Výskyt fusarióz v kukuřici významné riziko pro hospodářská zvířata a lidskou populaci

Výskyt fusarióz v kukuřici – významné riziko pro hospodářská zvířata a lidskou populaci Nedělník, J. Výzkumný ústav pícninářský, spol. s r.o. Troubsko

Research Institute for Fodder Crops, LtD. Troubsko

SWOT Food and feed safety Krize, ekonomika produkce, efektivita vstupů, koncepce – nekoncepce


PŘEDNOSTI KUKUŘICE - SILÁŽÍ Kukuřice se používá v ČR přibližně z více než 85% na výrobu siláže a asi ze 14 % na zrno Silážní kukuřice se v porovnání s jinými krmnými plodinami vyznačuje až o 50 % nižšími náklady na produkci energie, vyznačuje se vysokou potenciální produkcí a plně mechanizovanou sklizní. Díky příznivému obsahu rozpustných sacharidů (NFC) patří silážní kukuřice k nejsnadněji silážovaným pícninám - krmivo, bioplyn Kukuřičné siláže tvoří hlavní složku směsných krmných dávek přežvýkavců a tím mohou ovlivňovat ekonomiku výroby mléka a masa Dojnice mohou přeměnit 30 % výjimečně až 50 % přijatých živin na mléčné složky (vyjádřeno jako energie) na energetickou hodnotu mléka ─► opodstatněný požadavek na vyrovnanost, stabilitu a kvalitu siláží a celé krmné dávky z hlediska zdraví a průběhu bachorového trávení Research Institute for Fodder Crops, LtD. Troubsko

RIZIKA SILÁŽÍ KUKUŘICE Stále větší negativní dopad na kvalitu mléka a zdraví zvířat a tím i ekonomiku chovu představuje riziko nedostatečné a nízké hygienické jakosti siláží, kukuřičných zejména (obsah plísní a jejich toxinů, koncentrace kvasinek, hnilobných bakterií, kukuřičné sněti aj.). krmiva jsou součástí potravinového řetězce Kukuřice jako teplomilná rostlina citlivě reaguje na změny klimatických podmínek oslabením řady fyziologických procesů =►mohou způsobit odlišnou odezvu rostlin na výskyt a působení řady nežádoucích patogenních činitelů a chorob.


Mikromycety Neoddělitelná součást životního a pracovního prostředí Vícebuněčná nebo jednobuněčná (kvasinky) eukaryota, heterotrofové Saprofyté Parazité Patogeni Research Institute for Fodder Crops, LtD. Troubsko

Pozitivní význam mikromycetů Antibiotika – Penicillium spp. Kyselina citronová – Aspergillus niger Fermentované potraviny – Penicillium, Aspergillus Plísňové sýry – Penicillium camemberti, P.roqueforti Trvanlivé tepelně neopracované masné výrobky – P. nalgiovense Víno pozdního sběru – Botrytis cinerea Biologická ochrana rostlin – Trichoderma, Verticillium Research Institute for Fodder Crops, LtD. Troubsko

Negativní význam mikromycetů Mykozy – dermatomykozy, podkožní mykozy, aspergiloza, mukormykoza, kandidoza Alergie

Produkce mykotoxinů


Fytopatologie kukuřice HNILOBY VZCHÁZEJÍCÍCH ROSTLIN, STÉBEL A TROUCHNIVĚNÍ PALIC - Fusarium spp. OBECNÁ SNĚTIVOST KUKUŘICE - Ustilago maydis RZIVOST KUKUŘICE – Uromyces maydis Absence fungicidů pro foliární aplikace, registrace mořidel


Je kontaminace rostlin a rostlinných produktů mykotoxiny skutečností?!


Výsledky 2009 Ozimá pšenice Ječmen Kukuřičná řezanka

až 2500 ppb až 1850 ppb až 1000 ppb


Rye 2009


Pieter Breughel : Žebráci – ergotismus – oheň sv.Antonína



Odpověď je ANO historie současnost Research Institute for Fodder Crops, LtD. Troubsko

Když se řekne mykotoxiny……? Co je na začátku, jaká je role a osud mykotoxinů v potravním řetězci…..? Research Institute for Fodder Crops, LtD. Troubsko

Co jsou mykotoxiny? •Produkty sekundárního metabolismu (tvorba nebo sekrece různorodých látek) mnohých houbových organismů nebílkovinné povahy •Jsou fytotoxické a zootoxické •Poškozují zdraví, způsobují ekonomické ztráty v rostlinné produkci, v chovech hospodářských zvířat i v potravinářství •Nízkomolekulární (méně než 700 g/mol) •Rezistentní vůči fyzikální a chemické inaktivaci •Široká toxická valence •Různá polarita molekul


Mykotoxiny jsou prostředkem vláknitých mikromycetů v boji o potravu a v boji o přežití Nejsou nezbytné při rozvoji ve srovnání s aminokyselinami, mastnými či nukleovými kyselinami nebo proteiny


Spektrum mykotoxinů

  



ergotoxin aflatoxins ochratoxin A roquefortin C penicilium toxins alternaria toxins fusariotoxins deoxynivalenol (vomitoxin) T-2 toxin zearalenone fumonisins Research Institute for Fodder Crops, LtD. Troubsko

Skladové plísně

Polní plísně


Deoxynivalenon (DON) Kukuřice, obiloviny zvracení, odmítání krmiv, průjem Ohrožená zvířata  skot,

prasnice, drůbež  ...ohrožuje i člověka

Klimatické podmínky  vlhko,

chladno Research Institute for Fodder Crops, LtD. Troubsko

Zearalenon Estrogenní účinky  ...vyvolává

problémy při reprodukci

Ohrožené plodiny  kukuřice,

pšenice, ječmen

Ohrožená zvířata  prasata,

drůbež  ...ohrožuje i člověka

Klimatické podmínky  chladno,

vlhko Research Institute for Fodder Crops, LtD. Troubsko

Fumonisiny Kukuřice Ohrožená zvířata  koně,

prasnice  ...ohrožuje i člověka 

...rakovina jícnu u člověka, plicní edémy, hmotnostní redukce

Klimatické podmínky  teplo,

vlhko Research Institute for Fodder Crops, LtD. Troubsko

Akutní a chronické toxické účinky mykotoxinů Mykotoxikozy

mykotoxin

Akutní DON toxikoza

DON

aflatoxikoza

AFL

Alimentární toxická aleukie

TRICH

Balkánská endemická nefropatie

OTA

ergotism

Námelové mykotoxiny

Rakovina jícnu

FUM

Primární jaterrní karcinom

AFL

Otrava červenou plísní

DON


Členění mykotoxinů podle toxických účinků k cílovým orgánů Malíř, Ostrý 2003 Toxický účinek

Mykotoxiny

Dermatotoxiny

TRCH

Estrogeny

ZEA

Genotoxiny

AFL,OTA,ZEA,TRCH, FUM

Hematotoxiny

AFL,OTA,ZEA,TRCH

Hepatotoxiny

AFL

Imunotoxiny

AFL,OTA,TRCH,PAT

Nefrotoxiny

CIT, OTA

Neurotoxiny

FUM

Toxiny gastrointestinálního traktu

TRCH


Kategorizace mykotoxinů z hlediska karcinogenity (IARCWHO) Aflatoxiny Ochratoxin A Fumonisiny Fusarin C Zearalenon Deoxynivalenol T-2 toxin

1 2B 2B 2B 3 3 3 Research Institute for Fodder Crops, LtD. Troubsko

Legislativa – ČR, EU Zákon 110/1997 Sb. s limity mykotoxinů Vyhláška 294/97 Sb. Nová vyhláška: 305/2004 Sb. !!! Zákon 281/2002 Sb. o některých opatřeních souvisejících se zákazem biologických zbraní + prováděcí vyhláška 474/2002 Sb. (evidence) Nařízení komise 401/2006/ES – vzorkování Nařízení EU 1881/2006 ES – limity Nařízení Komise 1126/2007 ES – limity fusariotoxinů v kukuřici Doporučení Komise 583/2006 – fusariotoxiny a Research Institute for Fodder Crops, LtD. Troubsko prevence

Novela Nařízení Rady EU 466/2001 Nařízení Komise (ES) č. 1881/2006

DON Obiloviny s vyjímkou tvrdé pšenice, kukuřice 1250 ug/kg Kukuřice 1750 ug/kg Mouka 750 ug/kg Chléb 500 ug/kg Dětská výživa 200 ug/kg

ZEA Obiloviny 100 ug/kg Mouka 75 ug/kg Dětská výživa 20 ug/kg


Limity u krmiv Zearalenon  0,5 mg/kg (USA)  Zdravotní stav skotu může být ovlivněn při množství 0,5 – 1,0 mg/kg (Malíř et al., 2003)  Nedoporučuje se zkrmovat krmivo s více než 0,5 mg/kg (Betina, 1990) T-2 toxin  0,5 mg/kg (USA) Fumonisin  max. 5 mg/kg (USA) DON  10 mg/kg v méně než 50% krmiva (USA)


Limity - krmiva (USA) Zearalenon - 0,5 mg/kg T-2 toxin - 0,5 mg/kg Fumonisin - max. 5 mg/kg DON - např. pro skot hranice 10 mg/kg v méně než 50% krmiva


l

•

Efekt mykotoxinů na zvířata

Obecně


Odhad ekonomických ztrát v krmivech 2,5 bil. USD in USA EU : produkce krmiv - okolo 160 mil. t /rok mycotoxinová kontaminace: 25% ztráty: 5 bilions € Zvýšené výdaje na preventivní a terapeutická opatření Nové analytické metody


• různý

vliv v závislosti na typu toxinu, druhu zvířete, pohlaví, věku, aktuálním zdravotním stavu, dávce… • alergie, poruchy reprodukce,nervový systém, respirační poruchy, neuropatie, vyšší mortalita

• redukovaný příjem a konverse živin, nižší užitkovost, redukce kvality Research Institute for Fodder Crops, LtD. Troubsko

Vliv toxinů na organismus snížení imunity, alergické reakce, poruchy reprodukce, poruchy nervové soustavy, poruchy dýchacího ústrojí, poruchy trávení snížení konverze a využití krmiv zvýšená mortalita v chovu Research Institute for Fodder Crops, LtD. Troubsko

Mykotoxiny jsou velmi stabilní sloučeniny ! Ne pouze plesnivý materiál může být kontaminován mykotoxiny ! Chronické efekty a sub-klinické symptomy jsou častější než akutní intoxikace Research Institute for Fodder Crops, LtD. Troubsko

Co je na začátku, jaká je role a osud mykotoxinů v potravním řetězci…..? Research Institute for Fodder Crops, LtD. Troubsko

Primární kontaminace – patologické efekty po interakci hostitel-patogen Sekundární kontaminace – skladování (sklady, sila, silaže, domácnost)

Mykotoxiny v živočišných produktech (maso, mléko, vejce)


PRIMÁRNÍ KONTAMINACE -

-

phyto-pathogenic proces během vegetace Náchylný hostitel – virulentná patogen – příznivé podmínky prostředí stresory kontaminace rostlinných produktů – potraviny , krmivad

- Fusarium spp. - Alternaria spp. Claviceps purpurea - alkaloids Research Institute for Fodder Crops, LtD. Troubsko

Agrotechnické faktory výskyt plísní Použitý ovlivňující hybrid Hustota porostu Výživa a hnojení Ošetření proti zavíječi kukuřičnému  Vyšší napadení zavíječem = vyšší poškození rostlin  ....tj. vyšší výskyt Fusárií Výška strniště  >30 cm = nižší kontaminace plísněmi Konzervace zmrzlé biomasy


Ostrinia nubilalis Environmental factor

Mycotoxins Maize

Fusarium


Rozšiřování zavíječe kukuřičného v ČR od roku 1980 - 1995






GMO





Strategie ochrany kukuřice proti ECB Insecticid Biologická kontrola GMO


Počet chodbiček (50 rostlin) silage

corn

DON

100 % (43)

100% (60)

insecticide

4%

8%

100 % (540 ppb) 0%

biological control

50 %

50 %

60 %

BT hybrid

0%

0%

10 %

control


Srovnávací studie

(Ostrý et al., Mycotoxin Workshop 2009)

34 studies BT-maize cont. non Bt-maize FUM, DON, ZEA content Europe, USA, South America, Asia

Results Lower content (no zero!) of mycotoxins in 30 from 34 studies on BT maize (MON 810 hybrid) Research Institute for Fodder Crops, LtD. Troubsko

Ekonomické údaje Hybrid cena/ha non GMO osivo 2750 CZK Insecticide+ 1000 CZK

GMO

cena/ha

seeds

3750

application

Celkem

3750 CZK


3750 CZK

Španělsko 70.000 ha Česká republika 8.380 ha Výměra BT hybrid 2008

Česká republika 7.800 ha/ 2009


Agrotechnické opatření k redukci zavíječe kukuřičného Rychlé rozbití (rozdrobení) posklizňových zbytků kukuřice Ničení a likvidace plevelů Důležitá je včasná podzimní orba a jarní diskování Omezení pěstování kukuřice po sobě


Životní cyklus zavíječe kukuřičného Přezimují dorostlé housenky ukryté ve spodních částech stébel na jaře, při teplotě půdy 15 – 16 °C, se začínají kuklit průměrně za 14 dní (10 – 25) v závislosti na podmínkách prostředí se líhnou motýli samice po oplodnění kladou vajíčka převážně na spodní stranu listů kukuřice Research Institute for Fodder Crops, LtD. Troubsko

Siláže a zrno – po sklizni


Změna růstu hub v průběhu fermentace striktně aerobní houby (Fusarium, Alternaria) nepřežívají oxygen deficit tolerant fungus (Aspergillus fumigatus, some Penicillium) Penicillium roqueforti jako vysoce tolerantní - roquefortin C pH tolerance Research Institute for Fodder Crops, LtD. Troubsko

Změny v obsahu mykotoxinů během fermentace Vysoká stabilita v silně kyselém prostředí

Žádný efekt fermentace na obsah mykotoxinů např. DON Maskované mykotoxiny (glycosil forms) Research Institute for Fodder Crops, LtD. Troubsko

Mycotoxins and mycoflora of finished silages 70 fungal species Penicillium requeforti, Aspergillus fumigatus, Monascus ruber More diverse mycoflora in grass silages than in corn silages mycotoxins from field contamination + roquertin C (corn silages – carbon sources, sugar) Research Institute for Fodder Crops, LtD. Troubsko


Základem pro produkci vysoce kvalitních a mykotoxinů prostých surovin je integrovaný systém pěstování rostlin včetně prvků ochrany rostlin respektujících GAP. GMO je jedna z variant. Ekonomická krize.


Doporučení Výběr vhodných hybridů s odpovídajícím FAO Vyvážená výživa a odpovídající ochrana i u silážní kukuřice Sklizeň v optimální sušině ( 30 – 33 % dry matter content) Bezprostředně po sklizni silážovat, precizní utužení, zakrytí Dobře organizovaný odběr hotové siláže, face management Research Institute for Fodder Crops, LtD. Troubsko

Protiplísňové přípravky – organické kyseliny Vyvazovače mykotoxinů * preparáty na bázi jílů – polarní molekuly (aflatoxins, ochratoxin) *inaktivované biomasa Sacharomyces cerevisiae – zachována enzymatická aktivita esteráz and epoxidáz – nonpolarní molekuly (trichothecenes, zearalenone) Research Institute for Fodder Crops, LtD. Troubsko

Result

good face management


France 2009


Také výsledek?!

2003

High dry matter content, bad air removal, imperfect cover……… Research Institute for Fodder Crops, LtD. Troubsko


Kritické body analýzy mykotoxinů Vzorkování Skladování vzorků ELISA, jiné analytické metody


Příklady 1 mg/kg = 1 ppm (parts per milion) 1 kg pšenice = 30000 zrn, 1 zrno ve 60 kg = 1 ppm

1 ug/kg = 1 ppb (parts per bilion) 1 zrno kukuřice ve 3,5 vagonech Research Institute for Fodder Crops, LtD. Troubsko

Objemná krmiva Kukuřičná siláž Tři horizontální úrovně Z každé tři vzorky 1,5 kg Homogenizace Souhrnný vzorek 1 kg Zamražení !!! Research Institute for Fodder Crops, LtD. Troubsko

Proč zamrazit?!


Stanovení obsahu mykotoxinů Finančně nákladné Chromatografické analýzy  TLC,

GC, HPLC, LC - MS

Imunoenzymatické metody  ELISA


Ustilago maydis


SNĚŤ KUKUŘIČNÁ A MOŽNÉ DOPADY VE VÝŽIVĚ V infikovaných silážích kukuřice však byla prokázána snížená výživná hodnota ▲výskyt

mikroorganismů – kvasinek, bakterií a plísní aj. ). Vliv sekundární kontaminace a bakteriální a houbové infekce na výslednou závadnost siláž Kukuřičné siláže obsahující spory U.m. nedoporučují ke zkrmování zvířatům (Schrader et al. 1970), zatímco Burgstaller et al. (1977) neprokázali žádné negativní dopady. Research Institute for Fodder Crops, LtD. Troubsko

Infikovaná silážní hmota - v průběhu fermentačního procesu celková vyšší produkce kvasných kyselin v 1 kg sušiny siláže ((12,150 %) ve srovnání s kontrolní variantou (9,370 %). Nižší obsah sušiny (249,63 g.kg-1) - nižší obsah kyseliny mléčné (2,195 %) a vyšší obsah kyseliny octové (0,838 %) ve srovnání s kontrolní siláží (2,388 %, resp. 0,692) Infikovaná siláž - vyšší koncentrace kvasných kyselin v 1 kg sušiny (12,15 %) oproti 9,37 % a tomu odpovídala i vyšší hodnota KVV (1744,3 mg KOH) oproti 1498,3 mg KOH na 100 g siláže. Vyšší hodnotě titrační kyselosti odpovídala také nižší průměrná hodnota pH siláže. V pokusné infikované siláži s ohledem k nižšímu obsahu sušiny došlo navíc také k odtoku silážních tekutin v přepočtu 36,93 l/t silážní hmoty, rozdíly byly zjištěny i ve ztrátách hmoty mezi oběma skupinami siláží.


DON (ppb)

ZEA (ppb)

K 08

44,5

Sněť 08

48,6

K 09

68

26,2

Sněť 09

79

27,5

K 10 Sněť 10

358,5 375,5

239,1 392,4


Závěry - doporučení

Kontaminace rostlinných komodit mykotoxiny je realitou. Research Institute for Fodder Crops, LtD. Troubsko

Řešení

Integrovaný systém pěstování rostlin Integrovaná ochrana rostlin Základ ochrany proti kontaminaci mykotoxiny Research Institute for Fodder Crops, LtD. Troubsko

Dobrá zemědělská praxe (intuice, vyhlášky, EU, GAEC)  Kvalitní odrůda  Odpovídající příprava půdy, rotace plodin, výživa - systémy hospodaření, minimalizace, ekologické

zem.  Prevence stresu – sucho apod.  Sklizeň při odpovídající vlhkosti – zrno, siláž

 Post-harvest opatření Research Institute for Fodder Crops, LtD. Troubsko

Co může udělat fytopatologie a ochrana rostlin? Rezistentní odrůdy - typ rezistence - znalost druhového a patotypového spektra - GMO? Odpovídající přímá ochrana proti škodlivých činitelům - LD 50 Research Institute for Fodder Crops, LtD. Troubsko

ZÁVĚR Kukuřičná siláž patří k významným konzervovaným krmivům s nejvyšší koncentrací energie. Kukuřice jako plodina má bezkonkurenčně nejvyšší pěstitelský potenciál ha výnosu energie. Existuje vztah mezi výší stravitelnosti OH a koncentrací vlákniny a škrobu. Konzervace silážováním musí zajistit vysoké kvalitativní parametry krmiva. Velkou pozornost je nezbytné věnovat k minimalizaci rozvoje nežádoucích a patogenních mikroorganismů, které způsobují nejen snížení nutriční hodnoty, ale mohou být příčinou alimentárních, reprodukčních a jiných onemocnění.


Zvláště DŮLEŽITÉ je v zemědělských podnicích organizovat a provádět správnou výrobní praxi, při které dochází k minimalizaci těchto mikroorganismů a také rizika tvorby jejich metabolitů.

Kukuřičné siláže s neúspěšným fermentačním procesem, siláže mikrobiálně změněné (činností kvasinek, plísní, bakterií), resp. tepelně poškozené, plesnivé jsou vždy hůře přijímány zvířaty, mají vždy horší nutriční zhodnocení, a jsou zdrojem velkých mikrobiálních rizik i pro samotná zvířata.


Děkuji za pozornost

Výsledky projektu MZe ČR 1B53043 a MŠMT ČR MSM 2629608001 Research Institute for Fodder Crops, LtD. Troubsko

Výskyt fusarióz v kukuřici významné riziko pro hospodářská zvířata a lidskou populaci

Recommend Documents