Sveriges lantbruksuniversitet (SLU); Stiftelsen Lantbruksforskning; Jordbruksverket (SJV)

Transkript

1 Bibliografiska uppgifter för Spannmålskvalitet för olika användningsområden - pasta, bröd och plast Tidskrift/serie SLF Rapport Utgivare Utgivningsår 2004 Nr/avsnitt 68 Författare Johansson E. Sveriges lantbruksuniversitet (SLU); Stiftelsen Lantbruksforskning; Jordbruksverket (SJV) Ingår i... Jordbrukskonferensen 2004 Huvudspråk Målgrupp Svenska Rådgivare Nummer (ISBN, ISSN) ISSN

2 Spannmålskvalitet för olika användningsområden pasta, bröd och plast Eva Johansson (a), Ramune Kuktaite (a), Allan Andersson (a), Maria Luisa Prieto-Linde (a), Mikael Hedenqvist (b), Helena Larsson (c), Salla Marttila (a), Gunnar Svensson (a) & Waheeb K Heneen (a) (a) Inst för Växtvetenskap, SLU, Box 44, Alnarp, tel , e-post Eva.johansson@vv.slu.se, (b) Kungliga Tekniska Högskolan, Inst för Fiber- och Polymerteknologi, Stockholm, (c) Inst för Livsmedelsteknologi, Lunds Universitet, PO Box 124, Lund Varför är vete så bra för tillverkning av pasta, bröd och plast? Vetets proteiner har speciella egenskaper och det är dessa som ger vetet dess exceptionella produktegenskaper. Vetets proteiner har en unik förmåga att bilda s.k. disulfidbindningar och på så sätt bygga upp stora nätverk av proteiner, s.k. proteinpolymerer. De övriga komponenterna i vetet bäddas in i dessa proteinpolymerer. Proteinpolymererna är de största som förekommer i naturen och de har mycket speciella egenskaper. De är starka och svåra att bryta ner men har samtidigt en elastisk förmåga eftersom proteinerna förekommer i form av spiraler som kan töjas ut och dras samman, se figur 1. Figur 1. Proteinstrukturer hos gluten från vete (från C. Wrigley). Vetets möjligheter att bilda dessa stora, svårnedbrytbara, elastiska proteinnätverk gör vetet till en lämplig råvara för såväl bröd-, som pasta- och plast-produktion. Andra komponenter, så som tex andra spannmålsslag, hela kärnor, frön etc, kan tillsättas till vetemjölsdegen för att förbättra de nutritionella egenskaperna i tex pasta och bröd (dvs för att göra pastan eller brödet nyttigare). Behovet av vete som en bas kommer dock att kvarstå eftersom vetet är avsevärt mycket bättre än de andra cerealierna (spannmålstyperna) på att bygga upp de stora proteinnätverken. Vad bestämmer produktkvaliteten? Produktkvaliteten är den kvaliteten som tillverkare (industri) och konsument är intresserade av att en produkt skall hålla. Det kan vara t.e.x; * att degen inte skall vara klistrig och fastna i utrustningen vid brödtillverkning. * att brödet skall kunna lagras i affären en viss tid utan att bli torrt. * att brödet skall vara lagom stort och luftigt efter tillverkningen. * att pastan skall ha ett lagom tuggmotstånd och konsistens när den äts. * att plasten från gluten skall ha motsvarande egenskaper som den industritillverkade plasten den skall ersätta har. Proteinerna i vete är med och inverkar på flertalet olika kvalitetsparametrar. Hur proteinpolymererna byggs upp och ser ut i den färdiga produkten (och därigenom påverkar produktkvaliteten) beror dels på hur proteinpolymererna såg ut i det vete som skördats och används för produkten och dels på hur produkten processas. Sammansättningen på proteinpolymererna påverkas t.e.x av tillsats av askorbinsyra i degen och av värme och ph vid tillverkning av plast. Vid pastatillverkning spelar användandet av durumvete respektive brödvete en stor roll. Men oavsett hur stora möjligheterna är att styra produktkvaliteten via produktionsprocessen så spelar odlingsförutsättningarna roll för den kvalitet som erhålls i vetet redan vid skörd. En så bra produktkvalitet som möjligt redan vid skörd är därför av högsta vikt. 63

3 Inverkan av vetesort och odlingsbetingelser på produktkvaliteten hos vete Olika vetesorter innehåller olika typer av proteiner och beroende på vilka proteiner en vetesort innehåller leder det till skillnader i produktkvaliteten. Vissa proteiner ger ett styvare gluten medan andra proteiner ger ett vekare gluten, se figur 2. Figur 2. Inverkan av olika proteiner på glutenstyrkan, där glutenstyrkan har mätts med hjälp av specifik Zeleny volym (från E. Johansson 1993). Genom kunskap om vilka olika proteiner som bidrar till ett starkare respektive svagare gluten, kan växtförädlarna använda proteinsammansättningen i sitt förädlingsarbete för en bra produktkvalitet. En proteinsammansättning som ofta är bra för svenska odlingsförhållanden och för svensk brödproduktion är de proteiner som i figur 2 heter 21*, och Odlingsbetingelser har också visat sig påverka hur proteinpolymererna i vetet ser ut. En varm och solig kärnfyllnadsperiod ger större proteinpolymerer och därmed ett styvare gluten jämfört med en kallare och regnigare kärnfyllnadsperiod. Speciellt stora var skillnaderna mellan t.e.x åren 1991 och då vi hade stora skillnader i temperatur och nederbörd under kärnfyllnadsperioden, se figur 3. Figur 3. Skillnader i temperatur och nederbörd under kärnfyllnadsperioden 1991, 1994 och 1995 (från E. Johansson 2002) Också kvävetillgängligheten har visat sig spela stor roll för proteinpolymeriseringen. Ökad kvävetillförsel medför en högre proteinkoncentration men påverkar polymeriseringen i mindre grad. En något lägre glutenstyrka har observerats med ökad kvävegiva, se figur 4. 64

4 Figur 4. Skillnader i proteinhalt (prot; proteinconcentration x 5), glutenstyrka (glut) och olika proteinparameterar för olika vetesorter, olika år och olika kvävegivor (N1-N4 = ökande kvävega, kg N/ha) (Från E. Johansson 2003). Tidpunkten för kvävetillförseln och därmed kvävetillgängligheten har visat sig spela roll för storleken på proteinpolymererna och därmed på glutenstyrkan och brödbakningsförmågan. I vårvete visade sig en senare kvävegiva (före blomning) ge ett vekare gluten jämfört med om allt kvävet tillsattes i samband med sådd. Försök i växthus har också påvisat att skillnader i längden av kärnfyllnadsperioden i kombination med skillnader i kvävetillgänglighet påverkar polymeriseringen av proteinerna i väldigt hög grad, se figur 5. % LUPP Figur 5. Skillnader i polymerisering av proteiner hos när olika kvävegivor har använts. Hög %LUPP innebär en hög andel stora, svårextraherbara proteinpolymerer (Från E. Johansson 2004). Kort avmognadstid fram till blomning, i kombination med en lång kärnfyllnadsperiod och skillnader i kvävegiva, gav störst skillnader i polymeriseringen av proteinerna. Proteinkvalitet hos vete för olika användningsområden Optimal proteinkvalitet hos vete varierar beroende på användningsområde. Vetemjöl för produktion av Wafers är normalt höstvetemjöl med lågt proteininnehåll men med högt innehåll av stora, svårextraherbara proteinpolymerer. Vetemjölet som används i de svenska bagerierna för brödproduktion är normalt höstvetemjöl med medel proteininnehåll (ca 12%) och medel innehåll av stora, svårextraherbara proteinpolymerer. För att stärka detta normalvetemjöl används antingen svenskt vårvetemjöl eller importerat kvalitetsvetemjöl med högre proteinhalt och större halt stora, svårextraherbara proteinpolymerer. För pastaproduktion används en blandning av durumvete och brödvetemjöl. Durumvete kan inte odlas i större mängder i Sverige och därför vore det av intresse att hitta brödvetemjöler med kvalitetsegenskaper som påminner om durumvetet. Plast tillverkad av vete är idag fortfarande bara en försöksprodukt. Denna produkt har dock stora potentialer genom produktion av vete med rätt kvalitet och processad på rätt sätt. 65

5 Slutsatser Olika spannmålsprodukter såsom t.e.x. pasta, bröd och plast kräver olika kvaliteter av de råvaror, t.e.x. vete som används vid produktionen. Också speciella produkter inom de olika användningsområdena kan kräva speciella kvaliteter hos de råvaror som används vid produktionen. Ett sådant exempel är Wafersmjöl. Stora möjligheter finns idag att styra produktionen av spannmål, genom t.e.x. val av sorter och odlingsbetingelser så att den önskade kvaliteten ehålls. Ett stort tack till finansiärerna av projekten bakom de här presenterade resultaten: SLF, SLU, Cerealia R&D, Formas, VL-stiftelsen, SL-stiftelsen, Nilssons Stiftelse, Fysiografiska sällskapet. Referenser Johansson E, Henriksson P, Svensson G, Heneen WK, Detection, chromosomal location and evaluation of the functional value of a novel high M r glutenin subunit found in Swedish wheats. J Cereal Sci 17: Johansson E, Nilsson H, Mazhar H, Skerritt J, MacRitchie F, Svensson G, 2002, Seasonal effects on storage proteins and gluten strength in four Swedish wheat cultivars. J Sci Food Agric 82: Johansson E, Prieto-Linde ML, Svensson G, Jönsson J (2003) Influences of cultivar, cultivation year and fertilizer rate on amount of protein groups and amount and size distribution of mono- and polymeric proteins. J Agric Sci 140: Johansson E, Kuktaite R, Andersson A, Prieto-Linde ML (2004) Protein polymer built-up during wheat development: influences of temperature and nitrogen timing. J Sci Food Agric (accepted). W rigley, CW, Biopolymers Giant proteins with flour power. Nature 381: