Straipsnis Grikių grūdų užterštumas mikroskopiniais grybais ir mikotoksinais

  • Bibliografinis aprašas: Ilona Kerienė, Audronė Mankevičienė, Rūta Česnulevičienė, Eugenija Bakšienė, „Grikių grūdų užterštumas mikroskopiniais grybais ir mikotoksinais“, @eitis (lt), 2016, t. 727, ISSN 2424-421X.
  • Ankstesnis leidimas: Ilona Kerienė, Audronė Mankevičienė, Rūta Česnulevičienė, Eugenija Bakšienė, „Grikių grūdų užterštumas mikroskopiniais grybais ir mikotoksinais“, Žemės ūkio mokslai, 2014, t. 21, nr. 3, p. 142–150, ISSN 1392-0200.
  • Padėka: Straipsnyje pateikti tyrimų rezultatai, gauti vykdant LMT projektą (sutarties nr. SVE-04/2014) „Sveikų produktų gamybai aktualių augalų saugos ir kokybės gerinimas auginant ir perdirbant“ pagal nacionalinę mokslo programą „Saugus ir sveikas maistas“.
  • Institucinė prieskyra: Lietuvos agrarinių ir miškų mokslų centras.

Santrauka. 2011–2013 m. Lietuvos agrarinių ir miškų mokslų centre (LAMMC) atlikti tyrimai, kurių tikslas – nustatyti grikių grūdų užterštumą mikroskopiniais grybais ir jų sintetinamais mikotoksinais. Mėginiai analizėms surinkti iš LAMMC Vokės filialo bei Perlojos bandymų stoties ekologiškai ir įprastai augintų grikių pasėlių. Mikotoksinai grūduose buvo nustatyti imunofermentiniu (ELISA) ir efektyviosios skysčių chromatografijos (ESCh) metodais. Rezultatai parodė, kad grikių grūdų užterštumas Fusarium genties grybais skirtingais tyrimų metais siekė 11–58,5 %. Didžiausią dalį sudarė F. avenaceum, F. sporotrichioides, F. equiseti, F. poae, F. semitectum, F. graminearum ir kt. Fusarium spp. rūšių sudėtis bei analizuotų mikotoksinų koncentracijos skirtingais tyrimų metais buvo nevienodos. Po 7 mėnesių sandėliavimo ant grikių grūdų buvo aptikti Mucor, Rhizopus, Aspergillus, Penicillium genčių grybai. Tai rodo, kad šiais grybais grikių grūdai galėjo užsiteršti sandėliuojant. Nevalytuose grikių grūduose aflatoksino B1 (AFL B1) padidėjo dvigubai, ochratoksino A (OCH A) – 22 %. Nustatyta didžiausia grikių mikotoksikologinė tarša 2011 m., nes 78 % grikių mėginių buvo užteršti trimis toksinais – deoksinivalenoliu (DON), AFL B1 ir OCH A bei 22 % mėginių keturiais toksinais – DON, AFL B1, OCH A ir zearalenonu (ZEA).

Pagrindiniai žodžiai: grikiai, mikotoksinai, užterštumas, mikroskopiniai grybai.

 

Įvadas

Grikiai (Fagopyrum esculentum Moench) pasaulinėje sveikų maisto produktų rinkoje vertinami kaip dietinis produktas, nes juose gausu maistinių medžiagų, mineralų, vitaminų bei biologiškai aktyvių junginių: 55 % krakmolo, 12 % baltymų, 4 % riebalų, 2 % tirpių karbohidratų, 7 % ląstelienos, 18 % sudaro kiti komponentai – organinės rūgštys, fenoliniai junginiai, taninai ir kt. Žr. Ryszard Amarowicz, Łucja Fornal, “Characteristics of Buckwheat Grain Mineral Components and Dietary Fiber,” 1987; Bernadetta Krkošková, Zuzana Mrázová, “Prophylactic Components Of Buckwheat,” 2005; Petra Vojtíšková, Kristýna Kmentová, Vlastimil Kubáň, Stanislav Kráčmar, “Chemical Composition of Buckwheat Plant (Fagopyrum Esculentum) and Selected Buckwheat Product,” 2012. . Palyginti su javais, mūsų šalyje mažai auginama grikių, daugiausia Pietrytinėje Lietuvoje, tačiau Žemės ūkio informacijos ir verslo duomenimis Žr. Žemės ūkio informavimo ir kaimo verslo centras, Informacija apie 2013 m. Lietuvoje deklaruotas žemės ūkio naudmenas, miškus ir kitus plotus, 2013. , pastaraisiais metais grikių plotai didėja, 2013 m. užsėta daugiau nei 30 tūkst. hektarų. Lietuvoje auginami grikiai, kurių veislės išvestos Ukrainoje, Baltarusijoje, pastaruoju metu populiarėja lietuviška ankstyva, žemaūgė veislė ‘VB Vokiai’.

 

Grikiai unikalūs tuo, kad jų šaknų masė 2,5–15 kartų mažesnė nei miglinių augalų, tačiau vis tiek pralenkia siurbiamąja galia – išskirdami skruzdžių, acto, limoneno rūgštį, geba pasisavinti dirvoje sunkiai tirpstančius fosforo rūgšties junginius, todėl grikiai priskiriami prie mažai reiklių dirvai, bet reiklių šilumai ir drėgmei augalų Žr. Rimantas Zakarackas, Grikiai, 1999. . Grikiuose gausu bioaktyvių junginių, pasižyminčių antimikrobiniu ir antigrybiniu poveikiu Žr. Ivana S. Čabarkapa, Ivana J. Sedej, Marijana B. Sakač, Ljubiša Č. Šarić, Dragana V. Plavšić, “Antimicrobial Activity of Buckwheat (Fagopyrum Esculentums Moench) Hulls Extract,” 2008; Silvia Mošovská, Lucia Bírošová, “Antimycotic and Antifungal Activities of Amaranth and Buckwheat Extracts,” 2012. . Nors grikiai rečiau nei kiti augalai nukenčia nuo ligų, tačiau tyrimai rodo, kad gali būti pažeidžiami mikroskopinių grybų ir jų sintetinamų mikotoksinų Žr. Gerald C. Llewellyn, Peter C. Sherertz, Carl W. Armstrong, Grayson B. Miller Jr., John D. Reynolds, T. Daniel Kimbrough, George A. Bean, Winston M. Hagler Jr., Carol A. Haney, Carol S. Trempus, Charles E. O’Rear, William V. Dashek, “Mycotoxigenic Isolates and Toxin Production on Buckwheat and Rice Hulls Used as Bedding Materials,” 1988; Lucia Brindzová, Mária Mikulášová, Mária Takácsová, Silvia Mošovská, Alena Opattová, “Evaluation of the Mutagenicity and Antimutagenicity of Extracts from Oat, Buckwheat and Wheat Bran in the Salmonella / Microsome Assay,” 2009; Silvia Mošovská, Lucia Bírošová, “Antimycotic and Antifungal Activities of Amaranth and Buckwheat Extracts,” 2012. . Jau ankstyvosios brandos metu ant sėklų pasirodo pirmieji Fusarium spp. bei kitų grybų (Cladosporium spp., Botrytis spp., Alternaria spp.) taršos židiniai, kurie patenka iš dirvožemio bei nuo augalinių liekanų. Po derliaus nuėmimo bei sandėliuojant mikroskopinių grybų sudėtis keičiasi, grikių maistinę vertę taip pat mažina Aspergillus, Penicillium, Rhizopus, Mucor genčių grybai Žr. Roni Shapira, “Control of Mycotoxins in Storage and Techniques for Their Decontamination,” 2004; Albinas Lugauskas, „Mikotoksinų kaupimosi maiste dėsningumai ir prevencinių saugos priemonių paieška“, 2006; Ewa Krysińska-Traczyk, Juliusz Perkowski, Jacek Dutkiewicz, “Levels of Fungi Mycotoxins in the Samples of Grain and Grain Dust Collected from Five Various Cereals Crops in Eastern Poland,” 2007; Agnieszka Pszczółkowska, Gabriel Fordoński, Jacek Olszewski, Adam Okorski, “The Effect of Fungicide Treatment on the Productivity and Health of Buckwheat Seeds (Fagopyrum Esculentum Moench),” 2011. .

 

Potencialūs toksinių metabolitų gamintojai yra Fusarium, Aspergillus, Penicillium, Alternaria genčių grybai. Lietuvoje ypač kreipiamas dėmesys į Fusarium genties mikroskopinius grybus – šviežiai nukultame derliuje fuzariozės pažeistų grikių kiekis neturi viršyti 1 % Žr. Gražina Juodeikienė, Loreta Bašinskienė, Grūdų laikymo, kokybės nustatymo ir apskaitos vadovas, 2012. . Jų produkuojami termiškai atsparūs, stabilūs rūgštinėje ir neutralioje terpėje mikotoksinai – zearelanonas (ZEA), deoksinivalenolis (DON), T2/ HT2 toksinas, fumonizinas (FUM) ir kt. sukelia hormoninius, reprodukcinius, kraujo apytakos, virškinamojo trakto, genetinius pakitimus bei mirtinas žmonėms ir gyvūnams mikotoksikozes Žr. Duarte E. Diaz (ed.), The Mycotoxin Blue Book, 2005; Robert Monteith Paterson, Nelson Lima, “Toxicology of Mycotoxins,” 2010. . Kontroliuoti mikotoksinų sintezę yra sunku, nes keletas mikroskopinių grybų gali sintetinti tuos pačius bei skirtingus mikotoksinus, priklausomai nuo aplinkos sąlygų. Optimalios sąlygos užteršti produkciją iš karto keliais mikotoksinais yra palankios, kai temperatūra svyruoja tarp 15 ir 30 °C, o santykinis oro drėgnis – apie 80 % Žr. Roni Shapira, “Control of Mycotoxins in Storage and Techniques for Their Decontamination,” 2004. . Penicilium spp. ir Aspergillus spp. sintetinami ochratoksinai pasižymi neuropatologiniu poveikiu, slopina baltymų sintezę, žmonėms sukelia „Balkanų endeminę nefropatiją“ – mirtiną lėtinę inkstų ligą (BEN). Maisto kontrolės institucijos skiria didelį dėmesį ochratoksino A (OCH A) kontrolei. Yra nustatytos didžiausios leidžiamos koncentracijos (DLK) pašaruose ir maisto produktuose: neapdirbtuose grūduose – 5,0 μg kg–1, maistiniuose grūduose – 3,0 μg kg–1, produktams, skirtiems kūdikių ir vaikų mitybai, nustatytos griežtesnės normos – 0,5 μg kg–1. 2008–2009 m. Europos Sąjungoje daugiausia problemų kėlė iš trečiųjų šalių importuojami maisto produktai Žr. Komisijos reglamentas (EB) nr. 1881/2006. . Toksiškiausiais laikomi Aspergillus genties grybų sintetinami aflatoksinai B1, M1, kurie veikia visus pagrindinius žmonių ir gyvūnų fiziologinius procesus. Europos Komisijos reglamentas numato įvairias prevencines priemones bei reglamentuoja šių mikotoksinų kiekius augalinėse žaliavose, ypač kūdikiams ir mažiems vaikams skirtuose grūdiniuose produktuose. Grikių žaliavai ir iš jų pagamintiems maisto produktams privaloma tik aflatoksino (AFL) kontrolė, kurio bendras kiekis neturi viršyti 4 μg kg–1, o AFL B1 didžiausia leistina koncentracija apribota iki 2 μg kg–1. Kūdikiams ir mažiems vaikams skirtuose produktuose minėto mikotoksino koncentracija neturi viršyti 0,1 μg kg–1. Kadangi DON koncentracijos kūdikių ir vaikų maiste negali būti didesnės nei 200 μg kg–1, ZEA – 20 μg kg–1, FUM – 200 μg kg–1, OCH A – 0,5 μg kg–1, o juos produkuojančių grybų pasitaiko gana dažnai Žr. Matić et al., 2009; Agnieszka Pszczółkowska, Gabriel Fordoński, Jacek Olszewski, Adam Okorski, “The Effect of Fungicide Treatment on the Productivity and Health of Buckwheat Seeds (Fagopyrum Esculentum Moench),” 2011. , šių mikotoksinų kontrolė yra labai svarbi. Kol kas diskusijos vyksta dėl T2 ir HT2 toksinų ribinių verčių įteisinimo Žr. Komisijos reglamentas (EB) nr. 1881/2006. .

 

Fragmentinės informacijos apie grikių grūdų užteršimą mikroskopiniais grybais ir mikotoksinais yra, tačiau nepakankamai, kad padėtų moksliškai įvertinti riziką, todėl šio eksperimento tikslas – nustatyti 2011–2013 m. derliaus grikių grūdų užterštumą mikroskopiniais grybais ir jų sintetinamais mikotoksinais.

Tyrimų metodai ir sąlygos

Sėjamųjų grikių grūdų mėginiai 2011–2013 m. surinkti po derliaus nuėmimo iš LAMMC Vokės filialo bei Perlojos bandymų stoties ekologiškai ir įprastai augintų grikių pasėlių. Įprastai augintų grikių pasėliai pavasarį buvo patręšti NPK trąšomis. Derlius nukultas, kai subrendo daugiau nei 80 % grūdų. Atliktos ‘VB Vokiai’, ‘Smuglianka’ ir ‘Vlada’ veislių analizės. Grikių grūdai (12 % drėgnio) laikyti 7 mėnesius nuo aplinkos sąlygų priklausančiame sandėlyje. Taip pat atliktos išvalytų ir neišvalytų grikių grūdų mėginių ochratoksino A (OCH A) bei aflatoksino B1 (AFL B1) analizės.

Mikotoksinų plitimo priežastims įvertinti atlikti grūdų užterštumo Fusarium ir kt. grybais tyrimai. Vidinių grūdo audinių pažeidimas mikroskopiniais grybais nustatytas agarizuotų mitybinių terpių metodu Žr. Suresh Behari Mathur, Olga Kongsdal, Common Laboratory Seed Health Testing Methods for Detecting Fungi, 2003. . Sterili bulvių dekstrozės agaro (BDA) terpė su Tritono-X priedu (0,8 ml) buvo išpilstyta į sterilias Petri lėkšteles. Grūdai 5 min. dezinfekuoti 1 % natrio hipochlorito (NaOCl) tirpalu, nuskalauti steriliame vandenyje, nusausinti ant sterilaus filtrinio popieriaus ir išdėlioti Petri lėkštelėse (po 10 grūdų kiekvienoje) ant terpės paviršiaus. Tirta 400 grūdų iš kiekvieno tyrimo varianto. Grybai identifikuoti po 7–14 parų laikant 22 ± 2 °C temperatūroje. Mikroskopinių grybų pažeistų grūdų skaičius įvertintas procentais nuo bendro tirtų grūdų kiekio. Kolonijos, suformavusios rūšiai būdingus požymius, buvo identifikuotos remiantis P. E. Nelson ir kt. (Žr. Paul E. Nelson, Tewfik Adil Toussoun, Walter Friedrich Otto Marasas, Fusarium Species: An Illustrated Manual for Identification, 1983. bei J. F. Leslie, B. A. Summerell Žr. John F. Leslie, Brett A. Summerell, The Fusarium Laboratory Manual, 2006. apibūdinimais.

 

Mikroskopinių grybų, sudarančių kolonijas, skaičius (Ksv g–1) viename grame sėklų nustatytas pagal LST EN ISO 7218:2007. Grybų gentys identifikuotos remiantis P. E. Nelson ir kt. Žr. Paul E. Nelson, Tewfik Adil Toussoun, Walter Friedrich Otto Marasas, Fusarium Species: An Illustrated Manual for Identification, 1983. , J. F. Leslie, B. A. Summerell Žr. John F. Leslie, Brett A. Summerell, The Fusarium Laboratory Manual, 2006. , D. Satton ir kt. Žr. D. Satton, A. Fotergill, M. Rinal’di, Opredelitel patogennykh i uslovno patogennykh gribov, 2001. mokslininkų apibūdinimais.

Mikotoksinai grūduose nustatyti imunofermentiniu (ELISA) ir efektyviosios skysčių chromatografijos (ESCh) metodais. ELISA metodu nustatant toksinus naudoti skirtingi diagnostiniai testai: Veratox® for DON 5/5 – 8331NE, Veratox® for zearalenone – 8110 ir Veratox® for T2/HT2 – 8210, pagaminti Neogen corporation, Food Safety Diagnostics, Ayr, (UK), įvertinti ochratoksiną A (OCH A), o aflatoksiną B1 (AFL B1) taikyti Ridascreen® (R-Biopharm AG, Vokietija) diagnostiniai nustatymo testai. Mėginių paruošimas kiekvienam mikotoksinui atliktas remiantis gamintojų rekomenduojamomis metodikomis (Neogen corporation, Food Safety Diagnostics, Ayr, UK). Nuskaityti rezultatus naudotas fotometras Multiskan MS su 650 nm ir 450 šviesos filtrais, rezultatai apdoroti – kompiuterinė programa Ascent Software.

ESChM taikytas nustatyti DON grikių grūduose (LST EN 15891:2010), mėginio gryninimui naudojant imuninio giminingumo kolonėlę (NeoColumn for DON, Neogen Europe Ltd. Ayr, UK) bei ultravioletinės šviesos detektorių. Kalibracinė kreivė sudaryta iš septynių standartinių DON tirpalų (koncentracijų intervalas 0,092–5,86 μg ml–1, R2 = 0,9999).

 

Rezultatų statistinė analizė. Duomenų kiekybinis vertinimas atliktas taikant statistinių duomenų apdorojimo paketą SELEKCIJA, naudojant vieno veiksnio dispersinės analizės ANOVA, STAT ENG programos metodą bei multifunkcinį Dunkano kriterijų, kai p < 0,05 Žr. Pavelas Tarakanovas, Steponas Raudonius, Agronominių tyrimų duomenų statistinė analizė taikant kompiuterines programas ANOVA, STAT, SPLIT-PLOT iš paketo SELEKCIJA ir IRRISTAT, 2003. . Taip pat taikyta Microsoft Office Excel duomenų apdorojimo programa.

Meteorologinės sąlygos. 2011 m. meteorologinės sąlygos grikiams augti buvo vidutiniškai palankios. Birželio mėn. I pusėje vyravo aukšta temperatūra – 28–30 °C, naktimis siekė iki 20 °C. Liepos mėn. kai kuriomis dienomis oro temperatūra pakildavo iki 28 °С, vidutinė temperatūra buvo apie 18 °С (vidutinė daugiametė – 16,7 °C). Lijo dažnai, kritulių mėnesio norma siekė 63–75 mm. Susiklostė labai palankios sąlygos plisti grybinėms ligoms. Rugpjūtį oro temperatūra buvo artima vidutinei daugiametei.

2012 m. pavasaris buvo drėgnas. Sėti grikius ir jiems dygti sąlygos buvo palankios. Birželio, liepos mėn. buvo drėgni ir šilti, rugpjūtis – taip pat drėgnas, o rugsėjis – palyginti sausas. Grikių derliaus nuėmimas užsitęsė, nes rugsėjo mėn. po drėgno rugpjūčio buvo dar kuliami kiti javai.

2013 m. pavasaris labai vėlavo. Atšilo tik įpusėjus gegužės mėn. Mėnesio pradžia buvo sausa, stipriai palijo tik paskutinėmis jo dienomis, dėl drėgnų dirvų kelias dienas vėlavo grikių sėja. Grikių žydėjimo tarpsniu buvo sausa, augalai dienos metu vyto, atsigaudavo tik naktį. Grikiai subrendo vienodai ir palyginti anksti, rugsėjo mėn. viduryje buvo nuimtas jų derlius.

 

Tyrimų rezultatai ir jų aptarimas

Nustatyta, kad 2011 m. grikių grūdai po derliaus nuėmimo buvo užteršti Cladosporium, Alternaria, Colletotrichum, Penicillium, Fusarium ir kt. genčių grybais (1 lentelė).

1 lentelė. Grikių grūdų užterštumas mikroskopiniais grybais 2011 m. / Table 1. Buckwheat grain contamination with fungi in 2011
Eksperimentas
Experiment
Grūdų užterštumas
Contamination of grain
Ksv g–1 × 104
Dominuojančios grybų gentys
Dominant fungal genera
Po derliaus nuėmimo
After harvesting
25,5 ± 2,42Cladosporium spp., Colletotrichum spp., Alternaria spp., Penicillium spp., Mycelia sterilia, Fusarium spp. Acremonium spp., Botrytis spp.
Po 7 mėnesių sandėliavimo
After 7-month storage
31,5 ± 2,35Cladosporium spp., Alternaria spp., Penicillium spp., Mycelia sterilia, Fusarium spp., Mucor spp., Rhizopus spp., Aspergillus spp.

Po 7 mėnesius trukusio sandėliavimo dominuojanti grybų rūšinė sudėtis nekito, tačiau atsirado grūdų, užterštų Mucor, Rhizopus, Aspergillus genčių grybais, padidėjo užterštumas Penicillium spp. grybais. Tikėtina, kad šie grybai pateko iš sandėliavimo aplinkos. Sandėliuotų grikių grūdų užterštumas mikroskopiniais grybais buvo 23 % didesnis nei po derliaus nuėmimo.

 

2011 m. grikių grūdų mėginiuose po derliaus nuėmimo atlikus DON analizes nustatyta, kad visi mėginiai buvo užteršti 100 % (2 lentelė).

2 lentelė. 2011 m. grikių grūdų užterštumas mikotoksinais / Table 2. Mycotoxin contamination in buckwheat grains in 2011
Užterštumo lygis ir koncentracijos
Level of contamination and concentrations
Po derliaus nuėmimo
After harvesting
Po 7 mėnesių laikymo
After 7-month storage
Mikotoksinai / Mycotoxin
DONZEAOCH AAFL B1
Ištirtų mėginių skaičius
Number of samples
12,0012,0012,0012,00
Mėginių užterštumas
Sample contamination, %
100,0025,00100,00100,00
Koncentracijų vidurkis
Average concentrations of the samples, μg kg−1
469,7024,401,551,62
Didžiausia vertė
Maximum value, μg kg−1
1.010,20150,501,902,30
Mažiausia vertė
Minimum value, μg kg−1
240,000,001,201,00
Standartinė paklaida
Standard error, μg kg−1
204,3851,920,230,49
Variacijos koeficientas
Variation coefficient, %
43,51213,1515,0730,17

Vidutinė DON koncentracija grikių grūduose siekė 486 ± 238 μg kg–1, tačiau pasitaikė mėginių, kurių koncentracijos varijavo nuo 240,0 μg kg–1 iki 1 010,2 μg kg–1. Pažymėtina, kad visi tirti DON mėginiai viršijo kūdikių ir vaikų mitybai skirtų perdirbti grūdinių produktų (200 μg kg–1) leistinas koncentracijas, o 1 010,2 kg kg–1 DON kiekis viršijo Europos komisijos reglamento (EB) nr. 1881/2006 leidžiamas koncentracijas grūduose, skirtuose tiesiogiai vartoti žmonėms (750 μg kg–1).

 

ZEA buvo užteršti 25 % tirtų mėginių, tačiau nustatytos koncentracijos siekė net 150 μg kg–1 (2 lentelė). Šie rezultatai keletą kartų viršijo Europos komisijos reglamento (EB) nr. 1881/2006 kūdikiams ir vaikams leistinas ribas (20 μg kg–1) ir du kartus suaugusių žmonių sveikatai pavojingas ribas (75 μg kg–1).

AFL B1 vidutinė koncentracija grikių grūduose nustatyta 1,6 ± 0,5 μg kg–1 ir varijavo nuo 1,08 ± 0,02 μg kg–1 iki 2,3 ± 0,2 μg kg–1, tai 10 ir daugiau kartų viršijo kūdikiams ir vaikams leistinas koncentracijas (0,1 μg kg–1), o pusė mėginių buvo artimi arba viršijo suaugusių žmonių tiesiogiai vartoti leistinas ribas (2,0 μg kg–1). AFL B1 buvo užteršti visi tirti grikių mėginiai.

OCH A koncentracijos grikių grūduose buvo nedidelės, tačiau visi mėginiai (100 %) buvo užteršti šiuo mikotoksinu (2 lentelė).

1 pav. pateikti duomenys rodo, kad nevalytuose grikių grūduose mikotoksinų rizika didėja. Neišvalytuose grikių grūduose AFL B1 koncentracijos padidėjo beveik dvigubai, o OCH A – 22 %.

1 pav. AFL B1 ir OCH A koncentracijų kitimas išvalytuose ir nevalytuose grikių grūduose 2011–2012 m. / Fig. 1. Variation of AFL B1 and OCH A concentrations in cleaned and uncleaned buckwheat grain in 2011–2012
 

Reikšminga, kad 2011 m. tirti grikių mėginiai buvo užteršti ne vienu, o keliais mikotoksinais. Mikotoksinų sudėties analizė atskleidė, kad 78 % grikių mėginių buvo užteršti trimis toksinais – DON, AFL B1 ir OCH A ir 22 % – visais keturiais tirtais mikotoksinais (2 pav.).

2 pav. Mikotoksinų kiekiai, artimi arba viršijantys EK reglamento nr. 1881/2006 didžiausias leistinas koncentracijas ekologiškai augintuose grikių grūduose 2011–2013 m. / Fig. 2. Mycotoxin concentrations in buckwheat grain exceeding maximum mycotoxin concentrations allowable for organically produced buckwheat grain according to EC Regulation No. 1881/2006

Šie tyrimai rodo, kad grikių, kaip ir miglinių javų grūdų, tyrimai mikotoksinų atžvilgiu yra aktualūs ir verti didesnio dėmesio, nes grikių grūduose privalomos tik AFL B1 analizės.

 

2012–2013 tyrimų metais didesnis dėmesys buvo kreipiamas į grikių grūdų užterštumą Fusarium spp. genties grybais, nes 2011 m. nustatytos didesnės DON, ZEA, T2/HT toksinų koncentracijos grikių grūduose. Nors 2011 m. ant grikių grūdų Fusarium spp. infekcija nebuvo didelė (3 lentelė), tačiau vyraujančios Fusarium rūšys lėmė jų produkuojamų mikotoksinų koncentracijas Žr. Agnieszka Pszczółkowska, Gabriel Fordoński, Jacek Olszewski, Adam Okorski, “The Effect of Fungicide Treatment on the Productivity and Health of Buckwheat Seeds (Fagopyrum Esculentum Moench),” 2011. .

3 lentelė. 2011–2013 m. derliaus grikių grūdų užterštumas Fusarium spp. grybais / Table 3. Fusarium spp. contamination in buckwheat grain harvested in 2011–2013
Metai
Year
Mėginių užterštumas Fusarium spp. grybais
Sample contamination by Fusarium spp. fungi, %
Ant grikių sėklų aptiktos Fusarium rūšys
Fusarium species detected on buckwheat seeds
201111,0 ± 6,3F. equiseti, F. sporotrichioides, F. avenaceum, F. poae, F. semitectum, F. graminearum ir kt. Fusarium spp.
201237,0 ± 29,7F. avenaceum, F. sporotrichioides, F. equiseti, F. oxysporum, F. poae ir kt. Fusarium spp.
201356,5 ± 12,0F. avenaceum, F. sporotrichioides, F. poae, F. graminearum ir kt. Fusarium spp.

Rezultatai parodė, kad grikiai šiais mikroskopiniais grybais mažiausiai buvo užteršti 2011 m. (11 %). Įvertinus jų rūšinę sudėtį, nustatyta, kad didžiausią dalį sudarė F. equiseti (~6 %), F. sporotrichioides (~4 %) F. avenaceum, ir F. semitectum (1 %). 2012 m. po derliaus nuėmimo užterštumas Fusarium grybais buvo apie 3 kartus didesnis (37 %), palyginti su 2011 m. Didžiausią dalį sudarė F. avenaceum rūšies grybai – 38 %, F. sporotrichioides – 8 % ir F. equiseti – 2,2 %.

 

2013 m. grikių derlius buvo gausiai užterštas Fusarium genties grybais, tačiau DON ir ZEA gaminančių rūšių (F. graminearum, F. culmorum) pasitaikė pavieniai atvejai.

Tyrimo laikotarpiu gauti mikroskopinių grybų analizės rezultatai artimi A. Pszczółkowska ir kt. Žr. ten pat, 2011. bei E. Krysińska-Traczyk ir kt. Žr. Ewa Krysińska-Traczyk, Juliusz Perkowski, Jacek Dutkiewicz, “Levels of Fungi Mycotoxins in the Samples of Grain and Grain Dust Collected from Five Various Cereals Crops in Eastern Poland,” 2007. atliktiems tyrimams, kurie rodo, kad grikių grūdus daugiausia kolonizuoja Alternaria alternata rūšies, taip pat Mucor spp., Cladosporium spp., Botrytis spp., Penicilium spp. grybai.

Fusarium genties grybais buvo užteršta daugiau nei 20 % bendro izoliatų kiekio, tačiau mikotoksinus produkuojančių grybų rasti tik pavieniai atvejai. Tikėtina, kad mikroskopiniams grybams plisti palankias sąlygos sudarė 2012–2013 m. vasaros metu trumpi, bet gausiai lietingi periodai, be to, grikių grūdų kokybei svarbus tinkamas žemės dirbimas ir piktžolių naikinimas iki sėjos. Anksčiau sudygusios ir sutankėjusios piktžolės laimi konkurencinę kovą prieš grikius, sulaiko drėgmę dirvoje, todėl sudaro palankias sąlygas vystytis Fusarium genties ir kitiems mikroskopiniams grybams bei mikotoksinų sintezei Žr. Rimantas Zakarackas, Grikiai, 1999; Aksel Bernhoft, Mona Torp, Per-Erik Clasen, Anne-Kristin Løes, Anja Braathen Kristoffersen, “Influence of Agronomic and Climatic Factors on Fusarium Infestation and Mycotoxins Contamination of Cereals in Norway,” 2012. .

 

Kadangi 2012 m. derliaus grikių grūdai buvo gausiau užteršti Fusarium spp. grybais nei 2011 m. (3 lentelė), analizei buvo pasirinkti DON, ZEA ir T-2/TH2 toksinai bei sandėliuotuose grūduose plitusio Aspergillus spp. sintetinamas AFL B1. Įvertinus mikotoksikologinę taršą, nustatyta, kad gautos koncentracijos buvo ženkliai mažesnės negu 2011 m. derliaus (4 lentelė).

4 lentelė. 2012 m. grikių grūdų užterštumas mikotoksinais / Table 4. Mycotoxin contamination in buckwheat grain samples in 2012
Užterštumo lygis ir koncentracijos
Level of contamination and concentrations
Mikotoksinai / Mycotoxins
DONZEAT2/HT2AFL B1 Po 7 mėnesių sandėliavimo / After 7-month storage.
Ištirtų mėginių skaičius
Number of samples
6,006,006,006,00
Mėginių užterštumas
Sample contamination, %
100,00100,00100,00100,00
Koncentracijų vidurkis
Average concentrations of the samples, μg kg−1
173,3019,4029,701,10
Didžiausia vertė
Maximum value, μg kg−1
191,5020,2041,901,50
Mažiausia vertė
Minimum value, μg kg−1
160,7018,0022,600,90
Standartinė paklaida
Standard error, μg kg−1
13,500,659,000,25
Variacijos koeficientas
Variation coefficient, %
7,793,3530,2822,94
 
Nors DON ir ZEA kiekiai didžiausių leistinų koncentracijų neviršija, tačiau grikių grūdų užterštumas artimas ribinėms toksinėms normoms, tokių grūdų kūdikių ir vaikų mitybai naudoti nerekomenduojama. Kadangi tirtuose mėginiuose viena iš vyraujančių rūšių buvo F. sporotrichioides, 2012 m. ištyrėme T2/TH2 toksino koncentraciją, nes ši Fusarium rūšis yra viena iš minėto mikotoksino produkuotojų Žr. Robert Monteith Paterson, Nelson Lima, “Toxicology of Mycotoxins,” 2010. . Tyrimai parodė, kad grikių mėginiai užteršti T2/TH2 toksinais. Nustatytos koncentracijos buvo nedidelės, tačiau jų aptikta visuose tirtuose mėginiuose. Šio toksino didžiausia leistina koncentracija dar nėra reglamentuota, tačiau saugi rekomenduotina norma neturėtų viršyti 100 μg kg–1 Žr. Gunnar Sundstøl Eriksen, Jan Alexander (eds.), Fusarium Toxins in Cereals: A Risk Assessment, 1998. . Atlikus AFL B1 tyrimus po 7 mėnesių sandėliavimo, visuose tirtuose grikių mėginiuose aptikta šio mikotoksino pėdsakų (0,9–1,5 μg kg–1). Reikšminga, kad visuose 2012 m. derliaus grikių grūduose aptikta visų keturių analizuotų mikotoksinų pėdsakų, tokia grikių grūdų maistinė vertė kelia grėsmę kūdikių ir vaikų sveikatai (EB nr. 1881/2006).

Atlikti 2013 m. derliaus grikių grūdų DON, ZEA ir T2/TH2 tyrimai. Jie parodė, kad, kaip ir 2012 m. mėginiuose, nustatyta visų trijų mikotoksinų pėdsakai (5 lentelė). Atliktos DON koncentracijos labai nedidelės, tačiau kai kuriuose mėginiuose ZEA koncentracijos (61,0 μg kg–1) beveik du kartus didesnės negu rekomenduotinos normos kūdikių ir vaikų sveikatai (EB nr. 1881/2006).

 
5 lentelė. 2013 m. grikių grūdų užterštumas mikotoksinais po derliaus nuėmimo / Table 5. Mycotoxins contamination of buckwheat grain after harvest in 2013
Užterštumo lygis ir koncentracijos
Level of contamination and concentration
Mikotoksinai / Mycotoxins
DONZEAT2/HT2
Ištirtų mėginių skaičius
Number of samples
6,006,006,00
Mėginių užterštumas
Sample contamination, %
100,00100,00100,00
Koncentracijų vidurkis
Average concentrations of the samples, μg kg−1
42,2049,1032,20
Didžiausia vertė
Maximum value, μg kg−1
109,3061,0050,20
Mažiausia vertė
Minimum value, μg kg−1
24,0029,10<LOD Nustatymo riba / Limit of detection.
Standartinė paklaida
Standard error, μg kg−1
33,0714,8916,95
Variacijos koeficientas
Variation coefficient, %
78,3630,3652,68

Ekologiškomis žemdirbystės sąlygomis išaugintuose grikių grūduose atliktos DON, ZEA, T2/ HT2 ir AFL B1 analizės. Nustatyta, kad grikiai užteršti dviem ar daugiau toksinų, kurių koncentracijos buvo artimos ar viršijo Europos komisijos reglamento (EB) nr. 1881/2006 leistinas arba rekomenduojamas vertes kūdikių ir vaikų mitybai skirtiems grūdiniams produktams (2 pav.).

 

Chromatografiniai DON tyrimai parodė, kad šiuo toksinu labiausiai užteršti 2011 m. derliaus grikių grūdų mėginiai (3 pav.).

3 pav. DON koncentracijos (μg kg–1) grikių grūduose, augintuose ekologiškomis ir įprastinėmis žemdirbystės sąlygomis 2011–2013 m. / Fig. 3. DON concentrations (μg kg–1) in buckwheat grain from organic and conventional farms in 2011–2013

2012 ir 2013 m. DON koncentracijos grikių grūduose buvo daugiau nei 50 % bei nustatyta, kad 2011–2012 m. ekologiškai auginti grikių grūdai buvo labiau užteršti DON negu auginti įprastai.

 

Mūsų atlikti eksperimentai didžiąja dalimi sutampa su kitų mokslininkų, dirbančių toje pačioje srityje, duomenimis. E. Krysińska-Traczyk Žr. Ewa Krysińska-Traczyk, Juliusz Perkowski, Jacek Dutkiewicz, “Levels of Fungi Mycotoxins in the Samples of Grain and Grain Dust Collected from Five Various Cereals Crops in Eastern Poland,” 2007. tyrimai rodo, kad grikių grūdai užteršti 33,3 % DON ir 50 % OCH A, tačiau ribinių verčių nustatyti kiekiai neviršijo. G. C. Llelewelyn ir kt. Žr. Gerald C. Llewellyn, Peter C. Sherertz, Carl W. Armstrong, Grayson B. Miller Jr., John D. Reynolds, T. Daniel Kimbrough, George A. Bean, Winston M. Hagler Jr., Carol A. Haney, Carol S. Trempus, Charles E. O’Rear, William V. Dashek, “Mycotoxigenic Isolates and Toxin Production on Buckwheat and Rice Hulls Used as Bedding Materials,” 1988. rezultatai rodo, kad 7 % grikių lukštų buvo užteršti Aspergilus flavus ir nustatytos AFL B1 bei AFL G1 koncentracijos atitinkamai 13,8 ir 19,2 μg g–1. Taip pat aptiktas T-2 toksinas, kurio koncentracija siekė 18,9 μg g–1. J. J. Matić ir kt. (2009) ištyrė 26 įvairių grūdų mėginius ir nustatė, kad grikių mėginyje DON ir OCH kiekis viršijo reglamentuotas EK normas, ir visi tirti mėginiai buvo užteršti daugiau negu vienu toksinu.

 

Pastebėta tendencija, kad ekologiškai auginti javai (avižos, miežiai, kviečiai) mažiau užteršti mikotoksinais negu auginti įprastai. Viena iš priežasčių, kad ant augintų įprastai javų grūdų neidentifikuota mikotoksinus sintetinančių grybų rūšių Žr. Aksel Bernhoft, Mona Torp, Per-Erik Clasen, Anne-Kristin Løes, Anja Braathen Kristoffersen, “Influence of Agronomic and Climatic Factors on Fusarium Infestation and Mycotoxins Contamination of Cereals in Norway,” 2012. . I. Giménez ir kt. Žr. Isabel Giménez, Jacqueline Escobar, Elena Ferruz, Susana Lorán, Marta Herrera, Teresa Juan, Antonio Herrera, Agustín Ariño, “The Effect of Weather and Agronomic Practice on Mycotoxin in Durum Wheat,” 2012. teigia, kad didesnes mikotoksinų koncentracijos ekologiškuose, palyginti su augintuose įprastai, javuose lemia pasėlių žydėjimo metu užsitęsęs lietingas periodas (>100 mm), o E. Edesi ir kt. Žr. Liina Edesi, Malle Järvan, Ando Adamson, Enn Lauringson, Jaan Kuht, “Weed Species Diversity and Community Composition in Conventional and Organic Farming: A Five-Year Experiment,” 2012. nustatė, kad ekologiški pasėliai labiau piktžolėti negu auginti įprastai. Tad tikėtina, kad 2011–2012 m. eksperimento metu lietingi periodai sudarė palankias sąlygas mikroskopiniams grybams plisti, o dėl didesnio piktžolėtumo ekologiškuose grikių pasėliuose ilgiau susilaikiusi drėgmė lėmė didesnes mikotoksinų koncentracijas. Kadangi mokslininkai plačiai nagrinėja mikotoksikologinę taršą įvairių javų grūduose, bet mažai atlikta tyrimų apie ekologiškai ir įprastai augintų grikių grūdų užterštumą mikotoksinais, tikslinga ir toliau tęsti šios srities tyrimus.

 

Išvados

1. 2011–2013 m. grikių grūdai buvo pažeisti Fusarium genties grybais, kurių užterštumas skirtingais tyrimų metais siekė 11–58,5 %. Įvertinus rūšinę sudėtį, didžiausią dalį sudarė F. avenaceum, F. sporotrichioides, F. equiseti, F. poae, F. semitectum, F. graminearum ir kt. Fusarium spp. rūšių sudėtis skirtingais tyrimų metais, kaip ir analizuotų mikotoksinų koncentracijos, skyrėsi.

2. Po 7 mėnesių sandėliavimo atliktos analizės parodė, kad atsirado grūdų, užterštų Mucor, Rhizopus, Aspergillus, padidėjo užterštumas Penicillium genčių grybais. Akivaizdu, kad šie grybai pateko iš sandėliavimo aplinkos, nes po derliaus nuėmimo jų nebuvo nustatyta. Nevalytuose grikių grūduose AFL B1 rizika padidėjo dvigubai, o OCH A – 22 %.

3. Trijų tyrimų metų duomenimis nustatyta, kad grikių, augintų ekologiškai ir įprastai, didžiausia mikotoksikologinė tarša buvo 2011 m.: 78 % grikių mėginių buvo užteršti trimis toksinais – DON, AFL B1 ir OCH A bei 22 % mėginių keturiais toksinais – DON, AFL B1, OCH A ir ZEA. Daugeliu atvejų DON, ZEA ir AFL B1 kiekiai viršijo Europos komisijos reglamento (EB) nr. 1881/2006 reglamentuotas kūdikių ir vaikų mitybai skirtų perdirbti grūdinių produktų leidžiamas koncentracijas.