Protein i hvete betydning for bakekvalitet Anne Kjersti Uhlen NMBU Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 1
Utviklingen av norsk mathveteproduksjon Sortsforedling : spiretreghet og glutenkvalitet NMBU Nye sorter: Runar, Reno Bastian, svært god glutenkvalitet Dyrkingsteknikk for økt protein: delt N-gjødsling Bioforsk Prisgradering etter protein Statens kornforretning avvikles Ny markedsordning for korn Bakeforsøk og forskning på baketeknologi Nofima Sortering etter glutenkvalitet, 5 klasser Nye sorter: Bjarne, Zebra, Demonstrant, Mirakel Forskning for bedre stabilitet, effekt av klima på bakekvaliet, NMBU, Nofima, Bioforsk Kilder: SSB, Norske Felleskjøp
Glutenkvalitet Utvikling av norsk mathveteproduksjon - viktige suksessfaktorer Hveteforedling og sortsutvikling Gener for glutenkvalitet Utvikling av dyrkingsteknikk N-gjødsling, delgjødsling for økt protein Godkjenningsår Forskning på kvalitetsegenskaper Sortering etter kvalitet, premiering av kvalitet, industrien kjent med norsk hvetekvalitet Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 3
1989/1990 1990/1991 1991/1992 1992/1993 1993/1994 1994/1995 1995/1996 1996/1997 1997/1998 1998/1999 1999/2000 2000/2001 2001/2002 2002/2003 2003/2004^ 2004/2005 2005/2006 2006/2007 2007/2008 2008/2009 2009/2010 2010/2011 2011/2012 2012/2013 2013/2014 Dagens kvalitetskrav og andel som holder matkvalitet Kvalitetskrav mathvete: Falltall >200 (ikke groskade) Proteininnhold >11,5 (økt fra 10,0 i 2014) Hl-vekt: > 75 (73 klasse 5) 100,00 90,00 80,00 70,00 60,00 50,00 40,00 30,00 20,00 10,00 0,00 Andel mathvete i %! Klasse 1 Sterk Klasse 2 Sterk Klasse 3 Sterk Klasse 4 Sterk Klasse 5 Svak (Bastian) Bjarne Zebra Magnifik (Mjølner) Mirakel Rabagast Demonstrant Olivin Finans Krabat Kuban Elvis Tittel på presentasjon 4 Skagen Utfordring 1: Groskade og lavt falltall
Proteininnhold i hveteklasser 2001 2014 Målt på hvetepartier som er levert, data fra Landbruksdirektoratet 2015* foreløpig data Utfordring 2: Optimalt proteininnhold
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 2015_54 2015_55 2015_56 2015_57 2015_58 2015_59 2015_60 2015_61 Rmax (N) Variasjon i glutenkvalitet mellom felt og år Analyserte prøver fra feltforsøk, gjennomsnitt av markedssorter 1,00 0,90 0,80 0,70 0,60 0,50 Høsthvete 2005-2015 Motstand mot strekking (R max ) 0,40 0,30 0,20 0,10 0,00 År_Felt Utfordring 3: Varierende glutenkvalitet 2011_35 og 2015_57: Romerike 2011_36: Rød
Men norsk hvete kan ha meget god bakekvalitet! 100% norsk! Lantmannen Cerealia lanserte hvetemel med 100% norsk hvete januar 2015 Norske sorter av vårhvete har det genetiske potensialet til å gi en svært god bakekvalitet Tittel på presentasjon Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 7
Effekt av proteininnhold og glutenkvalitet på bakekvaliteten Tittel på presentasjon Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 8
Glutenproteiner i hvete: Danner sammenhengende proteinnettverk (gluten) når deigen eltes Mel + vann + gjær + elting Viskoelastiske egenskaper Gluten utvikles, holder tilbake CO 2 i deigen Gluten Gliadin Glutenin Heving Strekktest av deig/gluten Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 9
Høyere protein gir større brødvolum Klassiske bakeforsøk fra USA Norske bakeforsøk utført av Nofima Aamodt 2003 Finney and Barmore 1948 Høyere proteininnhold gir høyere volum: Bedre mykhet og tekstur Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 10
Institutt for plante- og miljøvitenskap Betydning av glutenkvalitet: Mel med sterk gluten gir høyere elastisitet, og mindre ekstensibilitet. Brødet får bedre form Bedre eve til å holde igjen gassen under heving, og høyere volum Sterk gluten: Svak gluten: Mel med svak gluten kan lett flyte for mye ut, og bli for flate
Resistens mot strekking (elastisitet) Analyser av glutenkvalitet «strekktest» 1.0 R max 0.8 Force (N) 0.6 0.4 Area 0.2 0.0 Ei 0 20 40 60 80 Ext2 Ext 100 120 Distance (mm) Strekkbarhet Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 12
Effekt av proteininnhold og proteinkvalitet på brødvolum og brødform. Resultater fra prosjektet Norsk hveteproduksjon (2001-2003). Brød form (Høyde/bredde) 0.6 0.55 0.5 0.45 0.4 0.35 0.3 0.25 0.2 0 1 2 3 Proteininnhold, moderat-høy Sterk Svak Resultater er fra 20 sorter, dyrket ved to N-nivå (moderat og høyt proteininnhold), og gruppert i sterk og svak proteinkvalitet.
Betydning av proteininnhold og proteinegenskaper for bakekvaliteten Glutenproteiner er avgjørende for heveegenskapene. Glutenkvaliten må tilpasses produkt, resept og bakeprosess Økt proteininnhold gir normalt økt volum Ønskelig med ekstensibel deig samtidig som elastisiteten er stor nok. Finney and Barmore 1948 Norske bakeforsøk med rundstekt loff
Proteininnhold og proteinkvalitet - forskjellig effekt Sterk proteinkvalitet Mer elastisk gluten Tåler/krever lengre eltetid og rasketid Mer robust mel Tåler større innblanding grovt mel 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 gir normalt større volum. Høyere proteininnhold gir en mer ekstensibel deig. Dette kan gi dårligere form av rundstekt brød dersom proteinkvaliteten er for svak. Mel med sterk proteinkvalitet og høyt proteininnhold vil være fordelaktig til grovbrød og for å styrke andre kvaliteter Høyt proteininnhold kan ikke kompensere for svak proteinkvalitet
Super hvetekvalitet i 2014 (vårhvete)! Gjødslingsforsøk med lik basisgjødsling Vollebekk 2014 Delgjødsling med hhv. 4, 6 og 8 kg N gitt til forskjellig tidspunkt Sort Bjarne 100% norsk Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 16
Bakeprodukt, prosess og resept: Hva som er optimal glutenkvalitet og proteininnhold og proteininnhold er avhengig av produkt, bakeprosess og resept. Grove brød og tilsetning av andre kornarter/frø setter større krav Men også andre komponenter i melet er viktg Bakehjelpemidler kan styrke glutenkvaliteten Eks. tilsetting av gluten Tittel på presentasjon Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 17
Hva bestemmer proteininnholdet? Tittel på presentasjon Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 18
Avling og proteininnhold Sterk sammenheng mellom avling og proteininnhold Gjødselplanlegging og norm Utfordring: Høy avling og et optimalt proteininnhold! Viktig kunnskapsgrunnlag: Planteutvikling og avlingsoppbygging Opptaksmønster for N og N-behov Tilgjengelig N i jord gjennom sesongen Tap av N gjennom sesongen Samspill mellom innlagring av protein og stivelse i kornfyllingsperioden Høsthvete har et stort avlingspotensial! Fra Vollebekk 2015 Tittel på presentasjon Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 19
Planteutvikling og avlingsoppbygging - avlingskomponentene antall korn og kornvekt Avlingskomponenter: Antall aks per m 2 Antall korn/aks Vekt per korn Noen viktige prinsipp: Antall korn/m 2 er viktigere for kornavlinga enn vekt/korn God bestandsoppbygging med mange aks, mange korn/aks Mange korn ansatt/m 2 gir god lagerkapasitet (sink) i kornfyllingsperioden Perioden med differensiering av kornet etter blomstring er viktig for antallet endospermceller som blir anlagt Sterk sammenheng mellom antall endospermceller og kornvekt Tittel på presentasjon Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 20
% Opptaksmønster for N og planteutvikling 120 100 80 60 40 Beg. stråstrekking Blomstring avsluttet %N tatt opp % tørrstoff Variasjon i optimal N- gjødsling: Jordart og moldinnhold Forgrøde/vekstskifte Bruk av husdyrgjødsel/ slam/kompost etc. Avlingsnivå 20 0 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 Uke Variasjoner som følge av vær og plantenes utvikling i sesongen! Behov for tilpasning Stort N behov fra begynnende stråstrekking, ved aksskyt er 70-75% av N tatt opp Tittel på presentasjon Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 21
N-gjødslingsstrategi N-mengde Fordeling og tidspunkt for delgjødslinger Virkning på avling Virkning på proteininnhold Tittel på presentasjon Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 22
Innlagring av stivelse i kornfyllingsperioden Innlagring av stivelse: I amyloplaster/ stivelseskorn (A- og B-type) Fra få dager etter blomstring (A-type) Fra ca 15 dager etter blomstring (B-type) Kilde er sukrose (assimilater), vesentlig som dannes under kornfylling (fra flaggblad og akset) Sterk sammenheng mellom innhold av stivelse og kornvekt! Innlagring av stivelse synes å foregå lengre inn i modningsfasen enn protein Tittel på presentasjon Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 23
mg/kernel Innlagring av protein i kornfyllingsfasen Lagerprotein syntetiseres fra 10 dager etter blomstring Innlagres i protein bodies Kilde er aminosyrer (glutamin) Krever energi (fra assimilater) 2,5 2 1,5 1 0,5 0 2010 Bjarne 10 15 20 25 30 35 40 Daa Albumins/glob ulins Gliadins Glutenins Re-mobiliserigng fra lagrede N-reserver i blad og stengler + opptak fra jord gjennom kornfyllingsperioden N-tilgang har stor effekt på proteininnlagring Innlagring av protein synes å være mindre følsom for stress pga tørke/høy temperatur enn innlagring av stivelse Tittel på presentasjon Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 24
Hva så? Forholdene i kornfyllingsfasen kan påvirke proteinprosenten Selv om N-gjødsling og N-tilgang ved blomstring er optimal og etter norm Forhold som avkorter kornfyllingen (tørke, sykdommer) vil kunne gi høyere proteinprosent Forhold som forlenger kornfylling, eller som gir høy fortosyntese i senere del av kornfyllinga kan gi en lavere proteinprosent Kanskje fordi N tilgangen da blir lav Tittel på presentasjon Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 25
Årsaker til lavt proteininnhold i høsthvete 2015? Store avlinger Men gjødsling etter norm (!?) Andre begrensninger på proteininnlagring? Andre næringsstoffer? Resultater fra bladanalyser? Mineraliseringsforholdene 2015 Lav temperatur Store avlinger foregående sesong (?) Synkende moldinnhold?? Nedbør og tap av N Utvasking? Denitrifikajon? Grønn varighet Kjølig kornfylling, nok vann Lite sykdom Fortynningseffekt av stivelse Tittel på presentasjon Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 26
Hva kan vi gjøre for å treffe bedre? Kunnskap om N tilgang gjennom sesongen Mineralisering, tap, Vurdering av avlingspotensiale Når potensialet er høyt? Antall aks, småaks?, vekt/aks, areal flaggblad? Timing delgjødsling Timing og mengde? Balanse andre næringsstoffer? Når avlingspotensialet er høyt? Beslutningsstøttesystemer Tittel på presentasjon Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 27
Takk for oppmerksomheten!