Методика оценки качеств зерна продовольственных сортов

Размещено на http://www.allbest.ru/

ВВЕДЕНИЕ

В зерновом хозяйстве нашей страны наибольший удельный вес занимает пшеница, высококачественное зерно, которое находит самое широкое применение.

Основу развития всех отраслей сельского хозяйства составляет производство и, прежде всего, ускоренное и устойчивое наращивание валовых сборов продовольственного и фуражного зерна.

Наряду с увеличением производства зерна большое народнохозяйственное значение имеет улучшение его качественных показателей.

Решение этой проблемы требует от работников сельского хозяйства всестороннего изучения возможностей науки и практики формировать высококачественное зерно на всех этапах его производства. Помимо широкого внедрения лучших сортов зерновых культур необходимо использовать в нужном направлении климатические ресурсы каждой зоны, целенаправленно влиять системой агротехнических мероприятий на климатический состав зерна растений, применять передовые методы организации заготовки зерна.

Надежные методы оценки качества зерна необходимы на всех этапах работы с ним, начиная от создания сорта до производства и заготовок товарного зерна. Наука сегодня располагает высокопроизводительной аппаратурой и совершенными методами позволяющими оценить товарные, пищевые и технологические показатели зерна.

Однако в ряде случаев достаточно полную характеристику качества зерна можно получить лишь в том случае, если более широко и комплексно подходить к его оценке, применяя не только стандартизированные, но и другие известные методы. Все эти методы должны быть унифицированы, так как даже незначительные отклонения от правил выполнения анализа могут привести к получению недостоверных результатов.

Качество зерна - совокупность биологических, физико-химических, технологических и потребительских свойств и признаков, определяющих пригодность зерна к использованию по назначению, в частности на продовольственные цели.

Науке и практике хорошо известно, что качество зерна формируется в поле при возделывании, где огромную роль играют как наследственные признаки, так и комплекс почвенно-климатических и агротехнических условий.

Целью наших исследований являлось изучение показателей качества зерна продовольственных сортов, выращенных в различных районах Костанайской области, сопоставление их с действующими ГОСТами, а также изучение порядка сертификации зерна в КФ АО «НацЭкС».

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Биология яровой пшеницы

Все виды зерновых относятся к семейству злаковых, или мятликовых (Gramineae, Poaceae). К зерновым, которые выращиваются в умеренных климатических зонах, относится пшеница, ячмень, рожь, тритикале и овес.

Зерновые имеют мочковатую корневую систему. Основная масса ее сосредоточена на глубине 15-25 мм, но часть корней проникает в почву и глубже.

Корневая система у разных видов отличается своей мощностью и способностью использовать почвенную влагу и питательные вещества. При прорастании зерен сначала образуется, как у всех однодольных растений, зародышевые корни. С началом кущения из узла кущения вырастают придаточные корни, которые лучеобразно располагаются вокруг стебля и обеспечивают дополнительную устойчивость. Они образуют основную корневую систему.

Стебель имеет от пяти до семи узлов. Листовое влагалище выходит из узла и облегает стебель. Оканчивается оно у следующего узла. Внутри листового влагалища, непосредственно у стебля, находится лигула (листовой язычок).

Цветки собраны в колосках. У большинства зерновых в колосках находится несколько цветков (3-5). Наружная листовая чешуйка может нести ость, которая защищает от испарения и служит органом ассимиляции. Колоски содержат две колосковые чешуйки нижнюю и верхнюю. Соцветие пшеницы - колос. Колоски сидят в двух рядах супротивно на уступах колосового стержня. На каждом уступе образуется один колосок. Количество уступов колоскового стержня различно и в связи в этим длина колоса у различных видов и генотипов одного типа разная. У пшеницы соцветие детерминировано с апикально стоящим колоском.

Плоды зерновых - зерновка или карионсы. У них можно обнаружить сросшиеся между собой плодовую и семенную оболочки, сильно развитое мучнистое тело (эндосперм) и зародыш. В зародыше имеется зачатки корня и побега нового растения. Он очень чувствителен к повреждениям и неблагоприятным условиям. Через щиток зародыш связан с эндоспермом, который обеспечивает новое растение питанием до появления своих корней.

Зерновка состоит в основном из крахмала, протеина и незначительной доли жира. Причем их содержание разнится по видам. Оно зависит и от генотипа (сортов), и от условий выращивания.[1]

По содержанию и качеству протеина между видами зерновых имеются большие различия. Так, они различаются по фракциям протеина. У зерновых встречаются альбумины (энзимные протеины), глобулины (энзимные и заносные протеины). Комплекс из глютелина и глиадина называют глутеном. Он является основной субстанцией клейковины, которая у пшеницы определяет хлебопекарные качества зерна. Содержание клейковины - это сортовой признак, но влияют на него и агротехнические мероприятия и погодные условия.

1.2 Рост и развитие

Морфологические особенности. Зерновые относятся к семейству Злаковые (Gramineae), или Мятликовые (Роасеае). Строение важнейших органов у всех зерновых очень сходно. По морфологическим особенностям и характеру возделывания зерновые культуры делятся на зерновые хлеба первой группы (пшеница озимая и яровая, рожь озимая и яровая, ячмень озимый и яровой, овес), зерновые хлеба второй группы (кукуруза, просо, сорго, рис и гречиха -последняя из семейства Гречишные (Polydonaceae) и зерновые бобовые (горох, кормовые бобы, чечевица, чина, нут, фасоль, соя, люпин), относящиеся к семейству Бобовые (Ledumiosae, или Fabaceae).

Корневая система у зерновых мочковатая. При прорастании зерна сначала образуются зародышевые, или первичные, корни. Число их у разных зерновых неодинаково: у озимой пшеницы их чаще бывает 3, у яровой - 5, у овса - 3-4, у ячменя - 5-8, у проса, кукурузы, сорго и риса - 1. Из подземных стеблевых узлов образуются придаточные, или узловые, корни, которые при достаточном увлажнении начинают быстро расти, однако первичные корни при этом не отмирают.

Как первичные, так и вторичные, или придаточные, корни имеют большое значение для растений. Многочисленными исследованиями установлено, что при развитии яровой пшеницы только с первичной корневой системой урожай ее составил около 65% урожая растений с хорошо развитой первичной и вторичной корневой системой. У длинностебельных хлебов (кукуруза, сорго) корни также часто развиваются из ближайших к поверхности почвы надземных узлов. Эти опорные, или воздушные, корни способствуют повышению устойчивости растений к полеганию.

Наиболее мощно корневая система развита у кукурузы, озимой пшеницы и ржи. Основная часть корней всех хлебов размещается в верхнем пахотном слое почвы на глубине 20-25 см.

Стебель у злаков - соломина, состоящая из 5-7 междоузлий и разделенная стеблевыми узлами. У длинно стебельных сортов кукурузы может быть до 25 междоузлий. Число их соответствует количеству листьев. У большинства хлебных злаков соломина полая, у кукурузы и сорго она заполнена паренхимой. Стебель растет всеми своими междоузлиями. Первым трогается в рост нижнее междоузлие, затем среднее и верхнее. Каждое новое междоузлие обгоняет в росте предыдущее. Верхнее междоузлие во много раз длиннее нижнего и достигает наибольшей величины во время цветения.

Стебель имеет наибольшую толщину в средней части, наименьшую - в верхней. Прочность стебля зависит от состава механической ткани. Стебель обладает способностью образовывать боковые побеги из подземных стеблевых узлов.

Лист состоит из стеблевого влагалища и листовой пластинки. На месте перехода влагалища в пластинку имеется тонкая бесцветная пленка, называемая язычком (ligula). Язычок плотно прилегает к стеблю и препятствует проникновению воды внутрь листового влагалища. У основания листового влагалища образуются двусторонние линейные ушки, или рожки (auricula), охватывающие стебель. По строению язычка и ушек большинство хлебных злаков различаются между собой в разные фазы развития - кущения, выхода в трубку. Язычок у пшеницы, ржи и ячменя короткий, а у овса сильно развит и по краю зубчатый; у пшеницы ушки небольшие, ясно выраженные, часто с ресничками; у ржи они короткие без ресничек, рано отпадают; у ячменя очень крупные, без ресничек, полулунной формы; у овса ушек нет.

Соцветие у зерновых - колос (рожь, пшеница, ячмень, тритикале) или метелка (овес, просо, сорго, рис); у кукурузы на одном растении образуются два соцветия - метелка с мужскими цветками и початок с женскими цветками.

Колос состоит из членистого колосового стержня (продолжение стебля) и колосков. Широкая сторона стержня называется лицевой, а узкая - боковой. У колоса пшеницы стержень коленчатый, на каждом его членике находится один колосок, обычно состоящий из двух колосковых чешуй и одного или нескольких цветков; стержень заканчивается верхушечным колоском.

Метелка имеет центральную ось с узлами и междоузлиями. В узлах располагаются боковые разветвления, которые, в свою очередь, могут ветвиться и образовывать ветви первого, второго и последующих порядков. На концах ветвей сидят колоски.

Колосок состоит из одного или нескольких цветков и двух колосковых чешуи. Колосковые чешуи могут быть развиты в различной степени. У пшеницы они широкие, многонервные, с продольным килем.

Каждый цветок имеет два цветковые чешуи - нижнюю, или наружную (у остистых сортов она несет ость), и верхнюю, или внутреннюю, более тонкую, нежную и плоскую. Между цветковыми чешуями расположены завязь с одной обратной семяпочкой и двумя перистыми рыльцами и три тычинки (у риса шесть); у основания цветковых чешуи ещё имеется две небольшие тонкие пленки (lodicula), набухание которых во время цветения обуславливает раскрытие цветка.

Плод зерновых, называемый обычно зерном, представляет собой зерновку, в которой единственное семя покрыто не только семенной оболочкой, развившейся из двух оболочек семяпочки, но и плодовой, образовавшейся из тканей завязи. У пленчатых хлебов зерновка, кроме того, покрыта цветковыми чешуями. У голозерной пшеницы и ржи зерно легко отделяется от чешуи; у проса, чумизы, риса цветковые чешуи плотно облегают зерновку; у пленчатого ячменя они даже срастаются с зерновкой.

Эндосперм зерновки представляет собой ткань с запасными питательными веществами. Наружный слой эндосперма, непосредственно примыкающий к оболочке, наполнен алейроновыми зернами, богатыми азотистыми веществами. Под ним находятся клетки, наполненные крахмальными зернами. Зародыш расположен у основания зерновки, на выпуклой стороне. Он состоит из щитка, соединяющего его с эндоспермом, почечки, покрытой зачаточными листьями, первичного стебля и корешка.

1.3 Химический состав зерна

В зависимости от сорта, агротехники и условий произрастания химический состав зерна изменяется.

Наиболее богата белками пшеница, особенно твердая. Содержание белка в зерне всех хлебов увеличивается при продвижении их посевов с севера на юг и с запада на восток. На качество зерна оказывают влияние возрастающая сухость климата и повышенное содержание азота в почве.

По многолетним данным Центральной химической лаборатории Государственной комиссии по сортоиспытанию, содержание белка в зерне яровой пшеницы, выращенной на Северо-Западе, составило 12,6%, а в районах Северного Казахстана - 17,3%.

Повысить содержание белка в зерне можно соответствующей агротехникой. Его накоплению благоприятствует внесение органических и минеральных удобрений, размещение по лучшим предшественникам. При уборке пшеницы в фазе восковой спелости в зерне часто содержание белка выше, чем при полной спелости.

Белки - основной материал при построении тканей у человека и животных. По калорийности белки превосходят крахмал, сахар и уступают лишь растительным жирам. Они делятся на простые (протеины) и сложные (протеиды: нуклеопротеиды, липопротеиды и др.), отличающиеся более сложным химиче5ским составом. Простые белки в основном включают следующие фракции: альбумины (водорастворимые белки), глобулины (белки, растворимые в 70-80% -ном этиловом спирте), глютенины (белки, растворимые в слабых растворах кислот и щелочей). Наибольшую ценность представляют глиадины и глютенины. Для хлебопечения лучшее отношение их примерно 1:1.

Качество белка определяется составом содержащихся в нем аминокислот: чем их больше, тем выше продовольственное и кормовое достоинство культуры. Наибольшую ценность имеют незаменимые аминокислоты - валин, лизин, триптофан и др.[2]

Белки, нерастворимые в воде, называются клейковинными, или клейковиной. Клейковина представляет собой сгусток белковых веществ остающихся после отмывки теста от крахмала и других составных частей.

От количества и качества клейковины большое влияние оказывают внешние условия. Если налив зерна происходит в условиях жаркой сухой погоды, содержание клейковины повышается. Повреждение зерна вредной черепашкой значительно снижает его качество.

Хорошая клейковина растягивается в длину и, не разрываясь, оказывает сопротивление растяжению.

Клейковина пшеницы обладает наиболее ценными свойствами, благодаря чему пшеничный хлеб отличается высокой пористостью и переваримостью. Клейковина ржи по качеству значительно уступает клейковине пшеницы: она менее эластична и растяжима, поэтому ржаной хлеб имеет меньшую пористость и объем.

Безазотистые экстрактивные вещества представлены в основном углеводами, среди которых преобладает крахмал, который содержится в эндосперме и составляет около 80% всех углеводов. Остальная часть приходится на тростниковый сахар, находящийся по преимуществу в зародыше (около 1,5% массы зерна).

Углеводов больше в центральной части зерновки, чем по периферии. В зависимости от характера расположения крахмальных зерен в клетках эндосперма зерно хлебных злаков может быть мучнистым или стекловидным. В зерне с мучнистым эндоспермом промежутки между крупными крахмальными зернами заполнены большим количеством мелких крахмальных зерен и прослойкой белка тонкие.

В стекловидном зерне мелких крахмальных зерен почти нет, а белковые прослойки более толстые и заполняют все промежутки между крупными зернами крахмала.

Содержание крахмала в зерне увеличивается по мере продвижения посевов на запад и к северу, то есть изменяется в обратном порядке по сравнению с изменением количества белка.

Вода, регулирующая жизненные физиологические процессы, находится в зерне в следующих видах:

1) химически связанная, входящая в состав молекул веществ в строго определенных соотношениях (эта вода постоянна и инертна);

2) физико-химически связанная, входящая в состав зерна в различных соотношениях; к этой форме связи относится адсорбционную связанная, осмотические поглощенная и структурная вода;

3) механически связанная, или свободная, количество которой может изменяться очень сильно; эта вода легко удаляется при высушивании.

4) Семена зерновых хлебов закладывают на хранение с влажностью не выше 14-15% (воздушно-сухое состояние).

Помимо белков, жиров, углеводов, зольных элементов, в зерне содержатся ферменты и витамины.

Ферменты играют важную роль в превращении запасных веществ семян в усвояемую для прорастающего семени форму.

Основные ферменты: диастаза, амилаза - расщепляющие углеводы (крахмал и сахар); липаза, расщепляющая жиры; группа протеолитических ферментов, изменяющих белки; окислительные ферменты - периксидаза.

Витамины (соединение сложного и разнообразного химического состава) имеют большое значение для растений, человека и животных. В зерне хлебных злаков содержится комплекс витаминов (В1, В2, В6, РР, Е, А и др.).

1.4 Влияние температуры на урожай и качество зерна

Немаловажное значение для формирования урожая пшеницы и ее качества оказывают высокие температуры.

И. И. Степакофский на основании изучения большого разнообразия сортов пшеницы пришел к выводу, что при достаточном количестве воды в почве температуру 300С яровая пшеница в фазе колошения - налив зерна переносит без снижения урожая, температура - 350С снижает урожай на 11-12 %, а при 400С урожай снижается на 43-48%. Дальнейшее повышение температуры воздуха до 450С вызывает катастрофическое падение урожая на 71-83%.

В Костанайской области осенние заморозки захватывают пшеницу в незрелом состоянии, вызывают повреждение зерна.

1.5 Классификация показателей качества и порядок проведения анализов

Классификация показателей качества. Разностороннее использование зерна и семян различных культур вызывает необходимость выявления их достоинств с учетом требований каждой отрасли народного хозяйства. Это привело к разработке многочисленных показателей и методов оценки качества зерна и семян.

Значимость отдельных показателей неодинакова. Многие очень специфичны, и потребность их выявления необходима только для отдельных партий зерна той или иной культуры, используемых на строго определенные цели. Однако существуют и универсальные показатели, по которым получают представление об основах пищевой, кормовой и технической доброкачественности любой партии зерна. В зависимости от значимости показатели качества разделяют на три группы.

Обязательные для всех партий зерна и семян любой культуры, используемых на любые цели. Показатели данной группы определяют на всех этапах работы с зерном, начиная с формирования партий при уборке урожая. К ним относят: признаки свежести и зрелости зерна (внешний вид, запах и вкус), зараженность вредителями хлебных запасов, влажность и содержание примесей. Они включены в государственные стандарты, заготовительные (базисные и ограничительные) кондиции. С учетом названных показателей партии зерна подготавливают к продаже государству.

Обязательные при оценке партий зерна некоторых культур или партий зерна для определенного назначения. Примером нормируемых показателей зерна или семян некоторых культур служит натура пшеницы, ржи, ячменя и овса. В зерне, используемом для производства крупы, определяют крупность (по размерам), содержание ядра и цветковых пленок. У ячменя для пивоварения нормируют всхожесть и энергию прорастания зерна; эти показатели обязательны для ржи, овса и проса, используемых в спиртовом производстве (для приготовления солода).

Большую роль играют специфические показатели качества пшеницы (стекловидность, количество и качество сырой клейковины и др.), некоторые из них тоже входят в государственные стандарты. Все показатели данной группы важны для производителей зерна. Бывают случаи, когда из-за несоответствия одного показателя требованиям базисных кондиций хлебоприемные предприятия не выплачивают установленных надбавок к закупочной цене.

Дополнительные показатели качества. Их проверяют в зависимости от возникшей необходимости. Иногда определяют полный химический состав зерна или содержание в нем некоторых веществ (чаще всего белков, аминокислот или жира), выявляют особенности видового и численного состава микрофлоры, исследуют остаточное количество фумигантов в зерне после газации в целях дезинсекции, микотоксины, соли тяжелых металлов и др.

Все показатели, относимые к указанной группе, также учитывают. Определяют их чаще всего на предприятиях системы хлебопродуктов и других отраслей пищевой промышленности, в лабораториях Государственной инспекции по качеству сельскохозяйственных продуктов и сырья, технологических, ветеринарных и других лабораториях, находящихся в ведении сельскохозяйственных органов, и в специальных лабораториях системы здравоохранения.

Проведение анализов. Оценку каждой партии зерна или семян начинают с определения показателей, относимых к первой группе. Затем с учетом целевого назначения партии устанавливают показатели, свойственные данному роду и виду зерна или семян, предусмотренные государственным нормированием. Все остальные - по мере необходимости.

Масса средней пробы должна составлять 2 кг. Ее выделяют из объемной пробы, образующейся из суммы точечных проб. Правила и техника отбора точечных проб, составления средней пробы, а также выделения навесок для анализов изложены в ГОСТ 13586.3-83. Для лучшей организации работ и большей достоверности полученных результатов последовательность в определении показателей также регламентирована стандартом.

Во время массовой продажи зерна государству оценку качества зерна и расчет за него на государственных хлебоприемных предприятиях проводят по среднесуточной пробе. Составление среднесуточной пробы допускают при достаточной однородности партий зерна как по сортовой принадлежности и органолептическим признакам, так и по влажности и зараженности, определяемым установленными методами.

Внешний вид. Визуальный осмотр зерновок и семян в точечной пробе или анализируемой навеске дает представление о полноценности партий. Нормально вызревшие, не подвергшиеся в поле, на току или в хранилищах неблагоприятным воздействиям зерно и семена обладают свойственными им установленными морфологическими признаками (формой, размерами, состоянием покровных тканей, окраской и т.д.). Зерну и семенам каждой культуры свойственны также определенные запах и вкус. Отклонение названных признаков свидетельствует об изменении внутренней природы и свойства данного вида сырья в худшую сторону, делает его не полноценным или непригодным к использованию. Вот почему эти признаки, определяемые органолептически (сенсорно), играют важную роль и входят в показатели государственного нормирования.

Состояние партии по указанным признакам получило общее название свежести. За рубежом его часто заменяют термином «здоровье зерна». Данный признак изменяется по многим причинам. Основные из них: неблагоприятные условия в период формирования и созревания (захват суховеем, ранние заморозки, прорастание зерна в колосе и т.д.); действие на зерно насекомых-вредителей, как в поле, так и в хранилищах; активное развитие фитопатогенных или сапрофитных микроорганизмов; неправильная обработка партий зерна (сушка, очистка, обеззараживание и т.д.). Например, захват зерна на корню морозом резко влияет на его внешний вид и технологические свойства. При рано наступивших заморозках нормальное формирование зерна прерывается. Получается так называемое морозобойкое зерно.

Повреждающее действие мороза особенно сильно проявляется в фазе молочной спелости. Зерно получается щуплым, без блеска: тусклое, белесоватое или зеленое и морщинистое. Захваченное морозом в более поздних фазах спелости зерна бывает выполненным, обычных размеров и форм, однако и оно отличается от нормально созревшего белесоватостью и сетчатой поверхностью. Данные признаки свидетельствуют об отклонениях и в химическом составе зерновки. Под действием низких температур формирование зерна прерывается в ранних фазах спелости, прекращается поступление питательных веществ, не заканчивается образование высокомолекулярных соединений из более простых. Для такого зерна характерны уменьшенное содержание эндосперма, повышенное количество вода растворимых веществ и большая активность ферментов, в частности б-амилазы.[3]

Захват на корню морозом сильно отражается и на клейковине. В этом случае она обладает пониженной водопоглотительной способностью, плохой эластичностью, становится крошащейся и коротко рвущейся. Хлеб из муки с такой клейковиной отличается меньшей пористостью, занимающимся мякишем и ухудшенными вкусовыми свойствами.

Особенно внимательно оценивают качество партии зерна при наличии наклюнувшихся и проросших зерен. Даже в начале прорастания наблюдается повышенная активность амилолитических и протеолитических ферментов, большее содержание сахаров и других водорастворимых веществ. Все это снижает технологическую ценность партии зерна и ограничивает возможности его использования. Из проросшего зерна не удается получить необходимых выходов муки, а из нее хлеба нормального качества; семена масличных характеризуются высоким кислотным числом жира и т.п.

Отклонение во внешнем виде зерна возможны в результате воздействия на него насекомых-вредителей в период созревания или при хранении, что также отражается на качестве. Так, при повреждении клопами-черепашками зерна пшеницы в колосе не только меняется его внешний вид (выполненность и окраска), но и снижаются биохимические свойства и хлебопекарные достоинства.

Особый вред клопы-черепашки наносят пшенице. Зерно злаковых еще в колосе может быть изъедено гусеницами зерновой совки, скрыто заражено зерновой молью и рисовым долгоносиком, а семена бобовых культур - различными зерновками (гороховой, фасолевой, чечевичной и т.д.). При хранении увеличивается вероятность как скрытого заражения (амбарным и рисовым долгоносиками), так и явного повреждения теми или иными вредителями хлебных запасов. По наличию изъеденных зерен, а иногда и по признакам скрытого заражения (обнаружение точек укуса и пробочек) также получают представление о качестве данной партии.

Цвет зерна и семян определяют при рассеянном дневном свете, сравнивая образец с эталоном. Зерна с существенными отклонениями в цвете по изложенным выше причинам при анализе на содержание примесей относят как неполноценное к зерновой или сорной примеси. В связи с тем, что у пленчатых культур встречаются случаи порчи зерновки без заметного отклонения внешних признаков, разработаны методы определения содержания испорченных и поврежденных зерен.

Запах. Появление в партии зерна или семян запахов, несвойственных данной культуре, свидетельствует об отклонениях от нормы в результате неблагоприятных воздействий. Разнообразие запахов, обнаруживаемых в зерне, довольно велико. Их разделяют на две группы: сорбционного происхождения и запахи разложения.

Запахи первой группы приобретаются зерном и семенами вследствие их сорбционных свойств. В зависимости от природы сорбируемых паров и газов и влияния их на качество зерна различают: запахи эфирных масел, появляющиеся в результате контактов с семенами или частями эфирномасличных растений (полынь, кориандр, дикий чеснок и др.); приобретаемые во время обработки (например, вследствие неправильной тепловой сушки - «дымный», после фумигации и т.д.); посторонние, приобретаемые зерном при нарушении правил обращения (запах нефтепродуктов).

Запахи второй группы образуются в самой зерновой массе в результате протекающих в ней биологических процессов. Все они получили название запахов разложения, так как возникают вследствие образования продуктов распада тех или иных органических веществ. Типичные запахи данной группы: амбарный, солодовый, плесневый и затхлый. Чтобы лучше распознать запахи, рекомендуется согреть около 100 г зерна. Для этого его держать в сетке над паром или помещают в колбу со шлифом и выдерживают 35...40 мин в водяной бане.

Вкус. Внешний вид и запах дают достаточное представление о свежести партии зерна. Вкус определяют, когда возникают сомнения, если зерно имеет солодовый или полынный запах. Вкус нормального зерна злаковых и гречихи, а семян большинства бобовых культур выражен слабо. Чаще всего он бывает пресным, а у семян эфирномасличных культур прямым. Как отклонения от нормы различают появление сладкого, горького и кислого вкуса.

Зараженность и поврежденность вредителями хлебных запасов. Более сотни видов насекомых и десятки видов клещей известны как вредители хлебных запасов. Потери массы и качества зерновых продуктов из-за этих вредителей настолько велико, что защита продуктов от уничтожения и порчи ими относится к мероприятиям государственной важности. Во всех странах, где существует нормированное качество зерна, показатель зараженности вредителями хлебных запасов обязателен.

В зерновой массе могут существовать различные виды насекомых и клещей. Многие из них развиваются только в хранилищах и не встречаются в природе. Некоторые обнаружены как в природе, так и в хранилищах, а отдельные представители их в хранилищах заканчивают цикл своего развития. Из нескольких десятков видов насекомых, распространенных в нашей стране, наибольшую опасность, как по ареалу, так и по причиняемому ущербу представляют рисовый и амбарный долгоносики, малый мучной хрущак, притворяшка-вор, зерновой точильщик, рыжий мукоед, хлебная моль и мельничная огневка. Клещи - вредители хлебных запасов - менее опасны, чем насекомые.[4]

По государственному нормированию партии зерна, зараженные насекомыми - вредителями, считают некондиционными. Наличие насекомых не допускают даже ограничительные кондиции (возможна лишь зараженность клещами). Хлебоприемные предприятия не принимают зерно, зараженное насекомыми-вредителями. Партии зерна, зараженные клещами, принимают со скидкой с закупочной цены.

Насекомые и клещи заражают зерно на токах, в хранилищах, при использовании транспортных средств, зерноочистительных машин, оборудования и тары. Своевременное обеззараживание токов, уничтожение прошлогодних органических остатков, дезинсекция зернохранилищ, тары, мешков и транспортных средств перед уборкой нового урожая, как правило, исключают возможность заражения свежеубранного зерна. Зараженность выражают количеством экземпляров живых вредителей с 1 кг зерна. Мертвых - относят к сорной примеси и при определении зараженности не учитывают.

По наиболее распространенным вредителям установлены степени зараженности (по числу их в 1 кг зерна). Для клещей первая степень - 1...20 экземпляров включительно: вторая - свыше 20 экземпляров; третья степень - клещи в просеве образуют массу, напоминающую войлок (войлочные скопления). Для долгоносиков первая степень составляет до пяти экземпляров, вторая - шесть-десять, третья - более десяти экземпляров. Поврежденными вредителями считают зерна с выеденными частично или полностью зародышем или эндоспермом (у бобовых - семядолями).

В документах, характеризующих качество зерна, обязательно отмечают показатель зараженности. Если в навеске не найдены живые вредители, это положение фиксируют как «зараженность не обнаружена». Такую формулировку применяют потому, что анализируют только небольшую часть из большей партии зерна, в которой могут быть единичные экземпляры вредителей, не попавшие в точечные пробы. Кроме того, некоторые вредители (например, амбарный и рисовый долгоносики, гороховая зерновка и зерновая моль) могут характеризоваться скрытой формой заражения, так как фазы их развития проходят внутри зерна.

Влажность зерна и семян. Под влажностью партии зерна или семян понимают содержание физико-химической и механической связанной с тканями зерна воды, удаляемой в стандартных условиях определения. Навеска зерна для установления влажности, выделенная из средней пробы, содержит и примеси, находящиеся в данной партии. Таким образом определяют среднюю влажность партии, а влажность примесей (особенно семян сорных растений) может резко отличаться от влажности зерна особой культуры. Наибольшую разницу обычно наблюдают в свежеубранном зерне.

Влажность как показатель качества зерна имеет двоякое значение: экономическое и технологическое. В зерне ценятся сухие вещества, а не вода. Поэтому необходимо нормировать содержание воды и проводить оплату за содержание сухих веществ.

Технологическое значение влажности огромно. Зерновые культуры длительное время сохраняют с минимальными потерями, если они находятся в сухом состоянии. Сухое зерно хорошо сохраняется, его закладывают на хранение насыпью высотой более 30 метров. Вода в таком зерне прочно связана с гидрофильными коллоидами, неподвижно и не участвует в реакциях обмена веществ. Для успешной переработки зерна нужна определенная влажность: для злаковых и бобовых - обычно в пределах 14...16%, а для масличных - ниже. При большой влажности вообще нельзя выработать многие продукты, например, успешно размолоть зерно в муку или превратить ее в крупу. В стандартах зерно или семена подразделяют в зависимости от влажности на 4 состояния: сухое, средней сухости, влажное и сырое. Границы влажности зерна пшеницы, ржи, ячменя, риса и гречихи по указанным состояниям представлены (%): Сухое - ? 14; средней сухости - > 14 ? 15,5; влажное - > 15,5 ? 17; сырое - > 17.

Определяют влажность прямыми и косвенными методами. Прямые основаны на отгонке воды (дистилляции) из навески зерна, нагреваемой в специальных аппаратах, представляющих собой, в сущности, перегонные кубы. По объему отогнанной воды определяют ее содержание в зерне. Последнее (50...100 г) помещают в минеральное масло с высокой температурой кипения. Масло нагревают до температуры 1800С, отогнанную воду собирают в приемник, в котором ее и замеряют, с небольшой поправкой на потерю воды в холодильнике прибора.

Применяют косвенные методы определения влажности: по сухому остатку и электрические. У метода по сухому остатку, то есть когда количество воды устанавливают по разнице массы навески до и после высушивания много модификаций. Они различаются друг от друга временем и температурой нагрева навески целого или размолотого зерна, степенью его измельчения.

Стандартным методом определения влажности по сухому остатку служит высушивание навесок (5 г) размолотого зерна при температуре 1300С в течение 60 мин. Сокращать срок высушивания в результате повышения температуры нельзя. Процент влажности вычисляют по формулам, приведенным в действующем стандарте на методы определения влажности. Зерно и семена сушат в различных сушильных шкафах. Самые совершенные из них - с электрическим обогревом и автоматическим регулированием температуры.

Засоренность. Количество примесей, выявленных в партии зерна продовольственного, кормового и технического назначения, выраженное в процессах ее массы, называют засоренность. Состав и количество примесей в партиях зерна зависит от уровня агротехники (чистоты посевов), способов и техники уборки урожая, последующей обработки зерновых масс и правильности обращения с ними. Примеси бывают растительного, животного и минерального происхождения. Каждая из этих групп состоит из разнообразных объектов, неодинаково влияющих на возможность использовать партии и качество вырабатываемых из нее продуктов. Вот почему необходимо знать состав примесей, классифицировать и нормировать их содержание по видам.[5]

Примеси снижают ценности партии, поэтому их учитывают при расчетах на зерно. Многие примеси, особенно растительного происхождения (семена сорных растений, зеленые части растений и др.), в период уборки урожая и образования зерновой массы могут содержать значительно больше влаги, чем зерно основной культуры. В результате они способствуют нежелательному увеличению активности физиологических процессов. В засоренных партиях зерна значительно легче возникает и быстрее развивается процесс самосогревания. Наконец, присутствие примесей, и особенно некоторых (так называемых трудноотделимых), вызывает необходимость сложной и многоступенчатой очистки зерна перед его использованием. На очистку партий зерна от примесей требуются большие затраты энергии, рабочей силы, производственных площадей и целый комплекс зерноочистительных машин.

Анализ на засоренность зерна очень трудоемок. В разных странах сделано много попыток его механизировать. Сконструировано довольно много приборов. Однако по тем или иным причинам они не нашли широкого применения.

1.6 Базисные и ограничительные кондиции

Показатели заготовленных базисных и ограничительных кондиций на зерно пшеницы приведены в таблице 1. Нормы для пшеницы во многом типичны для партий зерна и семян других культур. Совершенно одинаковы требования по зараженности вредителями хлебных запасов, наличию запахов, содержанию сорной примеси (базис), в том числе вредной.

Существуют отклонения в нормах влажности и зерновой примеси. Даже для пшеницы содержание зерновой примеси различно: для яровой - 2, для озимой - 3%. Влажность по базисным и ограничительным кондициям зависит от культуры, района производства зерна (южные, центральные, северные и восточные районы страны) и от места нахождения хлебоприемного предприятия (глубинное или магистральное). В базисных и ограничительных кондициях нет в качестве самостоятельных показателей вкуса и цвета, а также при характеристике многих фракций зерновой и сорной примесей (таблица 1).

«Таблица 1».

Базисные и ограничительные кондиции на зерно закупаемой пшеницы.

Показатели качества	Кондиции
	базисные	ограничительные
Влажность, %	14,15,16	17...19
Примесь: сорная зерновая	1 2 и З	5 3
Натура, г/л	730...755	-
Запах	нормальный	допустимы сорбционные, кроме явно посторонних (керосина, бензина)
Зараженность вредителями хлебных запасов	недопустима	допускается только клещами

Натура. Массу зерна в определенном объеме называют объемной, или натурой. В странах, где введена метрическая система мер, ее измеряют в граммах на литр или в килограммах на гектолитр. Это один из старейших показателей качества, определяемый в наши дни.

При помещении зерна пшеницы, ржи, ячменя и овса в любую емкость с соблюдением определенных правил, обеспечивающих достаточно стабильные условия засыпки, а, следовательно, и плотность укладки, масса зерна в данном объеме и даже в пределах одной культуры может быть различной. Объясняется это главным образом тремя причинами: различной выполненностью зерна; неодинаковым количеством и составом примесей в зерновой массе; разной влажностью зерна. Чем хуже оно выполнена и чем больше в нем влаги и примесей, тем ниже натура зерна. На натуру существенно влияют различные фракции сорной примесей. Легкие примеси (органические) заметно снижают ее, минеральные, наоборот, увеличивают. Однако подавляющее большинство примесей в целом уменьшают натуру зерна.

В засоренных партиях зерна с повышенной влажностью натура снижается и вследствие меньшей сыпучести зерновой массы, ее более рыхлой укладки в мерном стакане пурки. После очистки и сушки натура заметно возрастает, однако при плохой выполненности зерна все же остается пониженной.

При продаже государству зерна с натурой, выше предусмотренной базисными кондициями, хозяйства получают надбавку к закупочной цене в размере 0,1% за каждые 10 г/л. В таком же размере проводят скидку за пониженную натуру по сравнению с базисом. Если влажность зерна пшеницы превышает базисную норму, то за каждый процент влажности свыше базисной натуру увеличивают (г/л): для яровой на 5, для озимой на 3.

Состав и свойства клейковины. Клейковиной называют комплекс белковых веществ зерна, способных при набухании в воде образовать связную эластичную массу. Ее выделяют из теста отмыванием водорастворимых веществ, крахмала и клетчатки.

Состав и свойства клейковины, многие факторы, влияющие на ее качество, хорошо известны. Однако процесс формирования клейковины из белковых веществ муки при соединении их с водой в процессе замеса теста, его набухание и брожение, а также причины различий некоторых ее свойств полностью не раскрыты. Более подробные сведения о химическом составе и структуре клейковины можно найти в специальных работах.

Клейковину, отмытую из кусочка теста, называют сырой. В ней содержится до 70% воды, которая входит в состав набухшего (гидратированного) студня. При пересчете на сухое вещество 82...88% клейковины составляют белки. В ней также присутствует (%): крахмал - 6... 16; жир - 2...2,8; небелковые азотистые вещества - 3...5; сахар - 1...2; минеральные соединения - 0,9...2. Все они входят в студень клейковины и остаются даже при самом тщательном отмывании. Основную массу белков клейковины составляют глиадин и глютенин.

Содержание сырой клейковины в зерне пшеницы колеблется от 7 до 50%. Высококлейковинными пшеницами считают такие, в которых сырой клейковины более 28%. Ее количество определяют отмыванием теста, от замешенного из муки (25 г) или шрота (зерна, размолотого до состояния, близкого к муке). Тесто после замеса до отмывания клейковины должна пройти отлежку в течение 20 минут. Это необходимо для лучшего набухания белков и образования устойчивого студня клейковины. Результат отмывания во многом зависит и от состава воды, ее жесткости и наличия других элементов, температуры (18±20С). Для данной цели разработан прибор - стабилизатор воды. Необходимо соблюдать правила отмывания. Особенно важно осторожно отмывать тесто в начале работы, чтобы не потерять часть клейковины.

Клейковину отмывают вручную или механизируемым способом при помощи прибора «Тэби». Однако применение этого прибора не дает достаточной точности при отмывании клейковины с различными качествами. Внедрены прибор МОК-1, тестомесилка ТЛ-1-75, в которой колобок теста замешивается за 35 секунд, дозатор ДВЛ-3 воды, приспособление VI УФК для формовки клейковины и стабилизатор VI ЕСТ температуры воды. Качество клейковины характеризуется ее физическими свойствами: упругостью, растяжимостью, эластичностью и способностью к набуханию. Упругость - свойство клейковины возвращаться в исходное положение после снятия деформирующих усилий. Для определения физических свойств клейковины разработаны специальные приборы: пластометр АВ-1, пенетрометр и др. Более совершенен измеритель ИДК-1 деформации клейковины. Деформирующую нагрузку в этом приборе создает давление груза (120 г), свободно падающего на шарик клейковины (4 г) и сжимающего его в течение 30 секунд. При отсутствии прибора ИДК-1 упругость клейковины определяют органолептически. Для этого шарик клейковины сдавливают и по скорости восстановления первоначальной формы судят о ее упругости. Если после снятия деформирующих усилий клейковина достаточно быстро восстанавливает исходную форму, то она обладает хорошей упругостью.

Невосстанавливающуюся после деформации клейковину считают неудовлетворительной. Как избыточная, так и недостаточная упругость нежелательны (таблица 2).

«Таблица 2»

Содержание (%) и химический состав клейковины пшеничной муки разных выходов (по данным В.С.Смирнова)

Показатели	Выход муки
	360%-й	96%-й
Белок	16,58	18,28
Клейковина: сухая сырая	9,12 29,6	14,4 36
Состав сухой клейковины: зольные элементы общий белок	0,92 88,4	2 86,53
В том числе: глиадин глютенин другие азотистые вещества	50,2 34,85 3,35	43,02 39,1 4,41
Жир	2,12	2,8
Сахар	1,2	2,13
Крахмал	6,72	6,45

Способность клейковины растягиваться в длину называют растяжимостью. Клейковину растягивают до разрыва с таким расчетом, чтобы весь процесс продолжался до 10 секунд. В момент разрыва клейковины отмечают длину (в сантиметрах), на которую она растянулась. Клейковина с короткой растяжимостью обычно не обеспечивает хорошей разрыхленности теста, как и сильно растягивающаяся (сильно провисающая и разрывающаяся на весу под собственной тяжестью). Упругость и растяжимость дают представление об эластичности клейковины.[6]

2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

2.1 Цели и задачи

Целью исследований являлось изучение технологии производства зерна, методов контроля качества, в частности органолептических и физико-химических (влажности, натуры, сорной и зерновой примеси, массовой доли клейковины, стекловидности, зараженности), показателей безопасности согласно действующим государственным стандартам, а также порядка проведения сертификации продукции.

В задачи исследований входило изучение следующих вопросов:

· Изучение технологии производства зерна.

· Изучение нормативных документов, требований государственных стандартов.

· Освоение и практическое применение методов определения показателей качества зерна.

· Определение органолептических показателей качества зерна.

· Определение физико-химических показателей (влажности, массовой доли клейковины, натуры, стекловидности, засоренности и зараженности).

· Испытание на безопасность.

· Изучение обязательной процедуры сертификации зерна.

· Анализ экономической эффективности испытаний зерна и ее определение.

· Анализ состояния экологической безопасности и охраны труда в КФ АО «НацЭкС».

· Знакомство с организационной структурой КФ АО «НацЭкС».

· Анализ полученных результатов и обоснование выводов.

2.2 Условия и методика проведения исследований

Зерно принимают партиями. ГОСТ 13586.3-83 «Правила приемки и отбора проб».

Под партией понимают любое количество зерна, однородное по качеству, предназначенное к одновременной приемке, отгрузке или одновременному хранению, оформленное одним документом о качестве. В документе о качестве на каждую партию заготовляемого и поставляемого зерна указывают:

дату оформления документа;

· наименование отправителя и станцию (пристань) отправления;

· номер автомобиля, вагона или наименование судна;

· номер накладной;

· массу партии или количество мест;

· станцию (пристань) назначения;

· наименование получателя;

· наименование культуры;

· происхождение;

· сорт, тип, подтип зерна;

· класс зерна;

· результаты анализов по показателям качества, предусмотренным стандартом технических условий на соответствующую культуру;

· подпись лица, ответственного за выдачу документа о качестве зерна.

Используются различные методы исследования зерна. Методы контроля качества, в частности органолептических и физико-химических (влажности, натуры, сорной и зерновой примеси, массовой доли клейковины, стекловидности, зараженности), показателей безопасности и другие методы исследования согласно действующим государственным стандартам. Далее будут приведены несколько примеров методов, использованных в работе.

Метод определения органолептические показателей качества (цвет, вкус, запах, консистенция, хруст и т.п.) имеют огромное значение для оценки качества пищевых продуктов и продовольственного сырья. Они дают первое представление об их свежести и доброкачественности. Большинство методов оценивающих органолептические показатели являются субъективными. Для повышения объективности оценки свойств пищевых продуктов и исключения ошибок органолептическую оценку производят в специальных дегустационных лабораториях.[7]

Метод определения запаха и цвета зерна (ГОСТ 10967-90)

Сущность метода в визуальном определении цвета и запаха, т.е. при помощи органов чувств: зрения и обоняния.

Аппаратура

Для проведения определения потребуются: мельничка лабораторная; весы с

погрешностью взвешивания ±0.1 г; кассета со съемной крышкой; банка с крышкой емкостью 500 см3; конические колбы 100 см3; чашки вместимостью 200-250 см3; чашка Петри; доска разборная; шпатель; источник тепла, обеспечивающий нагрев до 400С; ГОСТы на исследуемое зерно.

Подготовка к определению

Пробы зерна, имеющего температуру ниже комнатной, выдерживают в помещении до достижения зерном комнатной температуры. При влажности зерна более 17% пробу подсушивают до влажности 14,5-15,0%.

Проведение определения

Определение запаха

Запах определяют в целом или размолотом зерне. Из средней пробы отбирают навеску зерна массой 100 г, помещают в чашку и определяют запах. Для усиления запаха применяют следующие способы. Зерно помещают на сито и пропаривают 2-3 мин, пересыпают пропаренное зерно на чистый лист и определяют запах. По другому способу зерно помещают в чистую коническую колбу со шлифом, плотно закрывают пробкой и выдерживают в течение 30 мин при температуре 35-400С, используя любой источник тепла. Затем, периодически открывая на короткое время колбу, определяют наличие постороннего запаха. Для усиления постороннего запаха навеску зерна размалывают, помещают в колбу и определяют, как описано выше.

При ощущении в зерне слабого полынного запаха навеску зерна, взятую из средней пробы, освобождают от корзиночек полыни, размалывают на лабораторной мельничке и определяют наличие полынного запаха.

Определение цвета

Цвет зерна определяют визуально, сравнивая с описанием этого признака в стандартах на исследуемую культуру.

При разногласиях цвет определяют при рассеянном дневном свете. Определение степени обесцвеченности зерна с использованием эталонов.

Анализируемую навеску, взятую из средней пробы помещают в центральную часть кассеты и визуально сравнивают с эталонами зерна, находящимися в четырех периферийных ячейках кассеты. Сначала сравнивают с эталоном необесцвеченного зерна, затем с эталоном зерна первой, второй и третьей степеней обесцвеченности. При сравнении зерна пробы с одним из эталонов три других эталона закрывают.

Сравнение производят визуально при рассеянном дневном свете или при освещении лампами накаливания с использованием рассеивателя. Определение степени обесцвеченности по результатам разбора навески исследуемого зерна (контрольный метод).

Из средней пробы отбирают навеску зерна массой (20.0±0.1) г, из которой выделяют зерна каждой стадии обесцвеченности и раздельно их взвешивают. При этом к зерну I стадии обесцвеченности относят зерна с частичной потерей блеска и с обесцвечиванием в области спинки, к зерну II стадии обесцвеченности относят зерна с полной потерей блеска и с обесцвечиванием в области спинки и бочков, к зерну III стадии обесцвеченности относят зерна с обесцвечиванием всей поверхности зерна.

Содержание зерен каждой стадии обесцвечивания (Х) в процентах вычисляют по формуле (1):

X = m * 1006 , (1) 20

где, m - масса зерна каждой стадии обесцвечивания, г;

20 - масса навески, г.

Метод определения влажности зерна (ГОСТ 13586.5-93)

Сущность метода заключается в обезвоживании навески измельченного зерна в воздушно-тепловом шкафу при фиксированных параметрах температуры и продолжительности сушки.

Аппаратура и материалы.

Для проведения анализа потребуется:

- шкаф сушильный электрический с терморегулятором СЭШ-1 или СЭШ-3М;

- термометр контактный по ГОСТ 9871 с измерением температуры до 1500С и погрешностью определения не более 20С;

- весы лабораторные с допускаемой погрешностью взвешивания ± 0,01 г;

- бюксы металлические с крышками с диаметром 48 мм и высотой 20 мм.;

- эксикатор по ГОСТ 25336-82;

- щипцы тигельные;

- вазелин технический;

- совок для проб;

- часы сигнальные;

- кальций хлористый технический по ГОСТ 450-77 (не менее одного раза в месяц хлористый кальций прокаливают в фарфоровой чашке до превращения его в аморфную массу);

- аппарат для ускоренного охлаждения проб зерна после предварительного подсушивания типа АУО;

- электровлагомеры;

- рассев лабораторный;

- мельница лабораторная;

- бюксы с сетчатым дном и крышкой, высотой 15 мм и диаметром 77 мм;

- сита № 1 и 0.8 ТУ 14-4-1374.

Подготовка к анализу

Из средней пробы выделяют навеску массой (300±10) г и помещают в плотно закрывающийся сосуд, заполняя его на две трети объема. Зерно, имеющее температуру ниже (20±5)0С, выдерживают в закрытом сосуде до температуры окружающей среды.

В выделенном зерне определяют влажность с помощью электровлагомеров для выбора варианта и метода определения. Для зерна с влажностью свыше 17% определение проводят с предварительным подсушиванием до остаточной влажности в пределах 9-17%.

Для зерна овса и кукурузы предварительное подсушивание проводят при влажности свыше 15,5%.

Проведение анализа

Перед началом испытаний зерно тщательно перемешивают, встряхивая сосуд в разных направлениях и плоскостях.[8]

Определение влажности с предварительным подсушиванием. В просушенную и взвешенную сетчатую бюксу из разных мест отбирают навеску зерна массой 20 г, помещают в сушильный шкаф СЭШ-3М и сушат при температуре 1050С. Свободные гнезда шкафа закрывают заглушками. Продолжительность высушивания (считая с момента восстановления температуры 1050С) в зависимости от влажности, определенной с помощью электровлагомера.