Kakvoća i namjena žitarica

Nakon žetve, žitarice kao i ostale kulture ulaze u skladišta i od tog trenutka primjenjuju se različite tehnologije dorade i skladištenja, odnosno posliježetvene tehnologije. Izraz posliježetvena tehnologija je preuzet i dorađen iz engleskog jezika (engl. postharvest technology) i u literaturi se mogu pronaći različite posliježetvene tehnologije u ovisnosti od stupnja razvijenosti tehnologija dorade i skladištenja te općenito od stupnja razvijenosti određene zemlje u svijetu. Međutim, cilj svim posliježetvenim tehnologijama je sačuvati određeni proizvod ili sirovinu do trenutka korištenja. Tu treba nešto objasniti jer zrno žitarica može biti i gotovi proizvod, kao npr. zrno kukuruza kokičara, jer se zagrijavanjem zrna raspucavaju i nastaju kokice koje su gotovi proizvod.

Zrno pšenice i ostalih žitarica sirovine su za mlinsku industriju u kojoj nastaju također sirovine za pekarsku industriju, ali i gotovi proizvodi koje treba termički obraditi i dobivaju se gotova jela koja ljudi konzumiraju već puno godina (palenta, žganci, griz). Zrna žitarica koriste se kao sirovina u različitim industrijama, a prema nekim izvorima kukuruz se nalazi u 1000 različitih proizvoda. Kukuruz se koristi u prehrani ljudi, važna je komponenta hrane za životinje i sirovina za proizvodnju alkohola. Velike količine kukuruza se koriste za proizvodnju etanola koji se koristi kao pogonsko gorivo u mješavini s benzinskim gorivima za pokretanja automobila.

Ječam se koristi za hranidbu životinja i u proizvodnji piva jer se iz ječma dobiva slad. Manjim dijelom ječam se koristi u pekarskoj industriji. Raž se koristi u pekarskoj industriji i u proizvodnji alkohola. Zob u pekarskoj industriji, ali i za proizvodnju pahuljica (zobene pahuljice) kao i u farmaceutskoj industriji. Tvrda pšenica ili durum pšenica koristi se za proizvodnju tjestenine. Riža je jedna od najvažnijih žitarica i koristi se u prehrani ljudi. Pšenoraž ili tritiklae i proso se koriste u prehrani ljudi, a sirak u hranidbi životinja i za proizvodnji metli i četaka.

Današnji život bio bi osiromašen kad bi u potpunosti izbacili žitarice. Žitarice su prije svega izvor energije, a onda proteina. Žitarice sadrže relativno malo proteina u usporedbi s leguminozama. Međutim, ipak se iz žitarica na svjetskoj razini dobiva dosta proteina s obzirom na veliku proizvodnju (2000 milijuna tona u 2000. godini; 200 milijuna tona proteina). Kako su se žitarice počele koristiti za različite namjene, tako su se pojavljivali i razvijali različiti čimbenici pomoću kojih se mogla procijeniti i kakvoća žitarica.

Otkup žitarica i parametri kvalitete

Može se utvrditi da su neki čimbenici kakvoće ipak zajednički za sve žitarice. Kod otkupa žitarica, odnosno kad žitarice ulaze u skladišta, koriste se parametri kvalitete kojima se prije svega želi odrediti zdravstveno stanje, tehnologiju dorade i skladištenja, i pogodnost za određenu namjenu. Među navedenim parametrima su: vlaga zrna, hektolitarska masa, sadržaj proteina i primjese.

Vlaga zrna je parametar koji je jako važan i nezaobilazan jer nepoznavanjem ovog čimbenika stvaramo uvjete da se dobiveni prinos smanji, pa čak da i potpuno ostanemo bez prinosa. Možda navedeno zvuči pretjerano, ali svatko je do sada barem jednom u svom životu vidio što se događa s proizvodima koji nisu bili pravilno uskladišteni, samo što tada nismo kvarenje povezivali i sa sadržajem vlage. Poznavanjem sadržaja vlage može se odrediti vrijeme, tzv. sigurnog skladištenja, odnosno vrijeme u kojem neće doći do kvarenja, što nam s druge strane daje sigurnost, ali i vrijeme u kojem će se obavljati druge aktivnosti. Uskladištena masa zrna je ekološki sustav u kojem se nalaze određeni čimbenici koji djeluju na dužinu trajanja sigurnog skladištenja.

Vlagu u zrnu svakako treba povezati s prisutnim mikroorganizmima koji se nalaze na zrnu. Naime, zrno žitarica nije sterilno i u uvjetima povoljnim za rast i razvoj mikroorganizama, oni se brzo razvijaju i počinju koristiti suhu tvar zrna, uzrokujući gubitke u masi i kakvoći. Što je još gore, u određenim uvjetima mikroorganizmi mogu producirati i sekundarne produkte svog metabolizma, odnosno mikotoksine koji mogu uzrokovati različite probleme za životinje i ljude ako konzumiraju kontaminirana zrna žitarica.

Osim, mikroorganizama tu su i štetni insekti koji mogu djelomično ili u potpunosti uništiti zrno. Štetni insekti mogu još tijekom uzgoja na polju prouzročiti gubitke u količini i u kakvoći. Zrno je živi organizam i u njemu se odvijaju različiti procesi i nakon žetve. Taj dio u životu zrna naziva se posliježetveno dozrijevanje (engl. postharvest ripening). Tijekom posliježetvenog dozrijevanja u nekih žitarica poboljšavaju se pekarska svojstva (pšenica), kod drugih nestaje dormantnost (nemogućnost klijanja, ječam).

Posliježetveno dozrijevanje

Tijekom posliježetvenog dozrijevanja, odvijaju se složeni biokemijski procesi. Najvažniji čimbenici koji utječu na proces posliježetvenog dozrijevanja jesu: vlaga, temperatura, stupanj aeracije i sastav zraka međuzrnevljenog prostora. Tijekom posliježetvenog dozrijevanja kod pšenice mogu se ovisno o izvoru iz literature, povećavati ili smanjivati broj padanja i sedimentacijska vrijednost, što je ovisilo o uvjetima koji su bili u skladištu. Pšenica u prosjeku nakon 3 mjeseca odležavanja dostiže optimalna svojstva mljevenja i pečenja.

Maksimalne vrijednosti za volumen kruha kod pšenice su nakon 4 do 5 mjeseci skladištenja. Svježa pšenica obično se miješa s 5 do 15 % stare pšenice kako bi se postigla poželjna svojstva mljevenja.

Tijekom skladištenja zrna, važno je poznavati vlagu zrna, relativnu vlagu zraka u prostoru u kojem se skladišti zrno, temperaturu zrna i temperaturu zraka u kojem je zrno uskladišteno. Vrlo je važno poznavati tzv. kritičnu vlagu zrna. To je sadržaj vlage iznad kojeg se procesi u zrnu odvijaju vrlo brzo i u kratkom vremenu nastaju veliki gubici. Kritična vlaga ovisi o temperaturi pri kojoj će se zrno skladištiti te o dužini i načinu uskladištavanja. Upravo na poznavanju relacija između prije navedenih čimbenika, može se duže ili kraće vrijeme sačuvati zrno žitarica bez većih gubitaka.

Npr. u zrnu žitarica može biti i veća vlaga od npr. 14 %, ali se tada zrno mora što prije preraditi ili iskoristiti za određenu namjenu. Ili u drugom slučaju, temperatura zrna mora biti što je moguće niža. Dobra je situacija kad su i vlaga zrna i njegova temperatura niski, što je ponekad teško ostvariti i tada se mora pristupiti jednoj od prije navedenih posliježetvenih tehnologija uz primjenu postupka sušenja.

Jedan od procesa koji se odvijaju u zrnu žitarica je i disanje. S obzirom da se zrno žitarica smješta u skladišta u kojima nije u potpunosti onemogućen ulazak zraka, postoje više ili manje povoljni uvjeti za aerobno disanje. Produkti aerobnog disanja su: CO₂, voda i toplina. To znači da u uvjetima visoke vlage zrna i visoke temperature zraka, može doći do razvoja topline u masi zrna. Tada se govori o tzv. samozagrijavanju. Ako se na vrijeme ne reagira, može doći do potpunog samozagrijavanja, odnosno cijela masa zrna poprimi visoku temperaturu. Iz svega navedenog potrebno je poznavati sadržaj vlage u zrnu. Jedno od najstarijih parametara koji su se koristili za ocjenu kakvoće pšenice je hektolitarska masa.

Hektolitarska masa ili masa jednog hektolitra (100 l) može ukazati što se sve događalo tijekom uzgoja žitarica, ali i tijekom skladištenja. Postoji oprema kojom se može odrediti vrlo brzo vrijednost hektolitarske mase i vlage zrna, i takva se oprema koristi na otkupnim mjestima i u industriji. Inače se hektolitarska masa određuje uz pomoć tzv. hektolitarske vage ili Schopperove vage.

Umjesto posude od 100 litara na vagama se koristi posuda volumena 2,5 dcl (0,25 l). Postoje i tablice iz kojih se može očitati vrijednost hektolitarske mase na osnovi mase koja se utvrdi na vagi.

Kod pšenice se iz vrijednosti hektolitarske mase može približno odrediti i koliko će biti izbrašnjavanje ili izmeljivost, odnosno koliko se može dobiti brašna iz pšenice. Zato je i danas hektolitarska masa jedno od važnih parametara za mlinsku industriju. Veće vrijednosti hektolitarske mase ukazuju da je zrno dobro popunjeno, da je manji sadržaj vode u zrnu i da ima manje primjesa.

Naime, dosadašnjim istraživanjima utvrđeno je da su hektolitarska masa i vlaga zrna u negativnoj korelaciji, odnosno kako se povećava sadržaj vode u zrnu tako se smanjuje i vrijednost hektolitarske mase i obrnuto. Isto tako, kako se povećava udio primjesa u masi zrna tako se smanjuje i vrijednost hektolitarske mase. Hektolitarsku masu povećavaju kompaktna, staklasta i zrna glatke površine. Na hektolitarsku masu utječu i svojstva genotipa pšenice. Svakako treba navesti da i klimatske prilike i agrotehnički zahvati tijekom uzgoja pšenice utječu na vrijednost hektolitarske mase. Međutim, hektolitarska masa nije u potpunosti siguran čimbenik kad se želi odrediti prinos brašna tijekom postupka mljevenja. Zašto je to tako? Prema nekim autorima, veće vrijednosti hektolitarske mase utvrđene su kad je manji udio perikarpa (ljuske, posija) u strukturi zrna.

Okruglo ili duguljasto zrno, koje je bolje?

Okruglo zrno bolje je s aspekta mljevenja, nego duguljasto. Geometrijska svojstva, kao što su veličina i oblik, jedna su od najvažnijih fizikalnih svojstava koja se razmatraju tijekom prerade žitarica. Oblik pšenice može se opisati kao okrugli (sličan kugli – sferoidu). Zrno pšenice ima tri glavne dimenzije i to su: dužina, širina i debljina. Za proizvođače brašna, tj. mlinare jednolikost zrna potencijalno je važno fizičko svojstvo. U procesu mljevenja, kondicionirana pšenica prvo se melje na nekoliko krupača kako bi se odvojio endosperm od vanjskog omotača (perikarp). U slučaju kad je velika varijacija u veličini zrna, mala zrna prolaze kroz krupače nedovoljno samljevena ili polomljena u početnom procesu krupljenja. To zahtijeva dodatan postupak s ovakvim zrnom. Dodatni postupak zahtijeva više vremena za mljevenje i povećava potrošnju energije. Osim toga, dodatna prerada može smanjiti kakvoću brašna.

Masa 1000 zrna također je čimbenik kakvoće koji ovisi o veličini zrna i specifičnoj masi zrna. Ako je veća, veći je i udio endosperma u zrnu pa se i ovaj podatak može koristiti kao približna ocjena prinosa brašna. Količina primjesa u masi zrnatih proizvoda svakako ovisi o primijenjenoj agrotehnici i o organizaciji žetve. Veća količina primjesa povećava volumen mase pa se na taj način zahtijeva i povećanje volumena u transportu i veći volumen skladišnog prostora.

Pšenica se ne može mljeti u stanju u kakvom se isporučuje mlinovima. Premda se čišćenje provede prije stavljanja pšenice u silos, kod prijama u mlin potrebno je pšenicu ponovo očistiti jer sadrži određene količine primjesa. Primjese pšenice i ostalih žitarica dijele se na bijele, crne i ukupne primjese. Bijele primjese su: polomljena zrna, štura zrna(ona koja poslije uklanjanja svih ostalih primjesa propadaju kroz sito s otvorima 2 mm širine (za pšenicu) ili kroz sito s otvorima 1,8 mm širine (za raž europskog podrijetla) ili 1,7 mm (za ostalu raž)).

U bijele primjese pripadaju i zrna ostalih žitarica, proklijala zrna, zrna oštećena štetnicima, zrna s klicom promijenjene boje te zrna oštećena mrazom. Crne primjese su: sjemenke korova (otrovne i neotrovne), pokvarena zrna, ražena glavnica, zrna zaražena glavnicom, pljeva, insekti, dijelovi insekata i nečistoće. Ukupne primjese su zbroj bijelih i crnih primjesa. Važan parametar u trgovini zrnom je i lom zrna koji nastaje već tijekom žetve, ali i kasnije tijekom dorade i skladištenja. Osim vidljivih oštećenja zrna postoje i napukline koje se mogu odrediti tek detaljnijom analizom zrna. Na otkupnim mjestima koristi se oprema i za brzu detekciju mikotoksina u žitaricama. Za nekoliko minuta može se dobiti informacija o prisustvu određenog mikotoksina u masi žitarica.

Prednosti i ograničenja biljnih proteina

Sadržaj proteina u pšenici može iznositi od 6 do 20 %. Kakvoća proteina žitarica, razlog je zbog kojeg se zrno na različite načine prerađuje i koristi. Posebno je važna kakvoća proteina u slučaju pšenice jer se velike količine ove žitarice koriste u humanoj konzumaciji kroz proizvodnju kruha, peciva i ostalih proizvoda.

U usporedbi sa mesom, biljni protein više je ekonomski isplativ u proizvodnji, ali kad se koristi kao izvor proteina u prehrani ljudi i monogastričnih životinja, većina biljnih proteina je prehrambeno nekompletna zbog njihove deficijencije u nekoliko esencijalnih aminokiselina. Deficijencija u određenim aminokiselinama smanjuje njihovu korisnost iako ostalih ima u izobilju. Općenito, proteini žitarica su siromašni u lizinu, triptofanu i treoninu. Sljedeće ograničenje biljnih proteina je slabija probavljivost.

Jedna od sastavnica kakvoće žitarica kao mlinskih sirovina je i lijepak ili gluten. Gluten je odgovoran za dobivanje kvalitetnih pekarskih proizvoda određenog volumena i spužvaste strukture. Kod svih žitarica, nije ista kakvoća glutena, a neke žitarice niti nemaju gluten. Najviše istražen gluten je onaj kod pšenice, a isti ima i najbolju kakvoću što je rezultat istraživanja i oplemenjivanja. Fizička svojstva tijesta određuje uglavnom gluten ili lijepak, iako i prisutnost topljivih bjelančevina (nije neophodno u tijestu), igra određenu ulogu i može u manjoj mjeri utjecati na tijek razvoja tijesta, apsorpciju vode i kakvoću brašna. Gluten se dijeli u dvije frakcije bjelančevina: gliadin i glutenin.

U glutenu se ove dvije frakcije nalaze u približno istim količinama. Gliadinska frakcija utječe na prinos volumena kruha dok glutenin određuje razvoj i vrijeme tijesta. Pšenica ima najbolju kakvoću lijepka od svih žitarica. Kod zrna s većim sadržajem bjelančevina presjek zrna je staklav, a s manjim sadržajem-brašnav, iako je ovaj pokazatelj nestalan jer se može pod utjecajem vremenskih prilika mijenjati bez važnije promjene sadržaja bjelančevina.

Kakvoća glutena (lijepka) je uglavnom sortno svojstvo. Naime, utvrđeno je da pšenice koje imaju isti sadržaj proteina, mogu dati brašna koja neće imati ista svojstva pecivosti. Ove razlike često su rezultat kvalitetnih razlika u proteinima glutena. Sadržaj proteina može se na otkupnim mjestima i u prerađivačkoj industriji odrediti brzo korištenjem opreme koja u cijelom zrnu u uzorku određene mase određuje proteine pa i sadržaj glutena. Inače se sadržaj proteina može odrediti postupkom po Kjeldahlu. Po ovoj metodi određuje se sadržaj dušika u ispitivanom uzorku, a onda se ta vrijednost množi faktorom 5,7 i preračunava u sadržaj proteina. Količina proteina u zrnima unutar jednog klasa može varirati između 5 i 7 %. Na osnovi sadržaja proteina i sedimentacijske vrijednosti pšenice su se razvrstavale u tri kvalitetna razreda.

Tablica 2: Vrijednosti pšenice – tri kvalitetna razreda

Ovakvu podjelu pšenica moguće je pronaći u propagandnim materijalima pojedinih sjemenskih kompanija. Vrijednosti sedimentacijskog testa kreću se od 3 koliko iznosi za jako slabe pšenice pa do 70 koliko iznosi za jako dobre pšenice. Pod sedimentacijskom vrijednošću podrazumijeva se volumen nastalog taloga dobivenog pod određenim uvjetima u suspenziji brašna i mliječne kiseline prema standardnoj metodi. Kreće se u rasponu od 0-70 cm³.

Sedimentacijska vrijednost ovisna je o količini i kakvoći glutena. Ako se sedimentacijska vrijednost podijeli s postotkom proteina u pšenici dobije se specifična sedimentacijska vrijednost koja se može koristiti kao pokazatelj kakvoće glutena. Elastičnost, rastezljivost i čvrstoća glutena mogu se ispitati i prstima. Tako se kuglica glutena u početku lako rasteže, ali kako pređe granicu elastičnosti raste otpor i gluten se sve teže rasteže i na kraju popusti, i pukne. Vrlo je kratak onaj gluten ako se rastegne samo do 5 cm, kratak do 10 cm, srednje rastezljiv do 20 cm, a vrlo je rastezljiv onaj koji se rastegne do 25 cm.

Reološke analize i korišteni instrumenti

Puno više o kakvoći pšeničnog brašna može se doznati iz reoloških analiza. Instrumenti koji se koriste za određivanje reoloških svojstava tijesta su farinograf (Brabenderov farinograf). Na osnovi podataka koji se dobiju farinografom, brašna se svrstavaju u kvalitetne grupe i ocjenjuju pomoću kvalitetnih brojeva. Kvalitetni broj brašna (Hankoczy) može iznositi od 0 do 100. Kvalitetne grupe brašna su: A1, A2, B1, B2, C1 i C2.

Ekstenzograf (Brabenderov ekstenzograf) je instrument koji bilježi promjene otpora koji nastaje prilikom rastezanja komada tijesta. Njime se može unaprijed utvrditi ponašanje tijesta u proizvodnji kruha. Amilograf (Brabenderov amilograf) daje procjenu o kvaliteti brašna i prikladnosti brašna za različite primjene, podatke o pecivnim karakteristikama brašna, služi za procjenu specijalnih vrsta brašna te pruža pomoć pri kontroli dodatka enzima u postupku proizvodnje pekarskih proizvoda. Amilograf je uređaj s kojim se mjeri viskozitet suspenzije brašna i na osnovu promjene viskoziteta ocjenjuje se amilolitička aktivnost brašna. Alveograf je instrument kojim se ispituje čvrstoća, rastezljivost i elastičnost glutena u tijestu. Uz navedene analize, kakvoća pšenice i brašna mogu se odrediti i uz pomoć gluten indeksa (eng. gluten indxs, GI).

Gluten indeks jednostavna je i brza metoda za određivanje kakvoće glutena. Vrijednost gluten indeksa kreće se od 0 do 100. Kultivari sa slabim (rastezljivim ili mekanim) glutenom imaju nizak gluten indeks, za razliku od kultivara s visokim gluten indeksom koje imaju jak (kratak) gluten. Optimalna vrijednost gluten indeksa krušnih pšenica kreće se od 60 do 90. Brašna koja imaju GI od 60 % do 90 % smatraju se optimalnima za pekarsku industriju.

Broj padanja (eng. falling number, FN) je međunarodna standardna metoda za određivanje aktivnosti alfa-amilaze u pšenici i brašnu. Broj padanja izražava se u sekundama. Ako je broj padanja ispod 150 sekundi, pšenica je proklijala i aktivnost alfa-amilaze je visoka. Ako je broj padanja između 200 i 300 sekundi pšenica je bez proklijalih zrna, a aktivnost alfa-amilaze je normalna. Ako je broj padanja veći od 350 sekundi pšenica je bez proklijalih zrna, a aktivnost alfa-amilaze je mala. Uz navedene analize još se određuje sadržaj pepela u zrnu pšenice i u brašnu.

Tip brašna određuje se prema udjelu pepela. Prema Pravilniku o žitaricama i proizvodima od žitarica (NN 81/2016.), u članku 12 navodi se da Mlinski proizvodi od pšenice moraju udovoljavati sljedećim standardima kvalitete:

– Količina pepela, računato na suhu tvar iznosi:

a) do 0,45 % za krupicu i bijelo brašno tip 400

b) od 0,50 % do 0,60 % za bijelo brašno tip 550

c) od 0,65 % do 0,75 % za polubijelo brašno tip 700

d) od 0,80 % do 0,90 % za polubijelo brašno tip 850

e) od 1,05 % do 1,15 % za crno brašno tip 1100

f) od 1,55 % do 1,65 % za crno brašno tip 1600

g) do 3,00 % za prekrupu

h) do 2,00 % za brašno i prekrupu od cjelovitog zrna

i) do 0,90 % za krupicu od durum pšenice

j) od 0,90 % do 2,00 % za brašno od durum pšenice

k) do 5,5 % za klicu i

l) do 7,00 % za posije.

Na sličan način su propisani i tipovi brašna za raž. Nakon svih provedenih analiza moguće je dobiti potpunu sliku kakvoće neke sorte pšenice. Navedene analize kontinuirano se provode u laboratorijima koji su sastavni dijelovi prerađivačke industrije u kojima rade osposobljeni i stručni djelatnici koji znaju kako dobivene podatke pretočiti u kvalitetne proizvode. Postoje i akreditirani laboratoriji u kojima se također provode prije navedene analize. Za druge žitarice postoje drugi parametri kojima se bolje može procijeniti njihova kakvoća. Od prvih pokušaja procjene kakvoće neke žitarice prošlo je dosta vremena, ali je i ovdje ljudska znatiželja bila pokretačka snaga koja je išla u pravcu stvaranja što preciznijih postupaka i pronalaska parametara koji će što bolje opisati kakvoću žitarica i pšenice.

Pročitajte još:

KAKO POSTIĆI VISOKU KVALITETU I PRINOS ZRNA PŠENICE?