Лабораторная работа № 2 товароведение и экспертиза качества зерна хлебных злаков
Цель работы: освоить методы отбора проб зерна, изучить методики определения качества зерна.
Материальное обеспечение работы: зерно овса, проса, гречихи, пшеницы; пурка для определения натуры зерна; препаровальные иглы; фарфоровая ступка; фарфоровый пестик; тонкая металлическая сетка, весы лабораторные.
2.1. Краткие теоретические сведения
Каждую партию зерна оценивают по среднему образцу, составленному по стандартной методике.
Отбор проб зерна для составления среднего образца зависит от условий размещения партий и осуществляется в следующем порядке.
Из зерна, находящегося в кузове автомобиля насыпью, выемки (точечные пробы) отбирают щупом или вручную в четырёх точках из верхнего слоя и у дна либо по всей глубине насыпи. Точки отбора проб располагают на расстоянии 0,5 м от бортов. Общая масса объединённой пробы (сумма точечных проб) должна составлять не менее 1 кг.
Из зерна, находящегося в вагонах, пробы-выемки отбирают щупом в 11 точках поверхности насыпи зерна в шахматном порядке.
В углах вагона отбирают выемки на расстоянии 50–75 см от стенок. Масса объединенной пробы в этом случае должна составлять приблизительно 4,5 кг.
При хранении зерна на складах насыпью отбор точечных проб осуществляют после условного деления поверхности зерна на секции площадью приблизительно по 100 м2. В каждой секции пробы отбирают в пяти точках: в четырёх углах – на расстоянии 1 м от границ секции и посередине насыпи; из верхнего слоя (на глубине 10–15 см), из среднего слоя и у самого пола (суммарно – из каждой секции 15 точечных проб). Отобранные пробы объединяют и методом квартования сокращают до средней пробы массой не менее 2 кг (средняя проба – это часть объединённой пробы, выделенная для определения качества; среднюю пробу выделяют в том случае, если масса объединённой пробы превышает 2 кг). Для небольших партий зерна объединённая проба – сумма точечных проб – является одновременно и средней пробой.
Порядок выделения навесок для определения регламентируемых показателей качества зерна приведён на рис. 25.
Рис. 25. Схема анализа средней пробы зерна
Для объективной характеристики зерна предусмотрены показатели, по которым можно определить его качество, что важно при закупке зерна, размещении его на хранение, распределении на переработку. Показатели качества зерна позволяют решить вопрос о количестве выработанной из него муки или крупы, о свойствах и качестве полученной продукции. Качество зерна определяют с учётом того, что партии товарного зерна отличаются более или менее выраженной неоднородностью физического состава, сыпучестью и связанной с этими свойствами способностью к самосортированию.
Показатели качества, применяемые для характеристики зерна, делят на следующие:
общие, относящиеся к зерну всех культур;
специальные, применяемые для зерна отдельных культур;
дополнительные, определяемые при необходимости.
К общим показателям качества относятся обязательные, определяемые в любой партии зерна всех культур, – признаки свежести (внешний вид, цвет, запах, вкус), заражённость зерна вредителями, влажность и засорённость.
К специальным, или целевым, относятся показатели качества, характеризующие товароведно–технологические (потребительские) свойства зерна. Они определяются в партии зерна отдельных культур, используемых на определённые цели. В эту группу включают плёнчатость и выход чистого ядра (крупяные культуры); стекловидность (пшеница, рис); количество и качество сырой клейковины (пшеница); натуру (пшеница, рис, ячмень, овёс); жизнеспособность (ячмень пивоваренный). У пшеницы дополнительно определяют содержание мелких, морозобойных зёрен и зёрен, повреждённых клопом-черепашкой.
К дополнительным, определяемым при необходимости, относят:
показатели химического состава зерна;
остаточное количество фумигантов (после обработки от вредителей);
остаточное количество пестицидов;
наличие / отсутствие карантинных вредителей, карантинных заболеваний и примеси семян карантинных сорных растений;
содержание микроорганизмов и т.д.
Общие показатели качества зерна определяют органолептическими и физико-химическими, а специальные и дополнительные – физико-химическими методами.
Органолептическими методами устанавливают цвет и внешний вид, запах и вкус зерна. Цвет и внешний вид определяют осмотром образца и используют эти признаки для распознавания принадлежности зерна к тому или иному виду (культуре), типу, подтипу и сорту и, отчасти, для выявления его состояния.
Физико-химическими методами устанавливают влажность, засорённость, натурную массу, содержание белка, количество и качество клейковины и другие показатели.
Стоимость партии зависит от качества зерна. Все показатели качества, по которым оценивают партию, можно условно разделить на две группы. Первую группу составляют показатели заготовительных кондиций. К ним относятся влажность, содержание сорной и зерновой примесей, заражённость и натура. Все перечисленные показатели, за исключением последнего, имеют два уровня нормирования: базисный и ограничительный.
Влажность зерна является одним из главных факторов, определяющих его хранимоспособность, и поэтому относится к обязательным показателям качества. Под влажностью понимают количество содержащейся в нем гигроскопической воды (свободной и связанной), выряженное в процентах к массе зерна вместе с примесями.
Влажность зерна может колебаться в больших пределах (от 7–9 % до 15–30 % и даже более). Содержание влаги в свежеубранном зерне зависит не только от его гигроскопических свойств, но и от степени спелости во время уборки. Так, на ранних фазах созревания влажность зерна пшеницы составляет 70–75 %, восковой спелости – 25–40 %, а полной спелости – около 15–20 % и ниже.
В дождливую погоду зерно значительно увлажняется. Однако влага, приобретенная во время дождя, очень быстро испаряется при улучшении погоды. При транспортировании и хранении зерна влажность его также может изменяться за счет соприкосновения с воздухом разной относительной влажности.
Для основных злаковых культур влажность варьирует в пределах от 11 до 17 % в зависимости от районов возделывания. Если содержание воды в зерне превышает эти нормы, то при заготовках зерна применяется натуральная скидка с физической массы (процент за процент) и взимается денежная плата за сушку. При влажности зерна ниже базисных кондиций дается соответствующая натуральная надбавка к массе.
Влажность имеет большое значение при переработке зерна. От содержания влаги зависит выход готовой продукции, ее качество, затрата удельной энергии при переработке зерна.
Содержание влаги определяет также возможность его хранения. Повышенное содержание влаги в зерне усиливает интенсивность всех физиологических процессов, способствует развитию микроорганизмов и клещей и может привести к полной потере его семенных и пищевых достоинств.
Так как в период хранения зерна возможно снижение или увеличение его массы в результате изменения влажности, то влажность учитывают как, при закладке на хранение, так и при отпуске зерна из хранилища.
В зависимости от стойкости зерна при хранении, а также от возможности его переработки в государственных стандартах на зерно основных культур установлены четыре состояния по влажности: сухое – не более 14 %; средней сухости – от 14,1 до 15,5 %; влажное – от 15,6 до 17 %; сырое – 17,1 % и более. На длительное хранение пригодно только сухое зерно. Оно хорошо сохраняется и может быть заложено на хранение насыпью большой высоты (до 30 м и более). Вода в таком зерне прочно связана с гидрофильными коллоидами, лишена подвижности и не принимает участия в обмене веществ. В связи с этим все процессы жизнедеятельности в зерне снижены, нет условий и для развития микроорганизмов.
Натурной массой называют массу 1 л зерна, выраженную в граммах.
Натурная масса является одним из признаков, обусловливающих мукомольные достоинства пшеницы. При определении в чистых от примесей и стандартных по влажности образцах этот показатель тесно связан с выполненностью и плотностью зерна, а также его крупностью и формой. Корреляция между натурной массой зерна и выходом муки составляет 0,74–0,76. Средние величины натуры зерна пшеницы – от 700 до 810 г при показателе менее 740 г обычно снижается выход муки.
Выполненность зерна – важный показатель пищевой ценности и технологических достоинств зерна пшеницы, поскольку в выполненном зерне выше содержание эндосперма, поэтому выход муки из него больше.
О выполненности зерна можно судить по его плотности (т. е. отношению массы к объему), которая зависит в основном от химического состава и анатомического строения зерна. В состав зерна входят вещества, имеющие разную плотность (г/см3) (крахмал – от 1,48 до 1,61; белок – от 1,24 до 1,31; сахара – 1,46; жир – от 0,90 до 0,98), поэтому чем больше в зерне эндосперма, тем больше в нем составных веществ с максимальной плотностью (углеводов и белков). Различная консистенция эндосперма также влияет на плотность зерна: стекловидный эндосперм имеет большую плотность по сравнению с мучнистым. Средняя плотность зерна пшеницы 1,49 г/см3.
Поскольку методы определения плотности относительно сложны и трудоемки, в селекционной практике они применяются редко, в основном определяют натурную массу. Для этого используют специальные приборы – пурки, обычно литровые. В селекционной работе с небольшим количеством зерна применяют микропурки – вместимостью 0,5 и 0,25 л. В Сибирском НИИ сельского хозяйства создана многокамерная микропурка для определения натуры зерна при навесках от 1,3 до 15 г.
Масса 1000 зерен характеризует крупность зерна, а также его плотность: чем крупнее зерно и чем оно более выполнено, тем больше его масса. Определение массы 1000 семян позволяет дать оценку запасов питательных веществ в семенах, т.е. чем выше масса 1000 семян одной и той же культуры, тем выше содержание в ней питательных веществ. Крупность зерна пшеницы в значительной мере определяет мукомольные и хлебопекарные качества пшеницы, так как чем крупнее зерно, тем больше в нем содержится эндосперма и тем выше выход муки.
По данному показателю зерно пшеницы разделяют на четыре группы: с высокой массой 1000 зерен – свыше 30 г; выше средней – от 25 до 30 г; со средней массой – от 22 до 25 г; ниже средней – менее 22 г.
Пленчатость зерна – процентное содержание цветковых пленок в зерне (у гречихи — плодовых оболочек). Пленчатость зависит от культуры, вида, сорта, района и условий произрастания. Из всех пленчатых культур самый высокий процент пленок у овса – от 20 до 40 %, у сортового овса обычно до 30 %. Пленчатость проса – от 14 до 23 % (чаше 15–18 %), гречихи – от 17 до 25 %, риса – 15 до 30 % (чаще 17–22 %), ячменя – от 8 до 17 % (чаще 10–12 %).
На пленчатость большое влияние оказывает сорт. У разных сортов неодинакова толщина цветковых пленок, неодинаковы размеры зерен и их форма. Для зерновок тонкопленчатых, крупных характерно наличие хорошо развитого ядра, поэтому меньший процент приходится на пленки. При неблагоприятных условиях развития зерно бывает менее выполненным и с более высокой пленчатостью.
Пленчатость отдельных зерен в пределах одной партии неодинакова, так как зерно неодинаково по размеру. Особенно большие колебания по пленчатости у метельчатых злаков (овса, риса и сорго) из-за неравномерного цветения и созревания зерен в метелке и у растений с соцветием кисть (у гречихи).
Пленчатость имеет большое значение как показатель качества: чем выше пленчатость, тем ниже содержание ядра в зерне, следовательно, ниже выход продукта при использовании зерна на зерноперерабатывающих предприятиях.