Метод определения содержания фузариозных зерен в зерне ржи и ячменя

Влажные погодные условия в период цветения, созревания и уборки способствуют поражению ячменя и ржи микроскопическими грибами рода Fusarium и возникновению заболевания – фузариоза зерна (колоса).

     Фузариоз приводит к снижению урожая на 5-30%, ухудшению пищевой ценности, качества и семенных достоинств зерна. Фузарии являются активными продуцентами высокотоксичных веществ – микотоксинов, накопление которых возможно в пораженном зерне. Наибольшее распространение имеют фузариотоксины: дезоксиниваленол (вомитоксин), зеараленон, токсин Т-2 [1,2]. Содержание фузариотоксинов в зерне и продуктах его переработки не должно превышать максимально допустимых уровней, установленных СанПиН 2.3.2.1078-01.

     Основными возбудителями фузариоза колоса зерновых культур в условиях умеренного климата являются виды Fusarium graminearum, Fusarium avenaceum и Fusarium culmorum, а также их совершенные стадии (Gibberella spp.) [3]. Фузариоз зерна сопровождается образованием внешне видоизмененных пораженных зерен. Такие зерна радикально отличаются от здоровых не только по внешним признакам, но и по химическому составу, структурно-механическим свойствам, ферментной активности и питательной ценности. Они содержат высокие концентрации микотоксинов дезоксиниваленола и зеараленона, превышающие средние уровни в партиях зерна в десятки и сотни раз [4,5].

     Содержание фузариозных зерен в зерне ржи и ячменя не должно превышать 1%, оно регламентировано в ГОСТ Р 53049-2008 «Рожь. Технические условия» и ГОСТ 28672-90 «Ячмень. Требования при заготовках и поставках», СанПиН 2.3.2.1078-01 и в Технических регламентах Таможенного союза ТР ТС 021/2011 и ТР ТС 015/2011 [6,7].

     Необходимость нормирования этого показателя определяется следующими факторами:
* фузариозные зерна содержат основную часть микотоксинов, образуемых грибами рода Fusarium, а именно зеараленона (ЗЛ) и дезоксиниваленола (ДОН);
* в фузариозном зерне могут присутствовать и другие токсичные продукты обмена грибов;
* ввиду изменения в химическом составе и ферментной активности пораженные зерна могут ухудшать технологические и хлебопекарные свойства зерна [8].

     Необходимость нормирования и контроля содержания фузариозных зерен определяется также массовыми вспышками фузариоза колоса в отдельные годы. Очаги фузариоза возникали неоднократной в Дальневосточном федеральном округе, на Северном Кавказе и в прилегающих районах [9]. В последние годы, в связи с изменением климата наблюдается интенсивное продвижение фузариоза колоса зерновых в более северные районы – центрально-черноземные и центральные районы России. Основными поражаемыми культурами являются пшеница, ячмень и рожь.

     Для решения возникающих проблем в 2002 г. был введен в действие разработанный ГНУ ВНИИЗ ГОСТ Р 51916-2002 «Зерновые культуры. Метод определения фузариозных зерен», распространяющийся на зерно пшеницы, предназначенное для продовольственных и кормовых целей. Для операций с фузариозной рожью и ячменем ранее были утверждены «Временные методические рекомендации по визуальному определению фузариозного зерна ячменя и ржи» (М., 1992) и «Методические указания по учету фузариоза колоса и визуальному определению содержания фузариозных зерен в пшенице и ячмене» (М., 1996), составленные при участии ВНИИЗ.

     За последние годы были получены новые данные по фузариозу зерна ржи и ячменя, потребовались изменения в форме предоставления материала в соответствии с требованиями к ГОСТ, а также уточнение допустимых расхождений при параллельных и контрольных определениях фузариозных зерен. С учетом этого в ГНУ ВНИИЗ разработан СТО «Зерно. Метод определения фузариозных зерен зерна ржи и ячменя», на основе которого в дальнейшем предполагается создать государственный стандарт РФ.
     Метод основан на визуальном обнаружении и выделении путем ручной разборки фузариозных зерен на основании комплекса внешних отличительных признаков.

     В качестве идентификационных признаков были использованы следующие показатели: форма и выполненность зерна, характеристика поверхности и цвета зерна, структура эндосперма, наличие признаков грибной инфекции на поверхности, жизнеспособность и окраска зародыша.

     Использование комплекса перечисленных показателей, сведенных в две таблицы, позволяет проводить определение фузариозных зерен в зерне ржи и ячменя максимально объективно.

     Остановимся на отличительных признаках зерна ржи, пораженного фузариозом (табл. 1).
     Пораженные зерна ржи лишены блеска, белесые. На их поверхности, преимущественно в области зародыша или бороздки, присутствуют белый, розовый или свекольный налет мицелия, а также скопление спор (спородохии) в виде выпуклых оранжевых подушечек и полос, которые могут быть удалены
при соскабливании.     

     Фузариозные зерна имеют неправильную форму, иногда сплющенные с боков (плоские), морщинистые, щуплые, легковесные. Плодовая оболочка зерна отслаивающаяся, хрупкая; эндосперм рыхлый, крошащийся при надавливании пальцами. Зародыш у пораженных зерновок нежизнеспособный, на срезе темного цвета.

     Фузариозные зерна ячменя и ржи следует отличать от розовоокрашенных зерен нефузариозного происхождения, которые образуются при поражении созревшего зерна пигментообразующими грибами родов Alternaria и Drechslera, a также стерильным мицелием.

     Розовоокрашенные нефузариозные зерна практически не отличаются от нормальных по форме, размеру, выполненности, по структуре эндосперма и обладают жизнеспособным зародышем (соломенно-желтого цвета на срезе). Основным отличием таких зерен от нормальных является наличие размытых пятен или полос разных оттенков красно-кирпичного цвета на фоне нормально окрашенных оболочек. Пятна могут располагаться на любой части поверхности зерновки, но преимущественно в области зародыша (у ржи) или вдоль бороздки (у ячменя). Розовый пигмент в нефузариозных зернах находится внутри плотно прилегающих к эндосперму оболочек, пронизанных окрашенным мицелием гриба, и его невозможно удалить при соскабливании.
     Характеристика зерен ячменя, пораженных фузариозом и близкими к ним по внешним проявлениям заболеваниям, приведены в таблице 2.
     Цветковые пленки фузариозных зерен ячменя, обесцвеченные или   светло-коричневые, с розово-малиновыми пятнами и налетом грибницы, чаще всего в области прикрепления зерна к колосу и в бороздке. Наряду с розово-малиновым и бесцветным мицелием на некоторых зернах образуются оранжевые (лососевые) подушечки – скопление спор фузариев (спородохии). При сильном поражении бело-розовый мицелий наблюдается и под цветковыми пленками, на плодовых оболочках.
     Фузариозные зерна ячменя по сравнению с нормальными в основной массе щуплые, менее выполненные, легковесные. Эндосперм более рыхлый, мучнистый, при сильном поражении зерно крошится при раздавливании пальцами. Зародыш у пораженных зерновок нежизнеспособный, на срезе темного цвета.        
                             
     При интенсивном развитии фузариоза на цветковых пленках ячменя образуется спороношение совершенной стадии гриба (Gibberella spp.) в виде поверхностного, четко локализованного сажистого налета. Под лупой налет состоит из отдельных выпуклых черных бляшек – плодовых тел фузариев (перитециев); черный налет легко удаляется с оболочек.   Такое поражение следует отличать от «оливковой плесени» или «черни», образуемой грибами родов Alternaria  и  Cladosporium. Темные пятна «оливковой плесени» размытые, не имеют четких границ, их невозможно удалить с зерновки, так как они связаны с развитием мицелия темноокрашенных грибов не только на поверхности, но и внутри оболочек зерна.
     Выделение по перечисленным отличительным признакам и определение содержания фузариозных зерен в ячмене и ржи проводят в двух повторностях, в навесках зерна массой 50,0 г. Содержание выражают в процентах. За окончательный результат принимают среднеарифметическое значение двух параллельных определений. Установлены абсолютные допустимые расхождения при параллельных и контрольных определениях фузариозных зерен при разных интервалах их содержания в ячмене и ржи.

     Данный метод дополняет и уточняет временные методические документы, разработанные в 1992 и 1996 гг. и отсутствующие в настоящее время в свободном доступе (обращении).
     Использование метода обеспечит объективный контроль санитарного регламента, установленного для зерна ржи и ячменя в целевых стандартах на зерно и в Таможенных регламентах Таможенного союза.
     Дополнительные сведения о СТО «Метод определения содержания фузариозных зерен в зерне ржи и ячменя» можно найти на сайте ГНУ ВНИИЗ: внииз.рф.                   
   

    

Наименование показателя	Фузариозное зерно	Розовоокрашенное нефузариозное зерно
Форма и выполненность зерна	Зерна легковесные, деформированные (иногда сплющенные с боков), сморщенные, в ряде случаев щуплые.	Зерно по форме размерам и выполненности не отличается от здорового
Характеристика поверхности и цвета зерна	Зерна белесые, лишенные блеска, меловидные, оболочки крошащиеся, частично отслаивающиеся. На поверхности могут присутствовать пятна и налет белого, розового или оранжевого цветов, удаляемый при трении и соскабливании.	Основная часть зерновки по цвету и блеску не отличается от здорового зерна. Оболочки эластичные, плотно прилегают к эндосперму. В области зародыша (иногда и в других частях зерновки) присутствуют размытые пятна кирпично-розового цвета. Пигмент расположен внутри оболочек, не удаляется при трении и соскабливании
Структура эндосперма	Эндосперм рыхлый, крошащийся, с мучнистой консистенцией.	По структуре эндосперм не отличается от здорового зерна
Наличие видимых признаков грибной инфекции на поверхности зерна. Жизнеспособность  и окраска зародыша	На зародышевой части и/или в бороздке присутствует светло-серый или светло-розовый войлочный налет грибницы, а также скопление спор гриба в виде выпуклых оранжевых подушечек и полос (спородохий). Зародыш нежизнеспособный,  на срезе темного цвета (серого, коричневого, бурого)	Отсутствие  на поверхности зерна светлого грибного налета, имеющего серо-розовые оттенки.  Зародыш жизнеспособный, на срезе соломенно-желтого цвета.
Возбудители заболевания	Грибы рода Fusarium (F.graminearum,  F. аvеnaceum, F.сulmorum и др.)	Грибы рода Alternaria и стерильный мицелий.

 
 

Наименование показателя	Фузариозное зерно	Розовоокрашенное нефузариозное зерно	Зерно, пораженное «оливковой плесенью» и «чернью»
Форма и выполненность зерна	Зерно легковесное, щуплое, часто недоразвитое	Зерно по выполненности и форме не отличается от здорового.	Зерно по выполненности и форме не отличается от здорового
Характеристика поверхности и цвета зерна	Зерно потемневшее, лишенное блеска, пленки хрупкие, частично отстают от зерна. На поверхности могут присутствовать пятна и налеты розового, оранжевого и черного цвета, частично удаляемые при трении.	Зерна с нормальным блеском, пленки эластичные, прочные. В бороздке и в области прикрепления зерна к колосу пленки окрашены в кирпично-красный цвет разной интенсивности. Пигмент расположен внутри оболочек, не удаляется при трении	Зерно потемневшее, с частичной потерей блеска. Пленки слабоэластичные, с темными размытыми пятнами, не удаляемыми с поверхности  при трении.
Структура эндосперма	Эндосперм рыхлый, крошащийся, с мучнистой консистенцией.	По структуре эндосперм не отличается от здорового зерна	По структуре эндосперм не отличается от здорового зерна
Наличие видимых признаков грибной инфекции на поверхности зерна. Жизнеспособ-ность  и окраска зародыша	Бесцветный и розовый войлочный грибной налет, скопления спор фузариев в виде оранжевых выпуклых подушечек и полос. Возможно образование плодовых тел гриба в виде выпуклых черно-фиолетовых бляшек, сливающихся в сажистый налет. Зародыш нежизнеспособный, на срезе темного цвета (серого, коричневого, бурого)	Отсутствие на поверхности пленок светлого грибного налета, имеющего розовый  оттенок. Зародыш жизнеспособный, соломенно-желтого цвета.	Порошащее бурое спороношение. Темноокрашенный мицелий грибов внутри, и на поверхности пленок образует размытые коричнево-бурые пята. Зародыш жизнеспособный, преимущественно соломенно-желтого цвета.
Возбудитель заболевания	Грибы рода Fusarium (F.graminearum, F.аvеnaceum, F. сulmorum и др.)	Грибы родов Drechslera, Bipolaris (т.н. «гельминтоспориоз»)	Грибы родов Alternaria, Сladosporium

 

    
Литература
1. Кравченко Л.В., Тутельян В.А. Обзор. Биобезопасность. Микотоксины – природные контаминанты пшеницы. // Вопросы питания. – 2005. – №3 –           С. 3-13.
2. Binder E.M., Tan L.M., Chin L.M. et al. Worldwide occurrence of mycotoxins in commodities, feeds and feed ingredients. // J. Animal feed science and technology. – 2007. – V.137. – P.265-282.
3. Новожилов К.В., Левитин М.М. Направление исследований для решения проблемы фузариоза колоса зерновых культур. // Вестник с.-х. науки. – 1990. – №10(409). – С. 64-67.
4. Львова Л.С., Кизленко О.И., Шульгина А.П. и др. Особенности образования дезоксиниваленола и зеараленона в зерне пшеницы, пораженной фузариозом колоса. // Микология и фитопатология. – 1997. – Вып. 6. –          С. 52-58.
5. Мачихина Л.И., Алексеева Л.В., Львова Л.С. Научные основы продовольственной безопасности зерна (хранение и переработка). – М.: Дели принт, 2007. – 382с.
6. Таможенный регламент Таможенного союза 021/2011 (ТР ТС 021/2011). О безопасности пищевых продуктов.
7. Таможенный регламент Таможенного союза 015/2011 (ТР ТС 015/2011). О безопасности зерна
8. Казаков В.Д, Кретович В.Л. Биохимия дефектного зерна и пути его использования. – М.: Наука, 1979. – 152с.
9. Львова Л.С., Мальцев В.А. О новом порядке приемки, контроля и использования фузариозной пшеницы и ячменя. // Защита растений – 1997. - №8. -С.23-25.
 

---