MENDELOVA UNIVERZITA V BRNĚ AGRONOMICKÁ FAKULTA ÚSTAV PĚSTOVÁNÍ A ŠLECHTĚNÍ ROSTLIN DIPLOMOVÁ PRÁCE

Transkript

1 MENDELOVA UNIVERZITA V BRNĚ AGRONOMICKÁ FAKULTA ÚSTAV PĚSTOVÁNÍ A ŠLECHTĚNÍ ROSTLIN DIPLOMOVÁ PRÁCE BRNO 2012 BC. EVA KLÍMOVÁ

2 Mendlova univerzita v Brně Agronomická fakulta Ústav pěstování, šlechtění rostlin a rostlinolékařství Obsah a variabilita beta-glukanů u pluchatých a bezpluchých odrůd/linií ječmene jarního Diplomová práce Vedoucí práce: prof. Ing. Jaroslava Ehrenbergerová, CSc. Vypracovala: Bc. Eva Klímová Brno 2012

3 PODĚKOVÁNÍ Děkuji prof. Ing. Jaroslava Ehrenbergerová, CSc. za vstřícný přístup, cenné rady, odborné vedení, literaturu a konzultace při řešení této diplomové práce. Také bych chtěla poděkovat pracovníkům Výzkumného ústavu pivovarského a sladařského v Brně za umožnění chemických analýz v jejich akreditovaných laboratořích a za jejich vstřícný přístup. Nejvíce děkuji svým rodičům za podporu a umožnění studia na Mendelově univerzitě v Brně. Práce byla zpracována v rámci řešení projektu MŠMT 1M0570 Výzkumné centrum pro studium obsahových látek ječmene a chmele.

4 PROHLÁŠENÍ Prohlašuji, že jsem diplomovou práci s názvem Obsah a variabilita beta-glukanů u pluchatých a bezpluchých odrůd/linií ječmene jarního vypracovala samostatně a použila jen pramenů, které cituji a uvádím v přiloženém seznamu literatury. Diplomová práce je školním dílem a může být použita ke komerčním účelům jen se souhlasem vedoucího diplomové práce a děkana AF MZLU v Brně. dne..... podpis autora......

5 ABSTRAKT Cílem mé diplomové práce bylo stanovit a zhodnotit obsah a variabilitu β- glukanů v zrnu ječmene jarního. β-glukany jsou hlavní součástí neškrobových polysacharidů zrna ječmene a jsou významnou součástí tzv. potravinové vlákniny. Analýzy byly prováděny u vzorků zrna devíti odrůd a tří linií vyprodukovaného v roce 2009, 2010 a Jednalo se o odrůdy AF Lucius, Aksamit, Bojos, Blaník, Jersey, Kangoo, Prestige, Sebastian, Radegast, a linie KM 1057, KM 2283 a KM Linie byly vytvořeny v Zemědělském výzkumném ústavu Kroměříž. Pro stanovení koncentrace β-glukanů v zrnu jsem využila metodu FIA (Flow Injection Analysis). Vzorky pocházely ze dvou lokalit Kroměříž a Žabčice, s různou intenzitou chemického ošetření během vegetace. Vliv faktorů na obsah β-glukanů byl hodnocen analýzou variance. Významnost rozdílů mezi průměrnými hodnotami byla testována na 5 % hladině průkaznosti LSD testem. Klíčová slova: β-glukany, ječmen jarní, odrůda, linie, chemické ošetření.

6 ABSTRACT The aim of my thesis was to identify and evaluate the content and variability of β- glucans in barley grain. β-glucans are the main part of non-starch polysaccharides and barley grains are an important part of the so-called dietary fiber. Analyses were performed on samples of nine varieties of grain and three lines produced in 2009, 2010 and It was a variety of AF Lucius, Aksamit, Bojos, Blanik, Jersey, Kangoo, Prestige, Sebastian, Radegast, and lines KM 1057, KM 2283 KM and the 2084th Lines were created in the Agricultural Research Institute. To determine the concentration of β-glucans in the grain I used the method of FIA (Flow Injection Analysis). Samples came from two localities and Žabčice Kromeriz, with varying intensity during the chemical treatment of vegetation. The influence factors on the content of β-glucan analysis of variance was evaluated. The significance of differences between average values was tested at 5% level of LSD test of evidence. Keywords: β-glucans, spring barley, variety, line, chemical treatment.

7 OBSAH 1 ÚVOD Obiloviny Historie pěstování Pěstování ječmene jarního Užitkové směry ječmene LITERÁRNÍ REŠERŠE Botanická a biologická charakteristika ječmene Anatomická stavba a morfologický popis ječmene Kořenová soustava Obilka Embryo Endosperm Chemické složení zrna Šlechtění odrůd ječmene jarního Kvalita ječmene jarního Odrůdy ječmene vhodné pro České pivo Šlechtění ječmene na vyšší nutriční kvalitu Choroby ječmene jarního Virová onemocnění Houbové choroby Škůdci Významné chemické složky obilky ječmene Neškrobové polysacharidy β-glukany Dietní vláknina CÍL PRÁCE MATERIÁL A METODIKA Metodika polního pokusu Charakteristika lokalit Školní zemědělský podnik Žabčice Půdní a klimatické podmínky Zemědělský výzkumný ústav Kroměříž Půdní a klimatické podmínky Charakteristika odrůd a linií Metodika stanovení obsahu β-glukanů Metoda přípravy vzorků zrna Chemikálie a přístroje použité při stanovení obsahu β-glukanů Přístroje a zařízeníčerpadlo Gilson s PC software Charity Chemikálie, roztoky, materiály Metodika zpracování výsledku Výsledky práce Vyhodnocení obsahu β-glukanů DISKUZE ZÁVĚR PŘEHLED POUŽITÉ LITERATURY Přehled internetových zdrojů PŘÍLOHY... 63

8 1 ÚVOD 1.1 Obiloviny Obiloviny patří k nejstarším zásobárnám potravy, kterou obyvatelé naši planety získávají svou uvědomělou činností z přírody a provázejí lidskou společnost prakticky po celou dobu jejího historického rozvíjení. Správně zpracované obiloviny jsou v celosvětovém měřítku nejvýznamnějším dárcem energie formou sacharidů. Kromě nich však jsou zdrojem mnoha dalších životně důležitých látek, které sice jsou v jiných potravinách obsaženy třeba i ve vyšších koncentracích, ale spotřebou obilovinám nemohou zdaleka konkurovat (Prugar et al., 2008). Z hlediska vývoje však obilniny, spolu například s bramborami, patří k těm zemědělským výrobkům, jejichž spotřeba od dosažení maxima v poválečných letech pomalu, ale jistě klesá. Význam spotřeby obilnin se někdy dokonce uvádí jako měřítko hospodářské vyspělosti a životní úrovně té které země či oblasti (Prugar, 2002). V dnešní době se ječmen jarní svým významem řadí mezi hlavní pěstované zemědělské plodiny a z hlediska osevní plochy je v celosvětovém měřítku na čtvrtém místě po pšenici, kukuřici a rýži. V České republice je jarní ječmen po pšenici ozimé druhou nejvýznamnější pěstovanou obilninou (Petr et al. 1997). 1.2 Historie pěstování Ječmenářství bylo významnou součástí českého zemědělství již v dobách Rakousko- Uherska a svůj formát si držel i po roce Po celé dvacáté století ovlivňovaly objem výroby sladovnického ječmene původní odrůdy vyšlechtěné na základě hanáckých vysoce jakostních odrůd. 8

9 V České republice patří historicky první místo úspěšnému šlechtění odrůd sladovnického typu. Takové odrůdy byly a jsou tradičně dvouřadé, jarního typu (Psota, Ehrenbergerová, 2008). V našich zemích je prokázáno pěstování ječmene v době asi 500 let před naším letopočtem početnými archeologickými nálezy, svědčící o jeho zastoupení spolu s pšenicí a boby. Na území České republiky jsou naleziště v Bylanech u Kutné hory, u Jevišovic na západní Moravě, v Býčí skále severně od Brna a jinde. I v počátcích rozmachu pivovarství u nás dlouho převažovala pšenice jako surovina pro sladování a vaření piva. Jak postupně vzrůstala výroba piva (17. století), ječmen zaujmul místo po pšenici. Sladovnictví tedy přešlo na vaření piva z ječného sladu. K rozkvětu sladovnického průmyslu však došlo až v 70 letech 19. století, kdy se zároveň datují počátky vývozu sladu z našich zemí (Zimolka et al., 2006). První zmínkou o ječmeni na Moravě je považována listina z roku 1227, kterou bylo rytířům řádu povoleno na statku Hrádek u Znojma brát desátky z pšenice, žita a ječmene (Lekeš, 1985). 1.3 Pěstování ječmene jarního Jarní ječmen nemá náročné požadavky na prostředí kde je pěstován, z toho důvodu jej lze úspěšně vysévat i ve velmi rozdílných podmínkách. Jiná je však situace u jednotlivých užitkových směrů, zaměřených na produkci zrna s určitými znaky či parametry jakosti. Kvalitní jarní ječmen určený na slad se produkuje především v úrodných rajonech řepařské oblasti, kde převažují půdy černozemního a hnědozemního typu, dále půdy charakteru spraše, v polohách do nadmořské výšky 250 m (Zimolka et al., 2006). Vegetační doba ječmene v našich podmínkách trvá zhruba dnů. Přičemž, o výnosu a kvalitě rozhodují především finální fáze růstu a vývoje, období tvorby a zrání obilek. Délka vegetačního období je ovlivněna termínem setí. Časné setí pozitivně ovlivňuje výnos. Jarní ječmen reaguje citlivě na výkyvy počasí v době vegetace, na všechny nedostatky a nevyrovnanosti půdy a také na agrotechnické vlivy. 9

10 Dalším ohrožení výnosu jsou zemědělské zásahy jako nevhodně zvolená předplodina, nedodržený termín setí či velikost výsevku, hnojení dusíkem, který je označován jako motor růstu a také zaorávkou řepného chrástu. (Psota, Ehrenbergerová, 2008). Celková výroba ječmene vzrostla v roce 2011 proti skutečnosti loňského roku o 268 tis. tun. Jedná se zhruba o 16,9 %. Na tomto zvýšení produkce má podíl pouze vzestup výroby jarního ječmene. Porosty jarního ječmene byly v hospodářském roce 2010/2011 založeny v optimálním agrotechnickém termínu a i další průběh počasí, především chladná květnová dekáda měla velmi pozitivní dopad na průběh celé vegetace především u jařin, což se samozřejmě projevilo na výši výnosu. Tento aspekt přispěl rozhodující měrou ke zvýšení celkové produkce především jarního ječmene (Situační výhledová zpráva Mze 2011). V České republice je z celkové produkce ječmene, která zahrnuje jak ječmen jarní tak i ozimý využíváno asi 70 % k výrobě sladu a potravinářském průmyslu a 25 % ke krmení hospodářských zvířat a 5% jako osivo pro následující rok. Většina ječmene pro potravinářské využití slouží jako surovina k výrobě sladu a následně výrobě piva (Pelikán, Sáková, 2001). Značná část vyrobeného ječného sladu je exportována do zahraničí a to téměř do celého světa. Pro producenty ječmene jarního je nejdůležitější dosažení maximální výroby vyhovující kvality. K tomu nutné optimalizovat pěstitelská opatření a to jak z pohledu ekonomického, tak i s ohledem na životní prostředí. 1.4 Užitkové směry ječmene Mnohostrannost využití ječmene vyžaduje produkci suroviny příhodně specifickým požadavkům na znaky kvality a další vlastnosti, odpovídající morfotyp rostliny a optimální sled porostu. Různorodost využití objemu výroby předpokládá i šlechtění vhodných odrůd, které uvedeným požadavkům budou maximálně vyhovovat (Zimolka et al., 2006). 10

11 Ječmen potravinářský je využíván nejen k výrobě krup, ale hlavně i dietních potravin. Je zkoumán i hypocholesterolemický efekt β-glukanů, α-tokotrienolu a aktivních antioxidantů obsažených právě v zrnu ječmene (Pipalová et al., 2011). Vzhledem k blahodárnému účinku potravní vlákniny na snížení hladiny cholesterolu, snížení rizika výskytu rakoviny tlustého střeva, prevence obezity a cukrovky jsou vhodné odrůdy s vyšším obsahem β-glukanů nejlépe s obsahem více než 5 % stravitelné vlákniny. Patří k nim hlavně ječmen bezpluchý. Pro kvalitu sladovnického typu ječmene je kladena řada požadavků. K hlavním kriteriím kvality patří obsah bílkovin a to maximálně 11 %, podíl předního zrna a obsah β-glukanů do 2 % (Ehrenbergerová, 2006). Ječmen krmný se pěstuje ve formách víceřadých i dvouřadých, ozimých i jarních, pluchatých i bezpluchých. Jeho obsah má vyšší obsah bílkovin a to zhruba 15 %, lyzinu a nižší obsah β-glukanů, tyto hodnoty se pohybují v rozmezí 1 až 2 %. Je vhodný ke krmení skotu, koní, králíků i prasat, může být také součástí krmných směsí pro masožravce. Ječmen pícninářský se využívá pro sklizeň celých rostlin a je v hodný i pro zakládání podsevů jetelovin. Ječmen průmyslový slouží k výrobě lihu, zvláště whisky, škrobu, detergentů, kosmetických a farmakologických přípravků. 11

12 2 LITERÁRNÍ REŠERŠE 2.1 Botanická a biologická charakteristika ječmene Ječmen (Hordeum L.) je taxonomicky začleněn do čeledi lipnicovitých (Poaceae), podčeledi Triticeae, která sdružuje celkem asi 350 druhů. Květenstvím je složený klas. Ječmen je jednoletá plodina jarního i ozimého charakteru. Jeho diagnostickou charakteristikou je přítomnost tří jednokvítkových klásků na každém článku vřetene klasu, přičemž u ječmene víceřadého (subs. vulagare) jsou vyvinuty všechny kvítky a u ječmene dvouřadého (subsp. distichon) jen prostřední. Bezpluchý ječmen se liší od pluchatého tím, že obalové vrstvy zrna nesrůstají, a proto se zrno při sklizni uvolňuje z pluch, jako například i u pšenice nebo žita (Vaculová, 1999). Rod Hordeum L. podle počtu chromozomů rozdělujeme podobně jako pšenici na diploidní, tetraploidní a hexaploidní, přičemž i v rámci téhož druhu se mohou vyskytovat rozdílné stupně ploidity. Všechny kulturní odrůdy ječmene patří do jediného diploidního druhu Hordeum vulgare L., ječmen setý, který se dále člení na tak zvané convariety: H. v. convar. vulgare tedy ječmen setý, víceřadý a i u něj se rozlišují dva typy a to: typ šetiřadý- hexastichon a typ čtyřřadý- tetrastichon. Druhou convarietou je H. v. convar. intermedium a třetí je H. v. convar. distichon. Se stoupající mírou prošlechtění současných plodin se stupňují i požadavky šlechtitelů na výchozí genetické zdroje. Rovněž z hlediska potřeby uchování genetického bohatství je nezbytné jej udržovat v přístupném stavu (Zimolka, Milotová, 2006). 12

13 2.2 Anatomická stavba a morfologický popis ječmene Kořenová soustava Růstové a produkční procesy ječmene jsou velkou mírou ovlivňovány mohutností a funkcí jeho kořenů. Ječmen, podobně jako jiné druhy z čeledi lipnicovitých, tvoří svazčité kořeny, které jsou v porovnání s dvouděložnými rostlinami slabší a netloustnou. Z našich obilovin tvoří ječmen nejvyšší počet primárních kořínků v počtu 4 10, nejčastěji 5 6, což závisí také na velikosti obilek, kdy větší tvoří vyšší počet, typu a formě ječmene (ozimé méně než jarní) (Zimolka, Milotová, 2006) Obilka Plodem ječmene je obilka (caryopsis). Je to jednosemenný, suchý, nepukavý plod s tenkým oplodím (perikarpem), které srůstá u pluchatých forem s osemením (Procházka et al. 2006). Obilka (zrno) je složena ze tří částí: obalů, endospermu a zárodku. U pluchatého ječmene je obilka na hřbetní straně kryta pluchou, která svými okraji překrývá menší plušku. Pluška ve střední části kryje podélnou rýhu obilky, k ní z vnější strany přiléhá zakrnělý vrchol osy klásku, nazývaný bazální štětička, jejíž obrvení je rozlišovacím znakem některých forem a odrůd ječmene (Zimolka, Milotová, 2006). 13

14 2.2.3 Embryo Embryo je uloženo ve spodní části obilky a svou vnější částí přiléhá k pluše. Tvoří základ budoucí rostliny. Klíček jako živá část obilky má ze sladařského hlediska eminetní význam, neboť z něho vycházejí veškeré impulzy k tvorbě enzymů, potřebných k hydrolýze složitých zásobních látek, důležitých pro klíčení a tvorbu extraktu (Pelikán et al., 2004). Buňky embrya obsahují velká množství bílkovin (34 %), tuků (14-17 %), cukrů (15% sacharózy, 5-10 % rafinózy, fruktozany), minerálních látek a vitamínů skupiny B (Ehrenbergerová, 2008). Za přítomnosti vody a kyslíku začnou buňky embrya výrazně metabolizovat. Růst a vývoj nové rostliny začíná růstem koleoptile a kořenového systému (MacGregor, 1991). Zárodek je endospermem spojen štítkem a sestává z hlavního pupenu (plumula) se základy listů a vegetačním (vzrostným) vrcholem. V zárodku jsou již i báze dalších zárodečných kořínků (Zimolka, Milotová, 2006) Endosperm Endosperm je vnitřní část semene, která se rozvíjí po oplození vajíčka. Obklopuje embryo a vyživuje ho především sacharidem škrobem. Endosperm představuje tu část obilky, která se během zpracování ve sladovně a při použití sladu v pivovaře podstatně biochemicky mění. Tyto změny rozhodují o úspěchu výroby sladu a piva (Pelikán et al., 2004). Endosperm vzniká při tak zvaném dvojitém oplození, které je typické pro krytosemenné rostliny. Zpočátku bývá endosperm tekutý a sladký, ale postupně jak semeno zraje, endosperm tuhne a jednodušší cukry se mění na škrob. Endospermální buňky přiléhající ke štítku tvoří vrstvu stlačených a prázdných buněk. Tato vrstva bohatá na β-glukany může ovlivňovat pohyb hydrolytických enzymů ze štítku do endospermu (MacGregor, 1991). 14

15 Buňky aleuronové vrstvy jsou triploidní, živé a při klíčení respirují a metabolizují, ale neprobíhá v nich dělení. Neobsahují škrob, ale bílkoviny, minerální látky a cukry. V buňkách aleuronové vrstvy jsou aleuronová zrna, která vznikla vysycháním vakuol obsahující proteiny, tuky a minerální látky (Pomeranz, 1973). Stěny buněk endospermu obsahují velké množství β-glukanů a moučnatý charakter svědčí o přítomnosti škrobu Chemické složení zrna Plně vyzrálá ječná obilka obsahuje % vody. Nižší procento je nepřijatelné, neboť voda je součástí buněčné protoplazmy a její nižší obsah by měl negativní vliv na technologickou jakost. Naopak vyšší procento vlhkost by způsobilo problémy při skladování. Průměrné zastoupení chemických složek zrna dokládá následující tabulka. Obsah minerálních látek (popelovin) v sušině se uvádí do 2 %, jejich nejvyšší koncentrace je v obalových vrstvách obilky, nejnižší v endospermu (Ehrenbergerová, 2006). Kvalita ječmene jako suroviny se odráží při jeho zpracování a využití v oblasti sladovnické, krmivářské a potravinářské (Psota, Ehrenbergerová, 2008). Ječmen obsahuje až 90 % sušiny a zbytek tvoří voda. Ječné zrno je především zásobárnou sacharidů (74 78 %) a bílkovin (8 18 %), v menší míře pak tuků (2 3 %) a dalších látek (Michalová et al. 2003). 15

16 Tabulka č.1 Chemické složení obilky ječmene Látka Procento v obilce Sacharidy Škrob amylóza % škrobu - amylopektin % škrobu Nízkomolekulární sacharidy Sacharóza 1 2 Ostatní cukry 1 Rafinóza 0,3 0,5 Maltóza 0,1 Glukóza 0,1 Fruktóza 0,1 Neškrobnaté polysacharidy Hemicelulózy - β-glukany 3,3 4,9 - pentozany 9,0 - celulóza 4 7 Tuky 3,5 Fosfáty Fytin 0,9 Polyfenoly 0,1 0,6 Dusíkaté látky 9,5 11,9 (7 18) Rozpustné dusíkaté látky 1,9 Albuminy a globuliny 3,5 Hordeidy (prolaminy) 3 4 Gluteliny 3 4 Minerální látky 2 (Ehrenbergerová, 2006). 16

17 2.3 Šlechtění odrůd ječmene jarního V České republice patří historicky první místo úspěšnému šlechtění odrůd sladovnického typu. Takové odrůdy české provenience byly a jsou tradičně dvouřadé, jarního typu. Úspěchy našeho šlechtění ječmene mají základy v původních hanáckých krajových odrůdách, které pro své šlechtitelské záměry využil Emanuel Proskowetz. Zušlechťoval je výběrem nejvhodnějších rostlin a to individuálním výběrem a přesevem jejich potomstev linií. První jeho odrůdou byla Proskowetz Hanna pedigree také označována jako Proskowetzův Haná Pedigréé, která měla mimořádné vlastnosti díky kterým, se proslavila Morava a šlechtění sladovnických odrůd ječmene ve světě a stala se základem dalších odrůd u nás, ve Švédsku i v Německu (Psota, Ehrenbergerová, 2008). Jednou z významných odrůd byla také odrůda Diamant, kterou vyšlechtil docent Josef Bouma mutagenezí v roce Typy tak zvané diamantové řady vynikaly stabilnějším výnosem, odolností proti poléhání a lámání stébla, odolností k padlí travnímu, k hnědé skvrnitosti, popřípadě i ke rzi ječmenné, ale i vyšším počtem klasů na jednotku plochy k důsledku vyššího efektivního odnožování a kratším stéblem (Chloupek, 2008). V minulém století se odrůda Diamant, která je nositelem krátkostébelnosti, změn ve struktuře výnosu ječmene a vynikající sladovnické kvality stala základem pro celou řadu českých i evropských odrůd ječmene. V Čechách se nejznámějším zástupcem diamantové řady stala odrůda Rubín. Její přínos a potenciál se však časem vyčerpal a rovněž se postupně zvýšily a změnily nároky pivovarského průmyslu na kvalitu sladu a tedy i ječmene. Přirozeně se tedy začal i v Čechách používat genetický potenciál zahraničních odrůd, které však v sobě nesly a nesou geny z diamantové řady. Šlechtění ječmene je náročná a dlouhodobá práce s nezaručitelným výsledkem. Na území České republiky bylo pět pracovišť, která se zabývala šlechtěním jarních ječmenů. Šlechtitelské stanice v Branišovicích a Čejči již tento program opustily. Ze zbývajících tří však pouze Plant Select v Hrubčicích, má ve svém sortimentu úspěšné odrůdy Tolar, Malz, Bojos, Radegast a další (Paulů, Novotný, 2003). 17

18 Historii šlechtění ječmene v Evropě zhodnotil profesor Fichbeck z Mnichovské university pomocí molekulární genetiky. Jenom málo krajových odrůd jarního ječmene poskytlo vynikající potomstva v prvním cyklu křížení (Chloupek, 2011). Genom ječmene je velmi podobný jiným druhům Triticeae, které vlastně tvoří jediný gene-pool, kam patří asi 350 druhů, včetně pšenice, ječmene, žita, některých pícních trav. U pšenice i ječmene je zřejmá kolinearita genových lokusů na sedmi chromozomech, a proto je i jejich označování stejné. Jak ve šlechtění jarního, tak i ozimého ječmene znamenaly určité odrůdy úspěch ve svém šlechtění. Často tyto odrůdy reprezentovaly úspěšné rekombinace mezi genovými rezervami různého původu a patrně se vyvýšily obecnou kombinační schopností (Chloupek, 2008). U ječmene se šlechtí odrůdy typu linie a nejčastějšími používanými metodami jsou například selekce tedy výběr hromadný či individuální, křížení buď kombinační nebo zpětné, metoda rodokmenová (pedigree), směšovací, jednozrnková a kombinace uvedených metod. K nejnovějším pokusům ve šlechtění ječmene patří i transgenóze, tedy tvorba transgenních, geneticky modifikovaných odrůd (Psota, Ehrenbergová, 2008). 18

19 2.4 Kvalita ječmene jarního Ze specifických genů řídících některé vlastnosti ovlivňující kvalitu odrůd pro potravinářské využití ve zdravé lidské výživě můžeme vyjmenovat geny: pro bezpluchost (n nudum), vysoký podíl amylosy ve škrobu (amo1), vysoký podíl lyzinu (např. lys3a). Sladovnické odrůdy by se měly vyznačovat vysokou aktivitou amylolytických enzymů. Komplexní dědivost technologických znaků indikuje QTL pro obsah β-glukanů na chromozómu 2H, 4H a 1H, dusíkatých látek v zrnu sladu, aktivitu β-amylasy, rozpustný dusík, diastatickou mohutnost a extrakt (Psota, Ehrenbergerová, 2008). Jakost zrna sladovnického ječmene se posuzuje na základě ČSN Tato norma stanovuje požadavky na zrno ječmene setého (Hordeum vulgare L.), jako zemědělského výrobku určeného na výrobu pivovarského sladu. Za zrno ječmene sladovnického se považují zralé obilky ječmene setého, vypěstované z registrovaných odrůd ječmene se sladovnickou jakostí, které splňují požadavky sladařské jakosti; pěstitel je povinen deklarovat odrůdu. Zrno ječmene sladovnického musí odpovídat smyslovým znakům a splňovat hodnoty jakostních ukazatelů a požadavkům stanoveným ČSN Kvalita odrůd a partií sladovnického ječmene je hodnocena na základě mnoha parametrů. Všechny tyto parametry mají předpovědět zpracovatelnost sladu ve varném procesu a vliv sladu na jakost piva (Kosař et al., 1997). Odrůdy sladovnického ječmene se hodnotí podle Ukazatele sladovnické jakosti (USJ). Jedná se o vážený průměr čtverců odchylek bodového hodnocení jednotlivých znaků od maximální hodnoty 9. Takto jsou matematicky zvýhodňovány linie, vyrovnané ve všech znacích, které dohromady skládají USJ (Chloupek, 2008). Přehled parametrů hodnocených v rámci ukazatele sladovnické jakosti ječmene, jejich limitní hodnoty a váhy jsou uvedeny v tabulce č

20 Tabulka č. 2 Ukazatel sladovnické jakosti Nepřijatelná hranice Optimální hranice Parametry Jednotky 1 9 Váha Bílkoviny v zrnu ječmene % 9,5 10,2 0,01 11,7 11 Extrakt v sušině sladu % 81,5 83 0,3 Relativní extrakt při 45 C % , Kolbachovo číslo % , Diastatická mohutnost WK ,1 Dosažitelný stupeň prokvašení % ,1 Friabilita % ,1 Obsah β-glukanů ve sladině mg/l ,1 (Psota, 2006) Výběr hodnocených znaků pro ukazatel sladovnické jakosti (USJ) byl proveden pivovarskými a sladařskými odborníky z České republiky v roce K hodnocením parametrům patří: obsah dusíkatých látek (bílkovin) v zrnu ječmene, extrakt v sušině sladu, relativní extrakt při 45 C, Kolbachovo číslo, diastická mohutnost, dosažitelný stupeň prokvašení, friabilita sladu a obsah β-glukanů ve sladině. Friabilita a obsah β- glukanů ve sladině charakterizují úroveň degradace buněčných stěn. Vzhledem k tomu, že jsou často sledovanými znaky v odběratelsko-dodavatelských vztazích, byly do systému zařazeny oba (Psota, 2006). K výsledkům dosažených v rámci zkoušek pro registraci odrůd se každým rokem vyjadřují výrobci sladu v rámci Komise pro hodnocení kvality odrůd sladovnického ječmene při Výzkumném ústavu pivovarnickém a sladařském (VÚPS, a.s.). 20

21 2.4.1 Odrůdy ječmene vhodné pro České pivo Nejdůležitější charakteristikou českého piva je silná intenzita hořkosti s dlouhým dozníváním hořké chuti. České pivo by dále mělo mít slabou intenzitu vůně, říz, výbornou pěnivost i relativně nižší obsah alkoholu. Současnými světovými a evropskými požadavky na kvalitu sladovnického ječmene jsou preferovány odrůdy se silnou enzymatickou aktivitou, s vysokým obsahem extraktu a s vysokými hodnotami dosažitelného stupně prokvašení (Psota, 2008). Seznam doporučených odrůd ječmene jsou vytvářeny na základě zákona 219/2003 Sb. Seznam obsahuje popisy odrůd ječmene, které vykázaly během řady let velmi dobré výsledky v rámci registračních zkoušek a následně v rámci zkoušení pro seznam doporučených odrůd nebo o ně projevil zájem zpracovatelský průmysl. Nově zařazené odrůdy mohou být na základě minimálně tříletých zkoušek zařazeny do seznamu jako předběžně doporučené. Doporučené mohou být odrůdy na základě minimálně čtyřletých zkoušek. Sladovnická kvalita, výnos předního zrna (nad sítem 2,5 mm) a zájem sladařského průmyslu jsou základními hodnocenými kritérii u sladovnických odrůd ječmene (Psota, 2006). 21

22 2.5 Šlechtění ječmene na vyšší nutriční kvalitu Již řadu let je studována problematika šlechtění ječmene jarního na vyšší nutriční kvalitu a to hlavně z důvodu humánní výživy. Tento výzkum probíhá v mnoha zemích jako je Dánsko, Polsko, Švédsko a Spojené Státy Americké (Ehrenbergerová, 1996). Díky pokroku v molekulární biologii a genetice je možné docílit odrůd s vyšší genetickou a spotřebitelskou kvalitou. Marker je lehce určitelný znak, který je v těsné genetické vazbě s genem, na který je výběr směřován. Takový postup je nazýván selekcí MAS (Marker Assisted Selection) (Psota, Ehrenbergerová, 2008). Zušlechťováním ječmene bezpluchých odrůd se datuje od 70. Let 20 století v Kanadě (Bhatty, 1999). Jako první bezpluché potravinářské vysocelyzinové odrůdy ječmene byly vyšlechtěny v Japonsku a Kanadě. Byla použita metoda křížení a následná selekce vysocelyzinových odrůd. Další zemí kde výzkum probíhal je i Dánsko, kde byla vyšlechtěna potravinářská odrůda Piggy. Česká republika se této problematice také věnuje. Určitě zmíním Výzkumný ústav sladařský a pivovarský v Brně a Výzkumný ústav zemědělský v Kroměříži, kde byly vyšlechtěny materiály bezpluchého ječmene se zvýšeným obsahem cenných látek (KM 2084 a KM 2036), které umí dosáhnout dobrých výnosů i v podmínkách České republiky, tak i v zahraničí (Vaculová, 1999). Na konci 20. století se šlechtitelé zaměřili na již zmíněné bezpluché odrůdy při svých výzkumech. Zjistili, že tyto odrůdy mají schopnost hromadit v zrnu více bílkovin a nižší podíl celkové hrubé vlákniny. Tím potraviny z nich vyrobené mají prokazatelně lepší stravitelnost, ovšem na úkor nižší výnosnosti. Všechny tyto zmíněné znaky a chemické složení produktů je ovlivňováno jedním či více geny. Tyto specifické geny jsou lokalizovány většinou v chromozomu 7H: gen pro bezpluchost, pro obsah škrobu waxy (voskovitý), pro krátkou osinu lk2. 22

23 Tento gen lk2 působí s geny bezpluchosti a voskovitým endospermem a zodpovídají za vyšší obsah β-glukanů v zrně (Ehrenbergerová, 1996). Všechny tyto laboratorní pokusy je možné stanovovat hlavně díky rozvoji chemických, biochemických a fyzikálních metod. Metodou HPSC-FIA (exkluzivní chromatografie) je možno provádět ve šlechtitelských programech selekci screeningem v raných generacích na obsah β- glukanů (Manzanares et al., 1993). O genetické diverzitě chemického složení zrna jarního ječmene bylo a v současné době je vedena řada odborných prací a výzkumů (Ehrenbergerová, 1996). 23

24 2.6 Choroby ječmene jarního I jarní ječmen je plodina, která potřebuje správný agrotechnický a rostlinolékařský dohled při svém růstu. Rostliny jsou poškozovány různými vlivy. Mohou se sem zařadit i povětrnostní podmínky, vlivy půdy, předplodiny či intoxikaci. Je nutné počítat i s poraněním způsobeným kultivací nebo zvěří. Z dalších původců jsou to viry, bakterie a houby (Rotrekl, 2000) Virová onemocnění Mezi virová onemocnění u ječmene patří Virus žluté zakrslosti ječmene (Barley yellow dwarf virus - BYDV), který je přenášen křísy a Virus žluté zakrslosti obilnin (Cereal yellow dwarf virus -CYDV). Tato onemocnění jsou přenášena výlučně několika druhy mšic žijících na obilninách a způsobují vážné ztráty při sklizni Houbové choroby Padlí travní (Blumeria graminis) je nejčastěji se vyskytující chorobou ječmene jarního (Váňová, 2006). Vyskytuje se na celém území České republiky. Na ječmeni napadá listy a klasy, dochází k omezení asimilace a ke snížení hmotnosti 1000 zrn. Houba vytváří na napadených listech drobné bělavé kupky, které se v průběhu několika desítek hodin rozrůstají do bělavých až šedých polštářů. 24

25 Růžová sněžná plísňovitost obilnin (Monographella nivalis var. Nivalis) starším názvem plíseň sněžná. V letech s dostatkem sněhu může choroba způsobit vyhynutí nebo poškození rostlin v časném jaře. Příznakem této choroby je žloutnutí listů, které přechází i na rostliny v okolí ohniska. Na napadených pletivech se vytvářejí oválná sklerocia, zpočátku světlá, později hnědočervená až černá. Hnědá rzivost ječmene (Puccinia hordei) se projevuje na listech, kde po celou dobu vegetace se objevují odkryté žlutohnědé kupky letních výtrusů. Později na čepelích a pochvách podlouhlé černé kupky výtrusů zimních. Tento patogen přezimuje ve formě mycelia v listech nebo urediospory na rostlinách výdrolu ječmene a na ozimém ječmeni. S příchodem teplot nad 15 C se začínají tvořit nové kupky urediospor, které znovu napadají hostitelskou rostlinu. Mezi další choroby ječmene jarního patří síťovitá a okrouhlá skvrnitost ječmene (Pyrenophora teres), pruhovitost ječmene (Pyrenophora graminea), spála ječmene (Rhynchosporium secalis), vřetenovitá hnědá skvrnitost ječmene (Cochliobolus sativus) a endofytická tmavohnědá skvrnitost ječmene (Ramularia collo-cygni), prašná snětivost ječmene (Ustilago nuda) (Váňová, 2006) Škůdci Kouhoutek modrý, Kohoutek černý (Oulema melanopus, Oulema galleciana) u kohoutků způsobují významné škody larvy, zejména vyšších vývojových stupňů. Jarní ječmen je k napadení citlivější jak ječmen ozimý. Napadené rostliny špatně metají a předčasně dozrávají. U jarního ječmene se snižuje výnos zrna vlivem nižšího počtu zrn v klasu a hmotnost tisíce zrn, což významně ovlivňuje sladařskou kvalitu zrna. Ochrana spočívá v použití přípravků na ochranu rostlin na základě monitorování škůdce, smýkáním a vizuálním pozorováním výskytu vajíček. 25

26 Křísek polní (Psammotettix alienus) je hlavním přenašečem viru zakrslosti, který v řadě regionů České republiky způsobuje závažné ztráty na výnosech. Snížení výnosu dosahuje hodnot až 20 %. Napadené rostliny virovou zakrslostí jsou menšího, zakrslejšího vzrůstu s červenajícími konci listů. Jedinou možnou ochranou jsou bohužel zatím jen přirození nepřátelé. Je možná chemická ochrana v době líhnutí larev. Hrbáč osenní (Zabrus tenebrioides) jeho larvy rozžvýkávají a vysávají pletiva listů. Poškozené rostliny zasychají, špatně odnožují nebo hynou. Při silném výskytu může v krátké době dojít ke zničení porostu ječmene. Pro zjištění výskytu larev ve vzorcích půdy se používá flotační metoda (Lokaj, Uhlíř, 2009). Kyjatka osenní, mšice střemchová, kyjatka travní (Sitobion avenae, Rhopalosiphum padi, metopolophium dirhodum) tyto 3 druhy mšic mohou způsobit hospodářsky významné škody. Snižují v důsledku odběru asimilátů hmotnost a jakost zrna. U sladovnického ječmene dochází ke snížení kvality sladu. V porostu poznáme napadení na první pohled. Jsou viditelné kolonie mšic, posátá místa na rostlině žloutnou, listy se kroutí a zasychají. Později se objevují černě. Mšice přezimují ve stádiu vajíček na zimních hostitelích. Počet mšic významně snižují dravci a parazitické druhy blanokřídlých a entomofágní houby. Je důležitá jak preventivní ochrana v dobře založených porostech tak i ochrana přímá chemickým ošetřením (Váňová, 2006). 26

27 2.7 Významné chemické složky obilky ječmene Neškrobové polysacharidy β-glukany β-glukan patří mezi neškorobové polysacharidy, který je tvořen z glukózových jednotek je vázaný vazbami β-1,4 (Ehrenbergerová, 2006). Β-glukany resp. β-(1 3), (1 4)-D-glukany se smíšenými vazbami se nacházejí v buněčných stěnách vyšších rostlin a ve větším množství v semenech některých obilovin. Příbuzné polymery, které se také nazývají β-glukany nebo β-(1 3), (1 6)-D-glukany nebo β-glukany se smíšenými vazbami, syntetizují také vyšší houby, plísně a kvasinky. Pro ječmen jsou typické β-glukany s dvěma nebo více sousedícími (1 4), (1 3) vazbami (Belcrediová et al., 2006). (1 3),(1 4)-β-glukany ječného zrna jsou složeny z lineárních řetězců β- glykosylových zbytků polymerizovaných článkováním typu (1 3), (1 4). Není však možné přidělit (1 3), (1 4)-β-glukanům ječmene jednoduchou strukturu, protože jsou zahrnuty, co do jejich velikosti, solubility a molekulové struktury do skupiny heterogenních polysacharidů (MacGregor, Bhatty, 1993). Rozpustnost β-glukanů závisí nejvíce na jejich struktuře, která souvisí s původem. Čím více je v molekule vazeb (1 4), tím nižší je rozpustnost polymerů. Rozpustnost β- glukanů se zvyšuje s rostoucí teplotou. Β-glukany vázané na proteiny jsou nerozpustné a jsou tudíž částečně rozpustnou a z části nerozpustnou vlákninou potravy (Velíšek, 1999). β-glukany jsou typickým polysacharidem nejen pro ječmen, ale i pro oves. Výrobkům z těchto obilovin je správně přikládán pozitivní vliv spojený s prodloužením vláčnosti i fyziologickým působením při trávení. Jedná se o snižování hladiny cholesterolu v krevní plazmě (Ehrenbergerová, 2006). Obsah β-glukanů v ječmeni může ovlivnit mnoho faktorů jako odrůda, pěstební místo, předplodina a určitou roli mají i vegetační podmínky (Ehrenbergerová et al., 2006). 27

28 β-glukany ve vodě tvoří viskózní roztoky a tak ovlivňují proces vaření piva. Mezi problémy, které mohou způsobit, patří špatná konverze roztoku, zpožděná a nedostatečná sladina a špatná filtrovatelnost piva (Bamforth, 1982). Také brání sedimentaci pevného podílu v mladině, tvoří zákaly a sraženiny v pivu v důsledku vzniku agregátů β-glukanů mezi sebou (Velíšek, 1999). Pro zajištění správné filtrovatelnosti je zapotřebí sledovat co nejnižší obsah neškorobových polysacharidů (Mikyška et al., 2003). Obsah β-glukanů v zrnu ječmene je důležitým parametrem jakosti s velkým ekonomickým dopadem právě na pivovarskou výrobu. Všechny jmenované problémy jsou spojeny se zvýšenou hladinou β-glukanů, proto jsou důležitým parametrem pro zhodnocení kvality sladu a pro předpověď chování této suroviny během výroby piva (Kosař et al., 2000). Z nutričního hlediska β-glukany ovlivňují negativně absorpci živin u hospodářských zvířat, z toho důvodu je jejich obsah také pro toto použití požadován co nejnižší (Sholly et al. 2011). V ječném zrnu se β-glukany nachází v rozmezí 2 11 % hmotnosti sušiny zrna. O této hodnotě rozhoduje hlavně odrůda a půdně klimatické podmínky. Vyšší obsah v pivovarských surovinách je pro vaření piva nežádoucí. Pro jejich obsah ve sladině se jako nepřijatelná považuje hodnota 250 mg/l (tab. 2). Část β-glukanů je během procesu výroby piva štěpena enzymem β-glukanázou. Důsledek vysokých hodnot ve sladu a sladině je špatný či neúplný rozklad buněčné stěny s tedy i slabá mobilizace škrobu a zásobních proteinů (Ehrenbergerová, 2006) Dietní vláknina Dietní vláknina je známá podle svých účinků již od starověku, ale systematicky byla studována až ve 20. a 30. letech tohoto století. Je také nazývaná vlákninou potravinářskou, tvořící nestravitelnou část rostlinné stravy, která určitým způsobem pomáhá v pohybu potravě trávícím systémem. Z chemického hlediska složení dietní vláknina ječmene obsahuje 86 % neškrobových polysacharidů z čehož β-glukany zastupují 59 %, arabinoxylany 25 %. 28

29 Dále ji tvoří celulosa z 15 % a lignin z 6 %. Právě vysokým obsahem rozpustné vlákniny jsou typické potraviny z jarního ječmene (McGregor et al., 1993). Glukany vznikají štěpením hemicelulóz podílejících se na stavbě a pevnosti buněčných stěn jsou nejvýznamnější složkou dietní vlákniny (Štěrba et al., 2000). β-glukany jsou rozpustné jak ve vodě, tak i v kyselém prostředí (Labounek, 1999). Tyto rozpustné β-glukany řadíme k tzv. rozpustné dietní vláknině. Nerozpustné β-glukany jsou obdobou amylopektinu (Ehrenbergerová, 2000). Dietní vláknina není příliš přesné pojmenování, protože mnoho komponent zařazovaných mezi dietní vlákninu nemá vláknitou strukturu. Obsah vlákniny v rostlinné potravě závisí převážně na druhu ovoce nebo zeleniny, jejich zralosti a části. Současná definice tedy vychází z poznatků polysacharidů. Jedná se o polysacharidy nevyužitelné, polysacharidy používané jako potravinářská aditiva (polysacharidy řas, rostlinné gumy a slizy, modifikované škroby a celulosy). Dietní vláknina neprochází zažívacím traktem zcela nezměněna, neboť za podstatnou část vlákniny můžeme označit určitý podíl ne zcela degradovaných škrobů, také označovaných jako rezistentních škrobů (Velíšek, 1999). Současná strava neposkytuje dostatečné množství cereální vlákniny než je fyziologická potřeba lidského organismu. Přitom stačí přijímat potraviny s vyšším obsahem vlákniny vyráběné z obilovin nejen pro jejich dietetické vlastnosti, ale hlavně jako prevenci civilizačních chorob. Dosavadní spotřeba vlákniny na osobu na den nepřekračuje 25 gramů. Ideální příjem má dosahovat 30 gramů vlákniny na osobu za den a výše. Je tedy velice důležité si uvědomit důležitost tzv. funkčních potravin pro člověka vyráběných zejména z ječmene jarního (Ehrenbergerová et al., 1996). Tyto poznatky získané díky pokusům opět dokazují jak vysokou ochrannou funkci cereální vláknina má před současnými civilizačními chorobami. Nejčastější příčinou úmrtí v České republice bohužel stále patří kardiovaskulární onemocnění, nádorová onemocnění, onemocnění trávicího traktu a cukrovka. Mnoho studií bylo a je věnováno prevenci a snižování hladiny tuků v lidském těle. Vysoká hladina LDL-cholesterolu v krvi může zapříčinit vznik onemocnění srdce a oběhového systému. 29

30 Vědci se domnívají, že waxy ječmeny s geneticky determinovaným vyšším obsahem β-glukanů mají velmi silný účinek na redukci nebezpečných krevních lipidů (Bhatty, 1999). Nejen na metabolismus tuků, ale i na metabolismus cukrů má významný vliv ječná dieta. Inhibuje hyperglikémii (zvýšený obsah cukrů v krvi), která jako hlavní příznak má nedostatek hormonu inzulinu, které mohou vést až k závažným poruchám organismu (Velíšek, 1999). Nízký výskyt rakoviny a dalších nemocí zažívacího traktu je spojeno právě s dietní vlákninou je již známou a prokázanou informací. Proces karcinogenese patří mezi jeden z nejzkoumanějších. Příčinou vzniku onemocnění jsou mnohé faktory od stresu přes nezdravý životní styl a genetické dispozice. Proto lze vyslovovat jen hypotézy o mechanismech ochranného působení potravinové vlákniny. Vláknina vede ke zvýšení objemu stolice a tedy i ke zkrácení doby průchodu zažívacím traktem. Nejdůležitější je omezení kontaktu škodlivin se stolicí se střevní stěnou, která bývá nejčastěji postižena rakovinným bujením (Prugar, 1999). β-glukany získané extrakcí z plodnic hlívy ústřičné, některých druhů chorošů či hlízenky obecné vykazují účinky na již zmiňované civilizační choroby. Dalším účinkem je i protizanětlivý účinek (Maršálek et al., 2000). Klinické pokusy prokázaly účinek β-glukanů (i arabinoxylanů), které tvoří významný podíl zmiňované dietní vlákniny v zrně ječmene. Mezi pozitivní dietetické účinky β-glukanů patří rozpustnost, schopnost vytvářet vysoce viskózní gely (viskozita má zásadní vliv na komplexní účinky vlákniny) a molekulová hmotnost (Vaculová, 1999). Nejbohatší na obsah β-glukanů jsou odrůdy bezpluché a waxy odrůdy právě ve spojení s bezpluchým zrnem a znakem podmiňující krátké osiny (Ehrenbergerová, 2000b). Zpracováním zrna, pečením a vařením se obsah β-glukanů ani jejich fyziologické funkce nesníží a navíc tyto neškorobové polysacharidy zvyšují nutriční hodnotu pekařských výrobků (Kawka et al., 1993). 30

31 3 CÍL PRÁCE Cílem diplomové práce je stanovení obsahu β-glukanů v obilkách pluchatých a bezpluchých registrovaných odrůd a novošlechtěných linií ječmene jarního ve vztahu k intenzitě chemického ošetření rostlin a lokalitě pěstování. Cílem bylo rovněž i vypracování literární rešerše o výskytu a zastoupení β-glukanů. 31

32 4 MATERIÁL A METODIKA 4.1 Metodika polního pokusu Polní pokusy byly založeny na dvou lokalitách. První byl Školní zemědělský podnik Mendelovy univerzity v Brně a druhou Zemědělský výzkumný ústav v Kroměříži. Polní pokusy probíhaly po tři po sobě následující roky 2009, 2010 a V rámci polních pokusů na lokalitách byla použita pěstební technologie s omezenými chemickými vstupy (pouze herbicidy a hnojení N) tzv. neošetřené varianty pokusu spolu s technologií konvenční, tj. s chemickými vstupy (mořené osivo, minerální hnojení a pesticidy, vč. fungicidů) tzv. ošetřené varianty. 32

33 4.2 Charakteristika lokalit Školní zemědělský podnik Žabčice Historie Školního zemědělského podniku Žabčice sahá ke vzniku Československa. Současnou podobu získal nařízením rektora Mendelovy univerzity v Brně, když ke dni byly sloučeny do té doby samostatně hospodařící podniky v Žabčicích a v Lednici na Moravě. Hlavním posláním je účelová činnost, která zajišťuje materiální a praktické zázemí pro výuku a praxi studentů, diplomové a doktorské práce, výzkumnou činnost a také grantové projekty (Měřínský, 2007) Půdní a klimatické podmínky Lokalita Žabčice se nachází v rovinném terénu, který spadá do kukuřičné výrobní oblasti subtypu ječmeného. Žabčice leží ve vzdálenosti necelých 30 kilometrů jižně od Brna (Brno-venkov). Nadmořská výška se pohybuje kolem 185 m. n. m. Pozemek, kde byl pokus realizován, náleží do oblasti mírně suché s kratším slunečním svitem. Nejteplejším měsícem je červenec a nejchladnějším únor. Půdy Školního zemědělského podniku se řadí mezi půdy těžké, neutrální až slabě kyselé s nedostatkem humusu. Půdní profil je zde pod stálým vlivem podzemní vody, která se nachází v hloubce 180 cm. Pozemky jsou většinou rovinatého charakteru (Brtníková, 2003). Půdy zde nalezneme písčité až jílovité. Na školním zemědělském podniku se nejčastěji vyskytují černozemě, mírně podzolované drnové půdy a nivní půdy glejové. Průměrný roční úhrn srážek je 518,2 mm, za vegetační období pak 266,7 mm. Tedy vodní srážky lze označit jako nerovnoměrné. Průměrná dlouhodobá roční teplota je 9,3 C (Ostřížek, 2006). 33

34 4.2.2 Zemědělský výzkumný ústav Kroměříž Kroměříž spadá do Zlínského kraje. Tento výzkumný ústav je pracovištěm aplikovaného výzkumu v resortu zemědělství. Ústav se zabývá hlavně vědeckovýzkumnou činností a šlechtěním obilnin Půdní a klimatické podmínky Kroměřížsko je označováno jako teplý a mírně vlhký region patřící do řepařské výrobní oblasti. Pozemky výzkumného ústavu tvoří zejména půdní druh černozem luvická se středně těžkým půdním typem. Nadmořská výška se pohybuje v rozmezí metry nad mořem s průměrnou roční teplotou 9,1 C. Srážky jsou do 600 mm. 34

35 4.3 Charakteristika odrůd a linií AF LUCIUS Je první českou odrůdou ječmene jarního s bezpluchým zrnem. Zrno je vhodné k výrobě standartních i speciálních potravin s vyšší nutriční hodnotou a má zvýšený obsah bílkovin, některých esenciálních aminokyselin a β-glukanů. Tuto odrůdu je možno používat ke krmení hospodářských zvířat. AKSAMIT Odrůda české provenience, doporučená Výzkumným ústavem pivovarským a sladařským pro výrobu Českého piva. Aksamit je vykupován pro výrobu sladu pivovarem Prazdroj a skupinou menších pivovarů. Poskytuje stabilní výnos ve všech výrobních oblastech pěstování i v sušších létech. Dobrý zdravotní stav s plně účinnou odolností k padlí travnímu a vysokou odolnost k rhynchosporiové skvrnitosti. BLANÍK Je polopozdní česká odrůda registrovaná v roce 2007 a označovaná jako odrůda vhodná pro vaření Českého piva. Tato odrůda je vykupována nejčastěji Plzeňským Prazdrojem. Poskytuje vysoký výnos předního zrna ve všech výrobních oblastech. Značí se velkým zrnem, vysokou HTS, dobrou odnoživostí a odolnosti proti travnímu padlí. BOJOS Polopozdní česká sladovnická odrůda vhodná pro výrobu Českého piva. Dosahuje průměrného výnosu v obilnářské a bramborářské oblasti a v oblasti kukuřičné až nadprrůměrných výnosů. Odrůda byla vyšlechtěna firmou Plant Select. 35

36 JERSEY Patří k nejvýnosnějším sladovnickým odrůdám, výška se pohybuje kolem 70 cm. Obsahuje v sobě gen Mlo a tím je chráněna před padlí travnímu. KANGOO Odrůda polopozdní registrovaná v březnu roku Je preferovanou odrůdou mezi sladovnami a pivovary. Tato odrůda zaručuje stabilní výnos zrna ve všech pěstebních oblastech a výborné hospodářské vlastnosti. Značí se velkým zrnem a velkou HTS. Má vysokou odolnost k padlí travnímu a také k poléhání a lámání stébla. Je odrůda s výběrovou sladovnickou kvalitou. PRESTIGE Poloraná sladovnická odrůda s velkým podílem předního zrna byla registrována v roce Je vhodná do všech oblastí pěstování, ale nejlepší výsledky dosahuje v řepařské výrobní oblasti. Je středně odolná k poléhání a lámání stébla. Má velmi dobrou sladovnickou kvalitu s nízkým obsahem β-glukanů. Je právně chráněnou odrůdou. RADEGAST Označována jako odrůda pro České pivo. Tato odrůda je vykupována Plzeňským Prazdrojem a pivovarem Radegast. Odolnost na padlí travní je na velmi dobré úrovni. Má vysoký podíl předního zrna. Radegast je polopozdní odrůda s dobrou odnoživostí, s dlouhým a středně hustým klasem. Odrůda zaručuje stabilně vysoký výnos předního zrna. Radegast je citlivější k rzi ječné. 36

37 SEBASTIAN Polopozdní sladovnická krátkostébelná odrůda vhodná pro výrobu českého piva. Zrno je středně velké, podíl středního zrna vysoký. Má kratší stéblo a nižší obsah dusíkatých látek v zrnu. Dosahuje vysokým výnosů ve všech oblastech pěstování. Sladovnická jakost této odrůdy je označována za velmi dobrou a hodnocena známkou 8,5. Je vhodnou odrůdou pro výrobu sladů a následného vaření tradičního piva. KM 1057 Bezpluchá, polopozdní linie, kromě zvýšeného obsahu sledovaných fytonutrientů vyznačuje i lepší výnosovou schopností, vyšší hmotností zrna a zvýšeného obsahu dusíkatých látek a lysinu. Tato linie je bohatá na obsah tokoferolů v listech jarního ječmene. KM 2084 Bezpluchá linie se světlým zrnem, s významně zvýšeným obsahem nutričně cenných látek. KM 2283 Bezpluchá linie, s obsahem některých významných nutričních látek. Všechny linie označené KM byly vyšlechtěny v Zemědělském výzkumném ústavu Kroměříž. 37

38 4.4 Metodika stanovení obsahu β-glukanů Pro stanovení hladiny β-glukanů v zrně ječmene jarního, sladu a sladině musí být používány vhodné metody. Platí, že použitá metoda by měla splnit vysoké nároky přesnosti. Dalším důležitým kritériem je rychlost a také jednoduchost metody, aby bylo možné i opakování metody vícekrát za jeden den. Na kvantitativní stanovení β-glukanů jsou v literaturách popsány řady metod, které jsou založeny na různých principech. Jedna z metod, která se používá pro stanovení obsahu β-glukanů je metoda Biocon, která je založena na používání bakteriálního enzymu lichenázy a jejím producentem je Bacillus subtilis (Prýma, 2000). Pro další způsob stanovení hladiny β-glukanů v ječmeni, ve sladu a v pivu byla vyvinuta metoda FIA (Flow Injection Analysis), jejíž princip spočívá ve vstřikování vzorku do tekoucího nosného proudu tlumivého roztoku a činidla (Aastrup, 1979). Metodu FIA, lze také použít pro stanovení aktivity β- glukanasy, která je založena ne měření reziduálních β-glukanů v testovacím roztoku extraktu sladu (jako zdroje enzymu) a standardu β-glukanu, v závislosti na čase při teplotě 40 C. Výhodou metody je její časová nenáročnost (Havlová, 1999). Metoda je založena na skutečnosti, že jsou enzymaticky štěpeny jen β-glukany, nikoli jiné polysacharidy. Fluorochrom Calcofluor vytváří v roztoku s vysokomolekulárními β-glukany komplexy, které vykazují zvýšení fluorescenční intenzity tohoto barviva. Vzniklý barevný komplex je detekován fluorescenčním detektorem. Na výzkumu jsem pracovala v akreditované laboratoři ve Výzkumném ústavu pivovarském a sladařském v Brně, kde se používá ke stanovení obsahu β- glukanů právě zmiňovaná metoda FIA. 38

39 4.5 Metoda přípravy vzorků zrna Z posklizňově ošetřeného přetříděného zrna ječmene byly odebrány vzorky a homogenizovány na laboratorním mlýnku. Zrno bylo tedy vysušené a přetříděné na sítě. Koncentrace β-glukanů jsem přepočítala na 100% sušinu, která byla u každého vzorku stanovena individuálně klasickou laboratorní metodou. Analýza byla provedena v akreditované laboratoři ve Výzkumném ústavu pivovarnickém a sladařském v Brně. 39

40 4.6 Chemikálie a přístroje použité při stanovení obsahu β-glukanů Přístroje a zařízeníčerpadlo Gilson s PC software Charity fluorescenční detektor patřící do sestavy FIA váha s přesností na 0,01 g analytické váhy s přesností na 0,0001 g chlazená centrifuga 3K 30 ultrazvuková lázeň vodní lázeň EL-20R ph metr laboratorní mlýnek na homogenizaci vzorku zkumavky s teflonovou šroubovací zátkou nálevky, průměr cca 70 mm rotační míchadlo kádinky o objemu 25 ml odměrné baňky o objemu 50, 100, 500 a 1000 ml pipeta 5, 10, 20, 30, 50 ml nálevky na filtrát dávkovací pipeta 10 ml Chemikálie, roztoky, materiály deionizovaná voda skládané filtry, průměr 320 mm glycin p.a., c = 0,2 M, ph 10 (výrobce Sigma, USA) calcofluor p.a., c = 2, M (výrobce Sigma, USA) standard β-glukan (výrobce Biocon, U.K.) hydroxid sodný p.a., c = 2 M, čistý kyselina sírová p.a., c = 0,075 M 40

41 4.7 Metodika zpracování výsledku Získaná data byla zpracována ve statistickém programu STATISTICA.cz třífaktorovou analýzou variance. Významnost rozdílů mezi průměrnými hodnotami byla testována na 5 % hladině průkaznosti Fischerovým testem. 41