Sopp kan ødelegge bakekvaliteten

Flere av de norske sortene har potensiale for å gi svært god bakekvalitet. Like fullt erfarer møllene at norsk hvete varierer mye i kvalitet i enkelte sesonger, og at glutenkvaliteten kan være svakere enn det sortene potensielt kan levere. I mange år har forskere jobbet med å identifisere hvilke faktorer som skaper uhensiktsmessige variasjoner i glutenkvalitet. Nå har forskningen gjort viktige fremskritt for å forstå noen av disse faktorene.

Sopp «spiser opp» glutenproteinene

I enkelte sesonger blir det registrert betydelig angrep av sopparter innen slekten Fusarium i korn i Norge. Fusarium har fått stor oppmerksomhet fordi disse soppene kan produsere giftstoffer, såkalte mykotoksiner, som er helseskadelige for dyr og mennesker. Det er derfor etablert grenseverdier for innhold av mykotoksiner i korn som skal brukes til mat og fôr, og det arbeides intenst for å utvikle nye hvetesorter med bedre resistens mot Fusarium. 

Vi mistenkte at Fusarium hadde skylden for variasjonen i glutenkvalitet, og startet med å undersøke mulige årsakssammenhenger. Vi jobbet på flere fronter, blant annet med å analysere hveteprøver fra feltforsøk og fra kontrollerte smitteforsøk i veksthus. I tillegg har vi undersøkt om utvalgte sopparter har evne til å bryte ned og utnytte glutenprotein som næringskilde. Forsøkene har vist at flere av soppartene som infiserer hvete, kan nyttiggjøre seg av glutenproteiner for egen vekst. Når disse soppene etablerer seg i akset til kornplantene kan glutenkvaliteten i kornet blir svært svekket slik at bakekvaliteten ødelegges.

Hveten sorteres etter forhåndsdefinerte kvalitetsklasser

Den norske hveten sorteres for tiden i fire ulike kvalitetsklasser etter glutenproteinenes evne til å danne et viskoelastisk nettverk i deigen. Denne sorteringen skjer på grunnlag av sortenes potensielle glutenkvalitet, bestemt av deres gener for ulike typer av glutenproteiner. Glutenkvaliteten analyseres grundig for nye sorter som er til utprøving i Norge, og dette inkluderer også prøvebaking. Basert på disse resultatene blir nye sorter plassert i riktig kvalitetsklasse. Når et hveteparti leveres ved kornmottaket, blir det tippet i riktig silo tilsvarende hvilken klasse sorten tilhører. Variasjon i glutenkvalitet som skyldes forhold knyttet til dyrkingsmiljøet blir derfor ikke hensynstatt i denne sorteringen.

Dette kan gi store utfordringer dersom forhold under dyrkingen gjør at sortene ikke oppnår den forventende glutenkvaliteten. I forsøk er det funnet betydelig variasjon i glutenkvalitet innen samme hvetesort. I noen tilfeller har vi fått inn prøver med en dramatisk svekket glutenkvalitet, og som ikke har hatt bakeevne i det hele tatt. Dersom slike partier blir godtatt som mathvete og tippet i matsiloen, kan de redusere kvaliteten av større partier. Dette vil være en kilde til ustabil og uforutsigbar kvalitet som er utfordrende for etterfølgende ledd i verdikjeden.

Kjølig norsk sommer er ikke årsaken

Søken etter årsakene til at glutenkvaliteten blir svekket på grunn av forhold ved dyrkingsmiljøet har pågått i mange år. En av hypotesene har vært at svært svak glutenkvalitet har sammenheng med lave temperaturer under kornets utvikling, særlig i perioder som er viktig for innlagring og oppbygning av glutenproteiner. Det er utført en rekke forsøk i klimaregulerte vekstrom med forskjellige temperaturer fra lave til høye, sett i forhold til en norsk sommer. Resultatene viste at høyere temperatur kan gi en litt sterkere gluten, men denne effekten er relativt liten, og den kan variere med sortene. Det ble konstatert at god og på alle måter tilfredsstillende glutenkvalitet ble oppnådd også under temperaturer som tilsvarer en kald norsk sommer.

Analyser av prøver fra feltforsøk over mange år avdekket imidlertid at prøver med svært svekket glutenkvalitet var frekvente i enkelte sesonger.  Et eksempel er 2011-sesongen der det ble funnet betydelig svekket glutenkvalitet i høsthvete på tre av de totalt fem lokalitetene som ble undersøkt. Analyser av værdata viste at fenomenet med svekket glutenkvalitet forekom i sesonger med kjølig og fuktig vær, og var i stor grad var sammenfallende med betydelige angrep av Fusarium-sopper på korn i Norge. Dermed ble hypotesen dreiet mot hva som skjer med glutenproteinene i kornet når det angripes av Fusarium.

Enzymer bryter ned hveteprotein

Det er en rekke arter av Fusarium-sopper som kan infisere korn i Norge. I tillegg til mykotoksiner, kan soppene også produsere enzymer som bryter ned vertsplantenes proteiner. Slike enzymer heter proteaser.

I det videre arbeidet for å undersøke mulige årsakssammenhenger mellom soppangrep og svekket bakekvalitet er det jobbet med flere forsøksmaterialer. Et utvalg av prøver med henholdsvis svært svekket og normalt god glutenkvalitet har blitt analysert for tilstedeværelse av sopp og andre mikroorganismer. Metoden kalles meta-genomikk, og er basert på identifisering av mikroorganismer gjennom analyser av DNA. Denne metoden viste i dette tilfellet at prøver med svekket glutenkvalitet hadde høy forekomst av sopper innen slekta Microdochium (en annen vanlig forekommende soppslekt i Norge, også kjent under navnet snømugg).

I et annet studie ble det valgt ut prøver som var henholdsvis med og uten angrep av Fusarium. Det ble etablert metoder for å karakterisere glutenproteinenes oppbygning, og for å avdekke protease-aktivitet i prøvene. Deretter ble det utført kontrollerte forsøk i veksthus der hveteplanter ble smittet med ulike sopparter, og det ble gjort dyrkingsstudier av en rekke kandidat-sopper på næringsmedium med glutenprotein som eneste kilde til nitrogen for å se hvilke sopper som kan nyttiggjøre seg dette.

Arbeidet har gitt tydelige resultater.  Vi har sett at hveteprøver med sterke angrep av Fusarium har hatt nedbrutte glutenproteiner og aktive proteaser. Slike prøver har svært svekket glutenkvalitet. I noen tilfeller har kun en liten innblanding av en slik prøve vært ødeleggende for bakekvaliteten. Smitteforsøket under kontrollerte klimaforhold viste at Fusarium graminearum og Fusarium avenaceum kan forårsake nedbrytning av glutenproteiner og gi sterkt svekket glutenkvalitet. Medieforsøkene med glutenprotein som eneste nitrogenkilde viste at flere av de soppene som normalt kan infisere hvete, kan nyttiggjøre seg av glutenproteiner for egen vekst. Dette ble tydelig vist for Microdochium-arter. Også andre resultater fra feltforsøk med hvete støtter dette resultatet, selv om endelige beviser for at Microdochium kan forårsake redusert bakekvalitet i hvete fortsatt mangler.

Konsekvenser og muligheter

Arbeidet har gitt ny innsikt i ett fenomen som kan være en viktig årsak til uhensiktsmessige variasjoner i glutenkvalitet. Viktige elementer i denne forståelsen er kunnskap om hvordan mikroorganismer som infiserer og utvikler seg i kornet gjennom kornfyllingsperioden, kan være med på å svekke bakekvaliteten i korn. Det er også verdt å merke seg at proteaser som soppene produserer i kornfyllingsfasen før høsting, kan beholde sin aktivitet i tørt korn under lagring, og dermed bidra til ytterligere nedbrytning under bakeprosessen når det tilføres væske.

Det gjenstår fortsatt arbeid med å identifisere hvilke sopper som gir kvalitetsskader under praktisk dyrking, og under hvilke miljøforhold dette skjer i et omfang som gir utfordringer i verdikjeden. Slik kunnskap vil være avgjørende for å kunne treffe effektive tiltak som kan gi bedre og mer stabil hvetekvalitet i framtiden.