spfpХранение и переработка сельхозсырьяStorage and Processing of Farm Products2072-96692658-767XРОСБИОТЕХ10.36107/spfp.2023.465spfp-465Research ArticleБИОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ И МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫBIOTECHNOLOGICAL AND MICROBIOLOGICAL ASPECTSФузариоз зерна овса и выявление его в напитках на растительной основеOat Grain Fusariosis and Identification of Toxin Antigens in Plant-based Drinkshttps://orcid.org/0000-0002-5184-5842ХарламоваЛариса НиколаевнаKharlamovaLarisa N.

Ведущий научный сотрудник, 6052-7172

harlara@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0003-4820-6342СинельниковаМарина ЮрьевнаSinelnikovaMarina Yu.

Младший научный сотрудник, 9100-6184

marishulka21@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-1093-1303МатвееваДарья ЮрьевнаMatveevaDaria Yu.

Младший научный сотрудник, 1552-2330

organoleptika.lab@yandex.ruВсероссийский научно-исследовательский институт пивоваренной, безалкогольной и винодельческой промышленности – филиал ФГБНУ «Федеральный научный центр пищевых систем им. В.М. Горбатова» РАНРоссияAll-Russian Research Institute of the Brewing, Non-Alcoholic and Wine Industry - Branch of V. M. Gorbatov Federal Scientific Center for Food Systems of RASRussian Federation2023300920230394100Copyright © Харламова Л.Н., Синельникова М.Ю., Матвеева Д.Ю., 20232023Харламова Л.Н., Синельникова М.Ю., Матвеева Д.Ю.Kharlamova L.N., Sinelnikova M.Y., Matveeva D.Y.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.spfp-mgupp.ru/jour/article/view/465АННОТАЦИЯ

АННОТАЦИЯ

Введение

Введение. Напитки на растительном сырье, все больше становятся популярными не только как заменители животного молока, но и в качестве элемента правильного питания, особенно в сегменте функциональных напитков. Одним из популярных объектов сырья на российском рынке является овес. При использовании в производстве напитков, основным условием его применения является микологическая чистота, в частности отсутствие заражения грибами рода Fusarium. Фузариоз зерна сложное для изучения заболевание, т.к. в процессе образования и распространения болезни участвует целый ряд различных грибов р. Fusarium. Заболевание ведет не только к снижению урожайности злаков, но и значительно ухудшает его качественные характеристики. Основным проявлением болезни являются обесцвечивание колосковых чешуй на соцветиях зерновых культур. В дальнейшем на колосковых чешуйках появляется налет мицелия и спороношения гриба, имеющий розово-оранжевую или красновато-кирпичную окраску. Проанализировано влияние заболевания на структурные и биохимические особенности овса, способы заражения, а также распространение видов патогена. Проведены исследование по зараженности зерен овса пленчатых и голозерных форм, а проведены исследования по содержанию антигенов Fusarium иммуноферментным методом образцах промышленных напитков на растительной основе.

Цель

Цель. Выявление фузариоза в зерне овса и готовых растительных напитках.

Материалы и методы

Материалы и методы. Объекты исследований: зерно овса пленчатой формы урожая 2021 года выращенного в Ивановской области; зерно овса голозерной формы урожая 2021 года выращенного в Тульской области; промышленные образцы растительных напитков из овса со схожим составом. Методы исследований были проведены по показателям: оценка зараженности фузариумом; иммуноферментный метод определения антигенов Fusarium.

Определение антигенов Fusarium проводилось на автоматическом 8-канальном фотометре для иммуноферментного анализа Ledetect 96.

Результаты

Результаты. Установлена степень зараженности грибами рода Fusarium зерна овса голозерной и пленчатой форм. Проведен анализ зараженности образцов промышленных напитков из растительного сырья методом иммуноферментного анализа.  

Выводы

Выводы. В качестве показателя безопасности для растительных напитков необходим контроль антигенов Fusarium.

Background

Background: Plant-based drinks are becoming increasingly popular not only as substitutes for animal milk, but also as an element of proper nutrition, especially in the segment of functional drinks. One of the popular raw materials on the Russian market is oats. When used in the production of beverages, the main condition for its use is mycological purity, in particular the absence of contamination with fungi of the genus Fusarium. In Russia, plant-based drinks are a fairly young product that does not have regulatory documents regulating the indicators of microorganism contamination of the finished product. Fusarium grain not only leads to a decrease in cereal yields, but also significantly worsens its quality characteristics. A study was conducted on the contamination of oat grains of filmy and naked forms, as well as on the content of Fusarium antigens of various species characteristic of grain crops, such as F. graminearum, F. culmorum, F. sambucinum, F. sporotrichioides, F. tricinctum, F.fujikuroi , F. subalutinans, F. verticillicides, F. avenaceum, F. equiseti, F. poae, F. Moniliforme by enzyme immunoassay in samples of industrial plant-based beverages.

Purpose

Purpose: Detection of fusarium in oat grain and finished herbal drinks in order to confirm the quality and safety of the finished product.

Materials and methods

Materials and methods: Objects of research: filmy oat grain from the 2021 harvest, grown in the Ivanovo region; naked oat grain of the 2021 harvest, grown in the Tula region; industrial samples of herbal drinks made from oats. The studies were carried out according to the following indicators: assessment of Fusarium infestation; determination of antigens of Fusarium spp. enzyme immunoassay method. Determination of fusarium pathogen antigens was carried out using an automatic 8-channel photometer for enzyme immunoassay Ledetect 96.

Results

Results: The degree of infection by fungi of the genus Fusarium of oat grains of naked and chaffy forms has been established. An analysis of the contamination of samples of industrial drinks from plant raw materials was carried out using the enzyme immunoassay method. No Fusarium antigens were detected in the samples studied.

Conclusions

Conclusions: Monitoring of Fusarium antigens is necessary as a safety indicator for herbal beverages.

Овесфузариоззернонапитки на растительной основеантиген.Oatsfusariumgrainplant-based drinksantigenReferencesБуркин, А. А., Кононенко, Г. П., Гаврилова, О. П., & Гагкаева, Т. Ю. (2015). Микотоксикологическое обследование зерна овса и продуктов его переработки. Современная микология в России, (5), 221-223.Brand, T.S., Merwe, J.P., 1996. Nakedoats (Avenanuda) as a substitute for maize in diets for weanling and grower-finisher pigs. Animal Feed Science and Technology 57, 139–147.Волкова, Т. Н. (2010). Оценка зараженности зерна ячменя и солода плесневыми грибами. Пиво и напитки, (2), 26-32.Волкова Т. Н. Оценка зараженности зерна ячменя и солода плесневыми грибами. Пиво и напитки. - 2010. - № 2. - С. 26-32.Гаврилова, О. П., Гагкаева, Т. Ю., Орина, А. С., Маркова, А. С., Кабашов, А. Д., & Лоскутов, И. Г. (2021). Характеристика устойчивости селекционных линий овса к заражению Fusarium langsethiae и накоплению T-2/HT-2 токсинов. Вавиловский журнал генетики и селекции, 25(7), 732-739. https://doi.org/10.18699/VJ21.083F.M. Doohan, J. Brennan & B.M. Cooke. Influence of Climatic Factors on Fusarium Species Pathogenic to Cereals. European Journal of Plant Pathology volume 109, pages755–768 (2003).Гагкаева, Т. Ю., & Гаврилова, О. П. (2011). Особенности поражения овса фузариозом (обзор). Сельскохозяйственная биология, (6), 3-4.Gale L.R., Ward T.J., Balmas V., Kistler H.C. Population subdivision of Fusarium graminearum sensustricto in the Upper Midwestern United States. Phytopathology, 2007, 97(11): 1434-1439).Исачкова, О. А. (2018). Устойчивость голозерного овса к семенной инфекции. Сибирский вестник сельскохозяйственной науки, (2), 11-16. https://doi.org/10.26898/0370-8799-2018-2-2Gordon W.L. The occurence of Fusarium species in Canada. VI. Taxonomy and geographic distribution of Fusarium species on plants, insects and fungi. Can. J. Bot., 1959, 37: 257-290.Лоскутов, И. Г., Блинова, Е. В., Гаврилова, О. П., & Гагкаева, Т. Ю. (2016). Разнообразие культурного овса по хозяйственно ценным признакам и их связь с устойчивостью к фузариозу. Вавиловский журнал генетики и селекции, 20(3), 286-294. https://doi.org/10.18699/VJ16.151Гакаева Т.Ю., Гаврилова О.П. Фузариоз зерновых культур// Карантин и защита растений., 2009, 12: 13-16.Пирязева, Е. А., Кононенко, Г. П., & Буркин, А. А. (2016). Пораженность грубых кормов токсинообразующими грибами рода Fusarium. Сельскохозяйственная биология, (6), 937-945. https://doi.org/10.15389/agrobiology.2016.6.937rusИсачкова О.А. Устойчивость голозерного овса к семенной инфекции// Сибирский вестник с.-х. науки, 2018, том 48, № 2, с. 11–16.Шаболкина, Е. Н., Шевченко, С. Н., Баталова, Г. А., Васин, А. В., Анисимкина, Н. В., & Бишарев, А. А. (2020). Изучение биологической ценности белка зерна овса голозерного. Зернобобовые и крупяные культуры, (2), 78-83. https://doi.org/10.24411/2309-348X-2020-11173Lia, Å., Andersson, H., Mekki, N., Juhel, C., Senft, M., Lairon, D., 1997. Postprandial lipemia in relation to sterol and fat excretion in ileostomy subjects given oatbran and wheat test meals. American Journal of Clinical Nutrition 66, 357– 365.Decker, E. A., Rose, D. J., & Stewart, D. (2014). Processing of oats and the impact of processing operations on nutrition and health benefits. British Journal of Nutrition, 112(S2), 58-64. https://doi.org/10.1017/s000711451400227xLombertG. A., PellersP., RoscoeW., MancotiaM., NealR., ScottP. M.Mycotoxins in infant food cereals in the Canadian retail market. Food supplement. Kontam. 20 (2003), p. 494-504Gordon, W. L. (1959). The occurence of Fusarium species in Canada: VI. Taxonomy and geographic distribution of Fusarium species on plants, insects and fungi. Canadian Journal of Botany, 37(2), 257-290. http://dx.doi.org/10.1139/b59-021Peltonen-Sainio, P., Kontturi, M., Rajala, A., 2004. Impact dehulling oat grain to improve quality of on-farm produced feed. I. Hullability and associated changes in nutritive value and energy content. Agricultural and Food Science 13, 18–28.Lombert, G. A., Pellers, P., Roscoe, W., Mancotia, M., Neal, R., & Scott, P. M. (2003). Mycotoxins in infant food cereals in the Canadian retail market. Food Additives & Contaminants, 20(5), 494-504. https://doi.org/10.1080/0265203031000094645Peterson, D.M., 2004. Oat – a multifunctional grain. In: Peltonen-Sainio, P., Topi Hulmi, M. (Eds.), Proceedings, 7th International Oat Conference. Agrifood Research Reports 51. MTT Agrifood Research, Jokioinen, Finland, pp. 21–26.Manzali, R., Antari, A., Douaik, A., Taghouti, M., Benchekroun, M., Bouksaim, M., & Saidi, N. (2017). Profiling of nutritional and health-related compounds in developed hexaploid oat lines derivative of interspecific crosses. International Journal of Celiac Disease, 5(2), 72-76. https://doi.org/10.12691/IJCD-5-2-6Pettersson H., Olvang H. Trichothecene production by Fusarium poae and its ecology. Sydowia, 1997, Special Issue: 217-218).Martin, C., Schöneberg, T., Vogelgsang, S., Mendes Ferreira, C. S., Morisoli, R., Bertossa, M., Bucheli, T. D., Mauch-Mani, B., & Mascher, F. T. (2018). Responses of Oat Grains to Fusarium poae and F. langsethiae Infections and Mycotoxin Contaminations. Toxins, 10(1), Article 47. https://doi.org/10.3390/toxins10010047Premkumar, R., Nirmalakumari, A., &Anandakumar, C. R. (2017). Studieson Genetic Variability and Character Associationamong Yieldand Yield Attributing Traitsin Oats (Avenasativa L.). International Journal of Current Microbiology and Applied Sciences, 6(11): 4075-4083.Matsuyama, H., Shimazaki, Y, Ohshita, Y, & Watanabe, Y. (2014). Varietal difference in lodging resistance and Culm characteristics of wheat. Japan Journal of Crop Science, 83(2), 136-142. https://doi.org/10.1626/jcs.83.136Mushtaq Ahmad. Gul-Zaffar. Z. A. Dar. Mehfuza Habib. A review on Oat (Avena sativa L.) as a dual-purpose crop. Vol.9(4), pp. 52 -59, February 2014. https://doi.org/10.5897/SRE2014.5820.Mushtaq, A., Gul-Zaffar, Dar, Z. A., & Mehfuza, Н. (2014). A review on Oat (Avena sativa L.) as a dual-purpose crop. Scientific Research and Essays, 9(4), 52-59. https://doi.org/10.5897/SRE2014.5820Nicholson P., Chandler E., Draeger R.C., Gosman N.E., Simpson D.R., Thomsett M., Wilson A.H. Molecular tools to study epidemiology and toxicology of Fusarium head blight of cereals. Europ. J. Plant Pathol., 2003, 109: 691-703.Nazrul Islam, M., Tabassum, M., Banik, M., Daayf, F., Fernando, D., Harris, L., Sura, S., & Xiben, W. (2021). Naturally occurring fusarium species and mycotoxins in oat grains from Manitoba, Canada. Toxins, 13(9), Article 670. https://doi.org/10.3390/toxins13090670S. A. Stenglein. Fusarium poae: air that requires more attention. Journal of Plant Pathology. Volume. 91, No. 1 (March 2009), pp. 25-36 (12 pages).Pettersson, H., & Olvang, H. (1997). Trichothecene production by Fusarium poae and its ecology. Sydowia, Special Issue, 1997, 217-218.Waalwijk C., Kastelein P., De VriesI.e.a. Major changes in Fusarium spp. in wheat in the Netherlands. Europ. J. Plant Pathol., 2003, 109: 743-754.Prasad, R., Alok, J., Latha S., Arvind, K., & Unnikrishnan, V. S. (2015). Nutritional advantages of oats and opportunities for its processing as value added foods - a review. Journal of Food Science and Technology, 52(2), 662-675. https://doi.org/10.1007/s13197-013-1072-1Ward T.J., Clear R., Rooney A., O’Donnell K., Gaba D., Patrick S., Starkey D., Gilbert J., Geiser D., Nowicki T. An adaptive evolutionary shift in Fusarium head blight pathogen populations is driving the rapid spread of more toxigenic 10 Fusarium graminearum in North America. Fungal Genet. Biol., 2008, 45(4): 473-484.Premkumar, R., Nirmalakumari, A., & Anandakumar, C. R. (2017). Studies on Genetic Variability and Character Association among Yield and Yield Attributing Traits in Oats (Avena sativa L.). International Journal of Current Microbiology and Applied Sciences, 6(11), 4075-4083. https://doi.org/10.20546/ijcmas.2017.611.477Yan W., Fregeau - Reid J., Rioux S., Pageau D., Xue A., Martin R; Fedak G., DeHaan B., Lajeunesse J., Savard M. Response of oat genotypes to Fusarium head blight in Eastern Canada. Crop Sci., 2010, 50: 134-142.Yan, W., Fregeau - Reid, J., Rioux, S., Pageau, D., Xue, A., Martin, R, Fedak, G., De Haan, B., Lajeunesse, J., & Savard, M. (2010). Response of oat genotypes to Fusarium head blight in Eastern Canada. Crop Science, 50(1), 134-142. https://doi.org/10.2135/cropsci2009.03.0129Yan, W., Fregeau - Reid, J., Rioux, S., Pageau, D., Xue, A., Martin, R, Fedak, G., De Haan, B., Lajeunesse, J., & Savard, M. (2010). Response of oat genotypes to Fusarium head blight in Eastern Canada. Crop Science, 50(1), 134-142. https://doi.org/10.2135/cropsci2009.03.0129

The authors declare that there are no conflicts of interest present.