Несколько более высокие значения удельного объема (2,6–2,8 см3/г) и общей хлебопекарной оценки (3,5–3,6 балла) отмечены у хлебцев, выпеченных из полбяной муки образцов № 1 и 2. Хлебцы получили высокую органолептическую оценку по показателям цвета корки (5 баллов), пористости (4–5 баллов), вкуса и запаха (5 баллов).

Корка имела привлекательный золотисто-коричневый цвет, пористость хлебного мякиша была равномерной тонкостенной, вкус и запах хлеба — специфические и весьма приятные. Влажность хлебного мякиша в изученных вариантах составила 36,8–40,0%, кислотность — 3,5–4,7 град., что соответствовало требованиям стандарта, предъявляемым к хлебу из пшеничной хлебопекарной муки.
При снижении содержания клейковинных белков и увеличении содержания измельченных частиц оболочек объемный выход и общая хлебопекарная оценка закономерно снижаются. Однако качество хлеба, выпеченного даже из муки образцов № 3 и 4, оценивается как удовлетворительное. При этом образцы этого хлеба содержат большее количество клетчатки, минеральных веществ и витаминов, что может быть востребовано потребителями на рынке здорового питания.

Исследованиями установлена возможность использования полбяной муки, выработанной из зерна пробы голозерной сорта Греммэ, для производства хлебобулочных изделий повышенной биологической, пищевой ценности и с высокой органолептической оценкой. Дальнейшее совершенствование технологического процесса переработки зерна полбы голозерной в муку и производства из нее хлеба позволит рекомендовать широкое использование полбяной муки в промышленных условиях для расширения ассортимента хлебобулочных изделий лечебно-профилактического и диетического назначения.

Выводы
Лабораторные испытания сортов спельты Алькоран, Знамение (пленчатая), полбы Греммэ 2 У на целесообразность их использования в крупяном производстве показали явное превосходство сорта Греммэ 2 У над включенным ранее в Государственный реестр селекционных достижений сортом полбы Руно, сортом спельты Алькоран и перспективным сортообразцом Знамение.
Показатели полбы сорта Греммэ 2 У сопоставимы с показателями сорта полбы Греммэ и тургидной пшеницы сотра Каныш. На показатели существенное влияние оказывает стекловидность зерна: чем она выше, тем больше выход целой и дробленой крупы.
Предварительные исследования показали целесообразность изучения не только крупяных, но и мукомольных и хлебопекарных свойств сорта полбы голозерной Гремммэ. По изученным физико-химическим показателям зерно полбы отвечало требованиям, предъявляемым к зерну мягкой пшеницы 1-го класса (массовая доля сырой клейковины — 38,7%, натура зерна — 795 г/л, число падения — 416 с, общая стекловидность — 70%). Однако клейковина имела повышенную липкость, что, очевидно, может быть связано с повышенным содержанием глиадиновой фракции.
Общий выход муки первого пропуска составил 59,7%. Наибольший объемный выход (359 см3) и лучшие органолептические свойства хлеба (общая хлебопекарная оценка — 3,6 балла) отмечены у образца хлеба, выпеченного из полбяной муки, отвечающей по изученным показателям требованиям, предъявляемым к муке пшеничной хлебопекарной 1-го сорта.
Исследованиями подтверждена возможность использования полбяной муки, выработанной из зерна полбы голозерной сорта Греммэ, для производства хлебобулочных изделий повышенной биологической, пищевой ценности и с высокой органолептической оценкой.
Об авторах
Сулухан Кудайбердиевна Темирбекова1; доктор биологических наук, профессор, заведующая лабораторией
sul20@yandex.ru; https://orcid.org/0000-0001-9824-6364
Марат Шагабанович Бегеулов2; кандидат сельскохозяйственных наук, доцент
mbegeulow@yandex.ru; https://orcid.org/0000-0002-5773-8220
Иван Дмитриевич Байда2; магистрант
baidivan007@mail.ru; https://orcid.org/0009-0001-5376-152X
Сергей Васильевич Зверев3; доктор технических наук, профессор
zverevsv@yandex.ru; https://orcid.org/0000-0002-6136-1796
Ольга Владимировна Политуха4; ведущий инженер-исследователь
vniiz_krup@mail.ru; https://orcid.org/0000-0002-1337-9086
1 Всероссийский научно-исследовательский институт фитопатологии, ул. Институт, вл. 5, пос. Большие Вязёмы, Московская обл., 143050, Россия
2 Российский государственный аграрный университет — МСХА им. К.А. Тимирязева, ул. Тимирязевская, 49, Москва, 127434, Россия
3 АО «Группа компаний “Мелком”», Вокзальная ул., 9, Тверь, 170100, Россия
4 Всероссийский научно-исследовательский институт зерна и продуктов его переработки — филиал ФНЦ пищевых систем им. В.М. Горбатова Российской академии наук, Дмитровское шоссе, 11, Москва, 127434, Россия
УДК 664.7:633.11
DOI: 10.32634/0869-8155-2024-388-11-157-163