Oficiálna definícia kategórie „poškodené zrná“ spadá v norme pre zrno potravinárskej kukurice pod zrnové nečistoty a zahŕňa zrná poškodené škodcami (vyžraté alebo napadnuté) a zrná poškodené teplom pri sušení, ktoré vykazujú zrejmú zmenu farby obalu. Avšak kategória „poškodené“ je z veľkej časti výsledkom napadnutia kukuričných zŕn plesňami.
Kategórie poškodení
Prevŕtané zrná poškodené škodcami sa považujú za poškodené, ak nesú dôkazy o požeroch alebo tunelovaní, čo naznačuje prítomnosť hmyzu v zrnách. Za zrná poškodené teplom sa považujú poškodenia zapríčinené vonkajším teplom spôsobeným umelým dosušením. Pod nečistoty zaraďujeme aj kategóriu „naklíčené zrná“, ktorým je vidieť korienok alebo klíček.
Do kategórie „ostatné zrnové nečistoty“ patria tiež zrná s narušeným jadrom s poškodeniami zapríčinenými sušičkami obilia. Takéto zrná sa vyznačujú odfarbeným, zvrásneným a pľuzgierovitým vzhľadom alebo sú napuchnuté a mierne sfarbené a často majú poškodené jadro, prípadne sa okraje semien odlupujú alebo majú zmenenú farbu klíčka alebo sú „inak materiálne poškodené“.
Norma STN 46 1100-8 v požiadavkách na zdravotnú neškodnosť zrna potravinárskej kukurice uvádza, že zrno nesmie obsahovať zrná hnilé, nahnité a plesnivé. Zrno musí byť zdravé, bez cudzích zápachov a nepripúšťa výskyt plesnivých zŕn v potravinárskej kukurici. Nákupcovia sa obvykle riadia výsledkami vzoriek monitorujúc zmluvne ustanovenú max. hodnotu sledovaných mykotoxínov.
Norma STN 46 1200-6 pripúšťa pri dodávkach kŕmnej kukurice najviac 5 % nečistôt ( o. i. zrná s porušeným jadrom, t. j. zrná s hnedým až čiernym endospermom, čiernym zafarbením klíčka) a najviac 10 % prímesí (o. i. zrná s hnedým zafarbením klíčka, poškodené zaparením alebo sušením so zmenenou farbou obalu).
Úloha mikroorganizmov pri zhoršovaní kvality
Mikroorganizmy sa nachádzajú v pôde, rozkladajúcom sa rastlinnom materiáli, v prachu zo zariadení na zber a spracovanie, v prachu z dopravníkov atď. a sú prirodzeným kontaminantom povrchu kukuričných zŕn. Avšak len niekoľko druhov skutočne napadne zrná do takej miery, že sa zníži ich kvalita. Baktérie a kvasinky majú malý význam, pokiaľ nie sú prítomné podmienky s veľmi vysokou vlhkosťou. Potom prispievajú k tvorbe tepla v miestach zahrievania a vytvárajú cudzorodé alebo fermentované pachy, ktoré znehodnocujú skladované zrno.
Huby resp. plesne napádajúce kukuricu sa často delia do dvoch skupín: plesne, ktoré napádajú kukuricu v poľných podmienkach a vo všeobecnosti vyhynú vo vymoržovanej alebo skladovanej kukurici a skladové plesne, ktoré napádajú kukuricu po uskladnení. Výnimkou je pleseň z rodu Aspergillus flavus, ktorá napáda obilie v skladovacích aj poľných podmienkach a môže produkovať aflatoxín v oboch situáciách. Viaceré druhy plesní rastú v skladoch najmä za podmienok vysokej vlhkosti.
Každý druh plesní má špecifické limitujúce podmienky pre svoj rast a užší súbor podmienok pre optimálny rast a konkurenčný boj. Medzi faktory, ktoré ovplyvňujú rast plesní na zrnách kukurice patria rovnovážna relatívna vlhkosť vzduchu v hmote, teplota, čas, fyzikálna kondícia zrna (genetická predispozícia na lámavosť, prítomnosť poškodených zŕn škodcami, množstvo cudzorodého materiálu, spôsob sušenia atď.), hladina inokula plesní, obsah kyslíka medzi semenami a spôsob predchádzajúceho uskladnenia. Napadnutie zrna škodcami môže iniciovať alebo zhoršiť vývoj plesní zo zdroja inokula a viesť k tvorbe tepla, vlhkosti a nečistôt v dôsledku ich činnosti.
Spóry húb klíčia a mycélium rastie v priamej reakcii na relatívnu vlhkosť a teplotu. Vzduch medzi semenami v uskladnenej zrnovej kukurici dosahuje stav rovnovážnej relatívnej vlhkosti vo vzťahu k obsahu vlhkosti v samotných zrnách. Avšak stav, v akom sa nachádza kukurica ovplyvňuje rovnováhu tohto systému. Napríklad kukurica, ktorá bola iba prirodzene vysušená, má nižšiu rovnovážnu relatívnu vlhkosť ako kukurica sušená pri vysokej teplote. To z dôvodu hysterézneho efektu, ktorý zohľadňuje predchádzajúci stav systému (pamäťový efekt). Preto rôzne partie kukurice s rovnakou vlhkosťou môžu podporovať rôzne populácie plesní.
Poľné plesne
Plesne, ktoré napádajú kukuricu, pokým ešte rastie na poli, majú stanovištné požiadavky, ktoré im neumožňujú príliš rásť a rozvíjať sa v správne uskladnenej kukurici. Hlavnými zástupcami, s ktorými sa stretávame v poľných podmienkach sú rôzne druhy rodu Fusarium, Aspergillus a Penicillium. Všetky poľné huby vyžadujú na rast 90 – 100 % relatívnu vlhkosť, čo znamená obsah vlhkosti pri kukurici vyšší ako 22 – 23 %. Poľná pleseň rýchlo odumiera pri obsahu vlhkosti 16 – 20 %, ale v suchej kukurici môže prežívať roky.
Šírenie poľných plesní je vo všeobecnosti obmedzené na kolonizáciu stoniek a vonkajšieho obalu zrna (perikarpu), kde parazitujú povrchovo v závislosti od vlhkostných podmienok počas dozrievania zrna. V sezóne, keď sa zber oneskoruje v dôsledku nadmerného dažďa, môžu poľné huby spôsobovať farebné zmeny napadnutého zrna, ovplyvniť zdravotnú neškodnosť a vitalitu.
Straty kvality poväčšine spôsobujú druhy z rodu Fusarium. Najčastejšie ide o patogény Fusarium graminearum s pohlavným štádiom Giberella zeae, F. culmorum, F. roseum. Gibberella je zdrojom hniloby kukuričných klasov, ktorá môže vážne poškodiť zrná. Mycélium patogénu dokáže rásť aj na zrnách uskladnených pri vysokej vlhkosti. Okrem toho produkuje množstvo toxínov ako deoxynivalenol (DON), T-2 toxín a zearalenón (ZEA). Vizuálnym dôkazom hniloby sú ružové alebo červené až hnedé škvrny na zrnách začínajúce na špičkách klasov, ktoré prechádzajú po stranách šúľkov. Túto farbu si nezamieňajte s „červeným pruhom“, červeným sfarbením z boku zdravého zrna kukurice, ktoré je typické pre niektoré hybridy. Ďalšími častými zástupcami sú Fusarium verticillioides (synonymum Fusarium moniliforme), ktoré produkuje mykotoxíny ako fumonizín (B1 + B2) a moniliformín (MON).
Zdá sa, že najdôležitejšie faktory mikroklímy stanovišťa ovplyvňujúce rozsah infekcie hniloby stebiel a šúľka sú teplota a vlhkosť. Pre rozvoj fuzarióz šúľka sú rozhodujúce zrážky a teplota v priebehu júla, počas kvitnutia. Počasie v priebehu septembra určuje rýchlosť rozvoja stonkových fuzarióz. Priaznivé podmienky pre infekciu Giberella sú nízke teploty a vysoké zrážky, pričom vysoké teploty a sucho podporuje infekciu F. verticillioides.
Je známych niekoľko ciest, ako môže huba prenikať do stebiel a zŕn. Cez poranenia škodcami (vijačkou kukuričnou), prostredníctvom blizien alebo preniknutím cez korene. Hlavná cesta pri infekcii šúľkov a zrna sú blizny, ktoré sú vstupným kanálom, pričom najzávažnejšia je v raných štádiách vývinu blizien (začiatok kvitnutia). Patogén prežíva na pozberových zvyškoch a v pôde, ktoré sú zdrojom inokula, odkiaľ sa šíri vzduchom askospórami. Ďalšie rozširovanie je možné prostredníctvom vtákov alebo škodcami. Imága kukuričiara koreňového môžu pri liahnutí z pôdy prenášať konídie na čerstvo kvitnúce rastliny kukurice (infekcia bliznami). V niektorých chladných a vlhkých rokoch môže prísť až k epidémii počas obdobia zberu a komodita sa môže stať úplne nepoužiteľná na kŕmenie ošípaných kvôli vysokej hladine toxínov.
Skladové plesne a prevencia strát
Skladové plesne prenikavo rýchlo rastú na vymoržovanej kukurici skladovanej v zásobníkoch síl, kontajneroch alebo na hromadách, ak ich k tomu vedú teplotné a vlhkostné podmienky. Väčšinu problémov so skladovaním spôsobujú rody húb Fusarium, Aspergillus a Penicillium. Inokulum môže prežívať aj 13 rokov pri skladovaní pri 0 °C.
Laboranti vizuálne preskúmavajú klíček na hnedé sfarbenie, zmeny vo farbe endospermu alebo iný neprirodzený stav a v prípade potreby odlúpnu obal, aby urobili finálne rozhodnutie. Na vytvorenie hnedej farby a na klasifikáciu endospermu ako poškodeného je potrebný rozsiahly rast plesní. Hnedá farba sa u niektorých druhov húb vyvíja rýchlejšie ako u iných a je ovplyvnená aj teplotou a vlhkosťou. Farba je výsledkom Maillardových zlúčenín vznikajúcich pri reakciách redukujúcich cukrov v bunkách endospermu s aminokyselinami alebo amoniakom uvoľneným pôsobením plesňových proteolytických enzýmov.
Pre zaujímavosť uvádzame pokus, ktorý mal identifikovať plesne zozbierané na 14 miestach nákupu komodít. V zozbieraných pokusných vzorkách so 100 % poškodenými kukuričnými zrnami sa zrná hodnotili na vnútornú pleseň kultiváciou na vhodnom médiu a pozorovaním rastu plesní. Prevládajúcimi hubami, ktoré vyrástli, boli Fusarium 50 %, Aspergillus 25 % a druhy rodu Penicillium 10 %. Autori zistili, že v niektorých prípadoch Aspergillus aj Penicillium rastú z toho istého zrna.
Pretože kukurica poškodená plesňami je nežiaduca pre všetky použitia, napadnutie kukurice hubami má za následok ekonomické straty. Pestovatelia, nákupcovia a spracovatelia by sa preto mali snažiť znížiť straty spôsobené plesňami. Dá sa to dosiahnuť starostlivým zberom, aby sa znížilo mechanické poškodenie zŕn, a rýchlym sušením za šetrných podmienok na úroveň vlhkosti pod minimom pre rast plesní (14 % vlhkosť). Skladovaná kukurica by sa mala starostlivo monitorovať senzormi, aby sa zistilo zvýšenie vlhkosti, teploty príp. oxidu uhličitého, čo sú dôležité kritériá, ktoré možno použiť na zistenie skorého vývoja invázie plesní. Keď je to možné, potom zabezpečiť rýchle prevzdušnenie uskladneného zrna na udržanie teploty zrna pod 10 °C, ktoré zabráni vzniku „hotspotov” (miest zahrievania) a poskytne lepšiu rovnomernosť a prerozdelenie vlhkosti. Teplota max. do 15 °C je dôležitá aj pre utlmenie aktivity škodcov. V praxi sa jednotlivé bunky v silách schladzujú práve na túto teplotu.
Správne používanie prevzdušňovania a časté sledovanie stavu uskladneného obilia sú pravdepodobne najviac zanedbávané, ale najdôležitejšie aspekty správneho manažmentu skladovania obilia na farmách a v nákupných organizáciách. Pre dobré prevzdušnenie je dôležité odstránenie prebytočných zlomkov zŕn a zrnových nečistôt (zlomená kukurica, cudzorodý materiál, prach) alebo ich rovnomerná distribúcia. Práve drobné nečistoty a zlomky prispievajú k vzniku a množeniu patogénov.
V niektorých prípadoch majú chemické inhibítory rastu húb určitú praktickú hodnotu. Hlavne keď sa potvrdí podozrenie na vznik plesní, a to vizuálne alebo analýzou na prítomnosť DON toxínu. Jedinými protiplesňovými prípravkami, ktoré sú schválené, sú prípravky na báze kyseliny propiónovej v kombinácii s vybranými organickými kyselinami ako k. sorbová (E200), k. benzoová (E210), butylovaný hydroxytoluén BHT (E321) a iné. Samotná kyselina pripiónová (E280) sa používa na konzerváciu a skladovanie vlhkého kukuričného zrna pre zvieratá.
Dlhodobejším spôsobom zníženia invázie kukurice plesňami je výber genotypov, ktoré odolávajú rastu plesní. Boli zistené významné dedičné rozdiely v stupňoch tolerancie proti fuzariózam stebla a klasov medzi rodičovskými líniami a následne F1 hybridmi. Jedna štúdia, v ktorej boli desiatky hybridov a rodičovských línií umelo infikované fuzariózou v rôznych prostrediach naznačila, že rozsah napadnutia šúľkov a zŕn plesňou bol pod genetickou kontrolou, pričom obal zrna bol identifikovaný ako miesto faktorov rezistencie. Tieto genetické rozdiely v citlivosti sú ďalej študované výskumom s cieľom nájsť vhodné hybridy, ktoré by bolo možné uvádzať do praxe.
Autor: Ing. Marek Jakubec, vedúci poľnej výroby osiva kukurice a marketingový manažér RWA SLOVAKIA
