Trigo Candeal parta pasta y pan de alta calidad. Control Genético, Efectos Agro-

Climatológicos y Métodos para Evaluar y Mejorar

Seminario InternacionalSeminario Internacional“Producción de trigo candeal bajo condiciones de sequia”. Nov. 11,2009 INIA Quilamapu, Chillan Chile.

Seminario InternacionalSeminario Internacional“Producción de trigo candeal bajo condiciones de sequia”. Nov. 11,2009 INIA Quilamapu, Chillan Chile.

Climatológicos y Métodos para Evaluar y Mejorar Calidad Industrial

Roberto J. Peña, Karim AmmarPrograma Global de Trigo

CIMMYT

PresentaciónPresentaciónIntroducción.Introducción.El trigo cristalino. Consumo y usosEl trigo cristalino. Consumo y usos

Composición y factores de calidad bajo control genéticoComposición y factores de calidad bajo control genético

Factores bióticos y abióticos que afectan la calidadFactores bióticos y abióticos que afectan la calidad

Efecto de la fertilización y el manejo de cultivo sobre la calidadEfecto de la fertilización y el manejo de cultivo sobre la calidadEfecto de la fertilización y el manejo de cultivo sobre la calidadEfecto de la fertilización y el manejo de cultivo sobre la calidad

Mejoramiento genético.Mejoramiento genético.EstrategiasEstrategiasAmpliación de la diversidad en gluteninas Ampliación de la diversidad en gluteninas Métodos de caracterización y selecciónMétodos de caracterización y selecciónUsos alternos/complementariosUsos alternos/complementarios

Distribución del área de producción mundial de trig o.Distribución del área de producción mundial de trig o.

~45% en países en desarrollo y ~20% economías emerg entes de EE & CEI

Países en desarrolloPaíses en desarrollo

Economías emergentesEconomías emergentesÁreas de producción de trigo cristalinoÁreas de producción de trigo cristalino

Usos de Trigo CristalinoUsos de Trigo CristalinoLos productos a base de trigo cristalino son divers os:Los productos a base de trigo cristalino son divers os:

1.1. La Pasta es consumida en todo el mundo.La Pasta es consumida en todo el mundo.2.2. Couscous, pan y Burghul se consumen en el Norte de África Couscous, pan y Burghul se consumen en el Norte de África

y en Asia occidentaly en Asia occidental

Usos principales *Usos principales *AméricaAmérica Medio Oriente Medio Oriente

UsoUso & Europa& Europa & África Norte & África Norte ______________________________________________________________________________________________PastaPasta ((9797--99%99%)) (15%)(15%)

Pan deT. durum

PastaPasta ((9797--99%99%)) (15%)(15%)

Panes Panes localeslocales (~2%, Europa)(~2%, Europa) (( 50%50%))

CouscousCouscous & & bulgurbulgur ------ (( 19%19%))

Otros (mote chileno, Otros (mote chileno, peruano, peruano, pordigepordige etcetc,) (~,) (~1%)1%) (16%)(16%)_______________________________________________* Bozzini, 1988

PastaCouscous

Couscous

Principales atributos de calidadPrincipales atributos de calidad••Una variedad de trigo apta para elaborar un producto, podría no ser aceptable Una variedad de trigo apta para elaborar un producto, podría no ser aceptable para fabricar otro producto diferente.para fabricar otro producto diferente.

••Las diferencias en calidad entre harinas resultan principalmente de diferencias Las diferencias en calidad entre harinas resultan principalmente de diferencias en la composición entre variedades de trigo: en la composición entre variedades de trigo: �� Dureza del endospermoDureza del endospermo�� Cantidad y calidad de proteína (composición del gluten)Cantidad y calidad de proteína (composición del gluten)�� Propiedades de viscosidad del almidón (relación Propiedades de viscosidad del almidón (relación amilosaamilosa/ / amilopectinaamilopectina))

Usos del trigo y atributos de calidadUsos del trigo y atributos de calidad

15

Con

teni

do d

e P

rote

ína

%

Pasta

Panes de moldes

Principales Productos de Trigo15Pasta

T. Durum

14

13

12

11

10

9

Con

teni

do d

e P

rote

ína

%

D

GalletasPasteles,

Tallarines Orientales, China,/Japón/Corea

Tortilla/Pan Árabe

Panes de moldes

Panes Fermentados. América/Europa

Couscous

Pan planoAsia

Fue

rza

de G

lute

n

BLANDO MEDIO DURO T. Durum

14

13

12

11

10

9

Dureza de Grano

CouscousÁfrica del Norte

Pan al vapor, China

Endospermo de TrigoEndospermo de Trigo

El endospermo de trigo consiste de gránulos de almidón ocluidos en una matriz laminar de proteína de reserva.

La dureza del grano esta influenciada por la adhesi ón de La dureza del grano esta influenciada por la adhesi ón de proteína al granulo de almidón.proteína al granulo de almidón.

Trigo suave: Sin proteína adheridaTrigo duro: con proteína adherida

Dureza (textura) de granoDureza (textura) de grano

�Efecto en la MoliendaGrano muy duro: Tiempo de molienda prolongado y may or gasto de energía de molienda. Grano muy blando (suave): Tiempo de cernido prolongado, m ayor perdida de harina como subproducto.

Grano duro Grano blando (suave)

El trigo duro es fracturado entre los rodillos y se daña una porción del almidón.

En contraste, el trigo suave no es fracturado sino “reventado” por lo tanto el

�Daño de almidón:

Almidón dañado Almidón normal

una porción del almidón. “reventado” por lo tanto el daño de almidón es mínimo.

Proteínas del gluten del trigo

GluteninaGlutenina GliadinaGliadina

viscosidadviscosidadelasticidadelasticidad

Gluten viscoelásticoGluten viscoelástico Masa viscoelásticaMasa viscoelástica

Las propiedades de calidad Las propiedades de calidad

Calidad de glutenCalidad de gluten

Red deGlutencontinua

Masa

Buena Mala

Red deGlutendiscontinua

Las propiedades de calidad Las propiedades de calidad de panificación dependen de panificación dependen principalmente de las principalmente de las propiedades visco elásticaspropiedades visco elásticas(fuerza y extensibilidad) del (fuerza y extensibilidad) del gluten gluten

Pan

Separación electroforética de las gluteninas deSeparación electroforética de las gluteninas dealto y bajo peso molecularalto y bajo peso molecular

Gluteninas dealto peso molecular(~20% de la glutenina total)

Las propiedades viscoelásticasdel gluten de trigo dependen

Gluteninas debajo peso molecular(~80% de la glutenina total)

del gluten de trigo dependenprincipalmente de la composiciónde las gluteninas de APM y BPM

Gluteninas de bajo peso molecular (BPM)Gluteninas de bajo peso molecular (BPM)de los tipos LMWde los tipos LMW --1 y LMW1 y LMW--2 de trigo durum2 de trigo durum

Extracto de gluteninas Extracto completo

LMW-2

6 5

68

9

5

24

13

1615

19

12

2

46

1298

1519

LMW-1 LMW- 2- LMW-2

Extracto de gluteninas Extracto completo

gluteninasBPM

Las variedades de trigo deben tener glutenina LMW-2 para producir pastas de buena calidadLas nuevas variedades de México tienen LMW-2 y gluten fuerte

Gluteninas de Alto Peso MolecularGluteninas de Alto Peso Molecular(HMW_1B)(HMW_1B)

2. SOMAT_4/INTER_8Cualidades: Cualidades: El pigmento amarillo (23.2 Minolta, b ), proteína en grano (13.5 %), superior a Jupare C2001.

Defecto: Defecto: Fuerza de Gluten (AlvW) igual o menor a Jupare C 2001. Presenta la glutenina 20 , desfavorable para calidad.

3. CS/TH.CU/…CS/TH.CU/…Cualidades : El contenido de Proteína (13.8 %), fuerza de gluten (AlvW= 407 ) es mayor a Jupare C2001. Tiene gluteninas (7+8), favorables para calidad.

4. CNDO/PRIMADUR…CNDO/PRIMADUR…Cualidades: Fuerza de Gluten Excelente (sedim. 12.1 ml ), tiempo de amasado (2.7 min. ) y Color amarillo (23.3 Minolta, b ) son superiores al testigo.

7

8

6

7

7

8

7

8

20

8

amarillo (23.3 Minolta, b ) son superiores al testigo. Gluteninas 6+8/7+8, favorables para calidad.

5. GODRIN/GUTROS//…GODRIN/GUTROS//…Cualidades: Excelente contenido de proteína (13.7%), y fuerza de Gluten (SDS=13.5 ml ), tiempo de amasado (2.9 min. ) y Color amarillo (24.6 Minolta, b ). Gluteninas 7+8, favorables para calidad

HMW_1B LMW1.JUPARE C 2001 7+8 22.SOMAT_4/INTER_8 20 23.CS/TH.CU//GLEN/3/GEN/4/MYNA/VUL/5/2*DON87/6/2*BUSCA_3 7+8 24.CNDO/PRIMADUR//HAI-OU_17/3/SN_TURK_MI83-84_375/NIGRIS_5//TANTLO_1 6+8/7+8 25.GODRIN/GUTROS//DUKEM/3/THKNEE_11 7+8 2

1 2 3 4 5

Contribuye a determinar la textura de los Contribuye a determinar la textura de los alimentosalimentos

PanificaciónPanificación•Provee una superficie a la matriz de gluten•Absorbe gran cantidad de agua.

Durante la cocción, el almidón absorbe

Endospermo de trigoAlmidónAlmidón

• Durante la cocción, el almidón absorbe mucha agua contribuyendo a que el gluten se coagule y de estructura a la miga .

Vida de anaquel (retención de frescura). •Cuando el almidón adquiere una consistencia de pasta firme por que hay gran capacidad de retención de agua, esto mejora la miga y la retención de la frescura a través del tiempo.

Para buen rendimiento se requiere:Humedad (<14%)

El grano se abre y el endospermo es raspado para separarlo del salvado y el germen. Esto se logra con rodillos corrugados en el sistema de quebrado

Características físicas Características físicas

La calidad de molienda (potencial de rendimiento ha rinero ) depende principalmente de factores físicos del gran o:

Humedad (<14%)Grano bien lleno; grande; parte ventral poco profunda, ovalado y no muy largo. Peso hectolítrico >79Kg/hl y peso de mil granos > 45g

Un grano grano arrugado y pequeño, con aristas profundas en su parte ventral, produce bajos pesos hectolítrico y de mil granos

El peso hectolítrico es un parámetro físico utilizado en la comercialización de trigo. Peso hectolítrico > 78 kg/hl corresponde grano bien llenado. Peso hectolítrico > 82 Kg/hl presentan muy alto potencial de rendimiento de harina o de sémola.

Piso de molienda de un molino moderno grabnde

U. S.

Break rolls

FastFeed

Slow

Nip

Roll fluting

British

45°ColeorhizaeRidiculaPlumula

ColeoptilaEscutelo

Embrión

Molienda:Molienda:1.1. La separación del grano en La separación del grano en salvado (afrecho), embrión (germen) y endospermosalvado (afrecho), embrión (germen) y endospermo2.2. Reducción gradual de las partículas de endosper mo hasta obtener harina fina o Reducción gradual de las partículas de endospermo h asta obtener harina fina o

sémolasémola

El grano se abre y el endospermo es raspado para separarlo del salvado y el germen. Esto se logra con rodillos corrugados en el sistema de quebrado

S.

0 50 100

Endospermcells

12xx

AleuronaEpispermo

TestaEndocarpio

EpicarpioPericarpio

cepillo

Endospermo

Salvado

Control Genético de los Caracteres de CalidadControl Genético de los Caracteres de Calidad

Se sabe como manipular y seleccionar, a través del fitomejoramiento, los Se sabe como manipular y seleccionar, a través del fitomejoramiento, los

principales genes que controlan la calidad de procesamiento de trigoprincipales genes que controlan la calidad de procesamiento de trigo

Características de CalidadCaracterísticas de Calidad Genes Principales:Genes Principales:

Dureza de grano (puroindolinas) Pina-D1, Pinb-D1 (5DS)

Gluteninas Glu-1, Glu-3 (1A,1B,1D)

Gliadinas Gli-1, Gli-2, Gli-3 (A,B,D 1 & 6)

Contenido de Proteína Gpc-1, Pro-1, Pro-2, (6B, 5D)Contenido de Proteína Gpc-1, Pro-1, Pro-2, (6B, 5D)

Secalinas (rye) (1B/1R) Sec-1, Sec-2 (1RS, 2RS)

Enzimas (grano brotado) Amy-1, Amy-2 (A, B, D 6 & 7)

Textura del almidón Wx-1 (7AS, 4AL, 7DS)

Poli fenol oxidasa Ppo-A1, Ppo-D1 (2A, 2D)

Pigmento amarillo Psy-A1 , Psy-B1 (7AL, 7BL)

Características de calidad del grano de trigo que s e Características de calidad del grano de trigo que s e encuentran bajo control genético encuentran bajo control genético

Pueden ser modificados por: Pueden ser modificados por:

Susceptibilidad a enfermedades (fusarium, alternaria)Susceptibilidad a enfermedades (fusarium, alternaria)manejo de cultivomanejo de cultivo

Interacción genotipo ambiente (calor, sequia), Interacción genotipo ambiente (calor, sequia),

ProcesamientoProcesamiento

Efecto de enfermedades en la calidad del grano de trigoEfecto de enfermedades en la calidad del grano de trigo

EnfermedadEnfermedadEnfermedadEnfermedad Efecto en la calidadEfecto en la calidadEfecto en la calidadEfecto en la calidad

ALTERNARIA -obscurece harina /sémola(punta negra, embrión) -obscurece producto

FUSARIUM -produce toxinas (chupado, color rosa) -reduce rendimiento

de harina/sémola -produce mico toxinas

Condiciones ambientales extremas pueden afectar la Condiciones ambientales extremas pueden afectar la calidad del trigocalidad del trigo

Factor ambiental: Efecto en calidad:_________________________________________Estrés térmico•temperaturas -llenado de granoextremas -cantidad de proteína

-calidad de proteína(exceso de gliadina en cond. de alta T)

Estrés hídrico•sequía -llenado de grano

-cantidad de proteína-calidad de proteína

•humedad alta -brotamiento en espiga-actividad enzimática alta-pobre calidad de panificación

Medio ambienteMedio ambiente

ToleranteSuceptibles

Alta humedad ambiental durante la etapa de madurez del grano Alta humedad ambiental durante la etapa de madurez del grano promueve germinación (el promueve germinación (el brotamientobrotamiento ) en la espiga. La ) en la espiga. La calidad de panificación es significativamente deterioradacalidad de panificación es significativamente deteriorada

La tecnología de producción afecta la calidad de La tecnología de producción afecta la calidad de trigo trigo

Factor:Factor:Fecha de siembraFecha de siembra(temprana , tardía)

Tipo de siembraTipo de siembra(plano, surcos, etc.)

Afecta:Afecta:Período de madurezPeríodo de madurez

–Peso hectolítrico–Proteína en grano

Desarrollo de la plantaDesarrollo de la planta–Peso hectolítrico–Proteína en grano

Densidad de siembraDensidad de siembra(baja, alta)

FertilizaciónFertilización(dosis, tiempos, fuentes)

–Proteína en granoCompetencia de las plantasCompetencia de las plantas

–Proteína en grano–Panza blanca (trigo cristalino)

Disponibilidad de nutrientesDisponibilidad de nutrientes–Proteína y dureza de grano–Panza blanca (trigo cristalino)

El manejo eficiente de la fertilización nitrogenada permite El manejo eficiente de la fertilización nitrogenada permite mejorar el contenido de proteínamejorar el contenido de proteína

RafiRafi NácoriNácori AtilAtil AltarAltar

00

kgNkgN/ha/ha

Grano almidonoso“Amarengado” (“panza blanca”)

RafiRafi NácoriNácori AtilAtil AltarAltar

150150

kgN/hakgN/ha

Efecto del manejo de nitrógeno sobre la incidencia de panza blanca en la línea Efecto del manejo de nitrógeno sobre la incidencia de panza blanca en la línea durum, Sootydurum, Sooty--9/Rascon9/Rascon--37 en CIANO, Cd. Obregón promedio de 2 añ os 37 en CIANO, Cd. Obregón promedio de 2 años

1999/00 y 2000/011999/00 y 2000/01

Efecto del manejo de nitrógeno sobre la incidencia de panza blanca en la línea Efecto del manejo de nitrógeno sobre la incidencia de panza blanca en la línea durum, Sootydurum, Sooty--9/Rascon9/Rascon--37 en CIANO, Cd. Obregón promedio de 2 añ os 37 en CIANO, Cd. Obregón promedio de 2 años

1999/00 y 2000/011999/00 y 2000/01

53

2930

40

50

60%

Pan

za b

lanc

a

DMS (0.05) = 0.7%

8 8

4 4

1 2 13 2

0 1 1 0

0

10

20

0000

15000

150

15135

0150

505050

150

0150

0150

22500

225

0225

0225

75150

0225

757575

225

015075

225

30000

300

0300

0300

30270

0300

100200

0300

100100100300

% P

anza

bla

nca

N (kg/ha) y tiempo de aplicación

Basal1er nudo

EmbuchetTotal N

Influencia de la fertilización nitrogenada en el Influencia de la fertilización nitrogenada en el rendimiento y la proteína en trigo Cristalino (rendimiento y la proteína en trigo Cristalino ( AtilAtil 2000) 2000) (K Sayre, Y. 00(K Sayre, Y. 00--01)01)

Cuando el N se encuentra Cuando el N se encuentra en cantidades suficientes en cantidades suficientes durante el desarrollo de la durante el desarrollo de la planta y el llenado del planta y el llenado del 8

10

12

14

16rendimiento proteína

ton/ha; proteína %

planta y el llenado del planta y el llenado del grano, se logran grano, se logran altos rendimientos y alta altos rendimientos y alta proteína en granoproteína en grano

0

2

4

6

8

0-0-0

225-0-0

300-0-0

15-135-0

75-150-0

75-75-75

0-150-75

0-225-0

30-270-0

N (kg/ha) y tiempo de aplicaciónN (kg/ha) y tiempo de aplicación

Basal-1er nudo-embuche

Al disminuir el contenido de proteína, también disminuye la fuerza y la extensibilidad (Alveografo):

13.313.3 12.712.7 12.412.4AltoAlto

Proteína en grano (%)

Variedad Variedad A BB CC

W >350P/G <4.0

W >350P/G <4.5

W > 350P/G <4.0

Variedad Variedad Variedad Variedad

Proteína en harinaProteína en harina

13.313.3 12.712.7 12.412.4

10.410.4 10.310.3 9.59.5

AltoAlto

BajoBajo

W <300P/G >5.0

W <300P/G >5.0

W <300P/G >5.0

P/G >5.0 P/G >5.0 P/G >5.0

ComercializaciónComercialización• Proteína en grano• SDS-sedimentación• Gluten húmedo/seco• Índice de calidad de gluten (gluten Índex:% gluten retenido en la malla

porosa durante el centrifugado)

Parámetros usados para determinar fuerza de gluten e n Parámetros usados para determinar fuerza de gluten e n T. T. durumdurum ..

Pruebas Pruebas rápidas a pequeña rápidas a pequeña escala utilizadas en: escala utilizadas en: MejoramientoMejoramiento• Proteína en grano• SDS-sedimentación• Mixógrafo (tiempo de desarrollo, altura, ancho de curva de amasado,

energía total de amasado)• γ -gliadinas / gluteninas de bajo peso mol.

Parámetros usados para determinar fuerza Parámetros usados para determinar fuerza calidad de sémola y pasta calidad de sémola y pasta

Parámetros Parámetros reológicos:reológicos:••Farinógrafo/ MixógrafoFarinógrafo/ Mixógrafo : Tiempo de desarrollo de masa, absorción, estabilidad, amplitud de curva de amasadoAlveógrafoAlveógrafo

Atributos de alta calidad en pasta cocida:Atributos de alta calidad en pasta cocida:••Sólidos en agua de cocciónSólidos en agua de cocción : Bajo contenido de sólidos liberados (Materia orgánica total) durante la cocción

••FirmezaFirmeza : Resistente & elástica al masticar (“al dente”)••PegajosidadPegajosidad : no pegajosa a boca y dientes••TexturaTextura : Firme, elástica, tersa, no adhesiva

••AlveógrafoAlveógrafo : Fuerza, extensibilidad••ViscoelasticidadViscoelasticidad : de gluten (crudo/cocido), de pasta cocida

Formula usada (Formula usada (BarillaBarilla) para predicción de calidad de pasta ) para predicción de calidad de pasta cocida (valor de pasta, VP):cocida (valor de pasta, VP):

VP = K + 2GLU + 0.04W +8.5 P/L - 2 (P/L) 2

GLU: gluten seco (o contenido de proteína) en sémolaW: Parámetro de fuerza del alveógrafoP/L: Parámetro de extensibilidad del alveógrafoK: Factor de T de secado de pasta(Source: Landi, 1995)

Parámetros utilizadas en molinos para determinar fue rza Parámetros utilizadas en molinos para determinar fue rza del gluten (calidad de cocción de pasta) en trigo D urumdel gluten (calidad de cocción de pasta) en trigo D urum

FarinógrafoFarinógrafo

(Fuente: Marchylo et al., 1998)

AlveógrafoAlveógrafo

MixógrafoMixógrafo

Fuerza de gluten de trigos Fuerza de gluten de trigos cristalinos de cristalinos de Canadá y de Italia (Dexter et al., 1 998)Canadá y de Italia (Dexter et al., 1998)

(> significa mayor)Canadiense >> Italiano: Proteína, sedimentación, extensibilidad (P/L)

Canadiense similar al Italiano: Fuerza de gluten (W)

Ital

Canada

W =126

W =122 W =275 W =245

W =207

W =266 W =242 W =321

W =168

Variedades y líneas de trigo cristalino con calidad Variedades y líneas de trigo cristalino con calidad superiorsuperior l

ia

W =143 W =231

superiorsuperiorVariedad AlveógrafoY. 01Y. 01--0202 W P/L_______________________________________Altar C84 310 2.3Atil C2000 320 1.9Jupare C2001 340 2.4Rascon 37/2* Tarro... 357 1.8Plata 3//Crex/ Alla.... 381 1.9Robe 1/3/ Plata... 402 3.0Somat 4/ Inter 8.... 418 1.9Duilio / Silver 1.... 437 1.6SN TurkM183-84 375.... 438 2.5AAZ 1/ Crex//Ajaia.... 465 2.6Lund 5/3/ Plata 3..... 478 2.5_______________________________________

• Food processing and end-product quality attributes (Quality control)- Laboratory-scale processing equipment (expensive)- Large amount of sample (semolina/flour)

Alternatives for predicting pasta & bread makingqualities of durum wheat

Estudio realizado en el CIMMYT 1999-2000

- Large amount of sample (semolina/flour)- Time-consuming

• Viscoelastic properties of semolina/flour doughs (Breeding/Quality control)- Large amount of sample (semolina/flour)- Time-consuming

• Small-scale tests (Predictive in breeding/trading)- Small amount of sample (whole meal/semolina/flour)- Short testing time

Parámetros de calidad de gluten evaluados (192/155 líneas representando amplia diversidad genética):

Proteína :Proteína :Grano: GRNPRTHarina: FLRPRT

Gluten Gluten ((GlutomaticGlutomatic):):húmedo: WETGLUSeco: DRYGLU

Alveógrafo:Alveógrafo:W (parámetro de fuerza): ALVWP/L (Índice tenacidad/extensibilidad): ALVPL

VolVol PanPan(masa directa AACC, 10-09)Vol pan: LV

Índice: GLUIND

SDSSDS--sedimentación sedimentación (ml/1g(ml/1g--harina)harina)

Grano: GRNSEDHarina: FLRSED

Mixógrafo:Mixógrafo:Tiempo desarrollo: M PTAltura de curva: MPHGrosor Tiempo Des: MWPGrosor Des +3 min: MWP3

Gluteninas APM &BPM Gluteninas APM &BPM (SDS-PAGE)(Payne et al., 1980; Singh et al., 1991)

Análisis EstadísticoAnálisis Estadístico:Análisis de Componentes Principales (PCA)Correlaciones Pearson (parámetros vs. W, P/L, LV)Regresión en pasos (predicción de: W, P/L, LV)

MWP

MWP3

MPT

MPH

Testing conditions and parametersTesting conditions and parameters

MixographAbsorption: 60%Parameters

MPT: Peak timeMPH: Peak heightMWP: Width at peak timeMWP3: Width 3 min after

peak

Alveograph

P

L

W

AlveographAbsorption: 60-70%, according to dough consistency

after 5 min of mixingMixing time: Variable (8-12 min), until dough was

continuous, cohesive, and smoothParameters

W: Overpressure (strength parameter)P/L: Tenacity/ extensibility ratio

CIMMYT ®

Correlation between grain quality-screening paramet ers and variables associated with pasta- and bread-making qu ality in DW

ALVWMWP3 0.64MPT 0.54FLRSED, GLUIND 0.51GRNSED, MWP 0.50

MPH 0.44

GRNPRT 0.34FLRPRT 0.28

WETGLU 0.17*

LVGRNSED 0.61

FLRSED, GLUIND 0.45 to MWP3 0.42

MPHMPT 0.34 toGRNPRT 0.32FLRPRT

MWP, GLU 0.26 to

ALVPLMPH - 0.38

PRT (GRN & FLR) - 0.29 to GLU (DRY & WET) -0.32

MWP - 0.24

GRNSED, GLUIND 0.25 to MPT 0.15*

FLRSED, MWP3 NS

Stepwise regression analysis. Best combinations to predict (p < 0.01) ALVW, LV, and ALVPL

ALVWCumulative

R2

MWP3 0.407+GRNPRT 0.468+GRNSED 0.545+GLUIND 0.569

LV Cumulative

R2

GRNSED 0.370+FLRPRT 0.530+GLUIND 0.607+MPH 0.631

ALVPL Cumulative

R2

MPH 0.146+GRNSED 0.240

WETGLU 0.17*DRYGLU 0.15*

R values > ± 0.21 are highly significant (p< 0.01)

MWP, GLU 0.26 to(DRY & WET) 0.24

FLRSED, MWP3 NS

Quality characteristics of durum wheat sets with di ffering Glu-B1 glutenin composition (all possess LMW-2 type LMW glutenins)_______________________________________________________________________________

Quantitative parameter (mean ±±±± SD)______________________________________________________________________Glu-B1 FLRSED GLUIND MPT MWP3 ALVW ALVPL LVtype (ml) (%) (min) (cm) (x 10 -4 J) (ml)_______________________________________________________________________________6+8 (n = 12) *6+8 (n = 12) * 10.7 10.7 ±±±±±±±± 2.42.4 67 67 ±±±±±±±± 1212 3.0 3.0 ±±±±±±±± 1.01.0 2.0 2.0 ±±±±±±±± 0.60.6 337 337 ±±±±±±±± 116116 3.6 3.6 ±±±±±±±± 2.42.4 718 718 ±±±±±±±± 8888

13+16 (n = 9) 10.5 ±±±± 3.4 64 ±±±± 16 2.5 ±±±± 0.6 1.7 ±±±± 0.4 249 ±±±± 65 3.3 ±±±± 1.8 680 ±±±± 141

7+8 (n = 64) 9.9 ±±±± 2.8 63 ±±±± 16 3.3 ±±±± 1.4 1.9 ±±±± 0.6 235 ±±±± 81 3.7 ±±±± 1.7 637 ±±±± 112

20 (n = 8) 20 (n = 8) 7.3 7.3 ±±±±±±±± 1.01.0 43 43 ±±±±±±±± 99 1.8 1.8 ±±±±±±±± 0.20.2 1.3 1.3 ±±±±±±±± 0.20.2 133 133 ±±±±±±±± 4646 4.1 4.1 ±±±±±±±± 3.83.8 435 435 ±±±±±±±± 6868_______________________________________________________________________________

* No. of samples used to obtain LV data was 9, 3, 3 9, and 4, for 6+8, 13+16, 7+8, and 20,

respectively

6+8, 13+16, 7+8, similar in quality-screening param eters and in extensibility (ALVPL)Strength and bread making value: 6+8 ≥≥≥≥ 13+16 and 7+8 >20

Conclusiones: Conclusiones:

- SDSSDS--sedimentación + proteína en grano: No son sufi cientes para sedimentación + proteína en grano: No son suficient es para seleccionar solo las líneas de gluten fuerte.seleccionar solo las líneas de gluten fuerte.

-- Los valores de gluten húmedo y altura de Los valores de gluten húmedo y altura de mixogramamixograma se relacionan se relacionan principalmente a la cantidad del gluten mas no a la calidad principalmente a la cantidad del gluten mas no a la calidad

--Las líneas de trigo cristalino que desarrolla CIMMY T poseen:Las líneas de trigo cristalino que desarrolla CIMMY T poseen:••Glutenina de BPM tipo LMWGlutenina de BPM tipo LMW --22••Alta frecuencia (>75%) de las subunidades de gluten inas de APM Alta frecuencia (>75%) de las subunidades de gluten inas de APM 7+8 and 6+8.7+8 and 6+8.

••En consecuencia, la mayoria de las líneas poseen g luten medio En consecuencia, la mayoria de las líneas poseen g luten medio fuerte a fuerte; aceptable a excelente para produci r pastas con fuerte a fuerte; aceptable a excelente para produci r pastas con buena calidad de cocciónbuena calidad de cocción

Desarrollo de líneas de trigo de alto potencial de Desarrollo de líneas de trigo de alto potencial de rendimiento y alta calidad rendimiento y alta calidad industrialindustrial

Roberto J. Peña y Karim Ammar

Mejoramiento de Trigo. Mejoramiento de Trigo. Énfasis Énfasis global y ecoglobal y eco--regionalregional

Cd. Obregón

Toluca

Mejoramiento en México: altiplano Mejoramiento en México: altiplano ���������������� nivel del marnivel del marCruzas:Cruzas: uso de diversidad genética amplia (incluye uso de diversidad genética amplia (incluye genes de ancestros del trigogenes de ancestros del trigo))

•• combina alto rendimiento, resistencia a combina alto rendimiento, resistencia a enfermedades & enfermedades & calidadcalidad

Selección:Selección: líneas mejoradas para distribución mundiallíneas mejoradas para distribución mundial•• Dos ciclos/ año en ambientes contrastantesDos ciclos/ año en ambientes contrastantes

Objetivos de CIMMYT Objetivos de CIMMYT y Socios:y Socios:

Ankara,

Turkey

Ankara,Ankara,

TurkeyTurkey Almaty,

Kazakstan

Almaty,Almaty,

KazakstanKazakstan

Tbilisi,

Georgia

Tbilisi,Tbilisi,

GeorgiaGeorgia

Addis Ababa,

Ethiopia

Addis Ababa,Addis Ababa,

EthiopiaEthiopia

New Delhi,

India

New Delhi,New Delhi,

IndiaIndia

Kathmandu,

Nepal

KathmanduKathmandu ,,

NepalNepal

Montevideo,Uruguay

Montevideo,Montevideo,

UruguayUruguay

Beijing,

China

Beijing,Beijing,

ChinaChina

Aleppo,

Syria

Aleppo,Aleppo,

SyriaSyria

MexicoMexicoMexico

CIMMYT global wheat-related OfficesCIMMYT global wheatCIMMYT global wheat--related Officesrelated Offices

El Batán

TolucaObjetivos de CIMMYT Objetivos de CIMMYT y Socios:y Socios:•• Generar Generar datos sobre adaptabilidad y comportamiento datos sobre adaptabilidad y comportamiento en varias en varias ecoeco--regionesregiones

•• Entender Entender las necesidades las necesidades agronómicas agronómicas y de y de calidad calidad el productor y del usuario el productor y del usuario

•• Participan en selección de líneas y definición de Participan en selección de líneas y definición de prioridades incluyendo a programas prioridades incluyendo a programas nacionales, nacionales, centros de investigación y centros de investigación y productoresproductores

•• Mejorar el flujo Mejorar el flujo continuo de conocimientocontinuo de conocimiento

El laboratorio de Calidad de Cereales de CIMMYT:El laboratorio de Calidad de Cereales de CIMMYT:

• Determinan factores genéticos asociados con la calidad.•Industrial (procesamiento y calidad de producto)•Nutricional (mas Hierro y Zinc) en los productos de trigo

• Efectúa selección usando metodologías diversas durante el fitomejoramiento de trigo.

• Participa en la identificación de líneas candidatas a variedades.

• Colabora con Programas Nacionales en el desarrollo de nuevas • Colabora con Programas Nacionales en el desarrollo de nuevas variedades comerciales.

Glu-1Glu-3Sec-1Gli-1

Uso potencial de la Espectroscopia NIR como herrami enta rápida en la selección de parámetros de calidad

• La espectroscopia NIR mide la absorción en la región del cercano IR del espectro.

• Las uniones O-H, N-H, C-H, S-H tienen muy buena absorbancia en la región NIR (humedad, proteína, grasa, fibra, azucares, ácidos, etc.).

Muestras de calibración

Espectroscopia NIR (NIRS)

• NIR genera Información sobre composición química y física de los granos y las harinas

• Las muestras que se usan para desarrollar modelos de calibración deben cubrir toda la variación (geográfica, estación de cultivo, etc.) que deba considerar el modelo.

Uso de la espectroscopia NIR para selección rápida y no destructiva

Desarrollando calibraciones para la determinación no Desarrollando calibraciones para la determinación no destructiva de la composición del grano y de atributos de destructiva de la composición del grano y de atributos de calidad:calidad:

••Dureza del granoDureza del grano••ProteínaProteína••ProteínaProteína••CenizasCenizas••HumedadHumedad••Contenido de glutenContenido de gluten••Sedimentación,Sedimentación,••AlmidónAlmidón••AmilosaAmilosa//amilopectinaamilopectina••Glutenina insoluble (?)Glutenina insoluble (?)

12

12.5

13

13.5

14

14.5proteína, %

En general, a mayor rendimiento de grano menor contenido de proteína en el mismo. Sin embargo.........

Proteína en granoProteína en grano

10

10.5

11

11.5

12

7.5 8 8.5 9Rendimiento, Ton/ha

Hay líneas que combinan alto rendimiento y alto contenido de proteína. Estas son identificadas y seleccionadas entre miles de líneas experimentales.

Resistencia al brotamiento (germinación en espiga)

El endospermo de grano brotadoproduce altos niveles de enzima (Índice de caída, FN <180 seg)que dañan al almidón, la proteínay la calidad de panificación

Grano sano Grano brotado

FN disminuye

400

500

600

700

800

r = 0.8256

400

500

600

700

800

r = 0.7392

La prueba de sedimentación (La prueba de sedimentación (ZelenyZeleny y SDS) tiene altay SDS) tiene altacorrelación con parámetros de calidad de panificaci óncorrelación con parámetros de calidad de panificaci ón

Vol. Panml

0

0.5

1

1.5

2

2.5

10 20 30 40 50 60 70

0

0.5

1

1.5

2

2.5

5 10 15 20 25

r = 0.7036 r = 0.8467

400

10 30 50 70

400

5 10 15 20 25

Zeleny, ml SDS-sedim., ml

Tiempo deamasadomin

Color amarillo de la harina/sémola Color amarillo de la harina/sémola de trigo cristalinode trigo cristalino

El pigmento amarillo confiere un color amarillo brillante altamente deseable a las pastas (corta y larga)

El color amarillo se debe a pigmentos amarillos (carotenoides, amarillos (carotenoides, principalmente luteína)

Opciones analíticas :• Determinación del pigmento

amarillo (extracción con alcohol)• Medición del color amarillo con

colorímetros (Minolta , Hunterlab).

AA Dough development Dough development timetime

AA BB

DD

CC

••Nuevo instrumento que genera información sobre la calidad del gluten y Nuevo instrumento que genera información sobre la calidad del gluten y del almidón, los cuales afectan la calidad de pan y tallarines.del almidón, los cuales afectan la calidad de pan y tallarines.••Ventaja principal. Genera el perfil d desarrollo de masa y de pastificación Ventaja principal. Genera el perfil d desarrollo de masa y de pastificación de almidón en una misma muestra pequeña (40g harina).de almidón en una misma muestra pequeña (40g harina).

Chopin-Mixolab

Mixolab de ChopinMixolab de Chopin

Newport- Rapid Visco Analyzer

Chopin-Mixolab

timetimeBB Stability to over mixingStability to over mixingDD Dough breakdownDough breakdown

National-Mixograph

El método de lavado de gluten en El método de lavado de gluten en el el GlutomaticGlutomatic permite estimar:permite estimar:

•• Sanidad del grano (deterioro del Sanidad del grano (deterioro del gluten)gluten)

•• Cantidad de gluten húmedo y secoCantidad de gluten húmedo y seco

••Índice de fuerza de glutenÍndice de fuerza de gluten

Calidad de panificaciónCalidad de panificación

A Dough development timeB Range of stabilityC Absorption - (height)

B

Principales atributos :Principales atributos :

Características de amasado:Características de amasado:•• Tiempo de desarrolloTiempo de desarrollo•• Estabilidad prolongadaEstabilidad prolongada•• Tolerancia al sobre amasadoTolerancia al sobre amasado

Características de masa:Características de masa:

A

C

Características del panCaracterísticas del pan•• Volumen y simetríaVolumen y simetría•• Textura de miga, tamaño de Textura de miga, tamaño de

celdacelda•• Vida de anaquel (frescura)Vida de anaquel (frescura)

Características de masa:Características de masa:•• Vigor de fermentaciónVigor de fermentación•• Visco elasticidadVisco elasticidad•• Propiedades de manejo de masaPropiedades de manejo de masa

Evaluar la calidad final del producto es recomendable para Evaluar la calidad final del producto es recomendable para confirmar que los datos de parámetros de composición evaluados confirmar que los datos de parámetros de composición evaluados estiman satisfactoriamente la calidad de procesamiento del estiman satisfactoriamente la calidad de procesamiento del trigo/harinatrigo/harina

SecoSecoFrescoFresco

Guía de características de calidad mas importantes que deben atenderse en fitomejoramientoGuía de características de calidad mas importantes que deben atenderse en fitomejoramiento_________________________________________________________________________________

pastificaciónpastificaciónGrano/harina Dureza de Fuerza deFuerza de Extensibilidad. Extensibilidad. & &

viscosidadviscosidadProducto Proteína % grano GlutenGluten de gluten de gluten del Almidóndel Almidón_________________________________________________________________________________Pan leudado Alto a medio Duro-semi duro Fuerte a medio alta MediaPan plano Medio Duro-semi duro Medio a fuerte alta Media a altaPan al vapor Medio Semi duro Medio a fuerte alta Media a alta

Tallarín amarillo(Ramen) Alto a medio Duro-semi duro Medio a fuerte Media Media(Ramen) Alto a medio Duro-semi duro Medio a fuerte Media MediaTallarín seco Medio Semi duro Medio Media MediaTallarín fresco Medio S-duro/S-blando Medio Media a alta MediaTallarín blanco (Udon) Medio Blando/ S-blando Medio Media Alta

Galletas &Pasteles (tortas) Bajo Blando Débil Meda a alta Media

Pastas alimentaria & Couscous (de durum) Alto a medio Vítreo Fuerte Baja Media_________________________________________________________________________________

Métodos (Química, Bioquímica, Reología) Convencionales: --NIR espectroscopia (composición del grano)

--Reología (visco elasticidad de masa) --Análisis de proteínas (electroforesis) --Propiedades del almidón (RVA, en China)

--Brotamiento de grano (Falling Number) --Inmunología (ELISA, 1B/1R, Toxinas)

Métodos de Evaluación de la CalidadMétodos de Evaluación de la Calidad

xx x √√√√ √√√√Alveógrafo

Mixografo

xx x√√√√

Dureza (NIR) & Sedimentación

placa ELISA(1B/1R)

√√√√

SDS-PAGE

Selección Asistida por Marcadores (MAS)*Caract. Potenciales: --Tolerancia al brotamiento ( Amy-1, Amy-2 )--Gen de alta proteína ( Hpg-1 )--proteínas del gluten ( Glu-1/Glu3/Gli1 )--Dureza de grano ( Pina-1 , Pinb-1 )--Amilosa/amilopectina en almidón ( Wx-1)--Color de Harina (Psy-1

*MAS = Marker Assisted Selection. Estas pruebasse usaran solo si demuestran ser mas efectivas yde menor costo que los métodos convencionales.

1 2 3 4

BD D D

A B C A B A B BC C CA

Análisis PCR de genes Pina y Pinb(dureza de grano)Fuente: T. M. Ikeda et al.2004

Desarrollo de trigo cristalino de alto rendimiento y calidad en Desarrollo de trigo cristalino de alto rendimiento y calidad en CIMMYTCIMMYT

Nuevas Cruzas: Sólo se utilizan progenitores que p roduzcan nuevas líneas que combinen alto rendimiento, resistencia a enfermedades y alta calidad__________________________________________________________Actividad de mejoramiento Generación

F1-F2Selección Rendimiento-Enfermedades F3 (40 mil-80 mil líneas) Selección Rendim.-Enferm.-Calidad F4-F6(4 mil -8 mil líneas)

x x√x

√√√√(4 mil -8 mil líneas)

Selección Rendim.-Enferm.-Calidad F7(1 mil- 2 mil líneas) F8Selección Rendim.-Enferm.-Calidad F9(300 - 1000 líneas) F10

Ensayos de Rendimiento/Calidad(100-250 líneas)Ens. Rendim. Campos Comerciales/Calidad(10-20 líneas)Candidatos a Variedades: Rendim/Calidad(1-3 líneas)

√x Eliminar

Seleccionar

Mixógrafo

Alveógrafo (Algunos casos)

Vitriosidad, sedimentación y color amarillo

√√√√

√√√√

√√√√ x

xx

x

√√√√

Mejoramiento de Calidad IndustrialHacia una generalización de altos niveles de calidad!

Numero de lineas % de lineas Numero de lineas % de lineas Numero de lineas % de lineas Numero de lineas % de lineasen grupo en grupo en grupo en grupo en grupo en grupo en grupo en grupo

Color amarilloSobresaliente: mas que 2.5 puntos superior al testi go 101 8.0 488 27.3 317 31.5 378 36.3Bueno a sobresaliente: mas que 1 punto superior al testigo 554 43.8 1488 83.1 768 76.3 850 81.6No acceptable: menos de 1 punto superior al testigo 712 56.2 302 16.9 239 23.7 192 18.4Fuerza del glutenMuy fuerte: 120% o mas del testigo 243 19.4 472 26.4 234 23.2 184 17.7Fuerza acceptable a muy fuerte: mas que 90% del tes tigo 1125 89.6 1683 94.0 945 93.8 978 93.9Gluten debil: menos que 90% del testigo 130 10.4 107 6.0 63 6.3 64 6.1Proteina del grano

Alta: mas que 1% mas que el testigo 182 14.5 112 6.3 343 34.1 195 18.7

20091042

2006 2007 20081267 lineas evaluadas 1790 lineas evaluadas 1008 line as evaluadas

Alta: mas que 1% mas que el testigo 182 14.5 112 6.3 343 34.1 195 18.7

Mas alta que el testigo 732 58.3 841 47.0 679 67.4 836 80.2

Menos alta que el testigo 523 41.7 949 53.0 328 32.6 206 19.8

● Poner Calidad en las cruzas (selección de progenitor es)

● Seleccionar confiablemente durante la fase de evalu ación del rendimiento

Mejoramiento de Calidad Industrial: COLORDonde estábamos y donde llegamos

2

3

4

5

ACONCHI

RIO COLORADO

BANAMICHIConfiablemente Exportable 2

3

4

5

ACONCHI

RIO COLORADO

BANAMICHIConfiablemente Exportable

SAWALI OROCEVY OROPATRONATO ORO

-2

-1

0

1

2

0 1 2 3 4 5 6 7Australia Francia Italia USA MexicoCanadaJUPARE

RAFI

ATIL/NACORI

ALTAR

SAMAYOA

ACONCHIExportable

Parcialmente Exportable

Forraje

-2

-1

0

1

2

0 1 2 3 4 5 6 7Australia Francia Italia USA MexicoCanadaJUPARE

RAFI

ATIL/NACORI

ALTAR

SAMAYOA

ACONCHIExportable

Parcialmente Exportable

Forraje

•Bajo contenido de cenizas

•Grano grande de alto peso especifico y peso de mil granos

•Alto potencial de rendimiento de sémola

•En general de gluten fuerte y tenaz

Líneas de trigo cristalino del CIMMYT:

•En general de gluten fuerte y tenaz

• Predominan gluteninas de BPM tipo LMW -2

• Alta frecuencia (>70%) de Glu-APM 7+8 y 6+8

•Ahora contenido de pigmento amarillo competitivo en el mercado internacional

Gluten strength and bread making quality variabilit y in durum wheat lines of CIMMYT (most possess LMW -2 type glutenin)

All pop's ( n= 192)Parameter Range___________________________________________Flour protein 6.4 - 15.4 (%)Flour SDS-sedimentation 5.0 - 17.0 (ml/g)Gluten Index 22 - 93 (%)Gluten Index 22 - 93 (%)Mix Tim (min) 1.4 - 7.9ALV W 38 - 603ALV P/L 0.8 - 13.3Loaf Vol. (n = 155) 370 -860 (ml/100g)___________________________________________

Contribution of the HMW glutenins (HMW -Glu) to wheat quality

Genetic HMW -Glucontrol Subunits Effect

Chromosome:1AL 1, 2* +

0 (null) -

1BL 7+8, 13+16, 17+18 +7+9 ±±±±7, 20, 6+8, 13+19 -

1DL 5+10 +2+12 ±±±±3+12, 4+12 -

50

60

70

80

90

Frecuencia de alelos en cada Glu-1 locus población de trigo durum D10Y-F6 HR n=416

0

10

20

30

40

nullnull 11 2*2* GLU GLU --B1B1 17+1817+18 6+86+8 7+87+8 7+177+17 GLU GLU --D1D1

nonenone 5+105+10 2+122+12

Esquema de selección por calidad (gluten fuerte / b uena calidad de panificación):

NuevasCruzas: - De ser posible evitar LMW -1 y HMW-Glu 20 en las cruzasF3-F5: - SDS-sedimentación para descartar gluten débi l (líneas

CON LMW-1 tipo LMW glutenins

F6-F8: - Seleccionar con GRNPRT y GRNSED- Determinar GLUIND and propiedades mixográficas (MP T, MWP3) en líneas seleccionadas por fuerza de glutenMWP3) en líneas seleccionadas por fuerza de gluten

(ayuda a eliminar líneas con HMW -Glu 20). - De ser posible confirmar gluteninas HMW & LMWdeseables en las líneas seleccionadas

Ensayos de rendimiento:- Aplicar el esquema anterior y determinar caracterí sticasalveográficas y calidad de panificación en líneasprometedoras para confirmar fuerza de gluten y calid ad depanificación

TENDENCIAS MUNDIALESTENDENCIAS MUNDIALESComportamiento anual de producción, consumo e inven tariosComportamiento anual de producción, consumo e inven tarios

(Miles de TM)(Miles de TM)

560,000

580,000

600,000

620,000

640,000

60,000

80,000

100,000

120,000

140,000

160,000

Producción y Consumo Inventarios

500,000

520,000

540,000

0

20,000

40,000

60,000

Inventarios Finales 132,391 150,621 147,647 125,076 109,704

Consumo 587,493 606,893 624,430 615,770 618,966

Producción 553,538 625,123 621,456 593,199 603,594

2003/04 2004/05 2005/06 2006/07 2007/08Feb

Molinero

ProductorCotizaciones de futuros de trigo en las Bolsas

Agropecuarias (Promedios Trimestrales)

0

2

4

6

8

10

12

Futuro Chicago 3.20 3.13 3.25 3.28 3.59 3.74 3.92 4.92 4.70 5.25 7.66 8.67 10.1

Futuro Kansas 3.41 3.19 3.39 3.75 4.15 4.64 4.79 5.13 4.92 5.22 7.42 8.92 10.6

I II III IV I II III IV I II III IV I

US DLS/ Bushel

Consumidor

MolineroFuturo Kansas 3.41 3.19 3.39 3.75 4.15 4.64 4.79 5.13 4.92 5.22 7.42 8.92 10.6

2005 2006 2007 2008

Existe interdependencia entre los actores Existe interdependencia entre los actores principales de la cadena productivaprincipales de la cadena productiva

ConsumidorConsumidor

Investigación y Investigación y transferencia transferencia de tecnologíade tecnología

Investigación y Investigación y transferencia transferencia de tecnologíade tecnología

MolineroMolineroProductorProductorInvestigación y Investigación y transferencia transferencia de tecnologíade tecnología

de tecnologíade tecnología de tecnologíade tecnología

GraciasGracias