Число падіння (Falling Number)
З моменту свого впровадження на початку 1960-х років метод числа падіння (FN тест) став світовим стандартом у зерновій та борошномельній промисловості для вимірювання активності альфа-амілази в м’якій та твердій пшениці, тритикале, житі та ячмені, а також у продуктах помелу, виготовлених із цих зерен.
Альфа-амілаза – це фермент, який активізується в процесі проростання зерна та викликає розщеплення крохмалю до цукрів. Дощові погодні умови на завершальній стадії дозрівання зернових культур викликають проростання зерна та прискорене виробництво ферменту альфа-амілази. Сильно пророслі зерна можуть містити в кілька тисяч разів більше ферменту, ніж здорові непророслі зерна. Через це навіть низька кількість сильно пророслих ядер, змішаних із здоровою пшеницею, може негативно вплинути на якість майбутніх хлібних виробів.
За допомогою FN тесту під час прийому зерна на елеваторі за короткий час можна виявити наявність пророщеного насіння та ступінь його впливу на якість всієї партії зерна. Завдяки простоті виконання та надійності результатів FN тест став найпопулярнішим методом оцінки якості зернових культур і можливості виготовлення з них хлібобулочних виробів.
Метод визначення числа падіння, яке також називають числом Хагберга або числом Хагберга-Пертена, закріплений у міжнародних стандартах: ICC 107/1, ISO 3093-2009, AACC 56-81B, у державному стандарті ДСТУ ISO 3093-2019. Число падіння є класоутворюючим показником для пшениці та жита.
Принцип методу
Метод числа падіння полягає у визначенні кількості секунд, необхідних для того, щоби магнітна мішалка у віскозиметричній пробірці, яка знаходиться в киплячій водяній бані, опустилася з верхнього до нижнього положення крізь водно-борошняну суспензію. Принцип методу заснований на швидкій клейстеризації суспензії борошна у воді під дією температури та подальшому розщепленні крохмалю у зразку під дією альфа-амілази, що призводить до розрідження суспензії.
Якщо мішалка швидко опускається, це свідчить про те, що крохмаль перетворився на цукри. У випадку, якщо мішалка опускається повільно, суміш більш густа і, відповідно, містить більше нерозщепленого крохмалю.
Проведення аналізу
Щоби проаналізувати зразок зерна, його спочатку потрібно перемолоти відповідно до вимог стандартів; зразок борошна можна аналізувати як є.
Наважку зразка поміщають у пробірку; додають необхідну кількість дистильованої води, а потім енергійно струшують пробірку, щоб отримати однорідну суміш. Потім пробірку із суспензією поміщають у киплячу водяну баню приладу, який починає аналіз. Під дією температури крохмаль починає клейстеризуватися, і вміст пробірки стає більш в’язким. Прилад продовжує перемішувати вміст пробірки для забезпечення однорідності клейстеризації суспензії, що має вирішальне значення для стабільних результатів тестування. Під дією високої температури фермент альфа-амілаза, що міститься в зерні, починає розщеплювати крохмаль, тим самим знижуючи в’язкість суспензії. Рівень розщеплення крохмалю прямо пропорційний активності альфа-амілази, тобто чим вища активність альфа-амілази, тим меншою буде в’язкість.
Через 60 секунд перемішування мішалка опускається з верхньої частини пробірки, і визначається час, за який мішалка досягає дна. Цей час, виміряний у секундах, є числом падіння.
Таким чином, чим більше проросло зерно, тим вище буде активність альфа-амілази. Чим вища активність альфа-амілази, тим менша в’язкість суспензії. Чим нижча в’язкість суспензії, тим швидше мішалка опуститься на дно. Ось чому більша кількість пророслого зерна призводить до нижчого числа падіння. Значення FN має обернену залежність від активності альфа-амілази, тобто чим вище активність альфа-амілази, тим нижче значення FN, і навпаки.
Число падіння та якість борошна
Активність альфа-амілази має пряме відношення до якості хліба. Якщо активність занадто висока, це може призвести до утворення липкого хлібного м’якуша та невеликого об’єму буханця (FN = 62 на малюнку). Якщо активність надто низька, може вийти сухий хлібний м’якуш та буханець із зменшеним об’ємом (FN = 400 на малюнку). Коли активність альфа-амілази оптимальна, виходить хліб великого об’єму з м’якою текстурою (FN = 250 малюнку).
Для процесу випікання хліба найбільше підходить борошно з числом падіння понад 250 секунд. Якщо число падіння перевищує 350 секунд, це означає, що борошно потрібно доповнити якимось типом амілолітичного ферменту або солодом.
Що стосується застосування числа падіння у виробництві макаронних виробів і локшини, то при виробництві локшини з борошна з низьким числом падіння з’являються проблеми з обробкою та нарізкою тіста, а також відбувається прилипання продукту до обладнання. Це також призводить до отримання кінцевого продукту з невідповідним кольором. Така локшина після варіння стає липкою. Використання борошна з високим числом падіння дозволяє виробляти високоякісний продукт без проблем з його обробкою та можливістю максимально задовольнити кінцевого споживача.
Прилад FN 1000 для визначення числа падіння
У 1962 році один із розробників методу числа падіння шведський інженер Харальд Пертен заснував компанію Perten Instruments, яка випускає автоматизовані прилади для визначення числа падіння та інших показників якості зернових та олійних культур.
Вдосконалена модель Falling Number 1000 доповнила лінійку приладів у 2016 році. FN1000 – сертифікований прилад для визначення числа падіння. Забезпечує можливість визначення активності альфа-амілази за світовими стандартами у борошні та шроті з пшениці мʼяких та твердих сортів, жита, ячменю.
Визначення числа падіння – це швидкий та простий тест, який використовується для опосередкованої оцінки кількості пророслих зерен, що гарантує правильність визначення якості зерна. FN 1000 надійний, простий у використанні та максимально функціональний помічник, що дозволяє оперативно отримувати достовірні результати при аналізі великої кількості зразків.
Автоматичний FN 1000 дозволяє одночасно тестувати один зразок у двох паралелях. Прилад має автоматичний контроль рівня води у бані, автоматичний запуск/завершення аналізу. Оператор може також встановлювати опцію зупинки тестування при досягненні мінімально необхідного числа падіння. Усі ці функції допомагають прискорити аналіз зразків у приладі.
Завдяки ізольованій водяній бані та охолодженню її кришки прилад безпечний для оператора. Мішалки та віскозиметричні пробірки відповідають вимогам діючих стандартів, як і для всіх моделей приладів визначення числа падіння компанії Perten.
FN 1000 також містить датчик барометричного тиску для корекції висоти, функцію усереднення результатів, сучасний інтерфейс із сенсорним екраном і покращену інтеграцію до LIMS для відстеження та керування даними. Прилад можна використовувати також для визначення числа падіння з додаванням грибкової альфа-амілази.
