Число падения (Falling Number)
С момента своего внедрения в начале 1960-х годов метод числа падения (FN тест) стал мировым стандартом в зерновой и мукомольной промышленности для измерения активности альфа-амилазы в мягкой и твердой пшенице, тритикале, ржи и ячмене, а также в продуктах помола этих зерновых культур.
Альфа-амилаза – фермент, который активизируется в процессе прорастания зерна и вызывает расщепление крахмала до сахаров. Дождевые погодные условия на завершающей стадии созревания зерновых культур вызывают рост зерна и ускоренное производство фермента альфа-амилазы. Сильно проросшие зерна могут содержать в несколько тысяч раз больше фермента, чем здоровые непроросшие зерна. Поэтому даже низкое количество сильно проросших ядер, смешанных со здоровой пшеницей, может негативно повлиять на качество будущих хлебных изделий.
С помощью теста FN во время приемки зерна на элеваторе за короткое время можно выявить наличие проросших семян и степень их влияния на качество всей партии зерна. Благодаря простоте выполнения и надежности результатов, FN тест стал самым популярным методом оценки качества зерновых культур и возможности изготовления из них хлебобулочных изделий.
Метод определения числа падения, называемого также числом Хагберга или числом Хагберга-Пертена, закреплен в международных стандартах: ICC 107/1, ISO 3093-2009, AACC 56-81B, в государственном стандарте ДСТУ ISO 3093-2019. Число падения является классообразующим показателем для пшеницы и ржи.
Принцип метода
Метод числа падения заключается в определении количества секунд, необходимых для того, чтобы магнитная мешалка в вискозиметрической пробирке, находящейся в кипящей водяной бане, опустилась из верхнего до нижнего положения сквозь водно-мучную суспензию. Принцип метода основан на быстрой клейстеризации суспензии муки в воде под действием температуры и последующем расщеплении крахмала в образце под действием альфа-амилазы, что приводит к разжижению суспензии.
Если мешалка быстро опускается, это свидетельствует о том, что крахмал превратился в сахара. В случае если мешалка опускается медленно, смесь более густая и, соответственно, содержит больше нерасщепленного крахмала.
Проведение анализа
Чтобы проанализировать образец зерна, его сначала нужно перемолоть в соответствии с требованиями стандартов; образец муки можно анализировать как есть.
Навеску образца помещают в пробирку; добавляют необходимое количество дистиллированной воды, а затем энергично встряхивают пробирку, чтобы получить однородную смесь. Затем пробирку с суспензией помещают в кипящую водяную баню прибора, который начинает анализ. Под действием температуры крахмал начинает клейстеризироваться, и содержимое пробирки становится более вязким. Прибор продолжает перемешивать содержимое пробирки для обеспечения однородности клейстеризации суспензии, что имеет решающее значение для стабильных результатов тестирования. Под действием высокой температуры содержащийся в зерне фермент альфа-амилаза начинает расщеплять крахмал, тем самым снижая вязкость суспензии. Уровень расщепления крахмала прямо пропорционален активности альфа-амилазы, то есть чем выше активность альфа-амилазы, тем меньше будет вязкость.
Через 60 секунд перемешивания мешалка опускается с верхней части пробирки и определяется время, за которое мешалка достигает дна. Это время, измеренное в секундах, и есть число падения.
Таким образом, чем больше проросло зерно, тем выше будет активность альфа-амилазы. Чем выше активность альфа-амилазы, тем меньше вязкость суспензии. Чем ниже вязкость суспензии, тем быстрее мешалка опустится на дно. Вот почему большее количество проросшего зерна приводит к более низкому числу падения. Значение FN имеет обратную зависимость от активности альфа-амилазы, то есть чем выше активность альфа-амилазы, тем ниже значение FN, и наоборот.
Число падения и качество муки
Активность альфа-амилазы имеет прямое отношение к качеству хлеба. Если активность слишком высока, это может привести к образованию липкого хлебного мякиша и буханки небольшого объема (FN = 62 на рисунке). Если активность слишком низкая, может получиться сухой мякиш и буханка с уменьшенным объемом (FN = 400 на рисунке). Когда активность альфа-амилазы оптимальна, получается хлеб большого объема с мягкой текстурой (FN = 250 рисунка).
Для процесса выпекания хлеба больше подходит мука с числом падения более 250 секунд. Если число падения превышает 350 секунд, значит муку нужно дополнить каким-то типом амилолитического фермента или солодом.
Что касается применения числа падения в производстве макаронных изделий и лапши, то при производстве макарон из муки с низким числом падения появляются проблемы с обработкой и нарезкой теста, происходит прилипание продукта к оборудованию. Изменяется цвет конечного продукта, такая лапша после варки также становится липкой. Использование муки с высоким числом падения позволяет производить высококачественный продукт без проблем с его обработкой и соответствовать запросам конечного потребителя.
Прибор FN 1000 для определения числа падения
В 1962 году один из разработчиков метода числа падения шведский инженер Харальд Пертен основал компанию Perten Instruments, которая выпускает автоматизированные приборы для определения числа падения и других показателей качества зерновых и масличных культур.
Усовершенствованная модель Falling Number 1000 дополнила линейку приборов в 2016 году. FN1000 – сертифицированный прибор для определения числа падения. Обеспечивает возможность определения активности альфа-амилазы по мировым стандартам в муке и шроте из пшеницы мягких и твердых сортов, ржи, ячмене.
Определение числа падения – это быстрый и простой тест, используемый для опосредованной оценки количества проросших зерен, что гарантирует правильность определения качества зерна. FN1000 надежный, простой в использовании и максимально функциональный помощник, позволяющий оперативно получать достоверные результаты при анализе большого количества образцов.
Автоматический FN1000 позволяет одновременно тестировать один образец в двух параллелях. Устройство имеет автоматический контроль уровня воды в бане, автоматический запуск/завершение анализа. Оператор может также устанавливать опцию остановки тестирования при достижении минимально требуемого числа падения. Все эти функции помогают ускорить анализ образцов в устройстве.
Благодаря изолированной водяной бане и охлаждению ее крышки прибор безопасен для оператора. Мешалки и вискозиметрические пробирки соответствуют требованиям действующих стандартов, как и для всех моделей приборов по определению числа падения компании Perten.
FN1000 также содержит датчик барометрического давления для коррекции высоты, функцию усреднения результатов, современный интерфейс с сенсорным экраном и улучшенную интеграцию в LIMS для отслеживания и управления данными. Прибор можно использовать также для определения числа падения с добавлением грибковой альфа-амилазы.
