КОМПЛЕКСНАЯ ОЦЕНКА ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ, РЕОЛОГИЧЕСКИХ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МУКИ ИЗ МЕСТНЫХ ЗЕРЕН ПШЕНИЦЫ, ИСПОЛЬЗУЕМОЙ В ПРОИЗВОДСТВЕ МАКАРОННЫХ ИЗДЕЛИЙ

УДК 664.6/664.7

Аннотация

Целью данного исследования является комплексная оценка физико-химических, реологических и технологических свойств муки, произведённой из местных зерен пшеницы IV типа, выращенных в условиях сухого климата Узбекистана, для определения их пригодности к использованию в производстве макаронных изделий. В качестве объектов исследования были выбраны хлебопекарная мука I сорта, хлебопекарная мука высшего сорта и макаронная мука высшего сорта. Методология включала определение стандартных физико-химических показателей — влажности, содержания белка, сырой клейковины, её качества (ИДК), зольности, крахмала, степени повреждения крахмала, кислотности, числа падения и цветовых характеристик, а также изучение реологических свойств теста на приборе Alveograph с анализом показателей P, L, P/L и удельной работы деформации W. Результаты показали, что хлебопекарная мука I сорта обладает наиболее прочными реологическими свойствами благодаря высокому содержанию белка (10,4–11,3%) и клейковины (26–26,2%), что обеспечивает наибольшее сопротивление деформации теста (P=136 мм) и энергетический показатель (W=169×10⁻⁴ Дж). Хлебопекарная мука высшего сорта характеризуется сбалансированным соотношением прочности и растяжимости теста, тогда как макаронная мука высшего сорта отличается повышенным содержанием крахмала (75,8–76,6%) и наивысшим индексом желтизны, что положительно влияет на товарный вид готовой продукции. Установлено, что высокое соотношение P/L в макаронной муке указывает на её способность сохранять форму при варке, однако более низкое содержание белка ограничивает реологический потенциал. Полученные данные имеют практическое значение для научного обоснования норм применения местной пшеничной муки и сухой клейковины как добавки при производстве макаронных изделий, а также для установления взаимосвязи между качеством сырья и качеством готовой продукции.

Abstract

The aim of this study is a comprehensive assessment of the physicochemical, rheological, and technological properties of flour produced from local type IV wheat grain grown under the arid climate conditions of Uzbekistan, in order to determine its suitability for use in pasta production. First-grade bakery flour, premium-grade bakery flour, and premium-grade pasta flour were selected as the objects of the study. The methodology included determination of standard physicochemical indicators - moisture content, protein content, wet gluten, gluten quality index, ash content, starch content, degree of starch damage, acidity, falling number, and colour characteristics - as well as the study of dough rheological properties using an Alveograph, analysing the P, L, P/L parameters and the deformation energy index W. The results showed that first-grade bakery flour possesses the strongest rheological properties due to its high protein content (10.4-11.3%) and gluten content (26-26.2%), providing the greatest resistance to dough deformation (P=136 mm) and the highest energy index (W=169x10-4 J). Premium-grade bakery flour is characterised by a balanced ratio of dough strength and extensibility, whereas premium-grade pasta flour stands out for its increased starch content (75.8-76.6%) and the highest yellowness index, which positively affects the commercial appearance of the finished product. It was established that the high P/L ratio in pasta flour indicates its ability to retain shape during cooking, although its lower protein content limits its overall rheological potential. The findings are of practical significance for the scientific justification of standards for the use of local wheat flour and dry gluten as an additive in pasta production, as well as for establishing the relationship between raw material quality and finished product quality.

Ключевые слова: пшеница IV типа, условия сухого климата, хлебопекарная мука, макаронная мука, содержание белка, сырая клейковина, содержание крахмала, число падения, технологическое качество

Keywords: type IV wheat, arid climate conditions, bakery flour, pasta flour, protein content, wet gluten, starch content, falling number, technological quality

Введение

Изучение функциональных свойств и механизма формирования различных видов муки в производстве макаронных изделий является одним из актуальных научных направлений. Белково-крахмальная система сырья, реологическая стабильность и взаимодействие с водой напрямую влияют на текстуру продукта и качество приготовления. В качестве основного сырья при производстве макарон используется твердая пшеничная крупа, содержащая 12,5–15% белка и 28–35% сырой клейковины [1, с. 98]. Высококлейковинная структура повышает эластичность теста, способствуя сохранению твердости продукта в процессе варки. При добавлении растительных белков или волокнистых компонентов в количестве 5–20% биологическая ценность продукта повышается, однако оптимальная реологическая стабильность сохраняется в основном на уровне 10–15% [2, с. 3].

Фракции альбумина, глобулина, глиадина и глютена в пшеничной муке играют важную роль в структурном формировании теста. В частности, взаимодействие между белками глютена и крахмалом влияет на качество приготовления макаронных изделий, их физическую целостность и потерю сухих веществ [6, с. 540]. Хотя растительные белки улучшают способность связывать воду и аминокислотный состав, их избыточное количество может ослабить глютеновую матрицу [7, с. 117].

В условиях Узбекистана содержание белка и глютена в местной пшеничной муке, используемой в производстве макаронных изделий, часто ниже оптимальных требований. Поэтому научное обоснование норм применения сухой клейковины в качестве добавки имеет важное значение. Анализ литературы показывает необходимость комплексной оценки физико-химических, реологических и технологических свойств местной пшеничной муки, выявления факторов, влияющих на качество продукции, а также разработки научно обоснованных технологических решений по улучшению качества муки.

Целью настоящего исследования является комплексная оценка физико-химических, реологических и технологических свойств хлебопекарной и макаронной муки, произведённой из местных зерен пшеницы IV типа, выращенных в условиях сухого климата, для определения их пригодности к использованию в производстве макаронных изделий.

Материалы и методы

В исследовании показатели влажности, белка, сырой клейковины, ИДК, зольности, крахмала, числа падения и цвета различных сортов муки определялись на основе стандартных методов. Реологические свойства теста анализировались на приборе Alveograph с определением показателей упругости (P), растяжимости (L), соотношения P/L и удельной работы деформации (W). Дополнительно изучались водопоглощающая способность теста, стабильность замеса, ослабление белка, желатинизация крахмала, амилолитическая активность и процессы ретроградации. На основании полученных результатов была проведена комплексная оценка пригодности муки для производства макаронных изделий.

Результаты и обсуждение

Мука, полученная из зерен пшеницы IV типа, выращенных в условиях сухого климата, отличается от другого сырья своими физико-химическими и технологическими свойствами. Высокая температура, дефицит влаги и почвенные условия влияют на содержание белка в зерне, качество клейковины и структуру крахмала. Поэтому важно комплексно оценить влажность, содержание белка, клейковины, золы, реологию теста, водопоглощающую способность, эластичность и устойчивость таких мук. С этой целью были проанализированы физико-химические и технологические показатели хлебопекарной муки высшего и I сорта, а также макаронной муки высшего сорта, полученной из местной пшеницы IV типа (табл. 1).

Таблица 1. Комплексная оценка физико-химических показателей муки различных сортов

Физико-химические и технологические показатели образцов муки различных сортов, представленные в таблице 1, служат для оценки возможности их использования в производстве макаронных изделий. Влажность составляет 11–12%, что приемлемо для хранения и переработки. Содержание белка выше в хлебопекарной муке I сорта, что усиливает ее тестообразующие свойства. Если содержание сырой клейковины в муке I сорта составляет около 26%, то высокий показатель ИДК в макаронной муке влияет на растяжимость теста. Низкое содержание золы в хлебопекарной муке высшего сорта указывает на то, что она получена преимущественно из эндоспермной части. Содержание крахмала в макаронной муке составляет 75,8–76,6%, и высокий индекс желтизны положительно влияет на технологические, эстетические и потребительские свойства продукта.

В целом, результаты исследования показали, что качественные показатели и возможности целевой переработки различных сортов муки различаются. Хлебопекарная мука I сорта способствует повышению биологической ценности благодаря содержанию белка и клейковины, а высокое содержание крахмала и качество клейковины в макаронной муке способствует сохранению формы продукта при варке. Однако физико-химические показатели не в полной мере характеризуют структурно-механические свойства теста. Поэтому для более точной оценки макаронных свойств образцов муки их реологические свойства были изучены на аппарате Alveograph, и результаты проанализированы в связи с физико-химическими показателями (табл. 2).

Таблица 2. Реологические показатели теста, приготовленного из различных видов муки, выработанной из зерен пшеницы IV типа (Alveograph)

Результаты таблицы 2 показали, что реологические свойства образцов муки связаны с их физико-химическим составом. Хлебопекарная мука I сорта за счет высокого содержания белка и клейковины имеет наибольшее сопротивление деформации (P=136 мм) и энергетический показатель (W=169×10⁻⁴ Дж) и продемонстрировала способность формировать прочную структуру теста. В хлебопекарной муке высшего сорта наблюдается высокая растяжимость, а также баланс между прочностью и пластичностью. Хотя высокое соотношение P/L в макаронной муке высшего сорта указывает на способность сохранять форму, низкое содержание белка и клейковины ограничивает ее общий реологический потенциал.

Заключение

В целом, физико-химические и реологические анализы подтвердили, что макаронные свойства местной пшеничной муки различны, а технологические возможности зависят от состава сырья. Хлебопекарная мука I сорта рекомендуется для применения в качестве обогащающей добавки благодаря высокому содержанию белка и клейковины, тогда как макаронная мука высшего сорта наиболее пригодна для прямого использования в производстве макаронных изделий благодаря высокому содержанию крахмала и индексу желтизны. Эти результаты являются важной научной основой для оценки пшеничной муки, выращенной в условиях сухого климата, и указывают на необходимость изучения приготовления, текстуры и качественных показателей макаронных изделий, изготовленных из них, в будущих исследованиях.

Список литературы:

1. Larrosa V., Lorenzo G., Zaritzky N., Califano A. Improvement of the texture and quality of cooked gluten-free pasta // LWT – Food Science and Technology. – 2016. – Vol. 70. – P. 96-103. – DOI: 10.1016/j.lwt.2016.02.039.
2. Langyan S., Yadava P., Khan F. N., Dar Z. A., Singh R., Kumar A. Sustaining protein nutrition through plant-based foods // Frontiers in Nutrition. – 2022. – Vol. 8. Article 772573. – DOI: 10.3389/fnut.2021.772573.
3. Chetrariu A., Dabija A. Quality characteristics of spelt pasta enriched with spent grain // Agronomy. – 2021. – Vol. 11, No. 9. – P. 1824. – DOI: 10.3390/agronomy11091824.
4. Vignola M. B., Bustos M. C., Pérez G. T. Comparison of quality attributes of refined and whole wheat extruded pasta // LWT – Food Science and Technology. – 2018. – Vol. 89. – P. 329-335. – ISSN 0023-6438. – DOI: 10.1016/j.lwt.2017.10.062.
5. Osborne T. B. Proteins of the wheat kernel. – Washington, DC: Carnegie Institution of Washington, Judd & Detweiler, Inc., 1907. – Publication No. 84. – DOI: 10.5962/bhl.title.26152.
6. Schmid M., Wieser H., Koehler P. Isolation and characterization of high-molecular-weight (HMW) gliadins from wheat flour // Cereal Chemistry. – 2016. – Vol. 93. – P. 536-542. – DOI: 10.1094/CCHEM-04-16-0078-R.
7. Wieser H. Chemistry of gluten proteins // Food Microbiology. – 2007. – Vol. 24, No. 2. – P. 115-119. – DOI: 10.1016/j.fm.2006.07.004.
8. DuPont F. M., Vensel W. H., Tanaka C. K. et al. Deciphering the complexities of the wheat flour proteome using quantitative two-dimensional electrophoresis, three proteases and tandem mass spectrometry // Proteome Science. – 2011. – Vol. 9. – P. 10. – DOI: 10.1186/1477-5956-9-10.
9. Adegunwa M. O., Bakare H. A., Akinola O. F. Enrichment of noodles with soy flour and carrot powder // Nigerian Food Journal. – 2012. – Vol. 30, No. 1. – P. 74-81.
10. Fuad T., Prabhasankar P. Role of ingredients in pasta product quality: a review of recent developments // Critical Reviews in Food Science and Nutrition. – 2010. – Vol. 50, No. 8. – P. 787-798.