Wie wichtig ist der Proteingehalt für die Backqualität des Weizens?
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- Bettina Kruse
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1 Wie wichtig ist der Proteingehalt für die Backqualität des Weizens? Gerhard Rühl, Doreen Gabriel Institut für Pflanzenbau und Bodenkunde, Julius Kühn-Institut (JKI), Braunschweig Bernburger Qualitätsgetreidetag, 07. September 2016
2 Gliederung Backweizenqualität Backweizenproduktion Ergebnisse aus dem Projekt BackProg Ausblick und Lösungsansätze
3 Winterweizen Eckdaten Wichtigste Kulturart in Deutschland hinsichtlich Anbaufläche und Erntemenge Verwendung: menschliche Ernährung, Tierfutter, Bioenergie, Industriegrundstoff, Saatgut Export nennenswerter Anteile der jährlichen Ernte
4 Backweizen Qualität Qualitätseinstufung - Proteingehalt, Volumenausbeute, Elastizität und Oberflächenbeschaffenheit des Teiges, Fallzahl, Sedimentationswert, Wasseraufnahme, Mehlausbeute Eiweißgehalt - wichtigstes Qualitätskriterium für innerstaatlichen und internationalen Handel Kleberqualität - für Backvolumen bedeutsamer - genetisch determiniert, aber durch Düngung, Klima und Boden beeinflusst Züchtung Negative Korrelation zwischen Kornertrag und Proteingehalt Sorten mit höherer Eiweißqualität und verbesserter Stickstoffeffizienz bei reduziertem Proteingehalt
5 Backweizen Ertrag vs. Proteingehalt Stärkegehalt (%) Proteingehalt (%) 72,00 70,00 68,00 66,00 64,00 62,00 19,00 18,00 17,00 16,00 15,00 14,00 13,00 12,00 11,00 10,00 Quelle: BMVEL, FNR, GFP G112/07 NR Ertrag dt/ha aufsteigend von 40dt/ha bis 120 dt/ha Forderung nach hohen Eiweißgehalten bremst die Züchtung auf Ertrag aus! Züchtung auf sehr gute Kleberqualität bei geringerem Proteingehalt wird zurzeit nicht honoriert! (ggf. Sortenabwertung)
6 Backweizen Produktion Ertrag und Qualität: (Sortenwahl, Anbaumaßnahmen und Witterung) Rohproteingehalt Menge und Zeitpunkt der N-Düngung sortenspezifisch Stickstoffdüngung Empfehlung für höhere N-Menge und späten N-Düngetermin Erfolg der Spätdüngung von Witterung abhängig, kann N-Bilanz deutlich verschlechtern und unerwünschte ökologische Folgen verursachen Sortenvielzahl, Sortenwechsel
7 Backweizen Sorten Quelle: (2010) Linearer Zusammenhang zwischen Proteingehalt und Backqualität?
8 Backweizen Novellierung der Düngeverordnung Ziel: Einhaltung der Vorgaben der Nitrat- und Wasserrahmen-RL Obergrenzen für N-Düngermenge N-Bedarfsermittlung (Ertragserwartung (letzte 3 Jahre), N min -Vorrat im Frühjahr, Vorfrucht, Humusgehalt, Nachlieferung durch langjährige organische Düngung, Düngerausbringung) Unterscheidung zwischen E-, A/B- und C-Weizen Reduktion des Proteingehalts von 1-1,5 % TS prognostiziert Handlungsdruck für Landwirte steigt (Erträge steigern, Kosten senken, Qualität garantieren, Umweltauswirkungen reduzieren)
9 Backweizen Bedeutung des Proteingehalts Aussagen nicht eindeutig Korrelation zwischen Proteingehalt und Backqualität weniger ausgeprägt Sorten verfügbar, die bei geringerem Proteingehalt gute bis sehr gute Backergebnisse erzielen (verbesserte Kleberqualität) Verband deutscher Mühlen: Steigende Proteingehalte wirken sich bei "guten" Sorten in der Tendenz positiv auf das Backverhalten aus Forderung nach Mindestproteingehalten bleibt bestehen Doppelter Boden für Verarbeiter? Können wir uns das in Zukunft noch leisten?
10 Backweizenproduktion Derzeitige Situation Mindestanforderungen an Proteingehalte bei Backweizen E-Weizen: 14 % A-Weizen: 13 % B-Weizen: 12 % Qualitätsbewertung und Bezahlung in Wertschöpfungskette nach Proteingehalt Oftmals N-Spätdüngung zur Anhebung des Proteingehalts Erfolg aufgrund schwer kalkulierbarer Wetterbedingungen fraglich Gefahr negativer ökologischer Konsequenzen
11 Backweizen Kombinationseignung von Sorten 650 Kerubino - Julius 650 JB Asano - Julius Backvolumen [ml/100g] Anteil Julius [%] Backvolumen [ml/100g] Anteil Julius [%] Opal - JB Asano 640 Memory - Rumor Backvolumen [ml/100g] Anteil JB Asano [%] Backvolumen [ml/100g] Anteil Rumor [%] Begemann, 2016
12 Stickstoffdüngereinsparung bei Winterweizen durch verbesserte Vorhersage der Backqualität Koordination: Julius Kühn-Institut (JKI) Institut für Pflanzenbau und Bodenkunde, Braunschweig Projektträger: Bundesanstalt für Landwirtschaft und Ernährung (BLE) Projektdauer: Okt Jan. 2015
13 Zentrale Fragestellung Wie zuverlässig kann die Backqualität mittels Nahinfrarotspektroskopie geschätzt werden? Proteingehalt vs. Backvolumen (RMT) mit verschiedenen NIR-Geräten auf unterschiedlichen Verarbeitungsstufen
14 Zielsetzungen Entwicklung eines zuverlässigen Schnelltests zur Abschätzung der Backqualität durch NIRS Steigerung der Akzeptanz N-effizienter Sorten Schaffung einer Basis für die faire Bezahlung innerhalb der Backweizenproduktionskette verbesserte N-Bilanz beim Winterweizenanbau win-win -Situation für Landwirte, Backindustrie und Umwelt
15 Bestimmung der Backqualität: Rapid-Mix Test (RMT)
16 Probenmaterial zweijährige Feldversuche an zwei Standorten Sortenversuch (20 Sorten und 2 verschiedenen N- und S-Gaben) N-Düngungsversuch (bis zu 10 Sorten und 4 N-Varianten) Zuchtmaterial von verschiedenen Standorten Deutschlands (SH, NS, NRW, BY, BW) je Versuchsjahr wurden 300 aus 800 Proben für Referenzanalytik und Kalibrationsentwicklung ausgewählt
17 Eingesetzte NIR-Geräte Absorbanz log(1/r) 2 Polytec PSS nm FOSS Infratec nm Polytec PSS nm FOSS XDS nm Wellenlänge (nm)
18 Untersuchte Verarbeitungsstufen Ganzkorn Schrot Absorbanz log(1/r) Mehl Teigling Wellenlänge (nm)
19 Kalibrationen Zielgröße: Proteingehalt Backvolumen
20 Güte der Kalibrationen für Backvolumen Wellenlängenbereich(nm) Ganzkorn ungereinigt Ganzkorn gereinigt Schrot Typenmehl Teigling RPD PSS ,82 1,86 1,93 1,98 2,30 PSS ,90 1,90 1,93 2,02 Infratec ,82 1,81 XDS ,92 2,01 RMSEP (ml) PSS ,9 48,9 47,0 45,8 39,2 PSS ,9 47,7 47,0 45,1 Infratec ,6 50,0 XDS ,2 45,6 RPD = Verhältnis aus Standardabweichung des Validiersets und Standardfehler der Vorhersage RMSEP = Root-mean-square error of prediction Backvolumen: Mittelwert 598ml ± 88,5ml SD (Min: 354ml, Max: 836ml)
21 Proteingehalt als Indikator der Backqualität? über alle Proben (n = 591): R² 59% je Qualitätsklasse: E-Sorten: R² 87%, n = 96 A-Sorten: R² 82%, n = 185 B-Sorten: R² 78%, n = 97 Vergleich Proteingehalt <12% und >12% alle Proben: R² 64% vs. 15% E-Sorten: R² 80% vs. 32% A-Sorten: R² 85% vs. 9% B-Sorten: R² 82% vs. 19% Die Aussagekraft des Proteingehaltes als Indikator für die Backqualität nimmt mit steigendem Proteingehalt ab! alle p < 0,001
22 Backvolumen vs. Proteingehalt
23 Backvolumen vs. Proteingehalt Die Steigung bzw. Güte der Korrelation variiert zwischen den Sorten
24 Vorhersage der Backqualität am Ganzkorn (NIRS) R² 74,3% (RPD 2,0) R² 98,7% R² 58,6% R² 56,8% (RPD 1,5)
25 Zusammenfassung NIRS komplexes Merkmal Backvolumen Mehlherstellung, Teigherstellung, Zutaten diese Informationen können nicht in NIR-Spektren enthalten sein geht zulasten der Vorhersagegenauigkeit der NIRS-Kalibrationen Güte der Kalibrationen ähnlich gut für alle getesteten Verarbeitungsstufen beste Kalibration für die Verarbeitungsstufe Teigling geringe Unterschiede zwischen den NIR-Geräten beste Kalibrationen für E-Sorten weiterer Forschungsbedarf Referenzanalytik & Indikatoren der Backqualität, Kalibrationen
26 Zusammenfassung Proteingehalt Das Backvolumen ist nicht bei allen Sorten linear mit dem Proteingehalt korreliert Die Aussagekraft des Proteingehaltes als Indikator für die Backqualität nimmt mit steigendem Proteingehalt ab Für viele Sorten ist eine zusätzliche Stickstoffspätdüngung zur Anhebung des Proteingehaltes fragwürdig
27 Ausblick Novellierung der Düngeverordnung Merklicher Rückgang der Proteingehalte (1 1,5%) erwartet Maximal zulässige N-Bilanzüberschüsse werden weiter gesenkt werden Bedeutung von Sorten mit hochwertigem Eiweiß bei reduziertem Proteingehalt wird zwangsläufig zunehmen
28 Lösungsansätze Gemeinsame Herausforderung! Bessere Kommunikation und Umdenken in der gesamten Backweizen- Wertschöpfungskette notwendig Überdenken der Qualitätsbewertung von Weizensorten! Bedeutung des Proteingehalts Einbeziehung z.b. der Kleberqualität, Qualitätsstabilität (Standort, Jahr) sowie des Aufmischwerts einer Sorte in die Qualitätsbewertung N-Effizienz (N-Aufnahmevermögen, Ertrag, Qualität) Prüfung der Möglichkeit einer sortenreinen Erfassung oder Bildung von Qualitätsclustern (Okermühle, Dresdener Mühle)
29 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!
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