Стекловидность зерна: стандарты, методы и приборы для её определения

В этой статье мы расскажем о стекловидности зёрен пшеницы, откуда этот параметр взялся, зачем он нужен, как его измеряют и немножко порекламируем наш новый диафаноскоп — прибор для стандартизированного измерения стекловидности.

Что такое стекловидность зерна и почему эта характеристика важна

Минута теории: зерно пшеницы (в целом всех злаковых зерён, но у нас статья в основном про пшеницу) состоит из четырёх частей. Снаружи зерна располагается оболочка (наружная плодовая, которая легко удаляется, и внутренняя семенная, которая прочно срастается со следующим слоем), затем идёт алейроновый слой (его называют оболочкой эндосперма), эндосперм (мучнистое ядро, которое занимает всю внутреннюю часть зерна и составляет до 85 % его массы. Он нужен для хранения питательных веществ для зародыша) и сам зародыш (из него развивается новое растение). Для пищевой промышленности самая важная часть — это эндосперм, из него получают высшие сорта муки. Чем больше эндосперма в зерне, тем выше выход муки.

Эндосперм состоит из крупных тонкостенных клеток, заполненных зёрнами крахмала, которые окружены частицами белка. Весь крахмал зерна в эндосперме сосредоточен равномерно, а вот белки распределены неравномерно: наибольшее их количество содержится в его периферийных частях. Других компонентов (жир, зола, сахара и клетчатка) в эндосперме немного, наряду с белками, они находятся в пограничных слоях эндосперма.

Стекловидность — это важная характеристика эндосперма. Стекловидное зерно на просвет прозрачное, слабо преломляющее лучи света. Если такое зерно разрезать, то на разрезе будет стекловидный блеск. Обратная стекловидности характеристика — мучнистость. Мучнистые зёрна при просвечивании кажутся тёмными, в разрезе — белыми.

По стекловидности (или мучнистости) зерна судят о строении и консистенции эндосперма, которые, в свою очередь, зависят от связей белковых веществ с крахмальными зёрнами.

Стекловидность зависит от содержания и плотности «упаковывания» белковых гранул в эндосперме. В стекловидном эндосперме значительная часть белка тесно связана с крахмальными зёрнами и образует широкие прослойки так называемого прикреплённого белка, который не удаляется с них при интенсивной обработке. Если белковые вещества расположены между крахмальными зёрнами и освобождаются при размоле, то это называется промежуточным белком. Мучнистые зёрна содержат больше промежуточного белка.

Подчеркнём, что даже в самом высококачественном зерне не весь белок будет связан.

Стекловидные зёрна пшеницы содержат больше белковых веществ, чем мучнистые. Стекловидные зёрна крупнее и тяжелее мучнистых, они отличаются большей механической прочностью.

Иногда высокая стекловидность зерна может сочетаться с невысоким содержанием белка (но обратное неверно — в мучнистых зёрнах всегда будет пониженное содержание белка). Это связано с тем, что показатель стекловидности зависит от гораздо большего числа внешних факторов, чем содержание белка в зерне. А вот стекловидность риса не связана с содержанием белка.

Анализ на стекловидность прост, не требует сложного оборудования и его можно выполнить за короткое время, поэтому стекловидность повсеместно используют для определения качества зерна.

Стандарты и технические условия

Все требования к пшенице описаны в стандарте ГОСТ 9353–2016 (заменил ГОСТ 9353–90), который называется «Пшеница. Технические условия». В нём ссылаются на другой стандарт, уже по конкретному методу анализа: ГОСТ 10987–76 «Зерно. Методы определения стекловидности». По последнему ГОСТу можно проверять стекловидность у зёрен пшеницы и риса.

Согласно ГОСТ 9353–2016 вся пшеница твёрдых и мягких сортов делится на пять классов. Чем выше класс, тем качественнее пшеница, тем выше содержание белка и больше стекловидность.

Высокая стекловидность зерна — это всегда хорошо?

Зерно хорошо тогда, когда хорошо подходит для производства. Стекловидная пшеница особенно ценится для производства макаронной муки, так как в ней больше белков, образующих клейковину хорошего качества. А мука из мучнистых сортов пшеницы хороша в использовании для производства мучных кондитерских изделий.

В мукомольной промышленности стекловидность зерна учитывается при определении режимов и схем помола.

Стекловидный эндосперм обладает большей механической прочностью, чем мучнистый. В процессе размола в муку стекловидный эндосперм образует большое количество крупок — промежуточных продуктов помола, что очень важно для получения муки высокого качества. Такая мука ценится в хлебопечении. Мучнистый же эндосперм быстро измельчается в тонкий порошок. Поэтому стекловидное зерно обладает более высокими мукомольными достоинствами. Однако для измельчения стекловидного зерна требуется больше энергии.

Но и мука второго сорта и обдирная мука (с большим количеством отрубистых частиц) становится всё популярнее для выпечки хлеба. Из неё выходит хлеб с меньшей пышностью и большой пористостью, а также с большим содержанием пищевых волокон, который хорошо подходит для здорового питания.

Стекловидность важна только для пшеницы?

Стекловидность измеряют не только у зёрен пшеницы (хотя в основном у неё), но ещё и у зерён овса, ржи, ячменя, риса и кукурузы, хотя для этих культур этот параметр не регламентируется стандартами (кроме риса, для него действует тот же ГОСТ 10987–76).

Стекловидный рис и ячмень лучше подходит для производства круп, потому что такие крупы меньше развариваются, не теряют при варке свою форму. А вот для пивоваренной промышленности лучше мучнистый ячмень.

Поп-корн и кукурузные палочки, а также самая вкусная мамалыга получается из стекловидного зерна. А в производстве крахмала лучший выбор — мучнистая кукуруза.

От чего зависит стекловидность?

Стекловидность зерна зависит от сорта растения и от условий, в которых урожай выращивается. Твёрдые сорта пшеницы отличаются большей стекловидностью.

Жаркое и сухое лето, отсутствие дождей, короткий период созревания и налива зерна повышают стекловидность. Наиболее низкое содержание белка (а, значит и пониженная стекловидность) отмечается в зерне пшеницы в районах с избыточным увлажнением. В относительно засушливые годы в этих же районах содержание белка в зерне пшеницы значительно повышается. Существует географическая закономерность в накоплении зерном пшеницы белковых веществ: количество белка в нём возрастает с запада на восток и с севера на юг. Идеальным для выращивания будет континентальный климат с жарким, засушливым летом и знойными ветрами.

На климат никак повлиять нельзя. Можно повлиять на подкормку почвы: избыток азота (основной компонент белка) в ней способствует получению зерна с большей стекловидностью, а вот избыток фосфора (используется при синтезе сахаров), наоборот, ведёт к повышению мучнистости.

Как определяется стекловидность?

В зависимости от степени стекловидности зерно делят на стекловидное, частично стекловидное и мучнистое.

Стекловидные зёрна:

• Имеют прозрачную консистенцию с роговидной структурой в разрезе.
• К ним относят зёрна полностью стекловидные или с лёгким помутнением.

Мучнистые зёрна:

• Имеют непрозрачную консистенцию, рыхлые, белые в разрезе.
• Мучнистыми считаются зёрна как полностью мучнистые, так и частично стекловидные при условии, что у последних стекловидная часть занимает не более 1/4 плоскости поперечного разреза зерна.

Частично стекловидные зёрна:

• Зёрна пшеницы, не отнесённые к предыдущим двум группам.
• Стекловидная структура может быть сплошной, или занимающей часть поверхности поперечного среза, или в виде мелких пятен, в беспорядке разбросанных по поверхности среза. В этом случае срез становится пёстрым.

Стекловидность зерна характеризуется общей стекловидностью и выражается в процентах. Для того чтобы подсчитать общую стекловидность, надо к количеству (проценту) полностью стекловидных прибавить ½ количества частично стекловидных зёрен.

То есть общую стекловидность (в %) рассчитывают по формуле

S = (а + b/2),

где S — общая стекловидность;
а — количество стекловидных зёрен, шт.;
b — количество частично стекловидных зёрен.

Пшеница по стекловидности делится на три группы: низкостекловидная — до 40 %, среднестекловидная — от 40 до 60 %, высокостекловидная — более 60 %.

Проверку на стекловидность можно проводить вручную. Для этого из чистого зерна выделяют без выбора 100 целых зёрен. Каждое из выделенных зёрен разрезают бритвенным лезвием поперёк зерна и в зависимости от консистенции среза относят к одной из трёх групп по стекловидности и дальше вычисляют общую стекловидность по формуле.

Чтобы анализ не занимал много времени, придумали специальные приборы для определения стекловидности — диафаноскопы.

Диафаноскоп и как им пользоваться

Диафаноскоп — это достаточно простой прибор для просвечивания зерна. На кассету диафаноскопа, имеющую 10 рядов по 10 ячеек (всего 100 ячеек для простоты подсчёта), высыпают навеску зерна массой 25 г. Затем кассеты двигают так, чтобы зерно распределилось по ячейкам и в каждой ячейке было бы по одному целому зерну. Остаток зерна ссыпают. Далее кассету вставляют в прорезь корпуса прибора и включают лампу.

При помощи боковой рукоятки кассету устанавливают в корпусе таким образом, чтобы в поле зрения был виден первый ряд ячеек с зерном и далее подсчитывают в этом ряду количество стекловидных и полустекловидных зёрен. Затем поворотом ручки перемещают кассету так, чтобы в поле зрения оказался второй ряд зёрен, и таким образом проводят анализ, пока не будут подсчитаны зёрна во всех десяти рядах. Дальше полученные значения подставляют в формулу и получают значение стекловидности.

Характеристика зерна пшеницы различных типов

Список использованной литературы

1. ГОСТ 10987–76 «Зерно. Методы определения стекловидности» — Москва: Стандартинформ, 2009. — 3 с.
2. ГОСТ 9353–2016 «Пшеница. Технические условия» — Москва: Стандартинформ, 2016. — 12 с.
3. Егорова Е. Ю. Зерно и зернопродукты. Книга 1. Зерно, мука, крупы. Технология и оценка качества / Е. Ю. Егорова, М. В. Обрезкова, Ю. Г. Гурьянов; Бийск: Издательство Алтайского государственного технического университета им. И. И. Ползунова, 2011. — 145 с.
4. Корячкина С. Я. Общие принципы переработки сырья и введение в технологии производства продуктов питания / С. Я. Корячкина, Е. В. Хмелева; Орёл: ОрелГТУ, 2010. — 97 с.
5. Казаков Е. Д. Зерноведение с основами растениеводства; Москва: Колос, 1973. — 289 с.
6. Фёдорова Р. А. Биохимические особенности свойств зерна: учеб.-метод. пособие; Санкт-Петербург: Университет ИТМО, 2016. — 41 с.
7. Герасина, А.Ю., Казаджан, М.Д., Антонов, Р.Ю. Стандартизация нового метода определения стекловидности зерна пшеницы с применением оптико-компьютерной диагностики и сравнительный анализ существующих методов. Пищевые системы, 4(3S) (2021), 42-45.
8. Mastanjevi´c, K.; Habschied, K.; Dvojkovi´c, K.; Karakaši´c, M.; Glavaš, H. Vitreosity as a Major Grain Quality Indicator—Upgrading the Grain-Cutter Method with a New Blade. Appl. Sci. 2023, 13, 2655.
9. Alisa-N. Sieber, Tobias Würschum, C. Friedrich H. Longin. Vitreosity, its stability and relationship to protein content in durum wheat. Journal of Cereal Science, 61 (2015), 71–77.
10. Dexter, J. E., Marchylo, B. A., MacGregor, A. W., & Tkachuk, R. The structure and protein composition of vitreous, piebald and starchy durum wheat kernels. Journal of Cereal Science, 10(1989), 19–32.

Минута рекламы

Компания TAGLER выпускает диафаноскопы ДСЗ-100. Они лёгкие, компактные, с удобным управлением, подстраиваемой яркостью лампы и настраиваемым под пользователя углом наклона. С его помощью ваша работа по определению стекловидности станет легче и удобнее.

Хотите узнать подробности? Пишите или звоните нашим менеджерам:

• Телефон: 8 (800) 500-93-80.
• E-mail: info@nv-lab.ru