www.ctpez.czČlánky › Vyšlo v Zemědělci: Mykotoxiny v konvenčně a ekologicky pěstované pšenici

Vyšlo v Zemědělci: Mykotoxiny v konvenčně a ekologicky pěstované pšenici

24.4.18  |    

foto
Porovnávání kvality produkce ekologického a konvenčního zemědělství trvale provázejí diskuze. Polemiky na různých úrovních panují kolem prokazatelnosti rozdílů v jejich nutričním složení i kvality z hlediska přítomnosti kontaminujících látek.

Veřejnost vnímá ekologické zemědělství zejména jako způsob hospodaření nepoužívající minerální hnojiva a pesticidy. I když to zdaleka není jediný rozdíl, právě toto zjednodušení vede často k otázce, jak je na tom ekologická produkce obilovin z pohledu kontaminace mykotoxiny. Na první pohled logický dotaz vychází z předpokladu, že není-li použit chemický fungicidní přípravek na ochranu klasů obilovin proti napadení klasů houbami Fusarium, nutně musí dojít ke zvýšení úrovně kontaminace zrna obilovin mykotoxiny.

Jak to ve skutečnosti opravdu je? Liší se mykotoxinová kontaminace nezpracované pšenice vyprodukované v provozních podmínkách konvenčního a ekologického systému hospodaření?

Co to jsou mykotoxiny? Odkud se v zemědělských produktech berou?

Ponořme se na úvod trochu do teorie. Faktem je, že konzumace obilovin kontaminovaných mykotoxiny může představovat zdravotní riziko, a to jak pro lidi, tak pro zvířata. Vyplývá to již z pojmenování mykotoxinů: „mykos“ znamená řecky houbu, slovo „toxicum“ je z latiny a znamená jed. Jedná se o toxické látky, produkované mikroskopickými vláknitými houbami vegetujícími na vhodných substrátech, jako jsou právě třeba obiloviny, ale také zelenina, ovoce a další komodity. Některé z těchto hub osídlují rostliny v průběhu vegetace, jiné pak během skladování. Nejvýznamnějšími producenty mykotoxinů na zemědělských produktech jsou druhy rodů Aspergillus, Penicillium, Fusarium a Alternaria. Zástupci prvních dvou rodů obvykle kolonizují sklizené uskladněné produkty, zatímco druhy rodů Fusarium a Alternarium nacházíme nejčastěji na vegetujících rostlinách. Rozsah infekce těmito houbami a množství vyprodukovaných mykotoxinů závisí na vlhkosti, teplotě, druhu hostitele i odrůdě, agrotechnice a dalších podmínkách prostředí.

Co výskyt mykotoxinů v obilovinách ovlivňuje?

V našich podmínkách jsou nejvýznamnějšími producenty mykotoxinů houby rodu Fusarium, které způsobují onemocnění klasů nazývané klasová fuzária, anglicky Fusarium head blight – ve zkratce FHB (obr. 1). Kromě toho, že při napadení klasů kontaminují vyvíjející se zrno mykotoxiny, snižují také výnos zrna a negativně ovlivňují i jeho technologickou kvalitu. Úroveň napadení porostu obilovin klasovými fuzárii závisí na celé řadě faktorů, které se vzájemně ovlivňují. Mezi nejvýznamnější patří počasí, a to zejména delší vlhké období v období metání a kvetení obilovin a pak také před sklizní. Kromě počasí má významný vliv předplodina, a to především skutečnost, zda je hostitelem hub Fusarium (např. kukuřice, obilovina), dále způsob zpracování půdy, stupeň odolnosti/náchylnosti dané odrůdy, úroveň výživy porostu a jeho celková kondice i další faktory. Napadení porostu klasovými fuzárii je podporováno ponecháním napadených rostlinných zbytků z předplodiny na povrchu půdy, polehnutím porostu a hnojením minerálními hnojivy, naopak cílená aplikace konkrétních fungicidních látek do klasů může napadení a následnou kontaminaci zrna mykotoxiny snížit.

Obsah některých mykotoxinů v obilovinách je limitován

Kvůli jejich negativním zdravotním účinkům je obsah některých mykotoxinů v potravinách a v surovinách pro jejich výrobu limitován. V pšenici obecné (stejně jako v ječmeni a žitu) pro potravinářské užití je podle nařízení komise (ES) č. 1881/2006 stanoven maximální obsah mykotoxinu deoxynivalenolu (DON) ve výši 1250 μg/kg a zearalenonu (ZEA) ve výši 100 μg/kg. V ovsu, pšenici tvrdé (T. durum) a kukuřici je limit pro DON vyšší (1750 μg/kg). Pro ZEA je v ovsu a pšenici tvrdé limit shodný s limitem v pšenici obecné (100 μg/kg), u kukuřice je vyšší (350 μg/kg). Jak DON, tak ZEA jsou produkovány stejnými druhy Fusarium, a to v našich podmínkách nejčastěji F. graminearum a F. culmorum. Jejich výskyt je proto často spojený, u zrna s vyšší hladinou DON lze často nalézt také vyšší úroveň kontaminace ZEA. Nemusí to však být pravidlem.

Srovnání kontaminace BIO a konvenční produkce obilovin mykotoxiny v zahraničí

Porovnávání kontaminace ekologické a konvenční produkce obilovin mykotoxiny není nové téma. Zejména v zemích s delší ekozemědělskou historií a většími plochami orné půdy v ekologickém systému hospodaření bylo již opublikováno mnoho vědeckých prací. Závěry, ke kterým došly, nejsou jednotné a je možné je rozdělit na dvě skupiny: Zatímco některé studie žádný rozdíl v úrovni kontaminace mezi ekologicky a konvenčně pěstovanými obilovinami neprokázaly, jiné potvrdily nižší kontaminaci u ekologicky pěstovaných obilovin. Výsledky se liší i v závislosti na konkrétním mykotoxinu a druhu obiloviny. Za hlavní příčinu obtíží dopátrat se pravdy je považován přístup k sestavování souboru vzorků. Záleží totiž na tom, zda se jedná o porovnání náhodně shromážděných souborů vzorků ekologicky a konvenčně pěstovaných nebo se jedná o soubory sestavené z párově komplementárních vzorků, tj. ze dvojic vzorků lišících se právě jen způsobem pěstování, tj. konvenční nebo ekologický.

Ekologicky pěstované obiloviny mají obvykle nižší nebo srovnatelnou úroveň kontaminace mykotoxiny jako obiloviny pěstované konvenčně

Např. v Belgii srovnáním souborů ekologicky a konvenčně pěstované pšenice zjistili u konvenčně pěstované pšenice průkazně vyšší úroveň DON i ZEA ve srovnání s ekologicky pěstovanou pšenicí (Harz et al.; 2007). Ve srovnávací studii ve Velké Británii byl obsah DON i ZEA u pšenice srovnatelný v obou systémech pěstování, průkazný rozdíl byl však zaznamenán v obsahu T-2 a HT-2 toxinů, který byl u ekologicky pěstované pšenice nižší než u konvenční. Obdobné výsledky byly zde zjištěny u ekologicky pěstovaného ovsa, ve kterém byl obsah těchto mykotoxinů téměř 5x nižší, než u ovsa konvenčního (Edwards; 2009). T-2 a HT-2 toxiny patří, stejně jako DON, k trichothecenům, ve srovnání s nimi jsou však mnohem více toxické. Jejich původci jsou druhy Fusarium, které preferují chladnější klimatické podmínky a kontaminace těmito mykotoxiny častější v severských zemích než u nás.
Velmi důkladné a rozsáhlé srovnání provedli v letech 2002-2004 v Norsku. Zahrnuli do něj celkem 602 vzorků obilovin, z čehož bylo 301 ekologicky a 301 konvenčně pěstovaných. Soubory vzorků byly komplementárně sestaveny: organické a konvenční vzorky byly párově vybírány tak, aby bylo shodné jejich místo pěstování, odrůda i datum sklizně a lišily se pouze způsobem pěstování (ekologický x konvenční). Tento rozsáhlý průzkum ukázal nižší koncentraci mykotoxinů v ekologicky pěstovaných obilovinách (Bernhoft et al.; 2010 a 2012).

Proč jsou ekologicky pěstované obiloviny často méně kontaminovány mykotoxiny i když nejsou ošetřeny fungicidy?

Důvodem je skutečnost, že fungicidní ošetření zdaleka není jediným faktorem, který kontaminaci obilovin mykotoxiny ovlivňuje. Faktorů je mnoho a nejvýznamnější z nich je počasí, lokalita, způsob zpracování půdy a zejména osevní sled. Skutečnost, že ekologicky pěstované obiloviny jsou často kontaminovány mykotoxiny méně než obiloviny pěstované konvenčně, je přičítán právě nižšímu zastoupení obilovin v osevních postupech a obecně širším osevním sledům v ekologickém hospodaření. Pravdou také je, že úroveň kontaminace obilovin fuzáriovými mykotoxiny je v posledních letech v evropských zemích poměrně nízká obecně a většinou nepřesahuje legislativní limity.

Jak je to v České republice?          

Spolehlivé výsledky založené na rozborech reprezentativních souborů vzorků obilovin pěstovaných českými zemědělci v běžné pěstitelské praxi v konvenčním a ekologickém způsobu hospodaření dosud chyběly. Proto jsme v rámci výzkumného projektu podporovaného Ministerstvem zemědělství (QJ1510204) zorganizovali v letech 2015-2017 srovnání kontaminace potravinářské pšenice legislativně limitovanými fuzáriovými mykotoxiny deoxynivalenolem (DON) a zearalenonem (ZEA). Celkem jsme z ekologických farem certifikovaných v souladu s platnými právními předpisy pro ekologické zemědělství, z různých krajů a okresů shromáždili 153 vzorků pšenice. V jednotlivých letech to bylo 48 (2015), 53 (2016) a 52 (2017) vzorků pšenice. Pro porovnání jsme z konvenčního zemědělství měli k dispozici každý rok okolo 500 vzorků pšenice, které získáváme od pěstitelů v rámci každoročního sledování sklizňové kvality potravinářských obilovin v České republice. Tento monitoring provádíme v Zemědělském výzkumném ústavu v Kroměříži již více než 20 let. U všech 500 vzorků analyzujeme vždy technologickou kvalitu (obsah bílkovin, číslo poklesu, objemovou hmotnost, sedimentační test a obsah příměsí a nečistot) a na analýzu obsahu mykotoxinů vybíráme, vzhledem k vysokým nákladům na analýzu, vždy 110 vzorků ročně. Celkem byla tedy srovnávána mykotoxinová kontaminace 153 ekologicky a 330 konvenčně pěstovaných vzorků pšenice.

Nižší kontaminace mykotoxiny byla u nás zjištěna v ekologické pšenici

Jak tedy srovnání obsahu mykotoxinů v ekologicky a konvenčně pěstované pšenici dopadlo? Kontaminace ekologické pšenice jak mykotoxinem DON, tak ZEA byla ve všech 3 sklizňových letech nižší než kontaminace pšenice konvenční. Graficky jsou výsledky znázorněny v grafu na obr. 2, kde jsou uvedeny maximální zjištěné hodnoty obsahu obou mykotoxinů. Průkaznost rozdílů potvrdily i statistické výpočty, srovnávající průměrné hodnoty. V ekologicky pěstované pšenici nebyl zjištěn žádný vzorek pšenice překračující povolené limity pro obsah mykotoxinů a hodnoty byly obvykle hluboce pod nimi. V konvenčně pěstované pšenici byl limit pro obsah DON překročen celkem u 7 vzorků (2016 u 4, 2017 u 3) a limit pro obsah ZEA u jednoho vzorku (2016).

Z grafů je zřejmý značný rozdíl v kontaminaci mykotoxiny v jednotlivých sklizňových letech.  Tento jev je pro fuzáriové mykotoxiny typický a je dokladem jejich závislosti na počasí. V roce 2015, který byl ze všech tří sledovaných sklizňových let nejsušší, byla úroveň kontaminace pšenice mykotoxiny nízká v obou způsobech pěstování. V roce 2016 s hojnějšími srážkami v období metání a kvetení obilovin byla úroveň mnohem vyšší, zejména pak v konvenčním pěstování.

Příčina rozdílů je hlavně v předplodině

Zajímavé je porovnat, po jakých předplodinách byla pšenice v jednotlivých způsobech hospodaření pěstována. Na obr. 3 je znázorněno složení spektra předplodin analyzovaných vzorků pšenice. Předplodiny jsou roztříděny do 4 skupin, a to řepka, kukuřice, obilovina a „ostatní“. Skupina „ostatní“ zahrnovala pícniny (jetel, vojtěška, lusko-obilné směsky, atd.), dále brambory, zeleninu, úhor a luskoviny. Zatímco předplodina „ostatní“ byla předplodinou u ekologicky pěstované pšenice u více než 78 % vzorků, u konvenční pšenice jen u 28 % vzorků.  Naopak kukuřice, která je známa jako předplodina významně podporující napadení následné obiloviny fuzárii, byla mnohem častější u konvenční (15 %) než u ekologické (necelé 1 %) pšenice. Detailní vyhodnocení ukázalo, že většina konvenčních vzorků pšenice s vyššími hodnotami mykotoxinů byla pěstována právě po předplodině kukuřici a často šlo také o kombinaci s náchylnou odrůdou.

Závěrem

Srovnání kontaminace ekologicky a konvenčně pěstované české pšenice mykotoxiny DON a ZEA ukázalo jejich nižší výskyt v ekologicky pěstované pšenici. Je to ve shodě se zjištěními četných zahraničních studií. Jako hlavní důvod nižší kontaminace ekologicky pěstovaných obilovin mykotoxiny je považováno zejména nižší zastoupení obilovin v osevních postupech a obecně širší osevní sledy v ekologickém hospodaření. Význam má také větší důraz na využívání odrůd obilovin odolnějším vůči chorobám.

 

Výsledky dalších studií najdete např. zde:

Edwards, S. G. (2009a): Fusarium mycotoxin content of UK organic and conventional wheat. Food Addit Contam Part A Chem Anal Control Expo Risk Assess. 2009 Apr;26(4):496-506.

Edwards S.G. (2009b): Fusarium mycotoxin content of UK organic and conventional oats. Food Addit Contam Part A Chem Anal Control Expo Risk Assess. 2009 Jul;26(7):1063-9.

Harcz, P. et al. (2007) Contaminants in organically and conventionally produced winter wheat (Triticum aestivum) in Belgium. In Food Addit Contam., vol. 24, no. 7, pp. 713–720.

Bernhoft, A., Clasen, P.E., Kristoffersen, A.B., Torp.,M. (2010): Less Fusarium infestation and mycotoxin contaminantion in organic than in conventional cereals. Food additives and Contaminants, 27, 6:842-852.

Bernhoft, A., Torp M., Clasen, P. E., Loes, A. K., Kristoffersen, A. B. (2012): Influence of Agronomic and Climatic Factors on Fusarium Infestation and Mycotoxin Contamination od Cereals in Norway. Food Addit Contam Part A, 29 (7):1129-1140.

 

Pro Českou technologickou platformu zpracovala RNDr. Ivana Polišenská, Ph.D., Agrotest fyto s.r.o., Havlíčkova 2787, 767 01 Kroměříž, polisenska@vukrom.cz

Příloha:  Zemědělec č. 37 / 2018 [945.5 kB, pdf]

© 2012 - ČTPEZ - Česká technologická platforma pro ekologické zemědělství

Sídlem ČTPEZ je sídlo koordinátora: Bioinstitut o.p.s., Ondřejova 13, 779 00 Olomouc, e-mail: info@ctpez.cz
Webdesign & publikační systém Toolkit - Econnect