Fuzarioza pszenicy obniża jakość ziarna, mąki i pieczywa

Pszenica jest surowcem wykorzystywanym przede wszystkim do produkcji mąki, pieczywa, makaronów i innych produktów zbożowych. O jej wartości technologicznej decydują nie tylko zawartość białka i skrobi, ale też ich właściwości: zdolność mąki do tworzenia stabilnego ciasta, zatrzymywania gazów podczas fermentacji oraz uzyskania odpowiedniej objętości i struktury pieczywa.

Najnowszy przegląd autorstwa polskich naukowców omawia, jak zakażenie pszenicy przez pleśnie z rodzaju Fusarium oraz towarzyszące im mykotoksyny wpływają na skład ziarna, parametry mąki, cechy ciasta i efekty wypieku. Autorzy podkreślają, że nie można sprowadzać tego problemu wyłącznie do obecności toksyn.

Zakażenie zaczyna się na polu

Jedną z najważniejszych chorób powodowanych przez te pleśnie jest fuzarioza kłosów pszenicy. Jej rozwojowi sprzyja ciepła i wilgotna pogoda, zwłaszcza w okresie kwitnienia. Porażone kłosy mogą stopniowo bieleć, a ziarniaki bywają pomarszczone, lekkie i niekiedy różowawe. Według szacunków około 25% światowej produkcji zbóż może być zanieczyszczone mykotoksynami w różnym stopniu, co powoduje duże straty ekonomiczne i poważne obawy dotyczące bezpieczeństwa żywności. Raporty (FAO wskazują, że zanieczyszczenie mykotoksynami generuje straty rolnicze i przemysłowe wynoszące miliardy dolarów rocznie

Za fuzariozę kłosów najczęściej odpowiada Fusarium graminearum, choć istotne znaczenie mają także m.in. Fusarium culmorum i Fusarium avenaceum. Mogą wytwarzać mykotoksyny, w tym deoksyniwalenol (DON), zearalenon, niwalenol oraz toksyny T-2/HT-2. Związki te są ważne z punktu widzenia bezpieczeństwa żywności i pasz, ale sama obecność mykotoksyn nie wyjaśnia wszystkich zmian zachodzących w porażonym ziarnie.

Ziarno staje się drobniejsze i słabiej wypełnione

Autorzy wskazują, że w analizowanych badaniach zakażenie Fusarium najczęściej powodowało spadek masy tysiąca ziaren oraz gęstości usypowej ziarna, określanej także jako masa hektolitra. Oznacza to, że ziarno było drobniejsze i gorzej wypełnione, a więc miało niższą wartość jako surowiec do przemiału.

Skala pogorszenia tych parametrów zależała od gatunku pleśni, nasilenia choroby, odmiany pszenicy, warunków pogodowych i terminu zbioru. W jednym z przywołanych badań odmiany ocenione jako bardziej odporne na F. culmorum zachowywały wyższą masę hektolitra, natomiast u odmian podatniejszych jej spadkowi towarzyszyło większe nagromadzenie DON. W przeglądzie nie wymieniono nazw tych odmian.

Nie zawsze obserwowano wyraźne zmiany w całkowitej zawartości białka. W części badań pozostawała ona podobna, w innych nieznacznie rosła albo malała. O jakości technologicznej nie decyduje jednak wyłącznie ilość białka, lecz także jego skład i funkcjonalność.

Pogorszenie funkcjonalności glutenu

Białka glutenowe odpowiadają za sprężystość i rozciągliwość ciasta. Sieć glutenu umożliwia zatrzymywanie gazów powstających podczas fermentacji, dlatego jej stan ma duże znaczenie dla objętości i miękiszu chleba.

W wielu badaniach zakażenie Fusarium wiązało się z pogorszeniem jakości glutenu, mimo że całkowita zawartość białka nie musiała się zmieniać. Szczególnie istotne było uszkodzenie glutenin, zwłaszcza frakcji wysokocząsteczkowej, która odpowiada za wytrzymałość i elastyczność ciasta. Pleśnie wytwarzają enzymy zdolne do rozkładu składników ziarna. Proteazy mogą degradować białka glutenowe, a amylazy przyspieszać rozkład skrobi. W rezultacie ciasto może być mniej stabilne, słabiej odporne na rozciąganie i trudniejsze w obróbce. W jednym z cytowanych doświadczeń zakażenie wiązało się ze spadkiem odporności ciasta na rozciąganie oraz pogorszeniem jego zdolności do utrzymywania stabilnej struktury podczas wyrabiania. Autorzy podkreślają więc, że nie da się ustalić jednej prostej zależności między stężeniem DON a jakością pieczywa.

Mykotoksyny jako część problemu

Autorzy wskazują, że wysokie stężenie mykotoksyn nie musi samo w sobie wyjaśniać pogorszenia jakości ziarna lub mąki. Zakażenie obejmuje bowiem rozwój pleśni, uszkadzanie tkanek ziarniaka, działanie enzymów oraz reakcję obronną rośliny. Znaczenie ma też rodzaj porażenia, naturalne zakażenie w polu nie zawsze przebiega tak samo jak zakażenie wywołane sztucznie w doświadczeniu. W dostępnych badaniach obserwowano również zmiany dotyczące skrobi. Przy umiarkowanym porażeniu opisywano wzrost zawartości cukrów ogółem i cukrów redukujących, któremu towarzyszył spadek zawartości amylozy, celulozy i hemiceluloz. Autorzy powiązali te wyniki z rozkładem skrobi i ścian komórkowych bielma przez Fusarium. Takie uszkodzenia mogą dodatkowo zmieniać zachowanie mąki podczas produkcji ciasta.

Czy przemiał zmniejsza stężenie mykotoksyn w mące?

Mykotoksyny Fusarium często występują w większym stężeniu w zewnętrznych warstwach ziarna: w otrębach, warstwie aleuronowej i zarodku. Dlatego oczyszczanie, obłuszczanie oraz przemiał mogą obniżyć ich zawartość w mące jasnej, ponieważ część zanieczyszczeń przechodzi do frakcji otrębowych. Nie jest to jednak metoda usuwająca toksyny całkowicie. DON może przenikać również do bielma, a wypiek nie zapewnia jego pełnego rozkładu. W jednym z badań usunięcie 10% zewnętrznych warstw ziarna pszenicy durum obniżyło stężenie DON o 45%, ale nie oznaczało całkowitego wyeliminowania zanieczyszczenia. Z tego względu mąka pełnoziarnista, zawierająca wszystkie części ziarniaka, może zawierać więcej mykotoksyn niż mąka jasna otrzymana z tego samego ziarna.

Podsumowanie

Przegląd wskazuje, że zakażenie pszenicy przez Fusarium może obniżać zarówno bezpieczeństwo surowca jak i jego wartość technologiczną. Najbardziej powtarzalne obserwacje dotyczą spadku masy tysiąca ziaren, gęstości usypowej ziarna i jakości glutenu, a w konsekwencji pogorszenia właściwości reologicznych ciasta. Jednocześnie autorzy zaznaczają, że wyniki poszczególnych badań nie są w pełni porównywalne, ponieważ różniły się gatunkiem grzybów strzępkowych, odmianą pszenicy, metodą zakażenia, warunkami środowiskowymi i stosowanymi metodami analitycznymi. Nie należy więc oceniać jakości technologicznej ziarna wyłącznie na podstawie stężenia mykotoksyn. Najważniejsze pozostaje zatem ograniczanie zakażeń już podczas uprawy poprzez dobór odporniejszych odmian, właściwą agrotechnikę i terminowy zbiór.

Źródło: https://www.mdpi.com/2077-0472/16/17/1807