LIETUVOS SVEIKATOS MOKSLŲ UNIVERSITETAS
VETERINARIJOS AKADEMIJA
VETERINARIJOS FAKULTETAS
MAISTO SAUGOS IR GYVŪNŲ HIGIENOS KATEDRA
SAULIUS ALIJOŠIUS
MIKROMICETAIS PAŽEISTŲ GRŪDŲ KOKYBö
MAGISTRO BAIGIAMASIS DARBAS
Darbo vadov÷:
lekt. dr. Violeta Baliukonien÷
1 PATVIRTINIMAS APIE ATLIKTO DARBO SAVARANKIŠKUMĄ
Patvirtinu, kad įteikiamas magistro baigiamasis darbas ,,Mikromicetais pažeistų grūdų kokyb÷“ 1. Yra atliktas mano paties:
2. Nebuvo naudotas kitame universitete Lietuvoje ir užsienyje:
3. Nenaudojau šaltinių, kurie n÷ra nurodyti darbe, ir pateikiu visą panaudotos literatūros sąrašą. ...
(data) (autoriaus vardas, pavard÷) (parašas)
PATVIRTINIMAS APIE ATSAKOMYBĘ UŽ LIETUVIŲ KALBOS TAISYKLINGUMĄ ATLIKTAME DARBE
Patvirtinu lietuvių kalbos taisyklingumą atliktame darbe.
...
(data) (autoriaus vardas, pavard÷) (parašas)
MAGISTRO BAIGIAMOJO DARBO VADOVO IŠVADOS DöL DARBO GYNIMO
...
(data) (darbo vadovo vardas, pavard÷) (parašas)
MAGISTRO BAIGIAMASIS DARBAS APROBUOTAS KATEDROJE
...
(data) (katedros ved÷jo/os vardas, pavard÷) (parašas)
Magistro baigiamasis darbas yra įd÷tas į ETD IS
... (gynimo komisijos sekretor÷s (-riaus) (parašas) Magistro baigiamojo darbo recenzentas
...
(vardas, pavard÷) (parašas)
Magistro baigiamųjų darbų gynimo komisijos įvertinimas:
... (data) (gynimo komisijos sekretor÷s (-riaus) vardas, pavard÷) (parašas)
2
TURINYS
SANTRUMPŲ SĄRAŠAS ... 4 SUMMARY ... 6 ĮVADAS ... 8 1. LITERATŪROS APŽVALGA... 10 1.1 Grūdo sandara... 10 1.2 Grūdų chemin÷ sud÷tis ... 11 1.3 Grūdų kokybiniai rodikliai ... 12 1.3.1 Grūdų baltymai ... 13 1.3.2 Grūdų krakmolas ... 14 1.3.3 Glitimas ... 141.3.4 Piltinis tankis (hektolitro mas÷)... 15
1.3.5 Priemaišų kiekis... 16
1.3.6 Dr÷gnis ... 16
1.4 Grūdus pažeidžiantys mikromicetai ... 17
1.5 Mikromicetų gaminami mikotoksinai ... 18
1.6 Veiksniai sąlygojantys mikromicetų vystymąsi ir mikotoksinų gamybą grūduose ... 20
1.7 Mikotoksinų poveikis organizmui ... 21
1.7.1 Aflatoksinai ... 22
1.7.2 Ochratoksinai... 23
1.7.3 Deoksinivalenolis ... 24
1.7.4 Zearalenonas... 24
1.7.5 T-2 toksinas ... 25
1.8 Didžiausios leistinos mikotoksinų koncentracijos grūduose ... 26
1.9 Grūdų užterštumas mikotoksinais Lietuvoje ... 26
1.10 Klimato kaitos įtaka grūdų kokybei ... 29
3
2. TYRIMŲ OBJEKTAI IR METODAI ... 32
2.1 Tyrimo objektai ... 32
2.2 Tyrimo metodai ... 34
2.2.1 Kokybinių kviečių, miežių ir kvietrugių rodiklių nustatymas... 34
2.2.2 Grūdų priemaišų nustatymas ... 34
2.2.3 Piltinio tankio (Hektolitro mas÷s) nustatymas... 34
2.2.4 Mikromicetų gyvybingų sporų skaičiaus nustatymas (KSV/g) grūduose ... 35
2.2.5 Grūdų vidinio užsikr÷timo mikromcetais nustatymas ... 36
2.2.6 Grūdų išorinio užsikr÷timo mikromcetais nustatymas ... 36
2.2.7 Mikotoksinų koncentracijų nustatymas ... 36
2.2.8 Statistin÷ duomenų analiz÷ ... 39
3. TYRIMŲ REZULTATAI... 40
4. REZULTATŲ APTARIMAS ... 72
IŠVADOS ... 75
LITERATŪROS SĄRAŠAS ... 78
4
SANTRUMPŲ SĄRAŠAS
AFLM1 – aflatoksinas M1 Aw – vandens aktyvumas
BEN – Balkanų endemin÷ nefropatija
ČA – Čapeko agarizuota terp÷ (Czapec Dox agar) DON – deoksinivalenolis
EK – Europos Komisija
ELISA – imunofermentin÷s analiz÷s metodas ES – Europos Sąjunga
FAO – Maisto ir žem÷s ūkio organizacija
FDA – Jungtinių Valstijų maisto ir vaistų administracija g – gramai
g/l – gramai litre
GHP – geros higienos praktika GSP – gera sand÷liavimo praktika GŽŪP – gera žem÷s ūkio praktika HT-2 – HT-2 toksinas
JTO – Jungtinių Tautų Organizacija kg – kilogramai
kg/hl – kilogramai hektolitre
KSV/g – kolonijas sudarantys vienetai grame LŽI – Lietuvos žemdirbyst÷s institutas min. – minut÷s MK – maistiniai kviečiai ml – mililitrai mln. – milijonai MM – maistiniai miežiai mm – milimetrai NIV – nivalenolis nm – nanometrai OTA – ochratoksinas A pH – vandenilio potencialas
5 PK – pašariniai kviečiai
PKR – pašariniai kvietrugiai PM – pašariniai miežiai
ppb – milijardin÷ dalis (part per bilion µg kg-1) ppm – milijonin÷ dalis (part per million mg kg-1) proc. – procentai
PSO – Pasaulin÷ Sveikatos Organizacija
RVASVT – rizikos veiksnių analiz÷s ir svarbiųjų valdymo taškų sistema s – sekund÷ s. m. – sausoji medžiaga spp. – rūšis (species) T-2 – T-2 toksinas tūkst. – tūkstančiai ZON – zearalenonas µ µµ µl – mikrolitrai µg kg-1 – mikrogramai kilograme
6
SUMMARY
The Master’s thesis was prepared in the Department of Food Safety and Animal Hygiene at the Faculty of Veterinary Medicine, Veterinary Academy, Lithuanian University of Health Sciences. Author: Saulius Alijošius
Topic of the Master’s thesis: The Quality of Grains Damaged by Micromycetes Supervisor: lect. dr. Violeta Baliukonien÷
The thesis consists of 114 pages, 19 tables, 42 pictures and 12 appendices. The thesis is based on 121 reference sources.
The Master’s thesis was prepared in the period 2009 to 2011 in the Animal Welfare Research Laboratory at the Veterinary Academy, Lithuanian University of Health Sciences (LSMU).
The aim of the thesis was to assess the quality of grains during harvest and the scope of their use. Tasks: to determine the qualitative indicators of grains; to measure the infection of grains with micromycetes genera, to measure the contamination of grains with Fusarium toxins (deoxynivalenol, T-2 toxin, zearalenone); to compare the identified quality of grains to the data of the research conducted in the Animal Welfare Research Laboratory in 2009.
The analysis was performed on the samples of wheat, triticale, and barley from 2 grain processing companies in August to September. The qualitative indicators were determined by the Infratec 1275 analyzer. The amount of impurities in the grains was determined according to the “Instructions for Identification of Grain Impurities”. The bulk density was measured in accordance with the standard LST EN ISO 7971-1:2009. The number of viable micromycete spores (CFU/g) was determined by the method of sowing in a Petri dishes. The internal (deep) and external contamination of the grains was determined using the direct sowing method. The growing genera of micromycetes were determined and their percentage was calculated. The concentrations of mycotoxins (DON, T-2, ZON) in the grains were measured by the immune–ferment analysis (ELISA) using commercial sets RIDASCREEN® FAST DON, RIDASCREEN® FAST T-2 TOXIN, RIDASCREEN® FAST Zearalenon (R–Biopharm AG, Germany).
It was determined that the edible wheat had the greatest protein content amounting to 14,2 percent, whereas the forage barley had the least amount of protein, i. e. 13,0 percent. The gluten content in the edible wheat ranged from 21,1 percent to 35,5 percent, whereas in the forage barley it varied from 18,0 percent to 36,6 percent. It was determined that the sedimentation value was 53,8 ml in
7 the edible wheat, and 46,4 ml in the forage wheat. The highest starch content was found in the forage wheat – 65,8 percent, whereas the edible barley had the lowest amount of starch – 61,5 percent. The bulk density (mass per hectolitre) was 83,2 kg/hl in the edible wheat, 73,6 kg/hl in the forage wheat, 71,0 kg/hl in the edible barley, 66,6 kg/hl in the forage barley, and 75,5 kg/hl in the forage triticale. The highest number of viable micromycete spores was found in the edible and forage barley (11,094 and 15,540) CFU/g. The smallest number was found in the edible and forage wheat (5,863 and 7,331) CFU/g. The following genera of micromycetes were mostly found in the edible wheat: Alternaria spp. 60,8 percent, Fusarium spp. 49,9 percent, and Cladosporium spp. 21,1 percent. The edible barley was most contaminated with: Helminthosporium spp. 81,0 percent Fusarium spp. 30,5 percent, and Alternaria spp. 28,1 percent. The forage triticale was found to have the highest number of the following micromycete genera: Alternaria spp. 59,4 percent, Fusarium spp. 34,4 , percent Cladosporium spp. 19,0 percent, and Helminthosporium spp. 12,1 percent. The prevailing genera of micromycetes on the edible wheat were Alternaria spp. 71,1 percent, Fusarium spp. 49,2 percent, and Cladosporium spp. 17,3 percent. The forage wheat was found to have Alternaria spp. 64,5 percent. Fusarium spp. 49,8 percent, Cladosporium spp. 7,8 percent, and Mucor spp. 4,3 percent. The genera of micromycetes identified on the edible and forage barley were Helminthosporium spp., Alternaria spp., and Fusarium spp. Deoxynivalenol concentrations found in the grains: 47,0 µg kg-1 and 93,6 µg kg-1 in the edible and forage barley, respectively, 481,1 µg kg-1 and 630,6 µg kg-1in the edible and forage wheat, respectively, and 454,4 µg kg-1in the forage triticale. The concentrations of T-2 toxin found: 21,1µg kg-1 in the edible barley, 44,2 µg kg-1 in the forage barley, 6,7 µg kg-1 in the edible wheat, 6,2 µg kg-1 in the forage wheat, and 22,8 µg kg-1in the forage triticale. The zearalenone concentrations determined: 153,7 µg kg-1in the forage wheat, 35,4 µg kg-1 in the edible wheat, 27,1 µg kg-1in the edible barley, 26,0 µg kg-1, and 72,8 µg kg-1in the forage triticale. DON exceeded permissible concentration levels in 3,3 percent of the edible wheat samples. ZON exceeded maximum permissible amounts in 25 percent of the forage wheat samples, and DON exceeded permissible concentration levels in 5 percent of the forage wheat samples. The concentrations of mycotoxins exceeded the permissible limits in 18,75 percent of the forage triticale samples.
8
ĮVADAS
Grūdų rūšys labai plačiai naudojamos visame pasaulyje. Tai – grūdai, ankštiniai augalai ir aliejingų augalų s÷klos (Wrigley et al., 2004).
Miežiai (Hordeum vulgare L.) yra paplitę pas÷liai įvairiose vietov÷se, o kviečiai (Triticum aestivum L.) vyrauja pusiau sausringose vietov÷se (Abourached, 2008).
Grūdų auginimas yra svarbi Lietuvos žem÷s ūkio sritis – ji sudaro daugiau nei 23 proc. bendrosios žem÷s ūkio produkcijos vert÷s (Vagusevičien÷, 2002).
Kviečiai – labiausiai paplitę duoniniai javai pasaulyje. Europos Sąjungoje kasmet išauginama daugiau nei 120 mln. tonų kviečių grūdų. Jie vartojami žmonių maistui, konditerijos pramon÷je, nemaža dalis skiriama žem÷s ūkio gyvulių pašarui (Paulauskien÷ ir kt., 2009).
Miežiai yra vieni seniausių žem÷s ūkio augalų. Jie buvo naudojami tiek maistui, tiek kaip pagrindinis ingredientas biotechnologijoms. Tarp grūdinių kultūrų miežiai užima ketvirtą vietą gamyboje po kviečių, ryžių ir kukurūzų (Wrigley et al., 2004).
Manoma, kad apie 85 proc. pasaulyje gaminamų miežių yra skirta gyvulių pašarui. Likusi dalis naudojama salyklo gamybai, s÷klos gamybai ir vartojama maistui, taip pat krakmolo gamybai arba chemijos pramon÷je (Bleidere, 2007; Kılıç et al., 2010).
Derliaus stabilumas ir grūdų kokyb÷ yra labai svarbi augintojams (Váňová et al., 2006).
Po pjūties grūdų savybių pokyčiai yra susiję su grūdų žaliavos kokyb÷s veiksniais: veisl÷s savyb÷mis, augalų mityba, meteorologin÷mis auginimo ir derliaus nu÷mimo sąlygomis (Cesevičien÷, Mašauskien÷, 2009).
Grūdų kokyb÷ vertinama fiziniais, cheminiais ir mikrobiologiniais kriterijais (Lugauskas, 2006). Grūdų kokyb÷ priklauso ne tik nuo nu÷mimo technologijos ir grūdų laikymo būdo, bet ir nuo mikrobiologinių procesų, kurie vyksta pačiame grūde (Bakutis, 2007).
Lauko sąlygomis varpinių javų grūdai yra pažeidžiami mikroorganizmų. Javai dažniausiai pažeidžiami Fusarium, Alternaria, Cladosporium, Aspergillus ir Penicillium mikroskopinių grybų gentimis (Bakutis, 2004).
Fusarium genties mikromicetai yra aptinkami augalin÷s kilm÷s produktuose, jie dažniausiai aptinkami javų grūduose, maltuose grūdų produktuose, miežių salykle (Montville, Matthews, 2005).
9 Grūdai, užkr÷sti mikromicetais, praranda mitybinę vertę (augdami mikromicetai vartoja grūduose esančias maisto medžiagas – amino rūgštis, vitaminus, riebalus, krakmolą, energiją) (Garalevičien÷, 2004).
Didelę augalin÷s kilm÷s žaliavų pažeid÷jų dalį sudaro įvairių rūšių mikromicetai, kurie vystydamiesi ant augalin÷s kilm÷s žaliavų, sintetina ir išskiria į aplinką įvairios chemin÷s sud÷ties antrinius metabolitus – mikotoksinus. Dalis jų žmon÷ms ir gyvūnams yra toksiški ir labai pavojingi (CAST, 2003).
Šiuo metu žinoma apie 400 grybų metabolitų pasižyminčių toksiniu poveikiu organizmui – dažniausiai hepatotoksiniu, nefrotoksiniu, kancerogeniniu, teratogeniniu, imunosupresiniu (Bakutis, 2007).
Klimato kaita ir meteorologin÷s sąlygos įtakoja augalų produktyvumą bei grūdų kokybę, tod÷l darbe nagrin÷jami klausimai aktualūs, nes neaišku, kaip kinta grūdų kokybiniai ir sanitariniai rodikliai. Šiuo metu Europoje vykdoma T-2 toksino paplitimo grūduose tyrimų studija, kad būtų galima nustatyti šio toksino rekomenduojamas arba leidžiamas normas.
Darbo tikslas ─ įvertinti grūdų kokybę derliaus nu÷mimo metu ir jų panaudojimo galimybes. Uždaviniai:
• Nustatyti grūdų kokybinius rodiklius: dr÷gnį, baltymus, sedimentaciją, glitimą, krakmolą, piltinį tankį (hektolitro mas÷), priemaišas.
• Nustatyti grūdų užsikr÷timą mikromicetų gentimis.
• Nustatyti grūdų užterštumą fuzariotoksinais (deoksinivalenoliu, T-2 toksinu, zearalenonu). • 2010 m. nustatytą grūdų kokybę palyginti su 2009 m. Gyvūnų gerov÷s tyrimų laboratorijoje atliktų tyrimų duomenimis.
10
1. LITERATŪROS APŽVALGA
1.1 Grūdo sandara
Visų varpinių kultūrų grūdo sandara yra vienoda. Grūdas sudarytas iš šių dalių (1 pav.): Apyvaisis – tai išorin÷ grūdo danga, apsauganti jį nuo aplinkos poveikio.
S÷klos luobel÷ yra po apyvaisiu, kurį sudaro 6–8 proc. grūdo svorio. Ji sudaryta iš ląstelienos, kurios organizmas neįsisavina, ir mineralinių medžiagų.
Aleurono grūdeliai yra tarp s÷klos luobel÷s ir endospermo. Jie sudaro 5–9 proc. grūdo svorio. Juose yra daug baltymų, riebalų, cukraus. Aleurono grūdeliai padengti storu ląstelienos apvalkalu.
Endospermas (branduolys) sudaro 80–82 proc. grūdo svorio. Tai vertingiausia grūdo dalis. Jame yra svarbių maisto sudedamųjų dalių: angliavandenių, baltymų, riebalų, mineralinių medžiagų, ląstelienos, PP, E, B grup÷s vitaminų.
Gemalas sudaro 3–5 proc. grūdo svorio. Gemale yra daug baltymų, riebalų, cukraus, bet jo vertę mažina didelis riebalų kiekis, kuris, laikant grūdus, greitai genda (apkarsta) (Smičien÷, 2008).
1 pav. Grūdo sandara (Slavin, 2004)
S÷lenos Endospermas
11
1.2 Grūdų chemin÷ sud÷tis
Grūdai yra svarbūs žmogaus mitybai. Jie aprūpina organizmą angliavandeniais ir baltymais, taip pat mineralin÷mis medžiagomis, vitaminais ir maistin÷mis skaidulomis (Kulkunberga et al., 2007).
Miežiai daugiausia susideda iš angliavandenių, baltymų ir riebalų. Angliavandeniai yra pagrindinis sudedamasis komponentas kartu su krakmolu. Miežiai yra žinomi d÷l savo didelio maistinių skaidulų kiekio (10–20 proc.). Gemalas sudaro 2,5 proc. miežio grūdo mas÷s ir turi baltymų 34 proc., riebalų 14–17 proc., pelenų 5–10 proc. Aleurono sluoksnis daugiausia sudarytas iš antioksidantų (67–71 proc.) ir β – gliukanų (26 proc.). Šiame sluoksnyje taip pat yra 17–20 proc. baltymų. Krakmolingas endospermas sudaro 75 proc. miežio grūdo (Wrigley et al., 2004).
Kviečiai yra turtingi pagrindinių maisto medžiagų, tokių kaip baltymai, vitaminai, mineralin÷s medžiagos, bei biologiškai aktyvių junginių, tokių kaip ląsteliena ir antioksidantai (El-Sayed, Rabalski, 2008).
Kvietrugiai turi daug baltymų taip pat didelį krakmolo kiekį. Maistin÷ vert÷ kvietrugių ir kitų pagrindinių grūdų yra nurodyta 1 lentel÷je (Gedamu-Gobena, 2008).
Pagal grūdų maistines savybes kvietrugiai neprilygsta kviečiams. Nors kartais bendras baltymų kiekis kvietrugių grūduose gali būti didesnis nei kviečių, tačiau juose esančio glitimo kokyb÷ yra prastesn÷ (Žekonien÷ ir kt., 2006).
1 lentel÷. Įvairių grūdų chemin÷ sud÷tis (Petraitis ir Maikšt÷nien÷, 2002)
Rodikliai Kvietrugiai Kviečiai Miežiai
Baltymai 12,5 13,5 11,5 Riebalai 1,9 2,2 2,9 Krakmolas 53,0 54,8 53,7 Cukrus 2,4 2,8 2,1 Ląsteliena 1,9 1,9 4,4 Pelenai 1,9 1,9 2,9
12
1.3 Grūdų kokybiniai rodikliai
Javų grūdų pagrindiniai kokybiniai rodikliai yra jų baltymingumas, sedimentacija (brankumas), glitimo kiekis bei kritimo skaičius (Žekonien÷ ir kt., 2006).
Vasarinių miežių grūdų kokyb÷ gali žymiai skirtis d÷l genetinių savybių, auginimo technologijos ir aplinkos sąlygų (Mašauskien÷ et al., 2007).
Alaus gamybai reikia stambių, vienodai dygstančių miežių grūdų, turinčių daug krakmolo ir mažai baltymų. Salyklas iš tokių grūdų būna geresnis, jame vyksta palankesni cheminiai procesai. Bene pagrindinis reikalavimas salykliniams miežiams yra kuo mažesnis jų grūdų baltymingumas. Jeigu baltymų kiekis grūduose yra didesnis nei 11,5 proc., tokie miežiai salyklo gamybai netinka. Antras svarbus salyklinių miežių kokyb÷s rodiklis yra grūdų stambumas. Smulkesnių negu 25 mm grūdų neturi būti daugiau kaip 10 proc. Jų dygimo galia turi būti ne mažesn÷ kaip 95 proc. Tod÷l salyklinių miežių augintojams kartais būna sunku suderinti dvi priešingybes: išauginti stambius ir žemo baltymingumo grūdus (Žekonien÷ ir kt., 2006).
Pagal standartą LST 1797:2003 ,,Miežiai. Supirkimo ir tiekimo reikalavimai“ baltymų kiekis tur÷tų būti ne mažesnis nei 11,0 proc. Baltymų kiekis pirmos klas÷s grūdų yra 11,0 proc. ir daugiau, o antros klas÷s–9 proc. ir daugiau (Mašauskien÷ et al., 2007).
Pagal standartą LST 1524:2003 „Kviečiai. Supirkimo ir tiekimo reikalavimai“ kviečiai pagal kokybinius rodiklius skirstomi į 4 pagrindines kokyb÷s klases (2 lentel÷).
Neįmanoma iškepti geros kokyb÷s duonos, jei miltai turi mažiau baltymų, tod÷l duonos gamybai yra naudojami tik pakankamą baltymų kiekį (11 proc. ir daugiau) turintys grūdai (Atwell, 2001).
2 lentel÷. Kviečių kokyb÷s rodiklių reikalavimai pagal klases (LST 1524:2003)
Klas÷ Kviečių kokyb÷s rodiklių reikalavimai
I Dr÷gnis 12,0–19,0 proc., baltymai ≥ 13 proc., glitimas ≥ 28 proc., hektolitro mas÷ ≥ 73,0 kg/hl, kritimo skaičius ≥ 220 s.
II Dr÷gnis 12,0–19,0 proc., baltymai ≥ 11,5 proc., glitimas ≥ 23 proc., hektolitro mas÷ ≥ 73,0 kg/hl, kritimo skaičius ≥ 220 s.
III Dr÷gnis 12,0–21,0 proc., baltymai ≥ 10,5 proc., glitimas ≥ 19 proc., hektolitro mas÷ ≥ 72,0 kg/hl, kritimo skaičius ≥ 200 s, sudygusių grūdų ≤ 2 proc.
13 Kvietinių kepinių gamybai skirti kviečiai turi atitikti tam tikrus kokyb÷s reikalavimus (dažniausiai I ir (arba) II kokyb÷s klas÷s). Įvairių autorių teigimu geros kokyb÷s duonos negalima iškepti iš miltų, turinčių mažai baltymų. Grūdai, turintys 11,5 proc. ir daugiau baltymų yra tinkami duonos gamybai, o ne tokie baltymingi – kitų produktų (vaflių, sausainių) gamybai. Nurodoma, kad pyragaičių, keksų kepimui naudojami kvietiniai miltai, kurie gaminami iš ne žemesn÷s nei 2 klas÷s kviečių. Spageti tipo makaronams gaminti naudojami kietieji kviečiai (Triticum durum), arba labai stiklingi minkštieji kviečiai (Triticum aestivum), kurių glitimo ir baltymų kiekiai turi būti ne mažiau nei 28 proc. ir 14 proc. Gaminant lakštinių tipo makaroninius miltus iš minkštųjų kviečių, juose glitimo turi būti daugiau nei 20 proc. (Leistrumait÷ ir kt., 2008).
1.3.1 Grūdų baltymai
Baltymų kiekis kviečių grūduose priklauso nuo veisl÷s genetinių savybių, gamtinių sąlygų grūdų brendimo metu, dr÷gnų grūdų džiovinimo režimų, tręšimo azoto trąšomis ir kt. (Railien÷, Čiplien÷, 2010).
Bendras baltymų kiekis grūduose yra maždaug 10–15 proc. grūdų sausųjų medžiagų, iš kurių apie pusę yra atsarginių baltymų. Nepaisant to, baltymai turi didelį poveikį galutiniam grūdų vartojimui (Shewry, Halford, 2002).
Kviečių grūdų baltyminių medžiagų pagrindinę dalį (apie 80 proc.) sudaro vadinamieji atsarginiai baltymai – gliuteninai ir gliadinai. Šie baltymai formuoja glitimą – elastingą hidratuotą baltymų gelį, pagal kurio kiekį ir kokybę sprendžiama apie miltų kepamąsias savybes (Paulauskien÷ ir kt., 2009).
Baltymų kiekis ir kviečiuose, ir jų miltuose yra vienas pagrindinių duonos kokyb÷s kriterijų. Šio grūdų žaliavos chemin÷s sud÷ties komponento kiekis s. m. kinta nuo 6 iki 20 proc. (Butkut÷, Cesevičien÷, 2009).
Auginant miežius maistui ir pašarams, reikia baltymingesnių, o alaus gamybai – mažesnio baltymingumo grūdų (Antanaitis, Švedas, 2001).
Miežių baltymų kiekis gali kisti nuo 8 iki 16 proc. Baltymų kiekis daugiausia įtakos turi alaus kokybei ir tod÷l privalo būti nuo 10,5 iki 11,7 proc. Jeigu baltymų procentas yra didesnis arba mažesnis, salyklo gamybos procesas turi būti pakoreguotas (Váňová et al., 2006).
14
1.3.2 Grūdų krakmolas
Pagal grūdų cheminę sud÷tį kviečiai priskiriami krakmolingoms kultūroms – jų grūduose krakmolas sudaro daugiau nei pusę mas÷s (63–72 proc. s. m.) ir yra rezervin÷ medžiaga, sukaupiama endosperme. D÷l krakmolo unikalių funkcinių savybių – struktūros, stabilumo kontrol÷s, klampumo ypatybių – jo kiekis yra vienas labiausiai vertinamų ne maisto reikm÷ms skirtų grūdų kokyb÷s rodiklių (Butkut÷, Cesevičien÷, 2009).
Daugelio autorių duomenimis, kvietrugiai ir kviečiai yra tinkamiausias pasirinkimas, gaminant bioetanolį iš grūdų. Bioetanolio gamybai pagrindinis kriterijus yra dideliu krakmolo kiekiu pasižymintys kvietrugiai, mažiausiai turi būti 60 proc. krakmolo (Kučerová, 2007).
Krakmolo kiekis priklauso nuo oro sąlygų ir tai daro įtaką etanolio išeigai. Etanolio kiekis taip pat priklauso nuo pentozanų kiekio. Kvietrugių grūduose yra pakankami kiekiai krakmolo, kurie yra imlūs fermentiniams procesams. Yra didel÷ veikla kvietrugių amilolitinių fermentų, daugiausia alfa-amilaz÷s (Kučerová, 2007).
1.3.3 Glitimas
Glitimas – specifinis kviečių kokyb÷s rodiklis, susidarantis vaškin÷je – pilnojoje grūdų brandoje (Leistrumait÷ ir kt., 2008).
Glitimas būna stiprus, vidutinio stiprumo ir silpnas (3 lentel÷). Glitimo kiekį grūduose lemia tai, kiek augalas suteikia bręstantiems grūdams azoto per laikotarpį nuo grūdų užmezgimo iki kietosios brandos ( Mašauskien÷; Cesevičien÷, 2007).
3 lentel÷. Glitimo kokybinį apibūdinimą atitinkantys glitimo indekso verčių diapazonai (Leistrumait÷ ir kt., 2008)
Glitimo kokyb÷s verčių diapazonas, sutartiniais vienetais Glitimo kokyb÷s grup÷ Glitimo (kokybinis) apibūdinimas Glitimo indeksas, % 0–50 silpnas 50–85 optimalus (normalus) 85–100 stiprus
15 Kviečių glitimas, sudarytas apytiksliai iš 78–85 proc. visų endospermo baltymų ir yra labai didelis kompleksas, daugiausia sudarytas iš polimerinių (kartotinių polipeptido grandinių, sujungtų disulfidiniais ryšiais), ir monomerinių (vienos grandin÷s polipeptidų) baltymų, žinomų kaip gluteninai ir gliadinai (Pena, 2010).
Gluteninai suteikia elastingumo, o gliadinai suteikia daugiausia klampumą ir ištęsiamumą glitimo kompleksui (Denčić et al., 2010).
Glitimas yra vienas pagrindinių baltymų, formuojančių struktūrą, miltuose, kuris atsakingas už tamprumo charakteristikas tešloje ir prisideda prie išvaizdos ir minkštumo struktūros daugelyje kepinių (Gallagher et al., 2004).
Jis sulaiko anglies dvideginį, išsiskiriantį tešlai rūgstant, tod÷l tešla būna puri, duona gerai iškilusi. Įvertinus glitimo kiekį ir kokybę sprendžiama apie miltų kepimo savybes, t. y. grūdų tinkamumą naudoti tam tikrų kepinių gamybai (Leistrumait÷ ir kt., 2008).
Žieminių kviečių grūdų glitimo fizikin÷s savyb÷s priklauso nuo aplinkos veiksnių: augalų mitybos sąlygų, ypač sukaupto azoto, meteorologinių sąlygų grūdų brendimo metu, dr÷gnų grūdų džiovinimo režimo ir nuo veisl÷s genetinių savybių, pasireiškiančių baltymų grupių formavimo, fermentų aktyvumo, inhibitorių veiklos ir kitais ypatumais. Glitimą formuojančių baltymų kaupimas pradedamas 8–11 dieną po grūdo užmezgimo ir tęsiasi 36–44 dienas, kol grūdai pasiekia fiziologinę kietąją brandą (Mašauskien÷, Cesevičien÷, 2007).
1.3.4 Piltinis tankis (hektolitro mas÷)
Hektolitro mas÷ – grūdų mas÷s ir tūrio, kurį jie užima, pripildžius tiksliai nustatytomis sąlygomis matavimo cilindrą, santykis (Juodeikien÷ ir kt., 2007).
Hektolitro mas÷ yra kintamo pobūdžio, kuriai įtakos turi genetiniai ir aplinkos veiksniai (Marinković et al., 2006).
Hektolitro mas÷ priklauso nuo grūdų formos, matmenų, paviršiaus ir d÷l įvairių tipų priemaišų kiekio grūdų mas÷je. Hektolitro mas÷ yra viena svarbiausių fizinių savybių ir taip pat priklauso nuo grūdų dr÷gnio ir priemaišų kiekio. Hektolitro mas÷ didesn÷, kai grūdai yra kompaktiški, labiau subrendę, vidutinio dydžio, ovalios formos ir lygiu paviršiumi. Hektolitro mas÷ – tai kiekybinis parametras pagal, kurį galima numatyti miltų išeigą (Krička et al., 2002).
16 Kviečių bandinio svoris (piltinis tankis arba hektolitro mas÷) svyruoja 60,0–84,0 kg/hl. Kviečiai yra aukštos kokyb÷s, kai piltinis tankis yra didesnis nei 76,0 kg/hl, o jei vert÷ yra žemesn÷, – kviečiai yra prastos kokyb÷s (Protic et al., 2007).
Vidutin÷ kvietrugių grūdų derliaus hektolitro mas÷ 72,2–74,9 kg/hl (Yanbeyi et al., 2006). Miežių grūdų natūrinis svoris svyruoja nuo 53,0 kg/hl iki 68,0 kg/hl (Juodeikien÷ ir kt., 2007).
1.3.5 Priemaišų kiekis
Grūdų priemaišos yra visos grūdų ÷minio sudedamosios dalys, likusios atskyrus nepažeistus pagrindinių javų grūdus. Skiriamos šios priemaišų grup÷s:
1) grūdin÷s priemaišos: skaldyti grūdai, sudygę grūdai, smulkūs (sudžiūvę) grūdai, kitų javų grūdai, kenk÷jų pažeisti grūdai, patams÷ję (grūdai su pakitusios spalvos gemalais) ir fuzarioz÷s pažeisti grūdai, džiovinant pažeisti (perkaitinti) grūdai;
2) šiukšlin÷s (įvairios) priemaišos: pašalin÷s s÷klos, sugedę (pažeisti) grūdai, mineralin÷s (sm÷lis, žem÷s grumsteliai, žvirgždas, dulk÷s, akmenukai, rūda, šlakas) ir organin÷s priemaišos (pašalin÷s medžiagos), lukštai, kukurūzų burbuolių dalys, skals÷s, kūl÷ti grūdai, negyvi vabzdžiai ir/ (ar) jų dalys;
3) bendras priemaišų kiekis – grūdinių bei šiukšlinių (įvairių) priemaišų kiekių suma; 4) gyvi kenk÷jai (Juodeikien÷ ir kt., 2007).
1.3.6 Dr÷gnis
Visų grūdinių kultūrų grūdai pagal dr÷gnumą skirstomi į keturias kategorijas: • sausus;
• vidutinio dr÷gnumo; • dr÷gnus;
• labai dr÷gnus (šlapius) (Вобликов и др., 2001; Вобликов и др., 2003).
Siekiant išvengti grūdų kiekyb÷s ir kokyb÷s nuostolių, visoje derliaus nu÷mimo bei saugojimo grandin÷je yra svarbus grūdų dr÷gnis. 14 proc. ir mažesnio dr÷gnio kviečių grūdai laikomi sausais saugiai sand÷liuoti. Laikomuose tinkamo dr÷gnio grūduose nevyksta intensyvūs kv÷pavimo procesai, kurie sukelia kaitimą ir suaktyvina kenk÷jų bei mikroskopinių grybų (produkuojančių žmonių ir
17 gyvūnų sveikatai žalingus toksinus) veiklą. Literatūroje aptinkama duomenų, kad esant 17–19 proc. grūdų dr÷gniui susidaro optimalios sąlygos vystytis Fusarium genties grybams. Did÷jant grūdų dr÷gniui, gaus÷ja Penicillium spp. ir kitų genčių grybais užkr÷stų grūdų kiekis. Grūduose, kurių dr÷gnis ≤ 13,0 proc., toksinų kaupimosi tikimyb÷ sumaž÷ja ir esant toksinų producentams (Butkut÷ ir kt., 2009).
Sand÷liavimo metu grūduose vyksta biocheminiai procesai. Jei sand÷liuojami dr÷gnesni nei 15 proc. grūdai, jų technologin÷s, taip pat glitimo savyb÷s sparčiai blog÷ja. Norint to išvengti, grūdai džiovinami (Cesevičien÷, Mašauskien÷, 2007).
Jei krakmolinguose kviečių, miežių, kukurūzų ir kitų javų grūduose dr÷gm÷s kiekis yra ne didesnis nei 13,5 proc., mikromicetai jų nepažeidžia. Jie pradeda vystytis, kai dr÷gm÷s kiekis yra didesnis (Lugauskas et al., 2004).
Daug problemų patiriama d÷l subrendusių grūdų dygimo. Subrendę grūdai pradeda dygti, kai nutraukiama jų ramyb÷s būsena, dažniausiai d÷l dr÷gm÷s pertekliaus. Taip nutinka, kai d÷l nepalankių orų v÷linama javapjūt÷, arba kai išgulusių javų did÷ja varpos dr÷gnis (Cesevičien÷, Meškauskien÷, 2007).
Normaliai kenk÷jų veiklai reikalingas tam tikras grūdų dr÷gnis. Įvairūs kenk÷jai nevienodai reiklūs dr÷gniui. Vabalai ir drugiai gali iškęsti sausesnes sąlygas nei erk÷s. Pavyzdžiui, vabalai intensyviai dauginasi, kai grūdų dr÷gnis 10–12 proc., o erk÷s net ir 13–14 proc. dr÷gnio grūduose vystosi labai l÷tai. Kai dr÷gnio pakanka, kenk÷jai intensyviau dauginasi, sunaikina ir pažeidžia daugiau grūdų (pavyzdžiui, kai grūdų dr÷gnis yra didesnis kaip 18 proc., erkut÷s iš÷da ne tik grūdo gemalą, bet ir endospermą). Be to, dr÷gnoje aplinkoje ir žemoje temperatūroje kenk÷jai ilgesnį laiką gali išgyventi ir be maisto. Grūdų dr÷gnis dažniausiai būna 13–14 proc. arba didesnis, tod÷l daugumai kenk÷jų jo pakanka (Palyvos, Emmanouel, 2006; Palyvos et. al., 2008).
1.4 Grūdus pažeidžiantys mikromicetai
Šios organizmų grup÷s pavadinimas siejamas su žinomais jų atstovais – kepur÷taisiais grybais (gr. mykes, lot. fungus – grybai) (Lasinskait÷ – Čeraškina A. ir kt., 2003).
Mikroskopiniai grybai (mikromicetai) yra vienląsčiai ir daugialąsčiai chlorofilo neturintys heterotrofiniai eukariotiniai mikroorganizmai, pagal savitumą įtraukti į grybų karalystę (Mycota, Fungi). Jų struktūra, mitybos pobūdis, heterotrofai neatlieka fotosintez÷s, chitino sintez÷, glikogeno ir
18 karbamido kaupimasis ląstel÷je panašus į gyvūninių ląstelių. Tačiau pagrindin÷s biologin÷s grybų savyb÷s yra panašesn÷s į augalų (Masteikien÷, 2002; Pavilionis ir kt., 2007).
Grybų taksonomija dar n÷ra visiškai aiški. Grybai klasifikuojami remiantis lytinių sporų susidarymu ir iš dalies – hifų morfologija. Šiuo metu skiriamos keturios grybų klas÷s (Pavilionis ir kt., 2007).
Pagrindinis grūdinių kultūrų užterštumo mikromicetų pradais šaltinis laukuose yra dirvožemis. Pirmiausia jais užsiteršia stiebai, lapai, o v÷liau – grūdai. Dalis epifitinių mikromicetų jokios žalos grūdams nedaro (Lugauskas ir kt., 2004).
Mikromicetai užkrečia lauko augalus, ypač grūdinius, jų augimo, derliaus nu÷mimo, sand÷liavimo ir perdirbimo metu. Daug mikromicetų intensyviai dauginasi ant varpinių augalų ir grūduose, ypač jei jie nukulti didesnio dr÷gnumo (Mankevičien÷, Auškalnien÷, 2004).
Mikromicetai yra labai įvairi, gyvybinga, aktyvi, įvairiomis veiklos galiomis pasižyminti mikroorganizmų grup÷, gebanti aktyviai sintetinti ir išskirti į aplinką įvairios chemin÷s prigimties toksiškus metabolitus. Grūduose aptinkami labai įvairių rūšių mikromicetai. Kontrastingomis Lietuvos meteorologin÷mis sąlygomis javų grūdai dar kietosios brandos periodu yra gausiai užkr÷sti Fusarium, Pencillium, Aspergillus, Cladosporium, Alternaria ir kitų genčių įvairių rūšių mikromicetais (Lugauskas, 2006).
1.5 Mikromicetų gaminami mikotoksinai
Daugyb÷ mikromicetų gamina mikotoksinus, didelę dalį augalin÷s kilm÷s pažeid÷jų sudaro įvairių rūšių mikromicetai, kurie, vystydamiesi ant augalin÷s kilm÷s žaliavų, sintetina ir išskiria į aplinką antrinius metabolitus – mikotoksinus (Bakutis, 2007).
Mikotoksinai yra mikromicetų gaminami antriniai metabolitai, kurie gali tur÷ti poveikį stuburiniams gyvūnams. Siekiant pagerinti maisto saugumą, mikotoksinai turi būti nustatomi maisto ir pašarų gamybos etapuose (Hodnik et al., 2009).
Buvo nustatyta, kad mikromicetų Penicillium, Aspergillus, Fusarium, Paecilomyces, Alternaria, Drechslera, Stachybotrys genčių gaminami toksinai yra pavojingi žmonių sveikatai, ypač šie: aflatoksinai, ochratoksinai, zearalenonas, T-2 toksinas, deoksinivalenolis ir kiti cheminiai junginiai (Lugauskas, 2005).
Išaugintuose grūduose d÷l skirtingų klimato sąlygų vyrauja skirtingų rūšių mikromicetai ir jų mikotoksinai (4 lentel÷) (Bakutis, 2007).
19 4 lentel÷. Mikotoksinų gamyba grūduose (Bakutis, 2007)
Grūdai Pagrindiniai mikotoksinai Aplinkos sąlygos Miežiai Citrininas Deoksinivalenolis Ochratoksinai T-2 toksinas Zearalenonas Blogas sand÷liavimas Šaltas, dr÷gnas klimatas Blogas sand÷liavimas
Šaltas, dr÷gnas klimatas, blogas sand÷liavimas
Šaltas, dr÷gnas klimatas Kviečiai Citrininas Deoksinivalenolis Moniliforminas T-2 toksinas Zearalenonas Blogas sand÷liavimas Šaltas, dr÷gnas klimatas Šaltas, dr÷gnas klimatas Šaltas, dr÷gnas klimatas, blogas sand÷liavimas Šaltas, dr÷gnas klimatas
Mikotoksinų produkcija labai priklauso ir nuo daugelio ekologinių veiksnių (aplinkos temperatūros, dr÷gnio, substrato sud÷ties, grybų toksiškumo lygio, konkurencin÷s mikrofloros buvimo, mikrobin÷s tarpusavio sąveikos, kenk÷jų bei mechaninio pažeidimo derliaus nu÷mimo ir saugojimo metu (Mankevičien÷ ir kt., 2007).
Fusarium mikromicetai plačiai randami gamtoje ir gerai žinomi kaip augalų ligų suk÷l÷jai ir mikotoksinų gamintojai, sukeliantys didelę žalą grūdams. Jie dažnai susiję su grūdais, užterštais prieš derliaus nu÷mimą (Geraldo et al., 2006).
Fusarium genties mikromicetų rūšys (5 lentel÷) yra bene labiausiai paplitusios toksinų gamintojos šiaurinio klimato regionuose ir dažniausiai aptinkamos ant grūdų, auginamų švelnaus klimato regionuose – Amerikoje, Europoje ir Azijoje (Creppy, 2002).
5 lentel÷. Fusarium grybų rūšys gaminančios mikotoksinus javuose (Eriksen, Aleksander, 1998)
Mikotoksinų gamyba Fusarium rūšis
DON DAS NIV T-2 TH-2 ZON
acuminatum X X X avenaceum culmorum X X X equiseti X X X graminearum X X X poae X X sporotrichioides X X
20 Trichotecenas deoksinivalenolis (DON) gaminamas F. graminearum ir F. culmorum, o grūdai yra mikotoksinų šaltinis visame pasaulyje (Miedaner et al., 2001; Juodeikien÷ et al., 2008).
Trichotecenai T-2 toksinas ir HT-2 gaminami daugiausia F. poae, F. sporotrichioides ir F. langsethiae yra ypač svarbūs d÷l padid÷jusių jo koncentracijų ir aukšto toksiškumo (Aldred, Magan 2004; Beyer et al., 2009).
1.6 Veiksniai sąlygojantys mikromicetų vystymąsi ir mikotoksinų gamybą
grūduose
Maisto žaliavos mikromicetais gali būti užkr÷stos įvairiais būdais ir iš įvairių šaltinių, tačiau pagrindinis užsikr÷timas maisto žaliavų laukuose yra užkr÷stas dirvožemis (Lugauskas ir kt., 2006).
Jau lauko sąlygomis varpinių javų grūdai yra pažeidžiami mikroorganizmų. Užsikr÷timo lygis priklauso nuo oro sąlygų brendimo metu (Bakutis, 2007).
Mikroskopinių grybų kiekio did÷jimą augalin÷s produkcijos auginimo metu gali nulemti taikomos žemdirbyst÷s sistemos, azoto trąšų kiekis, ypač lietingais metais, fungicidų naudojimas, augalų genotipas, užsitęsęs derliaus nu÷mimas, meteorologin÷s sąlygos ir grūdų dr÷gnis (Mankevičien÷ ir kt., 2007).
Mikroskopinių grybų plitimo intensyvumas dirvožemyje priklauso nuo jo pH ir sud÷ties. Labiausiai Fusarium grybais užkrečiami grūdai, kai dirvožemio pH yra 5–6 ir kai dirvožemyje yra daugiau kalio (Bakutis, 2004).
Gamtoje grybus – patogenus gali išplatinti v÷jas, vanduo, vabzdžiai ir paukščiai (Bakutis, 2007). Meteorologin÷s sąlygos turi tiesioginę įtaką grūdų dr÷gniui derliaus nu÷mimo, transportavimo bei saugojimo metu, taip pat mikroskopinių grybų produkuojamiems toksinams susikaupti (Mankevičien÷ ir kt., 2007).
Lietingas ir dr÷gnas oras javų žyd÷jimo metu skatina užsikr÷timą Fusarium genties grybais (Whitlow et al., 2002).
Mikotoksinų sintez÷ (rūšis ir kiekis) priklauso nuo mikromicetų genties, substrato sud÷ties, dr÷gm÷s, pH, temperatūros, deguonies, kitų esančių organizmų sąveikos bei kitų sąlygų (Albricht, 2001; Bhatnagar et al., 2002).
Kai kurioms mikroskopinių grybų rūšims minimali temperatūra yra 10 oC (6 lentel÷). Daugumai Penicillium mikromicetų rūšių optimali temperatūra 25–30 oC, o Fusarium genties mikromicetai
21 toksinus gamina esant 8–15 oC. Dauguma mikromicetų plinta, kai substrato vandens aktyvumas yra 0,8–0,9. Fusarium genties mikromicetai reikalauja palyginti didelio vandens aktyvumo. Aspergillus flavus geriausiai auga, kai vandens aktyvumas yra 0,86–0,96, optimali temperatūra – 37 oC (Bakutis, 2007; Hedayati et al., 2007).
Tyrimais nustatyta, kad optimaliausias grūdų dr÷gnis Fusarium genties grybams vystytis yra apie 17–19 proc. (Mankevičien÷ ir kt., 2006).
6 lentel÷. Optimalios sąlygos mikotoksinų gamybai (pagal Murphy, 2006)
Mikromicetų rūšis (mikotoksinas) Temperatūra (oC) Aw
Aspergillus flavus, A. parasiticus (aflatoksinai) 33 0,99
Aspergillus ochraceus (ochratoksinai) 30 0,98
Penicillium verrucosum (ochratoksinai) 25 0,90–0,98
Aspergillus carbonarius (ochratoksinai) 15–20 0,85–0,90
Fusarium verticillioides, F. proliferatum (fumonizinai) 10–30 0,93
Fusarium verticillioides, F. proliferatum (DON) 11 0,90
Fusarium graminearum (zearalenonas) 25–30 0,98
Penicillium expansum (patulinas) 0–25 0,95–0,99
1.7 Mikotoksinų poveikis organizmui
Mikromicetų geb÷jimas išskirti toksiškas medžiagas, suformuotas antrinio metabolizmo metu, yra viena svarbiausių adaptacinių savybių, užtikrinanti išlikimą konkurencin÷je aplinkoje (Varnait÷ et al., 2006).
Mikotoksinai gali patekti į maisto grandinę tiesiogiai per augalinius produktus, pavyzdžiui, javų grūdus, kavą, aliejinių augalų s÷klas, prieskonius, vaisių sultis, g÷rimus ir netiesiogiai iš gyvūninių produktų, užterštų mikotoksinais, kurie lieka piene, m÷soje ir kituose produktuose (Bhat et al., 2010).
Atsiradę maiste mikromicetų metabolitai gali tur÷ti toksinį poveikį, kuris svyruoja nuo ūmaus (pavyzdžiui, kepenų ar inkstų funkcijų pablog÷jimo) ir l÷tinio (pavyzdžiui, kepenų v÷žys) (Murphy et al., 2006).
Pagrindinis žmonių susirgimo mikotoksikoz÷mis šaltinis – mikotoksinais užteršti maisto produktai. Žmon÷ms diagnozuotos mikotoksikoz÷s pateiktos 7 lentel÷je (Garalevičien÷, 2005).
22 7 lentel÷. Žmonių mikotoksikoz÷s (Bryden, 2007)
Liga Mikotoksinų šaltinis Mikromicetų gentis
Akabio-bio Kviečiai, miežiai, avižos, ryžiai Fusarium gentis Alimentin÷ toksin÷
aleukija
Maistiniai grūdai (toksiška duona) Fusarium gentis
Balkanų nefropatija Maistiniai grūdai Penicillium gentis Ergotizmas Rugiai, maistiniai grūdai Claviceps purpurea Hepatokarcinoma Maistiniai grūdai, riešutai Aspergillus flavus
Aspergillus parasiticus
Kašin Bek liga Maistiniai grūdai Fusarium gentis
Kwashiorkor Maistiniai grūdai Aspergillus flavus
Aspergillus parasiticus R÷jaus sindromas Maistiniai grūdai Aspergillus gentis Stachibotriotoksikoz÷ Maistiniai grūdai Stachybotrys atra
Dauguma mikotoksinų yra gaminami Aspergillus, Penicillium, Fusarium genčių mikromicetų. Nors žinoma daugiau nei 400 toksinų, tačiau šiuo metu nustatytas toksiškumas ir poveikis aflatoksinų, deoksinivalenolio, ochratoksinų, zearalenono, fumonizinų, T-2 toksino (Al-Abdalall, 2009).
Mikotoksikozių bendrieji simptomai žmogui yra pykinimas, viduriavimas, ir kiti su virškinimo traktu susiję negalavimai. Mikotoksinai slopina imuninę sistemą, baltymų sintezę ir ląstelių proliferaciją (Bhat et al., 2010).
1.7.1 Aflatoksinai
Aflatoksinai yra mikromicetų metabolitai, gaminami Aspergillus flavus ir Aspergillus parasiticus rūšių, šios rūšys gamina aflatoksinus visuose žemynuose esant įvairioms klimato sąlygoms. Dažniausiai aptinkami aflatoksinai yra B1, B2, G1 ir G2 (Sultana et al., 2009; Ehrlich, 2009).
Literatūroje esama duomenų apie aflatoksinų predisponuotą navikų vystymąsi žmonių virškinamajame trakte ir kepenyse Afrikoje, Filipinuose bei Kinijoje (Garalevičien÷, 2005).
Aflatoksinas B1 (2 pav.) yra toksiškas ir siejamas su kepenų v÷žiu ir imunin÷s sistemos slopinimu. Didelių dozių (> 6000 mg) aflatoksino poveikis gali sukelti ūmų toksiškumą arba mirtį, kadangi mažų dozių poveikis yra kancerogeninis (Muthomi et al., 2009).
Aflatoksinas B1 aptinkamas pašaruose, užkr÷stuose mikromicetais (Bakutis, 2004). Aflatoksinui B1 su pašaru patekus į melžiamos karv÷s organizmą, vyksta jo hidroksilinimo reakcija į medžiagų
23 apykaitos produktą aflatoksiną M1 (Food Standards Agency, 2001; Kuilman et al., 2000). AFLM1 yra pagrindinis rizikos veiksnys žmon÷ms, kurie vartoja užterštą šiuo mikotoksinu pieną ir pieno produktus (Mendonca et al., 2005).
2 pav. Aflatoksino B1 struktūra (Bennett et al., 2003)
1.7.2 Ochratoksinai
Ochratoksinai yra gaminami Penicillium verrucosum ir Aspergillus ochraceus mikromicetų (Bakutis, 2007).
Ochratoksinai aptinkami maisto produktuose – riešutuose, sūryje, razinose, kavoje, taip pat javų grūduose (kviečiuose, miežiuose, avižose, kukurūzuose). Šeriant užterštais pašarais, jie pernešami su krauju ir tada aptinkami piene, kepenyse, inkstuose ir m÷soje (Matic et al., 2009).
Ochratoksinas A (3 pav.) susijęs su Balkanų endemine nefropatija (BEN) ir šlapimo takų navikų vystymusi. OTA yra žinomas, nes gali sukelti toksinį poveikį, taip pat kancerogeninį poveikį kepenims ir neurotoksinį bei teratogeninį poveikį (Mounjouenpou et al., 2008; Zasadna et al., 2009).
Su ochratoksinu A taip pat sietinas ir suintensyv÷jęs šlapimo sistemos auglių vystymasis, nors ochratoksinas A yra ne vienintelis etiologinis epidemin÷s nefropatijos veiksnys (Garaliavičien÷, 2004).
24
1.7.3 Deoksinivalenolis
Deoksinivalenolis (DON) (4 pav.) yra Fusarium genties mikotoksinas, kurį gamina daug Fusarium mikromicetų rūšių, tarp jų – Fusarium graminearum, Fusarium culmorum, Fusarium tricinctum ir Fusarium acuminatum (Díaz-Llano, Smith, 2006).
DON laikomas vienu plačiausiai pasaulyje paplitusių ir geriausiai ištirtų mikotoksinų. DON dažnai aptinkamas didel÷mis koncentracijomis kviečiuose ir kukurūzuose (Bhat, 2010).
DON pasižymi imunosupresiniu veikimu, priklausomai nuo doz÷s ir vartojimo trukm÷s. Ūmaus toksiškumo atveju pasireiškia pilvo skausmai, padid÷jęs seil÷tekis, bendras silpnumas, viduriavimas, v÷mimas ir anoreksija (Yazar et al., 2008).
DON slopina maisto medžiagų įsisavinimą žarnyne (Waché et al., 2009).
Toksinas/Radikalas R1 R2 R3 R4
DON OH H OH OH
4 pav. Deoksinivalenolio struktūra (Poppenberger et al., 2003)
1.7.4 Zearalenonas
ZON –įvairaus klimato šalyse plačiausiai paplitęs Fusarium genties mikromicetų sintezuojamas mikotoksinas (5 pav.). Pagrindiniai jo producentai – F. graminearum ir F. culmorum, tačiau ZON gamina ir F. equiseti bei F. semitectum (Garalevičien÷, 2005).
Vienas žinomiausių zearalenono toksikoz÷s epideminių pasireiškimų aprašytas Puerto Rike. Septynerių – aštuonerių metų abiejų lyčių vaikai itin anksti lytiškai subręsdavo, jiems išsivystydavo antriniai lytiniai požymiai (Garalevičien÷, 2005).
25 5 pav. Zearalenono struktūra (Suzuki et al., 2007)
Šis toksinas susijęs su ankstyvojo lytinio brendimo priežastimis bei gali būti susijęs su ankstyvojo embriono mirtingumu, padid÷jusiomis dauginimosi organų infekcin÷mis ligomis. Didesn÷s ZON doz÷s gali tur÷ti kancerogenišką poveikį (Bhat et al., 2010; Mitterbauer et al., 2003).
1.7.5 T-2 toksinas
T-2 toksino pagrindinis producentas yra F. sporotrichioides, tačiau F. acuminatum ir F. poae priskiriami prie šių toksinų gamintojų (Garalevičien÷, 2004).
T-2 toksinu (6 pav.) užteršti produktai gali sukelti sunkių padarinių žmonių sveikatai. T-2 toksiškumo bendri požymiai: pykinimas, v÷mimas, galvos svaigimas, drebulys, pilvo skausmas, viduriavimas, odos nekroz÷, pažeisti kaulų čiulpai. T-2 toksinas slopina baltymų sintezę (Yazar et al., 2008).
T-2 toksinas sukelia sunkią ligą – maistinę toksinę aleukiją, hemoragijas. Daugumos organų, ypač virškinamojo trakto, pažeidimai, sukelti T-2 toksino, yra negrįžtami (Kordušien÷ ir kt., 2006).
T-2 toksinas yra labai stiprus toksinas, susijęs su gastroenteritu ir žarnyno kraujavimu (Whitlow et al., 2002).
26
1.8 Didžiausios leistinos mikotoksinų koncentracijos grūduose
Nacionalin÷s ir tarptautin÷s institucijos – Europos Komisija (EK), Jungtinių Valstijų maisto ir vaistų administracija (FDA), Pasaulio Sveikatos Organizacija (PSO), Maisto ir žem÷s ūkio organizacija (FAO) ir Jungtinių Tautų Organizacija (JTO) pripažino pavojų sveikatai, žmon÷ms ir gyvuliams, apsinuodijus per maistą ir pašarus plintančiais toksinais. Šiai problemai spręsti buvo nustatytos individualių toksinų leistinos ribos (8 lentel÷) (Krska et al., 2008).
Siekiant išvengti mikotoksinų rizikos žmonių sveikatai, dauguma Europos šalių kontroliuoja maisto produktus ir pašarus, užterštus mikotoksinais (Varnait÷ et. al., 2006).
8 lentel÷. Didžiausios leistinos mikotoksinų koncentracijos grūduose ir jų produktuose (pagal ES Komisijos Reglamentą (EB) Nr. 1881/2006)
Maisto produktai Didžiausia leistina koncentracija, µg kg-1 Deoksinivalenolis
Neperdirbti grūdai, išskyrus kietuosius kviečius, avižas ir kukurūzus
1250
Neperdirbti kietieji kviečiai ir avižos 1750
Grūdai, skirti tiesiogiai žmon÷ms vartoti, grūdų miltai (taip pat kukurūzų miltai, kukurūzų kruopos ir kukurūzų rupiniai), s÷lenos, parduodamos tiesiogiai žmon÷ms vartoti, ir gemalai
750
Zearalenonas
Neperdirbti grūdai, išskyrus kukurūzus 100
Grūdai, skirti tiesiogiai žmon÷ms vartoti, grūdų miltai, s÷lenos, kaip galutinis produktas, parduodamas
tiesiogiai žmon÷ms vartoti ir gemalai
75
1.9 Grūdų užterštumas mikotoksinais Lietuvoje
Mikromicetų vystymasis grūduose yra normalus reiškinys tiek laukuose, tiek saugyklose. Žaliavas mikromicetai užkr÷sti gali įvairiuose grūdų gamybos etapuose: laukuose, transportuojant ir sand÷liuojant (Bakutis et al., 2006).
27 2004 metų derliaus vidutiniškai 19,0 proc. (nuo 4,1 proc. iki 44,3 proc.) grūdų m÷ginių nukent÷jo nuo Fusarium grybų Paplitusios rūšys buvo F. poae, F. sporotrichioides ir F. avenaceum. Grūdų m÷giniai buvo užteršti DON 98,0–100 proc., teigiamų m÷ginių koncentracijos svyravo nuo p÷dsakų iki 691 µg kg-1, tačiau neviršijo leistinos normos. 6,6 proc. m÷ginių buvo užteršti DON, kur koncentracija viršijo 300 µg kg-1. Didžiausios koncentracijos šio mikotoksino buvo nustatytos vasariniuose kviečiuose (642 µg kg-1) ir žieminiuose rugiuose (691 µg kg-1). Aptiktos ZON koncentracijos svyravo iki 193,4 µg kg-1. 3,7 proc. grūdų m÷ginių mikotoksinų koncentracijos buvo didesn÷s nei 30 µg kg-1, 1,2 proc. vasarinių miežių. Užteršimas ZON didesnis buvo pavasarinių nei žieminių javų grūdų. 2004 m. derliaus tirtuose avižų m÷giniuose nebuvo nustatyta, kad jie būtų labai užteršti mikotoksinais (17,2– 121,5 µg kg-1), ir tik vieno m÷ginio koncentracija viršijo leistino lygio koncentraciją.
2004 ir 2005 metų grūdų derliuje DON buvo labiausiai paplitę iš Fusarium genties mikotoksinų. DON aptikta 94,0 proc. kviečių grūdų m÷ginių, 93,0 proc. miežių m÷ginių. DON aptikta nuo p÷dsakų iki 372 µg kg-1. Mažiausia šio mikotoksino buvo nustatyta žieminiuose kvietrugiuose (62,5 proc., nuo p÷dsakų, iki 370 µg kg-1). Didžiausia DON koncentracija buvo nustatyta žieminių kviečių grūduose. ZON buvo labiau paplitę miežiuose (68,0 proc. užkr÷stų m÷ginių) ir avižų grūduose (50,0 proc. užterštų m÷ginių), nors mikotoksinų koncentracijos buvo labai mažos ir neviršijo leistinų koncentracijų. T-2 toksino užsikr÷timas buvo nustatytas 100 proc. avižų grūdų. 2005 m. derliaus avižų grūduose T-2 toksino kiekis buvo mažesnis nei 2004 metais (Mankevičien÷ et al., 2007).
DON, ZON, T-2 toksino koncentracijos žieminių ir vasarinių javų grūdų m÷giniuose 2003–2007 m. pateiktos 9 lentel÷je.
Didel÷ dalis užterštų grūdų m÷ginių su didele DON koncentracija buvo nustatyta vasarinių kviečių m÷giniuose. Daugelyje vasarinių kviečių m÷ginių DON koncentracija buvo didesn÷ nei žieminių grūdų m÷giniuose, tačiau didžiausias DON kiekis buvo nustatytas atskiruose m÷giniuose žieminių kviečių (987,0 µg kg-1) ir žieminių rugių (691,0 µg kg-1) grūduose. Kitose šalyse taip pat užteršimas DON grūdų derliaus svyruoja 60–100 proc. Devyniasdešimt procentų kviečių ir kukurūzų grūdų, auginamų Austrijoje, Vokietijoje, ir Prancūzijoje, yra užteršta zearalenonu. Lietuvoje ZON tarša vasarinių javų grūduose buvo didesn÷ nei žiemkenčių grūdų. Vasarinių kviečių, miežių ir avižų užteršimas svyravo 67,5–82,9 proc. Viename vasarinių miežių grūdų m÷ginyje ZON koncentracija viršijo leistinas ribas beveik du kartus (193,4 µg kg-1). Žieminiai kviečiai, kvietrugiai ir rugiai buvo mažiau užteršti (42,3–58,6 proc.). T-2 toksino koncentracija teigiamuose patikrintuose grūdų m÷giniuose įvairių javų svyravo nuo 10,8 iki 32,1 µg kg-1. Didel÷je dalyje tiriamųjų bandinių, T-2 toksino koncentracijos svyravo nuo 7,5 iki 30 µg kg-1 (Rai, Varma, 2010).
28 9 lentel÷. Mikotoksinų koncentracijos grūduose skirtingais metų laikais 2003–2007 m. (Rai, Varma, 2010)
DON Teigiami
m÷giniai
Pasiskirstymas teigiamų m÷ginių pagal koncentraciją
Rūšis M÷gi-nių skai-čius M÷gi-nių skai-čius % < 100 µg kg-1 100-300 µg kg-1 >300 µg kg-1 Vidutin÷ teigiamų m÷ginių koncen-tracija µg kg-1 Maksi- mali koncen- tracija µg kg-1 Vasariniai javai Kviečiai 333 295 88,6 171 120 4 112,6 987,0 Rugiai 43 38 88,4 17 19 2 140,6 691,0 Kvietrugiai 30 28 93,3 11 14 3 151,7 427,0 Pavasariniai javai Kviečiai 99 96 97,0 28 56 12 174,0 847,0 Miežiai 178 175 98,3 74 99 2 153,0 375,0 Avižos 19 18 94,7 7 8 3 186,0 314,6 ZON Vasariniai javai Kviečiai 280 164 58,6 87 65 12 16,5 75,6 Rugiai 35 20 57,1 8 10 2 17,8 52,2 Kvietrugiai 26 11 42,3 9 2 0 <10 14,1 Pavasariniai javai Kviečiai 76 63 82,9 18 34 11 17,9 95,6 Miežiai 169 114 67,5 52 48 14 16,9 193,4 Avižos 17 14 82,4 1 12 1 20,6 50,4 T-2 toksinas Vasariniai javai Kviečiai 184 119 64,7 49 69 1 10,8 32,9 Rugiai 15 14 93,3 4 7 3 28,5 153,6 Kvietrugiai 12 9 75,0 4 1 4 25,9 59,7 Pavasariniai javai Kviečiai 52 40 76,9 4 36 0 16,9 23,0 Miežiai 93 79 84,9 14 42 23 29,7 316,0 Avižos 15 15 100 0 8 7 32,1 122,0
29
1.10 Klimato kaitos įtaka grūdų kokybei
Pasaulyje yra diskutuojama apie klimato kaitą, šiltnamio efektą ir kitas su min÷tais reiškiniais susijusias problemas. D÷l šiltnamio efekto įtakos vidutin÷ atmosferos temperatūra did÷ja ir keičiasi jos pasiskirstymas žem÷je. Tai veikia oro masių pernešimus, dr÷gm÷s pernešimo ir apykaitos struktūrą, tod÷l kinta gyvenimo sąlygos, augmenijos produktyvumas (Štreimikien÷, Konstantinavičiūt÷, 2003).
Paskutiniais XX a. dešimtmečiais d÷l visuotinio klimato kaitos pasikeit÷ kai kurių su klimato kaita susijusių hidrometeorologinių rodiklių vert÷s. Šiuo laikotarpiu nustatyta padid÷jusi žiemos vidutin÷ oro temperatūra ir kritulių kiekis (Taminskas ir kt., 2005).
Lietuva yra šiaurin÷je vidurio platumos klimato zonoje. Teritorijos atstumas nuo pusiaujo – 6100 km. Vidutin÷ sausio m÷nesio oro temperatūra Lietuvos pajūryje yra beveik keturiais laipsniais aukštesn÷ nei ji yra šalies rytuose (atitinkamai 2,8 °C ir -6,5 °C), o liepos m÷nesį aukščiausia temperatūra yra stebima šalies pietuose, kai vidutin÷ oro temperatūra pasiekia 17,5 °C (kitur šalyje 16,5–17,0 °C). Kritulių kiekis, Lietuvos teritorijoje turbūt labiausiai permainingas, nuo 901 mm Šilal÷s rajone iki 520 mm Pakruojo rajone (Bukantis, 2001).
Tyrimai rodo, kad klimato kaitos poveikio augalams mastai priklauso nuo augalų rūšies, veisl÷s genetinių savybių, vietos dirvožemio savybių, kenk÷jų ir ligų, oro temperatūros, vandens režimo, oro kokyb÷s bei adaptacinių procesų sąveikos. Vandens trūkumas yra vienas svarbiausių aplinkos veiksnių, ribojančių augalų augimą bei derlių (Povilaitis ir kt., 2009).
Klimato kaita tampa vienu svarbiausių veiksnių, tiesiogiai ir netiesiogiai veikiančių žem÷s ūkio augalų produktyvumą, žem÷s ūkio ir su juo susijusių pramon÷s šakų efektyvumą ir stabilumą. Tik÷tinas kintamo klimato poveikis žem÷s ūkio augalams, adaptacinių priemonių efektyvumas Lietuvoje tirtas tik fragmentiškai (Povilaitis ir kt., 2009).
Salyklinių miežių derliui ir ypač jų kokybei labai reikšmingos buvo vegetacijos laikotarpio meteorologin÷s sąlygos. Lietuvoje, pradedant XX amžiaus septintuoju dešimtmečiu, oro temperatūra vasaros m÷nesiais labai įvairavo, o kas antra ar trečia vasara buvo labai šalta arba karšta (Lazauskas ir kt., 2005).
Grūdų stambumui ypač svarbus dr÷gm÷s režimas antroje vegetacijos pus÷je. Sausros stresas, susidaręs po žyd÷jimo, pagreitina grūdų sausųjų medžiagų prieaugį, tačiau sutrumpina grūdų pildymosi laikotarpį ir turi neigiamos įtakos grūdų stambumui bei derliui (Lazauskas ir kt., 2005).
Efektyvus žem÷s ūkio augalų derlingumo potencialo išnaudojimas dažnai ribojamas nepalankių meteorologinių sąlygų. Teigiama, kad vegetacijos periodo orai gali lemti nuo 44 proc. iki 55 proc.
30 derliaus svyravimo amplitud÷s. Augalų derlingumo, taip pat ir chemin÷s sud÷ties svyravimams didžiausią įtaką turi šilumos ir dr÷gm÷s režimai (Janušauskait÷, Šidlauskas, 2004).
Žieminių kvietrugių derliaus, jo struktūros elementų – varpos produktyvumo ir grūdų stambumo – bei kokybinių parametrų svyravimus ryškiau veikia meteorologiniai veiksniai. Aplinkos sąlygoms šie augalai ypač jautrūs iki žyd÷jimo tarpsnio (Janušauskait÷, 2008).
Daugelis tyrin÷tojų nurodo, kad kviečių derlingumą lemia meteorologin÷s sąlygos. Lietuvos Respublikoje žieminių kviečių grūdų baltymingumas buvo didesnis, kai dirvoje buvo mažiau dr÷gm÷s (Švedas, Antanaitis, 2001).
1.11 Prevencin÷s priemon÷s ir būdai grūdams nuo mikotoksinų apsaugoti
Užsikr÷timas mikromicetais ir mikotoksinų susidarymas gali atsirasti: derliaus nu÷mimo metu, grūdų saugojimo laikotarpiu bei apdorojimo metu. Tod÷l mikotoksinų kaupimosi valdymo strategijas žem÷s ūkio produktuose galima būti skirstyti į tris kategorijas, prieš derliaus nu÷mimą, derliaus nu÷mimo metu ir po derliaus nu÷mimo (Rai, Varma, 2010).
Didžiausias d÷mesys žem÷s ūkyje tenka mikotoksinams, kuriuos gamina vadinamieji ,,laukų“ mikroskopiniai grybai. Lietuvoje didžiausią žalą daro Fusarium genties mikroskopinių grybų produkuojami mikotoksinai. Apibūdinant grūdų užterštumą mikotoksinais lauko sąlygomis, galima išskirti septynias svarbiausias sąlygas, mažinančias užsikr÷timo riziką:
s÷jomainų taikymas;
efektyvių fungicidų panaudojimas;
atsparių grybiniams susirgimams veislių parinkimas; subalansuotas tręšimas;
s÷jimo tankio sureguliavimas;
priemon÷s, mažinančios javų mechaninį pažeidimą (kova su vabzdžiais); tinkamas derliaus nu÷mimo laikas (Bakutis, 2007).
Grūdų derliaus nu÷mimo laikas yra vienas svarbiausių veiksnių siekiant sumažinti užteršimą mikotoksinais. Grūdai laukuose tur÷tų būti kuo greičiau nuimami, kai yra visiškai subrendę ir auginimo ciklo pabaigoje. Antra, derliaus nu÷mimo procese yra svarbu nepažeisti grūdo struktūros, nes pažeisti grūdai yra labiau jautrūs mikromicetų augimui (Rai, Varma, 2010).
Mikotoksinų taršai grūduose įtakos gali tur÷ti daugelis aplinkos ir augimo veiksnių: augalų liekanos ir jų likučiai, s÷jomainos, arimas, naudoti fungicidai ir augimo reguliatoriai, grūdų
31 džiovinimas laikymo metu, aplinkos dr÷gm÷, mechaniniai pažeidimai. Tai turi įtakos mikromicetų augimui ir mikotoksinų gamybai (Straumfors Halstensen et al., 2004).
Siekiant nuslopinti mikromicetų vystymąsi grūduose, jie turi būti greitai džiovinami (Lugauskas ir kt., 2007).
Dauguma mikotoksinų yra chemiškai patvarios medžiagos, atsparūs temperatūros pokyčiams, laikymo ir perdirbimo technologijoms (Lugauskas et al., 2007; Zvicevičius et al., 2006).
Mikromicetų vystymasis gali būti apribojamas arba slopinamas, džiovinant grūdus džiovyklose ar aktyviąja ventiliacija iki 13 – 14 proc. dr÷gm÷s (Raila et al., 2006).
Taip pat gali būti naudojami fiziniai metodai: grūdų valymas, terminis apdorojimas ir kt. Jie yra perspektyvūs ir mažiausiai kenksmingi aplinkai (Raila et al., 2006).
Mikotoksinų kontrol÷s įtraukimas į RVASVT planus – svarbus aspektas bendriems mikotoksinų valdymo principams, kuris tur÷tų apimti kokyb÷s ir kontrol÷s strategijas. Maisto pramon÷je, prieš derliaus nu÷mimą kontroliuoti mikotoksinų kiekį buvo siekiama per RVASVT planus. RVASVT yra sistema, kuri nustato, vertina ir kontroliuoja riziką, kuri yra svarbi maisto saugai. Tai yra struktūrinis, sisteminis požiūris į maisto saugos kontrolę visoje sistemoje – nuo lauko iki stalo. RVASVT sistema paremta gerai parengtais kokyb÷s valdymo sistemų pagrindais, pavyzdžiui, GGP, GHP, GŽŪP, ir GSP (Murphy et al., 2006; FAO, 2001).
ES išleido rekomendaciją d÷l grūduose ir grūdų produktuose esančių Fusarium toksinų prevencijos ir jų koncentracijos mažinimo, kurioje apžvelgiama, kaip galima sumažinti mikotoksinų kiekį visuose etapuose, pradedant dirvos įdirbimu ir baigiant sand÷liavimu ir transportavimu (1 priedas) (http://eur-lex.europa.eu/LexUriServ/LexUriServ.do?uri=CELEX:32006H0583:LT:HTML prieiga per internetą 2010 m. kovo 18 dieną).
32
2. TYRIMŲ OBJEKTAI IR METODAI
2.1 Tyrimo objektai
Tyrimui naudoti atsitiktin÷s atranktos būdu paimti kviečių, kvietrugių ir miežių ÷miniai iš 2 grūdų perdirbimo įmonių (7 pav.). Iš transporto priemonių tyrimams buvo paimta n = 30 maistinių kviečių ÷minių, n = 20 pašarinių kviečių ÷minių, n = 7 maistinių miežių ÷miniai, n = 10 pašarinių miežių ÷minių, n = 16 pašarinių kvietrugių ÷minių.
7 pav. öminių ÷mimo tvarka
Grūdų kokybiniai rodikliai (dr÷gnis, baltymai, sedimentacijos rodiklis, glitimas, krakmolas) nustatyti Infratec 1275 analizatoriumi grūdų perdirbimo įmon÷se. Grūdų piltinis tankis (hektolitro mas÷), šiukšlinių ir grūdinių priemaišų kiekis, grūdų (išorinis ir vidinis) užsikr÷timas mikromicetais, mikromicetų gyvybingų sporų skaičius, mikotoksinų: T-2, ZON, DON koncentracijos grūduose tirta ir įvertinta Lietuvos sveikatos mokslų universiteto Veterinarijos akademijoje, Gyvūnų gerov÷s tyrimų laboratorijoje. Tyrimai atlikti vadovaujantis tyrimo schema (8 pav.).
Grūdų ÷miniai imti pagal aiškiai apibr÷žtą planą iš įvairių gylių ir iš daugelio vietų. Iš transporto priemonių paimti ÷miniai buvo supilami į švarų indą, išmaišomi ir voko principu sudaromas jungtinis ÷minys, ne mažesnio nei 2 kg svorio, supilamas į švarų maišelį tolesniam tyrimui. Mikotoksikologiniams tyrimams m÷ginai buvo užšaldomi -20 0C temperatūroje iki tyrimo.
A grūdų perdirbimo įmon÷ Maistiniai kviečiai Pašariniai kviečiai Pašariniai miežiai Pašariniai kvietrugiai B grūdų perdirbimo įmon÷ Maistiniai miežiai
33 8 pav. Tyrimo schema
1 ETAPAS
Grūdų kokybinių rodiklių nustatymas
Dr÷gnis Piltinis tankis ,,Hektolitro mas÷“ Glitimas Priemaišos
2 ETAPAS
3 ETAPAS
Mikromicetų grūduose tyrimai
Mikotoksinų tyrimai
Mikotoksinų koncentracijų nustatymas Mikromicetų gyvybingų sporų nustatymas Grūdų vidinio (giluminio) užsikr÷timo mikromcetais nustatymas Grūdų išorinio užsikr÷timo mikromcetais nustatymas Baltymai Krakmolas Sedimentacijos rodiklis DON ZON T-2
34
2.2 Tyrimo metodai
2.2.1 Kokybinių kviečių, miežių ir kvietrugių rodiklių nustatymas
Kokybiniai rodikliai nustatyti grūdų perdirbimo įmon÷se Infratec 1275 Analyser. Tyrimui naudojami sveiki, nesumalti grūdai. Į 18 mm kiuvetę įpilamas tiriamasis m÷ginys ir dedamas į analizatorių, po kurio laiko gaunamas grūdų kokybinių rodiklių rezultatas.
2.2.2 Grūdų priemaišų nustatymas
Grūdų priemaišos yra visos grūdų bandinio sudedamosios dalys, likusios atskyrus visaverčius pagrindin÷s kultūros grūdus. Grūdin÷s priemaišos (joms priskiriami sveiki ir pažeisti kitų rūšių varpininių javų grūdai bei tos pačios rūšies grūdai, kurie: sugedę, suskaldyti, taip pat visi nesubrendę (žali), kenk÷jų pažeisti, džiovinant pažeisti, kurių paviršius apgedęs arba skerspjūvyje endospermo spalva yra nuo gelsvo iki kreminio atspalvio, fuzarioz÷s pažeisti ir patams÷ję. Šiukšlin÷ms priemaišoms priskiriama priemaišos: mineralin÷s ir organin÷s, neiškultos varpos ir jų dalys, sugedę grūdai (supuvę, supeliję bakterijų ir grybelių pažeisti bei sugedę džiovinant arba savaime kaistant, kurių skerspjūvyje endospermo spalva yra nuo gelsvai rudos iki rusvai juodos), pašalin÷s s÷klos (piktžolių, kenksmingų augalų, taip pat kukurūzų, ankštinių ir aliejingų), skals÷s, kūl÷ti grūdai, negyvi vabzdžiai ir jų dalys (Grūdų priemaišų nustatymo taisykl÷s, 2004 ).
Tyrimui atsveriama 50 g grūdų, beriama ant popieriaus. Pincetu grūdai ir kitos priemaišos suskirstomos į frakcijas: geri grūdai, grūdin÷s priemaišos, šiukšlin÷s priemaišos ir kenksmingos priemaišos (kibusis lipikas). Kiekvienos grup÷s dalis pasveriama 0,01 g tikslumu ir jų kiekis apskaičiuojamas procentais paimtam grūdų kiekiui.
2.2.3 Piltinio tankio (Hektolitro mas÷s) nustatymas
Piltinio tankio matavimo prietaisas parodytas 9 paveiksle. Piltinis tankis matuotas pagal (ISO 7971-3:2009). Matavimo cilindras pritvirtinamas prie pagrindo plokšt÷s ir peilis įstumiamas į matavimo cilindro tarpelį taip, kad, žiūrint iš viršaus, būtų matyti užrašas Viršus (Top). Stūmoklis dedamas ant peilio ta puse, kurios paviršiuje n÷ra pažym÷to prietaiso numerio. Po to piltuvas
35 uždedamas taip, kad iš priekio būtų matomas jame pažym÷tas prietaiso numeris. Grūdų m÷ginys supilamas į pildymo cilindrą iki žiedin÷s lygio žymos. Tada grūdai tolygiai perpilami į piltuvą taip, kad subyr÷tų į jo vidurį. Supylus grūdus, staigiai, bet nepajudinant prietaiso, ištraukiamas peilis. Kai stūmoklis ir grūdai sukrinta į matavimo cilindrą, peilis v÷l įstatomas į tarpelį ir vienu judesiu pastumiamas į grūdus. Ant peilio likęs grūdų perteklius nupilamas. Po to nuimamas piltuvas ir ištraukiamas peilis. Matavimo cilindro turinys sveriamas 1 g tikslumu (Juodeikien÷ ir kt., 2007).
9 pav. Piltinio tankio matavimo prietaisas, išardytas dalimis
1 – pylimo cilindras; 2 – piltuvas; 3 – peilis; 4 – stūmoklis; 5 – matavimo cilindras
2.2.4 Mikromicetų gyvybingų sporų skaičiaus nustatymas (KSV/g) grūduose
Gyvybingų mikromicetų sporų skaičius (KSV/g) nustatytas s÷jimo į Petri l÷kšteles metodu, panaudojus Čapeko agarą (Czapek dox agar, Liofilchem, Italija) su chloramfenikoliu (50 mg/l). Laikantis sterilumo, tiriamasis m÷ginys sumalamas, 10 g m÷ginio dedama į 90 ml sterilaus vandens, maišoma 20 min. Atliekami dešimtkartiniai skiedimai. S÷jant m÷ginio skiedimą 1:1000 ant Čapeko terp÷s Petri l÷kštel÷se (ISO 21527-2:2008). Petri l÷kštel÷s inkubuotos 25 ± 2 oC temperatūroje 7–10 parų.. Augančios mikromicetų kolonijos vertintos 7, 10 vystymosi paromis (Trojanovska, 1991).36
2.2.5 Grūdų vidinio užsikr÷timo mikromcetais nustatymas
Vidinis (giluminis) grūdų užkr÷stumas mikromicetais nustatytas naudojant tiesioginio s÷jimo metodą (Mathur et al., 2003). Dezinfekuoti 70o etilo spiritu (50 g) grūdai išd÷lioti Petri l÷kštel÷se ant Čapeko agaro su chloramfenikoliu (50 mg/l). L÷kštel÷s inkubuotos 26 ± 2 oC temperatūroje 7–10 parų. Mikromicetų morfologiniai požymiai tirti šviesiniu mikroskopu 7, 10 vystymosi paromis, remiantis įvairiais apibūdinimais Samson et al., 1988, Lugauskas ir kt., 2002. Nustatyta, kokios mikromicetų gentys auga, ir apskaičiuota procentin÷ jų sud÷tis.
2.2.6 Grūdų išorinio užsikr÷timo mikromcetais nustatymas
Naudojamas tiesioginis s÷jimo metodas (Trojanovska, 1991; Смирновa, Кострова, 1989). Dešimt grūdų steriliu pincetu tolygiai išd÷stomi Petri l÷kštel÷se ant ČA terp÷s su chloramfenikoliu. Petri l÷kštel÷s su grūdais dedamos į termostatą ir inkubuojamos 26 ± 2 oC temperatūroje. Augančios mikromicetų kolonijos skaičiuojamos ir vertinamos 3, 5 ir 7 vystymosi paromis. Mikromicetų gentys identifikuotos šviesin÷s mikroskopijos metodu, vadovaujantis apibūdinimais Samson et al. 1988; Lugauskas ir kt. 2002. Nustatyta, kokios mikromicetų gentys auga, ir apskaičiuota procentin÷ jų sud÷tis.
2.2.7 Mikotoksinų koncentracijų nustatymas
Mikotoksinų (DON, T-2, ZON) koncentracijos grūduose nustatytos taikant imunofermentin÷s analiz÷s metodą (ELISA), panaudojant komercinius RIDASCREEN® FAST DON, RIDASCREEN® FAST T-2 TOXIN, RIDASCREEN® FAST Zearalenon (R – Biopharm AG, Vokietija) rinkinius, pagal pateiktą gamintojo metodiką.
Imunin÷ fermentin÷ analiz÷ paremta antikūno ir antigeno sąveika. Mikrokiuvečių sienel÷s padengtos toksino antikūnais. Ekstraktas ir konjugatas supilamas į mikrokiuvečių duobutes ir leidžiama kovoti d÷l antikūno rišančiųjų saitų. Nesureagavę fermento kompleksai pašalinami plaunant. Įpylus fermento substrato ir chromogeno, surišto fermento kompleksas keičia chromogeno spalvą. Spalvos intensyvumas yra priešingai proporcingas mikotoksinų koncentracijai m÷ginyje arba standarte. Į tirpalą
