Mendelova univerzita v Brně Agronomická fakulta Ústav technologie potravin Mlynářská a pekařská jakost pšenice po aplikaci dusíku a síry Diplomová práce Vedoucí práce: doc. Ing. Dr. Luděk Hřivna Vypracovala: Bc. Luňáčková Andrea Brno 2012
PROHLÁŠENÍ Prohlašuji, že jsem diplomovou práci na téma Mlynářská a pekařská jakost pšenice po aplikaci dusíku a síry 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 diplomanta..
Poděkování Ráda bych poděkovala vedoucímu této diplomové práce doc. Ing. Dr. Luďku Hřivnovi za odborné vedení, připomínky a poskytnutí cenných informací.
Abstrakt Tato diplomová práce se zabývá vlivem dusíku a síry na výnos a mlynářskou a pekařskou kvalitu pšenice ozimé. Vliv na kvalitu mají i další faktory jako je volba stanoviště a průběh povětrnosti, termín setí, předplodina a hlavně již zmíněná výživa a hnojení. Hodnocení kvality probíhalo u odrůdy pšenice Citrus patřící do jakostní skupiny A s vysokým obsahem žlutého pigmentu (luteinu). Maloparcelní polní pokus byl uspořádán do 9-ti variant hnojení, dávka dusíku byla jednotná, měnila se dávka síry a lišila se použitá hnojiva. Pokus byl založen na pozemku patřícím do katastru ZD Agra Velký Týnec. Nejvyšších výnosů bylo dosaženo u variant nehnojených sírou. Na mlynářské jakosti se projevily především srážky a polehnutí porostu, nejvyšších hodnot objemové hmotnosti dosáhly také varianty bez aplikace síry. Vliv dusíku a síry na velikost zrna se zde jednoznačně neprojevil. Při hodnocení pekařské jakosti se u sedimentační hodnoty a obsahu N-látek výrazněji vliv síry neprojevil, oba znaky ale dosahovaly ve všech variantách příznivých hodnot. U pádového čísla byly zaznamenány příliš nízké indexy, kvůli polehlosti porostu nebylo možno dobře zhodnotit vliv síry. Stejně se dal předpokládat i větší vliv síry u pokusného zámelu na výtěžnosti mouk a krupic. Pozitivní vliv síry byl zaznamenán u růstu objemu pečiva a výtěžnosti těsta. Klíčová slova: pšenice ozimá, mlynářská a pekařská jakost, dusík, síra
Abstract This thesis examines the influence of nitrogen and sulphur on the yield of winter wheat and its milling and baking quality. There are other factors affecting the quality, such as the choice of location, weather conditions, the date of sowing, previous crop and especially the aforementioned nutrition and fertilization. Quality assessment was conducted with the variety of wheat called Citrus which belongs to the A quality group characterized by a high amount of a yellow pigment (lutein). The field experiment was arranged into nine variants of fertilizing. The dose of nitrogen stayed the same throughout the experiment, whereas the dose of sulphur and sorts of fertilizers differed. The experiment was performed on the land belonging to the agricultural cooperative ZD Agro Velký Týnec. The highest yield was achieved by fertilizing without the use of sulphur. The milling quality was affected mainly by precipitation and the fall of vegetation. In terms of density, the highest figures were also achieved in variations without the application of sulphur. The impact of nitrogen and sulphur on the grain size was not significant. In assessing the baking quality, the influence of sulphur did not prove to be relevant in terms of N-compounds and sedimentation. However, both elements reached positive figures in all variants of fertilizing. The falling number was recorded to have too low coefficient, due to the fall of vegetation it was not possible to evaluate the impact of sulphur. A greater influence of sulphur on the yield of flour and semolina was assumed to become evident during the experiment. The positive effect of sulphur was also noted in the process of increasing the capacity of baked goods and the yield of dough. Key words: winter wheat, milling and baking quality, nitrogen, sulfur
Obsah 1 ÚVOD... 7 2 CÍL PRÁCE... 9 3 LITERÁRNÍ PŘEHLED... 10 3.1 Pšenice ozimá a současné postavení v ČR... 10 3.2 Chemické složení zrna... 11 3.3 Jakost pšenice... 13 3.3.1 Hodnocení jakosti pšenice... 13 3.3.2 Charakteristika jednotlivých jakostních parametrů... 17 3.4 Faktory ovlivňující jakost pšenice... 21 3.4.1 Průběh povětrnosti a volba stanoviště... 21 3.4.2 Vliv předplodiny... 23 3.4.3 Termín setí... 24 3.4.4 Výživa a hnojení... 25 3.4.5 Dusík a kvalita produkce... 26 3.4.6 Síra a kvalita produkce... 29 3.4.7 Sklizeň a posklizňová úprava... 31 4 MATERIÁL A METODIKA... 32 4.1. Materiál... 32 4.1.1. Charakteristika použité odrůdy... 32 4.1.2. Charakteristika použitých hnojiv... 32 4.2 Metodika pokusu... 33 4.2.1 Popis lokality průběh povětrnosti a základní agrotechnické údaje... 33 4.2.2 Schéma pokusu... 35 4.2.3 Odběry vzorků během vegetace a při sklizni a jejich analýza... 36 4.2.4 Vyhodnocení barvy mouky... 37 4.2.5 Vyhodnocení výsledků... 38 5 VÝSLEDKY A DISKUSE... 38 5.1 Vyhodnocení výživného stavu rostlin a vegetačních pozorování... 38 5.2 Vyhodnocení výnosu zrna a jeho kvality... 40 5.2.1 Vyhodnocení výnosu zrna... 40 5.2.2 Vyhodnocení znaků mlynářské jakosti... 41 5.2.3 Vyhodnocení znaků pekařské jakosti... 44 5.2.4 Vyhodnocení pokusného mletí... 47 5.2.5 Vyhodnocení pekařského pokusu... 49 5.2.6 Vyhodnocení barvy mouky... 51 6 ZÁVĚR... 53 7 POUŽITÁ LITERATURA... 55 8 SEZNAM OBRÁZKŮ... 61 9 SEZNAM TABULEK... 62 10 SEZNAM PŘÍLOH... 63
1 ÚVOD Pšenice je celosvětově významnou plodinou zajišťující výživu lidské populace, je také nejrozšířenější obilovinou pro pekařské využití. Ozimá pšenice má široké uplatnění v potravinářském průmyslu a je nezbytným prvkem lidské výživy a krmiv (HUBÍK, TICHÝ, 1998). Základních pěstitelským cílem je dosažení maximálního výnosu v požadované kvalitě, kdy v případě nadprodukce bude při konečné realizaci na trhu rozhodovat kvalita, která se stále více stává určujícím kritériem pro stanovení ceny. Technologická jakost pšenice je komplexní veličinou, která souvisí především s chemickým složením zásobních bílkovin endospermu zrna (ZIMOLKA et al., 2005). K posuzování jakosti slouží skupina znaků, o pekařské jakosti rozhoduje především obsah a viskoelastické vlastnosti lepkových bílkovin. K tomu přistupuje posuzování hmotnosti a tvrdosti zrna, vaznost a výtěžnost mouky, obsah minerálních látek a viskozita. Nejvíce významných korelací s ostatními jakostními parametry a tím i největší vypovídací schopnost má sedimentační hodnota podle Zelenyho a obsah bílkovin v zrnu (BRANLARD et. al.,1991; ŠÍP et al., 2000). Kvalitativní parametry pšenice ozimé- Triticum aestivum, L., jsou ovlivněny zejména odrůdou a jednotlivé odrůdy jsou řazeny do kategorií jakosti- třída E (elitní), A (kvalitní), B (chlebová) a C (nevhodné pro výrobu kynutých těst). Kromě odrůdy jsou technologické parametry pšenice ovlivňovány hlavně podmínkami stanoviště, ročníkem, předplodinou, výživou a dalšími faktory. Požadavky na maximální výši a kvalitu výnosu vede k potřebě zajištění dostatečného množství základních živin v rozhodujících fázích vývoje plodin formou hnojení. Agrotechnické zásahy mohou v nepříznivých podmínkách alespoň částečně kompenzovat vliv těchto podmínek a ve standardních podmínkách mohou zlepšit výrazně jakostní parametry méně kvalitních odrůd. Také velká proměnlivost počasí na našem území stěžuje vytváření optimálních podmínek pro výrobu kvalitní pšeničné pekařské suroviny, proto je nezbytné zkoumat vliv pěstitelských technologií v souvislosti s půdně-klimatickými podmínkami stanoviště, průběhem počasí a pšenicí ozimou (MUCHOVÁ, 2001; ZIMOLKA et al., 2005). Pekařské výrobky z pšenice zaujímají v naší výživě významné místo, většina z nás je totiž konzumuje pravidelně. Z tohoto pohledu je pšenice i další obiloviny nejvýživnější v celozrnné podobě, protože tak obsahují nejvíc vitamínů skupiny B a vlákniny. Obilniny jsou také vynikajícím zdrojem sacharidů a bílkovin. Většina vlákniny, olejů, vitamínů skupiny B, 7
železo, vitamín E a čtvrtinu bílkovin získáváme z klíčků a z endospermu. Obalové vrstvy jsou bohatým zdrojem vlákniny a minerálních látek Z obilovin je vedle pšenice nejhodnotnější ječmen, pohanka, kukuřice, rýže, proso, oves, žito a laskavec (HEMMUNG, 2003; KUČEROVÁ, 2008; ANONYM, 1996) Cílem této práce bylo vyhodnocení vlivu agrotechniky a výživy dusíkem a sírou na mlynářskou a pekařskou jakost ozimé pšenice. 8
2 CÍL PRÁCE Cílem této práce bylo vypracovat literární rešerši k danému tématu, posoudit a vyhodnotit vliv aplikace dusíku a síry na výnos a mlynářskou a pekařskou jakost pšenice a porovnat ji s literárními údaji. 9
3 LITERÁRNÍ PŘEHLED 3.1 Pšenice ozimá a současné postavení v ČR Z hlediska významu zaujímají obiloviny ve světovém měřítku a i v našem hospodářství přední příčky, z hlediska výroby potravin pak zaujímají první místo. Pšenice ozimá má široké uplatnění v potravinářském průmyslu a je nezbytným prvkem lidské výživy. Pšenice má historii dlouhou 5 000-6 000 let. Rozlišujeme tvrdou pšenici (Triticum durum) a obecnou pšenici (Triticum aestivum), která je u nás nejrozšířenější. Oba tyto druhy mají odlišné nároky na jarovizaci- pšenici ozimou a pšenici jarní. Méně často se u nás pěstuje pluchatá pšenice s rozpadavým vřetenem- pšenice špalda (Triticum spelta), tento druh najdeme především na ekologických farmách v marginálních oblastech. U pšenice obecné se vyskytuje značná morfologická a fyziologická mnohotvárnost vytvořená šlechtěním odrůd s rozdíly v morfologii klasů, listů, stébel i celkového habitu, ale také s rozdíly v dynamice růstu a vývoje. Tyto rozdíly mezi jednotlivými odrůdami jsou hospodářsky velmi významné (HUBÍK, TICHÝ, 1999; KŘEN, 1998; PELIKÁN, 1996). Pšenice ozimá je v České republice rozhodující obilninou, za rok 2011 se očekává sklizeň v množství 4,993 tis. tun, z tohoto množství je 4 723,3 tis. tun pšenice ozimé (tj. 94,8 % celkové výroby a 261,1 tis. tun pšenice jarní (tj. 5,2 % z celkové výroby) Na našem trhu tvoří 60,6 % nabídky všech obilovin (www.zscr.cz). Spotřeba pšenice na výrobu potravin je v úrovni 1230 tis. tun, osiva 195 tis. t, na krmiva 1370 tis. tun, technické užití 155 tis. tun. Zájem o naší pšenici trvá a očekává se vývoz v množství 1 800 tis. tun měsíčně. Rozsahem osevních ploch ozimá pšenice významně ovlivňuje ekonomiku většiny zemědělských podniků, osevní plocha za rok 2011 dosáhla výměry 805,8 tis ha, vzrostla tak meziročně o 20,3 tis. ha (tj. o 2,6 %). Podle odhadů ČSÚ se očekává výnos pšenice ozimé za rok 2011 5,79 t/ha, což představuje ve srovnání s předchozím rokem nárůst o 0,80 t/ha (tj. o 16%). Spotřeba pšenice na obyvatele a rok v roce 2010 dosáhla podle ČSÚ 138,6 kg v hodnotě zrna (96,2 kg v hodnotě mouky) a klesla oproti předchozímu roku o 6,1 kg (4,2 %). Znovu se tak obnovil trend poklesu ve spotřebě pšenice pro lidskou výživu Z výsledků monitoringu hodnocení kvality produkce (celkem analyzováno 612 posklizňových vzorků) vyplývá, že z celého souboru analyzovaných vzorků ze sklizně 2011 byly potvrzeny nevyrovnané, ale celkové dobré výsledky kvality potravinářské pšenice. Soubor byl hodnocen celkově 6 parametry- vlhkost, objemová hmotnost, sedimentační index, obsah N-látek, číslo poklesu a obsah příměsí a nečistot. Ve všech hodnocených parametrech vyhovělo celkem 49 % vzorků ze sklizně 2011 (www.zscr.cz). 10
Od roku 1945 je nejrozšířenějším druhem, který nejlépe využívá půdně-klimatické podmínky a nejlépe zhodnocuje vyšší úroveň vstupů pěstebních technologií. Největší podíl produkce se zkrmuje, velká část osevních ploch je pěstována s cílem dosažení potravinářské kvality a tím i vyšší realizační ceny, proto u nás v osevním postupu dominují odrůdy jakostní skupiny A a E. Pšenice také patří mezi nejdůležitější plodiny na světě, celosvětově se pěstuje asi na 235 miliónů hektarů, což odpovídá asi 25 % světové produkce. K největším producentům patří Rusko, USA, Kanada, Francie a Čína (KUCHTÍK, 1995, ZIMOLKA et al., 2005). 3.2 Chemické složení zrna Chemické složení zrna může kolísat dle závislosti na oblasti, odrůdě, hnojení, době setí, klimatických podmínek a dalších činitelů (PELIKÁN, 2001). Voda je důležitou složkou obilného zrna, probíhají zde všechny biochemické a fyziologické procesy. Významnou složkou jsou sacharidy, které představují skupinu zásobních látek. V obilce se nacházejí ve formě cukrů, dextrinu, škrobu, hemicelulos a celulosy, cukry se vyskytují ve formě pentosanu a hexosanů. Největší význam má glukosa, která je základním kamenem pro tvorbu škrobu a celulosy. Fruktosa se vyskytuje pouze nepatrně a sacharosa je cukrem, který má k dispozici klíčící zrno. Nejdůležitější složkou zrna je však zásobní polysacharid škrob, na jehož stavu a aktivitě amyláz závisí jakost chleba a pečiva. Hlavní význam škrobu je, že po ochlazení výrobku dochází k vytvoření pružného škrobového gelu, který je hlavním nositelem vláčnosti a obsažené vody ve střídě. V buněčných stěnách se nachází celulosa a hemicelulosy, které jsou nerozpustné ve vodě. Složkou nerozpustné vlákniny je lignin, který se nachází v otrubách. Extremně hydrofilní pentozany jsou schopny vázat velké množství vody, tato voda se pak v peci uvolňuje, zůstává ve střídě a je použita pro mazovatění škrobu a bobtnání nerozpustných pentozanů pro vytváření gelovité struktury chleba (KUČEROVÁ, 2008; PELIKÁN, 2001). Většina bílkovin je uložena v aleuronové vrstvě a endospermu a zcela dominantní aminokyselinou v obilovinách je kyselina glutamová, která představuje více jak jednu třetinu všech aminokyselin z celkového obsahu. Proteiny se zde nacházejí buď jako jednoduché bílkoviny (tvořeny pouze polypeptidovým řetězcem) nebo mohou být složené (obsahují i jiné látky nebílkovinné povahy). Jednoduché bílkoviny se podle funkčních vlastností dělí na protoplasmatické (albuminy a glubuliny) a zásobní (prolaminy a gluteliny). Zásobní bílkoviny určují 11
technologickou, nutriční, krmnou a biologickou hodnotu zrna. Pšeničné prolaminy (gliadiny) bývají označovány jako nízkomolekulární zásobní pšeničná bílkovina (LMSP). Gliadiny migrují při elektroforéze na PAAG nebo na škrobovém gelu a vytvářejí zřetelné pruhy, které jsou charakteristické pro odrůdy, čeho se využívá pro důkaz pravosti odrůd. Strukturu tvoří zřejmě jeden polypeptidový řetězec, v němž se střídají krátké spirálovité úseky (α-helix) s hydrofobními zbytky obrácenými dovnitř spirály a úseky relativně přímé s vysokým obsahem kyseliny glutamové a prolinu. Pšeničné gluteliny (glutenin) jsou vysokomolekulární zásobní pšeničná bílkovina (HMSP). Je tvořena směsí bílkovinných podjednotek, kde se uplatňují vodíkové a disulfidické vazby, čímž se dosahuje vysokých molekulových hmotnosti (FOLTÝN, 1970; KUČEROVÁ, 2008). Nejvýznamnější vlastností pšeničných bílkovin je tvorba lepku, jehož množství a vlastnosti patří mezi základní ukazatele pekařské jakosti pšenice. Lepek tvoří bílkoviny nerozpustné ve vodě a to gliadin a glutenin, gliadin je nositelem tažnosti a glutenin určuje pružnost a bobtnavost lepku. Lepek tvoří trojrozměrná síť peptidových řetězců různým způsobem zřasených a propojených navzájem různými můstky a vazbami (PELIKÁN, 2001; PŘÍHODA et al., 2003). Obilky patří k semenům s nejnižším obsahem tuků, nejvíce tuků je obsaženo v klíčku a aleuronové vrstvě. Nepolární tuky (72-85%) tvoří nenasycené mastné kyseliny, z nichž nejvíce je obsažena kyselina linolová až z 55 %. Tato kyselina podléhá snadno oxidaci, která má za následek žluknutí mouky při delším skladování. Druhou skupinu lipidů tvoří polární lipidy (fosfolipidy 15-26%). Dalšími lipidy jsou lipofilní barviva jako karotenoidy a ostatní žlutá a oranžová barviva. Pro mouky k pečení jsou žádány odrůdy s nízkým obsahem, naopak pro výrobu těstovin odrůdy s vyšším obsahem těchto látek. Největší množství minerálních látek je obsaženo v klíčku a obalových vrstvách, především aleuronové. Popel je tvořen hlavně oxidem fosforečným a kovy jako jsou hořčík, draslík, vápník a železo. Základem pro hodnocení mouky je nestejné rozdělení minerálních látek v zrně. Z vitamínů mají význam hlavně vitamíny skupiny B-thiamin(B1) a riboflavin B2, dále kyselina nikotinová (PP) a kyselina pantotenová. Vitamín E (α-tokoferol) se nachází hlavně v obilných klíčcích a izoluje se z nich při výrobě vitamínových preparátů. Nejvyšší obsah vitamínů je tedy v obalových vrstvách a v klíčku, hlavně ve štítku a aleuronové vrstvě. (KUČEROVÁ, 2008; PELIKÁN, 2001). 12
Tabulka 1 Rozdělení látkového složení v jednotlivých částech zrna v % sušiny (KUČEROVÁ, 2008) Složka Popel Bílkoviny Tuky Vláknina Pentosany Škrob Oplodí a 3,4 6,9 0,8 50,9 46,6. osemení Aleuronová 10,9 31,7 9,1 11,9 28,3 - vrstva Klíček 5,8 34,0 27,6 2,4 - - Endosperm 0,6 12,6 1,6 0,6 3,3 80,4 3.3 Jakost pšenice 3.3.1 Hodnocení jakosti pšenice Jakost obecně je souhrnem užitných vlastností výrobku, které mají uspokojit stanovené nebo předpokládané požadavky spotřebitele. Jakost nebo-li kvalita je také termín vyjadřující určitý stupeň naplnění potřeb vůči standardu. Obecně můžeme hodnotit několik kategorií jakosti. Zde se můžeme se zaměřit na jakost nutriční, hygienickou, technologickou, senzorickou nebo užitnou. U nutriční jakosti obilovin se hodnotí hrubý protein, frakce proteinu, zásobní a strukturální sacharidy, vitamíny, minerální látky a stopové prvky, do hygienické jakosti se zařazuje obsah těžkých kovů, rezidua pesticidů, mykotoxiny, nežádoucí ionty, antinutriční látky nebo endotoxiny. U technologické jakosti se jedná o kritéria mlynářské a pekařské jakosti. U senzorické analýzy se hodnotí např. vzhled, struktura, vůně, chuť a u užitné jakosti jde o směr a způsob využití, rychlost přípravy nebo trvanlivost. Na konečné jakosti se podílí především odrůda, agroekologické podmínky místa pěstování a způsob pěstování (KUČEROVÁ, PELIKÁN, HŘIVNA, 2007; PETR, 2011; ZIMOLKA et al., 2005). Tabulka 2 Podíl odrůdy a pěstitelských podmínek na jakostních ukazatelích pšenice (%) (PETR, 2011) Faktor Obsah bílkovin (%) Mokrý lepek (%) Jakost lepku (%) Odrůda 22 28,8 68,3 Pěstitelské podmínky 78 76,2 31,7 Hodnocení jakosti jednotlivých druhů obilovin se provádí podle platných norem a technologických požadavků, přičemž jednotlivá kritéria jsou rozdílná podle toho, zda se jedná o dodávky pro zpracování pro lidskou výživu, pro krmení nebo osivo, případně pro jiné průmyslové zpracování (ČERVENKA, 1997). Do roku 1997 byly odrůdy pšenice děleny pouze do dvou skupin: potravinářské a krmné. Do skupiny potravinářské pšenice se řadily 13
především odrůdy pro výrobu kynutého těsta a do krmných pšenic všechny ostatní odrůdy, které nesplňovaly kritéria pro pšenici potravinářskou, i když v podstatě nesplňovaly ani kritéria pro krmné pšenice. Z tohoto důvodu ÚKZÚZ navrhl dělení odrůd do těchto kategorií: 1. pšenice pro pekárenské využití tj. převážně pro výrobu kynutých těst 2. pšenice pečivárenské výroba sušenek oplatků, krekerů a pizzy 3. pšenice pro speciální použití výroba škrobu a lihu 4. pšenice pro výrobu těstovin 5. krmné pšenice Pro tuto práci je nejvýznamnější kategorií pšenice pro pekárenské využití. Od roku 1998 jsou pšenice vhodné pro pekárenské zpracování děleny dle jakosti do těchto skupin: E- Elitní pšenice dřívější označení jako velmi dobré, zlepšující se A- Kvalitní pšenice dobré, samostatně zpracovatelné B- Chlebové pšenice doplňkové, zpracovatelné ve směsi C- Nevhodné pšenice, ostatní málo vhodné až nevhodné Cílem je zařazení každé odrůdy do předem definované jakostí kategorie a tím umožnit pěstiteli nebo spotřebiteli vhodnou odrůdu. Uvedené skupiny jsou definovány tzv. minimálními hodnotami. Užitný směr odrůdy patří spolu s výnosovým potenciálem mezi hlavní faktory rozhodující o registraci odrůdy. Úkolem registračního řízení je tedy odhadnout úroveň základních kvalitativních parametrů odrůdy a míru těchto parametrů v měnících se prostředích (HORÁKOVÁ, 2010; CHLOUPEK, 2005; ZIMOLKA et al., 2005). Tabulka 3 Minimální hodnoty pro zařazení do jakostních skupin (ZIMOLKA et al., 2005) Jakostní skupina E-elitní A- kvalitní B-chlebová Vyjádření absolutně bod (9-1) absolutně bod (9-1) absolutně bod (9-1) hodnoty Objemová výtěžnost 549 8 513 6 477 4 Obsah hrubých 12,6 6 11,8 4 11,1 2 bílkovin (%) Zelenyho test (ml) 47 7 33 5 19 3 Číslo poklesu (s) 240 6 200 4 160 2 Objemová hmotnost (g/l) 790 7 780 6 760 4 Vaznost mouky 58,7 7 55,5 5 53,9 4 (%) 14
Vzhledem k tomu, že pšenice se ve mlýně nejdřív semele na mouku a až poté vzniká v pekárně konečný výrobek, musíme rozdělit jakost na mlynářskou a pekařskou, jelikož technologické jakostní požadavky obou zpracovatelů nejsou totožné. Mlynářskou jakost charakterizují přímé a nepřímé ukazatele. Za nepřímé ukazatele jsou považovány- objemová hmotnost, podíl plných zrn, hmotnost tisíce zrn (HTZ), tvrdost zrna a obsah popela. Přímým jakostním ukazatelem je praktický pokusný zámel, kdy se využívá laboratorního mlýna. Vhodnost pšenice pro mlynářské účely je posuzována podle výtěžnosti krupic, popele krupic, výtěžnosti mouky, popele mouky, barvy mouky, podílu otrub, spotřeby elektrické energie nebo dalších ukazatelů. Hlavním cílem mletí je oddělit endosperm od obalových vrstev co nejúčinněji a dosáhnout tak mouky s co nejnižším obsahem popela. Přednost se dává zrnu velikostně vyrovnanému, s mělkou rýhou, hladkým povrchem, s vysokým podílem endospermu vzhledem k hmotnosti obilky a tenkými obaly vzhledem k technologickým požadavkům na zpracování. Tvrdost zrna je dána vazbou škrobových zrn a bílkovin v endospermu, velmi tvrdá a velmi měkká zrna vedou ke ztrátám na výtěžnosti při mletí (CHLOUPEK, 2005; KUČEROVÁ, 2009). S jakostí pekařskou se konzument setkává při hodnocení finálního pekařského výrobku. Pro hodnocení pekařsko-technologických vlastností se používá pekařský pokus-rapid Mix test, který je souhrnným ukazatelem technologických vlastností, které se nedají vyjádřit jednotlivými analytickými metodami. Pekařský pokus je také považován na vztažnou hodnotu, s níž jsou ostatní ukazatelé jakosti srovnávány. Vedle tohoto přímého kritéria se používají i nepřímé metody, a to obsah a vlastnost bílkovin (lepku), sedimentační hodnota, číslo poklesu a reologické vlastnosti těsta (ZIMOLKA et al., 2005). Východiskem pro zařazení odrůdy do skupiny je dosažená hodnota v RMT, má-li odrůda v některém dalším znaku nižší hodnotu, než je uvedena pro danou skupinu, je jakost odrůdy snížena. Hodnocení jakosti jednotlivých druhů obilovin se provádí podle platných norem a technologických požadavků, jednotlivá kritéria jsou rozdílná podle toho, zda jsou dodávky pro zpracování pro lidskou výživu, pro krmení nebo osivo, případně pro jiné průmyslové zpracování Kritérii pšeničných odrůd pro pekárenské zpracování se zabývá norma ČSN 46 1100-2 Obiloviny potravinářské-část 2 : Pšenice potravinářská, platná od 1. 7. 2002. Tato norma stanovuje požadavky pro zrno pšenice jako zemědělského výrobku určeného k mlýnskému zpracování. Za pšenici potravinářskou se považují zralé obilky pšenice obecné odrůd, které jsou registrovány podle jejich odpovídající pekárenské nebo pečivárenské jakosti. 15
Pro celou skupinu potravinářských obilovin jsou zpracovány některé obecné pokyny v ČSN 46 1100-1 Obiloviny potravinářské-část 1: Společná ustanovení (BEZDÍČKOVÁ, 2007; www.technickenormy.cz). Tabulka 4 Hodnoty jakostních ukazatelů potravinářské pšenice podle normy ČSN 46-1100 2 Ukazatel Pšenice pekárenská Pšenice pečivárenská Vlhkost max. 14 max. 14 Objemová hmotnost (kg/hl) min. 76,0 min. 76,0 Obsah N-látek v sušině min. 11,5 max. 11,5 Číslo poklesu (s) min. 220 min. 220 Sedimentační index max. 25 Zelenyho test (ml) min. 30 Příměsi max. 4,0 max. 6,0 Nečistoty 0,0 Hlavní kritéria (rozhodující pro zařazení odrůdy do jakostní skupiny): 1. Rapid Mix Test (objemová výtěžnost) 2. Obsah bílkovin (NL x 5,7) 3. Sedimentační test (Zeleny-test, dříve SDS test podle Axforda) 4. Číslo poklesu 5. Objemová hmotnost 6. Vaznost mouky Doplňková kritéria pro zpřesnění popisu kvality odrůdy: 1. Obsah mokrého lepku 2. Farinografické údaje 3. Obsah popela v zrně pšenice 4. Tvrdost zrna 5. Hmotnost tisíce zrn 6. Výtěžnost mouky T-550 Význam sledování reologických vlastností těsta Základem pšeničného těsta je mouka, voda, sůl, v některých speciálních případech ještě tuk a povrchově aktivní látky. Pří míchání mouky a vody částice mouky, především bílkoviny a pentozany nebo rozpustné β-glukany, zvolna hydratují, nevytváří se však hned spojitá masa těsta (PŘÍHODA et al., 2003; ZIMOLKA et al., 2005). Až při hnětení dochází k vzájemnému styku molekul bílkovina hydratovaných polysacharidů, tím se vytváří 16
trojrozměrná síť, dávající elasticitu pšeničnému těstu. Kromě toho vzniká z nabobtnalé bílkoviny a případně polysacharidů gel, který umožňuje testu viskózní tečení a při mechanickém hnětení se postupně mění tuhost, tekutost a elasticita těsta v důsledku zpevňování trojrozměrné bílkovinné fáze. Na pohled se těsto stává jemnějším a zdánlivě homogennějším. Při optimálním vyhnětení klade těsto nejvyšší odpor vůči deformaci, při přehnětení se stává povolnějším, ztrácí elasticitu a je lepivé na povrchu. Cílem sledování reologických vlastností je získat informace o kvalitě suroviny a předvídat chování materiálu v průběhu technologického procesu (PŘÍHODA et al., 2003; NG a WRIGLEY, 2002). 3.3.2 Charakteristika jednotlivých jakostních parametrů Rapid Mix Test je standardní metodou pro posouzení pšenice a pšeničné mouky pečením. Metodika je charakteristická intenzivním hnětením, vysokou hybnou silou a krátkou dobou odležení těsta a následným strojím zpracováním těsta na pečivo. Tyto předpoklady dovolují provedení pokusu během tří hodin. Součástí pekařského pokusu je komplexní hodnocení pečiva. Kromě objemové výtěžnosti se sledují při senzorickém hodnocení chleba a pečiva dvě skupiny znaků- vnější a vnitřní. Mezi vnější znaky patří objem pečiva, tvar a vzhled výrobku, barva a struktura kůrky. Tyto znaky jsou rozhodující především pro spotřebitele, protože se hodnotí především zrakem. Vnitřními znaky jsou vlastnosti střídy pórovitost, struktura, pevnost na řezu a vůně a chuť. Stoupající obsah hrubých bílkovin pozitivně působí na chování pečiva při pečení, má vliv na povahu a objem pečiva (BEZDÍČKOVÁ, 2007; INGR et al., 2007; ZIMOLKA et al., 2005). Objemová výtěžnost je stanovena po provedení Rapid Mix Testu (pekařský pokus). Představuje hlavní a nejdůležitější kritérium kvality a odpovídá ve velké míře svým zařazením odrůd pšenice do kvalitativních skupin pro pekárenské zpracování. Je v kladné korelaci k hodnotám sedimentačního testu a čísla poklesu ZIMOLKA et al., 2005). Obsah bílkovin (NL x 5,7) je obsah hrubých bílkovin, který je ovlivněn dusíkatým hnojením, teplotními podmínkami pěstování a ročníkem. V teplejších oblastech je obsah hrubých bílkovin vyšší. Vyšší obsah těchto bílkovin pozitivně působí na chování pečiva při pečení, má vliv na jakost těsta a objem pečiva. Nízkým obsahem hrubých bílkovin se snižuje tažnost lepku a tím i těsta. Jde tedy o obsah všech organických dusíkatých látek v zrně 17
(proteinů, peptidů, aminokyselin) převedených mineralizací podle Kjeldahla na anorganickou amonnou formu a následně stanovených destilací. Obsah bílkovin se získá pomocí přepočítávacího faktoru-5,7. Pro stanovení obsahu hrubých bílkovin v zrně je možné použít i nechemické NIR metody (reflektance v blízké části infračerveného spektra) a NIT (transmitance v blízké části infračerveného spektra) metody, popřípadě spalovací metody podle Dumase v instrumentální modifikaci. V tomto případě je nutné provést kalibraci na standardní metodu podle Kjeldahla. V současné době nahrazuje v naší normě dosud používaný obsah mokrého lepku, vzhledem k objektivnějšímu stanovení. Sedimentační test (Zelenyho test) hodnotí viskoelastické vlastnosti bílkovin a jejich kvalitu, umožňující fermentační procesy (kynutí) v těstě. Je důležitým kritériem kvality bílkovin a tedy i kvality a množství lepku. Pozitivně koreluje s obsahem hrubých bílkovin a objemem pečiva. Viskoelastické vlastnosti lepkové bílkoviny souvisejí s chemickým s strukturním uspořádáním zásobních prolaminových bílkovin endospermu zrna pšenice v hydratovaném lepkovém komplexu. Páteří tohoto komplexu jsou vysokomolekulární podjednotky gluteninů spojené kovalentními S-S- vazbami, na které jsou opět kovalentně připojeny bočně nízkomolekulární podjednotky gluteninů. Takto vytvořená síť zodpovídá hlavní měrou za elastické chování lepkové bílkoviny. Složení vysokomolárních a nízkomolárních jednotek gluteninů a gliadinů je geneticky podmíněno, jak bylo dokázáno elektroforézou zásobních prolaminových bílkovin endospermu zrna pšenice. Je to také specifická vlastnost odrůd, ale bývá ovlivněna i ročníkem. Ovšem u řady odrůd s vysokým obsahem mokrého lepku lze prokázat, že vysoký obsah mokrého lepku není rozhodujícím faktorem ve vztahu k objemu pečiva, důvodem jsou špatné viskoelastické vlastnosti lepku. Na základě hodnoty sedimentačního testu můžeme spolehlivě vyřadit odrůdy pšenic s nízkou pekárenskou jakostí. Sedimentační test je v souladu s ČSN 46 1100-2 stanoven Zeleny-testem, který pracuje se speciálně vymletou moukou, jako chemické činidlo se používá roztok kyseliny mléčné a isopropanolu. Před tímto testem byla využívána metoda SDS testu-stanovení v prostředí dodecylsulfátu sodného (podle Axforda) (HUBÍK, MAREČEK, 2001; ZIMOLKA et al., 2005; www.agroweb.cz). Zatímco obsah bílkovin se v zrně během skladování výrazně nemění, dochází k mírnému snížení jejich kvality, která je vyjádřenou hodnotou sedimentačního testu (HRUŠKOVÁ et. al., 2004) 18
Číslo poklesu (viskotest, Falling number, pádové číslo) charakterizuje enzymatickou aktivitu, především alfa- amylázy, kdy se měří viskozita zmazovatělé moučné suspenze. Porostlé zrno, kde se objevuje vysoká činnost alfa-amylázy, má nízké číslo poklesu, snižuje tak pekařskou kvalitu zeslabením pružnosti střídy pečiva a snižuje schopnost těsta vázat vodu. Těsto bývá lepivé, nezpracovatelné a nabývá malého objemu. Je to také používané kritérium pro odhalování poškozených látek endospermu pšeničného zrna hydrolytickými enzymy, syntetizovanými v zrně v důsledku startu procesu klíčení zrna v klasu před sklizní díky nadměrnému příjmu vlhkosti, je tedy významně ovlivněno průběhem počasí v době dozrávání zrna a sklizně, ale i odrůdou. Patří mezi nejdůležitější jakostní ukazatele. Tento znak kvality může pěstitel ovlivnit pouze výběrem vhodné odrůdy, případně včasnou sklizní. PALÍK a BUREŠOVÁ (2003) uvádějí, že hodnota pádového čísla je negativně ovlivňována rostoucím úhrnem srážek v měsíci červenci. Ke stanovení čísla poklesu se používají přístroje řady Falling number. Tyto přístroje měří stupeň aktivity hydrolytických enzymů na základě ztekucení a tím snížení viskozity škrobového mazu. Ten vzniká ze šrotu analyzovaného pšeničného zrna ve speciálním vodním termostatu přístroje. Hodnota viskotestu se uvádí v sekundách (PELIKÁN, 2004; ZIMOLKA et al.; 2005; www.agroweb.cz). Objemová hmotnost (dříve hektolitrová váha) je tradičním kritériem mlynářské jakosti, které nemá přímý vztah k moderním ukazatelům jakosti, souvisí pouze s výtěžností mouky. Stanovuje se jako hmotnost jednoho hektolitru v kilogramech. Je závislá na pěstitelských podmínkách, ročníku, zdravotním stavu, polehlosti a odrůdě. Po deštivém období objemová hmotnost zralého zrna rychle klesá, proto je důležitý termín včasné sklizně. Měří se jako poměr hmotnosti zkoušené obiloviny k objemu, který zaujímá po volném nasypání do nádoby za přesně stanovených podmínek. Vaznost mouky patří mezi nejdůležitější kritéria z hlediska pekařů. Tato vlastnost je závislá na obsahu hrubé bílkoviny a bobtnavosti mokrého lepku. Je jedním z rozhodujících faktorů pro výtěžnost a stabilitu těsta. Je ovlivněna také tvrdostí zrna, jelikož mouka z tvrdozrnných odrůd vykazuje větší mechanické poškození škrobu a v důsledku toho váže větší množství vody (FENCÍK, 1998; PETR, 2001; ZIMOLKA et al.; 2005; www.agroweb.cz). 19
Obsah mokrého lepku-mezi obsahem dusíkatých látek a obsahem a kvalitou lepku je negativní závislost. Při výkupu je třeba hodnotit kvalitu lepku, nejen jeho obsah, protože by mohly být poškozeny některé kvalitní odrůdy pšenice a naopak zvýhodněny odrůdy, které mají vyšší obsah lepku s nízkou potravinářskou jakostí. Obsah mokrého lepku není rozhodujícím faktorem k objemu pečiva, záleží spíše na viskoelastických vlastnostech lepkové bílkoviny. Tento parametr je ovlivněn agroekologickými opatřeními, především dusíkatým a draselným hnojením (JUREČKA et al., 2003; ZIMOLKA et al.; 2005). Farinografické údaje- vývin těsta, stabilita těsta, pokles stability těsta. Principem hodnocení je měření změn odporu těsta při hnětení za standardních podmínek. Pomocí tohoto měření lze charakterizovat kvalitu mouky a odolnost vyrobeného těsta vůči mechanickému namáhání. Těsto z kvalitní mouky řídne při hnětení zvolna, což se projevuje na farinogramu nepatrným poklesem křivky. K měření se používá přístroje farinografu (JUREČKA et al., 2003; ZIMOLKA et al.; 2005). Obrázek 1 Ukázka vyhodnocení farinogramu (www.eso.vscht.cz) Obsah popela je v korelaci s tvrdostí zrna a není v obilce rovnoměrně rozložen, v obalech, aleuronové vrstvě a v klíčku je obsah popelovin několikrát vyšší než v endospermu. Obsah popela souvisí s výtěžností mouky T 550, pohybuje se v rozmezí 0,45-0,60 %. 20
Tvrdost zrna koreluje s technologickými parametry. Měření spočívá ve šrotování vzorku pšenice za specifických podmínek a v následném prosévání šrotu na určeném sítě a zvážení propadu. Z údajů maximální práce a propadu sítem byl vypočítán index tvrdosti pšenice (WHI). Propad pod sítem (jiná velikost ok) je významnou charakteristikou tvrdosti zrna, která je v Evropské unii základem uzanční metody pro tvrdost Particle size index (PSI) index velikosti částic. Průběh mletí a třídění na sítech souvisí s fyzikálně-chemickou stavbou endospermu a se vzájemnými vazbami bílkovin a škrobových zrn. Vlastnosti endospermu zrna jsou určovány především genetickou výbavou odrůd a dotvářeny vnějšími agroekologickými podmínkami (FAMĚRA et al., 2010; PETR, 2011; ZIMOLKA et al., 2005) Hmotnost tisíce zrn (HTZ) je funkcí tvaru zrna a hustoty zrna. Velké zrno s velkou hustotou má zpravidla větší poměr endospermu k ostatním morfologickým částem zrna. Z toho důvodu je hmotnost tisíce zrn také potencionálním měřítkem výtěžnosti mouky. Uvádí se v jednotce gram. HTZ je ovlivněna odrůdou, podmínkami ročníku a čištěním (PETR, 2011; ZIMOLKA et al., 2005; www.agroweb.cz). Jako další kritérium mohou být zahrnuty například příměsi a nečistoty, na jejichž obsahu se podílí celý pěstitelský systém, zejména pak seřízení sklízecí techniky a šetrná sklizeň, případně pak posklizňové ošetření. K příměsím se zahrnují zlomky zrn, zrnové příměsi (zrna jiných obilovin), poškozená škůdci, scvrklá zrna (zadina), tepelné poškozená a porostlá zrna. Do nečistot se zahrnují cizí semena, zrna plesnivá a zplesnivělá, zrna napadená chorobami, námel a cizí anorganické a organické látky. Třídění je prováděno na způsob velikostního - rozměrového dělení suroviny na dvě a více frakcí v závislosti na počtu sít a velikostí ok jednotlivých sít (PETR, 2011; www.jk-machinery.cz). 3.4 Faktory ovlivňující jakost pšenice 3.4.1 Průběh povětrnosti a volba stanoviště V teplejších a úrodnějších oblastech se s větší jistotou dosahuje požadovaných parametrů potravinářské pšenice, jde o oblasti kukuřičné a řepařské. Díky těmto poznatkům vyplynula určitá rajonizace pěstování potravinářské pšenice v České republice. Z dlouhodobých výnosových výsledků vyplývá významný vliv stanoviště a ročníku, které ovlivňují výši hospodářského výnosu přibližně z 25 %. 21 Počasí v jednotlivých ročnících zvyšuje výnosovou variabilitu větší měrou než půdní typ a půdní druh, i když se pšenice
ozimá vyznačuje větší náročností na půdní podmínky. Nevhodné pro pěstování jsou půdy extrémní, písčité, kyselé nebo trvale zamokřené, vhodné jsou půdy strukturní, hlubší, hlinité a jílovitohlinité s neutrální až slabě kyselou reakcí -ph 6,2-7,0 (PETR, 2011; ZIMOLKA et al. 2005). Na půdách s nižším obsahem živin je třeba přihnojením upravit jejich parametry. K živinám, které rozhodujícím způsobem ovlivňují výnos a kvalitu, patří dusík. Jeho stupňovitými dávkami je možno do určité míry podpořit příjem ostatních živin a tím pozitivně ovlivnit výnos a kvalitu produkce (HŘIVNA et al., 2000). Nejvyšší závislost na průběhu počasí byla zjištěna u těchto kritérií: číslo poklesu, objemová hmotnost a obsah dusíkatých látek (BUREŠOVÁ, PALÍK, 2009) Každoročně se na jakosti obilí projevuje aktuální průběh počasí, který jen obtížně můžeme zmírnit pěstitelskými podmínkami. Největší vliv se projevuje při tvorbě obilky, například pří delším období vyšších teplot než 25 C se urychluje stárnutí asimilačního aparátu horní části rostlin, následkem je zde menší produkce asimilátů převáděných do obilek. Také množství srážek má velmi těsnou zápornou korelaci k obsahu bílkovin a lepku. Ze zahraničních poznatků vyplývá, že při každých 25 mm srážek nad dlouhodobý průměr se snižuje obsah bílkovin o 0,15 %, vlhké počasí také v době tvorby obilek podporuje rozvoj listových a klasových chorob. V kukuřičné a řepařské oblasti je tedy výnos ovlivňován více celkovým úhrnem srážek za vegetaci, v ostatních oblastech spíše průběhem teplot v kritických fázích růstu a vývoje, zvláště počasím během sklizně. Průběh počasí tak ovlivňuje výnosovou stabilitu více než stanoviště, výsevek nebo hnojení (PETR, 2011; ZIMOLKA et al.; 2005). Z hlediska vhodnosti půdně-klimatických podmínek pro dosahování potravinářské kvality pšenice můžeme území České republiky rozdělit do čtyř oblastí: Oblasti s velmi dobrými podmínkami- dostatečně až velmi teplé oblasti, převážně suché až velmi suché, průměrná teplota na jaře a v létě 14-17 C, nízký úhrn srážek 250-350 mm, úhrnný slunečný svit během jarního a letního vegetačního období dosahuje vysokých hodnot 1300-1500 hodin, jde o kukuřičnou a řepařskou oblast, převažující půdní typy- nivní, černozemě, hnědozemě a rendziny Oblasti s převážně vyhovujícími podmínkami- oblasti poměrně až dostatečně teplé, podoblasti mírně suché až převážně suché, průměrná teplota na jaře a v létě 13-15 C, úhrn srážek na Moravě 350-400 mm, v Čechách do 350 mm, slunečný svit na Moravě 1400-1500, v Čechách 1300-1400 hodin, jde obilnářskou a řepařskou oblast, převažující půdní typy- nivní, hnědozemě a rendziny, v Čechách černozemě 22
Oblasti s převážně nevyhovujícími podmínkami- oblasti mírně teplé až poměrně teplé s podoblastmi vlhkými až mírně suchými, průměrná teplota na jaře a v létě 12-14 C, úhrn srážek na Moravě 400-500 mm, v Čechách méně, slunečný svit 1200-1300 hodin, převažující půdní typy- podzolové, v nižších polohách i hnědozemě, dobré pekařské jakosti se zde dosahuje pouze výjimečně Oblasti s nevhodnými podmínkami- oblasti chladné až vlhčí, průměrná teplota na jaře a v létě 11-13 C (vyjma horských poloh, úhrn srážek nad 500 mm, slunečný svit do 1200 hodin, převažující půdní typy- podzolové (ZIMOLKA et al., 2005). Tabulka 5 Jakost pšenice z různýcg výrobních oblastí (průměr let 1978-1988) (PETR,2011) Ukazatel jakosti Kukuřičná oblast Řepařská oblast Bramborářská oblast Objemová 78 78,1 77 hmotnost (kg/hl) Mokrý lepek (%) 24,7 25,5 23,4 Obsah bílkovin 12,1 11,8 11,4 Nx5,7 (%) Sedimentační test (ml) 59,6 63,7 40,3 Výtěžnost mouk 70,1 70,4 69,1 (%) Objem pečiva 350 337 332 (cm 3 ) 3.4.2 Vliv předplodiny Pšenice ozimá je ze všech obilovin nejnáročnější na předplodinu. Ta totiž výrazně mění půdní prostředí a vlastnosti důležité pro růst rostlin, pro tvorbu výnosu a jeho kvalitu. Vlivem zlepšujících předplodin se postupně využívá biologicky vázaný dusík v půdě, což se pozitivně projeví na biosyntéze bílkovin. Tento pochod se projeví hned na jaře podle obsahu půdního mineralizovaného dusíku (N min ). Dusík zvyšuje množství lepku, ale to neznamená, že zvyšuje i jeho kvalitu, k tomu dochází pouze u odrůd geneticky kvalitních. Podle výsledků Výzkumného ústavu rostlinné výroby byl dokonce vliv předplodiny vyšší než hnojení průmyslovými hnojivy. Nejlepšími předplodinami jsou jeteloviny, luskoviny, olejniny, okopaniny a zeleniny- organicky hnojené plodiny. Těchto zlepšujících předplodin však dnes není mnoho, plocha jetelovin se snížila z 294 tis. ha na 115 tis. ha, luskoviny klesly na polovinu, stejně jako okopaniny. Zůstává ozimá řepka, ale ta svojí plochou nenahrazuje ostatní dobré předplodiny. Je proto potřeba si pomoci zvýšeným dodáváním organické hmoty do půdy, 23
s využitím různých meziplodin na zelené hnojení. V našich podmínkách je nejvhodnější předplodinou vojtěška a luskoviny z čeledi bobovitých, jejíž úloha spočívá v tom, že v půdě zanechává značné množství posklizňových zbytků a pozitivně ovlivňuje fyzikálně a fyzikálně chemické vlastnosti půdy. Během celé vegetace se uvolňuje dusík z postupně se rozkládajících kořenových zbytků, který zásobuje rostliny. Okopaniny mohou být za určitých podmínek velmi vhodnou předplodinou, hlavně pokud jsou hnojeny organickými hnojivy a pokud proběhla jejich sklizeň včas tak, aby bylo možné dodržet agrotechnické podmínky pro zakládání porostu. V současné době také roste význam olejnin jako předplodin. Špatnými předplodiny jsou obilniny, avšak se zřetelem na tržní ekonomiku jsou v dnešní době nezbytné. Obilniny totiž zhoršují půdní vlastnosti a zvyšují riziko většího zaplevelení specifickými plevely a vyššího stupně napadení houbovými chorobami a škůdci (HŘIVNA, RICHTER, 2000; CHLOUPEK, 2005; PETR, 2011; ZIMOLKA et al., 2005). 3.4.3 Termín setí Důležitým článkem zakládání porostů je také vlastní setí. Jeho podcenění nebo nekvalitní provedení se projevuje až do sklizně a i do kvality sklizené produkce, těžko se pak i napravuje. Jedním ze základních požadavků je specifický nárok na objemovou hmotnost půdy v hloubce setí (lůžko) a nad uloženým osivem (peřinka). Úkolem vlastního setí je pak rozmístění obilek v půdě, aby se geometrický obrazec jejich prostorového rozmístění přibližně rovnal ideálnímu tvaru čtverce, kruhu nebo rovnostrannému trojúhelníku, vyjadřujícího úživnou plochu rostliny v rovnoměrné hloubce, která je nezbytným předpokladem pro rovnoměrný porost. Nepravidelnost v porostech působí negativně, v přehoustlých porostech se zvyšuje konkurence, a to mezirostlinná, později mezistébelná, a naopak v řídkých porostech nejsou plně využívány vegetační faktory a dochází ke zhoršování půdních vlastností. Vhodná organizace daná výsevkem respektujícím odrůdu a další podmínky místa pěstování mají vliv jak na výnos, tak i na kvalitu. V současnosti se mohou použít tyto způsoby výsevu- setí do řádků (řádkové), setí do pásků (páskové) a setí naširoko (plošné) (PETR, 2011; ZIMOLKA et al., 2005). 24
Tabulka 6 Podíl agrotechnických faktorů na jakostních ukazatelích pšenice ozimé (PETR, 2011) Faktor Výtěžnost mouk (%) Obsah hrubých bílkovin (%) Obsah mokrého lepku (%) Sedimentační test (%) Bobtnavost lepku Termín setí 7,8 24,6 9,9 9,0 0,4 Odrůda 88,6 35,6 48,1 71,8 85,2 Hnojení 1,0 35,2 35,0 16,5 9,3 3.4.4 Výživa a hnojení Z agrotechnických opatření má velký vliv výživa a hnojení hned vedle předplodiny. Agrotechnické zásahy tak mohou alespoň částečně kompenzovat negativná vlivy těchto faktorů, ve standardních podmínkách pak přispívají ke zlepšení jakostních parametrů méně kvalitních odrůd (BEZDÍČKOVÁ, HŘIVNA, 2007). Pšenice ozimá se řadí mezi plodiny se střední spotřebou živin. Na 1 tunu zrna a odpovídajícího množství slámy a kořenů odčerpá v průměru 25 kg dusíku (N), 20 kg draslíku (K), 5 kg fosforu (P), 2,4 kg hořčíku (Mg) a 4 kg síry (S). Při nedostatku živin dochází k omezení metabolických procesů, které má za následek slabé a špatně odnožené rostliny, při silnějších zimách často vymrzající. Neumožňuje také efektivní využití dusíku, to znamení že i optimální dávka dusíku neovlivní výnos ani kvalitu potravinářské pšenice Při základním hnojení je potřeba brát v úvahu výběr stanoviště, agrochemické vlastnosti půdy a odrůdovou rajonizaci včetně specifických požadavků jednotlivých odrůd na výživu. Velký význam zde má předplodina, jejíž význam spočívá v tom, že může podstatně ovlivňovat půdní vlastnosti důležité pro růst a formování výnosotvorných prvků a kvality zrna. K zajištění optimálních výnosů je také potřeba zabezpečit rostlinám vhodné půdní podmínky úpravou ph. Obecným doporučením v hnojení potravinářské pšenice je tzv. pozdní a kvalitativní přihnojení- první v době metání, druhé v době kvetení (PETR, 2011; ZIMOLKA et al., 2005). Při nedostatku fosforu, draslíku a hořčíku je ovlivněna řada metabolických procesů spojených s fotosyntézou a transportem asimilátů. Fosfor Fosfor je nezbytný pro syntézu bílkovin a zapojuje přijatý dusík do aminokyselin. Ovlivňuje diferenciaci klasu, zakládání většího počtu kvítků a má vliv i na tvorbu semen. Při nedostatku tohoto prvku se listy mohou zbarvovat modrozeleně až s nádechem do červenofialova, je také omezen růst a dochází k méně intenzivnímu odnožování. Příjem mohou výrazně ovlivňovat i stresové situace jako je sucho, nízké teploty a jiné. 25
Draslík Draslík vytváří optimální stav pro průběh celé řady enzymatických reakcí a má přímý vliv na tvorbu cukrů, škrobu a bílkovin. Při projevech nedostatku rostlina vytváří velké množství odnoží a stéblo je zkrácené, tudíž mají rostliny keřovitý nebo metlovitý vzhled. Při nedostatku dochází také často k poškození mrazem a špatnému přezimování a dochází ke zvýšení obsahu redukujících cukrů a tím je narušena jejich výměn, důsledkem je tvorba tenčích stěn, čímž se snižuje odolnost proti polehávání a mechanická ochrana rostlin proti parazitům. Přehnojením je zhoršován příjem hořčíku, vápníku a manganu. Hořčík Hořčík je aktivátor enzymových systémů, účastní se redukce nitrátů, fosforylace a zabudovávání amonného dusíku do oxokyselin. Při nedostatku se na listech objevuje korálkovitá mozaika ve směru listové žilnatiny, kterou způsobuje nerovnoměrné uspořádání chlorofylu (BITTNER, 2009; HŘIVNA, RICHTER, 2000; PETR, 2011; ZIMOLKA et al., 2005). 3.4.5 Dusík a kvalita produkce Dusík má mezi makrobiogenními prvky specifické postavení. Podle kvantitativního zastoupení v rostlinné biomase stojí na čtvrté příčce mezi biogenními prvky (ZEHNÁLEK, 1999). Pšenice ozimá přijímá na podzim zhruba 12 % celkového odběru dusíku, přes zimu se odběr úplně zastavuje. Do začátku sloupkování přijmou rostliny asi 30 % dusíku a intenzita jeho odčerpání roste až do konce kvetení, kdy odebere dalších 30 % dusíku. Po odkvětu se požadavky rostlin na dusík relativně snižují. Dusík se totiž přemisťuje z ostatních částí rostliny do tvořícího se zrna, na konci vegetace je v zrnu nashromážděno až 75 % dusíku. Využití dusíku na tvorbu zrna v našich podmínkách je často negativně ovlivňováno nízkým obsahem fosforu, draslíku, hořčíku a síry (VAŇEK at al., 2004) Příznivý vliv dusíkaté výživy se může tedy projevit pouze tehdy, je-li dostatečně hnojeno i ostatními živinami. Také metabolické cesty dusíku a síry spolu tedy těsně souvisí. (BITTNER, 2002; ZIMOLKA et al., 2005). 26
Hnojení dusíkatými hnojivy Dusíkem se na podzim obyčejně nehnojí, pokud se obsah minerálního dusíku, stanoveného před setím, pohybuje nad 10 mg/kg zeminy. Dávku dusíku můžeme také vypustit u předplodin hnojených hnojem nebo následuje-li obilovina po jetelovinách. Při suchém podzimu nebo opožděném vývoji lze přihnojit, v ostatních případech není potřeba na podzim hnojit vůbec, jelikož pšenice neodčerpá do zimy více jak 12 % dusíku z celkové potřeby. V průběhu vegetace se provádí hnojení dusíkem v kapalné formě. Celkovou dávku dusíku aplikovanou v průběhu vegetace dělíme na: Regenerační hnojení- provádí se brzy na jaře, cílem je vytvoření optimálních výživných podmínek, celková dávka N při tomto hnojení se pohybuje v rozmezí od 20 do 50 kg N.ha -1, přičemž nízká dávka 20-25 kg N.ha -1, je ekonomicky výhodná i při dobré zásobě minerálního dusíku Produkční hnojení- provádí se na počátku sloupkování, má vytvořit předpoklady k dobrému vývoji porostu a optimálně tvorbě výnosotvorných prvků, bezprostředně se ovlivňuje velikost klasu, podporuje se růst a vývoj odnoží, celková dávka N se s pohybuje od 30-60 N.ha -1, vyšší dávku doporučují RICHTER et al. (1997) rozdělit a N aplikovat jako tzv. druhé produkční hnojení Kvalitativní hnojení- obvykle se provádí ve fázi metání, u slabších porostů v období, kdy se objevuje poslední list, vytváří předpoklady pro zvýšenou technologickou jakost pšenice (obsah bílkovin, mokrého lepku a pekařské kvality zrna), pozitivní vliv má také na výnos-přírůstek může činit po aplikaci 15 N.ha -1 0,98 t.ha -1 Rozdělení dávky dusíku v průběhu vegetace a stanovení množství aplikovaného dusíku závisí na vlastnostech jednotlivých odrůd a jejich využití. U odrůd pšenice určených pro pekárenské zpracování je potřeba respektovat ten výnosotvorný prvek, který má největší význam pro výnos dané odrůdy. U odrůd určených pro pečivárenské účely se přesouvá aplikace dusíku do jedné, případně dvou dávek v první polovině vegetace. Je také potřeba dodržovat specifika jednotlivých odrůd a jejich zařazení do skupin dle užití (E, A, B, C) (FECENKO, LOŽEK, 2000; ZIMOLKA et al., 2005) Nedostatek dusíku a ovlivnění kvality Pšenice ozimá obvykle při intenzivním způsobu pěstování nedostatkem dusíku netrpí. Při nedostatku dusíku se ale rostliny slabě vyvíjejí, porosty jsou nevyrovnané, se světlými 27
listy. V době odnožování se snižuje počet odnoží, vegetační vrchol je krátký, redukuje se počet stébel, klas je krátký s malým počtem zrn. Při nedostatku dusíku není využit genetický potenciál rostliny, je nízký výnos a kvalita, přehnojení dusíkem zvýší výnos slámy (RICHTER et al., 1997; ZIMOLKA et al., 2005). V počátečních fázích vegetace je nutné podpořit tvorbu výnosových prvků, zatímco aplikace dusíku v pozdních fázích vegetace vede především ke zlepšení kvality zrna zvýšením obsahu bílkovin, lepku a dalších technologických ukazatelů jakosti, které jsou s obsahem bílkovin v kladné korelaci. Ke konci vegetačního období se mění nutriční hodnota s nárůstem celkového obsahu bílkovin, hlavně se zvyšuje prolaminová frakce, obsah všech aminokyselin v zrně narůstá, snižuje se však podíl lyzinu, methioninu a tryptofanu a některých dalších esenciálních aminokyselin (PRUGAR, HRAŠKA, 1986). Pro vysokou pekařskou kvalitu zrna pšenice je nezbytné dostatečné hnojení dusíkem, je-li dávka dusíku nízká, odrazí se to nejen na výnosu zrna ale také na jeho kvalitě (ZIMOLKA et al., 2005). Na půdách s nízkým obsahem síry je výnos zrna i jeho pekařská kvalita výrazně ovlivněn aplikací síry, hnojení pouze dusíkem nestačí (RANDALL et al., 1986; ZHAO et al., 1999). Při nedostatku má zrno nízkou hmotnost a výrazně zhoršené technologické parametry, mouka je pekařsky slabá, aplikací dusíku společně se sírou jsou ovlivněny parametry lepku a dusíkatých látek. Je však potřeba zdůraznit, že dusík nezlepšuje jakostní vlastnosti lepku u méně kvalitních odrůd pšenice, proto je potřeba zvolit vhodnou odrůdu s dobrou geneticky založenou komplexní jakostí (BITTNER, 2009; PETR, 2001; ZIMOLKA et al., 2005). TEA et al. (2007) prokázali, že po aplikaci dusíku v kombinaci se sírou roste obsah bílkovin v mouce, zvyšuje se pevnost těsta a tím se zlepšují jeho pekařské vlastnosti, zvyšuje se jeho tažnost a lépe bobtná. Při zvýšení obsahu bílkovin v mouce roste především podíl gliadinů, podíl albuminů a globulinů se snižuje. Nízký obsah gliadinů vede k omezení rozpínavosti těsta, zatímco vysoký obsah způsobuje nadměrné rozpínání a praskání. Úkolem síry je tvorba disulfidických můstků mezi peptidickými řetězci a stabilizace bílkovinných struktur. Polymerní bílkoviny, které mají disulfidické vazby mezi řetězci i uvnitř řetězců ovlivňují hlavně elasticitu těsta (GUPTA, et al., 1992; SHEWRY, TATHAM, 1997). Aplikace dusíku a síry v době kvetení hraje zásadní roli v kontrole syntézy bílkovin a zásadním způsobem ovlivňuje reologické vlastnosti těsta. 28