OVĚŘENÍ NUTRIČNÍ HODNOTY

Transkript

1 Česká zemědělská univerzita v Praze Fakulta agrobiologie, potravinových a přírodních zdrojů Katedra mikrobiologie, výţivy a dietetiky OVĚŘENÍ NUTRIČNÍ HODNOTY PROTEINU ZRNA PERSPEKTIVNÍCH KRMNÝCH LINIÍ A ODRŮD PŠENICE Disertační práce Doktorand: Školitel: Ing. Eva STEINBACHOVÁ doc. ing. Alois KODEŠ, CSc. PRAHA, 2011

2 Prohlašuji, že jsem předloženou práci vypracovala samostatně pod vedením doc. Ing. A. Kodeše, CSc. a použila pramenů, které cituji a uvádím v přiložené bibliografii. Sledování posuzovaných vzorků pšeničného zrna proběhla : v laboratořích KMVD ČZU v Praze a VÚRV v Praze Ruzyni v.v.i., kde jsem osobně zajišťovala základní ţivinové rozbory v rozsahu Weendenské analýzy u pšeničného zrna, diet pro laboratorní zvířata (včetně jejich moči a výkalů) a krmných směsí pro výkrm kuřecích brojlerů a prasat, na experimentální bázi KMVD ČZU v Praze pokusné stáji pro laboratorní zvířata, kde jsem ve spolupráci s techniky katedry zajišťovala bilanční a růstové pokusy na laboratorních potkanech, experimentální bázi (Krucemburk, Ţatec) odboru ţivočišné výroby ÚKZÚZ v Brně, kde jsem se spolupodílela na váţení zvířat a vyhodnocování krmných pokusů. V Praze, dne podpis

3 Poděkování Tato disertační práce byla uskutečněna s finanční podporou výzkumných záměrů : NAZV č. 1G SPECIFIKACE VLASTNOSTÍ A ZNAKŮ ZRNA PŠENICE SETÉ A JEJICH VAZEB KE KRMNÉ JAKOSTI SE ZAMĚŘENÍM NA EFEKTIVITU VÝŢIVY MONOGASTRŮ, MSM č SETRVALÉ ZEMĚDĚLSTVÍ, KVALITA ZEMĚDĚLSKÉ PRODUKCE, PŘÍRODNÍ A KRAJINNÉ ZDROJE. Dále bych chtěla poděkovat doc. Ing. A. Kodešovi, CSc. za odborné vedení, cenné rady a čas, který mi věnoval v průběhu studia i práce na disertaci. Dík rovněţ patří pracovníkům a kolegům studentům z katedry mikrobiologie, výţivy a dietetiky, FAPPZ, ČZU v Praze, obdobně jako pracovníkům VÚRV v.v.i. v Praze Ruzyni, Ing. Zdeňku Stehnovi, CSc. a Ing. Václavu Dvořáčkovi, PhD., za pomoc při zajišťování sledovaných vzorků pšeničného zrna, konzultace k problematice krmných obilovin i poskytnuté zázemí.

4 OBSAH 1. ÚVOD.8 2. LITERÁRNÍ REŠERŠE Základní informace o obilovinách Přehled produkce pšenice ve světě Produkce pšenice v ČR Význam pšenice ve výţivě zvířat Strukturní uspořádání obilného zrna Odlišnosti ve sloţení různých druhů obilovin Morfologické uspořádání zrna pšenice Chemické sloţení pšeničného zrna Dusíkaté látky Sacharidy Neškrobové polysacharidy Lipidy Problematika krmné hodnoty obilovin , Krmná hodnota pšenice Bílkovinné genetické markery pšenice Ţitná translokace Vliv systému hospodaření Odrůda jako faktor Odrůdy ozimé pšenice Společný katalog odrůd Identifikace genotypů pšenice na základě genetických markerů Směr ve šlechtění pšenice Další faktory související s jakostí pšeničného zrna PRACOVNÍ HYPOTÉZA CÍL PRÁCE MATERIÁL A METODIKA Předmět sledování Schéma pokusu Charakteristiky sledovaných objektů Zrno pšenice seté Experimentální diety Modelová zvířata Hospodářská zvířata...46

5 Zjišťované parametry Analytická vyšetření Nepřímá hodnocení s vyuţitím chemických metod Růstové a bilanční pokusy na potkanech Srovnávací krmné pokusy na kuřatech a prasatech Metodické přístupy Laboratorní rozbory Biologické experimenty Způsob vyhodnocení VÝSLEDKY A DISKUSE Základní ţivinové parametry sledovaného souboru pšeničného zrna Celková charakteristika souboru Vliv ročníku sklizně Vliv genotypu na obsah ţivin Aminokyselinové sloţení bílkovin pšeničného zrna Vliv ročníku na koncentraci aminokyselin v proteinu Vliv genotypu na koncentraci aminokyselin v proteinu Porovnání aminokyselinové skladby pšeničné a standardní bílkoviny Efektivnost pšeničného proteinu v dietách modelových zvířat Koeficient stravitelnosti a biologická hodnota bílkovin Vzájemný vztah mezi parametry Sledované pšenice a produkční parametry výkrmu kuřecích brojlerů Vliv jednotlivých faktorů Predikce krmného efektu Produkční účinnost vybraných pšenic v KS pro výkrm prasat Analýza parametrů uţitkovosti Korelační a regresní analýza ZÁVĚR A DOPORUČENÍ POUŢITÁ LITERATURA PŘÍLOHY...I Seznam pouţitých zkratek, tabulek, grafů, obrázků a rovnic XXXVII Seznam vlastních publikací..xlii

6 SEZNAM TABULKOVÝCH PŘÍLOH PŘÍLOHA 1: Průměrný úhrn sráţek a průměrná teplota vzduchu v letech na sledovaném stanovišti (údaje ČHMÚ) PŘÍLOHA 2: Rozloţení průměrných měsíčních teplot a sráţek v letech na sledovaném stanovišti (údaje ČHMÚ) PŘÍLOHA 3: Receptury 20 izonitrogenních diet pro laboratorní potkany pouţitých při testaci zrna pšenice ze sklizní 2005 a PŘÍLOHA 4: Receptury 20 krmných směsí pro výkrm brojlerů, pouţitých při testaci zrna pšenice ze sklizně 2005, 2006 a PŘÍLOHA 5: Receptury 7 krmných směsí pro výkrm prasat, pouţitých při testaci vybraných linií pšenice ze sklizně 2006 a PŘÍLOHA 6: Obsah základních ţivin v posuzovaném pšeničném zrnu rok sklizně 2005 PŘÍLOHA 7: Obsah základních ţivin v posuzovaném pšeničném zrnu rok sklizně 2006 PŘÍLOHA 8: Obsah základních ţivin v posuzovaném pšeničném zrnu rok sklizně 2007 PŘÍLOHA 9: Tukeyho metoda porovnání významných rozdílů v obsahu proteinu celého souboru v jednotlivých letech PŘÍLOHA 10: Tukeyho metoda porovnání významných rozdílů v obsahu proteinu u souboru s translokací (ANO) v jednotlivých letech PŘÍLOHA 11: Tukeyho metoda porovnání významných rozdílů v obsahu proteinu u souboru bez translokace (NE) v jednotlivých letech PŘÍLOHA 12: Koncentrace ESENCIÁLNÍCH aminokyselin v gramech na 16 g N v zrně ze sklizně roku 2005 PŘÍLOHA 13: Koncentrace ESENCIÁLNÍCH aminokyselin v gramech na 16 g N v zrně ze sklizně roku 2006 PŘÍLOHA 14: Koncentrace ESENCIÁLNÍCH aminokyselin v gramech na 16 g N v zrně ze sklizně roku 2007 PŘÍLOHA 15: Průměrný obsah NEESENCIÁLNÍCH aminokyselin v proteinu pšeničného zrna v gramech na 16 g N v průměru ročníků PŘÍLOHA 16: Charakteristiky proteinu pšeničného zrna ze sklizně roku 2005, vyjádřené prostřednictvím CS a EAAI PŘÍLOHA 17: Charakteristiky proteinu pšeničného zrna ze sklizně roku 2006, vyjádřené prostřednictvím CS a EAAI

7 PŘÍLOHA 18: Charakteristiky proteinu pšeničného zrna ze sklizně roku 2007, vyjádřené prostřednictvím CS a EAAI PŘÍLOHA 19: Výsledky vyhodnocení bilančních pokusů na potkanech s pšeničním zrnem ze sklizně roku 2005 a/ s ţitnou translokací, b/ kontrolních odrůd, c/ bez ţitné translokace PŘÍLOHA 20: Výsledky vyhodnocení bilančních pokusů na potkanech s pšeničním zrnem ze sklizně roku 2006 a/ s ţitnou translokací, b/ kontrolních odrůd, c/ bez ţitné translokace PŘÍLOHA 21: Sumarizace výsledků výkrmu kuřecích brojlerů se zrnem pšenice ze sklizní let a/ s ţitnou translokací, b/ kontrolních odrůd, c/ bez ţitné translokace PŘÍLOHA 22: Sumarizace výsledků konverze a indexu PER při výkrmu kuřecích brojlerů se zrnem pšenice ze sklizní let PŘÍLOHA 23: Obsah sledovaných látek v původní hmotě prsní a stehenní svaloviny u kuřecích brojlerů PŘÍLOHA 24: Kvalitativní parametry sušiny vzorků prsní a stehenní svaloviny u kuřecích brojlerů PŘÍLOHA 25: Protokol senzorického posouzení vzorků prsní a stehenní svaloviny u kuřecích brojlerů PŘÍLOHA 26: Celkové podklady z krmných pokusů na prasatech (sklizeň let 2006 a 2007) PŘÍLOHA 27: Korelační koeficienty mezi MNOŢSTVÍM (N x 5,70) a KVALITOU proteinu zrna, vyjádřenou koncentrací aminokyselin PŘÍLOHA 28: Podklady pro regresní analýzu vztahu mezi N-látkami a koncentrací vybraných AMK, resp. EAAI PŘÍLOHA 29: Vazba mezi koncentrací jednotlivých AMK v pšeničném proteinu a odezvou laboratorních potkanů, včetně KONSTANTY a SMĚRNICE, příslušných predikčních regresních rovnic PŘÍLOHA 30: Vazba mezi chemickými parametry proteinu zrna a odezvou kuřecích brojlerů, včetně KONSTANTY a SMĚRNICE příslušných predikčních regresních rovnic PŘÍLOHA 31: Vazba mezi chemickými parametry proteinu zrna a odezvou vykrmovaných prasat, včetně KONSTANTY a SMĚRNICE příslušných predikčních regresních rovnic PŘÍLOHA 32: Vazba mezi biologickou odezvou laboratorních potkanů vykrmovaných kuřecích brojlerů, včetně KONSTANTY a SMĚRNICE příslušných predikčních regresních rovnic PŘÍLOHA 33: Vazba mezi PER potkanů, kuřat a prasat, včetně KONSTANTY a SMĚRNICE příslušných predikčních regresních rovnic.

8 1. ÚVOD V půdně - klimatických podmínkách České republiky patří obilniny k zemědělským plodinám, které v produkci kumulují značné mnoţství energie. Z uvedeného důvodu jsou vhodným koncentrovaným krmivem pro výţivu nejrůznějších druhů a kategorií zvířat. Přes všechny strukturální změny v zemědělské výrobě, včetně sniţování stavů hospodářských zvířat, zůstává v tuzemsku význam krmných obilovin nezměněný, v některých případech (v souvislosti se zákazem zkrmování krmiv ţivočišného původu) dokonce i roste. Z celkové domácí produkce pšeničného zrna bývá v České republice zkrmováno hospodářským zvířatům více neţ jedna polovina (kolem 55 %) vyrobeného mnoţství. Nehledě na tuto skutečnost, nebyla dosud stanovena kriteria hodnocení krmné jakosti pšenice a to proto, ţe se jedná o značně komplikovanou záleţitost, danou souhrnem nutričních, dietetických i technologických vlastností či znaků. Krmná hodnota libovolného krmiva, včetně zrna pšenice, je determinována obsahem jednotlivých ţivin a specificky účinných látek, jejich přístupností, vyváţeností, energetickou hodnotou, dietetickými, specifickými a dalšími vlastnostmi, ovšem i moţnou přítomností neţádoucích vazeb a substancí, antinutričních látek a jiných depresorů. Nízká výţivná hodnota cereálních bílkovin je způsobena zejména vysokým podílem bílkovinných frakcí typu prolaminů, které se vyznačují nízkým obsahem esenciálních aminokyselin, zejména lyzinu, tryptofanu, metioninu a argininu. Ve vztahu ke kvalitě proteinu je krmná hodnota pšeničného zrna limitována především stravitelností bílkovin a jejich aminokyselinovým sloţením. Obsah bílkovin v zrnu je však velmi variabilní (rozpětí bývá velice široké dokonce od 60 do 200 g. kg -1 ) a je výsledkem jak genetických, tak agrotechnických vlivů. Míra vyuţitelnosti dusíku bílkovin pšenice v ţivém organismu je proto závislá nejenom na celkovém mnoţství aminokyselin, ale i na rovnováze jejich poměrů. Doposud provedená ověřování potvrzují, ţe odrůdy krmného uţitkového typu, spadají spíše do skupin pšenic chlebových a ostatních (A kvalitní pekařská jakost, B chlebová pekařská jakost, C ostatní nevhodná pekařská jakost). Tomuto poţadavku poněkud neodpovídá odrůdová skladba pěstovaných pšenic v tuzemsku, kdy na plochách osetých touto plodinou jsou téměř ve všech výrobních typech upřednostňovány (s vidinou lepšího zpeněţování) odrůdy pšenic s vysokou pekárenskou jakostí /třídy elita (E) a (A)/. Poznatky rovněţ potvrzují, ţe při výběru krmných odrůd pšenic nemůţe být kritériem pouze jejich 8

9 nevhodnost k potravinářskému vyuţití, a to s ohledem na variabilitu jakostních parametrů, danou jak vnitřními (genetickými), tak vnějšími faktory (prostředí). Z tohoto pohledu je nezbytné ve šlechtitelském procesu, perspektivní kultivary krmných pšenic komplexně prověřovat na jejich produkční účinnost ve výţivě nepřeţvýkavých hospodářských zvířat (prasata a drůbeţ jsou největšími konzumenty pšenice) a to nejen fyzikálními či chemickými, ale i biologickými metodami. Protoţe právě posledně jmenované metody jsou časově i finančně náročné, byla naše práce orientována na pomoc při vyhledávání takového (relativně lehce stanovitelného) parametru, který by umoţnil s dostatečnou přesností predikovat krmnou jakost pšeničného zrna. 9

10 2. LITERÁRNÍ REŠERŠE Základní informace o obilovinách PŘÍHODA a kol. (2004) konstatuje, ţe obiloviny (cereálie) patří botanicky mezi traviny (Gramineae). Téměř všechny známé obiloviny patří do čeledi lipnicovité (Poaceae). Společný botanický původ obilovin předurčuje jejich značnou vzájemnou podobnost jak ve struktuře a tvorbě zrna (např. v uspořádání obalových a podobalových vrstev zrna), tak v jeho chemickém sloţení (např. v zastoupení jednotlivých aminokyselin v obilné bílkovině nebo mastných kyselin v tukových sloţkách). Obiloviny mají ve výţivě lidstva rozhodující podíl. V celosvětovém průměru pokrývají 56 % energetických potřeb a přes 30 % spotřeby bílkovin (PETR, 2001). Vlivem různých klimatických podmínek a během staletí šlechtění a pěstování se však současně vytvořily odlišnosti mezi jednotlivými botanickými rody a druhy obilovin i mezi jednotlivými odrůdami téhoţ druhu, příkladně ve sloţení a obsahu tzv. slizovitých látek, které silně váţou vodu, v obsahu tuku nebo v kvalitě bílkovin (PŘÍHODA a kol., 2004). Zkrmování obilovin monogastrickým zvířatům či polygastrům není ţádnou novinkou. S rostoucími nároky na optimální výţivu a respektování všech základních podmínek sloţení krmných dávek a diet, techniky a technologie krmení, hygieny výţivy i dalších parametrů, je studium a hodnocení nutriční kvality obilovin jednou z cest ke zvyšování jejich produkční účinnosti a tím i ke zvyšování ekonomické efektivnosti výroby ţivočišné produkce (VACULOVÁ a kol., 2006). Obiloviny jsou ve výţivě zvířat nejen důleţitým zdrojem energie, ale také důleţitým zdrojem bílkovin (ZEMAN et al., 2003). BICAR et al. (2008) uvádí, ţe obecně jsou obilné bílkoviny chudé na lyzin (obsah 1,5-4,5 %, oproti doporučení WHO 5,5 %), tryptofan (obsah 0,8-2,0 %, doporučení WHO 1,0 %) a threonin (obsah 2,7-3,9 %, doporučení WHO 4,0 %). Kvůli této nedostatečnosti, jsou tyto esenciální aminokyseliny (EAA) limitujícími aminokyselinami obilnin. Z ekonomického a výţivového hlediska je důleţité zvyšovat obsah EAA v obilných bílkovinách Přehled produkce pšenice ve světě Během posledního století byla věnována mimořádná pozornost šlechtění pšenice. Ta má nejen unikátní vlastnosti pro pekařské vyuţití (mimořádná kvalita bílkovin způsobuje nakypřenější strukturu a vyšší klenbu pečeného výrobku), ale existuje také mnoho jejich 10

11 botanických druhů. Mezi nejrozšířenější komerčně pěstované odrůdy patří: Triticum durum, Triticum aestivum, Triticum spelta. Pšenice je z celosvětového pohledu nejvýznamnější plodinou a také nejvýznamnější potravinou. V současné době patří podle statistik pšenice a rýţe ke dvěma obilovinám s největším objemem produkce na světě. (PŘÍHODA a kol., 2004). Podle údajů USDA z listopadu 2010 činila světová produkce pšenice v uplynulém marketingovém roce 2009/2010 celkem 682,70 mil. tun (z toho celkem USA 60,37 mil. tun, EU 138,06 mil. tun, ostatní evropské země 3,8 mil. tun, SNS 113,84 mil. tun) a světová produkce rýţe činila 441,03 mil. tun. Světová produkce ostatních obilovin činila celkem 1108,8 mil. tun. Celkem tak globální produkce obilovin dosahovala 2,233 mld. tun Nejvýznamnějšími producenty pšenice jsou EU, Čína a Indie (KŮST a POTMĚŠILOVÁ, 2010). MARTÍNEK (2003) uvádí, ţe na pšenici závisí 35 % světové populace a proto je právem pokládána za nejvýznamnější plodinu pro lidskou výţivu. Vzhledem k očekávanému nárůstu světové populace na předpokládaných 8 miliard lidí v roce 2020, musí být globální potřeba zvyšování produkce dosahována především cestou zvyšování hektarových výnosů. Pšeničné zrno je nenahraditelnou surovinou na výrobu kynutých pekárenských výrobků. Pouţívá se také na výrobu různých druhů pečivárenských výrobků, snídaňových cereálií, těstovin a mnoha dalších výrobků. Roste také nepotravinářské vyuţití pšenice. Pšeničné zrno se stává nedílnou součástí krmných směsí, je surovinou pro výrobu škrobu a ethanolu (KULP and PONTE, 2000). Není třeba zdůrazňovat stále existující problém nedostatku potravin ve světě. Aby byla uspokojena poptávka po pšenici, bylo by potřeba dosahovat roční produkce okolo jedné miliardy tun pšenice v roce 2020, coţ by odpovídalo dosaţení průměrného výnosu 3,8 4,0 t.ha -1. Světové trendy ve vývoji produkce pšenice však naznačují, ţe tento předpoklad je zcela nereálný a lze tedy očekávat další prohlubování rozdílů mezi bohatými a chudými zeměmi světa. Na rozdíl od toho se ve státech EU často hovoří o nadprodukci obilnin a uplatňují se ekonomické regulační nástroje, orientované na její sniţování (pěstitelské kvóty). Je zřejmé, ţe pro uspokojení lidských potřeb je nezbytné, aby celosvětově fungovaly vzájemné vazby mezi: a) výkonností genotypu (odrůdou), b) realizací jejího výnosového potenciálu v daném zemědělském prostředí, c) obchodem a d) oblastmi spotřeby vyprodukované produkce. Z výše uvedených rozporů je evidentní, ţe zásadní problémy v tomto systému nejsou podmíněny nedostatky týkajícími se výkonností odrůdy, ale především systémem hospodaření a obchodu MARTÍNEK (2003). 11

12 Graf znázorňuje stav z hlediska celosvětové produkce, spotřeby a konečných zásob ku spotřebě. Spotřeba pšenice by měla v sezóně 2010/2011 po třech letech překonat produkci. Konečné zásoby jsou však na dostatečné úrovni, aby pomohly vykrýt nedostatky způsobené výpadky produkce. Graf Celosvětová produkce a spotřeba pšenice (v tis. tun) (KŮST a POTMĚŠILOVÁ, 2010) Produkce pšenice v ČR Z dlouhodobého pohledu se celková osevní plocha pěstovaných obilovin v ČR příliš nemění a stále osciluje kolem výměry tis. ha. Celková sklizeň obilovin v roce 2010 byla 7038,2 tis. tun. Jednalo se o průměrnou sklizeň, která svým objemem dostatečně zabezpečuje kvantitativní pokrytí domácí potřeby, která v průměru činí tis. tun (KŮST a POTMĚŠILOVÁ, 2010). Pšenice je v tuzemsku nejvýznamnější obilovinou. Její podíl na celkové produkční ploše obilovin je více neţ 50 %. Zastoupení pšenice na produkci obilovin celkem činí kolem 55% (HEMRLOVÁ, 2008). Důvody určité stabilní výměry pěstování pšenice spočívají především ve výnosové jistotě s moţností exportu a případné nabídky do intervenčního nákupu (KŮST a POTMĚŠILOVÁ, 2010). Pšenice je u nás pěstována přibliţně na 800 tisících hektarech (viz tab ). K pěstování se pouţívá téměř výhradně pšenice setá (Triticum aestivum L.) vhodná pro 12

13 výrobu chleba a dalších pekařských a pečivárenských výrobků a ve velké míře se vyuţívá ke krmení hospodářských zvířat (STEHNO, 2006 a ). V posledních letech, zejména díky strukturálním změnám v českém zemědělství, nabývá na významu také segment exportu pšenice. Je pravdou, ţe narůstající export pšenice v zrnu, tedy jako suroviny bez vyuţití moţnosti vyšší přidané hodnoty, je realitou posledních let. Největší naději exportního uplatnění má potravinářská pšenice nejvyšší kvality. Moţnosti exportu potravinářské pšenice se v našich podmínkách ovšem jeví jako poměrně nestabilní. Proto by bylo vhodné zaměřit se spíše na domácí zpracování a následné uplatnění hotových výrobků na mezinárodním trhu (SLAVOJ a kol., 2009). Pšenice je stále v ČR nejdůleţitější krmnou obilovinou. V marketingovém roce 2009/2010 došlo k dalšímu poklesu její krmné spotřeby na 1285,0 tis. tun (viz tab ), coţ vyplývá především z dalšího poklesu stavu hospodářských zvířat (především monogastrů prasat a drůbeţe) a niţšího vyuţití pšenice v krmivech. Podstatná část pšenice je stále pěstována s cílem dosáhnout potravinářskou kvalitu a zajistit si tak vyšší hladinu realizační ceny. Tabulka Bilance produkce a spotřeby pšenice v ČR pro jednotlivé marketingové roky (KŮST a POTMĚŠILOVÁ, 2010). UKAZATEL Jednot -ka 2006/ / / / /2011 Osevní plocha tis. ha 781,5 811,0 802,3 831,3 833,6 Výnos t/ha 4,49 4,86 5,77 5,24 5,07 Výroba tis. t 3506,3 3938,9 4631,5 4358,1 4227,6 Domácí spotřeba celkem, z toho: tis. t 2967,5 2918,0 2967,0 2850,0 2830,0 - potraviny tis. t 1150,0 1210,0 1200,0 1250,0 1230,0 - osiva tis. t 175,0 188,0 192,0 185,0 195,0 - krmiva tis. t 1632,0 1500,0 1450,0 1285,0 1250,0 - techn. uţití tis. t 10,5 20,0 12,5 13,0 15,5 Poznámka: Marketingový rok pro komoditu obiloviny začíná a končí následujícího kalendářního roku, odhad V marketingovém roce 2009/2010 nebyly problémy se zajištěním dostatku kvalitní suroviny pro potřeby krmivářského sektoru a to především z pohledu vysoké produkce této komodity. V marketingovém roce 2010/2011 se očekává ve srovnání s předchozím marketingovým 13

14 rokem mírné sníţení uţití pšenice pro krmivářské účely z 1285 tis. tun na 1250 tis. tun (KŮST a POTMĚŠILOVÁ, 2010) Význam pšenice ve výţivě zvířat Zrno obilnin, jak uvádí VACULOVÁ (2000), se vyuţívá v první řadě k výţivě monogastrů, zejména prasat. Je však rovněţ vhodným jadrným krmivem i pro ostatní skupiny hospodářských zvířat, zvláště v intenzivních chovech drůbeţe a přeţvýkavců. Zahraniční studie předkládají mnoţství teoretických a v posledních letech i praktických dokladů o tom, ţe správná volba druhu, odrůdy, způsobu zpracování zrna apod., významně ovlivňuje konečnou ekonomickou efektivnost výţivy zvířat, jejich zdravotní stav a dokonce i napomáhá ochraně ţivotního prostředí. V řadě zemí (Kanada, Austrálie, Dánsko) proto patří studium krmné kvality zrna mezi výzkumné priority současnosti. Obiloviny jsou naší nejvýznamnější surovinou pro výrobu krmných směsí, kdyţ tvoří zhruba 65,6 % z krmných surovin. Obiloviny pak byly v roce 2004 zastoupeny ze 47,7 % pšenicí, 31,1 % ječmenem, 2,8 % ovšem, 3 % ţitem a triticale, 15 % kukuřicí a 0,4 % ostatními obilovinami (VACULOVÁ a kol., 2006). Pro hospodářská zvířata je pšenice jako jadrné krmivo především zdrojem energie, kterou zabezpečují hlavně sacharidy (nejvýznamnější škrob), dále dusíkaté látky a v minimální míře tuky (VACULOVÁ a HORÁČKOVÁ, 2007). STEHLÍKOVÁ (2005) uvádí, ţe obiloviny vnášejí do kompletních krmných směsí pro prasata asi 80 % metabolizovatelné energie, ale jen 50 % dusíkatých látek, pouze 30% celkového lyzinu a 27 % skutečně stravitelného lyzinu. Obiloviny obsahují velmi málo vápníku a zejména stravitelného fosforu. Šlechtění obilovin na vyšší obsah kupříkladu lyzinu je však velikým problémem, neboť se ukázalo, ţe existuje silná negativní korelace mezi obsahem lyzinu a velikosti zrna a ta se jeví jako nepřekonatelná. Kombinace optimálního obsahu nutričně plnohodnotných dusíkatých látek a poţadovaného výnosu zrna tedy naráţí na biologické bariéry a její realizace v podobě nových produktivních odrůd obilovin zřejmě není v brzké době reálná. Podle dosavadních poznatků, jak uvádí VACULOVÁ (1999), by mělo zrno obilovin mít především vysokou energetickou hodnotu, danou zastoupením energeticky bohatých = organických ţivin, jako je škrob a tuky. Dále by se mělo vyznačovat dostatečným podílem stravitelných bílkovin s poţadovaným aminokyselinovým sloţením (důraz je kladen na to, aby mnoţství esenciálních aminokyselin v dusíkatých látkách odpovídalo potřebám 14

15 jednotlivých skupin hospodářských zvířat) a zároveň co nejniţším obsahem nestravitelných látek, včetně přirozených škodlivin s antinutričním účinkem (vláknina, neškrobové polysacharidy, polyfenoly, fytáty, inhibitory aktivity enzymů). V důsledku vysokého podílu zrna v krmných směsích představují obilniny nejen hlavní energetický zdroj, ale i významný zdroj dusíkatých látek Strukturní uspořádání obilného zrna Podle PŘÍHODY a kol. (2004) se zrno obilovin liší především tvarem, velikostí a podílem jednotlivých vrstev. Absolutní rozměry zrna se mohou poněkud lišit i pro stejný druh obiloviny v závislosti na odrůdě, klimatických podmínkách kaţdého roku a lokality (především dešťové sráţky, sluneční osvit, teplotní profil, nadmořská výška), kvalitě půdy a agrotechnice (především přihnojování a dodrţování agrotechnických termínů). Obecná charakteristika zrna obilnin uvádí, ţe obsahuje v průměru 10 aţ 14 % vody, 50 aţ 75 % sacharidů, 2 aţ 7 % tuku, 7 aţ 12 % N-látek, a ţe patří ke krmivům s nízkým obsahem hrubé vlákniny, nejniţším obsahem minerálních látek, ovšem s výjimkou fosforu (WEISS et al., 1992), ale dostatečným obsahem vitamínů skupiny B a E (ZELENKA, 1990). Dostupnost a vyuţitelnost energie z různých částí zrna obilnin modifikuje morfologická struktura a chemické diference ve sloţení obalových vrstev (pluchy, perikarpu, aleuronu a subaleuronové vrstvy) s vysokým obsahem N-látek, minerálních látek, ale také hrubé vlákniny, neškrobových polysacharidů a dalších krmivářsky neţádoucích látek (BHATTY, 1986; NEWMAN and NEWMAN, 1988; VACULOVÁ, 1995) Odlišnosti ve sloţení různých druhů obilovin Pro posuzování krmných charakteristik zrna obilnin pro rozdílné kategorie hospodářských zvířat je důleţitý souhrn všech nutričních, dietetických i technologických vlastností a parametrů. Řada autorů hodnotila chemické sloţení nejrůznějších krmiv (REGIUS- MOCSENYI and ANKE, 1992; WEISS and JANSSEN, 1992; EWING, 1997 aj.). I kdyţ se jejich výsledky řádově neliší, zjištěné rozdíly jsou z hlediska poţadavků na moderní výţivu zvířat poměrně významné. Z důvodu enormního nárůstu počtu nových odrůd stávajících i nově vytvořených druhů zemědělských plodin, změn v důsledku odlišných pěstebních technologií, diferencí v zásobení půdy ţivinami i dalších změn v důsledku globálních procesů (jako je výskyt kyselých dešťů, oteplování, zvýšení koncentrace ozónu, aj.) nebo antropogenní činnosti dochází k tomu, ţe původní údaje o jejich chemickém sloţení 15

16 mnohdy nejsou aktuální. K těmto závěrům docházejí zahraniční i tuzemští autoři (SULEIMAN et al., 1997; ANDREWS, 1998; SAUVANT et al., 2002), kteří doporučují hodnotit chemické sloţení krmiv a krmných surovin častěji, aby byla dostupná data co moţná nejspolehlivější. TAVERNER (1988) uvádí, ţe pokud se zrno obilovin posuzuje jako krmivo v porovnání s jinými druhy zemědělských plodin nebo krmivy ţivočišného původu, dá se souhlasit s názorem, ţe rámcově jsou si všechny obiloviny podobné. Podrobnější studium však prokazuje, ţe v dostatečně rozsáhlém souboru můţeme detekovat statisticky významné rozdíly v obsahu a sloţení ţivin i dalších důleţitých látek nejen mezi jednotlivými druhy, ale i v rámci odrůd uvnitř jednoho druhu (VACULOVÁ, 1995) a v důsledku odlišných vegetačních a klimatických podmínek (PEREZ-VENDRELL et al., 1996; EHRENBERGEROVÁ a kol., 1997; ČERMÁK, 2002). VACULOVÁ a kol. (2006) uvádí existující variability v obsahu některých ţivin zrna vybraných obilnin (viz tab ). Tabulka Variabilita obsahu ţivin a dalších látek v zrně obilnin (VACULOVÁ a kol., 2006) UKAZATEL Pšenice Ječmen Tritikale Ţito Oves setý Sacharidy (%) 65,4-84,0 55,8 84,0 71,8 62,9 67,4 Škrob (%) ,9 67,8 34,4 70,0 Vláknina (%) 0,74 3,10 0,5 9,3 1,72 2,90 2,2-2,4 1,0 28,9 Beta-gluk. (%) 0,5 1,0 1,9 11, ,00-3,83 NL (%) ,1 21, ,7 10,5 9,3 23,2 Tuk (%) 1,5 3,32 0,9 3,4 1,50 1,61 1,5 4,5 2,0 10,5 Popel (%) 1,4 2,0 1,3 2,5 1,67 2,90 1,8 1,9 1,6 9,6 P (mg/g) 3,5 4,0 1,89 3,80 3,90 4,40 3,60 0,5 10,2 K (mg/g) 3,7 4,5 1,60 5,62 5,60 5,20 2,2 8,9 Ca (mg/g) 0,1 0,6 0,11 0,61 0,09 1,20 0,09 0,04 0,59 Mg (mg/g) 0,11-1,50 0,11 1,20 0,13 0,13 0,13 Obecně je stravitelnost energie a škrobu ze zrna obilnin dobrá (HAYER et al., 1961). Z výsledků získaných při studiu krmné kvality domácích odrůd obilovin pšenice, ječmene a triticale v pokusech in vivo na laboratorních potkanech a prasatech se potvrdilo, ţe v hodnotách brutto energie si byly všechny zkoušené obiloviny velmi podobné (VACULOVÁ, 1995; VACULOVÁ a HEGER, 1998). 16

17 Morfologické uspořádání zrna pšenice U obilovin závisí chemické sloţení a výţivná hodnota zrna na hmotnostních podílech částí zrna, které jsou dány zvláštnostmi jednotlivých druhů. Obecně platí, ţe hlavní sloţkou kvítkových orgánů (plucha a pluška v případě pluchatých obilek) a obalových vrstev (oplodí a osemení) je vláknina (VACULOVÁ a HORÁČKOVÁ, 2007). Zrno pšenice má většinou oválný tvar (viz obr ), ale u různých druhů pšenic se můţe pohybovat od sférického přes dlouhý, úzký aţ po plochý tvar. Zrno je většinou 5 9 mm dlouhé a jeho hmotnost se pohybuje mezi mg. Klíček zaujímá v sušině pšeničného zrna 2 3 %, otruby % a endosperm % (BELDEROK et al., 2000). Obrázek Podélný řez pšeničným zrnem se znázorněním jeho morfologických vrstev. Vrstva přicházející při mletí do otrub označena O, do mouky označena E, odstraňované s klíčkem K (PŘÍHODA a kol., 2004) 17

18 Oplodí má za úkol chránit zrno před mechanickým poškozením a krátkodobými účinky vody a škodlivých látek. Osemení nese v buňkách barviva, které určují vnější barevný vzhled zrna. Na rozhraní mezi obalovými vrstvami a endospermem je měkčí jednoduchá vrstva velkých buněk tzv. aleuronová. Tato vrstva se skládá převáţně z bílkovin (cca 30 %) a z vlákniny a má nejvyšší obsah minerálních látek ze všech buněk zrna (PŘÍHODA a kol., 2004). Zárodek je hlavním zdrojem tuků, specifických bílkovin a také minerálních látek. Rozdíly, které se projevují v rámci jednoho druhu, se ani tak netýkají odlišností v hmotnostním podílu jednotlivých částí zrna, jako odrůdových diferencí v chemickém sloţení a zastoupení dílčích sloţek zrna (viz tab ), které se mohou měnit i v důsledku působení vnějších faktorů (VACULOVÁ a HORÁČKOVÁ, 2007). Tabulka Zjištěná maximální rozmezí hmotnostních podílů částí zrna pšenice (PŘÍHODA a kol., 2004) Část zrna Rozmezí podílů (% hmotnostní) oplodí a osemení (bez hyalinní vrstvy) 3,5 9,5 aleuronová a hyalinní vrstva 4,6 10,4 endosperm 80,1 88,5 klíček 2,3 3, Chemické sloţení pšeničného zrna Zastoupení hlavních chemických sloţek v jednotlivých částech zrna je velmi rozdílné. Obsah hrubých bílkovin je dosud všeobecně získáván na základě stanovení obsahu dusíku dle Kjeldahla a přepočtem na bílkoviny s násobným koeficientem 5,7 (pouţíváno cereálními chemiky a pro obiloviny pro lidskou výţivu) nebo 6,25 (pouţíváno pro krmiva). Obsah bílkovin je výrazně ovlivňován odrůdou a pěstebními podmínkami. V různých částech zrna jsou bílkoviny s odlišným sloţením a velikostí makromolekuly a tudíţ s nestejným podílem dusíku (PŘÍHODA a kol., 2004). 18

19 Téměř veškerý podíl NL zrna je obsaţen v bílkovinném komplexu, a proto elementární analýza obsahu dusíku v zrnu a jeho vynásobení příslušným koeficientem (5,7 pro pšenice) je základní veličinou ke zjištění obsahu celkových bílkovin. Touto metodou však není moţné získat informace o kvalitě vlastního proteinu (KRÁLOVÁ, 1991). Z grafu je zřejmé, ţe nejvyšší podíl bílkovin v jednotlivých částech je v klíčku a v aleuronové vrstvě. Hmotnostní podíl obou těchto částí v zrnu je ale velmi malý, proto v celkové bilanci bílkoviny v zrnu představují tyto sloţky jen málo. Obě jsou však velikostí makromolekuly i strukturou podstatně odlišné od velkých makromolekul, které tvoří značnou část bílkoviny endospermu. Redukující cukry jsou nejvíce obsaţeny v klíčku, endosperm je převáţně tvořen škrobem. Pokud neuvaţujeme klíček, je zřejmé, ţe nejvyšší obsahy bílkovin, lipidů i popela jsou v aleuronové vrstvě. Vnější obalové vrstvy jsou sloţeny z celulózy a pentozanů (PŘÍHODA a kol., 2004). Graf Obsahy dusíkatých látek, tuku a popelovin v částech pšeničného zrna o původní (86 %) sušině (PŘÍHODA a kol., 2004) 19

20 Dusíkaté látky Dusíkaté látky se v zrně pšenice dělí podle Osbornovy klasifikace na dusíkaté látky nebílkovinné povahy (nitráty, aminocukry, amidy, amidické soli, aminy, volné aminokyseliny apod.) a bílkoviny, které se dále člení do několika skupin. Současná diferenciace bílkovin (VELÍŠEK, 1999), která vychází z kombinace rozpustnosti, aminokyselinového sloţení a molekulární hmotnosti v podstatě rozlišuje základní protoplazmatické (albuminy a globuliny) a zásobní bílkoviny, které se dále mohou dělit na monomerní (gliadiny) a polymerní (gluteliny). WRIGLEY et al. (1980) velmi podrobně popsal různé úrovně hodnocení bílkovinných struktur. Charakterizoval je na šesti metodicky odlišných, a zároveň se doplňujících úrovních: - dle morfologické struktury (proteinová tělíska, cytoplasmatické proteiny), - pomocí reologických metod (farinografická hodnocení), - hodnocení frakcí proteinu dle rozpustnosti (albuminy, globuliny atd.), - denaturační (elektroforetickou) metodou (peptidická skladba bílkovinného komplexu), - metodou zaloţenou na hydrolýze bílkovin (AMK sloţení), - mineralizační metodou (dle KJELDAHLA). Podle STEHLÍKOVÉ (1999) změny v obsahu a zastoupení jednotlivých bílkovinných frakcí ovlivňují stavitelnost dusíkatých látek, neboť u většiny obilovin při zvyšování obsahu bílkovin dochází k rychlejšímu nárůstu podílu lépe stravitelných zásobních bílkovin (zejména prolaminů) oproti nutričně hodnotnějším ostatním frakcím, jako jsou albuminy a globuliny. Primární funkcí bílkovin (potravin, krmiv) je poskytovat organismu směs aminokyselin vhodného sloţení pro syntézu tkáňových bílkovin a pro záchovné účely. Znalost obsahu aminokyselin v krmivu je základním předpokladem pro optimální krytí potřeby zvířat těmito ţivinami. V obilninách je hlavní limitující aminokyselinou lyzin, stejně jako u většiny rostlinných krmiv. V ţivočišných krmivech jsou to tryptofan a fenylalanin (VODEHNAL, 1998). V roce 1907 publikoval Osborne frakcionaci pšeničných proteinů na základě jejich rozpustnosti v různých rozpouštědlech. Bílkoviny byly rozděleny do čtyř skupin: albuminy (rozpustné ve vodě), globuliny (rozpustné v roztocích soli), prolaminy (rozpustné v 70 % etanolu), gluteliny (zčásti rozpustné ve zředěných roztocích kyselin a zásad). Nejde ovšem o dělení na základě jasně charakterizovaných rozdílných přirozených vlastností, ale jde o umělé dělení na základě fyzikální vlastnosti rozpustnosti (PŘÍHODA a kol., 2004). 20

21 Albuminy a globuliny - tyto dvě frakce tvoří skupinu protoplazmatických bílkovin. V obilce mají především metabolické a strukturální funkce tzn., ţe jsou součástí enzymů, enzymových inhibitorů, buněčných stěn, membrán a ribosomálního aparátu. Jejich význam není zatím zcela objasněn, hlavní pozornost byla dosud věnována především enzymům, avšak veškeré enzymy obsaţené v obilce tvoří v přepočtu na dusík jen zlomek celkového obsahu albuminů a globulinů. Aminokyselinové sloţení albuminů a globulinů je z hlediska potřeb monogastrických zvířat poměrně příznivé a převyšuje v tomto ohledu prolaminy a gluteliny. Obsah protoplazmatických bílkovin se udrţuje v poměrně úzkém rozmezí pomocí regulačních mechanismů reagujících na potřeby buněk. Prolaminy jsou u většiny cereálií zásobními bílkovinami. Jejich obsah se pohybuje mezi % celkového obsahu bílkovin zrna v závislosti na druhu, hnojení a do jisté míry i genotypu. Prolaminy jednotlivých druhů obilnin se obvykle označují triviálními názvy jako hordein (ječmen), gliadin (pšenice), zein (kukuřice). Přestoţe v obsahu aminokyselin existují druhové rozdíly, většina prolaminů se vyznačuje vysokým obsahem prolinu a glutaminu (odtud název prolamin) a nízkým obsahem basických aminokyselin, především lyzinu. Lyzin je u všech prolaminů první limitující aminokyselinou. Je zřejmé, ţe vzhledem k vysokému obsahu prolaminů u většiny cereálií se negativní vliv nízkého obsahu lyzinu promítne do jejich celkové nutriční hodnoty. Prolaminy jsou směsí heterogenních peptidů, tvořících sloţité struktury stabilizované disulfidickými můstky. Tyto peptidy se liší, jak molekulovou hmotností, tak nábojem. Gluteliny jsou stejně jako prolaminy obsaţeny výhradně v endospermu a aţ do nedávné doby se soudilo, ţe jde o zásobní bílkoviny. Mohou být obsaţeny v endoplazmatickém retikulu a ostatních buněčných membránách a proto mohou mít funkce strukturální a metabolické. Podíl glutelinů z celkového obsahu bílkovin zrna nepřekračuje u většiny obilnin 40 %. Gluteliny představují polydisperzní systém peptidů o velmi rozdílné molekulové hmotnosti 50 tis. aţ 3 mil. se sloţitou terciální strukturou, která zamezuje jejich rozpouštění ve většině rozpouštědel. Přestoţe Osbornovo dělení bílkovin je pouţívané téměř jedno století, řada studií na základě elektroforetické vizualizace těchto frakcí dokazuje, ţe přechody mezi jednotlivými frakcemi nejsou ostré a jsou závislé na podmínkách experimentu (MARTINI and KUHN, 1999). Albuminy a globuliny řadíme do skupiny katalytických bílkovin a jsou součástí enzymatických inhibitorů. Mají tedy funkci metabolickou a strukturální. Z hlediska nutriční hodnoty se v pšenici pro krmné účely tato frakce nejvíce cení. Jejich obsah je silně podmíněn 21

22 geneticky a je tedy druhovou a odrůdovou vlastností. Pěstitelskými podmínkami je málo ovlivnitelný. Gliadiny jsou z hlediska krmné hodnoty nejméně ţádoucí, ale naopak v potravinářské pšenici jsou rozhodující pro mlýnsko-pekárenské zpracování. Jsou to bílkoviny nerozpustné a při zkrmování u monogastrických zvířat nejsou plně vyuţity, procházejí zaţívacím traktem bez většího uţitku. Při vysoké viskozitě ve střevech znemoţňují vyuţití i ostatních výţivných látek. Vyznačují se vysokým obsahem kyseliny glutamové a prolinu (ŠIMEK, 2006). PRUGAR (1999) uvádí, ţe se stoupajícím obsahem celkových bílkovin v zrnu pšenice zpravidla klesá podíl albuminových a globulinových frakcí (s charakteristicky vyšším obsahem lyzinu a některých dalších esenciálních AMK) a naopak se zvyšuje podíl, z pohledu AMK skladby, neplnohodnotné frakce gliadinu. Obsah gluteninu, frakce ovlivňující především pekařsko mlýnské vlastnosti zrna a mouk se mění jen málo. Vyuţitelnost aminokyselin krmiva jako zdroje pro proteosyntézu v organizmu zvířete je dána zastoupením a vzájemným poměrem esenciálních aminokyselin. Hnojení dusíkem podporuje kvantitu ukládaného proteinu a převáţně tvorbu méně hodnotné frakce prolaminové, při způsobu pěstování bez pouţití dusíkatých hnojiv se relativně zvyšuje podíl albuminů a globulinů, charakterizovaných lepším aminokyselinovým sloţením a tedy vyšší nutriční hodnotou. Obsah bílkovin v zrnu kolísá od 6 do 20 % a je ovlivněn jak odrůdou a typem, tak geograficko klimatickými a pěstitelskými podmínkami. Pšeničné bílkoviny jsou na základní esenciální aminokyseliny, zejména lyzin, treonin a metionin, chudé (FINLEY and HOPKINS, 1985). IVAN and FARRELL (1976) konstatují, ţe nebývají propastné rozdíly mezi jednotlivými kultivary pšenic v obsahu AMK. Měkké a zakrslé pšenice mají z krmného hlediska lepší AMK profil ve srovnání s tvrdými pšenicemi. Nehledě na danou skutečnost, u tvrdých pšenic byla zjištěna lepší vyuţitelnost některých esenciálních AMK, jako jsou lyzin, arginin, izoleucin a tyroxin. Podle HANIŠOVÉ a kol. (1994) by mělo šlechtění krmné pšenice směřovat ke zvýšení podílu bílkovin rozpustných ve vodě a v solných roztocích, které mají i vyšší procento lyzinu. Obsah prolaminů lepkových bílkovin, by se měl naopak sníţit Z aminokyselinového spektra se sleduje zejména lyzin, který je limitující aminokyselinou a na dalších místech je to treonin, methionin a izoleucin. V obsahu lyzinu jsou mezi odrůdami malé rozdíly, ale existuje průkazná genetická variabilita. Kyselina glutamová (převáţně ve formě glutaminu) představuje více neţ 1/3 bílkoviny pšeničného zrna a vysoký podíl je i prolinu a leucinu. Pšeničný endosperm má statisticky největší podíl bílkovin s největší makromolekulou a nejvyššími molárními hmotnostmi. 22

23 Kvalita a vyuţitelnost pšenice a jejich kultivarů je spojena s počty a charakteristikami vysokomolekulárních gluteninových podjednotek v polymeru gluteninu. Na změnách jejich počtu nebo vyvolání změn jejich charakteru genovými úpravami je zaloţeno modifikování zpracovatelských vlastností pšenice. Bílkoviny pšenice mají schopnost vytvářet trojrozměrné struktury. Zastoupením jednotlivých aminokyselin se obilné bílkoviny navzájem podstatně neliší, zejména všechny vykazují nízký obsah lyzinu. Obsah glutaminu a kyseliny glutamové mají vţdy nejvyšší, ovšem jejich obsah v pšenici je obvykle 1,5 i více násobkem oproti ostatním obilovinám (PŘÍHODA a kol., 2004) Sacharidy Sacharidy tvoří hlavní část zrna a nacházejí se jak v buněčných stěnách, tak v plastidech (škrobová zrna v endospermu), vakuolách nebo i cytoplazmě (VACULOVÁ a kol., 2006). Ve formě BNLV zabezpečují hlavní energetický zdroj, jejichţ obsah v zrnu kolísá od 65,4 do 78,9 % (DAVIS et al., 1981). Monosacharidy a disacharidy jsou soustředěny především v klíčku zrna. Celulóza je obsaţena hlavně ve vnějších obalových vrstvách. Rozpustná část pentozanů se nachází v podobalových vrstvách osemení a v aleuronové vrstvě a nerozpustná část se nachází ve vnějších obalových vrstvách. Endosperm zrna je tvořen převáţně škrobem (PŘÍHODA a kol., 2004). Obsah škrobu se v pšenici pohybuje mezi % sušiny zrna. V semeni se vyskytuje ve formě škrobových zrn. V pšeničném zrnu se vyskytují dva typy škrobových zrn: velká čočkovitá (25 40 µm) a malá sférická (5 10 µm). Čočkovitá se vytváří během prvních 15 dní po opylení a malá sférická, která představují 88 % všech škrobových zrn, se objevují dní po opylení (BELDEROK et al., 2000). Chemicky můţeme u pšeničného škrobu rozlišit minimálně dva typy polymerů: amylózu a amylopektin. Běţně obsahuje pšeničný škrob % amylózy a % amylopektinu (KONIK-ROSE et al., 2007). Vyuţitelnost, stravitelnost a tedy i energetická hodnota sacharidů závisí na jejich struktuře a chemickém sloţení. Diference v geneticky determinovaných rozdílech, jako např. obsah volných sacharidů, poměr amylózy vůči amylopektinu, obsah a poměr škrobových granulí a jiných ročníkově slabě proměnlivých znacích a parametrech je odrůdovou charakteristikou a významně ovlivňuje jak chemické, fyzikální a technologické vlastnosti, tak 23

24 i moţnosti dalšího vyuţití zrna (PALMER, 1972; GOERING et al., 1973; ROONEY and PFLUGFELDER, 1986; SWANSTON et al., 1995) Neškrobové polysacharidy Součástí sacharidového komplexu zrna obilnin je kromě škrobu a volných cukrů také vláknina a neškrobové polysacharidy (viz tab ), jejichţ obsah kolísá v závislosti na odrůdě a pěstebních podmínkách (HENRY, 1988; PEREZ-VENDRELL et al., 1996; EHRENBERGEROVÁ et al., 2003). Obsah, chemické sloţení a fyziologické působení hrubé vlákniny (tvořené hlavně celulózou, hemicelulózou a ligninem) a neškrobových polysacharidů (především beta-glukanů a pentozanů) ovlivňuje stravitelnost a vyuţitelnost zrna pro různé kategorie hospodářských zvířat (ENGSTROM et al., 1992; MILLER and FULCHER, 1994; KALAČ a MÍKA, 1997; BLACK, 2001). Stravitelnost a vyuţitelnost hlavních sloţek zrna a tedy krmnou kvalitu významně modifikují látky s antinutričním účinkem. Za přirozeně se vyskytující škodlivé látky jsou povaţovány i neškrobové polysacharidy (dále jen NSP z anglického názvu non-starch polysaccharides). V poměru ke škrobu se můţe zdát, ţe se jedná o málo důleţitou sloţku průměrný obsah v zrně pšenice se pohybuje okolo 5 %, nicméně jejich význam spočívá v odlišných fyzikálně-chemických vlastnostech při porovnání s ostatními sacharidy. Uvádí se, ţe mohou vázat krát více vody neţ je jejich hmotnost. Z hlediska chemického sloţení jsou NSP řazeny k potravinářské vláknině spolu s dalšími rostlinnými sloţkami jako je celulóza, lignin, vosky, chitiny, pektiny, inulin a různé oligosacharidy. V zrnu pšenice jsou NSP zastoupeny především pentozany a β-(1,3)(1,4)-d glukany. Tyto patří k látkám se stavební funkcí a jsou hlavní součástí buněčných stěn zrna. Pentozany, které jsou dominantní formou NSP v pšeničném zrnu, tvoří v buněčných stěnách endospermu zhruba % z jejich celkového obsahu a zbývající podíl připadá na β- glukany. Obsah NSP a zejména pentozanů je často uváděn v souvislosti s modifikačním vlivem na tvrdost zrna. Tvrdost zrna pšenice je povaţována za jeden z perspektivních ukazatelů nejen v případě klasifikace odrůd pšenice pro potravinářské účely, ale i při hodnocení krmné kvality zrna, protoţe souvisí se strukturou endospermu, velikostí a uloţením škrobových zrn v bílkovinné matrici a tedy i moţnostmi dalšího zpracování zrna (VACULOVÁ a HORÁČKOVÁ, 2007). 24

25 Tabulka Struktura hlavních polysacharidů buněčných stěn (KALAČ a MÍKA, 1997). POLYSACHARID STAVEBNÍ JEDNOTKY GLYKOSIDICKÉ VEDLEJŠÍ ŘETĚZCE HLAVNÍHO ŘETĚZCE VAZBY Celulosa -D-glukosa 1 4 Ţádné -glukany -D-glukosa 1 3 a 1 4 Ţádné Arabinoxylany -D-xylosa 1 4 Arabinosa Xyloglukany -D-glukosa 1 4 Xylosa; xylosa galaktosa - fukosa Galakturonany -D-galakturonová kyselina 1 4 Ţádné Pektiny -D-galakturonová kyselina a -L-rhamnosa 1 2 a 1 4 Arabinany; galaktany Neškrobové polysacharidy rozdělujeme do dvou skupin, ve vodě rozpustné a ve vodě nerozpustné. NSP rozpustné ve vodě jsou citlivější na enzymatickou hydrolýzu a mají větší schopnost viskozity neţ NSP ve vodě rozpustné (CARRÉ et al., 1990; ANNISON,1993). Z výzkumů mnoha autorů vyplývá, ţe obsah a fyzikálně-chemické vlastnosti NSP mohou ovlivňovat viskozitu tráveniny, stravitelnost ţivin a hodnotu zdánlivé metabolizovatelné energie (AME N ) u kuřat (MOLLAH et al., 1983; DUSEL et al., 1997; PIRGOZLIEV et al., 2003). Podle CLASSEN et al. (1995) má frakce rozpustných NSP negativní vliv na AME N a ve většině případů ovlivňuje viskozitu tráveniny. CARRÉ et al. (2002) uvádí, ţe vysoká viskozita tráveniny u brojlerů negativně ovlivňuje stravitelnost tuků a škrobu, zatímco stravitelnost bílkovin zůstává stejná. CARRÉ et al. (2007) zdůraznil, ţe viskozita v trávicím traktu kuřat je ovlivněna kombinací několika proměnných jako jsou fyzikálně-chemické vlastnosti NSP, endogenní xylanázy, aktivita inhibitorů proteáz a technologické zpracování (mletí, peletování). 25

26 Lipidy DAVIS et al. (1980) uvádějí, ţe ačkoli je lipidová sloţka pšenice poměrně méně podstatná, tokoferoly (vitamín E) a polynenasycené mastné kyseliny (zvláště linolenová a linolová), jsou důleţité jak z funkčního a výţivového hlediska tak pro jejich vliv na stabilitu při skladování Nejvyšší zastoupení lipidů v pšeničném zrnu je v klíčku (viz obr ). Hmotnostní podíl klíčku představuje přibliţně 2,54 % z celého zrna, a podíl lipidů vněm obsaţených je přibliţně 64 %. Naproti tomu v endospermu, který tvoří více neţ 80 % zrna jsou obsaţena asi 3,3 % lipidů (PŘÍHODA a kol., 2004). DAVIS et al. (1980) zjistili, ţe celkový obsah lipidů v pšeničném zrnu se výrazně liší u jednotlivých odrůd pšenice a je závislý na ročníku. Celkový obsah lipidů se pohyboval v rozmezí od 0,88-3,33 % (kyselina linolová, palmitová a olejová tvořily přibliţně 96 % všech mastných kyselin v lipidové sloţce). Celkový obsah tokoferolů (α+β+γ+δ) se pohyboval od 0,49-4,01 mg/100 g. WELCH (1975) ve své studii prokázal, ţe nízké teploty při růstu pšenice vedou ke zvýšenému obsahu lipidů a k nárůstu počtu nenasycených vazeb u mastných kyselin Problematika krmné hodnoty obilovin Podle KODEŠE a STEHLÍKOVÉ (2001) nutriční (krmnou, výţivnou) hodnotu limituje celé spektrum krmivářských parametrů a vnějších vlivů, které celkově determinují výši odezvy zvířete na předloţenou dietu. Představuje tedy jakousi uţitnou hodnotu vymezenou: krmivem - obsahem jednotlivých ţivin a specificky účinných látek, jejich přístupností (stravitelností), ţivinovou vyváţeností (vyuţitelností) pro ţivočišný organismus, energetickou hodnotou, dietetickými, specifickými a dalšími vlastnostmi, ovšem i moţnou přítomností neţádoucích vazeb či substancí, antinutričních látek, inhibitorů enzymů a jiných depresiv, přípravou krmiva a technikou krmení, které mohou více, či méně tlumit nedostatky a zvyšovat přednosti krmiva nebo naopak, biologickými faktory, souvisejícími se zvířetem (jeho druhem, věkovou kategorií, pohlavím, typem uţitkovosti, zdravotním stavem, fází reprodukčního cyklu apod.), podmínkami chovu (stresory, hygienou, nákazovou situací apod.). 26

27 Jak uvádí VACULOVÁ (2000) primárním úkolem krmných obilovin je poskytnout hospodářských zvířatům dostatek dostupných ţivin k růstu, vývoji a tvorbě produkce. Pro své vysoké zastoupení v krmných směsích jsou obiloviny významným zdrojem (aţ ½) bílkovin. Cereálie jsou schopny v převáţné míře (kolem ¾) krýt i potřebu metabolizovatelné energie pro zvířata. S ohledem na to, ţe zvířata mohou vyuţívat jen ty ţivinové sloţky potravy, které stráví, důleţitým kritériem kvality je proto obsah stravitelných organických ţivin a tudíţ i obsah stravitelné energie. Její mnoţství v zrně závisí nejen od zastoupení energetických sloţek, jako jsou škrob, cukry a tuky, ale i od hladiny hrubé vlákniny a neškrobových polysacharidů. Všeobecně je akceptován poznatek, ţe přítomnost NSP negativně ovlivňuje nutriční hodnotu zrna krmných obilovin, tedy i pšenice. Týká se to především hospodářských zvířat, která v důsledku nepřítomnosti příslušných enzymů v trávicím traktu v podstatě tyto polysacharidy nemohou trávit (mláďata, monogastrická zvířata, hlavně drůbeţ). Částečná rozpustnost NSP ve vodě vede k tvorbě vysokoviskózních gelů, coţ způsobuje výrazné zvýšení viskozity střevního obsahu, v jehoţ důsledku dochází k narušení optimálního působení trávicích enzymů, ke zpomalení pasáţe střevního obsahu i vstřebávání ţivin. Stejně tak vede k vylučování lepivých výkalů. (VACULOVÁ a HORÁČKOVÁ, 2007). Cílem prakticky všech metod, pouţívaných k posouzení nutričního efektu, je určit do jaké míry je příslušná bílkovina schopna plnit základní funkci v ţivočišném organismu, kterou je poskytování směsi aminokyselin vhodného sloţení pro syntézu tkáňových bílkovin a pro záchovné účely. Dosud pouţívané metody lze podle HEGERA a FRYDRYCHA (1981) rozdělit takto: metody metabolických indexů zaloţené na hodnocení kvality bílkovin podle změn koncentrace močoviny v krvi zvířat chemické metody - spočívají v analýze aminokyselin a porovnání získaných hodnot s optimem potřeby, resp. sloţením ideální bílkoviny mikrobiologické metody hodnotí kvalitu bílkovin podle měření růstu mikroorganismů na mediu, obsahujícím testovanou bílkovinu biologické metody - na zvířatech, zjišťovaná hodnota BHB, NPU, PER. Nízká výţivná hodnota cereálních bílkovin je podmíněna zejména vysokým podílem (30 49 %) bílkovinných frakcí typu prolaminů (KARLUBÍK a KYSELOVIČ, 1976; GÁLOVÁ et al., 1997), které se vyznačují nízkým obsahem esenciálních aminokyselin, především lyzinu, tryptofanu, methioninu a argininu. 27

28 Rozdílný poměr bílkovinných frakcí u různých druhů obilovin (viz tab ), ale i změny ve struktuře jednotlivých frakcí, jsou důleţité nejen pro posuzování kvality zrna z hlediska moţnosti vyuţití v potravinářství, ale hrají i roli při hodnocení kvality NL pro krmení různých kategorií hospodářských zvířat (VACULOVÁ a kol., 2006). Tabulka Zastoupení jednotlivých frakcí NL v zrně obilovin (ALAIS and LINDEN, 1991, ELIASS and LARSSON, 1993) Druh Albuminy Globuliny Prolaminy Gluteliny (% v suš.) (% v suš.) (% v suš.) (% v suš.) Pšenice Ţito Ječmen Oves Krmná hodnota pšenice Krmná hodnota obilovin se v posledních několika letech stala v krmivářství aktuálním tématem. Ve vztahu k pšenici seté převládá dosud v ČR (s ohledem na realizační cenu) snaha o maximum produkce s nejvyšší potravinářskou kvalitou, coţ činí krmivářskému sektoru značné problémy se zajištěním dostatku vhodné suroviny pro krmné účely (HUBÍK, 2000). Podle VACULOVÉ a HORÁČKOVÉ (2007) bývá niţší výţivná hodnota zrna kvalitních pekařských odrůd pšenice ozimé pro krmení hospodářských zvířat připisována hlavně zásobním bílkovinám a přítomnosti ţitné translokace v genotypu některých odrůd. Z výsledků jejich pokusů týkající se zjištění obsahu NSP v zrně vybraných odrůd pšenice ozimé vyplývá, ţe i kdyţ se pšeničné pentozany nevyznačují takovou viskozitou jako ţitné, jejich vyšší hladina nebo případná interakce s určitými typy lepkových bílkovin můţe sehrávat svou roli v pozorovaných rozdílech krmné kvality zrna. Podle HUBÍKA (2000) jsou z potravinářského hlediska nejakostní pšenice převáděny do krmných fondů i přes své naprosto nevyhovující krmivářské parametry (tvrdý endosperm, vysoký obsah balastních zásobních bílkovin tvořících lepkový komplex). Řešením pro řadu marginálních oblastí je pěstování speciálních odrůd pšenic se zlepšenými krmnými parametry (vyšší obsah škrobu, zvýšený obsah bílkovin a měkká textura endospermu). 28

29 Jak uvádí STEHLÍKOVÁ (2005), v současné době neexistuje měřítko ke stanovení krmné jakosti pšeničného zrna. Na jejím definování by se měli podílet šlechtitelé, ÚKZÚZ a výrobci krmných směsí. Charakteristiku krmné pšenice navrhl v obecné rovině PETR (2001), kdy pod krmnou pšenicí rozuměl všechny odrůdy nepotravinářské pšenice, případně odrůdy podle potravinářského hodnocení, ze skupiny B a C, s menším podílem nerozpustných lepkových frakcí (prolaminu, gluteninu) a větším podílem rozpustných frakcí albuminu a globulinu, resp. s vysokým bílkovinným produkčním indexem (PER). Dalšími faktory, které jsou ve vazbě k vyuţitelnosti krmiva jsou viskozita extraktu a tvrdost endospermu. Viskozita extraktu nepřímo odráţí obsah rozpustných arabinoxylanů v buněčných stěnách zrna obilnin. Rozpustné arabinoxylany v trávicím traktu přijímají vodu, bobtnají a zahušťují tráveninu, čímţ zvyšují její viskozitu. Tím se zpomaluje posun tráveniny ve střevě, sniţuje se příjem krmiva a vstřebávání ţivin. Ve vztahu k ţravosti zvířat je naopak tvrdost endospermu v pozitivní korelaci k příjmu i konverzi krmiva. Je to vysvětlováno technologií šrotování, kdy se tvrdý endosperm naláme na větší mnoţství nepravidelných částic, v nichţ je škrob naštěpen. Zatímco u měkkých pšenic zůstává při šrotování větší mnoţství škrobových granulí intaktních. Také se zvaţuje moţnost, ţe hydrolýza tvrdého endospermu je rychlejší coţ znamená, ţe více sacharidů vstřebává v přední části střeva (tedy efektivněji). Krmnou hodnotu ovlivňují i exogenní faktory, jako jsou u pšenic běţné fuzariové mykotoxiny. Dopad této kontaminace na zdravotní stav a uţitkovost zvířat závisí na dávce, době zkrmování (kumulativní účinek) a citlivosti zvířat. Ideální krmná pšenice tedy musí splňovat řadu poţadavků. Především co nejvyšší podíl rozpustných frakcí proteinu, esenciálních aminokyselin a škrobu, co nejniţší viskozitu, moţná také určitou tvrdost endospermu, rovněţ odolnost vůči fuzarióze. Taková pšenice bude mít vysokou krmnou hodnotu, coţ by mělo být důvodem pro výrobce krmiva, aby lépe motivovali dodavatele pěstitele, a také šlechtitele, aby podíl takových to odrůd, v celkovém mnoţství zkrmované pšenice, byl co nejvyšší (PAULOVÁ, 2002). Výţivná hodnota pšeničného zrna je limitována zejména stravitelností bílkovin, aminokyselinovým sloţením a vyuţitelností aminokyselin (HEGER et al., 1990). Obsah bílkovin je velmi variabilní a je výsledkem genetických, agrotechnických a enviromentálních vlivů (PRUGAR a HRAŠKA, 1986; MÓROVÁ et al., 1992). Míra vyuţití dusíku bílkovin pšenic je závislá nejenom od celkového mnoţství aminokyselin, ale zejména od jejich vybalancovatelnosti. V pšenicích je všeobecně nepříznivé 29

30 zastoupení esenciálních aminokyselin, jak uvádějí PAJTÁŠ et al. (1996). Jak prezentuje GRELA (1996), vyšší stavitelnost N-látek mimo jiného můţe být důsledkem i niţší hladiny antinutričních látek v zrně. V pšenici je podle COLEMAN and WALDEN (1982), 2 aţ 17 % inhibitorů hydrolytických enzymů v přepočtu na celkový obsah rozpustných bílkovin. Přítomnost bílkovin typu hemaglutenů, inhibitorů amyláz a proteáz, alfagliadinových bílkovin a dalších bílkovin antinutriční povahy podstatně sniţuje nutriční kvalitu bílkovin (MICHALÍK, 1994). Stravitelnost NL je v pozitivním vztahu k jejich celkovému obsahu, takţe zrno s vyšším zastoupením NPN (dusíkatých látek nebílkovinné povahy) vykazuje lepší stravitelnost dusíku (NEWMAN and NEWMAN, 1988; FULLER et al., 1989) neţ materiály se zvýšeným obsahem samotných bílkovin. Opačné skutečnosti uvádí IVAN and FARRELL (1976), kdyţ hovoří o tom, ţe tvrdé a zakrslé pšenice mají vyšší obsah dusíkatých látek neţ pšenice měkké, přičemţ stravitelnost jednotlivých ţivin, jako je sušina, protein či energie nejsou zpravidla statisticky významně rozdílné u diet na bázi tvrdých a měkkých pšenic. Vzhledem k tomu, ţe však v podmínkách ČR stále neexistují ţádné závazné ukazatele jakosti zrna krmného obilí a jako krmivo končí většinou přebytky z výroby potravinářského obilí nebo produkce, která nesplňuje potravinářské poţadavky, jsou i dílčí poznatky o kvalitě zrna, popřípadě vhodnosti obilovin pro krmení, pořízené a posuzované ve spolupráci s odborníky na výţivu hospodářských zvířat dílčím krokem, který nás přibliţuje vytýčenému cíli poznání a vymezení základních kritérií pro klasifikaci současných i tvorbu a registraci nových odrůd obilnin s optimální kvalitou zrna pro jednotlivé kategorie hospodářských zvířat (VACULOVÁ a kol., 2006) Bílkovinné genetické markery pšenice V porovnání s energetickou sloţkou zrna je obsah i sloţení N-látek v obilovinách daleko proměnlivějším ukazatelem, coţ na jedné straně způsobuje určitou nestabilitu jakosti, ale zároveň vytváří předpoklad pro lepší odlišení rozdílných materiálů (VACULOVÁ a kol., 1994). Údaje o dědivosti, obsahu a kvalitě bílkovin se různí (DRAGHICI and BUDE, 1974; VAŇATOVÁ, 2002; THERRIEN, 2003), byla však prokázána silná interakce s prostředím (MOLINA-CANO et al., 1997). Bílkovinné genetické markery vycházejí z přirozené variability genů, řídících biosyntézu bílkovin, v rámci jednotlivých genotypů určitého druhu. Vysoká variabilita jednotlivých druhů a odrůd v zásobních bílkovinách vytváří předpoklad pro vyuţití bílkovin 30

31 jako genetických markerů a proto bílkovinný polymorfismus lze vyuţít nejen pro značkování genů podmiňujících biosyntézu určité frakce bílkovin, ale i vázaných genů, determinujících jiné znaky a vlastnosti. Markerování hospodářsky významných znaků a vlastností pšenice seté pomocí signálních prolaminových genů obvykle vychází ze souběţné hybridologické, resp. monosomické analýzy a elektroforézy genetických prolaminových markerů (MATĚJOVÁ a kol., 2006). Tímto postupem se podařilo prokázat u pšenice schopnost gliadinových signálních genů markerovat mrazuvzdornost a odolnost ke rzi travní a spolu se signálními geny podjednotek gluteninů s vysokou molekulovou hmotností i pekařskou jakost (SOLZINOV, 1985). ČERNÝ et al. (1996) rozpracovali metodiku markerování pšenice stanovením aproximativní závislosti mezi četností alelických gliadinových genů a hodnotou markerovaných agronomických znaků, avšak nutriční nebo výţivná hodnota zrna do těchto studií doposud zahrnuta nebyla. MATĚJOVÁ a kol. (2006), stanovovala na 26 vzorcích zrna vybraných odrůd pšenice ozimé některé významné znaky a vlastnosti se vztahem ke krmné kvalitě, které by mohly být markerovány signálními gliadinovými či gluteninovými geny. Zjištěné výsledky naznačují moţnost některých gliadinových bloků markerovat vyšší obsah bílkovin, coţ avšak nevypovídá nic o jejich krmné kvalitě. Zjištěné vztahy mohou ale být určitým vodítkem při výběru rodičovských forem a šlechtitelských hybridních materiálů pšenice v procesu tvorby nových odrůd krmného typu. Hledání genetických zdrojů a samotná selekce na vyšší obsah a zejména kvalitu bílkovin je obtíţná zejména proto, ţe tyto znaky jsou charakterizovány nízkou dědivostí, tj. závislostí na podmínkách růstu, stanoviště a roku produkce Ţitná translokace Ve vztahu k tomu, ţe většinu tuzemské produkce pšenice spotřebují zvířata, i přesto, ţe nejsou k dispozici specializované odrůdy krmného uţitkového typu, byl zahájen rozsáhlý šlechtitelský program k získání nových odrůd s výrazně vyšší krmnou kvalitou. Šlechtění jako cílevědomé zlepšování vlastností kulturních rostlin je zaloţeno na mnoha nejrůznějších principech, jako jsou heteroze, indukovaná mutace, polyploidie či haploidie. Metoda haploidizace se vyuţívá k překonání mezidruhové nekříţitelnosti a získání výchozího materiálu s vysokou homozygotností znaků a vlastností (KODEŠ a kol., 2008). 31

32 Translokace je v genetice vysvětlována jako chromozomální aberace či změna polohy segmentu chromozomu. Ţitná translokace 1B/1R se do genomu pšenice dostala přenesením části krátkého ramene 1R chromozomu ţita na dlouhé rameno 1B chromozomu pšenice (ČERNÝ a ŠAŠEK, 1998; VELÍŠEK, 1999). Původním záměrem bylo zvýšení rezistence pšenice vůči některým chorobám a moţnosti ovlivnění výnosového potenciálu. Záhy bylo zjištěno, ţe daná translokace nejenţe příznivě ovlivňovala agronomické vlastnosti, ale také nepříznivě působila na pekařskou kvalitu (BARTOŠ, 1993; GRAYBOSCH, 2001). Hlavní příčinou byla ztráta chromozomu Glu - B3 kódujícího nízkou molekulovou hmotnost (LMW) gluteninů a chromozomu Gli - B1 kódujícího gliadiny, coţ vedlo ke sníţení velikosti a kvality gluteninového makropolymeru. Navíc, Sec 1 locus na 1RS produkuje masivní mnoţství secalinů s vysokou vazností vody, která je pravděpodobně jednou z příčin tzv. syndromu lepkavého těsta, coţ bylo prokázáno u mnoha 1RS- loţisek pšeničných kultivarů (ZELLER et al., 1982; MARTIN and STEWART, 1990). Přítomnost 1B/1R ţitné translokace v genomu zvyšuje rovněţ podíl neškrobových polysacharidů (NSP), působících na vyšší viskozitu tráveniny zrna, jeţ zhoršuje účinnost trávicích enzymů (CHOCT and ANNISON, 1992). U těchto materiálů se očekává niţší vhodnost pro krmné účely zvláště u drůbeţe. Středně silnou aţ velmi silnou korelaci mezi obsahem NSP a relativní viskozitou vodního výluhu zrna potvrdily práce BOROS et al. (1993) a SAULNIER et al. (1994). Dosavadní hodnocení krmných testů u odrůd s přítomností 1B/1R translokace a bez přítomnosti 1B/1R translokace však tuto hypotézu jednoznačně nepotvrdilo a výsledky testů byly značně variabilní bez obecného důkazu o sníţení krmné hodnoty translokovaných materiálů (McCRACKEN, 2001; McCANN et al., 2006). DVOŘÁČEK et al. (2007) zkoumal vliv 1B/1R ţitné translokace na bílkovinný komplex pšeničného zrna a relativní viskozitu s ohledem na krmnou kvalitu u dihaploidních linií pšenice v tříletém pokusu. Přítomnost 1B/1R translokace průkazně zvyšovala obsah bílkovin, albuminů + globulinů, gliadinů a hodnotu relativní viskozity. Průkazný vliv byl také zaznamenán v nárůstu obsahu izoleucinu a argininu. KODEŠ a kol. (2008) testoval vliv ţitné translokace na kvalitu proteinu zrna pšenice seté na laboratorních potkanech u 18 dihaploidních linií pšenice seté ve čtyřletých pokusech. Výsledky prokázaly, ţe přítomnost 1B/1R ţitné translokace v genomu statisticky významně zvyšovala celkový obsah proteinu v pšeničném zrnu, včetně jeho albumino-globulinové frakce a relativní viskozitu a sniţovala obsah tuku, BNLV a zásobní bílkovinné frakce (tvořené gliadiny a gluteniny). Obdobné výsledky uvádí ve svých pracích SUBDA et al. 32

33 (1997) a AMIOUR et al. (2002), kde sledované linie pšenic s přítomností 1B/1R translokace vykazovaly vyšší obsah bílkovin, albumino - globulinové frakce a podíl této frakce v bílkovině Vliv systému hospodaření K nejvýraznějším rozdílům mezi kvalitativními ukazateli obilovin vypěstovaných v konvenčním a ekologickém způsobu pěstovaní patří rozdíly v obsahu N-látek, bílkovin (a v případě pšenice mokrého lepku). To zhoršuje moţnosti potravinářského, zvláště pekárenského zpracování (PRUGAR, 1999). Schopnost pšeničné mouky tvořit visko-elastické vlastnosti těsta závisí na povaze pšeničných proteinů. Kvalita lepku je určena zejména optimální kombinací zásobních bílkovin gliadinů a gluteninů. Kaţdý z nich přispívá unikátním způsobem tzv. reologií viskozita je ovlivňována především gliadiny a elasticita gluteniny (BUSHUK and BEKES, 2002). Zvýšená potřeba dusíku, zejména v pozdních vegetačních fázích, kdy se zrno vytváří a zraje (v konvenčním zemědělství se právě v tomto kritickém období aplikuje tzv. kvalitativní přihnojování dusíkem pro zlepšení technologické hodnoty), je v ekologickém systému s absencí průmyslových, rychle působících hnojiv, častou příčinou deficitu dusíku, který se v zrně projeví sníţenou akumulací zásobních bílkovin. U ekologicky pěstované pšenice nutno proto počítat v průměru s tříprocentním absolutním poklesem obsahu bílkovin proti konvenčnímu pěstování (PRUGAR, 1999). STOREY et al. (2003) uvádějí, ţe kvalita zrna u ekologicky pěstované pšenice je obecně dobrá, pouze obsah bílkovin je niţší neţ 9,5 %. Podle KREJČÍŘOVÉ a kol. (2010) je orientace na výzkum frakcí bílkovin jednou z moderních metod hodnocení kvality obilovin a umoţňuje detailnější pohled na kvalitu pšenice neţ dosud uţívaná kritéria nákupního hodnocení (tj. obsah N-látek i mokrého lepku, sedimentační testy aj.). Při ekologickém způsobu pěstování bez rychle působících rozpustných dusíkatých hnojiv se relativně zvyšuje podíl albuminů a globulinů, charakterizovaných lepším aminokyselinovým sloţením a tedy vyšší nutriční hodnotou, zatímco hnojení dusíkem podporuje převáţně tvorbu méně hodnotné prolaminové či nebílkovinné frakce (PRUGAR, 1999). KREJČÍŘOVÁ a kol. (2010) hodnotili ve dvouletých pokusech skladbu zásobních bílkovin zrna a parametry pekařské jakosti u souboru odrůd ozimé pšenice z různých skupin jakosti (E, A, B, C) vypěstovaných ekologickým a konvenčním způsobem. Z výsledků pokusů 33

34 byly patrné rozdíly ve skladbě zásobního bílkovinného komplexu. Odrůdy z konvenčního systému pěstování se vyznačovaly aţ dvojnásobným zastoupením vysokomolekulárních gluteninů (HMW - High Molecular Weight) oproti pšenicím ekologickým, naopak u odrůd z ekologického systému pěstování bylo patrné aţ dvojnásobné zastoupeni zbytkových albuminů a globulinů. V ekologickém i konvenčním způsobu pěstování bylo zjištěno nejvyšší zastoupeni HMW gluteninů u odrůd zařazených do jakostní skupiny E elitní a A kvalitní a nejniţší u odrůd zařazených do jakostní skupiny C ostatní, nevhodné pro pekárenské zpracování. Odrůdy z jakostní skupiny C se vyznačovaly nejvyšším zastoupením zbytkových albuminů a globulinů. PRUGAR (1999) a CAPOUCHOVÁ (2003) uvádějí, ţe odrůdy z jakostních skupin E a A si zachovávají své geneticky podmíněné rozdíly ve znacích pekařské jakosti a chovají se jako technologicky lepší, kvalitnější odrůdy i při ekologickém způsobu pěstování Odrůda jako faktor kvality Šlechtění v současné době představuje rozhodující faktor pro zvyšování výnosů i odolnost proti stresům. Na významu nabývá téţ potřeba zajištění potravin s vysokou nutriční a hygienickou kvalitou. Jedním ze základních předpokladů úspěšného pěstování pšenice je volba vhodné odrůdy (CHRPOVÁ, 2010). Volba vhodné odrůdy je velmi důleţitým faktorem pěstování a musí respektovat několik závaţných hledisek. Jde zejména o konkrétní podmínky vybraného honu, předplodiny, celý soubor geneticky zaloţených odrůdových vlastností včetně ranosti, adaptability a odolnosti stresovým biogenním i abiogenním faktorům, respektování moţností intenzity produkce a ekonomiky produkce. Vliv ročníku a pěstební technologie (zejména předplodina, způsob zaloţení porostu, jeho regulace, výţiva a ochrana proti plevelům, chorobám a škůdcům) jsou dalšími významnými faktory, které ovlivňují prakticky všechny parametry nutriční a technologické kvality pšeničného zrna (SLAVOJ a kol., 2009). MARTÍNEK (2003) uvádí, ţe i kdyţ je odrůda důleţitým intenzifikačním faktorem, tak pěstitelské uplatnění nových vysoce výkonných odrůd nestačí zakrýt stagnaci výnosů, způsobenou přetrvávající nízkou průměrnou úrovní hnojení v zemědělských provozech, coţ lze doloţit rapidním poklesem průměrné spotřeby čistých ţivin na hektar, ke kterému došlo po roce

35 Současné šlechtění pšenice není zaměřené na tvorbu odrůd do specifických oblastí. Při doporučování odrůd nabývá na významu spíše eliminace negativních vlivů rizikových faktorů jako je např. odolnost k fuzarióze klasu (CHRPOVÁ, 2010). Nejčastěji jsou v ČR pěstovány odrůdy pšenic elitní (E) a kvalitní (A) pekárenské jakosti (bez ohledu na podmínky jejich pěstování). Praxe v tomto směru sází na jistotu, tj. na naději lepšího zpeněţení produkce. Jde mnohdy o hru na náhodu, zda se pekárenská kvalita s přispěním ročníku podaří či nepodaří (SLAVOJ a kol., 2009). Podle CHRPOVÉ (2010) je i přes ztíţené ekonomické podmínky spojené s hospodářskou krizí třeba zdůraznit význam obměny osiva, která v současné době stále klesá. Obměna osiva je důleţitá zejména z hlediska udrţení odrůdové a druhové čistoty a zachování produkčního potenciálu odrůdy, coţ je předpokladem dobrého trţního uplatnění produkce. Dalším přínosem je omezení škod způsobených chorobami přenosnými osivem. Rajonizace odrůd a obměna osiv jsou tedy důleţitými a relativně levnými nástroji pro optimální vyuţití výnosového potenciálu odrůd a vynakládaných agrotechnických vstupů (agrotechnika, výţiva, ochrana), jsou rovněţ příspěvkem k lepší stabilitě výnosů a kvalitě produkce a ve výsledku k dosaţení lepší ekonomiky výroby. Na jakost produkce, jejíţ nedílnou součástí je i záruka odrůdové pravosti a odrůdové čistoty, je kladen stále větší důraz. Právě odrůda představuje významný výrobní prostředek pro rostlinnou výrobu a je současně povaţována za spolehlivou záruku vytváření dědičných znaků a agronomických, nutričních a technologických vlastností. Kaţdá odrůda se vyznačuje specifickým souborem vlastností, které rozhodují o jejím vyuţití. Je proto v zájmu výrobců osiv, sadby, i v zájmu pěstitelů, nákupu, zpracovatelského průmyslu, vnitřního a zahraničního obchodu pouţívat jen správně zvolené a spolehlivě určené odrůdy (BRADOVÁ a ŠTOČKOVÁ, 2010) Odrůdy ozimé pšenice Spektrum pěstovaných odrůd pšenice se kaţdoročně mění a počet registrovaných odrůd ozimé pšenice v posledních letech výrazně stoupá. Pěstitelé mají v současné době k dispozici velké mnoţství odrůd s rozdílnou kvalitou (SLAVOJ a kol., 2009). Odrůdy registrované v České republice jsou zapsány ve Státní odrůdové knize. K dispozici je pro rozhodování o výběru stále narůstající objem údajů o odrůdách získaných z různých typů prostředí. I kdyţ šlechtění na obecnou přizpůsobivost (adaptabilitu) stále patří k hlavním šlechtitelským cílům (o čemţ svědčí i to, ţe registrované odrůdy nejsou výnosově 35

36 podprůměrné v ţádné pěstební oblasti), přece lze z dostupných informací vysledovat i relativně vyšší vhodnost určitých odrůd pro teplejší či chladnější regiony ČR. Genetická diverzita, podloţená nyní i rozdíly v přítomnosti určitých alelických genových sestav, je nepochybně nutným předpokladem pro uplatnění určitých typů odrůd v určitých podmínkách prostředí, které je nepochybně třeba co nejpřesněji definovat. V Seznamu registrovaných odrůd z roku 2010 bylo uvedeno 88 odrůd ozimé pšenice, z nichţ 45 bylo registrováno v posledních šesti letech a 18 odrůd před rokem Do Seznamu doporučených odrůd (SDO) 2010 bylo zařazeno 21 odrůd ozimé pšenice (Akteur, Bakfis, Baletka, Barryton, Biscay, Bohemia, Cubus, Dromos, Etela, Eurofit, Kerubino, Kodex, Ludwig, Manager, Meritto, Mulan, Orlando, Pitbull, Rapsodia, Sakura, Sultan) a šest odrůd (Brilliant, Federer, Iridium, Nikol, Secese a Seladon) bylo předběţně doporučeno. Z hlediska pekařské jakosti mezi doporučenými odrůdami převaţují odrůdy označované jako kvalitní pšenice A (11 odrůd), sedm odrůd je zařazeno jako chlebová pšenice B a tři odrůdy jsou elitní pšenice E. Šest odrůd je zařazeno do kategorie C (pšenice nevhodné pro pekařské vyuţití). Mezi odrůdy s významnými mnoţitelskými plochami, které jiţ nejsou zařazeny do SDO, patří Alana (3,2 %), Anduril (1,1 %), Florett (1,9 %), Hermann (1,3 %), Magister (3,7 %), Rheia (1,2 %), Simila (1 %) a Sulamit (1,3 %). V roce 2010 byly registrovány odrůdy Aladin, Bodyček, Brentano, Elly, Graindor, Henrik, Jindra a RW Nadal (CHRPOVÁ, 2010) Společný katalog odrůd Vstupem do EU začal i u nás platit Společný katalog odrůd druhů zemědělských rostlin, který je souhrnem všech národních listin členských států včetně naší listiny. Významné mnoţitelské plochy mají odrůdy Bardotka (2,2 %), Pannónia (1,4 %) a Potenzial (1,3 %), které nejsou registrovány v ČR. Je třeba zdůraznit skutečnost, ţe o odrůdách, které prošly registračním řízením, existuje velké mnoţství údajů, získaných na základě víceletých pokusů. U zahraničních odrůd nabízených na základě Společného katalogu odrůd EU tyto informace mohou chybět nebo neodpovídají přesně lokálním podmínkám ČR. Dále je třeba vzít v úvahu, ţe domácí šlechtitelé mají výhodu šlechtění v podmínkách, ve kterých budou odrůdy převáţně pěstovány, coţ se zpravidla projeví lepší adaptací takových odrůd k domácím podmínkám (CHRPOVÁ, 2010). 36

37 Identifikace genotypů pšenice na základě genetických markerů Nespolehlivěji lze genotypy pšenice identifikovat na základě genetických markerů, které jsou obecně definovány jako fenotypový znak, jehoţ projev je dán jednoznačným vztahem k přítomnosti určité alely na kontrolovaném genovém lokusu (BRADOVÁ a ŠTOČKOVÁ, 2010). Genetické biochemické markery se musí vyznačovat dostatečnou genetickou a jí odpovídající fenotypovou variabilitou, vysokou expresivitou a penetrací, vysokou heritabilitou, tj. nezávislostí na podmínkách prostředí, a moţností jejich přesné detekce elektroforetickými technikami (ČERNÝ a ŠAŠEK, 1998). Nejpřesnější identifikací genotypu je moţno získat na úrovni DNA (PRASAD et al. 2000; FERNANDEZ et al. 2002). Metody vyuţivající DNA markerů k identifikaci odrůd jsou však v současné době stále ještě značně finančně, časově i technicky dosti náročné na rozdíl od metod vyuţívajících k identifikaci zásobních bílkovin, které velmi dobře splňují kritéria pro genetické markery, neboť se vyznačují vysokým stupněm geneticky fixovaného polymorfismu, kodominantní dědičností, rozlišitelností alel v individuálních a vysokou mírou nezávislosti na vnějších podmínkách (ŠAŠEK et al. 1998; BRADOVÁ et al., 2001; VYHNÁNEK a BEDNÁŘ, 2003; GREGOVÁ et al. 2007). V biochemických laboratořích se ke studiu polymorfismu zásobních bílkovin běţně pouţívá elektroforéza v gelových nosičích. Výsledkem elektroforézy je elektroforetické spektrum bílkovin soustava jednotlivých pruhů bílkovinných sloţek obarvených na nosiči (BRADOVÁ a ŠTOČKOVÁ, 2010). Elektroforetická spektra lze vyjádřit pomocí tzv. elektroforetického alelického vzorce na základě identifikace známých alel daných lokusů - genetická intepretace (ŠAŠEK a kol., 2000; METAKOVSKY, 1991) nebo měřením polohy jednotlivých pruhů - biochemická interpretace (VYHNÁNEK a BEDNÁŘ, 2003). Výsledky elektroforézy je moţno také zpracovávat softwarově speciálními programy. Základem vyuţívání elektroforézy bílkovinných genetických markerů pro identifikaci odrůd jsou vzorová elektroforetická spektra bílkovin jednotlivých odrůd etalonů. Pro identifikaci odrůd pšenice elektroforetickou analýzou zásobních, resp. enzymatických bílkovin zrna je nezbytná znalost případného polymorfismu v elektroforetické skladbě bílkovinných genetických markerů (pšenice gliadiny a gluteniny, ječmen hordeiny, esterázy). V případě polymorfních (heterogenních) odrůd je jejich genetická struktura charakterizována počtem bílkovinných linií a jejich podílem v odrůdě, kdy relativní zastoupení jednotlivých 37

38 bílkovinných linii u těchto odrůd je významné pro kontrolu jejich odrůdové pravosti a čistoty (BRADOVÁ a ŠTOČKOVÁ, 2010) Směr ve šlechtění pšenice Šlechtění pšenice vedlo k výraznému zvýšení výnosů, které je spojováno se zvyšováním genetického výnosového potenciálu, odolnosti k chorobám a adaptaci k biotickým a abiotickým stresovým faktorům prostředí a rovněţ s lepšími pěstitelskými technologiemi. Výnosový potenciál je podmíněn schopností vyuţívat světlo pro tvorbu biomasy (účinnost vyuţiti radiace) a velikosti sklizňového indexu vyjadřujícího podíl zrna na nadzemní biomase. Vzhledem k tomu, ţe šlechtitelská činnost nevedla k podstatnému zvýšení výkonnosti fotosyntézy, dosahovalo se nárůstu výnosového potenciálu především morfologickými změnami rostlin, změnami architektury porostů a prodlouţením doby ţivotnosti listů Protoţe většina současných odrůd jiţ dosáhla uspokojivé délky stébla, lze očekávat, ţe další zvyšování sklizňového indexu bude moţné uskutečňovat zvyšováním produktivity klasu. Do budoucna je prezentována moţnost vyuţiti genových zdrojů umoţňujících zvyšování počtu zrn klasu a genových zdrojů pro nové znaky kvality zrna. Lze očekávat, ţe orientace šlechtitelů pšenice seté na komerční ekonomicky profit z nových odrůd povede k preferenci hexaploidních genových zdrojů bez výrazně negativních vlastností v hybridizačních programech. Je diskutována moţnost tvorby a vyuţití syntetických allohexaploidích donorů s novými vlastnostmi přenesenými z planých druhů a význam genetické diverzity odrůd (MARTÍNEK a kol., 2008) Další faktory související s jakostí pšeničného zrna COX et al. (1985) uvádějí, ţe ačkoli je obsah proteinu v pšeničném zrnu předmětem vlivu genetických faktorů, je také silně ovlivněn okolním prostředím a má tendenci vykazovat negativní korelaci s výnosem zrna, coţ způsobuje problémy při šlechtění linií s vysokým obsahem bílkovin. Tento jev můţe být částečně vykompenzován vyšlechtěním odrůd se specifickým sloţením proteinu za pouţití linií, které nesou specifické kombinace alel gluteinu a gliadinu. Z výzkumů vyplývá, ţe jednotlivé alely pro tyto proteiny mají různý vliv na kvalitativní parametry (CARRILLO et al., 2000; BRITES and CARRILLO, 2001; MARTINEZ et al., 2005). Jak MAC RITCHIE and GUPTA (1993) tak LUO et al. (2000) prokázali to, ţe nízký obsah síry vede k nárůstu podílu vysokomolekulárních (HMW) vůči nízkomolekulárním 38

39 (LMW) podjednotkám glutenu jistě proto, ţe LMW podjednotky jsou bohatší na síru díky rozdílnému obsahu cysteinových zbytků. WRIGLEY et al. (1980) také uvádějí, ţe nízký obsah síry v zrně vede ke zvýšení relativního mnoţství na síru chudých ω-gliadinů a ke sníţení na síru bohatých α-, β- a γ- gliadinů, které zhoršují kvalitu zrna. TIMMS et al. (1981) navíc potvrzují, ţe pouţívání dusíkatého hnojiva můţe zhoršit dostupnost síry. Tato zjištění jsou v souladu s výsledkem ZHAO et al. (1999), kteří zjistili, ţe pouţívání dusíkatého hnojiva ne vţdy ke zlepšení kvality. Navíc je známo, ţe dodání dusíku nebo síry do půdy je obtíţné kvantifikovat, protoţe je zde závislost i na dalších faktorech jako je počasí a charakter zakořenění rostliny. SAN MARTÍN et al. (1990) uvádějí, ţe nedostatek síry je spojen s intenzivním vyuţíváním půdy, přímými secími praktikami, nepřetrţitou kultivací a úbytkem organických látek spojených s procesem degradace. HRISTOV et al. (2010) zjišťovali vliv genetických a environmentálních interakcí na obsah a kvalitu bílkovin v pšeničném zrnu, sedimentační hodnotu a objem bochníku. Dvacet genotypů pšenice s různou kombinací vysokomolekulárních glutenových jednotek bylo analyzováno v 15 prostředích. Všechny tři parametry byly více ovlivněny oblastí pěstování neţ rokem sklizně, přičemţ obsah bílkovin nejvíce reagoval na změnu vnějších podmínek. Genotypy s vysokým obsahem bílkovin měly hodnotu koeficientu regrese blízkou 1, z čehoţ vyplývá, ţe nereagovaly na extrémní okolní podmínky. LERNER et al. (2007) zkoumali vliv působení čtyř různých dusíkatých a sirných hnojiv na pěstování čtyř kultivarů tvrdé pšenice. Významné rozdíly byly nalezeny mezi výsledky během dvou let, kdy všechny sledované parametry (obsah bílkovin v zrně, obsah síry, SDSsedimentace, energie stanovená farinograficky, viskoelasticita z pšenice vyrobených uvařených těstovin) byly zvýšeny v roce, kdy bylo zaznamenáno méně sráţek a vyšší průměrné teploty během poslední fáze sklizně. Ošetření půdy sirnými hnojivy mělo významný vliv na obsah bílkovin, SDS-sedimentaci a poměr obsahu N:S, ale nezpůsobilo změny hodnot viskoelasticity, tyto druhotně zmíněné parametry byly ovlivněny pouze pouţíváním dusíkatých hnojiv. Zvýšení kvality pšenice zvýšení obsahu bílkovin v zrně, je dnes realizováno spíše geneticky neţ řízením zemědělských praktik. Například v Japonsku po roce 2000 začala být cena pšenice určována nejen za tunu, ale začala být zohledňována i kvalita zrna. Proto farmáři, tak mlynáři, podnítili vládní výzkumný program pro pěstování pšenice s hodnotnějšími parametry (SAITO et al., 2009). Japonská studie se zabývala dvěmi důleţitými charakteristikami při pěstování pšenice a to je obsah bílkovin, který ovlivňuje 39

40 pouţití pšenice, a průměrný výnos na hektar, který určuje finanční zisk zemědělce. Pokud bude cena za tunu pšenice určována kvalitativními parametry, můţeme očekávat postupné zvyšování obsahu bílkoviny a uvedení nových kmenů s novým genetickým materiálem. Z výzkumu vyplynulo, ţe jarní odrůdy pšenice inklinují k niţším obsahům proteinu, ale vykazují vyšší výnosy neţ odrůdy ozimé. Dále bylo zjištěno, ţe větší zrna pšenice obsahují méně bílkovin neţ menší zrna (SAITO et al., 2009). Důleţitou cestou jak posunout moţnost inovace je zavedení nových genů. Vliv genetických zdrojů a jejich různorodost na zemědělskou produkci a zvláště na stabilitu výnosu byla popsána v mnoha studiích (EVENSON and GOLIN, 1997; SMALE et al., 1998). Genetická rozmanitost zvyšuje a stabilizuje výnosy. Je známo mnoho přístupů, jak namodelovat vliv genetické dědičnosti (EVENSON et al., 1998; SMALE et al., 1998). 40

41 3. PRACOVNÍ HYPOTÉZA Existují znaky, vlastnosti či jiné parametry pšeničného zrna, které umoţňují odhadnout úroveň, jeho krmné jakosti pro monogastrická zvířata. 4. CÍL PRÁCE Cílem předkládané práce bylo shromáţdit, u geneticky definovaných vzorků pšenic, získaných z jednoho stanoviště a ze sklizní tří, po sobě jdoucích let, za pomoci: fyzikálních a chemických metod, nepřímých stanovení, experimentů na modelových zvířatech, biologických testací na hospodářských zvířatech (při výkrmu kuřecích brojlerů a prasat), maximum informací o ţivinové charakteristice pšeničného zrna a jeho odezvě u zvířat, které by umoţnilo při vyuţití variačně statistických, korelačních a regresních metod nalézt ukazatele, predikující krmný efekt ve výţivě monogastrů. 41

42 5. 1. Předmět sledování 5. MATERIÁL A METODIKA Zrno pšenice seté 20 definovaných vzorků (původ, systém hospodaření, jednotné stanoviště), sledovaných ve třech po sobě jdoucích sklizních (2005, 2006, 2007), celkem 60 vzorků (20 x 3), Experimentální diety soubory izoproteinových a izoenergetických diet pro potkany, resp. kompletních krmných směsí pro výkrm kuřecích brojlerů a mladých, rostoucích prasat, Modelová zvířata (laboratorní potkani) a jejich odezva na pokusné diety, ve kterých jediným zdrojem proteinu bylo zrno sledovaných pšenic, Monogastrická hospodářská zvířata (vykrmovaná kuřata či prasata) a jejich odezva na pokusné krmné směsi řady BR-2, resp. TESTA, s definovaným podílem pšeničného proteinu Schéma pokusu Tabulka 5.1. Přehled o rozsahu sledování UKAZATEL Rok sklizně ověřovaného zrna pšenice CELKEM Počet sledovaných vzorků Fyzikálně chemická sledování Biologická sledování Laboratorní potkani Kuřecí brojleři Prasata ve výkrmu (20 x 12) 240 (20 x 200) x x Počet sledovaných zvířat (20 x 12) x 240 x 480 (20 x 200) (20 x 200) (7 x 10) */ (7 x 10) */ Poznámka : */ výběr uţšího souboru 42

43 5. 3. Charakteristiky sledovaných objektů Zrno pšenice seté Na základě spolupráce s genovou bankou VÚRV, v.v.i. v Praze Ruzyni bylo k dispozici zrno 20 skupin pšenice seté (Triticum aestivum L.), z toho : 18 linií - perspektivně krmných novošlechtěnců, 2 kontrolních odrůd, získané ze sklizní v letech Novošlechtěnci byly produktem kříţení rodičovského páru ŠÁRKA / UH 410. Jednalo se o dihaploidní linie v genomu kterých byla přítomna (u 8 linií - č. 110, 112, 119, 126, 139, 157, 164 a 174) nebo nebyla přítomna (u 10 linií - č. 121, 131, 136, 144, 146, 159, 163, 167, 171 a 176) 1B/1R ţitná translokace, pocházející z rodičovské linie UH 410. Kontrolními odrůdami byly NELA (potravinářská jakost A) a ŠÁRKA (potravinářská jakost B). Ověřované vzorky pocházely z běţného konvenčního systému hospodaření na pokusných parcelkách z lokality Kralovická zemědělská a.s., při dodrţování stejných agrotechnických zásahů v průběhu vegetace (přihnojování dusíkem ve 3 dávkách, ošetření proti plevelům) Experimentální diety a.) Pro modelová zvířata laboratorní potkany, byly pouţity polosyntetické diety, ve kterých výhradním zdrojem dusíku (v mnoţství ekvivalentním 10 % N x 6,25) byly sledované pšenice. Úroveň proteinu v dietách byla úmyslně volena na suboptimální hranici, aby bylo moţné postihnout rozdíly v odezvě zvířat na kvalitu bílkovinné sloţky zrna pšenice. Energetická hodnota diet byla rovněţ shodná. Pokusné diety byly sestavovány (tabulka 5.2) ze šrotu ověřovaných pšenic, jednotného vitamíno - minerálního doplňku (U-aminovitan- 331), plně zabezpečujícího potřebné makro i mikroprvky a vitamíny, jednotného energetického přídavku (sojový olej), jednotného ochucovadla (moučkový cukr) a jednotného vehikula (pšeničný škrob). b.) Pro výkrm kuřecích brojlerů v 1. fázi výkrmu byla pouţita komerční granulovaná kompletní směs řady BR-1 (N-látky g.kg -1, LYS 14 g.kg -1, M+C 10 g.kg -1, ME N 12,6 MJ. kg -1 ) jako kontrola ve všech pokusných skupinách. Pro 2. fázi výkrmu byly pouţity granulované pokusné směsi (izoproteinové a izoenergetické) řady BR-2 (N-látky 200 g. kg -1, ME N 13,3 MJ. kg -1, M+C 9,2 g. kg -1, LYS 12,5 g. kg -1 ) se zastoupením 43

44 vehikula (pšeničný škrob) a stejného podílu proteinu z prověřovaných pšenic (tabulka 5.3.). Krmné směsi byly vyrobeny ve VKS Lysá nad Labem. Tabulka 5.2. Systém tvorby receptur pokusných diet pro laboratorní potkany KOMPONENT % v dietě Zastoupení Pšeničný šrot dle obsahu proteinu v zrně Pšeničný škrob 15-0 neutrální plnící komponent Cukr moučka 2 stálé Sojový olej 1,2 stálé MVK - Aminovitan 5,8 stálé CELKEM 100 Obsah proteinu v dietě 10 % Tabulka 5.3. Systém tvorby receptur pokusných diet pro výkrm kuřecích brojlerů (BR-2) KOMPONENT % v dietě Zastoupení Pšeničný šrot dle obsahu proteinu v zrně Pšeničný škrob 11-0 neutrální plnící komponent SEŠ (47) 28,38 stálé Kukuřice 3,50 stálé Řepkový olej 4,40 stálé MVK-TEKRO : BR-2, M 3,72 stálé CELKEM 100 Izoproteinové a izoenergetické diety Poznámka: pšenice vnášela do směsi vţdy 35 % proteinu 44

45 c.) Pro výkrm prasat v 1. fázi výkrmu byly pouţity granulované (5 mm) pokusné (izoproteinové a izoenergetické) krmné směsi řady TESTA (N-látky 191,5 g. kg -1, ME p 13,1 MJ. kg -1, LYS 11 g. kg -1 ) se zastoupením vehikula (pšeničný škrob) a stejného podílu proteinu z ověřovaných pšenic (tabulka 5.4.). Krmné směsi byly vyrobeny ve VKS Lysá nad Labem. Tabulka 5.4. Systém tvorby receptur pokusných diet pro výkrm prasat (TESTA) KOMPONENT % v dietě Zastoupení Pšeničný šrot 57,6-71 dle obsahu proteinu v zrně Pšeničný škrob 13,4-0 neutrální plnící komponent SEŠ (47) 24,5 stálé MVK TESTA-M 4,5 stálé CELKEM 100 Izoproteinové a izoenergetické diety Poznámka: pšenice vnášela do směsi vţdy 40 % proteinu Konkrétní podoba pouţitých receptur je představena v přílohách 3,4 a Modelová zvířata Jako modelový objekt pro nepřeţvýkavá hospodářská zvířata byl pouţit laboratorní potkan (Rattus norvergicus) kmene Wistar, pocházející z SPF chovu firmy BioTest Konárovice (jednotného původu, věku a pohlaví). Zvířata (výhradně samečci, s počátečním věkem dnů a hmotnosti cca 55 gramů) byla umístěna individuálně v bilančních i růstových klecích. Po několika denním přípravném období byla v experimentu pouţita zhruba 4 týdny. Kaţdý ze vzorků pšenice byl prověřován 12 zvířaty. V období let 2005 aţ 2006 bylo v pozorování celkem 480 laboratorních potkanů (240 x 2). 45

46 Hospodářská zvířata a.) Kuřecí brojleři do experimentu byla zařazována jednodenní kuřata masného hybrida ROSS 308 jednotného původu a ve srovnávacím krmném pokuse sledována do poráţky (35 dnů). Byla rozdělena do 20 skupin po 200 kusech tak, aby skupiny tvořily vyrovnané, vzájemně srovnatelné celky. Kaţdá pšenice ze sklizní v letech 2006 a 2007 byla ověřena 200 kuřaty (20 x 200 x 2), coţ reprezentuje 8000 kuřat. b.) Prasata ve výkrmu do pokusných skupin byla shodně zařazena zvířata - trojplemenní hybridi / (BU x L) x Pn /, stejného věku (70 dní), ţivé hmotnosti (20 kg), zastoupení pohlaví (vepříci, prasničky) a původu (ANIMO Ţatec). Krmný pokus trval zhruba 50 dní (dobu na kterou byla k dispozici pšenice z pokusných políček), tzn. do hmotnosti prasat kg. Kaţdá ze 7 nejperspektivnějších skupin ze sledovaných pšenic ze sklizní v letech 2006 a 2007 byla prověřována 10 zvířaty (7 x 10 x 2), coţ representuje 140 prasat Zjišťované parametry Analytická vyšetření Zrno studovaných linií a odrůd pšenice seté bylo podrobováno základní krmivářské analýze ke zjištění obsahu sušiny, dusíku (N), tuku, vlákniny a popelovin, propočtem byl zjišťován obsah dusíkatých látek (N x 6,25 resp. N x 5,70), bezdusíkatých látek výtaţkových (BNLV) a organických ţivin (OH). Dále byla kalorimetricky zjištěna energetická hodnota brutto energie (BE), speciálními rozbory - obsah spektra 18 aminokyselin, z toho 10 esenciálních (LYS, MET, THR, TRP, PHE, HIS, LEU, ISOLEU, VAL, ARG) a 8 neesenciálních (Asp, Ser, Glu, Pro, Gly, Ala, Cys, Tyr) Nepřímá hodnocení s vyuţitím chemických metod K danému účelu pouţity dvě základní metody: Chemické skóre (CS) podle Mitchella a Blocka (1924), určující stupeň limitace první limitující aminokyseliny v testované bílkovině (vyjadřuje procentický podíl obsahu dané aminokyseliny v bílkovině zkoumaného vzorku, k obsahu téţe aminokyseliny ve standardní, vaječné (čerstvý vaječný bílek) bílkovině, jejíţ biologická hodnota se povaţuje za 100) 46

47 Index esenciálních aminokyselin (EAAI) podle Osera (1951), který do kalkulace zahrnuje všechny esenciální aminokyseliny a představuje tudíţ geometrický průměr chemického skóre esenciálních aminokyselin Růstové a bilanční pokusy na potkanech Zjišťovány byly skutečná a zdánlivá stravitelnost (KS) dusíku, prostřednictvím koeficientů skutečné (KS s ) a bilanční (KS b ) stravitelnosti, dále biologická hodnota bílkovin (BHB), netto vyuţití proteinu (NPU), bílkovinný produkční poměr (PER), pomocné parametry jako jsou dusíkatá bilance (NB), metabolické ztráty dusíku (N met ), endogenní ztráty dusíku (N end ) a záchovná potřeba dusíku u zvířat (NEB), obsah vyuţitelného proteinu (UP), stravitelná (SE) a metabolizovatelná (ME) energie Srovnávací krmné pokusy na kuřatech a prasatech U nepřeţvýkavých hospodářských zvířat v období výkrmu byla sledována : ţivá hmotnost zvířat individuálním váţením (na počátku a konci sledovaných období) přírůstek hmotnosti průměrný na kus a den, za období a celkem sledovaný časový úsek průměrný denní příjem krmiva, ţivin a energie, na kus a den za období a celkem konverze krmiva a ţivin za období a celkem PER - bílkovinný produkční poměr za období a celkem krmné dny zdravotní stav (adspekcí) a úhyny Metodické přístupy Laboratorní rozbory Chemické a fyzikální analýzy studovaných vzorků zrna pšenice seté, krmných diet, výkalů a moči zvířat, byly provedeny v souladu s přijatými metodikami pro zkoušení a posuzování krmiv (KACEROVSKÝ a kol., 1990), tzn., ţe stanovení proběhla, takto : Sušina (vysoušením při 105 o C) N (dle Kjeldahla) Dusíkaté látky (výpočtem, NL = N x 6,25 resp. N x 5,70) 47

48 Tuk (extrakcí dle Soxhleta) Vláknina (dvoustupňovou, kyselou a zásaditou hydrolýzou na přístroji Fibertec) Popeloviny (mineralizací při 550 o C) Bezdusíkaté látky výtaţkové (výpočtem: BNLV = 100 Voda NL Tuk Vláknina Popeloviny) Organické ţiviny (výpočtem, OH = NL + Tuk + Vláknina + BNLV) Brutto energie (kalorimetrií spalováním v kyslíkové atmosféře) Aminokyseliny (s vyuţitím automatického analyzátoru aminokyselin AAA 400) Biologické experimenty Růstové i bilanční pokusy na laboratorních potkanech proběhly dle metodiky HEGER et al. (1990) při respektování minimálních počtů zvířat ve skupině a popsaných vztahů : NB + NEB BHB = NS + N met Poznámka : NB - dusíková bilance = N přijatý - N výkalů - N moči NEB záchovná potřeba dusíku = N metabolický ve výkalech + N endogenní v moči NS dusík strávený = N přijatý - N výkaklů N met - N metabolický ve výkalech, nepocházející z krmiva N met = -3,601 + (0,11. H) N end = 10,30 + (0,076. H) H průměrná hmotnost zvířat v bilanci BHB. KS s NPU = Poznámka : KS skut - koeficient stravitelnosti skutečný (po eleminaci metabolických ztrát) NS KS b = N p Poznámka : NS dusík strávený = N přijatý - N výkaklů N p dusík přijatý krmivem Přírůstek hmotnosti PER = Příjem N x 6,25 48

49 Srovnávací krmné pokusy na kuřecích brojlerech a prasatech ve výkrmu proběhly v souladu se zásadami biologického zkoušení krmiv ( 28, 29, 30) vyhlášky č. 356/2008 Sb., kterou se provádí zákon č. 91 / 1996 Sb. o krmivech, ve znění pozdějších předpisů. Veškeré biologické testace proběhly v souladu s běţně přijatými usancemi a při plném respektování existujících zákonů (č. 246/1992 Sb.) na ochranu zvířat proti týrání, ve znění pozdějších předpisů a vyhlášky č. 207/2004 Sb. o ochraně, chovu a vyuţití pokusných zvířat Způsob vyhodnocení Kromě výpočtu základních statistických charakteristik byly k vyhodnocení výsledků pouţity jednofaktorová analýza rozptylu s podrobnějším hodnocením pomocí Tukeyho a Scheffeho metody, dále byly počítány koeficienty lineární regrese a párové korelační koeficienty. 49

50 6. VÝSLEDKY A DISKUSE V této kapitole budou postupně rozebrány jednotlivé faktory, bezprostředně související se studovaným tématem - nutriční hodnoty zrna perspektivně krmných linií a odrůd pšenice seté (Triticum aestivum L.), s důrazem na krmnou kvalitu jeho proteinové sloţky. Podle autorů DVOŘÁČEK a kol. (2006 a ) byly do ověřování zahrnuty, kromě kontrolních odrůd, vybrané dihaploidní linie pšenice seté z kříţení Šárka x UH 410, charakterizované pomocí elektroforézy zásobních bílkovin a tak zkontrolováno jejich zařazení do 2 subsouborů s přítomnou (gliadinový blok 1B3) resp. nepřítomnou (gliadinový blok 1B4) 1B/1R ţitnou translokací v genomu. Nositelem dané 1B/1R ţitné translokace v rodičovském páru byla linie UH 410. Pro potvrzení původu všech linií byla na chromozomu 1D identifikována alela 5+10, vyskytující se u obou rodičovských komponent, coţ je důleţité pro další jejich vyuţití v průběhu šlechtitelského procesu. Vytvořený experimentální soubor pšenic byl námi podrobně hodnocen z hlediska: - základní ţivinové charakteristiky zrna, - aminokyselinového sloţení pšeničného proteinu, - nepřímého hodnocení jakosti bílkovin prostřednictvím CS a EAAI, - biologické testace na modelových zvířatech,produkční účinnosti proteinové sloţky zrna u monogastrických zvířat. DVOŘÁČEK et al. (2006 a ) referují o tom, ţe jejich pozornost byla u shodných pšenic upřena zejména na chemicko technologické ukazatele pekařské jakosti, jako je obsah albuminu, globulinu, gliadinu, gluteninu, tvrdost zrna, mokrý lepek, relativní viskozita a Zeleny sedimentace Základní ţivinové parametry sledovaného souboru pšeničného zrna Celková charakteristika souboru V návaznosti na výše uvedený metodický záměr, bylo po tři navazující roky ( ), díky těsné spolupráci s Genovou bankou VÚRV v.v.i. v Praze - Ruzyni, k dispozici 50

51 pšeničné zrno (20 x 3 = 60 vzorků) v mnoţství potřebném pro fyzikálně-chemická a biologická ověřování. Přehled o základním obsahu ţivin v posuzovaných vzorcích vycházel z Weendenské analýzy a je podrobně dokumentován v tabulkových přílohách (č. 6 8). Z daných podkladů byl sumarizací vytvořen přehled (tabulka 6.1) informující o průměrných hodnotách a variabilitě sledovaných parametrů a to ve srovnání s charakteristikami, prezentovanými v doposud nejuţívanější databázi komponentů v ČR (ZEMAN a kol., 1995). Obecně, ve shodě i s dalšími autory (KODEŠ a STEHLÍKOVÁ, 2001; PŘÍHODA a kol., 2004; VACULOVÁ a kol., 2006) lze konstatovat poměrně široký rozptyl hodnot v původní sušině a to i u ţivin (tuk, vláknina, popeloviny), které jsou v zrnu přítomny v nepatrném mnoţství. Stejná konstatace však platí i pro obsah proteinu. Tabulka 6.1 : Porovnání ţivinových parametrů sledovaného souboru pšenic s katalogovými hodnotami ŢIVINOVÉ PARAMETRY (g. kg -1 ) Sušina = x ± S x min max N x 5,70 = x ± S x min max Index N x 5,70 Tuk = x ± S x min max Vláknina = x ± S x min max Popeloviny = x ± S x min max Sledovaný soubor ( n= 60) (tříleté průměrné hodnoty) 893,4 ± 0, ,3 ± 2,60 111,7 191,8 ZRNO PŠENICE SETÉ Katalog komponentů (n =7) 875,1 ± 2, ,5 ± 5, ,6 ± 0,19 13,10 22,04 28,5 ± 0,39 20,05 48,41 16,6 ± 0,25 12,42 20,92 19,3 ± 1,06 14,8 22,0 24,9 ± 1,32 20,0 28,4 17,5 ± 0,88 13,2 19,6 Poznámka : */ V této a následujících tabulkách jsou barevně zvýrazněny parametry související se studovanou skupinou dusíkatých ţivin, **/V této a následujících tabulkách představuje x = aritmetický průměr, S x = střední chyba aritmetického průměru 51

52 Nejstabilnější zastoupení ( g. kg -1 ) v zrnu mají bezdusíkaté látky výtaţkové (BNLV), které neuvádíme (tabulka 6.1) z důvodu způsobu výpočtu dusíkatých látek (N x 5,70), který vychází z vyššího zastoupení N v obilní bílkovině (17,5 %), oproti bílkovině průměrné (16 %) jakosti. Pokud bychom obsah N x 5,70 přece jenom přepočetli na obsah N x 6,25 zaregistrujeme zajímavá data a to zejména tu skutečnost, ţe se obsah proteinu v pšeničném zrnu téměř 50 let neměnil. V tabulkách, které byly uveřejněny v roce 1966 (ČSN ) bylo uvedeno dusíkatých látek 120 g. kg -1, v roce 1981 (ČSN ) 125 g. kg -1, v roce 1987 (ZEMAN a kol., 1987) 126 g. kg -1 a v roce 1995 (ZEMAN a kol., 1995) 128,8 g. kg -1. Porovnáme-li tuto hodnotu s průměrnou hodnotou (n = 60) sledovaného souboru (159 g. kg -1 ), zjistíme ohromný, řádově % ní rozdíl, s rozkmitem (N x 6,25) od 122 do 210 g. kg -1 zrna. Z uvedeného je zřejmé, ţe šlechtitelé z VÚRV v Praze Ruzyni a nositelé grantu NAZV č. 1G vsadili v souladu s literárními poznatky (HANIŠOVÁ a kol., 1994; THERRIEN, 2003; STEHNO a kol., 2006 b ) při tvorbě krmných pšenic na vyšší koncentraci proteinu v sušině zrna Vliv ročníku na obsah ţivin Nepřehlédnutelnými mezi faktory, ovlivňujícími ţivinové sloţení zrna (při shodě odrůdové skladby, stanoviště i agrotechniky), je ročník, přesněji řečeno klimatické podmínky (počasí) v průběhu vegetace. Ty se nám podařilo zachytit v tabulkových přílohách (č. 1 a 2), včetně dynamiky i kontrastních rozdílů v mnoţství sráţek a teplotě vzduchu, zejména v letech 2005 a Jejich vliv jsme ve shodě s obecnými poznatky (ŠROLLER a kol., 1997) zaregistrovali ve statisticky významných rozdílech průměrných hodnot (tabulka 6.2) nejen N-látek (134,4±2,47 a a 162,8±2,12 b ), ale i vlákniny (25,7±0,70 a resp. 26,8±0,77 a a 33,0±1,18 b ) a popelovin (16,7±0,50 a resp.18,1±0,25 a a 13,6±0,52 b g. kg -1 ). Podrobnější statistické charakteristiky jsou uvedeny v tabulkové příloze (č. 9). Při úmyslně volené, geneticky podmíněné, vysoké variabilitě v obsahu proteinu v pšeničném zrnu sledovaného souboru (n = 20), statisticky významné rozdíly opětovně upozornily na výrazný vliv ročníku nejen na koncentraci, ale i (jak bude uvedeno níţe) na kvalitu bílkovinné sloţky zrna. 52

53 Tabulka 6.2 : Porovnání vlivu ročníku na průměrné ţivinové parametry sledovaného souboru pšenic ŢIVINOVÉ PARAMETRY (g. kg -1 ) N x 5,70 = x ± S x min max Index N x 5,70 Tuk = x ± S x min max Vláknina = x ± S x min max Popeloviny = x ± S x min max ZRNO PŠENICE SETÉ ROK SKLIZNĚ 2005 (n= 20) 2006 (n= 20) 2007 (n= 20) 134,4±2,47 a 111,7 154,4 138,8±1,70 ab 127,2 149,5 162,8±2,12 b 129,1 191, ,6±0,47 a 13,1 22,0 33,0±1,18 b 26,3 48,4 18,1±0,25 a 16,3 20,9 16,6±0,50 a 13,7 20,3 26,8±0,77 a 20,0 32,1 13,6±0,52 b 9,9 18,5 16,9±0,36 a 14,8 19,5 25,7±0,70 a 22,1 32,9 16,7±0,50 a 12,4 20,4 Poznámka : */ V této a následujících tabulkách je významnost rozdílů mezi sledovanými skupinami (P 0,95, resp. P 0,99) označena různými písmeny (a, b... resp. A, B...). Pokud označení chybí nebo jsou hodnoty označeny stejnými písmeny, jsou rozdíly mezi skupinami statisticky nevýznamné (P < 0,95) Vliv genotypu na obsah ţivin V našem experimentu bylo celkem hodnoceno 20 vzorků, z toho 2 kontrolní odrůdy, 8 linií s přítomnou a 10 linií s nepřítomnou ţitnou translokací v genomu. Po základním ţivinovém rozboru (přílohy č. 6-8) byly výsledky statisticky vyhodnoceny a sumarizovány do navazujícího přehledu (tabulka 6.3), který dokumentuje, z tříletých průměrů, geneticky dané rozdílnosti v ţivinovém potenciálu jednotlivých odrůd či kultivarů. Ty jsou (jako minima či maxima) pro přehlednost barevně zvýrazněny. Jak je dále patrné, ţe statisticky významných rozdílů mezi vzorky nebylo shledáno mnoho a to vlivem variability vstupních dat (přílohy č. 6 8), dané ročníkem a rozdílností reakcí jednotlivých genotypů. 53

54 Tabulka 6.3 : Celkové vyhodnocení základních ţivinových parametrů jednotlivých vzorků pšenice ze sklizní let 2005, 2006 a 2007 Linie Translokace BE (kj.g -1 ) Sign Tuk (g.kg -1 ) sign Popeloviny (g.kg -1 ) sign N x 5,70 (g.kg -1 ) sign Vláknina (g.kg -1 ) sign BNLV (g.kg -1 ) 110 A 19,14 A 15,61 a 13,53 ab 141,0 ab 26,23 a 799,39 ab 112 A 19,09 A 15,94 a 15,56 ab 137,8 ab 26,07 a 800,67 ab 119 A 19,15 A 16,71 a 17,75 ab 153,1 b 27,99 a 779,84 a 121 N 18,95 A 15,05 a 16,29 ab 134,3 ab 27,57 a 802,86 ab 126 A 19,03 A 16,62 a 13,03 a 138,5 ab 25,75 a 801,79 ab 131 N 18,98 A 17,94 a 13,45 ab 122,1 a 27,66 a 815,29 b 136 N 18,97 A 17,28 a 14,93 ab 130,4 ab 32,78 a 800,29 ab 139 A 19,24 A 17,47 a 15,94 ab 152,5 b 35,77 a 773,51 a 144 N 18,98 A 18,22 a 17,42 ab 141,2 ab 28,74 a 789,61 ab 146 N 19,24 A 16,57 a 16,69 ab 141,4 ab 25,67 a 795,47 ab 157 A 19,15 A 16,44 a 18,60 b 142,2 ab 27,48 a 791,04 ab 159 N 19,03 A 15,04 a 15,82 ab 133,6 ab 26,88 a 804,23 ab 163 N 19,19 A 16,88 a 16,16 ab 143,8 ab 28,39 a 790,33 ab 164 A 19,28 A 14,97 a 16,40 ab 154,2 b 30,05 a 779,44 a 167 N 19,05 A 15,34 a 16,89 ab 133,9 ab 30,10 a 799,31 ab 171 N 19,10 A 17,18 a 17,79 ab 139,4 ab 27,88 a 793,05 ab 174 A 19,13 A 16,50 a 18,42 ab 141,6 ab 32,20 a 787,13 ab 176 N 18,95 A 14,60 a 15,85 ab 134,0 ab 26,28 a 805,25 ab Nela KONTROLA 19,12 A 17,73 a 15,74 ab 140,0 ab 28,42 a 794,07 ab Šárka KONTROLA 18,99 A 19,23 a 18,00 ab 148,3 b 27,18 a 783,22 a Poznámka: */ Zvýrazněním označeny mezní (min., max.) hodnoty **/ V této a následujících tabulkách představuje TRANSLOKACE, označená písmeny: A linie s ţitnou translokací (ANO), N linie bez ţitné translokace (NE) sign 54

55 Za povšimnutí stojí skutečnost, ţe statisticky významně nejniţší obsah proteinu v zrnu (122,1 g. kg -1 ) byl zaregistrován u vzorku č. 131 (bez přítomné ţitné translokace) a naopak nejvyšší u vzorku pšenice bez translokace č. 119 (153,1 g. kg -1 ) a pšenice s translokací č. 164 (154,2 g. kg -1 ). Kontrolní odrůdy zaujaly přibliţně střed uváděných hodnot. Rozdíl mezi spalným teplem organických ţivin (BE) byl u plus či mínus variant vzorků (18,95, resp. 19,28 kj. g -1 ) nepatrný (1,7 %), větší, i kdyţ nepodstatné (P < 0,95) rozdíly byly zjištěny u obsahu tuku (14,60 resp. 19,23 g. kg -1 ) a vlákniny (25,67 resp. 35,77 g. kg -1 ). Sumární přehled o vlivu sledovaných genotypů poskytuje tabulka 6.4. K vyhodnocení byla vyuţita klasická jednofaktorová analýza rozptylu, která udává, je-li variabilita v rámci souboru způsobena hodnoceným znakem nebo je tato variabilita čistě náhodná a je tedy moţné rozdíl mezi porovnávanými průměrnými hodnotami povaţovat za statisticky nevýznamný. Tabulka 6.4 : Porovnání vlivu genotypu na průměr ţivinových parametrů pšenic, získaných ze tří po sobě jdoucích sklizní ( ) ŢIVINOVÉ PARAMETRY (g. kg -1 ) N x 5,70 = x ± S x min max Index N x 5,70 Kontrolní (n= 6) 144,2±1,10 ba 121,41 189,5 ZRNO PŠENICE SETÉ GENOTYP S translokací (1B / 1R) (n= 24) 149,4±2,16 b 128,4 191,8 Bez translokace (1B / 1R) (n= 30) 140,8±2,03 a 111,7 172, Tuk = x ± S x 18,48±1,48 a 16,28±0,81 a 16,41±0,53 a Vláknina = x ± S x 27,80±0,69 a 28,94±1,14 a 28,19±1,44 a Popel = x ± S x 16,88±0,19 a 16,15±0,25 a 16,13±0,67 a 55

56 Poněkud zajímavější je grafické zobrazení získaných dat o vlivu genotypu a to v dynamice jednotlivých let, jak je představeno dále (graf 6.1). Za pozornost stojí především to, jak působilo počasí (ostatní faktory byly shodné) v průběhu vegetace na celý sledovaný soubor či jednotlivé genotypy. Poznámka: */ V této a následujících tabulkách představuje: písmen A linie s ţitnou translokací (ANO), písmeno N linie bez ţitné translokace (NE), kontrola průměr odrůd Nela a Šárka Podrobnější analýzu vzájemného vztahu genotypu, konkrétně přítomné či nepřítomné 1B/1R ţitné translokace v genomu pšenice a pěstebního ročníku uvádí navazující tabulka 6.5, ze které vyplývá, ţe v sráţkově chudším a chladnějším roce 2005, přítomnost ţitné translokace v genomu nezanechala průkaznou stopu vlivu na obsah proteinu v zrnu pšenice, zatímco v navazujících letech (2006, 2007) tento vliv byl zaznamenán. Pro úplnost je třeba doplnit, ţe při porovnávání významnosti rozdílů v obsahu proteinu v zrnu byla pouţita Tukeyho metoda, jejíţ konkrétní parametry jsou představeny v tabulkových přílohách (č. 10 a 11). 56

57 Tabulka 6.5 : Porovnání vlivu 1B/1R ţitné translokace v genomu pšenice ve sledovaných letech Ţivinové parametry (g. kg -1 ) N x 5,70 x ± Index N x 5,70 S x s translokací (n = 8) 137,5 ± 3,49 ZRNO PŠENICE SETÉ ROK SKLIZNĚ a GENOTYP bez translokace (10) 133,8 ± 3,14 s translokací (n = 8) bez translokace (n = 10) s translokací (n = 8) bez translokace (n = 10) 142,4 ± 134,5 ± 168,4 ± 154,2 ± 2,59 b 2,71 a 4,08 b 3,40 a Aminokyselinové sloţení sledovaných pšeničných bílkovin Vliv ročníku na koncentraci aminokyselin v proteinu Kvalita obilních dusíkatých ţivin je obecně dána zastoupením základních bílkovinných frakcí, tedy její nerozpustné (lepkové bílkoviny) a rozpustné části (albuminy, globuliny apod.), jejíhoţ obsahu si v případě hodnocení jakosti pro krmné účely lze cenit nejvíce (HEGER a FRYDRYCH, 1981). Dalším důleţitým kritériem je obsah a vzájemný poměr esenciálních aminokyselin (EGGUM, 1985), a zvláště pak limitujících aminokyselin pro monogastrická zvířata - lyzinu a metioninu (LYS a MET). Vlastní hodnocení kvality proteinu bylo v první části naší práci provedeno na základě chemického stanovení (s vyuţitím AAA 400) obsahu 18 aminokyselin v zrnu (STEINBACHOVÁ a kol., 2005), z toho 10 esenciálních a 8 neesenciálních. S ohledem na to, ţe s nárůstem N látek v zrnu narůstá (i kdyţ pomaleji) i absolutní obsah aminokyselin (CHUNG and POMERANZ, 1985; STEHNO et al., 2008 a ), nelze tento parametr vyuţít jako rozhodující kritérium pro šlechtění. Daleko větší vypovídací schopnost má však koncentrace aminokyselin v proteinu, která se vyjadřuje v gramech na 16 g N (neboli 100 g N x 6,25), coţ znamená, ţe uvedené hodnoty v gramech vlastně představují procentický obsah dané AMK ve sledované bílkovině (MUDŘÍK a kol., 2005). 57

58 Konkrétní výsledky koncentrace esenciálních aminokyselin (KODEŠ a kol., 2008), získaných u jednotlivých pšenic ze sklizní let jsou představeny v tabulkových přílohách (č ). Neesenciální AMK, jejichţ koncentrace v proteinu byla zprůměrována za tříleté období, jsou uvedeny rovněţ v příloze (č. 15). Dané podklady byly statisticky vyhodnoceny a ve stručné formě jsou představeny v navazujících tabulkách (6.6 a 6.7). Z nich vyplývá mnoho skutečností. Předně, suma esenciálních aminokyselin představuje v pšeničné bílkovině relativně nízký podíl a to pouhých %, coţ je v souladu s literárními poznatky (KASARDA et al., 1976). Zbytek je tvořen neesenciálními AMK (STEHNO et al., 2006 a ). Z esenciálních AMK je nejvíce zastoupena aminokyselina LEU (5,3 5,9 %), následovaná aminokyselinami ARG, PHEN a VAL. Nejmenší zastoupení má TRP (kolem 1 %), následovaný (nejčastěji limitujícími AMK pro monogastry) MET, LYS a THR. Z neesenciálních AMK jednoznačně převládá kyselina glutamová (GLU), tvořící zhruba čtvrtinový podíl v pšeničné bílkovině. V minimu je zastoupená i další sirná aminokyselina CYS (1,7 1,9 %). O těchto souvislostech referují rovněţ (POMERANZ et al., 1988). Dříve neţ se podíváme na vliv ročníku na koncentraci AMK v pšeničném proteinu, je třeba připomenout, ţe v uvedených letech ( ) byl zaregistrován nárůst obsahu NL v zrnu (134,4±2,47 a a 162,8±2,12 b ). Ten byl však provázen nestejnou dynamikou jednotlivých AMK, z nichţ zhruba u poloviny je patrna tendence poklesu koncentrace, u druhé poloviny byl zase opačný trend (tabulky 6.6 a 6.7). Statisticky však bylo prokázáno, ţe u sledovaného souboru docházelo k poklesu koncentrace pouze u MET, TRP a CYS v obilním proteinu, zatímco opačný trend byl pozorován jenom při nárůstu koncentrace PHEN, HIS a zejména PRO. Podrobnosti, konkrétně korelační koeficienty mezi mnoţstvím dusíkatých látek a jejich kvalitou (koncentrací AMK v pšeničném proteinu) jsou představeny v příloze (č. 28). Z prezentovaných dat vyplývá, ţe těsnost této závislosti by se dala označit spíše za slabou aţ středně silnou. Statistická významnost (na hladině významnosti = 0,05) byla zaznamenána pouze u TRP, MET a THR. Vzájemný stav mezi mnoţstvím a kvalitou proteinu, s důrazem na první limitující AMK, jsme ověřovali i pomocí lineární regrese (vzájemný vztah dvou proměnných Y, X) a korelace (těsnost závislosti). V našem případě jsme za nezávisle proměnnou zvolili mnoţství proteinu v zrnu (N x 5,7) a za závisle proměnnou pouze koncentraci LYS a MET v proteinu, resp. EAAI. 58

59 Tabulka 6.6: Vyhodnocení vlivu genotypu a roku sklizně na koncentraci ESENCIÁLNÍCH aminokyselin v proteinu (g. 16 g -1 N) pšenic ze sklizní let 2005, 2006 a 2007 ROČNÍK translokace THR sign VAL Rok sklizně 2005 (n = 20) 2,19 a 3,29 Rok sklizně 2006 (n = 20) 2,20 a 3,40 Rok sklizně 2007 (n = 20) 2,25 a 3,71 sign a a a MET ILEU LEU PHEN LYS HIS ARG TRP sign sign sign sign sign sign sign sign 1,42 b 2,49 b 5,27 a 3,53 a 2,16 a 1,73 b 4,31 a 1,01 b 1,32 b 3,09 a 5,81 a 3,96 ab 2,31 a 2,20 a 4,08 a 0,97 ab 1,18 a 3,09 a 5,90 a 4,11 b 2,14 a 2,29 a 3,64 a 0,89 a translokace ANO (n = 24) 2,21 a 3,47 a 1,34 a 2,94 a 5,67 a 3,88 a 2,21 a 2,08 a 4,09 a 0,99 a Translokace NE (n = 30) 2,22 a 3,47 a 1,28 a 2,85 a 5,65 a 3,85 a 2,20 a 2,07 a 3,94 a 0,93 a Kontrolní odrůdy (n = 6) 2,24 a 3,32 a 1,25 a 2,80 a 5,59 a 3,88 a 2,27 a 2,14 a 4,15 a 0,98 a Poznámka: */ Barevným zvýrazněním sloupců označeny nejvyšší a nejniţší koncentrace esenciálních aminonokyselin v pšeničném proteinu Tabulka 6.7: Vyhodnocení vlivu genotypu a roku sklizně na koncentraci NEESENCIÁLNÍCH aminokyselin v proteinu (g. 16 g -1 N) pšenic ze sklizní let 2005, 2006 a 2007 ROČNÍK translokace Rok sklizně 2005 (N = 20) Rok sklizně 2006 (n = 20) Rok sklizně 2007 (n = 20) ASP SER GLU PRO GLY ALA CYS TYR sign sign sign sign sign sign sign sign 3,91 a 3,55 a 24,35 a 8,15 a 3,11 a 2,60 a 1,86 a 1,97 a 4,17 a 3,73 a 27,97 b 8,36 ab 3,35 a 2,74 a 1,88 a 1,80 a 4,24 a 3,85 a 25,89 ab 9,30 b 3,28 a 2,94 a 1,65 b 1,83 a translokace ANO (n = 24) Translokace NE (n = 30) Kontrolní odrůdy (n = 6) 4,06 a 3,69 a 26,14 a 8,77 a 3,23 a 2,74 a 1,87 b 1,96 a 4,15 a 3,72 a 26,02 a 8,47 a 3,26 a 2,78 a 1,74 a 1,79 a 4,12 a 3,79 a 25,49 a 8,22 a 3,25 a 2,99 a 1,80 a 2,06 a 59

60 Data byla vyhodnocována za celý soubor a dále pak podle přítomnosti ţitné translokace 1B/1R v genomu. Vyuţita regresní rovnice přímky (1), kde kromě nezávisle proměnné (x) a závisle proměnné (Y) je uvedena konstanta (A) a směrnice (B). Y = A + Bx (1) Jak vyplývá z uvedených dat v příloze (č. 28) regresní analýza byla průkazná na hladině významnosti = 0,05 v případě hodnocení celého souboru bez ohledu na genotyp u všech sledovaných parametrů, dále u parametru EAAI u souboru novošlechtěných linií s přítomnou ţitnou translokací 1B/1R a u LYS a MET u novošlechtěnců bez ţitné translokace 1B/1R. Konkrétní podobu představují rovnice (2 5). Směrnice (B) se záporným znaménkem signalizuje u rovnic (2 5) lineárně klesající závislost. a./ závislost (y) koncentrace MET (%) na obsahu (x) proteinu (%): y = 2,249 0,067x (2) b./ závislost (y) koncentrace LYS (%) na obsahu (x) proteinu (%): y = 3,414 0,092x (3) c./ závislost (y) koncentrace MET (%) na obsahu (x) proteinu (%) u linií bez ţitné translokace 1B/1R: y = 2,48 0,086x (4) 60

61 d./ závislost (y) koncentrace LYS (%) na obsahu (x) proteinu (%) u linií bez ţitné translokace 1B/1R: y = 3,65 0,110x (5) Vliv genotypu na koncentraci aminokyselin v proteinu S vyuţitím podkladů (přílohy č ), sumarizovaných ve stejných tabulkách (6.6 a 6.7) lze říci, ţe přes poměrně značnou četnost posuzovaných souborů s přítomnou (n = 24) či nepřítomnou (n = 30) ţitnou translokací v genomu, nepodařil se statisticky prokázat vliv genotypu na koncentraci ani jedné z 18 sledovaných AMK. Jak je patrné, uváděné hodnoty jsou velice podobné, zejména u THR, VAL, LEU, LYS a HIS, coţ nás vede ke konstataci, ţe změny v obsahu dusíkatých látek v zrnu vedly u obou genotypů v průměru k velice podobným změnám v aminokyselinovém sloţení proteinu pšeničného zrna. Obdobná skutečnost platí i pro kontrolní odrůdy. Podrobnější analýzu vlivu genotypu poskytuje tabulka 6.8, která za tříleté období statisticky vyhodnocuje rozdíly v koncentraci esenciálních aminokyselin u 20 sledovaných kultivarů či odrůd. Zaregistrovat lze poměrně značnou variabilitu hodnot u jednotlivých AMK. Označímeli ty nejniţší hodnoty indexem 100, potom ty nejvyšší jsou řádově o jednu třetinu vyšší. Nejvyšší rozkmit hodnot byl znamenán u PHEN (index 145), nejniţší u ILEU (index 114). Výrazné rozdíly byly i mezi skupinami. Ten nejmarkantnější je patrný u linie č. 157(A), u které koncentrace 9 z 10 esenciálních AMK byla vůbec nejniţší. Pozoruhodné je i to, ţe to vůbec nesouviselo (tabulka 6.3) s obsahem dusíkatých látek v zrnu. Z nejdůleţitějších esenciálních AMK byla koncentrace MET nejvyšší u linie 136 (N) a nejniţší u linie 157(A), koncentrace LYS byla nejvyšší u linie 174(A) a nejniţší u linie 157(A). Jak je zřejmé, nebyla bohuţel nalezena linie s nejvyšší koncentrací prvních limitujících AMK, tj. jak MET, tak LYS, ani THR současně. 61

62 Tabulka 6.8: Průměrná koncentrace esenciálních aminokyselin v proteinu (g. 16 g -1 N) pšenic ze sklizní let 2005, 2006 a 2007 Linie Transl. THR sign VAL sign MET sign ILEU sign LEU sign PHEN sign LYS sign HIS sign ARG sign TRP sign 110 A 2,23 a 3,37 a 1,35 ab 2,97 a 5,92 a 3,63 a 2,23 a 2,16 a 3,81 a 1,00 a 112 A 2,24 a 3,57 a 1,34 ab 2,96 a 5,81 a 3,90 ab 2,30 a 2,07 a 4,02 a 1,01 a 119 A 2,06 a 3,36 a 1,39 ab 2,88 a 5,20 a 3,66 a 2,03 a 1,96 a 3,63 a 0,93 a 121 N 2,13 a 3,62 a 1,28 ab 2,84 a 5,74 a 3,63 a 2,23 a 2,00 a 3,84 a 0,96 a 126 A 2,36 a 3,85 a 1,39 ab 2,95 a 5,80 a 3,99 ab 2,35 a 1,99 a 4,71 a 1,05 a 131 N 2,14 a 3,70 a 1,38 ab 2,79 a 5,75 a 3,75 a 2,40 a 2,09 a 3,82 a 1,04 a 136 N 2,31 a 3,76 a 1,50 b 2,99 a 5,86 a 4,00 ab 2,29 a 2,26 a 4,10 a 1,06 a 139 A 2,12 a 3,32 a 1,40 ab 2,95 a 5,59 a 3,70 a 2,15 a 2,07 a 3,70 a 1,00 a 144 N 2,05 a 3,25 a 1,31 ab 2,70 a 5,28 a 3,55 a 2,03 a 2,07 a 3,86 a 0,85 a 146 N 2,38 a 3,51 a 1,43 ab 3,05 a 5,92 a 4,08 ab 2,16 a 2,14 a 4,01 a 0,97 a 157 A 1,92 a 2,95 a 1,20 ab 2,67 a 5,00 a 3,39 a 1,88 a 1,86 a 3,41 a 0,80 a 159 N 2,22 a 3,32 a 1,18 ab 2,85 a 5,58 a 3,93 ab 2,15 a 2,00 a 3,58 a 0,83 a 163 N 2,25 a 3,56 a 1,19 ab 3,02 a 5,87 a 4,35 ab 2,10 a 2,06 a 3,88 a 0,87 a 164 A 2,29 a 3,82 a 1,34 ab 3,24 a 6,42 a 4,92 b 2,25 a 2,26 a 4,80 a 1,00 a 167 N 2,15 a 3,36 a 1,13 a 2,77 a 5,41 a 4,02 ab 2,05 a 1,89 a 3,78 a 0,81 a 171 N 2,30 a 3,09 a 1,10 a 2,64 a 5,33 a 3,51 a 2,19 a 2,01 a 4,04 a 0,86 a 174 A 2,44 a 3,50 a 1,32 ab 2,91 a 5,64 a 3,82 ab 2,52 a 2,23 a 4,67 a 1,10 a 176 N 2,32 a 3,50 a 1,30 ab 2,86 a 5,73 a 3,73 a 2,35 a 2,19 a 4,50 a 1,01 a Nela 2,27 a 3,21 a 1,17 ab 2,69 a 5,37 a 3,78 ab 2,16 a 2,13 a 3,86 a 0,92 a Šárka 2,21 a 3,42 a 1,33 ab 2,92 a 5,81 a 3,98 ab 2,38 a 2,14 a 4,44 a 1,03 a Poznámka: */ Barevným zvýrazněním označeny mezní (min., max.) hodnoty 62

63 6.3. Porovnání aminokyselinové skladby pšeničné a standardní bílkoviny Obecně řečeno - kvalita bílkovin je určována šíří spektra přítomných esenciálních aminokyselin a jejich poměrem k celkovému obsahu dusíku (resp. NL či bílkovin). Předností chemických metod posuzování kvality bílkovin (vycházejících z celkového obsahu AMK) je rychlost a univerzálnost stanovení, nevýhodou je jejich menší přesnost, pramenící z toho, ţe nemohou brát v úvahu stravitelnost a vyuţitelnost AMK ze sledované bílkoviny u zvířat. Z tohoto pohledu byly vyuţity chemické metody pouze pro získání určité představy o kvalitě bílkovinné sloţky studovaných pšenic, popř. k hledání korelačních vztahů, signalizujících potřebnou krmnou kvalitu proteinu zrna pšenice seté. Konkrétně se jednalo o metodu CS - chemické skóre (vyjadřující procentický podíl jednotlivých AMK v bílkovině zkoumaného vzorku, k obsahu týchţ AMK ve standardní bílkovině, jejíţ hodnota se povaţuje za 100) a EAAI index esenciálních AMK (zahrnující do kalkulace všechny esenciální AMK) a představující geometrický průměr chemického skóre (OSER, 1951). Vstupní data podle jednotlivých let ( ) jsou dokumentována v tabulkových přílohách (č. 16, 17 a 18). Shromáţděné číselné údaje byly statisticky vyhodnoceny a jsou představeny níţe (tabulka 6.9). K uvedeným hodnotám je třeba uvést, ţe vycházejí z tabulky 6.6 a z koncentrace AMK v čerstvém vaječném bílku, jak jí uvádějí ZEMAN a kol.(1995). Porovnáme-li pšeničnou a vaječnou bílkovinu zjistíme, ţe nejkritičtější situace je právě u prvních dvou limitujících AMK, konkrétně MET a LYS, které dosahují zhruba třetinové úrovně (CS 34 a 37) ve srovnání s bílkem. Dále následují VAL a ILEU (CS 45), THR (CS 51), TRP, PHEN a LEU (CS 60, 61 a 65), ARG (CS 70) a HIS (CS 97). Právě mezi těmito skupinami AMK (viz. průměrná hodnota, n=60) byly v hodnotách CS zjištěny statisticky významné rozdíly. Při sumárním porovnávání a hodnocení kvality pšeničné bílkoviny s vyuţitím EAAI docházíme k závěru, ţe tato obilní bílkovina dosahuje v průměru asi poloviční kvality (EAAI 50 55) ve srovnání s vaječným bílkem. Za povšimnutí však stojí především velmi silná negativní vazba dynamiky obsahu proteinu (index ) v zrně (tabulka 6.2) a dynamiky EAAI (index ) v tabulce

64 Tabulka 6.9: Sumarizace charakteristik proteinu sledovaných pšenic za období , vyjádřených prostřednictvím CS a EAAI PARAMETR 2005 n= n= n=20 Průměrná hodnota n=60 CS chemické skóre THR VAL MET ILEU LEU PHEN LYS HIS ARG TRP VLIV ROČNÍKU 53,7±1,41 44,8±1,63 39,7±1,10 41,1±1,13 64,1±1,75 59,4±2,07 39,3±1,37 86,8±2,42 78,3±2,12 63,0±2,21 48,7±1,38 42,4±1,40 33,8±0,84 46,7±1,23 64,6±1,76 61,0±2,02 37,9±0,94 100,2±2,95 67,9±3,21 60,5±1,51 49,8±1,08 45,9±0,83 30,6±0,77 46,8±0,67 65,5±1,01 63,0±1,03 35,2±0,70 104,2±1,61 61,3±2,83 56,3±1,42 50,77 e ±1,511 44,38 b ±1,041 34,71 a ±2,669 44,90 b ±1,874 64,71 cd ±0,395 61,14 c ±1,054 37,46 a ±1,179 97,06 f ±5,928 69,16 d ±4,954 59,95 c ±1,945 EAAI 54,7±1,21 53,6±1,48 49,8±0,73 52,73 ±1,482 ANO n=24 NE n=30 KONTROLA n=6 VLIV PŘÍTOMNOSTI ŽITNÉ TRANSLOKACE 50,6±1,12 44,7±1,16 35,6±1,10 45,8±1,08 64,9±1,46 61,4±1,84 37,4±1,09 96,9±2,64 70,6±3,08 61,8±1,56 52,99 ±1,256 51,0±1,25 44,7±1,22 34,0±1,09 44,4±0,96 64,7±1,27 61,1±1,40 37,1±1,12 96,7±2,53 68,1±1,67 57,9±1,54 52,71 ±1,136 50,2±2,05 41,4±1,36 34,8±1,54 43,7±2,41 64,0±2,37 60,2±2,19 39,2±1,76 99,5±3,83 69,0±1,69 62,7±2,87 51,80 ±1,866 Poznámka: */ Barevným zvýrazněním označeny mezní (nejniţší a nejvyšší) hodnoty CS **/Hodnotu 100 dosahuje u CS i EAAI standardní bílkovina čerstvý vaječný bílek, ***/Kontrola průměr odrůd Nela a Šárka 64

65 O těchto tendencích bylo referováno jiţ dříve (AMIOUR et al., 2002, DVOŘÁČEK et al., 2006 b ). Ve vazbě na prezentované podklady (příloha č. 28) o regresní analýze vztahu mezi mnoţstvím proteinu v pšeničném zrnu a parametrem EAAI přinášíme charakteristiky této vazby (průkazné na hladině významnosti = 0,05), popsané rovnicemi (6 a 7). Je zajímavé, ţe se těsnost vztahu nepodařila prokázat a popsat u souboru pšenic bez ţitné translokace. a./ závislost (y) EAAI na obsahu (x) proteinu (%) v celém sledovaném souboru: y = 35,661 +1,317x (6) a./ závislost (y) EAAI na obsahu (x) proteinu (%) v souboru s translokací: y = 27,884 +1,852x (7) Tabulka 6.10 : Vliv ročníku na parametr EAAI u jednotlivých genotypů pšenic Číslo Translokace sklizeň2005 sklizeň2006 sklizeň2007 PRŮMĚR vzorku EAAI 110 A 54,8 54,4 46,3 51, A 53,9 57,3 48,6 53, A 48,0 58,1 42,2 49, N 63,0 48,1 43,6 51, A 60,5 58,2 53,2 57, N 55,6 56,5 48,5 53, N 62,8 61,4 43,9 56, A 60,1 51,5 47,2 52, N 53,0 49,0 46,0 49, N 52,1 61,0 52,3 55, A 46,2 44,7 47,8 46, N 47,3 48,4 59,3 51, N 65,0 44,2 52,6 53, A 52,1 68,6 54,2 58, N 48,1 47,7 54,3 50, N 50,8 44,5 59,0 51, A 55,8 58,9 49,2 54, N 56,3 53,6 53,5 54,46 Nela kontrola 55,7 49,1 45,4 50,07 Šárka kontrola 53,4 57,6 49,6 53,53 Aritmetický průměr 54,73 53,64 49,84 52,73 Směrodatná odchylka 5,284 6,470 4,718 2,848 Variační koeficient 9,66 12,06 9,47 5,40 Poznámka: */ Barevným zvýrazněním označeny mezní (nejniţší a nejvyšší) hodnoty EAAI 65

66 V další části podrobíme analýze vliv ročníku a jednotlivých genotypů pšenic na EAAI, jako kumulovaný parametr chemického hodnocení kvality krmných bílkovin. Jak vyplývá z uvedených dat (tabulka 6.10) a zejména kontrastní hodnoty o tom přinášejí důkaz, ţe kaţdý genotyp reagoval na klimatické podmínky v průběhu vegetace zcela odlišně. Příkladně jedna linie (č. 121 N) patřila v roce 2005 k nejlepším (63,0) a v roce 2007 naopak, k nejhorším (43,6). Opačným příkladem můţe být linie (č. 159 N), kdy v roce 2005 byla nejhorší (47,3) a o dva roky později dosáhla nejlepší hodnoty (59,3). K tomu je nezbytné dodat, ţe obě linie patřily do skupiny pšenic bez ţitné translokace. Variabilita daného parametru byla patrna i u skupiny linií s přítomnou ţitnou translokací v genomu, i kdyţ trochu niţší, coţ platí i pro kontrolní odrůdy, kde si můţeme povšimnout rozdílů mezi pšenicí s potravinářskou jakostí A (Nela) a potravinářskou jakostí B (Šárka). Za pozornost stojí i to, ţe v rámci tříletého průměru došlo k jakési kompenzaci mezi sledovanými liniemi (STEHNO et al., 2008 a ), o čemţ svědčí pokles variačního koeficientu daného parametru zhruba na poloviční úroveň (V = 5,40) předchozího stavu. Je zřejmé, ţe šlechtitelé mohou mít další informace, vyuţitelné při tvorbě nových odrůd Efektivnost pšeničného proteinu v dietách modelových zvířat V návaznosti na chemické analýzy základních ţivin i aminokyselin a jejich vyhodnocení v předchozích kapitolách (6.1 aţ 6.3), následovalo, v souladu s metodickým záměrem (kapitola 5), biologické ověření zkoumaných pšenic na modelových zvířatech laboratorních potkanech. Předmětem zájmu byla odezva zvířat na polosyntetické diety, ve kterých výhradním zdrojem dusíku (v mnoţství ekvivalentním obsahu 10 % N x 6,25) byly sledované pšenice (HEFFEROVÁ a kol., 2005). Úroveň proteinu v pokusných dietách byla úmyslně volena na hranici suboptimální, aby bylo moţné postihnout rozdíly v reakci zvířat na kvalitu bílkovinné sloţky zrna pšenice. Energetická hodnota diet byla shodná. Pokusné diety pro zvířata (příloha č. 3) byly sestaveny ze šrotu zrna sledovaných pšenic (jako výhradního zdroje proteinu), jednotného vitamínominerálního doplňku (plně zabezpečujícího potřebné makro i mikroprvky a vitamíny), jednotného energetického přídavku (sojový olej), jednotného ochucovadla (moučkový cukr) a jednotného vehikula (pšeničný škrob). Taková to konstrukce receptur byla nutná s ohledem na 66

67 to, ţe v recepturách (v závislosti na koncentraci proteinu v pšeničném zrnu) byla pšenice zastoupena v maximální míře, konkrétně v rozmezí %. Základní podkladový materiál z experimentů je uveden v přílohách (č. 19 a 20). S ohledem na ohromné mnoţství číselných dat, navazující tabulka (č. 6.11) ve zjednodušené formě sumarizuje vliv ročníku a genotypu Koeficient stravitelnosti a biologická hodnota bílkovin Zpočátku jsou představeny hodnoty KS b (koeficientu bilanční stravitelnosti) dusíku, jehoţ úroveň v souladu s literárními poznatky (EGGUM, 1985; GARNSWORTHY and WISEMAN, 2000) překračovala u pšeničného zrna 80 % (83,78±0,253). V tabulce (č. 6.11) neuvádíme KS s (koeficient skutečné stravitelnosti) dusíku nejen proto, ţe hodnoty bývají (HEGER a FRYDRYCH, 1981) stejně jako v našich sledováních řádově o 2 % vyšší, ale především z důvodu, ţe se jedná o parametr, který byl vypočten po zápočtu tabulkových hodnot metabolických ztrát N ve výkalech. Vliv ročníku na KS b byl zaznamenán (P 0,95) jak u souboru s ţitnou translokací (85,17±0,476 b, resp. 80,68±0,608 a ), tak u souboru linií bez ţitné translokace (87,597±0,448 b, resp. 81,54±0,353 a ). Z porovnání hodnot KS b (86,35±0,314 b resp. 81,56±0,322 a ) u celého souboru je patrné, ţe ročník významně ovlivňoval sniţoval, v našem případě při porovnávání ročníku 2005 a 2006, zhruba o 5 % stravitelnost této rozhodující ţiviny. Důvod tohoto jevu, při porovnávání výhradně krmivářských parametrů nutriční hodnoty, není zcela zřejmý. Moţná, ţe souvisí s relativní viskozitou, o které referují, příkladně DVOŘÁČEK et al. (2005). Z uvedených pokladů (tabulka 6.11) je rovněţ zřejmé, ţe ročník zanechal, v daném případě dokonce vysoce významnou (P 0,99), stopu i na biologické hodnotě pšeničné bílkoviny BHB (71,04±0,775 B resp. 58,76±0,886 A ). Shodný vliv ročníku byl zaznamenán u pšenic a to bez rozdílu, zda - li je v genomu přítomna či nepřítomna ţitná translokace. Genotyp také významně ovlivňoval BHB pšeničného zrna, která dosahovala hodnoty, v průměru sledovaných let, 64,48±0,662, coţ je zhruba úroveň typická pro pšenice krmného uţitkového typu (HEGER et al., 1990). 67

68 Tabulka 6.11 : Vliv ročníku a genotypu na rozhodující parametry krmné kvality proteinové sloţky zrna pšenice SOUBOR M±m Rok 2005 Rok 2006 CELKEM ( ) KS b BHB KS b BHB KS b BHB VLIV ROČNÍKU VLIV GENOTYPU Celý soubor 86,35±0,314 b xxx 81,56±0,322 a xxx 83,78±0,253 xxx xxx 71,04±0,775 B xxx 58,76±0,886 A xxx 64,48±0,662 Soubor s translokací Soubor bez translokace 85,17±0,476 b xxx 80,68±0,608 a xxx 82,78±0,433 a xxx xxx 67,53±1,428 B xxx 56,09±1,700 A xxx 61,44±1,215 a 87,59±0,448 b xxx 81,54±0,353 a xxx 84,26±0,354 b xxx xxx 72,92±0,916 B xxx 58,99±0,931 A xxx 65,31±0,826 b Pro porovnání BHB lepku se pohybuje pouze kolem hodnoty 40 (HEGER et al., 1990). V tomto směru ţitná translokace, podle odezvy zvířat, nečekaně nezvyšovala BHB, ale naopak se sniţovala (65,31±0,826 b resp. 61,44±1,215 a ). Jak je patrné, vliv ročníku u jednotlivých genotypů byl rozdílný. U pšenic ze sklizně 2005 dosahoval rozdíl asi 5 procentních bodů, zatímco o rok později byl rozdíl poloviční. V rámci úplnosti je dále předkládán přehled o významnosti vlivu jednotlivých genotypů na krmnou hodnotu pšeničného proteinu (tabulka 6.12). Jak je zřejmé, vlivem variability, dané odlišnou reakcí sledovaných linií na klimatické podmínky, došlo ke značnému sblíţení hodnot, coţ se projevilo tím, ţe kromě extrémů nebylo prakticky zjištěno statisticky průkazných rozdílů. Výjimku tvoří linie 112 A (s ţitnou translokací), která dosáhla nejhorších výsledků (KS b 79,44, BHB 57,89, NPU 48,34) a naopak linie 136 N (bez ţitné translokace) u které byly zaznamenány nejlepší výsledky (KS b 84,80, BHB 71,04, NPU 62,30). U ostatních skupin se výsledky pohybovaly v rámci daného rozpětí. 68

69 Tabulka 6.12 : Průměrné charakteristiky krmného testu na potkanech ( ) Line / odrůda 1B/1R translokace KS b BHB NPU Označení sign. rozdílů dle sloupců 110 A cde ab abc 112 A a a a 119 A abc ab ab 121 N ab bcd bcd 126 A bcd bcd bcd 131 N cde bcd bcd 136 N e d d 139 A e abcd bcd 144 N bcde bcd bcd 146 N bcde bcd bcd 157 A de bcd cd 159 N cde bcd bcd 163 N cde ab abc 164 A de bcd bcd 167 N cde bcd bcd 171 N de bcd cd 174 A cde abc abc 176 N cde bcd bcd Nela-kontrolní odrůda bcde bcd bcd Šárka-kontrolní odrůda bcde cd cd Poznámka : Významnost rozdílů mezi sledovanými skupinami (P 0,95)v rámci posuzovaných sloupců je označena různými písmeny. Pokud se písmena shodují, jsou rozdíly nevýznamné (P < 0,95) Vzájemný vztah mezi parametry S ohledem na náročnost veškerých experimentů na zvířatech, zaměřili jsme ve shodě s literárními poznatky (HUČKO et al., 2008) pozornost na prověření vazeb mezi relativně snadněji (laboratorně) stanovenými charakteristikami pšeničného zrna a obtíţněji (biologicky) stanovenými odezvami potkanů na krmnou hodnotu. Výsledky korelačně regresní analýzy jsou představeny v příloze (č. 29), včetně příslušných koeficientů, regresních rovnic a jejich významnosti. Základní pozornost byla věnována vztahu koncentrace 10 esenciálních AMK a hodnoty EAAI ke stravitelnosti a biologické hodnotě proteinu, včetně dalších sledovaných parametrů (NPU, PER). 69

70 Je třeba uvést, ţe bylo (příloha č. 29) propočteno 88 regresních rovnic, z nichţ pouze u 22 byla zjištěna dostatečná vypovídací schopnost. Pokud se zaměříme na predikci nejdůleţitějšího ukazatele kvality bílkovin BHB, na základě zjištěné koncentrace AMK zjistíme, ţe jenom 4 AMK, z celkového počtu 10 esenciálních AMK, mají těsný vztah k BHB, zjišťované u laboratorních potkanů. Konkrétně (rovnice 8, 9, 10, 11) se jedná o: a/ závislost BHB (y) na koncentraci (x) VAL (%) : y = 76,49 4,14x (8) b/ závislost BHB (y) na koncentraci (x) ILEU (%): y =82,14 7,05x (9) c/ závislost BHB (y) na koncentraci (x) LEU (%) : y = 76,13 2,52x (10) d/ závislost BHB (y) na koncentraci (x) HIS (%): y = 74,14 6,39x (11) Největší predikční schopnost byla zjištěna u kumulovaného parametru kvality bílkovin, kterým je EAAI. Ten je moţné pouţít k odhadu jak KS b a BHB, tak i NPU a PER. Konkrétní závislosti jsou představeny rovnicemi (11, 12, 13, 14). Jejich tvar je následující: a/ závislost KS b (y) na EAAI (x) : y = 89,14 0,09x (12) b/ závislost BHB (y) na EAAI (x) : y = 76,39 0,27x (13) c/ závislost NPU (y) na EAAI (x) : y = 66,53 0,29x (14) d/ závislost PER (y) na EAAI (x): y = 0,51 0,01x (15) 70

71 6.5. Sledované pšenice a produkční parametry výkrmu kuřecích brojlerů V souladu s metodickým záměrem (kapitola 5) bylo zajištěno biologické ověřování pšenic na vykrmovaných kuřecích brojlerech pod gescí a dle metodiky odboru ţivočišné výroby ÚKZÚZ tak, ţe byl kaţdoročně (po tři navazující roky) na stejném experimentálním pracovišti (Krucemburk) zorganizován rozsáhlý, dvacetiskupinový, srovnávací krmný pokus. Pro 18 sledovaných linií a 2 kontrolní odrůdy pšenice seté bylo vytvořeno 20 pokusným diet směsí řady BR-2 (příloha 4), které byly předkládány adlibitně jednotlivým (hmotnostně vyrovnaným) skupinám o četnosti 200 kuřat masného hybridu ROSS 308. Individuální váţení zvířat proběhlo ve věku 1, 14 a 35 dnů (s přesností na 5 gramů), tj. při zahájení a ukončení pokusu a při přechodu (po 14 dnech) z kontrolní směsi BR-1 (pro všechny skupiny shodný obsah ţivin : N-látky g. kg -1, LYS 14 g. kg -1, M+C 10 g. kg -1, ME N 12,6 MJ. kg -1 ) na pokusné směsi BR 2 (N-látky 200 g. kg -1, ME N 13,3 MJ. kg -1, M+C 9,2 g. kg -1, LYS 12,5 g. kg -1 ) se zastoupením ověřovaných pšenic ze sklizní let 2005, 2006 a 2007 tak, aby vnášely do směsí vţdy shodně 35 % proteinu, coţ je s ohledem na značnou ţivinovou koncentraci směsí BR 2, maximálně moţné. Praktické dávkování pšenice do těchto směsí se pohybovalo v rozpětí od 37 do 60 %. K dosaţení izoproteinové a izoenergetické hladiny ţivin ve směsích, byl jako vehikulum pouţit pšeničný škrob. K eliminaci moţných rozdílů v zastoupení NSP byl ve všech směsích pouţit (dle doporučení firmy TEKRO) polyenzymatický doplněk tak, aby jediným rozdílem mezi dietami byla kvalita pšeničného proteinu. Sledovanými parametry byly přírůstky ţivé hmotnosti, příjem a konverze krmiv, PER bílkovinný produkční poměr, zdravotní stav a na závěr prvního opakování pokusu (sklizeň roku 2005) jatečný rozbor těla, chemické sloţení a senzorické hodnocení kvality masa. Získané výsledky jsou prezentovány, včetně statistického vyhodnocení postupně v přílohách (č. 21 intenzita růstu, č. 22 konverze krmiva a bílkovinný produkční poměr, č. 23 a 24 chemické charakteristiky prsní a stehenní svaloviny, č. 25 výsledky senzorického hodnocení masa) Vliv jednotlivých faktorů Vliv ročníku pěstování pšenic se nejvýrazněji projevil (tabulka 6.13) na intenzitě růstu, jehoţ výše (při zprůměrování tříletých výsledků) se pohybovala na úrovni 1530 gramů, coţ při 21 denním období sledování (od 15. do 35. dne) představovalo v průměru necelých 73 g denního přírůstku. 71

72 Tabulka 6.13 : Odezva ročníku sklizně a genotypu pšenic u vykrmovaných kuřecích brojlerů UKAZATEL Celkový přírůstek v gramech Konverze krmiva v kg Index PER Celý soubor n=4000, n= ±2,80 A 1608±2,80 B 1451±2,65 C 1,93±0,027 a 1,73±0,013 b 1,85±0,013 a 2,57±0,035 a 2,89±0,023 b 2,63±0,017 a Index Bez translokace n=2000, n= ±4,42 A 1605±3,20 B 1456±3,88 C 1,91±0,042 a 1,72±0,017 b 1,84±0,026 a 2,60±0,056 a 2,90±0,029 b 2,62±0,033 a Index S translokací n=1600, n=8 1499±5,32 A 1618±3,49 B 1444±4,51 C 1,97±0,041 a 1,73±0,022 b 1,85±0,017 c 2,53±0,048 a 2,89±0,037 b 2,62±0,022 c Index Kontrola n=400, n=2 1560±9, ±6, ±10,17 1,86±0,030 1,76±0,060 1,84±0,017 2,71±0,095 2,84±0,100 2,69±0, Index Poznámka: */ Kontrola průměr odrůd Nela a Šárka **/ n (4000, 2000, 1600, 400) = počet zvířat, u kterých byl sledován přírůstek hmotnosti, *** n (20, 10, 8,2) = počet skupin, u kterých byla při skupinovém ustájení sledována konverze krmiva a index PER 72

73 Dynamika celkového přírůstku korespondovala s dynamikou obsahu proteinu v pšeničném zrnu tak, ţe s jeho nárůstem byl u kuřat evidován pokles přírůstků. Zaznamenané rozdíly mezi ročníky 2005 a 2007 (1523±2,80 A a 1451±2,65 C gramů) byly vysoce průkazné. Obdobné tendence jsou patrny i u sledovaných genotypů, kdy linie bez ţitné translokace a kontrolní odrůdy (index 94) i linie s ţitnou translokací (index 96) vykazují stejný trend poklesu (graf č. 6.2). Nejlepších výsledků v růstu bylo dosaţeno kuřaty v roce 2006 (1608±2,80 B gramů). Graf č. 6.2 : Průměr celkových přírůstků kuřecích brojlerů ve sledovaných letech (2005, 2006, 2007) podle skupin (s translokací ANO, translokace NE, kontrola) Nejlepší produkční účinnost proteinu pšenic ze sklizně roku 2006 se projevila i v konverzi krmiv. Její úroveň ve výši 1,73±0,013 b kg (oproti 1,93±0,027 a, resp. 1,85±0,013 a ) svědčí o výborných experimentálních podmínkách. V tomto směru byla stejná odezva zvířat zjištěna u všech sledovaných skupin (A, N) genotypů pšenic (HUČKO a kol., 2008). Podobné, statisticky významné rozdíly, získané u konverze krmiv, byly zaevidovány rovněţ u indexu PER. Jejich rozdíl spočívá v tom, ţe nejlepší konverzi představují hodnoty nejniţší, zatímco index PER, zase hodnoty nejvyšší. Je tomu tak proto, ţe PER (bílkovinný produkční poměr) vyjadřuje vlastně produkční účinnost jednotky proteinu, která příkladně v roce 2006 (za celý soubor 20 pšenic) dosahovala hodnoty 2,89±0,023 b (jednotka spotřebovaného proteinu směsi 2,89 krát zvyšovala hmotnost zvířat), coţ bylo statisticky 73

74 významně více neţ v letech 2005 a 2007 (2,57±0,035 a, resp. 2,63±0,017 a ). Obdobné výsledky, kdy index PER byl řádově o 10 % rozdílný, jsou patrné i u jednotlivých genotypů. Podrobnější analýzu, ve shodě s literaturou (STEINBACHOVÁ a kol., 2006; STEHNO et al., 2008 b ) o vlivu rozdílných genotypů jednotlivých linií pšenic, na jejich krmné uplatnění ve směsích BR 2 i ve vazbě na parametry získané chemickým rozborem (EAAI), představují navazující data (tabulka 6.14). Zde je třeba si povšimnout skutečnosti, ţe celkový rozptyl hodnot všech ukazatelů byl u linií (s či bez ţitné translokace) větší neţ rozdíl mezi kontrolními odrůdami. Konkrétně limitní hodnoty celkového přírůstku dosahovaly minima 1448,55 a gramů a maxima 1604,29 g gramů, zatímco kontrolní odrůdy pouze 1526,86 e resp. 1556,59 e gramů. Nejhorší intenzity růstu dosáhla při tříletém sledování linie č. 146 N, nejlepší přírůstky (zhruba o 10 %), vyvolávala přítomnost linie č. 174 A ve směsi BR 2 a to přibliţně o 150 g. Tabulka 6.14 : Porovnání celkových přírůstků kuřecích brojlerů, indexu PER a EAAI mezi DH liniemi pšenice s- a bez 1B/1R ţitné translokace v průměru ročníků Linie, odrůda Transl. Celkový přírůstek sign Index PER sign index EAAI sign za období (g) 110 A 1564,66 efg 2,77 a 53,45 ab 112 A 1570,60 fg 2,73 a 54,24 ab 119 A 1544,79 def 2,72 a 51,11 ab 121 N 1559,80 ef 2,77 a 52,41 ab 126 A 1528,38 cde 2,71 a 56,18 ab 131 N 1547,20 def 2,75 a 53,94 ab 136 N 1496,40 bc 2,63 a 56,49 ab 139 A 1486,50 ab 2,60 a 52,78 ab 144 N 1528,55 cde 2,70 a 50,26 ab 146 N 1448,55 a 2,57 a 55,32 ab 157 A 1510,64 bcd 2,64 a 46,54 a 159 N 1490,03 bc 2,58 a 50,96 ab 163 N 1499,25 bc 2,64 a 51,69 ab 164 A 1557,45 ef 2,70 a 61,00 b 167 N 1548,06 def 2,75 a 50,19 ab 171 N 1583,36 fg 2,66 a 50,02 ab 174 A 1604,29 g 2,74 a 56,08 ab 176 N 1546,91 def 2,76 a 54,24 ab Nela 1526,86 bcde 2,72 a 49,72 ab Šárka 1556,59 ef 2,74 a 56,21 ab Poznámka: Hodnoty znaků označené odlišnými písmeny jsou průkazně odlišné při průkaznosti p 0.05, barevně označeny nejvyšší a nejniţší hodnoty 74

75 Určitý kontrast (asi 8 %) byl zaznamenán i v mezních hodnotách (2,57 a resp. 2,77 a ) indexu PER u linií č. 146 N, resp. č. 110 A. Významnost těchto rozdílů se však nepodařilo prokázat. Těsná vazba mezi celkovým přírůstkem a indexem PER vyniká zejména u linie č. 146 N. Index EAAI, porovnávající zastoupení esenciálních aminokyselin v pšeničné a standardní (vaječné) bílkovině, se statisticky významně lišil pouze ve dvou případech, a to mezi liniemi s ţitnou translokací, konkrétně mezi linií č. 157 A (46,54 a ) a linií č. 164 A (61,00 b ), kdy rozdíl jejich hodnot přesahoval 30 %. Zajímavé je, ţe ţádná vazba mezi EAAI a přírůstkem či indexem PER u vykrmovaných kuřecích brojlerů nebyla zjištěna. V průběhu řešení jsme zaměřili pozornost i na chemické a senzorické hodnocení masa kuřat vykrmených pokusnými směsmi. S ohledem na limit finančních prostředků a nevýznamnost zjišťovaných rozdílů (přílohy č. 24 a 25) proběhla sledování pouze v prvním roce testací na brojlerech, tj. s pšenicí ze sklizně Kvalitativní parametry kuřecí svaloviny jsou představeny v tabulce č Tabulka 6.15 : Kvalitativní parametry kuřecí svaloviny Parametry prsní svaloviny (g. 100 g -1 sušiny) Přítomnost Translokace n x ± S x N-látky tuk hydroxyprolin tryptofan Ne 10 95,09±0,595 1,66±0,300 0,94±0,400 0,97±0,019 Ano 8 95,01±0,557 1,91±0,586 0,58±0,033 0,97±0,015 Parametry stehenní svaloviny (g. 100 g -1 sušiny) Přítomnost Translokace n x ± S x N-látky tuk hydroxyprolin tryptofan Ne 10 89,31±0829 7,31±0,890 1,12±0,047 0,91±0,018 Ano 8 87,87±0,727 8,67±1,022 1,22±0,052 0,87±0,037 Jak je zřejmé, mezi skupinami s ţitnou či bez ţitné translokace v genomu, nebylo pozorováno průkazných rozdílů v zastoupení proteinu, tuku ani sledovaných AMK. Obvyklé rozdíly mezi prsní a stehenní svalovinou však byly i v našich sledováních patrny. Ze srovnání konkrétně vyplývá, ţe v sušině stehenní svaloviny je řádově o 6,5 % proteinu méně a naopak o 6 % tuku a 0,5 % hydroxyprolinu více neţ v prsní svalovině. 75

76 Navazující tabulka (6.16) sumarizuje výsledky senzorického hodnocení pětičlenné komise, posuzující (po dvou kusech ze skupiny) tepelně upravené maso (prsní a stehenní svalovinu) zbavené povrchového tuku, blan a povázek. Tabulka 6.16 : Konečné pořadí dle senzorického posouzení vzorků prsní a stehenní svaloviny u brojlerů Číslo vzorku Translokace (A=ano,N=Ne) Hodnocení, body Pořadí 110 A 5, A 5, A nehodnoceno 121 N 6, A 5, N N 5, A 5, N 5, N nehodnoceno 157 A nehodnoceno 159 N 5, N 5, A 5, N 5, N 5, A 5, N 5,59 15 Nela kontrola 5,85 6 Šárka kontrola nehodnoceno CELKEM x ± S x 5,75 ± 0,047 xxx Bez trans. (N) x ± S x 5,75 ± 0,076 xxx S translokací (A) x ± S x 5,74 ± 0,121 xxx Pouţita sedmibodová stupnice, ve které vynikající jakost dosahovaly vzorky s počtem nad 6 bodů, následovala standardní jakost (4 6 bodů), dále přijatelná jakost (2 4 body) a neţádoucí jakost s minimem bodů. Hodnocení posuzovaných vzorků se sjednotilo na konstataci, ţe maso dosahovalo vynikající (č. 121 N a 131 N) aţ standardní (ostatní linie) jakosti, vůně a chuť byla typická, čistá bez vedlejších pachů a příchutí, textura křehká, maso jemně vláknité, dobře ţvýkatelné, šťavnatost přiměřená. Neshledáno rozdílů mezi liniemi ani skupinami pšenic rozdílných genotypů. 76

77 Predikce krmného efektu Snaha o maximální vyuţití informací z chemických analýz a biologických testací ověřovaných pšenic vyústila v rozsáhlou korelační a regresní analýzu dat, coţ je prezentováno v příloze. Konkrétně v příloze č. 30 je představeno celkem 66 regresních rovnic, jejichţ těsnost vzájemných vztahů proměnných (y, x) je různě (slabě aţ středně) silná. Statistická významnost (na hladině významnosti = 0,05) byla zaznamenána u 28 rovnic. Nejsilnější závislost byla zjištěna mezi intenzitou (y) růstu (měřenou celkovým přírůstkem za 2. fázi období výkrmu od 15. do 35. dne věku kuřat) a koncentrací (x) esenciálních AMK v pšeničném proteinu. V sestupném pořadí jsou to především aminokyseliny - HIS (r = 0,61), LYS (r = 0,55) a TRP (r = 0,55), nejslabší vazba byla mezi přírůstkem brojlerů a koncentrací ARG v pšeničném proteinu (r = 0,30). Deset nejaktuálnějších vztahů popisují rovnice (16 25). a/ závislost přírůstku (y) na koncentraci (x) HIS (%): y = 1328,9 110,8x (16) b/ závislost přírůstku (y) na koncentraci (x) LYS (%): y = 1340,6 90,8x (17) c/ závislost přírůstku (y) na koncentraci (x) TRP (%): y = 1341,6 215,0x (18) d/ závislost přírůstku (y) na koncentraci (x) THR (%): y = 1377,8 73,8x (19) e/ závislost přírůstku (y) na koncentraci (x) VAL (%) : y = 1400,3 41,9x (20) f/ závislost přírůstku (y) na koncentraci (x) MET (%) : y = 1426,5 81,6x (21) 77

78 g/ závislost přírůstku (y) na koncentraci (x) ILEU (%): y = 1348,9 70,8x (22) h/ závislost přírůstku (y) na koncentraci (x) LEU (%): y = 1356,9 33,8x (23) h/ závislost přírůstku (y) na koncentraci (x) PHEN (%) : y = 1380,1 43,1x (24) i/ závislost přírůstku (y) na koncentraci (x) ARG (%) : y = 1434,3 24,3x (25) Pohled na celou problematiku krmného vyuţití pšeničného zrna ve výţivě kuřecích brojlerů rozšiřuje STEHNO a KODEŠ (2009) velmi podrobnou korelační analýzou s vyuţitími dalších měřitelných parametrů (tabulka 6.17). Jak se ukazuje, těsnost s velikostí přírůstků je spíše nízká. V příloze č. 32 je prezentována snaha o hledání vazby mezi odezvou laboratorních potkanů a kuřecích brojlerů na zkoušené pšenice v pokusných dietách. Představeno celkem 24 regresních rovnic (na hladině významnosti = 0,05), jejichţ těsnost vzájemných vztahů je střední aţ silná. Nejsilnější vazba (r = +0,74) byla zaznamenána mezi nezávisle proměnnou (x) PER u potkanů a závisle proměnnou (y) PER u kuřecích brojlerů (rovnice 26) a (x) PER potkanů (r = - 0,70) a konverzí krmiv (y) při výkrmu kuřat (rovnice 27). a/ závislost indexu PER (y) u kuřat a PER u potkanů (x): y = 2,19 + 0,42x (26) b/ závislost konverze (y) u kuřat a PER u potkanů (x): y = 2,17-0,27x (27) 78

79 Tabulka 6.17 : Korelační koeficienty mezi znaky pšeničného zrna, včetně korelací k parametrů krmného testu u kuřecích brojlerů ve tříletém hodnocení ( ) - transformace dat (STEHNO a KODEŠ, 2009) znak čís Znak Přírůstek Přírůstek 1,00 PER 0,77 1,00 BE -0,01-0,06 1,00 NL -0,12-0,13 0,39 1,00 Tuk -0,11-0,19 0,15-0,02 1,00 Popeloviny -0,01-0,24 0,25 0,12 0,32 1, Vláknina -0,10-0,22 0,07 0,11 0,15 0,43 1,00 BNLV 0,16 0,25-0,40-0,89-0,21-0,43-0,48 1,00 Tvrdost PSI 0,03 0,06 0,10 0,30-0,08 0,02 0,11-0,26 1,00 Zeleny sedimentace -0,29-0,34 0,11 0,26 0,10 0,21 0,07-0,29-0,28 1,00 Mokrý lepek -0,22-0,27 0,28 0,58 0,11 0,41 0,30-0,66 0,14 0,29 1,00 Gluten index -0,15-0,15-0,20-0,39 0,05-0,03-0,07 0,36-0,19 0,29-0,31 1,00 Albuminy+Globuliny 0,21 0,15 0,13 0,26-0,12-0,10-0,11-0,16 0,22-0,16-0,15-0,32 1,00 Gliadiny -0,22-0,21 0,09 0,72-0,17 0,14 0,22-0,67 0,16 0,18 0,57-0,29 0,01 1,00 Celkem Gluteliny -0,17-0,15 0,40 0,77 0,15 0,13 0,05-0,70 0,18 0,36 0,53-0,14-0,24 0,35 1,00 Relativní viskozita 0,26 0,27 0,19 0,05-0,12-0,08-0,11 0,01-0,08-0,06-0,24-0,16 0,35-0,02-0,13 1,00 %podíl alb. a glob. 0,28 0,24-0,08-0,31-0,10-0,18-0,17 0,34 0,05-0,32-0,47-0,12 0,84-0,40-0,67 0,32 1,00 79

80 6.6. Produkční účinnost vybraných pšenic v krmných směsích pro výkrm prasat Podle metodik a v těsné spolupráci s ÚKZÚZ byl po dva roky za sebou (ze sklizní let 2006, 2007) zorganizován (ANIMO Ţatec) dvakrát opakovaný, sedmiskupinový (2 x 7 x 10) srovnávací krmný pokus, s celkovým počtem 140 prasat ve výkrmu. Zvířatům byly předkládány izoproteinové a izoenergetické diety do kterých bylo vnášeno shodné mnoţství - 40 % - proteinu, zrnem vybraných linií a odrůd pšenice seté. Ve vztahu k limitovanému mnoţství disponibilního zrna pro daný experiment, došlo k ověřování pouze v první polovině výkrmu prasat, to je v období (přibliţně kg ţ. hm.) kdy mají zvířata, s ohledem na nejintenzivnější syntézu proteinu v těle, nejvyšší poţadavky na kvalitu bílkovinné sloţky krmných směsích. Pokusné směsi (N-látky 191,5 g. kg -1, ME p 13,1 MJ. kg -1, LYS 11 g. kg -1 ), jejichţ zkrmování navazovalo na komerčně vyráběné směsi řady A 1, byly granulované a zkrmovány adlibitně. Zvířata dle metodiky (kapitola 5), hybridní prasata masného uţitkového typu vybraná do skupin (hmotnost 20 kg) na základě principu analogů, se shodným zastoupením pohlaví (prasničky, vepříci), byla pod průběţným zooveterinárním dohledem, obdobně jako krmení a parametry mikroklimatu. Sledovanými parametry byly přírůstky ţivé hmotnosti, příjem a konverze krmiv, zdravotní stav a index PER. Podrobnosti jsou uvedeny v příloze (č. 26). Jak vyplývá z podkladových materiálů (příloha č. 5) recepturální tvorba při sestavování experimentálních diet pro prasata vycházela ze skutečnosti, ţe ve směsích pro výkrm prasat prakticky nikdy nebývá (z cenových a dalších důvodů) pšenice zastoupena z více neţ 70 %, přičemţ běţná praxe spíše kalkuluje s mnoţstvím niţším (do 50 %). Proto bylo kalkulováno s vnosem proteinu z pšenice do směsi na úrovni 40 %, jako s nejvýše moţným. Tato skutečnost se v recepturách projevila (v závislosti na koncentraci N-látek v zrnu) zastoupením daného komponentu ve směsi v širokém rozpětí od 41 % do 71 % (příloha č. 5). K vyrovnání daného rozdílu byl jako vehikulum pouţit pšeničný škrob. 80

81 Analýza parametrů uţitkovosti Rozdílný efekt pšeničného proteinu ve směsích pro výkrm prasat řady TESTA je podrobně demonstrován, včetně statistických charakteristik, v tabulkové příloze (č. 26). Z podkladů vyplývá, ţe pokus probíhal necelých (48 resp. 49) 50 dní při dosaţení velice příznivých parametrů výkrmnosti. Pro přehlednost byl sumarizací podkladů vytvořen přehled (tabulka 6.18) o vlivu ročníku a genotypu. Tabulka 6.18 : Přehled o vlivu ročníku a genotypu na výsledky výkrmu prasat PARAMETR M±m Denní přírůstek živé hmotnosti v g VLIV ROČNÍKU Konverze krmiva v kg PER CELÝ SOUBOR n = 140, n = 14 Rok 2006 n = 70, n = 7, Rok 2007 n = 70, n = 7 809±6,153 2,34±0,047 2,22±0, ±9,999 2,36±0,070 2,19±0, ±7,095 2,32±0,063 2,24±0,065 VLIV GENOTYPU TRANSLOKACE ANO 796±8,354 2,33±0,123 2,24±0,120 n = 40, n = 4 TRANSLOKACE NE 815±8,354 2,34±0,058 2,20±0,065 n = 80, n = 8 KONTROLA 809±15,100 2,34±0,181 2,22±0,156 n = 20, n = 2 Poznámka: */ n (140, 70, 40, 80, 20) = individuální sledování přírůstku zvířat, ** n (14, 7, 4, 8, 2) = skupinové sledování konverze krmiva a PER Nejsledovanějším parametrem krmného pokusu bývá intenzita růstu. Jak je patrno, dvouletý průměr denních přírůstků byl v našich experimentech na nejvyšší úrovni, přesahoval 800 gramů (809±6,153 g). Ukázalo se rovněţ, ţe při maximalizaci ţivinového potenciálu KS, coţ je typické pro směsi TESTA, nehraje 40 % proteinu, vnášeného do směsi pšenicí, výraznou roli. Toto tvrzení vyplývá z porovnání intenzity růstu prasat v letech 2006 a 2007, kdy rozdíl mezi ročníky dosahoval neprůkazných 2 %, coţ v absolutním vyjádření představovalo 17 gramů (800±9,999 resp. 817±7,095). Jedná se o velice závaţné zjištění s ohledem na prokázaný vliv ročníku (2006 a 2007) na pokles koncentrace esenciálních AMK v pšeničném proteinu. 81

82 Stejně statisticky nevýznamné výsledky byly zaznamenány při porovnávání vlivu genotypu (796±8,354 g resp. 815±8,354 g) na intenzitu růstu prasat, kdy rozdíl 19 gramů ve prospěch pšenic bez přítomné ţitné 1B/1R translokace v genomu lze povaţovat za náhodný. V těsné vazbě na intenzitu růstu (v nepřímé závislosti) je konverze krmiv. I v tomto případě bylo dosaţeno příznivých hodnot na úrovni 2,34 kg krmiva, přičemţ nebyl zaznamenán průkazný vliv ročníku (2,36±0,070 resp. 2,32±0,063), ani genotypu (2,33±0,123 resp. 2,34±0,058). Obdobná konstatace platí i pro index PER (2,19±0,071 resp. 2,24±0,065 nebo 2,24±0,120 resp. 2,20±0,065). Tabulka 6.19 : Odezva vykrmovaných prasat na protein sledovaných linií pšenice Parametry Sklizeň roku N 146N 157A 167N 174A 176N Šárka Přírůstek (g) M±m 829±13,44 783±20,24 833±18,63 762±16,72 767±19,28 823±44,41 802±27,20 sign b a b a a ab ab Příjem krmiva (kg) 1,74 2,08 1,99 1,84 1,65 1,90 2,03 Konverze krmiva (kg) 2,10 2,66 2,39 2,41 2,15 2,30 2,52 Sklizeň roku 2007 Přírůstek (g) M±m 857±8,66 855±12,40 731±12,84 839±10,58 853±11,47 771±15,49 816±10,82 sign B B A B B AC BC Příjem krmiva (kg) 2,04 2,04 1,94 1,85 1,83 1,78 1,77 Konverze krmiva (kg) 2,38 2,39 2,66 2,21 2,14 2,31 2,16 PRŮMĚR ZA DVOULETÉ SLEDOVÁNÍ Přírůstek (g) M±m 843±8,19 819±12,17 782±11,61 800±10,15 810±11,51 797±24,12 809±15,01 sign b ab a a ab ab ab INDEX Příjem krmiva (kg) 1,89 2,06 1,97 1,85 1,74 1,84 1,90 INDEX Konverze krmiva (kg) 2,24 2,53 2,53 2,31 2,15 2,31 2,34 INDEX PER) 2,33 2,06 2,06 2,26 2,43 2,26 2,23 INDEX Poznámka: */ Ţlutou barvou jsou označeny nejlepší a růţovou barvou nejhorší výsledky 82

83 S ohledem na variabilitu kvality proteinové sloţky zrna v rámci sledovaných skupin genotypů (s přítomnou či nepřítomnou translokací), kdy můţe docházet k vzájemnému vyrovnávání plus a mínus variant (tabulka 6.18), zaměřili jsme se (tabulka 6.19) na podrobnější analýzu odezvy zvířat. Při posuzování intenzity růstu zjistíme, ţe většina linií nacházela v jednotlivých letech zcela odlišnou odezvu u zvířat. Určitou výjimkou ve shodnosti přírůstku v letech byla linie 144 N (829±13,44 g resp. 857±8,66 g) a odrůda ŠÁRKA (802±27,20 g, resp. 816±10,82 g). S intenzitou růstu, přes nepřímou závislost, těsně koresponduje konverze krmiva. Její výši ovšem ovlivňuje i příjem krmiva. Přestoţe rozptyl konverze krmiv byl v obou letech velmi podobný (2006: 2,10 2,66 kg, 2007: 2,14 2,66 kg), minimální resp. maximální hodnoty byly v kaţdém roce u jiných linií. Stabilně nejvyšší příjem krmiva v obou letech (2,08 resp. 2,04 kg) byl u zaznamenán u linie 146 N, zatímco nejniţší příjem měly v jednotlivých letech rozdílné linie, v roce 2006 linie 174 A (1,65 kg) a v roce 2008 linie 176 N (1,78 kg). Zprůměrované hodnoty za oba roky jsou představeny i graficky (graf č. 6.3, 6.4 a 6.5). Nejvyšší intenzita růstu prasat byla evidována u linie 144 N (843±8,19 b g) a statisticky významně se lišila od krmného efektu linie 157 A (782±11,61 a g). Za připomenutí jistě stojí skutečnost, ţe právě tato linie vykazovala nejhorší konstalaci AMK v pšeničném proteinu. Podchycený průměrný denní příjem krmiva naznačuje značné rozdíly mezi skupinami, přičemţ mezi limitními hodnotami (linie č. 146 N 2,06 kg a linie č. 174 A 1,74 kg) dosahují 16 %. Za pomocí podkladů uvedených v příloze (č. 5) zjistíme, ţe v obou případech byla ve směsi TESTA pšenice zastoupena v přibliţně stejném mnoţství (č. 146N 53,35 %, č. 174 A 52,25 %). Při shodnosti všech ostatních faktorů uvedené znamená, ţe příčinu daného jevu je nezbytné hledat právě v komplexní odlišnosti daných linií a nejen v rozdílech dostupnosti či vyuţitelnosti dusíkatých ţivin. Relativně nízký denní příjem krmiva (1,74 kg) a velice slušný přírůstek (810±11,51 g) u linie 174 A, vedl k nejpříznivější konverzi krmiv (2,15 kg), která byla o 16 % lepší neţ u linií č. 146 N a 157 A (2,53 kg). Obdobný trend zaznamenáme u indexu PER. Vezmeme-li jeho 83

84 hodnotu u kontrolní pšenice ŠÁRKA (2,23) za 100, potom linie 174 A (2,43) dosáhne hodnoty indexu 109 a nejhorší linie (č. 146 N a 157 A 2,06) hodnoty indexu 92. Graf 6.3 : Grafické zobrazení výše denních přírůstků (g) u sledovaných linií N 146N 157A 167N 174A 176N šárka N NN N AN Graf 6.4 : Grafické zobrazení denního příjmu krmiva (kg) u sledovaných linií 1,89 2,06 1,97 1,85 1,84 1,90 1,74 144N 146N 157A 167N 174A 176N šárka N NN N NN N Graf 6.5 : Grafické zobrazení indexu PER u sledovaných linií 2,33 2,06 2,06 2,26 2,43 2,26 2,23 144N 146N 157A 167N 174A 176N šárka N N NN N AN Poznámka: */ písmeno N znamená linie bez ţitné translokace, písmeno A linie s ţitnou translokací 84