Prosjektet HveteKvalitet - Norsk mathvete med god og riktig baketeknisk kvalitet. Hvetekvaliteten 2014 Andre forskningsaktiviteter i prosjektet Møte Yara 3. Desember 2014 Anne Kjersti Uhlen, IPV-NMBU/Nofima Hvetekvalitet Norges miljø- og biovitskaplige universitet 1
Norsk mathvete med god og riktig baketeknisk kvalitet Tilbakeblikk på norsk hveteproduksjon Hvilke kvalitet trenger vi? Proteininnhold, glutenkvalitet, falltall Variasjoner i hvetekvalitet Utfordringer! Kvalitet i 2014 et godt år! Kvalitetsprognoser Prosjektet «HveteKvalitet» 2014 2017 Andre forskningsaktiviteter Hvetekvalitet Noregs miljø- og biovitskaplege universitet 2
Andel norsk hvete, % 1960/61 1963/64 1966/67 1969/70 1972/73 1975/76 1978/79 1981/82 1984/85 1987/88 1990/91 1993/94 1996/97 1999/00 2002/03 2005/06 2008/09 2011/12 Tilbakeblikk og utfordringer Utviklingen i norsk hveteproduksjon - Andel norsk hvete i mel - Målretta arbeid for kvalitet 2014 et godt år! Prognose 70% norsk? 80.0 70.0 60.0 50.0 40.0 30.0 20.0 10.0 0.0 % norsk hvete i norsk mel Variasjoner i været Kjølige, fuktige somre 2007-2012 Groskade Nedbør høst - vanskelig å så høsthvete Sesong Synkende proteininnhold (!) Mål om økt kornproduksjon! Høy andel mathvete Stigende import av bakevarer Tittel på presentasjon Noregs miljø- og biovitskaplege universitet 3
Hvilken kvalitet trenger vi? Groskade og falltall Proteininnhold Glutenkvalitet Påvirker heveegenskaper i deigen Viktig for brødvolum og brødets form Mykotoksiner, DON Hl-vekt Hvetekvalitet Noregs miljø- og biovitskaplege universitet 4
Gluten proteiner Mel + vann + elting 3-D nettverk Viskoelastiske egenskaper GLUTEN Vaske med vann Gliadiner intramolecular S-S monomere viscous Gluteniner intermolecular S-S polymere elastic Gluten Gliadin Glutenin (Hoseney 1994)
Proteininnhold og glutenkvalitet Glutenkvalitet Gliadin og glutenin - viskoelastiske egenskaper Bestemt av genene (sorten) Modifiseres av dyrkingsmiljø Proteininnhold Virker på brødvolumet Mest bestemt av dyrkingsmiljøet N-tilgjengelighet Vanlig sammenheng mellom proteininnhold og brødvolum Hvetekvalitet 6
Prisgradering sortering Klassifikasjon av norsk hvete etter proteinkvalitet Sterk proteinkvalitet Svak proteinkvalitet Sterk klasse 1 Sterk klasse 2 Sterk klasse 3 Sterk klasse 4 Svak klasse 5 Bastian Bjarne Zebra Bjørke Mjølner Mirakel Berserk Demonstrant Magnifik Finans Rabagast Krabat Olivin Kuban Ellvis Skagen Institutt for plante- og miljøvitenskap
Foredling for glutenkvalitet i hvete 5+10 Vi kjenner mange av genene som gir en sterk glutenkvalitet. Men påvirkningen av dyrkingsmiljøet er fortsatt lite forstått!
Proteininnhold og proteinkvalitet - forskjellig effekt Sterk proteinkvalitet Mer elastisk gluten Tåler/krever lengre eltetid og rasketid Mer robust Større potensiale (form, volum) Svak proteinkvalitet Mer ekstensibel gluten Flyter lettere ut dårligere form Mer utsatt for overelting Mindre toleranse for innblanding av kli/sammalt mel Proteininnhold: Høyere proteininnhold kan gi større volum, men gir også en mer ekstensibel deig som flyter mer. Dette kan gi dårligere form av rundstekt brød, og krever kortere rasketid (som kan gi lavere volum). For brød stekt i form vil prosessen være mer robust for variasjoner i proteinkvalitet, og høyere proteininnhold vil normalt gi større volum.
2005_1 2005_2 2005_3 2005_4 2005_5 2005_6 2005_7 2006_8 2006_9 2006_10 2006_11 2007_12 2007_13 2007_14 2007_15 2007_16 2007_17 2007_18 2007_19 2007_20 2008_21 2008_22 2008_23 2009_24 2009_25 2009_26 2010_27 2010_28 2010_29 2010_30 2010_31 2010_32 2011_33 2011_34 2011_35 2011_36 2011_37 2012_38 2012_39 2012_40 2012_41 2013_42 2013_43 2013_44 2013_45 2013_46 2014_47 2014_48 2014_49 2014_50 2014_51 2014_52 2014_53 Rmax (N) Utfordring: Store variasjoner i glutenkvalitet i Norge 1.00 0.90 0.80 0.70 0.60 0.50 0.40 0.30 0.20 0.10 0.00 Høsthvete 2005-2014 Motstand mot strekking (Rmax) År_Felt
2013: 11,6 %
Hva påvirker proteininnholdet? Samspill mellom næringsforsyning, avlingsoppbygging og miljøforholdene gjennom sesongen
2005_1 2005_2 2005_3 2005_4 2005_5 2005_6 2005_7 2006_8 2006_9 2006_10 2006_11 2007_12 2007_13 2007_14 2007_15 2007_16 2007_17 2007_18 2007_19 2007_20 2008_21 2008_22 2008_23 2009_24 2009_25 2009_26 2010_27 2010_28 2010_29 2010_30 2010_31 2010_32 2011_33 2011_34 2011_35 2011_36 2011_37 Rmax (N) Noen resultater fra 2011, høsthvete: 0,45 0,40 0,35 0,30 0,25 0,20 0,15 0,10 0,05 Rmax, gjennomsnitt av tre felt og to rep i 2011 0,00 Ellvis Finans Magnifik Mjølner Olivin Høsthvete 2005-2011 Motstand mot strekking (Rmax) 0,90 0,80 0,70 0,60 0,50 0,40 0,30 0,20 0,10 0,00 År_Felt
Nytt prosjekt: Hvetekvalitet Norsk hvete med optimalt proteininnhold og god bakekvalitet Hovedmål: Bedre kvalitet og bedre utnyttelse av norsk hvete for å møte nasjonale mål om økt matproduksjon
Samarbidspartnere: Nofima AS Bioforsk Øst Bioforsk plantehelse IPV, NMBU Felleskjøpet Agri Lantmännen Cerealia Stabburet StrandUnikorn Graminor Bakers Bayer A/S Yara Norge Norske Felleskjøp Varighet: 2014 2017 Finansiering: 10560 fra FFL/JA 2640 fra industri Utenlandsk partner: Rothamsted Research, UK 15.12.2014 15
Arbeidspakker: 1. «Årets kvalitet» Kartlegge glutenkvalitet i årets høst, og utarbeide prognose. Leder: Nofima AS 2. «Optimalt proteininnhold og glutenkvalitet gjennom presisjonsgjødsling» Yara N- sensor optimalt og jevnt proteininnhold Strategi for delgjødsling effekt på proteininnhold og glutenkvalitet Leder: Bioforsk Øst 3. «Sammenheng mellom soppangrep og redusert glutenkvalitet» Undersøke om angrep av Fusarium (eller andre sopper) kan gi nedbrutt gluten Betydning av sprøyting mot Fusarium for bakekvalitet Leder: Bioforsk plantehelse 4. «Proteaser som ødelegger glutenkvalitet» Identifisere proteaser som kan bryte ned glutenproteiner - variasjoner mellom sorter Leder: Nofima AS Hvetekvalitet 16
1. Årets kvalitet Arbeidspakkeledelse: Nofima AS Materiale og metoder 2014 Høsthvete hentet fra serien NAPE1106 (soppbehandla del (B), VIPS) 7 felt: Østfold(1), Viken (2), Østafjells (3), Romerike (4), Oppland (5), Rød (7), Staur (8) Sortene: Olivin, Kuban, Magnifik, Finans, Ellvis, Skagen Vårhvete hentet fra serien NAPE1405, VIPS - vårhvete 4 felt: Apelsvoll (1), Romerike (3), Østafjells (4), Viken (5) Sortene: Bjarne, Zebra, Rabagast, Demonstrant, Krabat, Mirakel Prognosen skal si noe om proteinkvalitet og testen som er brukt for dette er Kieffer ekstensograf på gluten vasket fra sammalt mel. Proteininnholdet brukes i tolkningen av resultatene fra kvalitetstesten og er ikke ment som en prognose på proteininnhold.
R max (N) Rmax (N) 0.80 Høsthvete 2005-2014 Motstand mot strekking- Rmax 0.70 0.60 0.50 0.40 0.30 0.20 0.10 0.00 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 År Høsthvete 2014 Snitt over felt: Motstand mot strekking 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0 Ellvis Finans Kuban Magnifik Olivin Skagen Felt nummer
2005_1 2005_2 2005_3 2005_4 2005_5 2005_6 2005_7 2006_8 2006_9 2006_10 2006_11 2007_12 2007_13 2007_14 2007_15 2007_16 2007_17 2007_18 2007_19 2007_20 2008_21 2008_22 2008_23 2009_24 2009_25 2009_26 2010_27 2010_28 2010_29 2010_30 2010_31 2010_32 2011_33 2011_34 2011_35 2011_36 2011_37 2012_38 2012_39 2012_40 2012_41 2013_42 2013_43 2013_44 2013_45 2013_46 2014_47 2014_48 2014_49 2014_50 2014_51 2014_52 2014_53 Rmax (N) Høsthvete 2005-2014 Motstand mot strekking (Rmax) 1.00 0.90 0.80 0.70 0.60 0.50 0.40 0.30 0.20 0.10 0.00 År_Felt
R max (N) R max (N) Vårhvete 2005-2014: Motstand mot strekking (R max ) 0.80 0.70 0.60 0.50 0.40 0.30 0.20 0.10 0.00 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 År Vårhvete 2014 Snitt over felt: Motstand mot strekking 0.80 0.70 0.60 0.50 0.40 0.30 0.20 0.10 0.00
2005_1 2005_2 2005_3 2005_4 2005_5 2006_6 2006_7 2006_8 2006_9 2007_10 2007_11 2007_12 2007_13 2007_14 2008_15 2008_16 2008_17 2009_18 2009_19 2009_20 2010_21 2010_22 2010_23 2010_24 2011_25 2011_26 2012_27 2012_28 2012_29 2012_30 2013_31 2013_32 2013_33 2013_34 2013_35 2014_36 2014_37 2014_38 2014_39 R max (N) Vårhvete 2005-2014 Motstand mot strekking (R max ) 0.90 0.80 0.70 0.60 0.50 0.40 0.30 0.20 0.10 0.00 År_Sted
WP2: Stedsspesifikk dyrkingsteknikk- Proteininnhold og kvalitet Arbeidspakkeledelse: Bioforsk Øst Apelsvoll Delmål 2: Optimalt proteininnhold og mindre variasjon gjennom stedsspesifikk gjødsling og målrettet høsting basert på «pre-harvest»-prediksjoner Undersøke og dokumentere i hvilken grad og hvordan dette kan oppnås. Task 1: Evaluere forskjeller i innhold og kvalitet av protein i hvete, mellom hvete dyrket med uniform vs stedsspesifikk (variabel) N-gjødsling Task 2: Avgrensing av «protein targeted harvesting zones» ved bruk av optisk refleksjonssensor Task 3: Analysere effekten av N-gjødseltype, -mengde og tildelingstidspunkt på avling, proteininnhold og -kvalitet
tramline tramline WP2: Stedsspesifikk dyrkingsteknikk- Proteininnhold og kvalitet Arbeidspakkeledelse: Bioforsk Øst Apelsvoll Task 1: Evaluere forskjeller i innhold og kvalitet av protein i hvete, mellom hvete dyrket med uniform vs stedsspesifikk (variabel) N- gjødsling, ansv: K. Kusnierek, Bioforsk Øst Uniform Variable Uniform Variable 2. dressing fertilization 2. dressing fertilization 2. dressing fertilization 2. dressing fertilization 8m 3m 8m 8m 8m 3m Ett felt (Apelsvoll) Vårhvete N-sensor GS 32-39 Anlegge gjødselruter Uniform vs variert Plante- og jordprøver Avling, kvalitet 100m 40m
3. Effekt av mikroorganismer på bakekvalitet Arbeidspakkeledelse: Bioforsk plantehelse, Bakgrunn: Studier i utlandet har vist at angrep av Fusarium kan gi svekking av glutenkvalitet Fusarium, men også andre sopper er I søkelyset (Penicillium spp. etc.) and Microdochium spp. Effekt av proteaser som soppene produserer? Bedre bakekvalitet etter behandling med proline er rapportert i noen forsøk
Fusarium infeksjon vs. bakekvalitet?
WP3, Tasks: T3.1: Obtain wheat material with optimal and reduced gluten functionality to identify microorganisms associated with reduced gluten functionality using metagenomics and qpcr. T3.2: Reveal whether the infection by selected microorganisms affects gluten functionality in wheat under controlled conditions (greenhouse) T3.3: Assess whether fungicide treatments affecting the levels of specific microorganisms also influence the gluten functionality in wheat.
Takk for oppmerksomheten!
WP2: Stedsspesifikk dyrkingsteknikk- Proteininnhold og kvalitet Arbeidspakkeledelse: Bioforsk Øst Apelsvoll Task 2: Avgrensing av «protein targeted harvesting zones» ved bruk av optisk refleksjonssensor, ansv: K. Kusnierek, Bioforsk Øst Vårhvete GS 65 m.fl Spectrometers: - N sensor (a) - ASD Fieldspec 3 (c) Thermal camera: - FLIR TAU 320 (b) (c)