logo ihar

Aktualności

Monitorowanie obecności mikotoksyn w ziarnie kukurydzy.

Polska jest dużym producentem kukurydzy. Z około miliona hektarów przeznaczonych corocznie pod jej uprawę, około 670 tysięcy przeznaczone jest na uprawę na ziarno. Uzyskany plon powinien być wysokiej jakości, a także bezpieczny, pozbawiony wszelkich substancji szkodliwych, zagrażających zdrowiu. Jedną z najważniejszych grup substancji szkodliwych stanowią mikotoksyny. Są to trujące (toksyczne) związki wytwarzane przez grzyby. Występują one w bardzo małych ilościach, i dlatego przez wiele lat były bardzo trudne, a czasem wręcz niemożliwe do wykrycia. Obserwować można było jedynie skutki ich działania - zatrucia i padnięcia zwierząt, choroby, a w skrajnych przypadkach nawet śmierć ludzi spożywających skażone produkty. Dużo częściej jednak mamy do czynienia z łagodniejszymi postaciami zatruć, określanymi mianem mikotoksykoz. Są one też trudniejsze do zdiagnozowania i identyfikacji.

Mimo że odkryto już ponad 450 różnych mikotoksyn,  poważne zagrożenie za względu na powszechność występowania lub wysoką toksyczność  stanowi jedynie ich nieliczna grupa.

W warunkach klimatycznych Polski  najważniejszymi z nich zarówno z powodu częstości występowania, jak też wytwarzanych dużych ilości oraz silnych właściwości toksycznych są:

  • deoksyniwalenol (DON) nazywany również womitoksyną
  • zearalenon (ZEA, toksyna F-2)
  • fumonizyny (FUM)
  • Aflatoksyny (AFLA)

Skąd się biorą mikotoksyny w ziarnie?

W okresie wegetacji kukurydza jest często porażana przez grzyby z rodzaju Fusarium. Atakowane są zarówno łodygi (fuzarioza łodyg) , jak też kolby  (fuzarioza kolb (Zdj. 1.)). W zaatakowanych kolbach w ziarnie może zostać nagromadzona duża ilość mikotoksyn fuzaryjnych, które służą grzybom jako swojego rodzaju „broń”, używana do walki z rośliami, w celu szybszego ich skolonizowania . Szkodzą one niestety nie tylko roślinom, ale również konsumentom ziarna, takim jak zwierzęta gospodarskie lub ludzie.

Efekty działania mikotoksyn są bardzo różne.

Spożycie każdej z mikotoksyn, podobnie jak spożycie innych trucizn, powoduje ogólne osłabienie organizmu i często wywołuje choroby niezakaźne, zwane mikotoksykozami.  Specyficzne działanie każdej mikotoksyny zależy od  ilości spożytej toksyny,  gatunku oraz wieku zwierzęcia. Dlatego na podstawie wielu badań wprowadzono przepisy określające maksymalne dopuszczalne stężenie toksyn dla różnych gatunków i grup wiekowych zwierząt i dla człowieka (Tab.1 i 2.).

Deoksyniwalenol jest najbardziej rozpowszechnioną mikotoksyną w ziarnie kukurydzy i innych zbóż. Powoduje zmniejszenie pobierania pokarmu przez zwierzęta, a przy wyższych stężeniach powoduje wymioty, biegunkę, zmniejszenie przyrostów masy ciała, obniżenie odporności. Najbardziej wrażliwe na DON są świnie, które reagują negatywnie na obecność tej toksyny już przy stężeniu 1 ppm (g/tonę). Najmniej wrażliwe jest zaś bydło dzięki bogatej mikroflorze układu trawiennego.

Zearalenon swoim kształtem i sposobem działania zbliżony jest do hormonów płciowych. Jego obecność w paszy w stężeniu powyżej 1 ppm wywołuje zaburzenia w cyklu rozrodczym zwierząt - tzw. hyperestrogenizm. Może on prowadzić do zmniejszenia wagi płodów, poronień, bezpłodności a nawet uszkodzeń organów płciowych. Podobnie jak w przypadku DON, najbardziej wrażliwa jest trzoda chlewna, lecz przy większych dawkach zearalenonu obserwuje się również wrażliwość bydła.

Fumonizyny uszkadzają między innymi komórki układu nerwowego, prowadząc do gąbczastości mózgu u koni, powodować mogą też częściową lub całkowitą ślepotę, drgawki, a w niektórych przypadkach śmierć zwierząt. Objawem zatrucia fumonizynami u świń może być zapalenie płuc, a u gryzoni wywoływały nowotwór wątroby. U drobiu powodują spadek wagi oraz zwiększoną śmiertelność. Podejrzewa się, że fumonizyny wywołują nowotwór przełyku u ludzi. Najważniejszymi przedstawicielami fumonizyn są fumonizyny B1 i B2, których maksymalne stężenie jest również regulowane normami unijnymi.

Aflatoksyna B1 jest najbardziej rakotwórczą substancją na Ziemi, 100-krotnie bardziej toksyczną niż n.p. pestycydy. Może powodować raka wątroby, obniża mleczność krów, nieśność kur, zmniejsza przyrosty wagi zwierząt, obniża odporność zwierząt. W ciągu 24 h od spożycia przez krowy przechodzi do mleka w postaci aflatoksyny M1.

Obecność różnych mikotoksyn zależy od gatunków grzybów zasiedlających kolby. Ze względu na zmienne warunki pogodowe z roku na rok zmienia się zarówno skład gatunkowy grzybów, jak też nasilenie ich występowania. Dlatego niemożliwe jest określenie jednego dominującego gatunku Fusarium i jednej mikotoksyny. Badania prowadzone w ostatnich latach również w IHAR-PIB pokazują, że najczęściej występującymi mikotoksynami są  DON i ZEA oraz w mniejszym stopniu fumonizyny.  Jednak zróżnicowanie między latami i w występowaniu mikotoksyn jest bardzo duże. Głównym czynnikiem decydującym o ilości mikotoksyn w ziarnie kukurydzy jest przebieg pogody w trakcie wegetacji.

Mapa sieci Stacji Doświadczalnych COBORU z zaznaczonymi na czerwono miejscowościami w których monitorowana jest zawartość mikotoksyn w kukurydzy.

W roku 2014 bardzo dużym problemem w Polsce była wysoka zawartość deoksyniwalenolu (DON). W bardzo wielu przypadkach w punktach odbioru ziarna (silosy, porty, odbiorcy indywidualni) wykonywano analiza zawartości DON, i w przypadku przekroczenia ustalonego progu ziarno odsyłano z powrotem do producenta, lub oferowano znacznie niższą cenę. Z tego też względu posiadanie podstawowej wiedzy dotyczącej mikotoksyn i grzybów je wytwarzających jest sprawą bardzo ważną. Równie ważne jest poznanie sposobów zapobiegania tworzeniu się mikotoksyn lub ograniczaniu ich występowania.

W ziarnie ze zbiorów roku 2015 najczęściej znajdowano również DON ( prawie 70% prób), oraz rzadziej dotychczas występujące toksyny HT-2 (65%) i T-2 (50%). Obecność typowej dla kukurydzy fumonizyny B1stwierdzono jedynie w 30% badanych prób. Stężenie tych toksyn określono jako średnie, i zawierały się one w granicach dopuszczalnych przez normy UE.

Naturalne porażenie zarówno ziarna jak i kiszonki nie stanowiły dotychczas w warunkach Polski dużego zagrożenia. Zawartość mikotoksyn w próbach zebranych na terenie całego kraju była niższa lub porównywalna z innymi krajami europejskimi, a także niższa niż średnie dane światowe. Jednak lokalnie stwierdzano pojedyncze przypadki przekroczenia dopuszczalnych norm zawartości tych mikotoksyn, a co pewien czas występuje epidemiczne nasilenie  fuzariozy, a wówczas stężenie mikotoksyn może osiągnąć lub przekroczyć dopuszczalne normy.

 Monitorowanie obecnosci mikotoksyn w ziarnie kukurydzy.

Maksymalne dopuszczalne poziomy ustanowione dla toksyn fuzaryjnych uwzględniają ocenę toksykologiczną, ocenę narażenia i prawdopodobieństwo osiągnięcia takich poziomów. Jednak nawet jeśli normy skażenia nie zostały przekroczone, należy czynić starania, aby ograniczyć ilość toksyn w produktach spożywczych. Należy pamiętać, że o ile same mikotoksyny nie są kumulowane w organizmie człowieka lub zwierząt, to kumulują się szkodliwe efekty ich działania.

Możliwości ograniczenia zawartości mikotoksyn.

Najlepszym sposobem ochrony ziarna jest niedopuszczenie do porażenia roślin grzybami, a w następstwie tego do skażenia go mikotoksynami. Najlepszy efekt daje jednoczesne zastosowanie kilku metod.

W pierwszym rzędzie powinno się stosować odpowiednie zabiegi agrotechniczne, przede wszystkim prawidłowe zmianowanie oraz dobre rozdrobnienie i przyoranie resztek roślinnych. Możliwe jest zastosowanie fungicydów, lecz ich zastosowanie wymaga drogich specjalistycznych opryskiwaczy umożliwiających pracę w wysokim łanie, i nie zawsze jest ekonomicznie opłacalne.

Ważnym czynnikiem jest dobór odmiany. Co prawda nie uzyskano do chwili obecnej odmiany w pełni odpornej na fuzariozę, lecz niektóre z nowoczesnych odmian charakteryzują się podwyższoną odpornością na tego patogena.

Generalnie odmiany wczesne zawierają mniej mikotoksyn, a średnio-późne zawierają ich najwięcej. Wynika to z faktu wydłużenia okresu wegetacji odmian późniejszych, co z kolei pozwala na wyprodukowanie większej ilości mikotoksyn przez grzyby.

Zawartość mikotoksyn w ziarnie kukurydzy w zależności od wczesności odmian w roku 2013.

Typ wczesności DON
[ppb]
ZEA
[ppb]
FUM
[ppb]
Wczesne 1306 60 188
Średnio-wczesne 2523 161 388
Średnio-późne 1845 160 803

Kukurydza jest rośliną zbieraną z pola znacznie później niż inne zboża, więc również grzyby mają znacznie więcej czasu na produkcję toksyn. Najwięcej mikotoksyn jest gromadzonych w późnych stadiach rozwoju, często już po osiągnięciu dojrzałości ziarna. Dlatego zaleca się możliwie wczesny zbiór ziarna. Zbiór należy prowadzić przy możliwe niskiej wilgotności ziarna. Opóźnienie zbioru zainfekowanego i wilgotnego ziarna może prowadzić do znacznego zwiększenia zawartości mikotoksyn. 

Czynnikiem zwiększającym porażenie fuzariozą i zawartość mikotoksyn jest uszkadzanie rosnących roślin przez szkodniki, głównie przez omacnicę prosowiankę. Uszkodzone kolby są zasiedlane bardzo szybko przez grzyby, zwłaszcza fuzaryjne (Zdj. 2.). Dlatego też ograniczenie obecności omacnicy powoduje, oprócz podniesienia plonu, również poprawę jego jakości. Coraz częściej w świecie stosowana jest alternatywna do pestycydów metoda zwalczania omacnicy – uprawa kukurydzy modyfikowanej genetycznie, odpornej na omacnicę, zawierającej gen pochodzący z bakterii glebowej Bacillus thuringensis (Bt), który produkuje związki niszczące omacnicę.

Stosowanie fungicydów i pestycydów jest utrudnione technicznie ze względu na wysokość roślin w czasie kiedy opryski są skuteczne – czyli w trakcie kwitnienia.  

Należy wspomnieć też o biologicznych środkach zwalczania omacnicy, również dostępnych na rynku. Ich czynnym „składnikiem” są poczwarki kruszynka – muchówki, która składa jaja w złoża jaj omacnicy i ogranicza obecność omacnicy oraz rolnic w kolbach kukurydzy.

Zawartość mikotoksyn w ziarnie kukurydzy zbieranym  w Polsce w porównaniu z innymi krajami Europy nie jest wysoka. Należy jednak nieustannie monitorować czynniki powodujące ich zwiększanie i odpowiednio na nie reagować.

Uzyskanie zdrowego, wysokiej jakości ziarna zarówno do celów konsumpcyjnych jak i paszowych jest możliwe tylko jeżeli zostaną zastosowane zasady dobrej praktyki rolniczej w całym łańcuchu produkcyjnym.

Tabela 1. Maksymalne dopuszczalne stężenia deoksyniwalenolu (DON), zearalenonu (ZEA), fumonizyn (FUM), aflatoksyny B1 (AFLA) i (sumy aflatoksyn)  i ochratoksyny A (OTA)  w ziarnie kukurydzy i wybranych  produktach (EC) Nr 1126/2007.
 Środki spożywcze DON
[μg/kg]
ZEA
[μg/kg]
FUM
[μg/kg]
AFLA
[μg/kg]
OTA
[μg/kg]
 Nieprzetworzona kukurydza, z wyjątkiem nieprzetworzonej kukurydzy przeznaczonej do mielenia na mokro 1750 350  4000 5 (10) 5
 Kukurydza przeznaczona do bezpośredniego spożycia przez ludzi, przekąski kukurydziane i płatki śniadaniowe na bazie kukurydzy 750 100  1000 2 (4) 3
 Przetworzona żywność na bazie kukurydzy oraz żywność dla niemowląt i małych dzieci 200 20  200 0,1 0,5

 ROZPORZĄDZENIE KOMISJI (WE) NR 1881/2006 z dnia 19 grudnia 2006 r. ustalające  najwyższe dopuszczalne poziomy niektórych zanieczyszczeń w środkach spożywczych i Rozporządzenie Komisji (EC) Nr 1126/2007 ustanawiające maksymalne poziomy  toksyn Fusarium w zbożach i produktach zbożowych z dnia 28 września 2007 r.

Zdj. 1. Kolby kukurydzy naturalnie porażone przez Fusarium.

Zdj. 2. Objawy fuzariozy  na kolbach kukurydzy po żerowaniu omacnicy prosowiankiZdj. 2. Objawy fuzariozy  na kolbach kukurydzy po żerowaniu omacnicy prosowianki

Zdj. 2. Objawy fuzariozy  na kolbach kukurydzy po żerowaniu omacnicy prosowianki

__
Autor:
dr Piotr Ochodzki
Pracownia Chorób Roślin
Zakład Fitopatologii
Radzików, 05-870 BŁONIE