A SZÁNTÓFÖLDTŐL AZ ASZTALIG

A SZÁNTÓFÖLDTŐL AZ ASZTALIG

1

TÁMOP-4.2.1/B-09/1/KONV-2010-0006 Szellemi, szervezeti, és K+F infrastruktúrafejlesztés a Nyugat-magyarországi Egyetemen A szántóföldtől az asztalig alprojekt Szerkesztette: Prof. Dr. Schmidt Rezső Szerzők: Prof. Dr. Schmidt Rezső Prof. Dr. Schmidt János MHAS Prof. Dr. Neményi Miklós CMHAS Kovácsné Prof. Dr. Gaál Katalin Prof. Dr. Szigeti Jenő Prof. Dr. Bali Papp Ágnes Prof. Dr. Reisinger Péter Prof. Dr. Szakál Pál Dr. Szathmári László Dr. Gergely István Dr. Milics Gábor Dr. Zsédely Eszter Dr. Konrád Szilárd Mogyorósi Barbara Tempfli Károly Tanai Attila

ISBN 978-963-334-083-7 2012.

2

A SZÁNTÓFÖLDTŐL AZ ASZTALIG A Nyugat-magyarországi Egyetem Mezőgazdaság- és Élelmiszertudományi Kar Mosonmagyaróvár szerepe a TÁMOP-4.2.1/B Szellemi, szervezeti, és K+F infrastruktúrafejlesztés a Nyugat-magyarországi Egyetemen című projektben A projekt szakmai vezetője: Prof. Dr. Neményi Miklós az MTA levelező tagja

Alprojekt vezető: Prof. Dr. Schmidt Rezső dékán

MOSONMAGYARÓVÁR 2012.

3

TARTALOMJEGYZÉK

“A szántóföldtől az asztalig – az elmélettől a gyakorlatig” ................................................... 5 A mosonmagyaróvári Mezőgazdaság- és Élelmiszertudományi Kar:............................................7 Az intézmény által folytatott képzések, akkreditált szakok:..............................................................8 MÉK szerepe a TÁMOP-4.2.1/B projektben ...........................................................................................9

Precíziós növénytermesztési módszerek fejlesztése...........................................................10 Témavezető: Prof. Dr. Neményi Miklós CMHAS /Prof. Dr. Schmidt Rezső CSc

Állattudomány kutatások és fejlesztések ................................................................................. 11 Témavezető: Kovácsné Prof. Dr. Gaál Katalin Csc

Takarmányozási kutatások és fejlesztések ..............................................................................13 Témavezető: Prof. Dr. Schmidt János MHAS

Élelmiszer-tudományi és -technológiai kutatások, fejlesztések .....................................14 Témavezető: Prof. Dr. Szigeti Jenő Csc

A TÁMOP-4.2.1/B projekt keretében elért eredmények Precíziós agrár-műszaki kutatások ............................................................................................15 Prof. Dr. Neményi Miklós | Prof. Dr. Schmidt Rezső Prof. Dr. Reisinger Péter | Prof. Dr. Szakál Pál | Dr. Milics Gábor

Precíziós gyomszabályozási kutatások I. (őszi búzában) ...................................................23 Reisinger P., Schmidt R.

Precíziós gyomszabályozási kutatások II. (tarlón, Weed Seekerrel) ............................ 26 Reisinger P. Schmidt Rezső

Szenzorok alkalmazása az őszi búza differenciált fejtrágyázására precíziós gazdálkodás esetén ....................................................................... 28 Schmidt Rezső – Mogyorósi Barbara – Gergely István – Reisinger Péter

Precíziós gazdálkodás a gyakorlatban..................................................................................................... 28 Az NDVI index ................................................................................................................................................. 30

Állattenyésztési Kutatások ............................................................................................................33 Prof. Dr. Bali Papp Ágnes – Dr. Konrád Szilárd – Kovácsné Prof. Dr. Gaál Katalin – Dr. Szathmári László – Tempfli Károly

Takarmányozás kutatások .............................................................................................................39 Prof. Dr. Schmidt János – Dr. Zsédely Eszter - Tanai Attila

Élelmiszer-tudományi és -technológiai kutatások, fejlesztések .....................................45 Témavezető: Prof. Dr. Szigeti Jenő

Minőségi, kíméletesen hőkezelt libamáj készítmények előállítása ............................................. 45 Sajtgyártási kísérletek .................................................................................................................................. 47 Mikroelemekkel dúsított Spirulina adalékkal gyártott savanyú tejkészítmények ................ 48

4

A SZÁNTÓFÖLDTŐL AZ ASZTALIG Alprojektvezető: Prof. Dr. Schmidt Rezső CSc

A Mezőgazdaság- és Élelmiszer-tudományi Kar – a mezőgazdasági tevékenység minden területét lefedő tíz intézetével – igazi, a természettudományos és elméleti felkészültségét felhasználó

agrárkar, amely elég gyakorlatias ahhoz, hogy a laboratóriumokban kidolgozott ötleteit át is tudja ültetni a gyakorlatba, megfelelve jelmondatának:

“A szántóföldtől az asztalig – az elmélettől a gyakorlatig” A Nyugat-magyarországi Egyetem Mezőgazdaság- és Élelmiszertudományi Kar, illetve annak jogelődje a Magyaróvári Gazdasági Felsőbb Magántanintézet 1818-ban Magyaróváron alapított mezőgazdasági felsőoktatási intézmény. Európa első, kisebb megszakításokkal folyamatosan működő agrár-felsőoktatási tanintézetének alapítása és megszervezése Albert Kázmér szász–tescheni herceg és Wittmann Antal reformkori tudós mezőgazdász nevéhez fűződik. Az intézmény 1818-tól Albert Kázmér szász–tescheni herceg birtokai számára képzett kiváló elméleti és gyakorlati tudással felvértezett mezőgazdászokat, minden tanulni vágyó fiatal előtt nyitva állt. Az oktatás nyelve kezdetben latin, majd - mint az országban mindenütt - a német volt. 1850-ben Magyaróvári Császári és Királyi Gazdasági Felsőbb Tanintézet néven az intézmény minisztériumi kezelés

alá került, amely a 35 milliós Habsburg Birodalom egyetlen agrár-felsőoktatási tanintézeteként működött, kihatva egész Közép-Európa mezőgazdaságára és annak fejlődésére. 1869-től Magyaróvári Magyar Királyi Gazdasági Felsőbb Tanintézet (18691874) elnevezéssel funkcionált az iskola, ekkor kezdődött meg a magyar tannyelv bevezetése, majd az oktatás párhuzamosan két évfolyamon, egy magyar és egy német nyelvű tanszakon folyt. Európa szinte minden országából, Franciaországtól kezdve az egykori német és osztrák tartományokon át egészen Törökországgal bezárólag a kontinens minden sarkából érkeztek hallgatók Magyaróvárra. 1872-ben a magyaróvári Alma Materből vált ki a bécsi mezőgazdasági főiskola (Universität für Bodenkultur), amely a mai napig anyaintézményeként tartja számon a mosonmagyaróvári egyetemi kart. 1874-ben a hasonló magyar intézetek

5

közül elsőként emelték akadémiai rangra a kar jogelődjét. Hivatalos elnevezése Magyaróvári Magyar Királyi Gazdasági Akadémia lett, amely Magyarország egyetlen agrár-felsőoktatási tanintézete volt egészen 1906-ig. Az Akadémia mellett ekkoriban létesülő, különböző kutatóintézetek jelentették a mai magyar agrárkutatás igazi megindulását, Magyaróvár a hazai mezőgazdasági tudományos kutatás bölcsőjévé, illetve fellegvárává vált. Az integrációk során az Alma Mater elnevezése többször is módosult: előbb a Pannon Agrártudományi Egyetem Mezőgazdaságtudományi Kar (1989-2000) elnevezés alatt működött, majd le utóbb a Nyugat-magyarországi Egyetem Mezőgazdaság- és Élelmiszertudományi Kar nevet kapta. A

6

névváltoztatások ellenére az Alma Mater jelenleg is a nagy elődök emlékéhez méltóan, de a mai kor követelményeinek teljes egészében megfelelve képzi történelmének immár nyolcadikkilencedik nemzedékét. Az intézmény munkájára jellemző a több szakos, az élelmiszergazdaságot jól átfogó képzési rendszer működtetése. A magas szintű elméleti képzés mellett fontos szerepet játszik a gyakorlati ismeretek elsajátíttatása laboratóriumokban és üzemi körülmények között. Ezt a célt szolgálja a kiterjedt nemzetközi kapcsolatokra épülő külföldi farmgyakorlati rendszer is. Ennek keretében a hallgatók Európa számos országába, utazhatnak 3-6 hónapos farmgyakorlatra, amely kiválóan szolgálja szakmai látókörük bővítését és a nyelvgyakorlást.

A mosonmagyaróvári Mezőgazdaság- és Élelmiszertudományi Kar: • első a felsőoktatási rangsorban az agrárképzéssel foglalkozó intézmények között a minősített oktatók aránya alapján, • lehetővé teszi a külföldi részképzésben és gyakorlatokon való részvételt, speciális nyelvi és szakirányú képzéseket biztosít, • átjárhatóságot biztosít a szakok között, amely a párhuzamos képzés lehetőségét segíti,

• hallgatói bekapcsolódhatnak az oktatásba és a kutatásba, • az országos átlagot meghaladó kollégiumi elhelyezési lehetőséget, széles körű sportolási és kulturális lehetőségeket biztosít, • hallgatóinak mesterképzési szakokon, valamint doktori iskolákban és szakirányú továbbképzésekben kínál továbbtanulási lehetőségeket.

7

Az intézmény által folytatott képzések, akkreditált szakok: Alapképzésben

Szakmérnöki képzésben:

állattenyésztő mérnök (BSc)

növényvédelmi szakmérnök

élelmiszermérnök (BSc)

mezőgazdasági szaktanácsadó szakmérnök

gazdasági és vidékfejlesztési agrármérnök (BSc)

halászati szakmérnök

környezetgazdálkodási agrármérnök (BSc)

agrármarketing és kereskedelmi szakmérnök

mezőgazdasági és élelmiszeripari gépészmérnök (BSc)

Felsőfokú szakképzésben:

mezőgazdasági mérnök (BSc)

gazdálkodási menedzser asszisztens (FSZ)

növénytermesztő mérnök (BSc) Mesterképzésben:

gyógy- és fűszernövény termesztő, feldolgozó (FSZ)

agrármérnök (MSc)

hulladékgazdálkodási technológus (FSZ)

agrármérnök tanár (MSc)

ménesgazda (FSZ)

állattenyésztő mérnök (MSc)

növénytermesztő-növényvédő (FSZ)

élelmiszerbiztonsági és -minőségi mérnök (MSc)

ökológiai gazdálkodó (FSZ)

környezetgazdálkodási agrármérnök (MSc)

szőlész, borász szaktechnikus (Mosonmagyaróvár és Sopron)

projektmenedzser asszisztens (FSZ)

mezőgazdasági biotechnológus (MSc) növényorvos (MSc) vidékfejlesztési agrármérnök (MSc)

A PhD fokozat megszerzését a kar két doktori iskolájának (Ujhelyi Imre Állattudományi Doktori Iskola, illetve a "Precíziós növénytermesztési módszerek" alkalmazott Növénytudományi Doktori Iskola) 8 doktori programja teszi lehetővé.

8

MÉK szerepe a TÁMOP-4.2.1/B projektben A jelenkor mezőgazdaságának egyre nagyobb kihívásokkal kell megküzdenie. A növekvő népesség, a csökkenő termőföldterület, a változó klíma és agroökológiai potenciál mind nagyobb feladatok elé állítja korunk mezőgazdasági termelőjét és kutatóját. Az élelmiszer-termelésnek egyfelől ki kell elégítenie azt a mennyiségi igényt, amely lehetővé teszi, hogy a szegényebb, roszszabb adottságú, a klímaváltozás és egyéb kedvezőtlen környezeti és társadalmi folyamatok által sújtott régiók lakóit is megfelelő mennyiségű élelmiszerrel lássuk el, ugyanakkor, a nyugati világ fejlettebb országaiban az élelmiszerkérdés egészen más okból kerül a figyelem középpontjába. Az igényes, tudatos élelmiszerfogyasztás, a táplálkozás-élettani vonatkozások figyelembevétele általános igénnyé vált, a fogyasztók elvárják a korszerű,

jó minőségű, teljes értékű, egészséges élelmiszerekkel való folyamatos ellátást. Karunk rendelkezik mindazzal az elméleti és gyakorlati tudással, illetve eszközállománnyal, amelyeknek birtokában hatékony válaszokat tud megfogalmazni korunk előzőekben részletezett kihívásaira. A NymE Mezőgazdaság- és Élelmiszertudományi Kara a következőkben bemutatandó kutatási területeken hosszú évekre visszanyúló eredményes kutató és oktató tevékenységet folytat, amit leginkább a több százmillió Ft-nyi elnyert K+F+I támogatás, ill. megbízás, valamint a két akkreditált doktori iskolánk (Ujhelyi Imre Állattudományi Doktori Iskola és “Precíziós növénytermesztési módszerek” Alkalmazott Növénytudományi Doktori Iskola) szerteágazó, eredményes tevékenysége fémjelez. Az egyes kutatási témák témavezetői a két doktori iskola programvezetői közül kerülnek ki.

9

PRECÍZIÓS NÖVÉNYTERMESZTÉSI MÓDSZEREK FEJLESZTÉSE Témavezető: Prof. Dr. Neményi Miklós CMHAS /Prof. Dr. Schmidt Rezső CSc Az elmúlt két évtizedben a GPS technológia, az egyéb alkalmazások után a mezőgazdaságban is elterjedt. Az egyre pontosabb, hozzáférhető térinformatikai alkalmazások lehetővé teszik, hogy a növénytermesztési technológiák különböző elemeit olyan módon optimalizálva alkalmazhassuk, hogy a legkisebb költséggel a lehető legkedvezőbb termelési eredményeket érhessük el. Ez az új megközelítési mód, azonban számos elméleti és gyakorlati fejlesztést igényel ahhoz, hogy a benne rejlő előnyöket a gyakorlati mezőgazdaság is hasznosítani tudja. A térinformatika kínálta előnyök több ponton épülhetnek be a növénytermesztési technológiákba. Ezek közül a legnagyobb hozadéka a térinformatikára alapozott tápanyag-gazdálkodásnak, a hely specifikus vetésnek és növényvédelemnek lehet. Az optimális termés-, illetve energiahozam elérésének gyakran jelenti akadályát a nem megfelelő növénytáplálás, a makro- és mikroelem-ellátottság kedvezőtlen volta. A visszapótláshoz tervezéséhez szükséges általános irányelvekkel rendelkezünk, de további lehetőségek rejlenek a precíziós gazdálkodás alkalmazásában, a tekintetben, hogy a jelenleginél pontosabb, számszerűsített függvénykapcsolatokat állapítsunk meg az egyes növények tápelem igényére, fel-

10

vehetőségére és más tápelemekkel való kölcsönhatásaira vonatkozóan. Ma még nem kellően kihasznált lehetőségek rejlenek a precíziós vetés elméleti alapjainak és gyakorlati megvalósításának kidolgozásában, amely lehetővé teszi, hogy az eddig homogén egységként kezelt tábla, különböző részein eltérő tőszámot alkalmazzunk, jobban kihasználva ezzel az adott helyen rendelkezésre álló erőforrásokat. A precíziós növényvédelem megvalósítása anyag- és költségtakarékos, ugyanakkor környezetkímélő megoldásokat biztosít. A precíziós növényvédelem fő alkalmazási területe a gyomirtás, amelynek folyamata önmagában is összetett (észlelés, talajtulajdonságok figyelembevétele, kijuttatás szabályozása), így az eredményes alkalmazás érdekében számos elméleti és gyakorlati kérdést tisztázni kell. A precíziós gazdálkodásra irányuló programjainkat alátámasztja, hogy karunk növénytudományi doktori iskolájának fő profilja a precíziós gazdálkodás különböző elemeinek vizsgálata, a precíziós növénytáplálástól kezdve, a hozamtérképezésen és a térinformatikára alapozott növényvédelmen át, a szükséges műszaki háttér biztosításáig, ilyen módon ez a kutatási téma a növénytudományi tématerület teljes integrálásával és összefogásával valósul meg.

ÁLLATTUDOMÁNYI KUTATÁSOK ÉS FEJLESZTÉSEK Témavezető: Kovácsné Prof. Dr. Gaál Katalin Csc Az élelmiszer-termelés minőségi fejlesztéséhez nyújt kiváló kutatási lehetőséget a Karon 1948 óta folytatott fajtafenntartás, melynek feladata a sárga magyar őshonos tyúkfajta génmegőrzése. Kitörési pont lehet a sárga magyar tyúkfajtával előállítható termékek (hús, tojás) különleges minősége, az ökológiai (bio) típusú tenyésztés és a tartási feltételek kidolgozása. Célkitűzésként fogalmazódik meg továbbá a 32 sárga magyar tyúk törzsénél a prolaktin (PRL) gén vizsgálata. A PRL promóter régiójában 24 bázispáros inszerciót lehet kimutatni, mely homozigóta formában való megjelenésekor a kotlási hajlam csökkenéséhez vagy akár elmaradásához vezethet. Az ökotojás előállításánál az erre a génre történő szelekció csökkentheti a termeléskiesést. A minőségi élelmiszer-előállítás lehetőségei az őshonos magyar mangalica sertés esetében is adottak. Célkitűzésünk az őshonos, tisztavérű mangalica sertések (szőke, fecskehasú, vörös), valamint a mangalica × duroc F1 állományok genetikai analízise alapján útmutatást nyújtani a szelekcióhoz, egyes fajták piaci igényekhez történő könnyebb alakításához (pl. hátszalonna-vastagság csökkentése, hatékonyabb takarmányértékesítés, alomszám növelése). Korábbi kutatási eredményeink alapján

számos, a zsíranyagcserét és a húsminőséget befolyásoló gén vizsgálatával foglalkoztunk a program során. A minőségi haltermék-előállítás témakörében a korábbiakban egy NKTHpályázat keretében olyan egészségvédő, ill. egészségmegőrző élelmiszerek kialakítása volt a cél, amelyek busából és speciálisan takarmányozott afrikai harcsa, valamint kéksügér (tilapia) fajokból készültek. A kutatás eredményeként olyan feldolgozott halászati termékeket (füstölt busa filé, natúr halpástétom, füstölt halpástétom, halburger, halkolbász) fejlesztettünk ki, amelyeknek esszenciális zsírsav-tartalma közelít a tengeri halakéhoz. A nevelés során alkalmazott takarmány összetételének természetes adalékanyagokkal (halolaj, növényi olajok), és algakészítményekkel történő módosítása jelenti a tervezett kutatómunka innovációs tartalmát. A program megvalósítása során az afrikai harcsa (Clarias gariepinus) mellett a tokfélék, mint pl. a lénai tok (Acipenser baeri), kecsege (Acipenser ruthenus) és azok hibridjeit is vizsgálatba vontuk. Az alkalmazott kutatások keretében a kialakítani kívánt teljes értékű keveréktakarmányok adalék-anyagokkal történő kiegészítését végeztük el laboratóriumi és üzemi kísérletek során. A részletezett módszerekkel (rendszerekben) nevelt

11

halak átfogó, számos táplálkozás-élettani paraméterre kiterjedő vizsgálata új, eddig nem gyártott egészségvédő- és megőrző élelmiszerek előállítását teszi lehetővé. A kutatási program sikere ér-

sárga magyar tyúk törzsállomány (sárga magyar kakas T)

12

dekében halnevelő laboratórium létesítését kezdeményeztük, ahol a kutatási cél a vizsgálandó halfajok szaporítása, előnevelése és laboratóriumi kísérleti takarmányozása.

TAKARMÁNYOZÁSI KUTATÁSOK ÉS FEJLESZTÉSEK Témavezető: Prof. Dr. Schmidt János MHAS Az Állattudományi Intézet Takarmányozástani Intézeti Tanszékének kutatási tevékenysége az elmúlt évtizedben három lényeges tématerületre koncentrálódott: (1) a kérődzők bendőjében zajló mikrobás fermentációt tekintetbe vevő takarmányozási technológiák kialakítása; (2) állati eredetű funkcionális élelmiszerek előállítása takarmányozási módszerekkel; (3) a takarmánytartósítás technológiáinak fejlesztése, korszerű, hatékony biológiai tartósítószer kifejlesztése. Az elért eredmények azt indokolják, hogy kutató tevékenységünk fő területei a következő években is változatlanul a fentiek maradjanak. A szarvasmarha takarmányozási technológiák fejlesztése kérdéskörében fontos feladat a bendőben folyó mikrobás fermentáció törvényszerűségeinek az eddiginél is részletesebb megismerése. A szarvasmarha-tenyésztésben a tehénállományok termelésének további növekedése várható. Tovább nő a 10 ezer liternél nagyobb tejtermelésű állományok száma, amelyek táplálóanyag szükségletét csak speciális takarmányokkal (pl. bypass készítményekkel) és a mikrobás fermentáció hatékonyabbá tételével lehet fedezni. Kritikus kérdés az állatok glükóz igényének kielégítése, valamint az etetett takarmányfehérje bendőbeli degradabilitásának csökkentése.

A funkcionális élelmiszerek a jövőben egyre nagyobb szerephez jutnak az egészségtudatos táplálkozásban. Ugyanakkor a takarmányozás számos lehetőséget nyújt az állati eredetű termékek összetételének szabályozható megváltoztatására, a termékek táplálóanyagtartalmának a humán igényekhez való közelítésére. Mindenekelőtt a termékek zsírsavösszetételének megváltoztatására, a szív- és érrendszeri betegségek megelőzésében fontos n-3 zsírsavak arányának, továbbá számos kedvező élettani hatással bíró konjugált linolsavak mennyiségének növelésére nyílik lehetőség célzott takarmányozással. Kiemelendő, hogy a legtöbb állati termék E-vitamin tartalma jól reagál a takarmányozási hatásokra. A takarmánytartósítás területén – eddigi eredményeinkre támaszkodva – a fehérjében gazdag szálastakarmányok konzerválását végezzük különböző erjeszthető szénhidrátforrásokkal. Ezek felkutatásával, enzimes hidrolízis útján történő lebontásukkal, valamint a kifogástalan szilázs-minőséget biztosító starterkultúra összeállításával kívánunk biztos hatású és gazdaságos biológiai tartósítószert kifejleszteni.

13

ÉLELMISZER-TUDOMÁNYI ÉS -TECHNOLÓGIAI KUTATÁSOK, FEJLESZTÉSEK Témavezető: Prof. Dr. Szigeti Jenő Csc Az élelmiszer-előállítás, fejlesztés és minőségbiztosítás területén elsődleges célunk volt és lesz az alapkutatás megvalósítása a teljes innovációs láncon át a gyakorlati alkalmazásig. K+F tevékenységünk a megelőző években és a jövőben is három fő területre fókuszálható: Az egészséges élelmiszerek előállítása vonatkozásában sous-vide eltarthatóság-növelő technológiák kialakítása prémium kategóriás élelmiszerek esetében, különös tekintettel a hungarikum jellegű termékekre. Ebben a témakörben legfőbb kutatási feladatunk a víziszárnyas májak nyers állapotban történő fogyaszthatóságának, minőségének javítására már általunk korábban kifejlesztett technológiák továbbfejlesztése a májvéresség, flokkulumosodás, zöldülés meggátlásának vonatkozásában. További kutatásaink a víziszárnyas kábítás és kopasztás technológiájának teljes átalakítására, a víziszárnyas máj, fél- és háromnegyed konzervek kíméletes hőkezelésére, továbbá máj késztermékek más hungarikum jellegű termékekkel történő “házasítására” irányulnak.

14

A funkcionális élelmiszerek vonatkozásában az emelt élősejt-számú probiotikus hatású, valamint a kis laktóztartalmú savanyú tejtermékek előállítását tartjuk fontos feladatnak. Ennek előzménye a Németországban már bejegyzett, cianobaktériumokkal dúsított tejtermékekre, ill. Japánban a cukormentes joghurt előállításra elfogadott világszabadalmunk. E termékcsaládok továbbfejlesztésénél célunk a megnövelt probiotikus hatáson kívül az élvezeti érték javítása természetes adalékokkal. A hungarikumok körének bővítése, különböző tradicionális és új típusú húsés pékáru-készítmények kifejlesztése. Ezek közül jelenleg a tokaji aszús és pálinkás kacsamáj konzervek ipari gyártása már folyamatban van. Több új, rövid eltarthatóságú, vagy tartósított termékcsoportba tartozó készítmény kifejlesztését végezzük.

A TÁMOP-4.2.1/B projekt keretében elért eredmények

PRECÍZIÓS AGRÁR-MŰSZAKI KUTATÁSOK Prof. Dr. Neményi Miklós | Prof. Dr. Schmidt Rezső Prof. Dr. Reisinger Péter | Prof. Dr. Szakál Pál | Dr. Milics Gábor A „szántóföldtől az asztalig” kutatási téma keretében a precíziós (helyspecifikus) növénytermesztés megvalósításához szükséges agrár-műszaki feladatok elsősorban arra irányulnak, hogy a növénytermesztés hagyományos megközelítésén túllépve megteremtsék annak feltételét, hogy az egyes munkafolyamatok (talajművelés, vetés, tápanyagvisszapótlás, növényvédelem, betakarítás, stb.) az adott terület igényeihez igazodva történjenek. Ennek megvalósításához elsősorban olyan eszközökre van szükség, amelyek pontosan határozzák meg a munkát az adatokat gyűjtő, illetve a beavatkozásokat végző gépek helyzetét. A műholdas helymeghatározás - amely mára már a

munkafolyamat közben is képes a centiméter körüli pontosságot biztosítani – emiatt a mai növénytermesztés egyik sarokköve lett. A kutatási projekt segítségével beszerzett nagypontosságú bázisállomás (1.a ábra) a helymeghatározás pontosságát a korábbihoz képest javította, illetve megbízhatóbbá tette, valamint hozzájárul, hogy a munkát végző traktor automatikus kormányzással is üzemeltethető legyen. Az automatikus kormányzás lehetővé teszi a tökéletes párhuzamos haladást, ami a vetésnél, illetve tápanyagkijuttatásnál különösen fontos. A gépkezelő számára a bejárt útvonalat a rendszer jelzi (1.b ábra) ezzel is megkönnyítve a munkafolyamatok pontos és gyors elvégzését.

1. ábra: A Trimble nagypontosságú bázisállomás a kutatási területen

15

A projekt során a megvalósítandó feladatok közül az egyik legfontosabb a precíziós vetés lehetőségének vizsgálata volt. A helyspecifikus vetés elvégzése kétségkívül a legnagyobb anyagi ráfordítást igénylő technológiai elem a precíziós növénytermesztésen belül. Kivitelezéséhez számos eszköz megléte nélkülözhetetlen. A projekt megvalósítása során a megfelelő eszközök beszerzése lehetővé tette, hogy a helyspecifikus vetéstechnológiát vizsgáljuk. Mivel rendelkezésünkre állt a nagypontosságú (RTK) bázisállomás, ennek minden előnyét élvezve függetlenedhettünk a mobil- illetve a korrekciós jel szolgáltatóktól továbbá mentesültünk az évente felmerülő korrekciós jel költségétől.

Mivel a traktorunk készen állt a robotpilóta irányította működésre, vetéskor sorelzáró rendszer révén valósítottuk meg a szakaszolást. A tőszámszabályzás lehetősége is adott már a helyspecifikus vetés esetén, azonban ez a munkafolyamat nem volt indokolt a kutatási területen. A szakaszvezérlés kiépítésére mind az erőgép, mind pedig a vetőgép felől szükség van ahhoz, hogy a munkafolyamat sikeresen elvégezhető legyen. Az erőgép oldalán a sorvezetőnkhöz kapcsolható szakaszoló egységet szereltünk be (2a. ábra) majd a vetőgépünket kisebb átalakítás révén alkalmassá tettük a pneumatikus kuplungok fogadására (2b. ábra). Ennek hatására el tudtuk kerülni a rávetéseket, ezzel input anyag megtakarítást értünk el, mely meggyorsítja rendszerünk megtérülését.

2. ábra: A szakaszoló és a pneumatikus vetőkuplungok

16

Mint minden precíz műszert, így a helypspecifikus rendszert is kalibrálni szükséges. A beüzemelést követően célszerű nagy figyelmet fordítani a robotpilóta helyes beállítására, mert ez nélkülözhetetlen a megfelelő pontosság eléréséhez. Ezt ajánlott szakemberre bízni, mert a felhasználónak ez a művelet sok esetben túlzottan hosszadalmasnak illetve bonyolultnak tűnhet. Ám így elkerülhetünk olyan bosszantó hibákat, mint például a pontatlan csatlakozás, mely adódhat a gép méreteinek hibás megadásából vagy a GPS antenna helytelen elhelyezéséből.

3. ábra (b) pontos vetés

Szintén érdemes odafigyelni az antenna és munkagép távolságának pontos megadására. Ennek a szakaszolás miatt van jelentősége, hiszen a téves méretek miatt előbb illetve később kapcsolódnak le a vetőkocsik, melyek vetéshibákhoz vezetnek (3a. ábra). Ha minden kalibrációt pontosan végeztünk el, akkor nem csak az arra járók szemlélhetik megelégedéssel az állományunk, hanem jelentős mértékben növelhetjük gépkapacitásunkat, hiszen szinte bármilyen körülmény között, maximális pontosság mellett végezhetjük el a beavatkozást (3b. ábra), továbbá lényegesen megkönnyíthetjük a sorközművelést, melyet tőszám veszteség nélkül hajthatunk végre.

3. ábra (a) A gépbeállításból adódó vetéshibák

17

A projekt keretében megvalósított technológiai-műszaki fejlesztések közül a következő a tápanyagvisszapótlás helyspecifikus fejlesztése volt. A kutatási területen a helyspecifikus-tápanyag utánpótlást egy AMAZONE ZAM-tronic típusú repítő tárcsás műtrágyaszóró és egy STEYR 9078 jelzésű Trimble robotpilóta rendszerrel ellátott gépkapcsolattal hajtottunk végre. A kijuttatást a már meglévő, negyed hektáronként begyűjtött talajminták, bővített vizsgálati eredményeire alapozva végeztük el. A laboratóriumi vizsgálato-

kat az UIS Ungarn Kft. végezte el saját laborjában. A kapott eredményeket a ProPlanta modell segítségével értékeltük ki, mely megadta a labor eredmények alapján a várt terméshez szükséges hatóanyag szükségletet (1. táblázat), amelyből a felhasznált műtrágya kijuttatási mennyiségeit figyelembe véve elkészítettük a kijuttatási tervet (4. ábra). A szaktanácsot tovább finomítottuk a kutatócsoport által végzett kiegészítő adatgyűjtések eredményeivel, úgymint a szemcse analízis és az elektromos vezetőképesség online mérése.

1. táblázat: A ProPlanta modell által javasolt környezetkímélő hatóanyag mennyiségek (kivonat)

szám terület növény

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

18

ha 0,2683 0,2525 0,2314 0,2323 0,2343 0,228 0,2325 0,2788 0,2457 0,2353

kukorica kukorica kukorica kukorica kukorica kukorica kukorica kukorica kukorica kukorica

terv. termés t/ha 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10

N kg/ha 151 156 169 151 133 151 151 169 151 151

P kg/táb. 41 39 39 35 31 34 35 47 37 36

kg/ha 0 0 16 0 16 16 16 16 0 16

K kg/táb. 0 0 4 0 4 4 4 4 0 4

kg/ha 117 45 99 0 99 45 45 99 45 0

kg/táb. 31 11 23 0 23 10 10 28 11 0

4. ábra: A szükséges hatóanyag mennyiségek, valamint a kijuttatási (vezérlési) terv

A műtrágyaszóró kalibrálása (leforgatási próba) minden esetben kötelező. Erre azért van szükség, mert az eltérő műtrágyáknak másmás fizikai tulajdonságai vannak, ebből fakadóan egységnyi idő alatt eltérőek az áramlástani tulajdonságaik. A pontos kijuttatáshoz elengedhetetlen az eszköz pontos kalibrálása a kiszórni kívánt műtrágyához. A munka sikerességét a kijuttatás során naplózott adatok alapján lehet megvizsgálni. az adatnaplózás lehetővé teszi, hogy térinformatikai szoftverek segítségével megjelenítsük az adatainkat, valamint összehasonlítsuk a tervezett és megvalósított kijuttatási mennyiségeket (5. ábra). 5. ábra: A kijuttatott műtrágyamennyiség térképe, és az összehasonlító elemzés eredménye

19

A betakarítás – ami egyrészt az elvégzett munkákról ad visszajelzést, másrészt bemeneti adatot szolgáltat a következő gazdálkodási évre – helyspecifikus megvalósítása a precíziós gazdálkodásban rutinfeladatnak számít, de a folyamatos technológiai megújulás egyre pontosabb mérőeszközöket biztosít a pontos hozamadat meghatározásához. A projekt keretén belül beszerzésre és kiépítésre került a legmodernebb hozam- és szemnedvességmérő rendszer, amely a hozammérést egy ütközőlap segítségével valósítja meg (6. ábra). A hozammérő rendszer segítségével végzett betakarítás a gépkezelő feladatát megkönnyíti, valamint a rendszer monitorja már a betakarítás során jelzi a pontos mérési eredményeket. A hozammérő rendszer lehetővé teszi, hogy a betakarítás során – egyéb technikai paraméterek mellett – a hozam és a szemnedvesség térképeket elkészítsük. A hozam- és szemnedvesség adatok méréséhez, illetve térképi elhelyezéséhez is a korábban említett nagypontosságú GPS térbeli adatok állnak rendelkezésre, amennyiben ezt a rendszer megkívánja. A hozam-

mérés pontszerű adathalmazából agrártérinformatikai szoftverek segítségével hozható létre a minden területi egységre értelmezhető hozam- és szemnedvesség térkép, ami látványosan szemlélteti a táblán belüli területi különbségeket (7. ábra). A hozamtérkép így a gazdálkodás sikerességéről közvetlen, a szemnedvesség térkép pedig az eltérő talajtulajdonságokról közvetett információt nyújt. A modern helyspecifikus mezőgazdaság nem csak a földi mérések adta lehetőségeket használja, hanem a távérzékelés egyre kifinomultabb eszközrendszerét is igyekszik szolgálatába állítani. A modern távérzékelő eszközök nem csak a geometriai pontosságuk növekedésével kerültek a kutatók látókörébe, hanem a spektrális felbontásuk jelentős javulása is arra mutat, hogy az így nyert adatok további információforrást jelentenek a mezőgazdasági alkalmazók számára. A hiperspektrális távérzékelési módszerrel készített képek alapján létrehozott vegetációs index térkép jól mutatja a zöldtömegben érzékelhető változásokat (8. ábra).

6. ábra: Az Axiál Medion típusú kombájn a hozammérő rendszer beszerelése közben, valamint a betakarítás

20

7. ábra: A 2011-ben készített hozam- és szemnedvesség térkép

A modern helyspecifikus mezőgazdaság nem csak a földi mérések adta lehetőségeket használja, hanem a távérzékelés egyre kifinomultabb eszközrendszerét is igyekszik szolgálatába állítani. A modern távérzékelő eszközök nem csak a geometriai pontosságuk növekedésével kerültek a kutatók látókörébe, hanem a spektrális felbontásuk jelentős javulása

is arra mutat, hogy az így nyert adatok további információforrást jelentenek a mezőgazdasági alkalmazók számára. A hiperspektrális távérzékelési módszerrel készített képek alapján létrehozott vegetációs index térkép jól mutatja a zöldtömegben érzékelhető változásokat (8. ábra). -0.46 -0.43 -0.40 -0.37 -0.34 -0.30 -0.27 -0.24 -0.21 -0.18 -0.15 -0.12 -0.08 -0.05 -0.02 0.01 0.04

8. ábra: A 2010-es hozamtérkép és a hiperspektrális normalizált vegetációs index térkép (hNDVI)

21

A mikrodomborzati jellemzők a talajtulajdonságok és a csapadékeloszlás függvényében jelentősen befolyásolják a hozamot. A nagypontosságú GPS segítségével lehetőség nyílt arra, hogy elkészítsük a kutatási területünk mikrodomborzati térképét (9. ábra). bár a területen szemmel látható különbségek nincsenek, a mérési eredmények azt mutatják, hogy a növénytermesztés szempontjából meghatározó talajnedvesség eloszlást a domborzati viszonyok nagymértékben befolyásolják. A helyspecifikus növénytermesztés technológiai sorában a helyspecifikus növényvédelem sem elhanyagolható té-

nyező. Egyes források szerint a bemeneti anyag megtakarítás és a környezetkímélő növénytermesztés kulcskérdése a precíziós növényvédelem. a helyspecifikus növényvédelem megvalósítása – hasonlóan a tápanyagkijuttatáshoz – előzetes tervek, illetve előre meghatározott vezérlés alapján történt a kutatási területen. A helyspecifikus növényvédelem természetesen on-line módszerrel is megvalósíthat. Az offline módszerrel végzett precíziós növényvédelem kijuttatási térképen alapszik, majd a kijuttatás-vezérlést szintén a GPS rendszer segítségével lehet megvalósítani (10. ábra).

9. ábra: A kutatási terület 2 és 3 dimenziós mikrodomborzati térképe

10. ábra: A növényvédelmi térkép és a kijuttatás munkafolyamata

22

PRECÍZIÓS GYOMSZABÁLYOZÁSI KUTATÁSOK I. (ŐSZI BÚZÁBAN) Reisinger P., Schmidt R. Az őszi búza precíziós gyomszabályozásában jelentős herbicid megtakarítási lehetőségek vannak. Az őszi kalászosok növényállománya tavasztól jól zár és jelentős a kultúrnövény kompetíciós képessége. Fejlesztésünk alapja a BalázsUjvárosi gyomfelvételezési módszerre épül, melyet alkalmassá tettünk a precíziós gyomszabályozási módszer input adatainak rögzítésére. Vizsgálataink során megállapítottuk az optimális min-

taszámot, a mintaterület nagyságát és a gyomfelvételezés gyakorlati alkalmazására előírás-rendszert dolgoztunk ki. Kialakítottuk a teljes folyamatszervezést, melynek technikai és szoftver feltételeit is megteremtettük (11. és 12. ábra). A gyomfelvételezési adatokat adatbázisban rögzítettük, majd meghatároztuk az egyes gyomfajokra vonatkozó ökonómiai küszöbértékeket, ill. „0” toleranciát.

12 ábra: Gyomfelvételezési mintahelyek kijelölése, gyomosságra vonatkozó adatok 2D-ben.

11. ábra: AgLeader terepi GPS-szel kombinált marokszámítógép.

23

A gyomfelvételezési adatokat xls. táblázatba rögzítettük, meghatároztuk az algoritmus elveit, mely az egyes gyomfajokra ökonómiai küszöbértéket, más fajokra nulla toleranciát jelentett. Majd megprogramoztuk az algoritmust és öszszeállítottuk az alábbi kezelési típusokra alkalmas precíziós szántóföldi permetezőgépet:

13. ábra. Két törzs oldattartállyal felszerelt permetezőgép

24

• kizárólag szárszilárdító szert juttattunk ki, • szárszilárdítót és kétszikű irtó herbicidet juttattunk ki, • szárszilárdítót és egyszikű irtó herbicidet juttattunk ki, • szárszilárdítót és egy- +kétszikűirtó herbicidet juttattunk ki.

A permetezést a traktor vezetőfülkéjében elhelyezett INSIDE monitor vezérelte. A kísérlet végzését az tette lehetővé. Hogy zimányi mintagazdaságunk tulajdonosa beszerzett az USA-ból két GPS vezérelt, injektorral ellátott tartályt, melyet a permetezőgépre szereltünk (13. ábra).

Ezzel a fejlesztéssel jelentős megtakarítás érhető el (60-70 %) a búza gyomirtásában, amely jelentős költségmegtakarítást eredményez és ezzel a módszerrel lényegesen csökkenhet a környezet herbicid terhelése (14. és 15. ábra).

14. ábra. A nagy széltippan-ra (Apera spicaventi) vonatkozó precíziós gyomszabályozás az „Orci” nevű táblán

15. ábra: Balra a szomszédos tábla, erős széltippan fertőzéssel, jobbra a precíziósan kezelt terület

25

PRECÍZIÓS GYOMSZABÁLYOZÁSI KUTATÁSOK II. (TARLÓN, WEED SEEKERREL) Reisinger P. Schmidt Rezső Mint ismeretes a tarló fontos színtere az évelő gyomok elleni védekezésnek, különösen ott alkalmazzuk, ahol a fenyércirok (Sorghum halepense) tarackos alakjait szeretnénk kipusztítani. A fenyércirok, T1-es gyomnövény, melynek egyedei a táblán nem mutatnak szabályos alakzatot, általában elszórtan és szabálytalan alakú gócokban fordul elő a gyomnövény. Gyakori az egy növény egyedből álló megjelenés, emiatt a tarlókezeléseknél lényegesen több herbicidet juttatunk ki a kelleténél. Ebben az évben kipróbáltuk a „Weed Seeker” (gyomvadász, vagy pont permetező) intelligens szórófejet, amely a precíziós gyomszabályozás legfejlettebb módját a növényegyed szintű kezelést valósítja meg (16. ábra). A „Weed Seeker” készülék optoelektronikus módszerrel működik, eddig elsősorban ipari területeken használták vasutak, közutak, repülőterek, egyéb ipari területek precíziós kezelésénél, totális herbicidek felhasználásával. Ennek a módszernek az alkalmazási területe a mezőgazdaságban a tarlón történő, helyspecifikus gyomirtásnál van, de használható még más esetekben is elsodródás védő berendezésekkel, tág térállású kultúrákban ún. „levél alá” permetezés formájában.

26

A „Weed Seeker” egységek infravörös fénysugárral világítják a talajt, kb. 50 cm magasságból. A bennük lévő optikai rendszer elemzi a visszavert fény hullámhosszát. A klorofilt tartalmazó növények által visszavert fény hullámhoszsza aktiválja a permetezőfúvókát elzáró mágnes szelepet, mely nyit és lepermetezi az alatta levő növényt. A folyamat tized másodperc alatt megy végbe. Kísérletünket 2008 nyarán állítottuk be, Igal község határában Farkas László agrármérnök gazdaságában, ahol az összes precíziós technika és infrastruktúra rendelkezésünkre állt. A gabonatarlón dominánsan fenyércirok, napraforgó árvakelés és parlagfű fordult elő, az átlagos gyomfedettséget 25-30 %-ra becsültük (17 ábra). A „Gyomvadász” eszköz működését a traktorfülkében elhelyezett fedélzeti komputer ellenőrzi. Beállítható nagyés kis haladási sebességre, nagy-, vagy kicsi gyomborítottságra. A kezelés előtt néhány méter távolság megtételével az eszközt kalibrálni szükséges.

16. ábra. „Gyomvadász” („Weed Seeker”) intelligens szórófej

17. ábra: A gyomirtó hatás három hét múlva (előtérben a kontroll terület)

27

SZENZOROK ALKALMAZÁSA AZ ŐSZI BÚZA DIFFERENCIÁLT FEJTRÁGYÁZÁSÁRA PRECÍZIÓS GAZDÁLKODÁS ESETÉN Schmidt Rezső – Mogyorósi Barbara – Gergely István – Reisinger Péter A búza trágyázásának, elsősorban N-ellátásának egyik legnagyobb gondját az jelenti, hogy az optimum intervalluma lényegesen szűkebb más növényekkel összehasonlítva, ebből kifolyólag sokkal könnyebb alul- vagy túltrágyázni a növényt. A búza makrotápelem, de különösen N-felvételének intenzív szakasza február közepétől, végétől május közepéig tart, mely időszakban a teljes NPKigényének mintegy 60-90%-át felveszi a növény. A talajban rendelkezésre álló N mennyiségét, a NO3 N felhalmozódását és kimosódását számos tényező befolyásolja, úgymint a N-trágyázás gyakorlata, a növények N-felvétele, a talajok N-szolgáltatása, az ökológiai adottságok, az agrotechnika, a gazdálkodási és talajhasználati módok. Ebben az időszakban tehát rendkívül fontos a megosztott N-fejtrágyázás.

Precíziós gazdálkodás a gyakorlatban Az eredményes növénytermesztés egyik alapvető feltétele a termőhelyi viszonyokhoz és a növény igényeihez alkalmazkodó okszerű tápanyagellátás.

28

Erre jelenthet megoldást a precíziós gazdálkodás, mely figyelembe veszi a termőhely és az ott termesztett növénykultúrák térbeli heterogenitását. Ennek megfelelően az egyes heterogén táblarészek földrajzi pozíciójához rendeljük hozzá a heterogenitást mérő változót, a változékonysághoz alkalmazkodó technológia tervezését és végrehajtását. Mindez termőhelyhez alkalmazkodó termesztést tesz lehetővé. Minél nagyobb egy földterületen a heterogenitás annál nagyobb a precíziós gazdálkodás hatékonysága. A precíziós mezőgazdaság egyik legígéretesebb alkalmazása lehet a differenciált N trágyázás, mellyel optimalizálható a nitrogén felhasználás hatásfoka és csökkenthetők a kedvezőtlen környezeti hatások. A szenzorok alkalmazása alapvetően új helyzetet teremt a tápanyagellátásban. Akár online, akár offline alkalmazzuk őket, gyorsabb beavatkozásra teremtenek lehetőséget, mintha csak a hagyományos talaj- tápanyag vizsgálati módszerekre támaszkodnánk. Ebben az esetben ugyanis köt bennünket a talajvizsgálatok meghatározott rendszere, a lehetséges mintavételek száma korlátozott és a talajvizsgálati költségek is te-

temesek. Ezzel szemben a szenzorokkal tetszőleges felbontásban tudjuk pásztázni a területet, gyakorlatilag korlátlan számú mintavétel válik lehetővé, amelynek eredményeképpen a rendelkezésre álló technikától függően, akár azonnal (online), vagy időben később (offline) beavatkozhatunk. A tavaszi fejtrágyázást megelőzően, a differenciált műtrágyázás tervezéséhez permetezőre szerelt és GPS sel összekapcsolt szenzor segítségével méréseket végzünk. A területről vegetációs térképet készítve meghatározhatjuk az NDVI index értékét, melynek alapján következtetni tudunk az adott kultúra fejlettségi állapotára valamit nitrogén ellátottságára (18-19 ábra.)

Környezetvédelmi és gazdasági szempontok is a nitrogéntrágyázás adagjának és időpontjának precíz meghatározását indokolják. A növények nitrogénellátottságára következtethetünk a levelek klorofill tartalmából, ugyanis a klorofill mennyisége szoros összefüggésben áll a levelek nitrogéntartalmával, ami abból adódik, hogy a nitrogén strukturális eleme a klorofill-molekulának. Ebből kifolyólag a klorofill mennyisége indirekt módon mérhető a klorofill molekulák fényelnyelésén alapuló gyors, optikai módszerekkel, melynek eredményeként olyan indexek képezhetők, melyek alkalmasak a klorofill tartalom és a nitrogénellátottság becslésére.

18. ábra: A permetezőgépre felszerelt OptRx szenzor. Fotó: Mogyorósi B.

29

Az ily módon számított értékek -1 és +1 között változnak. A vízfelület, a felhők és a hó negatív értékeket fognak mutatni, a csupasz talaj, szikla és a mesterséges felszínek 0 körüli értékeket, míg a növényzet pozitív értékeket.

19. ábra: Az OptRx szenzor működési elve Forrás: Agleader

A gyakorlatban két leggyakrabban alkalmazott index a SPAD érték (Soil Plant Analysis Development) és az NDVI (Normalized Difference Vegetation Index).

Az NDVI index A vegetációs index, NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) egy dimenziómentes mérőszám, amely egy adott terület vegetációs aktivitását fejezi ki. Értékét a növényzet által a közeli infravörös (NIR) és a látható vörös (RED) sugárzási tartományban visszavert intenzitások különbségének és összegének hányadosa szolgáltatja. Ha NIR-el jelöljük a közeli infravörös sávban érzékelt értékeket és RED-el a vörös sáv értékeit, akkor az NDVI képlete a következőképpen alakul: NDVI = NIR-RED NIR+RED

30

Amikor például napfény ér valamilyen tárgyat, az bizonyos hullámhosszokon elnyeli, más hullámhosszokon pedig visszaveri a fényt. A növényi levelekben található klorofill a fotoszintézis során nagymértékben elnyeli a látható fényenergiát (400-700 nm). Ugyanakkor a levelek a sejtfelépítésüknek köszönhetően nagymértékben visszaverik a közeli infravörös fényt (700-1100 nm). Így a növények levelei nagyon jó hatásfokú, természetes infravörös tükörként is működnek. A látható tartomány nagyon érzékeny a klorofill veszteségre, a barnulásra, érésre és az öregedésre, a különböző karotionidok típusaira, valamint a talajadottságok hatásaira. Abból fakadóan, hogy a fotoszintézis intenzitását, a növények morfológiáját (pl. levélfelület nagysága), valamint a növénytársulások faji összetételét egyedfejlődési és környezeti tényezők egyaránt szignifikánsan befolyásolják, a növények reflexiós spektrális információiból karakterisztikus fiziológiás állapotokra, ill. állapotváltozásokra lehet következtetni. Ezért vált alkalmassá a vegetációs index a növényzet és környezeti tényezői, továbbá a kultúrnövények és vegetációs stádiumaik közötti kapcsolatok jellemzésére. Az NDVI -1 - +1 közötti értéktartományában a dús, egészséges vegetációjú területek értéke 0,2 és 0,8 között van.

Az őszi búza esetében ez az érték 0,20,8 között változik. Az NDVI felső határa hozzávetőlegesen 0,8, az aktív, zöld növényzet NDVI értéke 0,2-0,8, míg a stressz hatás (hó, talaj által okozott) alatt lévő növényzeté 0,2 körül van. A búza esetében szoros pozitív korreláció mutatkozik a hozammal, és erős negatív korreláció a búzaszem fehérje és nedves sikér tartalmával. Ezek az adatok más mezőgazdasági vonatkozásokkal együtt használhatók, melyek jelzik az alapvető tápanyag reakciót, az állomány állapotát, potenciális hozamot, a stressz, kórokozók és kártevők okozta hatások mennyiségét. Az NDVI korrelál a területet takaró növényzet fajlagos klorofill tartalmával. Egy adott terület növényekkel való borítottságának meghatározása, vagy a vegetációs stádium megállapítása a különböző hullámhossz-tartományokban visszaverődő fényintenzitások mérését igényli. A vegetációs index egy olyan számított érték, amely kifejezi a növényzet fotoszintézis termését, vagyis a termelt klorofill mennyiséggel van öszszefüggésben. Figyelembe kell azonban venni, hogy a növényzet kis mértékben veri vissza a látható tartomány sugarait, ugyanakkor fejlettségével, klorofill tartalmával arányosan erősödik a viszszaverődés a közeli infravörös sávban. Tehát a vegetáció fejlettségi fokát ki tudjuk fejezni, ha kimutatjuk a látható és a közeli infravörös sávban mért értékek közötti különbséget. Minél nagyobb a különbség annál fejlettebb a növényzet. A gyakorlatban a látható tartomány vörös sávját, illetve a közeli infravörös sáv adatait szoktuk használni. A gyakorlat

bebizonyította, hogy jobb az egyszerű különbség helyett a normalizált különbséget használni, mivel ez kiküszöböli a különböző megvilágításból, lejtésből, kitettségből adódó eltéréseket. Ezért szokták a normalizált vegetációs indexet használni. Az elmúlt években végzett kísérleteinkben az őszi búza nitrogén táplálásának javítását tűztük ki célul. Vizsgálataink során a szenzoros technika alkalmazásával a N-fejtrágyázás adagját, a búza tápanyag ellátottságához igazítottuk. A differenciált műtrágyázás tervezéséhez OptRx™, GPS-sel összekapcsolt szenzort alkalmaztunk. A területről vegetációs térképet készítettünk, melynek segítségével meghatároztuk a tábla egyes részein a növényzet tápanyag-ellátottságát. A vizsgálatba vont 30 ha-os területen hozzávetőlegesen 1/3 arányban oszlottak meg a jó, közepes és gyenge ellátottságot mutató részek. Ennek megfelelően a legmagasabb ellátottságú terület 50 kg/ha, a közepes ellátottságot mutató terület 200 kg/ha míg a legalacsonyabb ellátottságot mutató terület 300 kg/ha MAS műtrágya kezelésben részesült. A műtrágya kijuttatása az ellátottsági térkép alapján történt precíziós műtrágyaszóróval. A növényanalízis értékei szerint a levelekből mért összes nitrogéntartalom alakulása összhangban volt az OptRx™ szenzor által meghatározott NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) értékekkel, köztük szoros regreszsziós összefüggés volt tapasztalható (20. ábra). A levelekben mért összes nitrogén tartalom közel normál, míg az OptRx™ szenzor által meghatározott NDVI ér-

31

tékek kissé szórt eloszlást mutattak. Az alacsony ellátottságú területek NDVI értéke átlagosan 0,23-0,28 között változott, míg a jobb ellátottságot mutató területeken ugyanez az érték 0,31-0,36 között alakult. A levélmintákban mért összes N tartalom az alacsony ellátottságot mutató területeken átlagosan 3,9 m/m% volt a szárazanyagban, míg a magas ellátottságot mutató területeken 4,7 m/m%. A differenciált műtrágyázást követően az NDVI értékek elemzése alapján elmondható hogy a kezdetben gyenge ellátottságú területek aránya csökkent, míg a legmagasabb ellátottságot mutató területek aránya közel azonos volt a kiindulási értékkel. A legalacsonyabb kezelésben (50 kg/ha) részesült területről mért nedves sikértartalom átlagosan 31,2%, a közepes ellátottságot mutató területről gyűjtött búza minták nedves sikér tartalma 36,1%, míg a legmagasabb kezelésben (300 kg/ha) részesült területről mért nedves sikértartalom átlagosan 37,5% volt. Összességében elmondható, hogy a kezelések között szignifikáns hatás igazolható. Kísérletünkben szignifikáns negatív kor-

reláció volt kimutatható az NDVI index és a búza nedves sikér tartalma között, amely összhangban van az irodalmi adatokkal. Mindez rámutat arra, hogy ezen összefüggések tisztázása után a szenzorvezérelt fejtrágyázás hatékony eszköz lehet a különböző tápanyag ellátottságú táblarészek trágyázási stratégiájának kialakítása tekintetében. Látható, hogy a vegetációs index a jövőben jelentős gyakorlati alkalmazásokkal bírhat a növénytermesztésben. Alkalmas lehet vegetációtérképezésre, a növényzet egészségi állapotának felmérésére, a műtrágya szükséglet meghatározására, a növényzet vízellátottsági állapotának felmérésére, növényvédelmi munkák vezérélésére. Az ehhez szükséges technika rendelkezésre áll és az alkalmazásához szükséges ismeretek is folyamatosan bővülnek. Köszönetet mondunk Farkas László okl. agrárközgazdásznak (Zimány, Somogy megye), hogy kutatásainkhoz térinformatikai eszközparkját, erő-és munkagépeit, valamint földterületeit rendelkezésünkre bocsátotta.

0,4 0,35 0,3

y = 0,0026x + 0,2562 2

R = 0,7397**

20. ábra: Az összes nitrogén tartalom valamint az NDVI értékek közti regressziós összefüggés Forrás: saját vizsgálatok

0,2 0,15 0,1 0,05

Total N%

32

5, 10

4, 31

4, 74

4, 25

4, 16

4, 33

4, 48

4, 11

4, 38

4, 07

3, 46

3, 78

4, 15

3, 42

0

4, 12

NDVI

0,25

ÁLLATTENYÉSZTÉSI KUTATÁSOK Prof. Dr. Bali Papp Ágnes – Dr. Konrád Szilárd – Kovácsné Prof. Dr. Gaál Katalin – Dr. Szathmári László – Tempfli Károly

A „szántóföldtől az asztalig” kutatási téma keretében az állattenyésztési kutatások a biodiverzitás megőrzésének fontosságát tartják szem előtt. Ebben fontos szerepet játszanak az őshonos állatfajaink, mint a mangalica, sárga magyar tyúk. Ezen állatfajok, valamint a belőlük előállított termékek a korszerű táplálkozás kritériumainak egy részét teljesíteni tudják. Az utóbbi évtizedben a zsírsavak szervezetben betöltött szerepükkel egyre inkább az érdeklődés középpontjába kerültek. Ez leginkább a többszörösen telítetlen (PUFA), így az n-6 és n-3 zsírsavakra vonatkozik. A linolsav és az α-linolénsav csak a takarmányból, illetve a táplálékból tud az állati és emberi szervezetbe beépülni. Ezek az esszenciális zsírsavak sokoldalú élettani hatásúak, befolyásolják a zsírok anyagcseréjét, meghatározzák a vér viszkozitását. Az α-linolénsav csökkenti például a szérum koleszterin szintjét, de emellett további betegségek, antiaritmiás, gyulladáscsökkentő, antitrombotikus, véralvadás csökkentő, magas vérnyomás megelőző, Alzheimer kór kialakulásának kockázatát csökkentő hatásuk is ismert. Táplálkozásunkban több lehetőség is kínálkozik a „jó” zsírsavellátottság növelésére. A konyhatechnikai eljárások során tudatosan növeljük a szójaolaj, repceolaj

felhasználásának mértékét, fogyaszszunk több halat, aminek lehetőségeire adnak ajánlatot elvégzett kísérleteink, melynek során lehetőségként kínálkozik a zsírsavellátottság növelése során a takarmányok n-3 olajokkal történő kiegészítése, ami transzformáció útján növeli az állati eredetű élelmiszerek (halhús) n-3 tartalmát. A magyar mangalica sertés az egyetlen fajtatisztán fennmaradt őshonos sertésfajtánk. A mangalica zsírsertés aranykorát a XIX század végétől az 1941-es évek végéig élte. Milliószámra értékesítették európai piacokon. Lassú növekedése, alacsony alomszáma miatt nem vehette fel a versenyt az intenzív fajtákkal. Számuk drasztikusan csökkent, majd a 90-es években Magyarországon számuk 200 alá esett. A fajtára jellemző alacsony malacszám genetikai okait kerestük első lépésben. Több sertésfajta esetében igazolták, hogy az agyalapi mirigy által termelt egyik hormon a prolaktin befolyásolja ezt a tulajdonságot. Az Olmos Tóth Kft mangalica tenyészetéből származó szőrminták prolaktin gén vizsgálatával megállapítottuk, hogy a tenyészetben ritkán előforduló AA genotípusú állatok utódainak száma magasabb a BB illetve AB genotípusú állatokénál (21. ábra).

33

A mangalica hátszalonna vastagsága lényesen vastagabb és húsának zsírral való átszőttsége jelentősebb, mint a többi magyarországi sertésfajtának, így a mangalicahús íze sokkal zamatosabb a benne oldott íz és aromaanyagok miatt. A mangalica x duroc F1 esetében az íz és aromaanyagok ugyanúgy érvényesülnek, de a szalonnavastagság lényegesen kisebb. Mindezek miatt nagyon fontos, hogy a zsíranyagcserét befolyásoló gének vizsgálatával megállapítsuk, hogy az egyéb sertésfajtákhoz viszonyítva mi-

21. ábra: Vörös mangalica (AA genotípus) szőke mangalica (BB genotípus) malacaival

lyen eltérések tapasztalhatók a mangalicánál. A különböző húsrészek zsíreloszlásbeli különbségei vágóhídi mintákból is jól láthatók (22. ábra). A vizsgált mangalica és mangalica×duroc állományban a leptin génváltozatokat (T és C) vizsgálva a TT egyedek voltak döntő többségben, míg a keresztezett állományban a TC génváltozatok aránya 13,3% volt, addig a fajtatiszta szőke mangalica csoportban elérte a 30%-ot (1. táblázat).

22. ábra: Vágóhídi felvétel mangalica, mangalica x duroc F1 hússertés tarja húsrészből

Genotípus gyakoriság mangalica×duroc F1 (n=60)

Genotípus gyakoriság a szőke mangalica csoportban (n=10)

TT genotípus

86,7%

TT genotípus

70%

TC genotípus

13,3%

TC genotípus

30%

1. táblázat: Genotípus gyakoriságok az egyes csoportokban

A termelési adatok eloszlását figyelembe véve kijelenthetjük, hogy a C génváltozat a fokozottabb zsírbeépítéssel és nagyobb tömeggyarapodással van összefüggésben. Szignifikáns összefüggést figyeltünk meg a genotípus és a hátszalonna

34

vastagság, a sonka tömege illetve a napi súlygyarapodás között. A CT genotípusú egyedek kimagasló tömeggyarapodással, vastagabb hátszalonnával rendelkeztek. Az Olmos Tóth Kft-től származó szőrminták feldolgozásával párhuzamosan a

termelési adatok és a húsminőségi eredmények is feldolgozásra kerültek. Ezekkel összefüggések tárhatók fel a vizsgált zsíranyagcsere gének hatásai, ami célirányosabb takarmányozás és szelekció kialakítását teszik lehetővé a mangalica tenyésztőknek. A sárga magyar tyúknál régen, a baromfiudvarok tartástechnológiájában, a kotlás fontos tulajdonság volt. Napjainkban a detektált gén lehetőséget biztosíthat a ma már nemkívánatos gén szelekcióval történő kiküszöbölésére. Genotípus

Tojástömeg [g]

Az agyalapi mirigyben termelődő prolaktin hormon szintje madaraknál emelkedik a kotlás időszaka előtt. A mosonmagyaróvári sárga magyar tyúk állományban jelen vannak a prolaktin gén változatai (I, D). A sárga magyar tyúk tojástermelése évente 190-210 közötti. Az állomány 51%-ában figyelhető meg a tojástermelést előnyösen befolyásoló, a kotlási hajlamot valószínűleg csökkentő I génváltozat, melynek hatása volt a tojástömeg alakulására is, a gén jelenléte nagyobb tojástömeget mutatott (2. táblázat).

Tojástermelés a kezdeti szakaszban [db/hó]

(II)

55,8 ± 4,5a

13,4 ± 2,7

(ID)

55,4 ± 2,7a

14,6 ± 3,2

(DD)

52,8 ± 3,9b

12,2 ± 2,1

Összes

54,6 ± 4,1

13,2 ± 2,6

2. táblázat: A PRL genotípusok és a tojástömeg ill. tojástermelés összefüggései.

Azonos oszlopon belül a különböző betűkkel jelölt értékek között szignifikáns (P<0,05) a különbség. Az II és ID genotípusú tyúkok tojástömege szignifikánsan magasabb volt (55,8±4,5 illetve 55,4 ±2,7g) mint a DD genotípusú egyedeké (52,8±3,9), ahol a legalacsonyabb tojástermelést figyeltük meg, amely alátámasztja az I génváltozat kedvezőbb hatását. A bevezetőben leírt omega-3 zsírsavak élettani hatásának indokaként tyúkoknál végeztünk vizsgálatokat. Ebben a vizsgálati szakaszban megvizsgáltuk a ketreces, a mélyalmos a bio, valamint a kifutózott technológiából

származó tojások kémiai összetételét és zsírsavprofilját. A kémia analízis eredményei azt mutatták, hogy a biotojások szárazanyag-tartalma (25,61 %) statisztikailag igazolhatóan meghaladja a ketreces (23,92 %) és mélyalmos tojásokét (24,25 %). A szárazanyag-tartalom százalékában számított nyersfehérje-tartalom a mélyalmos tojásoknál volt a legmagasabb (53,26 %), ez szignifikánsan nagyobb volt a másik két tartástechnológiában termelt tojásokénál. A nyerszsírtartalom 29,75 % (ketreces) és 31,74 % (bio) között alakult (1. diagram). A zsírsavösszetétel eredményei alapján megállapítható, hogy telített zsírsavból

35

(SFA) a mélyalmos tojások tartalmazták a legtöbbet (35,92 %, az összes zsírsav százalékában), ezeket a ketreces (34,27 %) és a biotojások (32,08 %) követték a sorban. Ez az eltérés a biotojások telített zsírsavtartalmát tekintve kedvező. A humán-egészségügyi szempontból

kedvező megítélés alá eső egyszeresen telítetlen (MUFA) és többszörösen telítetlen (PUFA) zsírsavak együttes aránya a biotojásokban volt a legmagasabb (65,72 %), a ketreces tojások esetében 63,60 %-ot, a mélyalmosaknál pedig 65,72 %-ot mértek (2. diagram)

% 60 50,71 53,26 50,86

50 40 30

31,74 29,75 30,79 25,61 23,92 24,25

20 10 0 Szárazanyag Ketreces

Nyersfehérje*

Nyerszsír*

Mélyalmos

* a szárazanyag -tartalom %ában

1. diagram A vizsgált tojások szárazanyag-, nyersfehérje- és nyerszsírtartalma 43,68 44,35

45 40 35

35,92 34,27

35,22

32,08

30,50

30 25 19,92

20

16,53

15 10 5 0 SFA

MUFA Ketreces

Mélyalmos

PUFA Bio

2. diagram A vizsgált tojások telített (SFA), illetve az egyszeresen telítetlen 25 (MUFA) és többszörösen telítetlen (PUFA) zsírsavtartalma 20,08

20

17,46 14,67

10

5

0 Ketreces

Mélyalmos

Bio

3. diagram Az n-6 és n-3 zsírsavak aránya a vizsgált tojásokban

36

A biotojások omega-6 (n-6) zsírsavaránya 50-80 %-kal nagyobb volt a ketreces és a mélyalmos tojásokénál, ami a zöldtakarmányokkal illetve rovarokkal felvett nagyobb mennyiségű linolénsavnak köszönhető. Az esszenciális (az emberi szervezet által előállítani nem képes) omega-3 (n-3) zsírsavakból a biotojások tartalmazták a legtöbbet (1,72 %). Az α-linolénsav a biotojások esetében 1,39, a ketreces tartástechnológiában 0,37, a mélyalmos tartásnál 0,18 % az összes zsírsav mennyiségéhez viszonyítva. A ketreces tojásoknál ezek a zsírsavak az összes zsírsav 1,29 %-át, a mélyalmos tojásoknál pedig 0,80 %-át tették ki (3. diagram). A funkcionális haltermék előállítási kísérleteink alapgondolata az volt, hogy lenolajjal és halolajjal kiegészített takarmányokkal növeljük a kísérleti halak filéinek többszörösen telítetlen omega-3 és omega-6 zsírsavtartalmát azon célból, hogy egészségvédő illetve -megtartó élelmiszert állítsunk elő. Az afrikai harcsát a Győri „Előre” Htsz-ben kialakított átfolyó vizes rendszerben, míg a tok hibridet Káldy Jenő recirkulációs (vízviszszaforgatás szűrés után) medencéiben neveltük. 160 afrikai harcsát és 80 tok hibridet helyeztünk a medencékbe. A

kísérleti halak tömege 250-400 g volt. A harcsákat 4, a hibridek 2 csoportba osztottuk. A kísérleti haltápok az alábbiak voltak (zárójelben lévő számok a tápok emészthető fehérje és nyerszsírtartalmát mutatják): Aqua bio (45/18), Aller aqua focus (37/12), Aller aqua f.(37/12) 5% lenolaj kiegészítéssel, Aller aqua f. (37/12) 5 % halolaj kiegészítéssel. A tok hibrid Aller aqua (42/12) tok tápot kapott, a kísérleti takarmány 5 % lenolajat tartalmazott. A takarmányok napi adagja a teljes testtömeg 1 %-a volt. A kísérlet 60 napig tartott. Kéthetente megmértük a halakat és a súlygyarapodáshoz igazítottuk a takarmány adagokat. A vizsgálati időszak végén mintát vettünk a kontroll és kísérleti állományokból úgy, hogy 5-5 db halat filéztünk. A laboratóriumi vizsgálatok során meghatároztuk a halhús tápanyag tartalmát és a zsírsavprofilját. A laboratóriumi vizsgálatok igazolták a hipotéziseket, de néhány különös eredmény is született. Az 4. diagram a különböző takarmányokkal nevelt afrikai harcsa minták zsírsavprofilját mutatja. Jól látható, hogy a halolajjal kezelt hal filéje tartalmazza a legtöbb omega-3 és omega-6 zsírsavat. A tok hibrid esetében a lenolajos táp bizonyult előnyösebbnek (5. diagram).

100% 90%

28,58

31,47

32,11

28,31

80% 70% 60% 50%

32,62

32,22

33,44

34,39

40% 30% 20%

29,04

30,95

28,49

aqua bio

lenolaj k.

halolaj k.

30,15

10% 0%

sfa

mufa

aller aqua

pufa

4. diagram Afrikai harcsa zsírsavprofilja

100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0%

30,76

36,26

33,43

31,07

24,04

21,77

aller a.

lenolaj k. sfa

mufa

pufa

5. diagram Tokhibrid zsírsavprofilja

37

Ha a minták omega-6 és omega-3 arányát nézzük, már érdekesebb következtetésekre jutunk. Az afrikai harcsa esetében itt is a halolajos csoport mutatta a legszűkebb (1 alatt), azaz legelőnyösebb arányt, míg a lenolajjal etetett tok hibrid tágabb, kevésbé előnyös arányt mutatott.(6. és 7. diagram)

Ennek az a magyarázata, hogy a lenolajban magasabb a linolsav (omega-6) tartalom. A minták zsírtartalma és az omega-3 zsírsavak százalékos aránya alapján kiszámítható az egységnyi halfilében lévő zsírsav mennyiség, így meghatározható az egészség fenntartásához szükséges napi halfogyasztás a legjobb eredményeket mutató termékekből (3. táblázat).

1,8 1,6 1,4 1

1,2

0,8 1

0,98

0,6

0,8

0,4

0,6

1,61

1,26

0,91

1,26

0,4

0,64

0,2 0 aller a.

0,2

lenolaj t.

0 aqua bio

lenolaj t.

halolaj t.

n-6/n-3 a.

aller a.

6. diagram Afrikai harcsa omega-6/omega-3 arány

7. diagram Afrikai harcsa omega-6/omega-3 arány Tokhibrid omega-6/omega-3 arány

Ajánlott napi halfogyasztás (gramm) Férfi

Nő

Afrikai harcsa

139

96

Tok hibrid

95

72

3. táblázat: Ajánlott halfogyasztás értékei az egészség megtartó élelmiszerekből (Forrás: Food and Nutrition Board, Institute of Medicine of the National Academies)

38

TAKARMÁNYOZÁSI KUTATÁSOK Prof. Dr. Schmidt János – Dr. Zsédely Eszter - Tanai Attila

Védett (bypass) fehérjekészítmény kifejlesztése nagy tejhozamú tehénállományok részére A nagy tejhozamú (8000-10000 liter/ laktáció) tehénállományok fehérjeszükségletének szakszerű fedezése nem oldható meg egyszerűen olyan módon, hogy a napi takarmányadag fehérjetartalmát a termelés növekedésével arányosan fokozatosan növeljük, mert az egy fehérjeszint (17-18%) felett a szaporodási eredmények romlását eredményezi (nő a spermaindex, növekszik a két ellés közötti napok száma), ami kedvezőtlen hatással van az ágazat gazdaságosságára. A helyes fehérjeellátás azáltal valósítható meg, hogy a termelés növekedésével fokozatosan csökkentjük a napi adag fehérjetartalmának bendőbeli lebonthatóságát Ez olyan takarmányok etetésével valósítható meg, amelyek fehérjéje a bendőben az átlagosnál (70%) csak kisebb mértékben bomlik le. Minthogy ilyen takarmány a tehenekkel etetett takarmányok között csak kevés van, olyan kezelési technológiákat dolgoztak ki, amellyel csökkenthető a fehérjék bendőbeli lebonthatósága. Fontos, hogy a fehérje oltógyomor- és bélbeli emészthetősége közben ne károsodjon, mert az rontja a fehérje értékesülését. Kísérleti munkánk során egy olyan eljárást alakítottunk ki, amellyel az említett

hatás fehérjében gazdag takarmányok (extrahált szójadara, extrahált napraforgódara) esetében elérhető. Az eljárás során a kezelendő nagy fehérjetartalmú takarmányhoz redukáló cukrot tartalmazó szénhidrát adalékot keverünk, majd a keveréket hőkezeljük. A szénhidrát adalék eljárásunkban egy a tejsavó feldolgozása során keletkező tejipari melléktermék. A hőkezelés akár dezinfektorban, akár extruderrel elvégezhető. A hőmérséklet, illetve a nyomás szabályozása fontos követelménye a technológiának, hogy a „túlkezelés” és ennek következtében a fehérje bélbeli emészthetőségének jelentősebb csökkenése elkerülhető legyen. Az 23. ábra adatai azt igazolják, hogy a szénhidrát kiegészítés, valamint az extruderrel végzett hőkezelés jelentős mértékben csökkentette a bendőben egyébként nagymértékben (76%) lebomló extrahált napraforgódara fehérjéjének bendőbeli lebonthatóságát. 3% szénhidrát kiegészítés esetén a fehérje lebonthatóság mindössze 29,3%, azaz a kidolgozott eljárással az extrahált napraforgó fehérjéjének bendőben lebontatlan (UDP) hányada közel megháromszorozható, ami a tehenek fehérjeellátásban nagy előnyt jelent. Vizsgálataink azt is igazolták, hogy a kidolgozott eljárás az

39

extrahált napraforgódara oltógyomorés vékonybélbeli emészthetőségét csak minimális mértékben csökkenti. Az eljárás extrahált szójadara esetében is sikeresen alkalmazható, bár a bypass hatás a szójadara esetében kisebb (24. ábra). Ez azzal a hőkezeléssel magya-

rázható, amit a szójadara esetében a tripszininhibitorok inaktiválása céljából a növényolajipar a szójaolaj kivonását követően az extrahált darán elvégez. Ez a hőkezelés (tosztolás) ugyanis kismértékben csökkenti a szójafehérje bendőbeli lebonthatóságát.

Szénhidrát adalékkal végzett kezelés és hőkezelés hatása a frakcionált extrahált napraforgódara nyersfehérjéjének bendőbeli lebomlására Bendőben tartóz- Nyerfehérje lebomlás (%) kodás ideje (óra) Kontroll

2% 3% permeátum permeátum

0

11,20

9,39

3,67

2

40,76

14,73

14,76

4

48,98

15,23

15,80

8

63,07

20,07

18,42

16

90,33

25,95

23,99

24

93,08

39,58

32,48

48

95,84

94,59

94,14

Aktuális lebonthatóság UDP, %

23,94

63,40

70,67

g/kg

79,00

209,22

233,21

RDP, %

76,06

36,60

29,33

g/kg

251,00

120,78

96,79

UDP= bendőben le nem bomló fehérje RDP=bendőben lebomló fehérje 23. ábra

40

Permeátum kiegészítés és hőkezelés hatása az extrahált szójadara fehérjének bendőbeli lebonthatóságára

Inkubációs idő (óra) Kezeletlen extrahasznált szója Kezelt extrahasznált szója

Aktuális (átlagos):

Kezeletlen extrahált szója Kezelt extrahált szója

bendőben lebomló fehérje (RDP), %

60,41

36,9

bendőben le nem bomló fehér- 39,59 je (UDP), %

63,1 24. ábra

Hatékony tartósítószer kifejlesztése a zöldlucerna erjesztéséhez Értékes fehérjetakarmányunk, a zöldlucerna kis erjeszthető szénhidráttartalma és nagy pufferkapacitása következtében a nehezen erjeszthető zöldtakarmányok közé tartozik. Ebből következően csak jelentősebb mértékű fonnyasztást követően, vagy valamilyen tartósítószer, illetve adalékanyag segítségével lehet belőle jó minőségű silózott takarmányt előállítani. A hazai üzemek a zöldlucernát vagy jelentős - legtöbbször 40-45% szárazanyag-tartalomig történő - fonnyasztással, vagy valamilyen harmadik generációs adalékanyag felhasználásával silózzák be. a fenti szárazanyag-tartalomig történő fonnyasztás nagyban növeli a silózás időjáráshoz kötöttségét,

valamint a veszteséget, míg a harmadik generációs biológiai tartósítószerekkel szerzett tapasztalatok egyelőre meglehetősen ellentmondásosak. Kísérleteink során ezért egy olyan szénhidrátalapú, kombinált adalékanyag kifejlesztésére törekedtünk, amellyel a zöldlucernából jó minőségű, kevés veszteséggel terhelt szilázs állítható elő. Szénhidrát adalék céljára enzimesen előhidrolizált kukoricát és a tejipar egyik melléktermékét, a tejsavó ultraszűrésekor keletkező permeátumot használtuk fel szárított formában. Annak kiküszöbölésére, hogy a kiegészítésként adott szénhidrát egy részét az erjesztés szempontjából káros mikrobák használják fel, kísérleteinkben a két szén-

41

hidrát adalékot benzoesav és hangyasav kiegészítéssel kombináltuk. A kísérleti kezelésekben liofilezett tejsavbaktérium kultúrával oltást is végeztünk, hogy a homofermentatív tejsavtermelők dominanciáját biztosítsuk, ugyanis a növény felületén található epifita flórában legtöbbször nem kielégítő a homofermentatív tejsavtermelő baktériumok száma. Az oltás élőtelepszáma 2*105/g zöldlucerna volt.

fonnyasztott zöldlucerna esetében már 0,5% enzimesen hidrolizált kukorica, illetve 0,5% szárított tejipari permeátumkiegészítés és a tejsavbaktérium kultúrával végzett oltás jelentősen javította a zöldlucerna erjedőképességét. A szilázs tejsavtartalma szignifikánsan nőt, ennek eredményeként a szilázs pH-ja is szignifikánsan alacsonyabb volt a kontroll szilázsénál mindkét szénhidrát adalék esetében.

Mindkét kísérlet az erjedés 120. napjáig tartott. A szilázs minőségére vonatkozó fontosabb paramétereket az 25. ábrában foglaltuk össze. Az eredmények alapján megállapítható, hogy közepes mértékben (33 - 35% szárazanyag-tartalomig) elő-

További kedvező hatása a szénhidrátkiegészítésnek, hogy csökkent a szilázsban az ecetsav mennyisége, kedvezőbbé vált a tejsav:ecetsav arány. Ez azért kedvező, mert ezzel növekszik az állatok szilázs fogyasztása.

Kombinált szénhidrátalapú additív hatása a zöldlucerna erjedésére (az erjedés 120. napján) pH

Tejsav

Ecetsav

Etanol

NH3-N*

Kezeletlen kontroll

4,91a

7,57d

2,91a

0,86a

1,81a

0,5% hidr. Kuk.

4,41c

10,13a

1,04b

0,11b

0,85b

0,5% hidr. Kuk. +0,1% benzoesav

4,45b

9,58b

1,01b

0,09b

0,86b

0,5% hidr. Kuk. +0,1% hangyasav

4,39d

9,35c

0,86c

-

0,74c

Ecetsav

Etanol

NH3-N*

% a szárazanyagban

* a fehérje %-ában a, b, c a különböző betűvel jelölt értékek azonos oszlopon belül P<0,05 szinten szignifikánsan különböznek

pH

Tejsav

% a szárazanyagban Kezeletlen kontroll

4,60a

7,44a

2,32a

1,15a

1,24a

0,5% permeátum

4,13c

8,67b

1,65b

0,93b

1,00b

0,5% permeátum+0,2% benzoesav

4,35bc

7,86bc

1,49bc

0,93b

0,89b

0,5% permeátum+0,2% hangyasav

4,37b

7,51ac

1,39c

0,84c

0,76c

25. ábra

42

Mindezek a változások azzal az előnynyel is jártak, hogy a hidrolizált kukorica 3,45%-ról 1,32%-ra, a permeátumkiegészítés pedig 3,94%-ról 2,97%-ra csökkentette a silóban az erjedés során bekövetkező szárazanyag veszteséget. A hidrolizált kukoricának 0,1% benzoe-

savval történő kombinálása csak kisebb mértékű a 0,1% hangyasavval történő társítása viszont érdemi további minőségjavulást eredményezett. Ugyancsak kedvező hatást gyakorolt a szilázs minőségére a permeátumnak 0,2% benzoesavval történő kombinálása.

Élelmiszerek zsírsav-összetételének javítása takarmányozással Napjainkban a táplálkozásnak fontos szerepe van az egészség megőrzésében, a betegségek megelőzésében. A magyarországi táplálkozási szokásokat a legújabb táplálkozási ajánlásokkal összehasonlítva, kiderül, hogy több szempontból is változtatásra lenne szükség. Egyik ilyen terület a nem megfelelő zsírbevitel, amely számos betegség kialakulásával összefüggésbe hozható. Tanszékünkön már hosszú évek óta folynak olyan kutatások, amelyeknek célja, hogy az állati eredetű élelmiszerek (hús, tej, tojás) összetételét a takarmányozás útján kedvező irányba megváltoztassuk, a humán igényekhez közelítsük. Számos tanulmány bizonyította, hogy a zsírokat felépítő egyes zsírsavak különböző életta-

ni szerepükből kifolyólag, igen sokoldalú befolyást gyakorolnak szervezetünk működésére. Jelen projektben is végeztünk ebben a témakörben végeztünk kutatásokat. Kutatásaink egyik részében a csirkehús, valamint a tojás konjugált linolsav (CLA) tartalmát kívántuk megnövelni oly módon, hogy az állatok takarmányát CLA-val egészítettük ki, ami a különböző anyagcsere-folyamatok során a termékbe (hús, tojás) fog beépülni. Azért döntöttünk a CLA-tartalom növelése mellett, mert hatékonysága bizonyított különböző daganatos betegségek kialakulásának megelőzésében, és ezen kívül antioxidáns hatással is rendelkezik.

A CLA kiegészítés hatása a csirkecomb, illetve a tojás zsírsavösszetételére (adatok az összes zsírsav %-ában) 26. ábra

7

2% CLA

6 5 4

1% CLA

3 2 1

1% CLA Kontroll

Kontroll

0

csirkecomb

tojás

43

A 26. ábra azt szemlélteti, hogy mind a csirkehúsban, mind a tojásban sikerült jelentős mértékben megnövelni a CLA tartalmat, és emellett még a kóstolópróbák azt is igazolták, hogy sem a sült csirkecomb, sem a főtt tojás, illetve rántotta esetében nincs kedvezőtlen hatása az 1% CLA-készítmény etetésnek az ízre, színre és illatra. Kutatásaink másik részében az omega-3 (n-3) zsírsav-tartalmat kívántuk megnövelni a bárányhúsban, szintén az állatok speciális takarmányozásával. A több mint 50% omega-3 zsírsav-tartalmú lenolajjal a korábbi években már

kedvező tapasztalatokat szereztünk a brojlercsirkékkel, tojótyúkokkal, illetve sertésekkel végzett hasonló célú kísérletekben, ezért választottuk most is ezt a zsírforrást. Mivel a bárány kérődző állat, ezért a lenolajat védett formában (Caszappanként) adtuk a takarmányhoz. A táplálóanyagtartalom mellett egyéb tulajdonságait is vizsgáltuk a bárányhúsnak. Az eredmények alapján megállapítható, hogy a 3% védett formájú lenolaj etetésével kb. 60%-al sikerült növelni a bárányhús omega-3 zsírsavtartalmát (27. ábra) oly módon, hogy közben a hús színét, a sütési veszteséget és az érzékszervi tulajdonságait nem rontottuk.

A lenolaj etetés hatása a bárányhús zsírsavösszetételére Zsírsavak (adatok az összes zsírsav %-ában)

Kontroll

3% védett lenolaj

Telitett zsírsavak (SFA)

44,08

43,43

Egyszeresen telített zsírsavak (MUFA)

44,07

40,96

Linolsav n6

5,49

5,57

Linolénsav n3

0,47

0,81

Többszörösen telített zsírsavak (PUFA)

8,10

8,46

n-6 (omega-6)

7,31

7,30

n-3 (omega-3)

0,78

1,16

n6/n3

9,38:1

6,31:1

27. ábra

Az elért eredmények igazolják azt a lehetőséget, hogy előállíthatók olyan állati eredetű élelmiszerek, amelyek ha kereskedelmi forgalomba kerülnek, akkor

44

rendszeres fogyasztásuk esetén jelentős mértékben hozzájárulhatnak a zsírfogyasztási szokásaink javításához és ezáltal egészségünk megőrzéséhez.

ÉLELMISZER-TUDOMÁNYI ÉS -TECHNOLÓGIAI KUTATÁSOK, FEJLESZTÉSEK Témavezető: Prof. Dr. Szigeti Jenő

Minőségi, kíméletesen hőkezelt libamáj készítmények előállítása A pályázati munka keretében többek között a legértékesebb hungarikumnak, a hízott libamájnak, mint friss fogyasztású terméknek, és mint konzervipari alapanyagnak a minőségjavítási lehetőségeit vizsgáltuk. A libamáj termékek előállításával kapcsolatos összes tényező átvizsgálásra került. A hagyományos nedves tömés és az un. izraeli tömési mód (lágydarás gyors tömés) összehasonlításakor megállapítottuk, hogy utóbbi jóval hatékonyabb a munkatermelékenység és a májtömeg növelés szempontjából. Különösen lényeges ez utóbbi az állatvédelmi törvényeknek jobban megfelelő rövidített 11-12 napos kényszerhízlalás esetén. Megjegyzendő még, hogy a lágydarás tömés csökkentette az elhullás, valamint a máj erezési veszteséget is. A Chlamydia psittaci nevű kórokozó okozta fertőzés hátrányosan befolyásolja a libamáj minőségét a vágás alatti csökkentett kivérzés miatt. Mint azt megállapítottuk az állomány fertőzöttségét annak lesántulása jelzi. A tartástechnológiában alkalmazott általunk kifejlesztett szerves fertőtlenítőszer segített

a kórokozó eliminálásában, ill. visszaszorításában. A hangyasav-propionsavglikolsav keverékkel kapcsolatban az is megállapítható, hogy kellően stabil, emberre és állati szervezetre az alkalmazott koncentrációban nem toxikus, nem szövetkárosító, nem allergizáló, nem károsítja a fém-, textil és egyéb anyagokat. Szennyező anyagok hatását csak kis mértékben csökkentik. Az általunk kifejlesztett fertőtlenítőszer egy másik kimagasló előnye, hogy alacsony +4 oC hőmérsékleten is rendkívül hatékony. A Cl. psittaci fertőzöttségen kívül 30 perc behatási idő alatt a vizsgált koncentrációban eliminálja a nem spórás patogének zömét. A májvéresség szempontjából a szállítás, a pihentetés, a kábítás és a kivéreztetés a végső tényezők. Az optimális szállítási távolság meghatározását nem végeztük el, tekintettel arra, hogy ez a távolság minél rövidebb, annál jobb. A pihentetési idővel kapcsolatban az eddigiekben javasolt 120-180 perc helyett a 60 perces pihentetési idő a legmegfelelőbb. Az általunk végzett EKG vizsgálatok igazolták, hogy a megfelelő kivérzés egy órás pihentetés esetén a leginkább biztosított. A májvéresség csökkentésé-

45

hez szükség van a szív, mint vérpumpa tökéletes, ill. tökéleteshez közeli működésére, amit a kábítás lényegesen befolyásol. Az elektromos kábító berendezések működtetése jelenleg igen kevés helyen megfelelő. A váltóáramú kábító berendezéseknél a kábító feszültség és a frekvencia megválasztása döntő a kivéreztetés szempontjából. Vizsgálatainkat a STORK AG kábító berendezéssel Orosházán végeztük kezelésenként 200-200 hízott libán. Négy feszültség (50, 70, 90, 110 V), három frekvencia (50, 200, 350 Hz) és négy áramerősség (65, 75, 85, 90 mA) kom-

binációt vizsgáltunk. A szignifikánsan legjobb májerezési veszteséget, 7,6%-ot a 350 Hz frekvencián 90V feszültséggel üzemeltetett berendezés adta. Az alkalmazott áramerősség 80-85 mA volt (28., 29. és 30. ábra).

28. ábra: A különböző kábítási paraméterek beállítása a vezérlő egységen.

Kábítóberendezés

Frekvencia (Hz)

Feszültség (V)

Áramerősség (mA)

Gyári kontroll

50

50

75

Linco

200

100

75

STORK 1.

50

50

75

STORK 2.

200

90

75-85

STORK 3.

200

110

89-90

STORK 4.

350

50

60-70

STORK 5.

350

70

75-80

STORK 6.

350

90

80-85

STORK 7.

350

110

85-90

29. ábra: A vizsgált frekvencia, feszültség és áramerősség kombinációk.

30. ábra: Hízott libamájak különböző kábítási módszerek után vágott libákból az erezési veszteség meghatározás előtt

46

31. ábra: Tokaji aszúval ízesített kacsamáj háromnegyed konzerv

A továbbiakban libamáj konzervek előállításánál csökkenteni kívántuk egyrészről a környezet, másrészről a konzervek hőterhelését. A konzervek hőterhelésének csökkentését úgy kívántuk megvalósítani, hogy a káros mikrobák pusztulása maximális, míg a beltartalmi értékek denaturációja minimális értékre csökkenjen. Sikerült a lényegesen kíméletesebb hőkezelési paramétereket találnunk, mint a jelenleg alkalmazott konzerv blokkok esetében használt kb. 105 oC-on 30 perces, vagy azzal azonos hődózisú hőkezelés (31. ábra).

Sajtgyártási kísérletek A sajtgyártásban a kihozatal növelésének legperspektivikusabb módja a sajtban hasznosuló fehérjék menynyiségének növelése, célszerűen a savófehérjék sajt-alvadékba történő beépítése (inkorporációja) révén. A transzglutamináz (TG) enzim hatására létrejövő intermolekuláris keresztkötések egyik alkalmazási lehetősége különböző fehérjék biokémiai úton történő öszszekapcsolása. Ez a folyamat a tejiparban is felhasználható a savófehérjék és a kazeinek közötti komplexek kialakítására. Az enzim sajtgyártásban történő felhasználását általában két fontos körülmény nehezíti: • a TG enzim gátolja az oltóenzim működését és ezért a tej alapanyaghoz való közvetlen hozzáadása rontja a tej alvadási tulajdonságait és az alvadék szerkezetét, így az a sajt minőséget is károsan befolyásolja;

• az enzim a tej alapanyagban lévő azonos típusú fehérjék között (így pl. kazein-kazein, ill. savófehérje-savófehérje között) is kialakít kötéseket, ezért normál körülmények között az enzimreakció nem hatékony, a szükséges enzim-koncentráció túlságosan magas, és ezért az eljárás gazdaságtalan. A folyamat eltolása a kazein savófehérje komplexek túlsúlya felé az enzimreakció feltételeinek optimalizálását igényli. A megfelelő gyártási paramétereket laborkísérletekben határoztuk meg. A modell üzemi kísérletek során 3,6% zsírtartalmú nyerstejet használtunk fel nyersanyagként. A fölözés során kapott soványtej zsírtartalmát 2,8-3,1%-ra állítottuk be. Ezzel párhuzamosan a sovány tej egy részét ultraszűrtük (UF), majd koncentráltuk. A különböző koncentrátum dózisok és a TG hatására megnöve-

47

kedett kitermelési adatokat az 4. táblázatban mutatjuk be. A bemutatott eljárással legalább 5%-os szárazanyag megtakarítást érhetünk el. Jellemzők

Amennyiben feltételezzük, hogy 0,1 milliárd liter tejből készülnek a fentebb említett félkemény-, és keménysajtok Magyarországon, ez a technológia évi 5-6 millió liter tej megtakarítást jelenthet.

Ultraszűrt koncentrátum mennyisége, % * 0

2,27

5,55

7,89

14,82

Sajt-tej mennyisége, liter/gyártás

2200

2200

2200

2200

2200

Sajttej szárazanyag-tartalma, %

11,5

11,77

12,13

12,29

13,13

Sajttej zsírtartalma, %

2,78

2,8

2,9

2,9

2,9

Sajt mennyisége, kg/gyártás

223

247

251

265

277

Sajt szárazanyag-tartalma, %

58

57,28

58,47

53,93

53,75

Sajt zsírtartalma, %

27,5

28

29

28

27

Sajt relatív zsírtartalma, %

47,44

48,88

49,6

51,91

50,23

Kitermelés, %

10,12

11,19

11,39

12,03

12,58

Folyadék-felhasználás, liter/100 kg

988

894

878

832

795

4. táblázat. Modellüzemi gyártások eredményei

Mikroelemekkel dúsított Spirulina adalékkal gyártott savanyú tejkészítmények Savanyú tejtermékgyártással kapcsolatos fejlesztéseinket az alábbiakban mutatjuk be. A kísérletek során termofil starter baktériumokkal inokulált tejben 0,3% poralakú visszaoldott mikroalga adagolás hatására megállapítottuk, hogy az alga adalék a pálcika alakú (laktobacillusz és bifidobaktérium) fajok fajlagos szaporodási sebességét és savtermelő aktivitását is kedvezően befolyásolta. A szaporodási sebesség mintegy kétszeresére a savtermelő aktivitás két és félszeresére volt növelhető. Ez a gyártási folyamat gyorsítását is lehetővé teszi, továbbá hőenergia megtakarítását eredményezi azáltal, hogy a gyártás során

48

a hőntartási idő lerövidíthető. Kifejezett aktivitásnövelő hatást a Lactobacillus delbrüeckii subsp. bulgaricus CH-2 a Lactobacillus acidophilus La-5, valamint a Bifidobacterium lactis Bb-12 törzsek esetében tapasztaltunk, amikor az alkalmazott mikroalga törzs a Spirulina platensis biomassza volt. Ez a jelenség azért is lényeges és világviszonylatban is jelentős, mert a pozitív hatás minden esetben, a probiotikus törzseknél is jelentkezett. A továbbiakban megvizsgáltuk, hogy a Spirulina platensis néhány táplálkozásélettani szempontból nélkülözhetetlen mikroelemet milyen mértékben képes

32. ábra. Spirulina platensis

feldúsítani a sejtjeiben, vagy a sejtfalban, amivel a savanyú tejkészítmények tovább komplettálhatók. Ebből a célból KJ-t, ZnCl2-t, vagy Na2SeO3.5H2O-t 0,03-30 mg/dm3 koncentrációban tartalmazó mesterséges tápközegekben fotobioreaktorban 8 napon keresztül szaporítottunk Spirulina platensis-t (32. ábra). A biomassza kinyerése után SIMAA-6000 atomabszorpciós spektrofotométer segítségével meghatároztuk annak mikroelem tartalmát. Az eredmények alapján megállapítható volt, hogy a Spirulina biomassza J tartalma 370-szeresére növelhető. A Zn tartalmú tápközegben tenyésztett Spirulinából nyert biomassza Zn-et 47-szeres koncentrációban tartalmazott. A Se akkumuláció kb. 58-szorosnak adódott.

49

51

52