Ova monografija proizašla je iz potrebe da se veliki deo podataka domaćih i stranih autora, vezanih za mikrobiologiju voća i njihovih proizvoda objedini u jednu celinu.
Dat je detaljan prikaz problematike uzroka i najčešćih oblika kvarenja svežih plodova i gotovih proizvoda. Opisani su izvori i putevi kontaminacije jagodastog, bobičastog, jabučastog, koštičavog, jezgrastog i južnog voća mikroorganizmima, pri čemu se pošlo od mikrobioloških karakteristika zemljišta, pa sve do higijensko-tehnoloških uslova prerade, uključujući i uslove skladištenja i prometa.
Uz kraći prikaz tehnoloških postupaka dobijanja pojedinih proizvoda, navedene su vrste mikroorganizama, prouzrokovača kvara, kao i faktori koji utiču na njihovo razmnožavanje.
Posebna pažnja posvećena je gljivama, kao najznačajnijim i najčešćim kontaminentima voća i njihovih proizvoda, uz obilje literaturnih podataka o toksigenim vrstama i toksičnim metabolitima koje one proizvode.
Ova monografija koristiće se kao pomoćni udžbenički materijal u toku savladavanja dela problematike mikrobiologije hrane na redovnim i poslediplomskim studijama na Tehnološkom fakultetu, kao i problematike voćarstva i mikrobiologije zemljišta na Poljoprivrednom fakultetu u Novom Sadu. Monografija je, nadalje, namenjena stručnjacima u pogonskim mikrobiološkim laboratorijama one prehrambene industrije, koja se bavi preradom voća i proizvodnjom različitih proizvoda od voća, kao i stručnjacima iz naučnih i drugih institucija, koji se bave mikrobiološkom kontrolom voća i proizvoda od voća.
Recenzentima ove monografije, dr Biserki Vujičić, profesoru Tehnološkog fakulteta u Novom Sadu i dr Stevanu Jasniću, profesoru Poljoprivrednog fakulteta u Novom Sadu, izražavamo duboku zahvalnost na korisnim savetima, koje su nam uputili u toku pripreme rukopisa, kao i pažnji, koju su posvetili predloženom tekstu.
Sadržaj
MIKROORGANIZMI I BILJKE
Literatura
OBRAZOVANJE FIZIOLOŠKI AKTIVNIH MATERIJA OD STRANE MIKROORGANIZAMA
Mehanizam dejstva toksina
Razviće gljiva na biljkama
Literatura
UTICAJ PESTICIDA NA MIKROBIOLOŠKE PROCESE U ZEMLJIŠTU
Mikrobiološka degradacija pesticida
Uticaj herbicida na brojnost mikroorganizama u zemljištu pod zasadom jabuka
Uticaj fungicida na brojnost mikroorganizama u zemljištu pod zasadom jabuka
Uticaj insekticida na brojnost mikroorganizama u zemljištu pod zasadom jabuka
Literatura
ULOGA MIKROORGANIZAMA U ZEMLJIŠTU I PROIZVODNJI VOĆA
Rasprostranjenost i značaj bakterija u zemljištu
Rasprostranjenost i značaj aktinomiceta u zemljištu
Rasprostranjenost i značaj gljiva u zemljištu
Rasprostranjenost i značaj algi u zemljištu
Rasprostranjenost i značaj protozoa u zemljištu
Rasprostranjenost i značaj virusa u zemljištu
Rasprostranjenost i značaj lišajeva u zemljištu
Određivanje brojnosti i enzimatske aktivnosti mikroorganizama u zemljištu
Mikrobiološke karakteristike zemljišta pod zasadom višnje gajene u proizvodnji bez korišćenja pesticida
Mikrobiološke karakteristike zemljišta pod različitim voćnim vrstama
Ukupan broj bakterija
Brojnost amonifikatora
Brojnost gljiva
Brojnost aktinomiceta
Brojnost slobodnih azotofiksatora
Brojnost azotobaktera
Enzimatska aktivnost kao indikator biogenosti zemljišta
Dehidrogenazna aktivnost
Literatura
MIKROBIOLOGIJA VOĆA
Izvori mikrobiološke kontaminacije
Najčešći oblici kvarenja voća
Jagodasto i bobičasto voće
Jabučasto i koštičavo voće
Jezgrasto voće
Južno voće
Literatura
MIKROBIOLOGIJA SMRZNUTOG VOĆA
Literatura
MIKROBIOLOGIJA SUŠENOG VOĆA
Literatura
MIKROBIOLOGIJA VOĆNOG SOKA I DRUGIH GOTOVIH PROIZVODA OD VOĆA
Literatura
MIKROBIOLOGIJA MASLINA I PROIZVODA OD MASLINA
Literatura
Mikroorganizmi i biljke
Mitar Govedarica, Mirjana Jarak i Nada Milošević
Ishrana biljaka je u neposrednoj zavisnosti od aktivnosti mikroorganizama pošto oni vrše razgradnju složenih organskih jedinjenja do mineralnih, pogodnih za ishranu biljaka.
Osim ove osnovne uloge, neki mikroorganizmi imaju zaštitnu ulogu, a neki su prouzrokovači biljnih bolesti. Do danas objavljen je veliki broj radova i knjiga o odnosu mikroorganizama i biljaka (Mišustin, 1963; Alexander, 1977; Zavjagincev, 1985; Mišustin i Emcev, 1987; Muntanjola-Cvetković, 1990; Tešić i Todorović, 1992; Goveđarica i Jarak, 1995). Prema tome koji deo biljke naseljavaju, mikroorganizmi su podeljeni na epifitne (filosferne), spermatosferne i rizosferne.
Filosferni mikroorganizmi naseljavaju nadzemni deo biljke — stablo i listove. U zavisnosti od načina ishrane, umnožavanja i značaja, ova mikroflora može biti slučajna i stalna.
Slučajna mikroflora dospeva na nadzemne delove biljaka sa zemljišta vetrom, padavinama, poplavama. To su najčešće spore bakterija i gljiva koje se na biljci pasivno zadržavaju dok ne dospeju u povoljne uslove. U životu zdravih biljaka nemaju nikakvu ulogu, a ako dođe do povrede onda izazivaju proteolizu biljnog tkiva.
Stalni filosferni mikroorganizmi su adaptirani na određenu biljnu vrstu, naseljavaju zdrave zelene delove i hrane se izlučevinama koje biljke difuzijom izdvajaju preko lista i stabla (tabela 1).
Brojnost i vrste filosfernih mikroorganizama zavise od biljke, sastava i količine eksudata, pH sredine, temperature i vlažnosti. Prema našim istraživanjima brojnost mikroorganizama je najveća na zrnu pšenice, a najmanja na zrnu kukuruza (tabela 2). Do sličnih rezultata u svojim istraživanjima došli su i Novikova (1963) i Voznikovskaja (1969). Najveća brojnost mikroorganizama na plodovima voćaka je utvrđena kod kruške, a najmanja kod kajsije (tabela 3).
Tabela 1. Eksudati različitih biljnih vrsta (Paul i Clark, 1989)
| Biljna vrsta | Eksudati |
| Lolium perene | Glutamin |
| Malus silvestris | Ugljeni hidrati, 100 g/m2 godišnje |
| Phaseolus vulgaris | Ugljeni hidrati, 7,5 mg u toku 24 casa |
| Quercus petraea | Organske materije, 130 g/m2 godišnje |
| Aloe sp., Sansevieria sp. | Masne kiseline |
| Quercus falcata, Quercus virginiana, Pinus pilustris | Organske materije, 2 g/m2 godišnje |
Tabela 2. Brojnost mikroorganizama na zrnu nekih ratarskih kultura
| Biljna vrsta | Ukupan broj mikroorganizama (105/g) | Amonifikatori (104/g) | Gljive (lO3/g) | Aktinomicete (lO3/g) |
| Pšenica | 53,0 | 13,1 | 5,9 | 8,3 |
| Jecam | 30,1 | 12,7 | 4,1 | 7,1 |
| Kukuruz | 20,2 | 8,6 | 3,0 | 5,2 |
| Suncokret | 25,6 | 9,4 | 3,8 | 6,4 |
Tabela 3. Brojnost mikroorganizama na plodovima nekih voćnih kultura
| Biljna vrsta | Ukupan broj mikroorganizama (105/g) | Amonifikatori (104/g) | Gljive (103/g) | Aktinomicete (lO3/g) |
| Jabuka | 170,0 | 94,0 | 10,3 | 8,9 |
| Kruška | 273,0 | 120,0 | 17,4 | 10,3 |
| Šljiva | 151,4 | 53,3 | 9,2 | 6,2 |
| Kajsija | 190,0 | 80,8 | 4,8 | 3,6 |
Na stablu višegodišnjih drvenastih biljaka više su naseljene alge i lišajevi, a kod zeljastih i jednogodišnjih bakterije i kvasci (tabela 4).
Tabela 4. Filosferni mikroorganizmi različitih biljnih vrsta (Paul i Clark, 1989)
| Biljna vrsta | Mikroorganizmi |
| Detelina | Bakterije, 1-3 x 108/g |
| Trave | Bakterije, 0.1—1 x 0106/g |
| Luk | Kvasci, 2 x 106/g |
| Kafa | Bakterije, 10-20 x 106/g |
Visoka vlažnost pogoduje umnožavanju i tototrotnih (alge) i heterotrotnih filosfernih mikroorganizama, međutim, sunčeva svetlost pogoduje samo fototrofima. Zbog toga mikroorganizmi produkuju sluzave materije i zaštitne pigmente koji ih štite od isušivanja i inhibitornog uticaja delova sunčevog spektra. Od negativnog uticaja ekoloških faktora mikroorganizmi se štite i životom u međusobnim zajednicama. Tako Pseudomonas živi u kapsulama kvasaca, a Azotobacter i Beijerinckia se zadržavaju ispod hifa gljiva.
Filosferni mikroorganizmi imaju ulogu biološke barijere, sprečavaju prodiranje patogenih mikroorganizama. Neki produkuju i antibiotičke materije, pa sve više nalaze primenu u borbi protiv biljnih bolesti. Osim toga, neki epifitni mikroorganizmi vrše fiksaciju elementarnog azota i tako pomažu ishranu biljaka.
Spermatosferni mikroorganizrai žive na semenu, na račun hranljivih materija koje se nalaze na površini semena ili neposrednoj blizini ako je seme u zemijištu. Na seme mikroorganizama dospevaju u toku sazrevanja, čuvanja i iz zemijišta posie setve.
Broj mikroorganizama na semenu u toku sazrevanja zavisi od biljne vrste i morfoloških karakteristika semena. Hrapavije zrno ima više mikroorganizama nego glatko. Kod zdravih leguminoza na zrnu skoro da i nema mikroorganizama, jer je ono zaštićeno mahunama. Ipak posle dopremanja u skladišta sa zrnom se unose asporogene bakterije i gljive iz rodova AspergiUus, Peniciblium, Cladosporium i Fusarium. Ukoiiko se vlažnost zadržava ispod 14% mikroorganizmi se nalaze u stanju anabioze, mada je kod nekih biljnih vrsta kritična vlaga još niža (suncokret, 7-9%). Povećanjem vlage i temperature stvaraju se uslovi za aktivan život mikroorganizama koji koriste hranljive materije iz zrna i povećavaju temperaturu u skladištima. Ukoliko se ništa ne preduzme u pravcu smanjenja procenta vlage može doći do ugljenisanja, pa i do zapalenja silosa.
Pored toga, neki spermatosferni mikroorganizmi sintetišu toksine. Najpoznatiji je Aspergillus flavus, producent aflatoksina, koji može izazvati obolenje i trovanje stoke ako se inficirano zrno koristi za stočnu hranu.
Kada se seme zaseje, oko njega se stvara uska zona naseljena specifičnim spermatosfernim mikroorganizmima. Oni koriste eksudate iz semena koji su po hemijskom sastavu iz grupe aromatičnih polimernih kiselina kao što je vanilinska. Iz svoje ćelije izdvajaju vitamine, gibereline i auksine koji potpomažu klijanje semena, rast klijanaca i sprečavaju napade patogenih mikroorganizama. Ponekad se može desiti da se na semenu razviju mikroorganizmi koji sa tom biljnom vrstom nisu kompatibilni, pa svojim eksudatima smanjuju procenat klijanja. S druge strane, seme sa svojim izlučevinama u toku klijanja može da inhibira prisutne mikroorganizme. Ovo se uočava prilikom inokulacije semena leguminoza sa kvržičnim bakterijama, što za posledicu ima izostanak ili smanjenje nodulacije.
Rizosfera je dinamičan sistem koji se odiikuje fizičkim, hemijskim i biološkim svojstvima. Biološku komponentu čini biljni koren i rizosferni mikroorganizmi koji naseljavaju zemljište pod direktnim uticajem korenskih izlučevina. Prema načinu dospevanja u zemljište izlučevine se dele u tri kategorije. eksudati — nastaju izlučivanjem u toku metabolizma iz živog korena, sekrecije — oslobađaju se iz korena zbog raziika u koncentraciji tečnosti u korenu i zemljištu i lizati — nastaju autolizom korena. Po hemijskom sastavu eksudati su lakorazgradivi šečeri, organske i aminokiseline, sekrecije su rastvorene mineralne materije a lizati sadrže još i aromatične aminokiseline nastale razlaganjem ligninskih komponenti.
Rizosfera se prema udaljenosti od korena može podeliti u dve zone — spoljna (egzorizosfera) obuhvata sioj zemljišta do 0.5 cm od korena i unutrašnja (histosfera) obuhvata tanki sloj na samoj površini korena.
Spoljna zona rizosfere je bogata eksudatima iz korena i hraniva iz zemljišta, što pruža povoljne uslove za život velikom broju mikroorganizama. Zbog toga se rizosfera ubraja u najnaseljenije biosfere. U odnosu na okolno zemljište broj mikroorganizama je 10 pa i 100 puta veći (tabele 5 i 6).
Tabela 5. Brojnost bakterija u rizosferi (Paul i Clark, 1989)
| Udaljenost od korena (mm) | Broj bakterija (109/cm3) |
| 01 | 120 |
| 1 — 5 | 96 |
| 5-10 | 41 |
| 1015 | 34 |
| 15 — 20 | 13 |
Tabela 6. Proteolitička aktivnost u rizosferi kukuruza u različitim tipovima zemljišta (Jarak et al., 1990, 1991a, 1991b)
| Tip zemljišta | Broj amonifikatora (106/g) | Aktivnost proteaze (žel.jed/g) | Aktivnost ureaze (µg N-NH4/g) | |||
| Zemljište | Rizosfera | Zemljište | Rizosfera | Zemljište | Rizosfera | |
| Cernozem | 90,18 | 270,10 | 12,25 | 28,15 | 50,30 | 75,45 |
| Ritska crnica | 90,10 | 160,30 | 9,50 | 30,25 | 250,18 | 350,00 |
| Pseudoglej | 20,45 | 30,18 | 5,15 | 5,25 | 40,24 | 75,30 |
| Amfigiej | 150,00 | 180,20 | 14,15 | 18,05 | 90,35 | 110,20 |
| Gajnjaca | 43,22 | 72,00 | 5,00 | 18,0 | 75,10 | 95,60 |
Širok odnos između broja mikroorganizama u rizosferi i zemljištu naročito se ispoljava kod bakterija (20-100:1), dok je kod aktinomiceta, algi i protozoa uži (2-3:1).
Na brojnost i raznovrsnost mikroorganizama u rizosferi utiče prvenstveno biljna vrsta, zatim tip zemljišta, ekološki faktori, agromeliorativne mere i dr.
Uticaj biljke ispoljava se preko količine i sastava eksudata, habicusa i starosti korena (tabela 7).
Tabela 7. Ukupan broj bakterija i aktivnost dehidrogenaze u rizosferi različitih biljnih vrsta (Milošević et al., 1989, 1993)
| Biljna vrsta | Ukupan broj bakterija (106/g zemljišta) | Aktivncst dehidrogenaze (µg TPF/10 g zemljišta) |
| Šecerna repa | 394,22 | 589,30 |
| Kukuruz | 320,00 | 110,00 |
| Lucerka | 198,40 | 181,70 |
| Grašak, 175.79 | 175,79 | 173,90 |
U rizosfernom zemljištu zastupljene su sve grupe mikroorganizama, ali su naročito povoljni uslovi za razmnožavanje amonifikatora i slobodnih azotofiksatora.
Uloga rizosfernih mikroorganizama u ishrani biljaka je višestruka. Oni vrše mineralizaciju organskih azotnih jedinjenja, feri oblik gvožđa transformišu u fero, fermentacijama oslobađaju veće količine CO2. Organske kiseline, koje su produkti mikrobiološkog metabolizma, rastvaraju soli P, K, Mg i Ca i tako stvaraju biljne asimilative. Veliki broj rizosfernih mikroorganizama produkuju materije rasta. Aktivni producenti giberelina su Pseudomonas, Agrobacterium i Rhizobium, a aktinomicete i gljive produkuju auksine. Aktinomicete su i veoma značajni producenti antibiotika koji inhibiraju umnožavanje patogenih mikroorganizama. Rizosferai mikroorganizmi su značajni i za formiranje i održavanje strukture zemljišta, pošto sluzavim materijama i micelijama gljiva drže zemljišne čestice na okupu.
Pored velikog broja saprofita, u rizosferi se umnožavaju i patogeni mikroorganizmi koji su specifični za određenu biljnu vrstu, posebno ako se biljka gaji duže vremena u monokulturi. Rizosferni mikroorganizmi mogu biti i konkurenti biljkama ako hraniva ima u manjim količinama.
Unutrašnja ili histosferna mikroflora je još specifičnija prema biljnoj vrsti, pa čak i sorti, jer živi direktno na korenu, a neke vrste ulaze i u koren. Najzastupljeniji su simbiotski i asocijativni azotofiksatori, celulolitičke bakterije iz roda Cytophaga i mikorizne gljive.
Mikorize su simbiotske asocijacije između biljaka i gljiva. Ponekad se u ovoj zajednici nađu i bakterije, kao što je kod leguminoza, gde su u asocijaciji biljke, gljive i kvržične bakterije ili kod grmlja gde zajednicu čini biljka, gljiva i aktinomiceta.
Mikorizne gljive žive u zajednici skoro sa svim biljkama, ali su posebno značajne za biljne vrste koje ne poseduju fine korenske dlačice. Prema načinu uspostavljanja asocijacije na korenu razlikuju se tri tipa mikoriza — endotrofhi, egzoendotrofhi i egzotrofni (slika 1).
Slika 1. Tipovi mikorize
Izostavljeno iz prikaza
Endotrofna mikoriza je zajednica između korena velikog broja kulturnih biljaka i neseptiranih, nižih gljiva iz rodova Glomus, Gigaspora, Acaulospora, Sclerocystis i Scutellospora. Hife gljiva ulaze u intraćelijski prostor korena kroz korenove dlačice ili između epidermainih ćelija. Unutar biljne ćelije gljiva se razgrana (slika 2), nakon 4—10 dana se razgradi, a formira se u novoj ćeliji.
Slika 2. Endotrofha mikoriza (Paul i Clark, 1989)
Izostavljeno iz prikaza
Spoljne hife gljive ulaze u zemljište i tako povezuju unutrašnjost korena sa spoljnom sredinom. U zemljištu se hife segmentiraju, a kasnije se formiraju hlamidospore.
Endo-egzo mikorize se formiraju na manjem broju biljaka, a čine ih gljive iz podrazdela Ascomycotina i Basidiomycotina. Hife gljiva delimično obavijaju koren, a delimično ulaze u interčelijske prostore.
Egzomikorize — su asocijacije između korena višegodišnjih drvenastih biljaka i gljiva iz rodova Basidiomycotina, Ascomycotina, Deuteromycolina. Hife i gljive potpuno obavijaju koren i delimično ulaze između ćelija korteksa. U ovoj vrsti mikorize javlja se i izvesna selektivnost, tako da neke gljive imaju svoje domaćine.
Mikorizna asocijacija zasniva se na obostranoj koristi između simbionata. Biljka gljivu snabdeva ugljenikom iz fotosintata, a gljive usvajaju i predaju biljci rastvorene mineralne materije iz zemljišta, štite je od patogena i teških metala, stimulišu rast biljaka, štite biljku od suše, održavaju stabilnost strukturnih agregata zemljišta.
Mikorizama se usvajaju soli P, Zn, Cu i S. Fosfor usvajaju i iz rastvora gde ga ima u malim koncentracijama koje su nepristupačne za biljke, a pomoću fosfataza razlažu organska fosforna jedinjenja, te i na taj način obezbeđuju biljku mineralnim fosforom. Zbog toga je poželjno vršiti inokulaciju semena ili rasada biljaka mikoriznim gljivama i tako smanjiti primenu fosfornih đubriva. Neke mikorizne gljive poseduju enzim nitratreduktazu pomoću koga nitrate transformišu u amonijačni oblik, a zatim se on ugrađuje u aminokiseline. Proces teče identično, kao kod azotofiksacije, pa se ranije smatralo da mikorize obavljaju i ovaj proces.
Zaštitu biljke domaćina od teških metala mikorizne gljive čine tako što usvajaju teške metale vezivanjem za karboksilne grupe pektinskih komponenti i zatim ih akumliraju na mestima dodira micelija gljiva i biljke. Ovo je posebno značajno za rekultivaciju zemljišta u područjima ugljenokopa i termoelektrana, gde su veće količine teških metala.
Zaštitu biljaka od patogena mikorizne gljive vrše mehaničkim putem jer čine kompaktnu ovojnicu oko korena (egzomikorize) ili antibioticima, a stimulaciju rasta biljaka produkcijom hormona.
Obezbeđenje gljive sa ugljenikom obavlja biljka tako što povećava intenzitet fotosinteze npr. bob za 21%, soja za 20%, luk za 13%.
Mikorizne asocijacije povećavaju ukupnu masu korena i sadržaj pojedinih elemenata (tabela 8).
Pored korisnih mikoriznih zajednica u poljoprivrednoj proizvodnji se dešavaju infekcije korena sa patogenim gljivama koje uzrokuju različite promene na korenu. Najčešće se javljaju predstavnici rodova Fusarium, Pylhium, Verticillium, Fomes i dr. Ove vrste prouzrokuju trulež i propadanje korena, odnosno uvenuće biljaka.
I simbiotske i patogene gljive su zemljišni mikroorganizmi, a imaju veliki značaj sa ekonomskog aspekta u poljoprivrednoj proizvodnji. Zbog toga se
njihovom izučavanju prilazi pored mikrobiološkog, i sa genetskog, fiziološkog i ekološkog aspekta.
Tabela 8. Uticaj inokulacije mikoriznim gljivama na beE bor (Lynch, 1983)
| – | Inokulisano | Neinokulisano |
| Suva masa | 405,0 | 303,0 |
| Odnos koren/stablo | 0,78 | 1,04 |
| % N u suvoj masi | 1,24 | 0,85 |
| Sadržaj N (mg) | 5,00 | 2,69 |
| Sadržaj P (mg) | 0,789 | 0,236 |
| Sadržaj K (mg) | 3,02 | 1,38 |
Obrazovanje fiziološki aktivnih materija od strane mikroorganizama
Mitar Govedarica, Miijana Jarak i Nada Milošević
Mikroorganizmi sintetišu i izlučuju u spoljnu sredinu različite biološke materije, vitamine, auksine, gibereline, aminokiseline, toksine, antibiotike itd. Radovima velikog broja autora utvrđeno je, da mnogi mikroorganizmi iz rizosfere biljaka sintetišu i izlučuju biotičke materije koje stimulativno deluju na klijanje semena i rast biljaka (Krasiljnikov, 1944; Kazarjan i Agadžanjan, 1971; Saljnikov, 1972; Sergeva i Iljatedinov, 1977; Voznikovskaja, 1969, 1970; Voznikovskaja i Ribakova 1977; Sarić et ak, 1978).
Pod dejstvom stimulativnih materija mikroorganizama povećava se energija disanja biljnog tkiva, aktivnost fermenata, stimuliše fotosinteza, pospešuje bolje iskorišćavanje hranljivih materija od strane korenskog sistema, povećava otpornost i prinos biljaka. Biotičke materije stvaraju različiti mikroorganizmi: bakterije, gljive, aktinomicete i alge (Dikanskaja, 1951; Stevenson, 1954; Ribakova, 1968; Mazunina, 1971). Najznačajniji stvaraoci biotičkih materija u zemljištu su bakterije: azotobakter (Rašović, 1967), kvržične bakterije (Sarić, 1969), oligonitrofilne bakterije, mikobakterije, neke bakterije iz roda Pseudomonas i roda Bacterium (Tarkašvili, 1971).
Posebno mesto među biotičkim materijama koje sintetišu mikroorganizmi zauzimaju toksini. Prve dokaze o uticaju toksina na biljke dali su Hawkins i Harvey (1919) dokazavši da ekstrakt dvonedeljnog micelija Pythium de baryanum koji parazitira na krompiru veoma brzo ubija tkivo krompira. Bezćelijski filtrat Fusarium lycopersici izaziva uvenuće paradajza (Haymaker, 1928). Bradenburg (1948) je utvrdio da filtrat Pythium irregulare bez ostataka micelije ubija listove cvekle. Nakon ovih otkrića veliki broj istraživača je utvrdio obrazovanje toksičnih materija od strane mikroorganizama.
Donedavno se smatralo da su toksini materije isključivo belančevinaste prirode koje inhibitorno deluju na više organizme posedujući antigena svojstva. Međutim, danas je poznato da su toksini organske materije različitog hemijskog sastava ali sa istim delovanjem. Naime, deluju toksično na rast i razviće živih bića, bilo životinja ili biljaka. U medicinskoj mikrobiologiji se pod toksinima podrazumevaju isključivo jedinjenja proteinske prirode obrazovane od strane mikroorganizama, a koji imaju visoku biološku aktivnost. Međutim, u fitopatologiji se pod toksinima podrazumevaju jedinjenja obrazovana od strane uzročnika bolesti, pod čijim dejstvom nastaju određene promene u ćelijama i biljnim tkivima koje dovode do njihove smrti, a na kraju i smrti cele biljke. Pored toksina koje obrazuju patogeni mikroorganizmi u kontaktu sa živim ćelijama oni mogu obrazovati toksine i na mrtvim substratima. Pri tome, toksini iz mrtve ćelije prodiru u zdrave ćelije uništavajući ih i na taj način omogućuju da uzročnik prodire u druge zdrave ćelije biljke pri čemu se parazit širi po biljci. Ovakav način širenja bolesti je najkarakterističniji za fitopatogene mikroorganizme.
Pošto mikroorganizmi žive i izlučuju u zemljište svoje produkte metabolizma, često puta dolazi do pojave toksikoze u zemljištu, odnosno zemljište stiče novu osobinu — toksičnost. Toksično zemljište nepovoljno utiče na rast i razviće biljaka, smanjujući njihov biološki i poljoprivredni prinos. Nepovoljni uticaj toksičnog zemljišta ne ogleda se samo na biljke, već i na mnoge mikroorganizme: azotobakter, kvržične bakterije i mnoge asporogene bakterije (Zinoveva, 1966).
Nakupljanje toksičnih materija u zemljištu i stepen toksičnosti zavisi od tipa zemljišta i načina obrade, biljne vrste, godišnjeg doba, količine padavina, navođnjavanja i odvodnjavanja, količine unetih organskih i mineralnih đubriva, vrste toksičnih materija, njihove rastvorljivosti i otpornosti na niske i visoke temperature, kao i drugih faktora. Toksične materije su po svojoj postojanosti različite. Neke od njih su stabilne, sporo se razgrađuju i mogu se u manjoj ili većoj meri nakupljati u zemljištu, dok se druge toksične materije lako i brzo razgrađuju i izčezavaju iz zemljišta. Neke toksične materije su lako isparljive, te se prilikom intenzivne obrade zemljišta lako odstranjuju. Toksične materije rastvorljive u vodi se prilikom navodnjavanja zemljišta lakše ispiraju i brže odstranjuju.
Ispitivanja su pokazala da se toksične materije nalaze u mnogim zemIjištima. Najjače je izražena toksikoza u kiselim zemljištima. U šumskim zemIjištima toksikoza se redovno javlja. Kao i mnoga svojstva zemljišta i toksičnost se menja tokom godine. Toksikoza je najjače izražena u letnjim i jesenjim mesecima, dok je u poznu jesen i zimi smanjena, a u rano proleće neznatna.
Najčešće su toksikoze u zemljištu izazvane raznim produktima izlučenim od strane biljaka, ili metabolitima izlučenim od strane saprofitnih mikroorganizama.
Toksične materije iz biljaka se izlučuju putem korena, listova i plodova odakle dospevaju u zemljište, gde deluju kako na biljke tako i na mikroorganizme. Priroda toksičnih materija — fitonicida je različita u raznih biljnih vrsta. Mnoge biljke izlučuju toksične materije tipa holina, blastoholina, alkaioida, glikozida, saponina i drugih jedinjenja. Ispitivanja su pokazala da korenske izlučevine pšenice, ovsa, pasulja, graška, lucerke i šećerne repe ili hibitorno utiču na rast i razviće istih, kao i drugih biljnih kultura (Naumov; 1953; Mišustin i Naumova, 1955). Takođe, neke višegodišnje biljke i mnoge trave sintetišu toksine koji nepovoljno utiču na rast i razviće mnogih ratarski kultura.
Toksini obrazovani od strane saprofitnih mikroorganizama nepovoljno utiču na klijanje i nicanje semena, rast biljaka, kao i opšti razvitak biljke smanjujući na taj način prinos. Shodno tome, pri masovnom razviću tih mil roorganizama u zemljištu oni mogu postati odlučujući faktor u određivanje plodnosnog zemljišta i prinosa biljaka.
Po hemijskom sastavu toksini mikroorganizama se razlikuju. Toksini mog biti različite organske kiseline, belančevine i produkti njihove razgradnje polisaharidi i veliki broj isparljivih materija. Od organskih kiselina koje deluji toksično, mikroorganizmi najčešće sintetišu ćilibarnu, fumarnu, jabučnu, glikolnu, glioksalnu, mlečnu, buternu, propionsku itd. Posebno je toksična alter narijeva kiselina (C21H3O8) koju obrazuje gljiva Altemaria solani. Veoma jal toksini su belančevine i produkti njihove razgradnje: albumini, peptoni, peptidi, tiourea, urea i amonijak. U mnogih gljiva i bakterija toksini su poli saharidne prirode. Tako gljiva Fusarium solani, Fusarium eumartii, Endoconi diophora faragacearum i bakterije Phytomonas tumefaciens i Xaniomonas phaseol produkuju toksine polisaharidne prirode. U sastav polisaharida mogu da ulaz< različite vrste monosaharida, a što zavisi od vrste mikroorganizama. Određene vrste gljiva sintetišu toksične materije kao što su: etil alkohol, acetaldehid aceton i druge materije čija priroda još nije određena. Mikroorganizmi st sposobni da sintetišu i toksične materije koje su isparljive. Od njih su najznačaj nije: metilanisat, anisalaldehid i siniljna kiselina.
Obrazovanje toksina konstatovano je kod bakterija, gljiva, aktinomiceta algi (Kuprevič, 1947; Gojman, 1954; Bilaj, 1955, 1965; Samcevič i Borisova 1963; Mišustin i Erofeev, 1966; Bcresteckij, 1972; Govedarica, 1980). Neke vrste iz roda Pseudomonas — Ps.tabaci i Ps.pyocyanea — su sposobne da produkujt toksine koji inhibiraju rast i razviće biljaka (Braun, 1950; Redi et al., 1971 : dr.). Sposobnost obrazovanja toksina otkrivena je i u nekih sporogenih bakterija: Bacillus mesentericus, B.subtilis, B.cereus, B.brevis, B.idosus i B.megateriurr, (Fluer i Ezepčuk, 1970; Reznik et al., 1975; Sergeva i Iljatedinov, 1977) Toksične materije obrazovane od strane bakterija i aktinomiceta inhibitorne deluju i na određene izolovane organe ili delove biljnih organa (lišće, plodovi i dr.).
Aktinomicete — Actinomyces aurantiacus i Actinomyces griseus — svojim metabolitskim produktima utiču na pojavu hloroze listova pšenice i kukuruza. Aktinomicete sintetišu i izlučuju u zemljište mnoge toksične materije za biljke kao što su micetin, lavendulin, aktinomicetin, longisporin. Aktinomicete su i dobri proizvođači antibiotika. Pojava hloroze na listovima biljaka kukuruza i pšenice pod dejstvom streptomicina i drugih antibiotika, konstatovana je od strane Hagborna (1946), Mirčinika (1966) i dr.
Gljive se takođe javljaju kao dobri proizvođači toksina u zemljištu. Tako Penicillium notatum, P.oxalicum, P.cyclopium, P.claviforme, P.lapidosum, P.citrinum, P.ru-brum, P.islandicum, P.urticae, P.viridicatum i P.patulum pokazuju inliibitorno delovanje na klijanje i nicanje semena mnogih biljaka (Leng, 1949; Skorobogatova i Mirčinik, 19’72; Čester, 1972; Beresteckij i Sinickij, 1973; Ciegler et al., 1977 i dr.). Ove gljive obrazuju toksine kao što su citrinin, citroviridin, izocitroviridin, verkulogen, uteroskirin, rubratoksin, viridikatin, oksalna kiselina, citroviridin, patulin, islanđin, isiandiotoksin, itd. Neke gljive iz roda Aspergillus — A.fumigalus, A.flavus, A.ochraecus, A.tereus, A.candidum, A..clavatus takođe sintetišu i izlučuju u zemljište raziičite toksine koji inhibitorno deJuju na mnoge biljne vrste (Bilaj i Pidopličko, 1970; Kurbacka, 1974 i dr.). Najznačajniji toksini koje obrazuju ove gljive su: aflatoksin, ohratoksini, koeva kiselina, fumagilin, fumigatin itd.
Posebno mesto po produkciji toksina u zemljištu zauzimaju predstavnici roda Fusarium. Njihove toksične materije dobijene su i kao hemijski čiste substance, na primer: lateritin — C6H46O7N2, avenacin — C25H44O7N2, fruktigenin — C26H44O7N2, sambucin — C24H42O7N2 eniatin, likomapazin, javanicin itd. Najbolji proizvođači toksina su: Fusarium graminearum, F.nivale, F.moniliforme, F.solani, F.oxysporum itd. Predstavnici roda Fusarium rasprostranjeni su široko u prirodi i igraju važnu ulogu u nastanku toksikoza u zemljištu (Mirčinik, 1956; Pidopličko, 1971 i dr.). Bilaj (1955) u svojoj monografiji opisuje veći broj predstavnika roda Fusarium, koji inhibitorno utiču na klijanje i nicanje semena raži, ovsa, ječma i pšenice. Među aktivnim proizvođačima toksina u zemljištu spadaju i predstavnici rodova gljiva: Cladosporium, Thielaviopsis, Aliernaria, Macrosporium, Trichoderma, Sotrytis, Pylhium, Helmmthosporium, VerticiUium, Trichothecium i dr.
Mehanizam dejstva toksina
Dejstvo toksina na biljku može biti veoma različito. Veliki broj toksina ima sposobnost da obrazuje jedinjenja sa jonima metala — metalhelate. To su ciklična kompleksna jedinjenja u kojima joni metala učestvuju u izgradnji aromatičnog prstena. Pri tome toksin ima jednu ili više aktivnih grupa za koje je vezan metal. Kao primer može poslužiti obrazovanje helata sa bifunkcionainim glikokolom i bakrom.
Metalhelati su veoma stabilna jedinjenja sa velikom biološkom aktivnošću. Ako toksini vežu teške metale, povećava se njihova toksičnost.
Pod dejstvom toksina menja se razmena materije i energije ćelije sa spoljnom sredinom, menja se propustljivost citoplazmine membrane, kao i struktura i funkcija protoplasta. Po pravilu jedan mikroorganizam sintetiše veći broj toksičnih materija, tako da je njegovo dejstvo na ćeliju veoma složeno i kompleksno.
Ćelija mikroorganizama sintetiše pored toksina i enzime kao što su celulaze, hemicelulaze, pektinaze i dr. koji razgrađuju ćelijski zid i omogućavaju prodiranje u ćeliju i biljno tkivo, te tako izazivaju slične promene kao toksin. U truljenju plodova veliku ulogu igraju proteolitički enzimi. Pri tome, dejstvo enzima zavisi od istovremenog dejstva većeg broja različitih fiziološki aktivnih materija, među kojima enzimi imaju veliki značaj. Stepen toksičnosti ekstracelularnih izlučevina mikroorganizama zavisi i od temperature, prisustva kiseonika, pH, vlažnosti, svetlosti, sastava hranljive sredine i mnogo drugih faktora.
Razviće gljiva na biljkama
Za razliku od bakterija i virusa gljive su sposobne da na aktivan način prodiru kroz nepovređenu površinu u unutrašnjost biljke.
U procesu nastanka bolesti kod biljaka postoji nekoliko etapa. U prvoj etapi dolazi do klijanja spora gljiva koje dospevaju na površinu biljke. Kada spore dospeju na površinu biljnih organa, tada u kapi vode, koja nastaje pri gutaciji ili transpiraciji, dolazi do klijanja spora. Većina spora ima u sebi veliku količinu hranljivih materija, tako da veoma brzo prorasta. Ukoliko spore nemaju dovoljnu količinu hranljivih materija za klijanje, tada u kapi tečnosti (infekciona kap) mora da postoji više hranljivih materija. Upravo na površini listova biljaka se nakuplja transpiraciona voda koja ima dosta organskih i neorganskih materija neophodnih za klijanje spore.
Biljke takođe preko korenskih izlučevina mogu stimulisati ili inhibirati klijanje spora. U procesu klijanja spora prvo se obrazuje začetak hife a potom i prave hife. Klijanje spora zavisi od vlažnosti, temperature, prisustva kiseonika, ugljen-dioksida, svetlosti itd. Spore najbolje klijaju u tečnosti koju izlučuju biljke, ali isto tako i pri visokoj vlažnosti vazduha, iako spore nisu u direktnom kontaktu sa vodom. Neke spore klijaju i pri niskom sadržaju vode u vazduhu jer imaju visok osmotski pritisak u spori.
U toku procesa infekcije kod gljiva je različita potreba za vlažnošću vazduha. Razvitak micelijuma gljive u biljnom tkivu ne zavisi od vlažnosti vazduha, dok formiranje spora i inkubacioni period bolesti zavisi od vlažnosti vazduha i uspešniji su pri visokoj vlažnosti. Za klijanje spora nekih gljiva potrebna je velika količina kiseonika. Veliki uticaj na klijanje spora ima i sadržaj CO2 u vazduhu. Neke gljive su veoma otporne na prisustvo CO2, pa i 70% CO2 u atmosferi ne inhibira klijanje spora. Optimalna temperatura za klijanje spora većine gljiva je 20-25°C. Neke vrste gljiva imaju spore koje klijaju pri 5°C, kao i pri 52°C. U toku ontogenetskog razvića gljiva potrebe za temperaturom se menjaju. Obično je za klijanje spora potrebna temperatura od 24°C, a za formiranje spora 37-41°C. Klijanje spora zavisi mnogo i od pH sredine. Kardinalne tačke za klijanje su 3 i 8. Spore većine gljiva najbolje klijaju pri pH 4,5-6,5.
Na klijanje spora deluje i svetlost. Većina gljiva je otporna na dejstvo svetlosti pri klijanju spora. Neke vrste gljiva svetlost stimuliše na formiranje spora.
Nakon nastanka hife ili zoospora one počinju da se kreću po površini biljnih organa ka mestima moguće infekdje. Kod fitopatogenih mikroorganizama uglavnom postoji hemotropizam, pigmotropizam i hidrotropizam. Hemitropizam je karakterističan za gljive koje formiraju spore koje se kreću prema stomama ili korenu, privučene različitim hemijskim jedinjenjima koje luči biljka. Pigmotropizam je karakterističan za gljive koje obrazuju apreserije pomoću kojih se pričvršćuju iznad stoma. Hidrotropizam je pojava kada infekciona hifa gljiva prodire u stromu biljke. Kada se uspostavi čvrst kontakt između parazita, tek tada še može reći da je došlo do infekcije. Proces zaraze započinje kada parazit počinje da se hrani na račun biljke. Mnogi mikroorganizmi protfiru u biljku a ne izazivaju zarazu. Prodiranje parazita u biljku može da se vrši na više načina: kroz rane i oštećena mesta, prirodne otvore (stome, lenticele, hidratode) i direktno kroz površinska tkiva. Širenje parazita u biljnim organima vrši se između ćelija i kroz same ćelije. Nakon infekcije nastupa inkubacioni period u kojem se parazit umnožava i pojavljuju se prvi simptomi bolesti na pojedinim biljnim organima ili celoj biljci. U oboleloj biljci ili pojedinim organima dolazi do čitavog niza morfoloških i fizioloških promena. Od morfoloških promena najznačajnija je dezintegracija ćelija i tkiva. Dezintegracija je proces razgradnje srednjih lamela ili ćelijskih zidova, zbog čega dolazi do odvajanja pojedinih ćelija i njihovog uginuća. Mnoge gljive produkuju pektinaze, celulaze i lignaze, te otuda uspešno razgrađuju srednje lamele i ćelijske zidove. Pored morfoloških značajne su i fizioioške promene u protoplazmi ćelija zaraženih tkiva. Pod dejstvom toksina koji produkuju mnogi paraziti dolazi do promena fizičko-hemijskih svojstava protoplazme, ćelijskih organoida, vodnog režima, fotosintetske aktivnosti, promena u prometu ugljenika, azota, procesu disanja, kao i promena u oksiđo-redukdonim sistemima.
Usled prodiranja gljive i oslobađanja sintetisanog toksina, u biljnoj ćeliji i tkivu dolazi do promena u propustljivosti citoplazmine membrane ćelije. Povećava se količina transpiracione tečnosti koja se izlučuje, kao i količina organskih i neorganskih jedinjenja u njoj, tako da se narušava osmotski pritisak u ćeliji. Na taj način gljiva dobija dovoljne količine hranljivih materija za svoj razvoj. Pod uticajem gljive menja se viskozitet citoplazme. Dolazi do razgradnje složenih polimernih jedinjenja i oslobođenja prostijih organskih jedinjenja u transpiraciji tečnosti. Pod dejstvom toksina dolazi i do morfoloških promena organela u ćeliji. Tako se povećava veličina plastida, a smanjuje veličina jedra. Kod nekih biljaka koje napada Agrobacteritim tumefaciens dolazi do povećanja veličine jedra. Pod dejstvom gljivičnog toksina povećava se i veličina mitohondrija.
Pod dejstvom toksina po pravilu dolazi do dehidratacije biljnog tkiva, jer je vodni režim narušen gubitkom velike količine tečnosti putem transpiracije. Kod nekih biljnih vrsta utvrđeno je povećano umnožavanje hifa gljive u sprovodnom sistemu biljke, tako da je smanjen, pa čak i prekinut protok vode. Pod dejstvom gljive dolazi do sinteze pektinaza koje razlažu pektinske materije u ćelijskom zidu ćelija koje naležu na sprovodne sudove. Dolazi do oslobađanja fenolnih jedinjenja koja se oksiduju i kondenzuju u melanine. Melanini zajedno sa koloidnim rastvorom kalcijumpektata obrazuju tamno obojena jedinjenja koja začepljuju protok vode u sprovodnim sudovima.
Kao rezultat negativnog dejstva toksina dolazi do smanjenja intenziteta procesa fotosinteze zbog smanjene sinteze hlorofila u hloroplastima, pri čemu se i hloroplast razgrađuje.
Pod dejstvom toksina dolazi i do promena u sastavu mono, dii polisaharida. Gljive imaju veoma moćne hidrolitičke enzime pomoću kojih razlažu složene polisaharide do prostih jedinjenja. U citoplazmi se posebno povećava količina enzima invertaze, kao i nekih karoboksilaza. Nasuprot tome proces sinteze polisaharida se zaustavlja.
Toksini gljiva utiču i na promet azotnih materija u ćeliji. Pođ đejstvom toksina smanjuje se sadržaj azota u tkivu biljaka. Gljive produkuju proteolitičke enzime koji razgrađuju proteine do aminokiselina. Takođe se menja i aminokiselinski sastav citoplazme, jer mnoge aminokiseline izlaze iz ćelije, a potom ih gljiva koristi za svoje potrebe. Usled dejstva proteolitičkih enzima dolazi do razgradnje aminokiselina do amonijaka i uree, te se njihova količina u ćeliji povećava.
U slučaju virusnih bolesti u biljnoj ćeliji se povećava količina nukleinskih kiseiina, ali i proteina koji grade proteinski omotač oko virusa. Takođe se menja i kvantitativni i kvalitativni sastav aminokiselina.
U većini slučajeva u prvim fazama bolesti biljaka povećava se proces disanja. Aktivnost disanja zavisi od vrste mikroorganizama, biljne vrste, kao i pojedinih delova biljke. Uporedo sa razvojem bolest biljaka dolazi i do smanjenja procesa disanja. U početku bolesti dolazi do povećanja aktivnosti enzima peroksidaze i citohromooksidaze koje kasnije bivaju inaktivisane dejstvom toksina, te otuda dolazi do smanjenja intenziteta disanja.
Uticaj pesticida na mikrobiološke procese u zemljištu
Mitar Govedarica, Nada Milošević i Mirjana Jarak
U savremenoj poljoprivrednoj proizvodnji sve više se koriste raličite vrste pesticida. Upotrebom pesticida štite se biljke od raznih bolesti, štetočina i korova, a što omogućuje njihov neometan razvoj i dobijanje visokih prinosa. Pored toga pesticidi se koriste i u čuvanju poljoprivrednih proizvoda. U industrijski razvijenim zemljama 15-25% prinosa propada zbog korova i štetočina, a u ekonomski slabo razvijenim 50%. Prema podacima FAO prestanak primene pesticida izazvao bi smanjenje prinosa osnovnih kultura za 30-35%, pri čemu bi bila naneta šteta od 80 milijardi dolara (Dobrovoljskij i Grišina, 1985; Eihler, 1986). Imajući u vidu da se primenom pesticida postižu veći prinosi i da je, pored toga, proizvodnja rentabilnija, razumljivo je da proizvodnja pesticida u svetu raste. Prema nekim proračunima stopa rasta proizvodnje pesticida u svetu iznosi 2-6%. Danas u svetu postoji preko 1000 različitih preparata na bazi oko 900 hemijskih jedinjenja, a njihov broj se stalno povećava. Najznačajnije grupe pesticida su: herbicidi, insekticidi, fungicidi, baktericidi, zoocidi, nematocidi, moluskicidi, atraktanti i hemosterilanti.
Nepravilna i nekontrolisana upotreba pesticida se nepovoljno odražava na zdravlje Ijudi, biljaka i životinja. Posebnu opasnost predstavljaju otporni i kumulativni pesticidi čija perzistentnost dostiže i do nekoliko godina. Tako se preparati na bazi triazina i simtriazina, a takođe organohlorni insekticidi (DDT, hlordon, heptohlor) mogu naći u zemljištu 8, 10, pa i 12 godina nakon primene. Pošto u zemljištu žive različite vrste mikroorganizama pesticidi utiču na njihovu životnu delatnost u pravcu povećanja ili smanjenja njihove aktivnosti.
Mikrobiološka degradacija pesticida
Pesticidi se u zemljište unose direktno putem upotrebe od strane čoveka i indirektno putem voda zagađenih pesticidima, ostacima biljaka, životinja, itd. Pesticidi u zemljištu mogu da se vežu za različita hemijska jedinjenja, adsorbuju na kaloide zemljišta, isparavaju ili se ispiraju u dublje slojeve zemljišta i razgrađuju od strane mikroorganizama. U procesu adsorpcije dolazi do vezivanja pesticida za koloide zemljišta, pri čemu se smanjuje njihova biološka aktivnost. Adsorbcija pesticida u zemljištu se povećava sa sadržajem gline, jonoizmenjivačke sposobnosti, organske materije i smanjenja pH zemljišta. Isparavanje pesticida je veoma različito i zavisi od vrste pesticida, stepena adsorpcije od strane zemljišta, vlažnosti, temperature, itd. Ispiranje pesticida u dublje slojeve zemljišta, pa čak i u podzemne vode se povećava pri većem sadržaju vode u zemljištu.
Hemijska priroda pesticida je veoma različita i uglavnom obuhvata 20 različitih grupa jedinjenja. Najzastupljenija su fenolna jedinjenja, proizvodi karbolne i tiokarbolne kiseline, triazini, uracili, aminanti. U većini insekticida u velikim količinama se primenjuju organofosforna jedinjenja, a u manjim količinama organohlorna jedinjenja i proizvodi karbolne kiseline. U sastav fungicida ulazi olovo, živa, bakar, ditiokarbamati i dr.
Razlaganje pesticida u zemljištu se najčešće vrši uz pomoć mikroorganizama ali isto tako i različitim hemijskim i fotohemijskim putevima. Veliki broj pesticida se hemijski razlaže uz pomoć kiseonika i ozona, tj. vrši se njihova oksidacija. Neke vrste pesticida se hemijski razlažu putem hidrolize, koju često katalizuju glineni minerali zemljišta. Takođe, određen broj pesticida se fotohemijski razlaže uz pomoć sunčeve svetlosti. Mikrobiološka razgradnja se najvećim delom vrši uz pomoć inducibilnih enzima, kao i pomoću sporednih proizvoda metabolizma koji se vežu za pesticide, koji se zatim hemijski ili fotohemijski dalje razlažu. Mikroorganizmi pesticide koriste uglavnom kao izvore ugljenika, azota, sumpora, fosfora, itd. U razlaganju pesticida učestvuju različite vrste bakterija i gljiva. Mikroorganizmi imaju različitu otpornost prema pesticidima, a što zavisi od vrste mikroorganizama i vrste pesticida (tabela 1).
Tabela 1. Uticaj insekticida na broj slobodnih azotofiksatora (Nayak i Rao, 1980)
| Insekticidi | Azospirillum 103/g zemljišta | Azotobacter 102/g zemljišta | Aerobni azotofiksatori 105/g zemljišta |
| Bez pesticida | 66 | 26 | 7.8 |
| Carbofuran | 66 | 14 | 3.5 |
| Benomil | 180 | 34 | 4.7 |
Postoji pet puteva transformacije pesticida uz pomoć mikroorganizama:
1. Degradacija pesticida koja vodi do potpune razgradnje, tj. inaktivacije i detoksikacije.
2. Stvaranje složenijih jedinjenja od primenjenog pesticida — konjugacija.
3. Transformacija u toksične materije — aktivacija.
4. Transformacija u druge materije sa manjim inhibitornim dejstvom — deaktivacija.
5. Transformacija sa obrazovanjem jedinjenja — stimulatora.
Enzimatska razgradnja pesticida u zemljištu je degradacija složenog pesticiđa đo prostijih jedinjenja, najčešće CO2, H2O, te NH3, ako pesticid sadrži azot. Kao posledica degradacije dolazi do detoksikacije. Na kraju dolazi do njegove inaktivacije, a potom se i u potpunosti razgradi do CO2 i H2O.
U procesu konjugacije dolazi do stvaranja složenijih jedinjenja od upotrebijenog pesticida. Konjugacija se obavlja adicijom, tj. vezivanjem ćelijskih metabolizama mikroorganizama (aminokiseline, organske kiseline, metil i druge funkcionalne grupe) sa pesticidom. Na kraju tek u zemljištu dolazi do potpune detoksikacije upotrebljenog pesticida.
Aktivacija je konverzija netoksičnih jedinjenja nastalih u toku razgradnje pesticida u toksična. Na primer, herbicid 2,4-D (2,4-D dihlorfenoksibuterna kiselina) se mikrobiološki transformiše (aktivira) do jedinjenja koja su sada toksična za korove
Pesticidi se mogu transformisati do jedinjenja koja pokazuju slab inhibitorni efekat, pri čemu dolazi do njihove deaktivacije. Takva jedinjenja se ne mogu više aktivirati.
U toku razgradnje nekih pesticida mogu nastati jedinjenja koja deluju stimulativno na rast i razviće mikroorganizama.
Razgradnja pesticida u zemljištu pod dejstvom mikroorganizama odvija se preko reakcije hidroiize, oksidacije, redukcije, dehalogenacije, dealkalacije i cis—transizomeracije. Na sličan način se vrši razlaganje pesticida i u ćelijama biljaka i životinja, s tim što su ti procesi sporiji u odnosu na mikroorganizme (Alexander, 1980).
Razgradnja nekih pesticida koji sadrže aromatična jedinjenja može da ide do amino, ili karboksilne grupe, koja kao takva može da se ugradi i u humus.
Idealan model za proučavanje metabolizma herbicida u različitim sistemima i uslovima spoljne sredine predstavlja molinat. Metabolizam molinata je dobro proučen u pacovima (De Braun et al., 1978), ribama (Lay i Menn, 1977; Lay et al., 1979), mikroorganizmima (Golovleva, 1978) i u zemljištu. Istraživanja su pokazala da se molinat daleko brže razlaže u aerobnim (3 nedelje) nego u anaerobnim uslovima (10 nedelja). Najveći deo primenjenog molinata ispari iz zemljišta.
Triazini uneti u zemljište zadržavaju se dugo, na primer Simazin unet u glinovito zemljište u količini 4 kg/ha 15 meseci. Simazin je slabo rastvorljiv i zadržava se u površinskom sloju (0-10 cm) zemljišta. Razgradnju Simazina u zemljištu vrše gljive iz rodova Aspergillus, PeniciUium, Fusarium, zatim bakterije Pseudomanas, Corynebacterium i druge. Proces razgradnje odvija se putem dealkaiovanja i dehlorovanja uz obrazovanje amelina, amelida i cijanouronske kiseline (slika 1). Ovaj proces je intenzivniji kada je zemijište vlažnije, kiselije i toplije. Brzina razgradnje Triazina je takođe veća u tim uslovima, a podstiču je još obrada i unošenje organskih i mineralnih đubriva. Bez dejstva mikroorganizama razgradnja pesticida bi bila daleko sporija. Tako bi razgradnja Atrazina, CIPC, Duarana i Piklorama bez uticaja mikroorganizama trajala 9 do 116 godina.
Siika 1. Razgradnja triazina
Izostavljeno iz prikaza
Razgradnja herbicida iz grupe karbamida odvija se mikrobiološkim, hemijskim i fotohemijskim putem. Od gljiva najintenzivniji razlagači su Rhizopus japanus, Aspergillus ssp., Penicillium ssp., Metharizium anosoplie, a od bakterija Pseudomonas sp. i Bacillus sp.
Razlaganje 2,4-D u zemljištu protiče veoma brzo. Tako se samo u toku jednog dana razioži 3.4 x!06 mola 2,4-D. Razlaganje 2,4-D vrše mnogi mikroorganizmi: Mycoplana, Corynebacterium, Achromobacter, Rhizobium, Arthrobacter, Flavobacter i neke vrste aktinomiceta. Proces razgradnje 2,4-D predstavljen je na slici 2U prvoj etapi dolazi do odvajanja sirćetne kiseline verovatno u obliku glikolne kiseline (II) koja se u procesu disanja dalje transformiše u ugljenđioksid (III) i vodu (IV). Od proizvoda sa benzolovim prstenom dokazani su 2,4-dihlorofenol (V), 3,5-dihlorpirokatehin, benzolovog prstena karboksi hlormukova kiselina (IX) i hlormukova kiselina koji se na kraju razlažu do vode (IV) i jona hlora (XI).
Herbicid Simazin nakon odvajanja grupe C2H5 pretvara se u amelid koji se dalje razgrađuje. Mikroorganizmi kao što su Nocardia coralina, Azotobacter sp., Trichoderma vulgaris mogu razlagati herbicide koji u svom sastavu imaju alil alkohol.
Jedan od veoma otpornih pesticida koje mikroorganizmi teško i sporo razlažu je DDT. Razlaganje DDT može da vrši bakterija Pseudomonas aeruginosa koja koristi DDT isključivo kao izvor ugljenika (slika 3.)
Uz dodatak žetvenih ostataka u zemljištu brzina razgradnje DDT se povećava.
Slika 2. Razlaganje 2,4-D (Lynch, 1983)
Izostavljeno iz prikaza
- Salicitna kiselina
- CH2-COOH
- CH2-CH2-COOH
- Fenilsirćetna kiselina
- Fenilpropionska kiselina
- Salicitna kiselina
Slika 3. Razlaganje DDT
Izostavljeno iz prikaza
Brzina razgradnje herbicida u zemljištu zavisi od hemijske strukture, fizičko-hemijskih svojstava (isparljivost i reaktivna sposobnost), tehničkih i fotohemijskih sposobnosti herbicida, količine herbicida, tipa zemljišta, vlažnosti, temperature, biljnog pokrivača, obrade, vrste mikroorganizama i dr.
Ukoliko u sastavu herbicida ima hlora, nitro grupa ili metilnih grupa brzina mikrobiološke razgradnje je sporija. Hlor koji se nalazi u meta položaju u strukturi pesticida teže se razlaže, a kada se nalazi u para i orto položaju lakše. Samo male promene u strukturi molekula herbicida, kao na primer zamena hlora sa metil grupom može ubrzati razgradnju pesticida u zemljištu. Neki pesticidi, na primer herbicid 2,4-D (dihlorfenoksi sirćetna kiselina) se lako razlaže do jednostavnih komponenti, a propanil (N-(3,4-dihlorfenil)-propionamid) se delimično razgrađuje i većim delom njegove komponente se polimerizuju ili ugrađuju u humus (slika 4).
Slika 4. Razgradnja propanila (Lynch, 1983)
Izostavljeno iz prikaza
Iz tabele 2 se može videti dužina razgradnje nekih herbicida u zemljištu.
Tabela 2. Vreme razgradnje herbicida u zemljištu u mesecima (Mišustin i Emcev, 1987)
| Do 1 mesec | 1-3 | 4-6 | 7-12 | Preko 12 meseci |
| Propanid | 2,4-D | Diuron | Prometrin | Atrazin |
| Jalan | Betanol | Koturan | Natrium-trihlor-acetat | Simazin |
| – | Dalapon | Venzar | ||
| – | Piramin | – | ||
| – | Ronit | – | ||
| – | Eptam | – |
Pesticidi sa visokim naponom para brzo isparavaju sa površine zemljišta. Isparljivost pesticida zavisi od količine unete u zemljište, kao i brzine vetra iznad površine zemljišta (tabela 3).
Tabela 3. Isparljivost insekticida na 30°C, u kg/ha godišnje (Spenser et al., 1973).
| Insekticid | Koncentracija (mg/kg) | Brzina vetra (km/h) | Isparljivost |
| Lindan | 1 | 0,028 | 3,3 |
| – | 5 | 0,028 | 19,0 |
| – | 10 | 0,028 | 43,2 |
Neki pesticidi brzo stupaju u reakciju sa različitim jedinjenjima iz zemljišta i tako formiraju nova jedinjenja koja se uključuju u druge procese zemljišta.
Veliki broj pesticida je nestabilan i lako se hemijski oksidišu uz pomoć kiseonika iii ozona. Takođe, pod dejstvom sunčeve svetlosti neki pesticidi se fotohemijski razlažu.
Unošenje velikih količina pesticida može usporiti njihovu razgradnju i inhibirati pojedine funkcije ćelije i kompletne mikrobiološke procese. Tako pesticidi koji sadrže karbamate inhibiraju deobu ćelije, oni koji sadrže hinone inhibiraju disanje, organoživina jedinjenja se vežu sa ćelijskim proteinima, a organska jedinjenja bakra povećavaju propustljivost membrana.
Sa povećanjem koncentracije pesticida povećava se i negativan efekat na mikroorganizme. Tako kod simbioznih azotofiksatora dolazi do smanjenja broja kvržica, smanjenja suve mase biljke, lizisa bakteroida, smanjenja aktivnosti nitrogenaze, inhibicije sinteze ATP, ali neki pesticidi mogu imati i pozitivan uticaj na nodulaciju (tabela 4).
Od vlažnosti zemljišta u mnogome zavisi i brzina razgradnje pesticida. Pri optimalnoj vlažnosti zemljišta (60% od punog vodnog kapaciteta zemljišta) brzina razgradnje pesticida je najveća.
Tabela 4. Udcaj različitih koncentradja fungidda na noduladju soje (Jarak et al., 1993)
| Fungicid | Kolicina fungicida (g/kg semena) | Broj kvržica | ||
| – | – | Sojevi | ||
| – | – | 1s | 4s | 5s |
| Tiram | 1,25 | 17 | 30 | 14 |
| – | 2,50 | 24 | 22 | 18 |
| – | 5,00 | 26 | 18 | 21 |
| Vitavax | 0,75 | 20 | 11 | 18 |
| – | 1,50 | 8 | 5 | 20 |
| – | 3,00 | 5 | 4 | 4 |
| Bez fungicida | – | 20 | 14 | 23 |
Temperatura je jedan od važnijih faktora od kojih zavisi brzina razgradnje pesticida. Sa povećanjem temperature raste i brzina razgradnje pesticida od strane mikroorganizama (tabela 5).
Tabela 5. Razlaganje herbicida na različitim temperaturama (Melnikov, 1974)
| Herbicidi | Period poluraspada (meseci) | |
| – | 15°C | 30°C |
| Ametrin | 6,0 | 4,5 |
| Amitrol | 1,5 | 1,0 |
| Atrazin | 6,0 | 2,0 |
| Brumacil | 7,0 | 4,5 |
| 2,4-D | – | 0,1 |
| Diuron | 7,0 | 5,5 |
| IPC | 0,4 | 0,2 |
| Monuron | 5,0 | 4,1 |
| 2,3,6-TBA | – | 8,0 |
| Tenoran | 3,0 | 1,0 |
| Terbacil | 7,5 | 5,0 |
| Fenuron | 4,5 | 2,2 |
| CIPC | 3,0 | 1,5 |
Brzina razgradnje pesticida zavisi i od biljnog pokrivača. Svaka biljna vrsta različito reaguje na dejstvo pesticida, jer oni mogu da ometaju promet materije u biljci i tako utiču na njen rast, razviće i prinos. Fitotoksičnost pesticida je različita i može trajati nekoliko meseci, pa i godina.
U dobro obrađenom i rastresitom zemljištu gde ima više kiseonika brzina razgradnje pesticida je uglavnom brža, jer su brži i mikrobiološki procesi. Nasuprot tome, u neobrađenom, ili suviše sabijenom zemljištu gde preovlađuju anaerobni procesi brzina razgradnje skoro svih pesticida je manja.
Na osnovu dugogodišnjih rezultata dobijenih o uticaju pesticida na mikroorganizme oformila su se đva oprečna mišljenja.
Prvo mišljenje podržavaju istraživači koji kažu da pesticidi nisu toksični i imaju samo neke sekundarne negativne efekte. Ako se pravilno primenjuju oni su korisni jer omogućavaju visoke prinose, a mikroorganizmi ih mogu koristiti kao hranljivi supstrat (Hajniš et al., 1979; Vojevodin, 1978, Merenjuk, 1984; Anderson, 1978; Elliot, 1986).
Drugo mišljenje uključuje istraživače koji tvrde da pesticidi menjaju ekosistem, jer se u zemljište unose u velikim količinama. Unete pesticide i proizvode njihove razgradnje mikroorganizmi nisu u stanju da odstrane, pa se oni uključuju u lanac ishrane živih organizama. Kao posledica nakupljanja pesticida u organizmima javljaju se mutacije, alergije ili kancerogena oboljenja (Fonštajn et al., 1975; Dvornikova et al., 1984; Išćenko i Negare, 1984). Prema mišljenju stručnjaka zaštite bilja zagađenje biosfere pesticidima je veoma teško kontrolisati (Karg, 1965; Moore, 1967; Aselage, 1979; Ramad, 1981; Eihler, 1986).
Ako se uzmu u obzir svi faktori koji utiču na degradaciju pesticida (ekološki uslovi, tip zemljišta, vrsta mikroorganizama, svojstva pesticida), jasno je da je otežano donošenje zaključaka koji bi predstavljali pravila za sve mikroorganizme i njihovu aktivnost i za sve pesticide. Zbog toga u ovoj oblasti treba vršiti kontinuirana i sveobuhvatna istraživanja kako se ne bi narušila uspostavljena prirodna ravnoteža između mikrobioloških procesa u zemljištu.
Uticaj herbicida na brojnost mikroorganizama u zemljištu pod zasadom jabuka
U poljoprivrednoj proizvodnji se koriste različite vrste herbicida za uništavanje korova da bi se i time stvorili uslovi za nesmetan razvoj biljaka.
Međutim, njihova nepravilna primena izaziva zagađenje zemljišta, okolne sredine i prehrambenih proizvoda. U zemljište se herbicidi obično unose u malim količinama, jer su to veoma toksična jedinjenja, a i njihovo delovanje na biogenost zemljišta nije poznato. Prema radovima većeg broja autora herbicidi različito utiču na brojnost i enzimatsku aktivnost mikroorganizama (Ključnikov et al.,1964; Kvasnikov i Čikuiaev, 1965; Mickovski, 1970; Redžepović, 1981; Miličić, 1987; Shuster i Schreder, 1990). Istraživanja Žr anovića i Janjića (1985) su pokazala da se u suzbijanju korova u jabučnjaku mogu koristiti raziičiti herbicidi, ali je njihovo delovanje na brojnost različitih grupa mikroorganizama pretežno bilo inhibitorno (Živanović i Govedarica, 1984).
Herbicidi se veoma intenzivno transformišu pod dejstvom zemljišnih mikroorganizama (Golovleva, 1978; Skrjabin et al., 1978; Rosenberg i Alexander, 1980), koji ova jedinjenja u većini slučajeva koriste kao izvor ugljenika.
Na osnovu prosečnih vrednosti naših trogodišnjih istraživanja se može zaključiti da je dejstvo ispitivanih herbicida zavisilo od vrste, doze i dužine delovanja herbicida kao i od vrste mikroorganizama (tabele 6,7,8,9 i 10). Dejstvo herbicida Simazina bilo je inhibitornije od Caragarda. U površinskom sloju peskovitog zemljišta pod zasadom jabuka Šovljanski et al. (1992) je utvrdila dosta ostataka Simazina. Simazin je herbicid koji je u vođi slabo rastvorljiv, te se otuda tako dugo zadržava u površinskim slojevima zemljišta. Sem toga vreme njegovog poluraspada je od 1,5 do 6 meseci, a i mikroorganizmi ga teško razgrađuju. Sve to utiče da Simazin ima inhibitoran uticaj na mikroorganizme. Smanjenje zemljišnog disanja pod dejstvom Simazina utvrdili su Ovčinnikova i Orlov (1986). Smanjenje brojnosti azotobaktera i bakterija koje vrše mobilizaciju fosfora u zemljištu pod dejstvom Simazina dokazano je od strane Jurkevič i Tokačev (1973).
Tabela 6. Ukupan broj mikroorganizama (105/g zemljišta) (Govedarica i Živanović, 1994)
| Herbicidi (kg/ha) | Dubina (cm) | Vegetacija | ||
| pocetak | sredina | kraj | ||
| Kontrola | 0-20 20-40 | 500,46 308,12 | 314,22 241,40 | 38,89 26,68 |
| (15) Caragard (10) | 0-20 20-40 | 294,64 134,36 | 189,07 92,08 | 40,08 34,71 |
| – | 0-20 20-40 | 255,77 170,39 | 191,89 71,10 | 37,35 33,12 |
| (10) Simazin (7) | 0-20 20-40 | 116,92 103,04 | 113,73 62,11 | 35,92 30,72 |
| – | 0-20 20-40 | 225,68 172,18 | 172,52 97,38 | 24,01 13,41 |
Tabela 7. Broj amonifikatora (105/g zemljišta) (Govedarica i Živanović, 1994)
| Herbicidi (kg/ha) | Dubina (cm) | Vegetacija | ||
| početak | sredina | kraj | ||
| Kontrola | 0-20 20-40 | 161,40 58,10 | 15,48 10,41 | 16,47 10,13 |
| (15) Caragard (10) | 0-20 20-40 | 120,61 36,16 | 12,60 4,68 | 12,83 5,66 |
| – | 0-20 20-40 | 121,77 53,33 | 14,06 4,97 | 3,98 4,21 |
| (10) Simazin (7) | 0-20 20-40 | 13,43 31,12 | 9,43 3,27 | 7,61 5,19 |
| – | 0-20 20-40 | 12,56 32,40 | 2,80 3,75 | 5,38 2,88 |
Tabela 8. Broj gljiva (105/g zemljišta) (Govedarica i Živanović 1994)
| Herbicidi (kg/ha) | Dubina (cm) | Vegetacija | ||
| početak | sredina | kraj | ||
| Kontrola | 0-20 20-40 | 0,10 0,05 | 2,31 1,42 | 0,04 0,03 |
| (15) Caragard (10) | 0-20 20-40 | 0,24 0,18 | 3,54 1,68 | 0,06 0,06 |
| – | 0-20 20-40 | 0,31 0,18 | 2,19 2,17 | 0,09 0,03 |
| (10) Simazin (7) | 0-20 20-40 | 0,21 0,12 | 1,96 3,33 | 0,05 0,03 |
| – | 0-20 20-40 | 0,19 0,10 | 3,67 0,80 | 0,04 0,05 |
Tabela 9. Broj aktinomiceta (105/g zemljišta) (Govedarica i Živanović, 1994)
| Herbicidi (kg/ha) | Dubina (cm) | Vegetacija | ||
| pocetak | sredina | kraj | ||
| Kontrola | 0-20 20-40 | 2,70 0,90 | 0,43 0,23 | 0,23 0,08 |
| (15) Caragard (10) | 0-20 20-40 | 0,06 0,46 | 0,24 0,05 | 0,03 0,03 |
| – | 0-20 20-40 | 0,36 0,12 | 0,01 0,26 | 0,04 0,26 |
| (10) Simazin (7) | 0-20 20-40 | 0,43 0,26 | 0,48 0,70 | 0,45 0,62 |
| – | 0-20 20-40 | 0,30 0,40 | 0,50 0,29 | 0,07 0,09 |
Tabela 10. Broj azotobaktera (10/g zemljišta) (Govedarica i Živanović, 1994)
| Herbicidi (kg/ha) | Dubina (cm) | Vegetacija | ||
| pocetak | sredina | kraj | ||
| Kontrola | 0-20 20-40 | 62,39 31,25 | 57,08 24,17 | 3,49 0,02 |
| (15) Caragard (10) | 0-20 20-40 | 20,01 8,36 | 12,35 4,28 | 0,00 0,00 |
| – | 0-20 20-40 | 17,41 6,69 | 8,33 4,99 | 0,00 0,00 |
| (10) Simazin (7) | 0-20 20-40 | 10,71 7,60 | 10,80 7,50 | 0,00 0,00 |
| – | 0-20 20-40 | 15,81 8,43 | 18,38 6,74 | 0,00 0,00 |
Naša istraživanja pokazuju da se sa povećanjem koncentracije herbicida povećava i inhibitorni efekat na pojedine vrste mikroorganizama. U radovima većeg broja istraživača su takođe utvrđeni slični rezultati (Gogvazde i Gogija, 1971; Dubovska, 1971; Wegrzyn, 1971). Gljive i aktinomicete su otpornije na dejstvo herbicida, tako da se njihova brojnost u zemljištu povećava. Takođe, one veoma aktivno učestvuju i u razgradnji herbicida. Pod dejstvom Simazina se više povećava brojnost aktinomiceta, a pod dejstvom Caragarda brojnost gijiva. Bakaiinov (1973) je utvrdio da u razgradnji Simazina učestvuje veći broj različitih gljiva. Naša istraživanja, kao i istraživanja Mickovskog (1970) i Ivanove (1968), su pokazala da je inhibitorni uticaj herbicida na pojedine grupe mikroorganizama izraženiji na početku vegetacije kada je i njihova koncentracija u zemljištu najveća.
Istraživanja su pokazala da je veoma važno ispitati dejstvo herbicida na mikroorganizme pre njihove masovne primene u poljoprivrednoj proizvodnji, kako bi se sačuvala biogenost zemljišta, odnosno njegova plodnost.
Uticaj fungicida na brojnost mikroorganizama u zemljištu pod zasadom jabuka
Kao i herbicidi tako i fiingicidi mogu različito uticati na brojnost mikroorganizama u zemljištu. Prema istraživanjima Kruglova et al., 1975 i Negare (1982), broj patogenih gljiva se smanjuje pod uticajem Kaptana, broj sporogenih bakterija pod dejstvom Cineba. Wainwright i Pugh (1975) su utvrdili da Kaptan, Dihloran, Mikal i Triarimol u početku vegetacije izazivaju smanjenje brojnosti gljiva u zemljištu. Do sličnih rezultata u svojim istraživanjima došao je i Mandić (1994). U istraživanjima Simon-Sylvestre (1974) fungicid Hlorpikrin je izazvao smanjenje brojnosti azotofiksatora i celulolitskih mikroorganizama. Diaconu (1977) je ispitujući Kaptan, Vapam i Tapsin utvrdio njihov inhibitorni uticaj na celulolitske, proteolitske, amonifikacione i denitrifikacione mikroorganizme, kao i broj azotobaktera i aktinomiceta.
Pored inhibitornog delovanja na brojnost mikroorganizama fungicidi mogu delovati i stimulativno. Tako su Nayak i Rao (1980) utvrdili da pod dejstvom Benomila dolazi do stimulacije procesa azotofiksacije, a Sinha et al. (1979) da pod dejstvom Vapama dolazi do stimulacije procesa amonifikacije.
U istraživanjima Mandića (1994) fungicidi Mankoceb i Kaptan su imali različit uticaj na brojnost mikroorganizama u zemljištu pod zasadom jabuka. Pod dejstvom Mankoceba utvrđen je inhibitorniji uticaj na ukupan broj mikroorganizama (tabela 11), broj gljiva, aktinomiceta, amonifikatora i azotofiksatora od Kaptana. Pod dejstvom Kaptana dolazi čak do stimulacija svih ispitivanih grupa mikroorganizama. Prema ovim istraživanjima u proizvodnji jabuka je potrebno primenjivati fungicid koji će imati najmanji uticaj na mikroorganizme.
Tabela 11. Ukupan broj mikroorganizama (106/g zemljišta) (Mandić, 1994)
| Fungicidi | Pocetak vegetacije | Kraj vegetacije | ||
| Sorta Mg | Sorta MM106 | Sorta Mg | Sorta MM106 | |
| Kontrola | 69,0 | 81,8 | 358,0 | 380,0 |
| Mankoceb | 22,6 | 23,0 | 355,2 | 391,0 |
| Captan | 67,5 | 83,0 | 370,0 | 402,0 |
Uticaj insekticida na brojnost mikroorganizama u zemljištu pod zasadom jabuka
Za suzbijanje insekata u voćnjacima se primenjuju razne vrste i doze insekticida. Insekticidi kao i herbicidi i fungicidi mogu delovati inhibitorno, ali u izvesnim slučajevima i stimulativno na brojnost određenih grupa mikroorganizama u zemljištu. Tako je pri primeni Disistona došlo do smanjenja brojnosti azotobaktera u zemljištu (Kandaswamy et al., 1974; Simon-Sylvestre, 1974). Pod uticajem GNCG smanjuje se brojnost amonifikatora i zemljišnog disanja (Gaur i Misra, 1977), kao i broj nitrifikatora (Ray et al., 1980). Unošenjem drugih materija u zemljište (smola i dr.) stimuliše se razgradnja insekticida GNCG (Siddaramappa i Sethunathan, 1974; Ananeva et al., 1986).
Neki insekticidi mogu da stimulišu određene procese u zemljištu (Varade i Nakat, 1977). Prema istraživanjima Mandića (1994), insekticid Dimetoat u početku vegetacije jabuke inhibitorno deluje na ukupan broj mikroorganizama (tabela 12), brojnost amonifikatora i amilolitske mikroorganizme, a insekticid Fenitrotion na ukupan broj i brojnost amilolitskih mikroorganizama. Na kraju vegetacije inhibitorni efekti se gube, pa se čak i primećuje i izvesna stimulacija. Insekticid Fenitrotion je stimulativno delovao na brojnost gljiva, a insekticid Dimetoat na brojnost azotobaktera.
Tabela 12. Ukupan broj mikrorganizama (106/g zemljišta) (Mandić, 1994)
| Fungicidi | Pocetak vegetacije | Kraj vegetacije | ||
| Sorta Mg | Sorta MM106 | Sorta Mg | Sorta MM106 | |
| Kontrola | 69,0 | 82,0 | 358,0 | 380,0 |
| Dimetoat | 58,0 | 57,0 | 355,3 | 383,0 |
| Fenitrotion | 45,0 | 26,0 | 368,0 | 389,0 |
Na osnovu napred iznetih istraživanja za upotrebu se mogu preporučiti oni insekticidi koji će imati najmanji negativan uticaj na brojnost i biohemijsku aktivnost mikroorganizama u zemljištu, a da budu istovremeno efikasni u suzbijanju insekata.
Uloga mikroorganizama u zemljištu i proizvodnji voća
Mitar Govedarica, Mirjana Jarak i Nada Milošević
Rast i razviće biljaka nalazi se u direktnoj zavisnosti od efektivne plodnosti zemljišta, koja je prvenstveno uslovljena sadržajem organske materije, kao i delatnošću mikroorganizama koji žive u zemljištu. Mikroorganizmi svojom aktivnošću učestvuju u stvaranju i održavanju zemljišta, kao i u ostvarivanju njegove plodnosti, bilo potencijalne ili efektivne.
U zemljištu žive različite vrste mikroorganizama: bakterije, aktinomicete, gljive, alge, protozoe, virusi i lišajevi. Njihova brojnost se kreće od nekoliko desetina do nekoliko miliona na 1,0 g apsolutno suvog zemljišta, odnosno njihova biomasa iznosi 1-5 tona, a prema nekim autorima i 10 pa i 20 tona sirove mase. Sve organske materije koje dospevaju u zemljište se uz pomoć mikroorganizama razlažu do jedinjenja koje koriste biljke, ili se iz njih vrši sinteza humusa. Na rasprostranjenost mikroorganizama u zemljištu utiče veliki broj abiotičkih i biotičkih faktora kao što su: tip zemljišta, biljna vrsta, načini obrade, primena organskih i mineralnih đubriva, navodnjavanja, pesticidi, itd. Za svaki tip zemljišta karakteristična je određena brojnost i biohemijska aktivnost pojedinih sistematskih i fizioloških grupa mikroorganizama. Brojnost i enzimatska aktivnost mikroorganizama opada sa povećanjem dubine, te je otuda najveća u površinskom sloju zemljišta. U rizosfernom zemljištu brojnost i enzimatska aktivnost je veća u odnosu na okolno zemljište, jer je u njemu veća i količina korenskih izlučevina biljaka. Brojnost i enzimatska aktivnost skoro svih sistematskih i fizioloških grupa mikroorganizama je uglavnom najveća u fazi intenzivnog rasta biljaka, kako u rizosfernom, tako i u okoinorn zemljištu. Na kraju vegetacije biljaka brojnost i enzimatska aktivncst mikroorganizama se smanjuje u rizosfernom i okolnom zemljištu.
Sve napred izneto pokazuje da se brojnost i biohemijska aktivnost mikroorganizama u zemljištu stalno menja, a samim tim i plodnost zemljišta.
Rasprostranjenost i značaj bakterija u zemljištu
Bakterije su najbrojnija sistematska grupa mikroorganizama u zemljištu. Njihova brojnost se kreće od nekoliko stotina do jedne ili više milijardi na 1.0 g apsolutno suvog zemljišta. Pored toga što su bakterije najbrojnija, one su i najraznovrsnija grupa mikroorganizama u zemljištu (Alexander, 1977; Lynch, 1983; Zavjagincev, 1982; Mišustin i Emcev, 1978; Tešić i Todorović, 1992; Govedarica i Jarak, 1995).
Bakterije imaju veliki značaj u pedogenezi tj. stvaranju zemljišta kao i ostvarivanju njegove plodnosti. U zemijištu žive autotrofne i heterotrofne bakterije. Brojnost autotrofnih je manja u odnosu na heterotrofne bakterije.
Autotrofne bakterije sintetizuju organske materije koristeći sunčevu ili hemijsku energiju. U prvom slučaju radi se o fototrofnim bakterijama, a u drugom o hemotrofnim bakterijama. Najznačajnije fototrofne bakterije su zelene i crvene sumporne bakterije, a najznačajnije hemotrofne bakterije su nitrifikatori, bezbojne sumporne i gvožđevite bakterije. Uloga autotrofnih bakterija je višestruka. U prvom redu one sintezuju organske materije iz CO2, H2O i mineralnih materija i na taj način obogaćuju zemljište. Pored toga, produkuju jake mineralne kiseline, tako da vrše hemijsko razlaganje stena i minerala. Na visokim planinama do 5000 metara bakterije uz alge predstavljaju jedine proizvođače organske materije. Prema tome, njihova uloga u postanku zemIjišta je veoma velika. Njihovom aktivnošću se stvara mogućnost da stene naseljavaju i druge vrste mikroorganizama, u prvom redu heterotrofi.
Heterotrofne bakterije su veoma brojne u zemljištu. Dele se u dve grupe: aerobne i anaerobne. Aerobne heterotrofne bakterije razgrađuju organska jedinjenja do CO2 i H2O uz prisustvo kiseonika. Ove bakterije su značajne u razlaganju proteina, ugljenih hidrata, masti, humusa i fiksaciji atmosferskog azota.
Anaerobne heterotrofne bakterije su manje brojne od aerobnih, a takođe učestvuju u razlaganju proteina, ugljenih hidrata, masti i procesu azotofiksacije. Neke anaerobne bakterije mogu da budu i štetne za zemljište. Tako anaerobne bakterije denitrifikatori redukciju NO3 do elementarnog azota, pri čemu se azot gubi iz zemljišta odlazeći u atmosferu.
Rasprostranjenost i značaj aktinomiceta u zemljištu
Aktinomicete čine prelaznu grupu između bakterija i gljiva. Njihova brojnost u zemljištu se kreće od 1-10 miliona na 1 g apsolutno suvog zemljišta (Krasiljnikov, 1970; Alexander, 1977; Lynch, 1983; Zavjagincev, 1982; Mišustin i Emcev, 1987; Tešić i Todorović, 1992; Govedarica i Jarak, 1995). To su heterotrofni mikroorganizmi i veoma su brojni u zemljištima sa velikim sadržajem organske materije. Uglavnom su saprofiti, premda ima i patogenih vrsta.
Aktinomicete u zemljištu vrše proces humifikacije, kao i mineralizaciju organske materije. One su sposobne da razlažu lignin, pektin i druge materije, koje drugi mikroorganizmi ne mogu da razlažu. Aktinomicetc raz.Iažu i najotpornije komponente humusa stvarajući asimilative za biljku. U razgradnji silikata, kao što su ortoklas, muskovit i montmorionit značajna uloga pripada aktinomicetama, te i imaju veliki značaj u stvaranju prvobitnog zemljišta. Neke aktinomicete fiksiraju atmosferski azot i tako povećavaju azotni fond zemljišta.
Aktinomicete produkuju veliki broj antibiotika koji sprečavaju razmnožavanje drugih mikroorganizama u zemljištu. Neke vrste aktinomiceta produkuju i vitamine B,, B2 i B]2, te otuda utiču na različite fiziološke procese u mikroorganizmima, dok su neke sposobne da produkuju i toksine čije nakupIjanje u zemljištu izaziva pojavu toksikoze, koja se nepovoljno odražava na plodnost zemljišta.
Rasprostranjenost i značaj gljiva u zemljištu
Gljive su eukariotski mikroorganizmi koji žive u svim tipovima zemljišta (Burnet, 1968; Alexander, 1977; Zavjagincev, 1982; Mišustin i Emcev, 1987; Muntanjola-Cvetković, 1990; Tešić i Todorović, 1992; Govedarica i Jarak, 1995). Do sada je otkriveno oko 80.000 razfičitih vrsta gljiva. U našim zemijištima živi vefiki broj razfičitih vrsta.
U zemljištu gljive žive slobodno ili stupaju u simbiozu sa biljkama (mikorizne gljive). Njihova brojnost se kreće od 50 do 100.000 po gramu, a u kiselim zemljištima i više. Gljive su heterotrofni mikroorganizmi i brojne su u zemljištima sa visokim sadržajem organske materije. One su ugiavnom saprofiti, premda ima i patogenih vrsta. Patogene vrste gijiva su značajne jer prouzrokuju trulež korena kao i sušenje voćaka. Najznačajnije patogene gljive koje žive u zemljištu su: Armillaria mellea, Stereum purpureum, Rhizopus stolonifer, Roselina nealrix, Phytophtora cactorum, Verticillium alboatmm, Verticillium dahliae, Fusarium culmorum, Pjthium salvaticum. Kada u zemljištu nastupe nepovoljni uslovi za život gljiva one formiraju oblike za konzervaciju. Na taj način preživljavaju nepovoljne uslove spoljašnje sredine.
Gljive imaju važnu ulogu u zemijištu jer učestvuju u velikom broju biohemijskih procesa. U prvom redu, gljive sa algama formiraju lišajeve koji učestvuju u pedogenetskim procesima. Gljive produkuju CO2 i veliki broj različitih organskih kiselina kojima razlažu stene. Pored toga gljive aktivno učestvuju u mineralizaciji svih organskih ostataka i sintezi humusa. Posebno je značajna njihova uloga u razgradnji organskih materija koje bakterije i drugi mikroorganizmi teško razgrađuju, kao što su lignin i pektin.
Neke gljive produkuju antibiotike. One vrše i proces fiksacije atmosferskog azota povećavajući na taj način rezerve azota u zemljištu. Veliki broj gljiva produkuje jake toksine čije nakupljanje u zemljištu može izazvati pojavu toksikoze.
Rasprostranjenost i značaj algi u zemljištu
Alge su aerobni fototrofhi mikroorganizmi koji žive u svim tipovima zemljišta (Topočevskij, 1962; Golerbah i Ština, 1969; Fog et ak, 1973; AIexander, 1977; Zavjagincev, 1982; Mišustin i Emcev, 1987; Blaženčić, 1988; Tešić i Todorović, 1992; Govedarica i Jarak, 1995). Alge obično naseljavaju površinu zemljišta i obilno se razvijaju kada je zemljište vlažno.
Međutim, alge žive i u dubljim slojevima zemljišta. Njihov broj se kreće od 50.000-100.000 na 1,0 g apsolutno suvog zemljišta, odnosno, njihova biomasa iznosi 100-200 kg/ha.
Alge učestvuju u prvim fazama formiranja zemljišta. One prve nastanjuju stene i minerale vršeći njihovo razlaganje. Alge sintetišu, pored CO2, mnoge organske kiseline, kao što je jabučna, limnuska, vinska, oksalna i druge koje hemijski razgrađuju stene. Takođe, silikatne alge (mrko-žute) izdvajaju S i O2 iz alumosilikata koristeći ga za izgradnju svoga skeleta. Alge svojom aktivnošću u procesu fotosinteze sintetišu organsku materiju, što je u procesu obrazovanja zemljišta veoma važno. U već formiranom zemljištu masa algi dostiže i do 100 kg/ha. Ako se uzme u obzir da se u toku vegetacije izvrši nekoliko životnih ciklusa sa izumiranjem i novim razvićem algi, biomasa kpja ulazi u proces mineralizacije, dostiže vrednosti do 1400 kg/ha. Pored toga, alge luče velike količine sluzi, što doprinosi formiranju bolje strukture zemljišta. Oko 70 vrsta algi vrši proces azotofiksacije obogaćujući na taj način zemljište azotom.
Rasprostraryenost i značaj protozoa u zemljištu
Protozoe su rasprostranjene u svim tipovima zemljišta. One imaju veliku brzinu razmnožavanja i sposobnost formiranja cista za konzervaciju, što omogućava protozoama dobru adaptivnu sposobnost (Grell, 1973; Alexander, 1977; Zavjagincev, 1982; Mišustin i Emcev, 1987; Tešić i Todorović, 1992; Govedarica i Jarak, 1995). Njihova brojnost se kreće od nekoliko desetina do nekoliko stotina na 1,0 g apsolutno suvog zemljišta.
Najveća brojnost protozoa utvrđena je u neutralnim, premda žive i u kiselim i alkalnim zemljištima.
Značaj protozoa u zemljištu u potpunosti nije ispitan. S obzirom da se hrane bakterijama, neki istraživači smatraju da su štetne za zemljište. Posebno su štetne one protozoe koje se hrane azotobakterom i drugim korisnim bakterijama. Drugi autori smatraju da su protozbe korisne jer svojom biomasom, koja kasnije ulazi u proces mineraiizacije organske materije, doprinose plodnosti zemljišta. Protozoe su sposobne da sintetišu i određene enzime, kao što su proteaze, koje vrše razlaganje proteina. Neke amebe i cilijate hidrolizuju skrob i neke šećere.
Rasprostranjenost i značaj virusa u zemljištu
Virusi se mogu naći u ćelijama svih mikroorganizama koji žive u zemljištu (Alexander, 1977; Zavjagincev, 1982; Mišustin i Emcev, 1987; Mihailović, 1989; Tešić i Todorović, 1992; Govedarica i Jarak, 1995). Oni direktno utiču na promenljivost i evoluciju svih mikroorganizama u zemljištu. Prisustvo virusa dokazano je kako kod prokariotskih, tako i kod eukariotskih mikroorganizama. Nalaze se u ćelijama mezofilnih, termofilnih i psihrofilnih aerobnih i anaerobnih bakterija. Prisustvo virusa je dokazano i u ćelijama kod nekih plavo-zelenih i zelenih algi, zatim kvasaca i nekih protozoa i gljiva.
Najrasprostranjeniji su virusi bakterija (bakteriofag) i aktinomiceta (aktinofag). Prema tome, virusi se susreću u svim tipovima zemljišta u kojima žive bakterije i aktinomicete. Najviše su zastupljeni u černozemu, podzolima i baštenskom zemljištu. Uglavnom ih najviše ima u zemljištima bogatim organskom materijom. U većem broju su zastupljeni bakteriofagi sporogenih bakterija. Za aktinofage je značajno da su neki od njih polifagni tj. sposobni da inficiraju veći broj različitih vrsta aktinomiceta. Bakteriofagi kao i aktinofagi dobro podnose nedostatak vode u zemljištu.
Rasprostranjenost i značaj lišajeva u zemljištu
Lišajevi su mikroorganizmi u čiju zajednicu ulaze gljive i alge. U toj zajednici gljive (mikosimbiont) i alge (fikosimbiont) stupaju u idealnu simbiozu tipa mutualizma u kojoj oba simbionta imaju podjednaku korist. Lišajevi obično naseljavaju sredine u kojima vladaju najnepovoljniji ekološki uslovi i u kojima bi gljive i alge, da žive samostalno, veoma brzo uginule (Kursanov i Đačkov, 1954; Alexander, 1977; Zavjagincev, 1982; Mišustin i Emcev, 1987; Marinović, 1988; Tešić i Todorović, 1992; Govedarica i Jarak, 1995). Gljive u ovoj zajednici su snabdevači vodom, mineralnim materijama, CO2 i hormonima. Sem toga, gljive svojim hifama štite alge od isušivanja. Alge pak sa svoje strane gljive snabdevaju hranljivim materijama koje nastaju u procesu fotosinteze. Glavni deo ove simbiotske zajednice su gljive koje daju obeležja lišaju, jer se nalaze u daleko većoj masi od algi. Od gljiva su zastupljene askomicete, bazidiomicete i samo kod jedne vrste iišajeva niže gljive. U sastav lišajeva ulaze zelene i plavo-zelene alge.
Lišajevi imaju veoma veliku ulogu u procesu pedogeneze. Zahvaljujući njima vrši se fizičko i hemijsko razlaganje stena i minerala, kao i sinteza organske materije. Lišajevi prema tome, direktno učestvuju u stvaranju prvobitnog zemljišta stvarajući na taj način mogućnost da se takvo zemljište nasele mahovine, a potom i prave više biljke. Lišajevi žive na stenama, zemljištu i listovima i stablu biljaka dajući im žutu, narandžasto-mrku ili crnu boju. Zbog bujne vegetacije iišajevi su na prirodnim zemljištima manje zastupljeni. Uglavnom rastu na krečnjačkom i silikatnom zemljištu. Nema ih u obradivom zemljištu i plodnim livadama jer često obrada sprečava njihov razvoj.
Lišajevi mogu biti i štetni kada se razvijaju na kori voćaka jer izazivaju njihovo truljenje. Dobar su indikator zagađenja vazduha sa H2S i drugim štetnim gasovima, jer uglavnom naseljavaju sredine u kojima je vazduh veoma čist.
Određivanje brojnosti i enzimatske aktivnosti mikroorganizama u zemljištu
Učestvujući u transformaciji svih organskih i neorganskih jedinjenja, kao i u sintezi humusa mikroorganizmi menjaju fizičko-hemijska svojstva zemljišta, pokazujući stimulativni ili inhibitorni udcaj na rast i razviće gajenih biljaka.
Mogućnost upravljanja mikrobiološkim procesima u zemljištu otvara široke perspektive ne samo za održavanje već i za poboljšanje plodnosti zemljišta. Uspeh u tome prvenstveno zavisi od nivoa naših znanja kao i umeća da se iskoriste odgovarajuće metode za ispitivanje mikroorganizama u zemljištu. U tu svrhu za procenu biogenosti zemljišta potrebno je odrediti: ukupan broj bakterija, broj amonifikatora, gljiva, aktinomiceta, slobodnih azotofiksatora i azotobaktera, kao i aktivnost dehidrogenaze. Brojnost, kao i enzimatska aktivnost, u određenom mornentu predstavlja samo trenutačno stanje mikrobiološke aktivnosti zemljišta, te radi boljeg sagledavanja biogenosti određenog ekosistema predlaže se praćenje ovih parametara više puta u toku godine, odnosno vegetacije gajenih biljaka. Uzorci za mikrobiološke analize uzimaju se na sterilan način u sterilne najlonske vrećice sa dubine od 0-30 cm i 30-60 cm. Po potrebi uzorci se mogu uzimati i sa većih dubina. Određivanje brojnosti mikroorganizama se radi na odgovarajućim selektivnim hranljivim podlogama. Aktivnost oksido-redukcionog enzima dehidrogenaze utvrđuje se spektrofotometrijskom metodom koja se bazira na merenju ekstincije redukovanih tetrazolijum jedinjenja.
Mikrobiološke karakteristike zemljišta pod zasadom višnje gajene u proizvodnji bez korišćenja pesticida
Plodnost kao najvažnija osobina zemljišta je rezultat delovanja čitavog niza abiotičkih i biotičkih faktora. Važno mesto pripada mikroorganizmima koji svojom biohemijskom aktivnošću učestvuju u stvaranju i održavanju plođnosti zemljišta.
Intenzifikacija poljoprivredne proizvodnje uslovila je primenu različitih vrsta organskih i mineralnih đubriva i hemijskih sredstava zaštite, čime se vrši uticaj na fizičko-hemijska svojstva zemljišta, njegovu biološku aktivnost i plodnost. Čovek je u mogućnosti da čitavim nizom mera utiče na brzinu proticanja mikrobioloških procesa u zemljištu, a samim tim i na prinos gajenih biljaka.
Otuda brojnost, kao i enzimatska aktivnost mikroorganizama, mogu da posluže kao pokazatelj biogenosti zemljišta, odnosno njihove plodnosti.
U istraživanjima brojnosti i dehidrogenazne aktivnosti mikroorganizama u zemljištu pod zasadom višnje na planini Kukavici na plantažama DP ,,Porečje“ iz Vučja, lokalitet Igrište, pokazalo se da se ona menja u toku četiri godine (tabela 1)
Tabela 1. Brojnost i dehidrogenazna aktivnost mikroorganizama u zemljištu pod zasadom višnje
| Mikroorganizmi | Nakon 1 god. | Nakon 2 god. | Nakon 3 god. | Nakon 4 god. |
| Ukupan broj mikroorg. (106/g zemljišta) | 99,89 | 147,66 | 191,10 | 89,03 |
| Amonifikatori (106/g zemljišta) | 79,26 | 134,64 | 109,66 | 79,26 |
| Gljive (104/g zemljišta) | 19,54 | 39,09 | 47,77 | 26,06 |
| Aktinomicete (104/g zemljišta) | 1,08 | 1,11 | 2,17 | |
| Azotobakter (10/g zemljišta) | 0,0 | 0,0 | 0,0 | 0,0 |
| Slobodni azotofiksatori (105/g zemljišta) | 83,60 | 166,12 | 200,87 | 300,76 |
| Dehidrogenazna aktivnost (µg TPF/10 g zemljišta) | 24,0 | 76,0 | 57,0 | 28,0 |
| Proteazna aktivnost (žel. jed. zemljišta) | 2,5 | 5,0 | 7,5 | 10,5 |
| Ureazna aktivnost (ug N-NH4/g zemljišta) | 10,85 | 10,85 | 12,25 | 19,25 |
U drugoj i trećoj godini istraživanja je utvrđena najveća brojnost kao i dehidrogenazna aktivnost skoro svih ispitivanih grupa mikroorganizama. S obzirom da se radi o antropogeniziranom zemljištu klase PC sa različitim hemijskim svojstvima (pH 4,2-4,65, humus 0,8-1,76, K2O 7,5-15,5 mg, P2O5 0,5-5,0 mg na 100 g zemljišta) razumljivo je da brojnost pojedinih sistematskih i fizioloških grupa mikroorganizama varira. Pored toga, primena đubrenja, kao i kolebanje ekoloških faktora bitno utiču na mikroorganizme. Povećanje brojnosti ukupnog broja mikroorganizama, brojnosti amonifikatora, gljiva, kao i dehidrogenazne aktivnosti u drugoj i trećoj godini, a proteazne i ureazne u sve četiri godine, pokazuje da se biogenost zemljišta povećava. Brojnost aktinomiceta se iz godine u godinu povećava i najveća je u četvrtoj godini. Azotobakter nije konstatovan zbog kisele reakcije zemljišta koja onemogućava njegov razvoj. Ali zato se brojnost slobodnih azotofiksatora povećava iz godine u godinu, što doprinosi daljem povećanju biogenosti, odnosno plodnosti zemIjišta. Istraživanja su pokazala da se radi potpunijeg sagledavanja i praćenja mikrobiološke aktivnosti pod zasadom višnje moraju izvršiti mikrobiološke analize pre zasnivanja zasada. U toku razvoja takođe se moraju pratiti mikrobiološki procesi kako bi se mogli usmeravati u željenom pravcu.
Mikrobiološke karakteristike zemljišta pod različitim voćnim vrstama
Za ova istraživanja odabrano je osam različitih voćnih kultura: jabuka, kruška, trešnja, višnja, orah, šljiva, kajsija i dunja koje su uzgajane na zemljištu tipa karbonatni černozem. Uzorci za mikrobiloške analize uzimani su u fazi cvetanja biljaka. Istraživanja su pokazala da je brojnost pojedinih sistematskih i fizioloških grupa mikroorganizama bila različita.
Ukupan broj bakterija
Određivanje ukupnog broja bakterija je rađeno na agarizovanom ekstraktu zemljišta po Pochonu. Ukupan broj bakterija je pokazatelj opšte biogenosti i karakterističan je za svaki tip zemljišta. Ukupan broj bakterija, i njihova brojnost zavise od velikog broja abiodčkih i biotičkih fektora (Aristovskaja, 1965; Kalinović, 1975; Mišustin, 1975.
Naša istraživanja pokazuju da brojnost zavisi i od biljne vrste (slika 1). Dobiveni rezultati pokazuju da je ukupan broj bakterija bio različit. Najveći ukupan broj bakterija utvrđen je kod jabuke i višnje, a najmanji kod dunje.
Brojnost amonififcatora
Određivanje brojnosti amonifikatora je rađeno na mesopeptonskom agaru. Amonifikatori su veoma značajna fiziološka grupa mikroorganizama, jer vrše razgradnju proteina do amonijaka. Oni su u svim tipovima zemljišta veoma brojni, ali i dosta otporni na razliičite negativne uticaje (Alexander, 1977). Plodnija zemljišta sadrže veći broj amonifikatora. U našim istraživanjima veća brojnost amonifikatora je utvrđena kod kruške, a najmanja kod kajsije (slika 2).
Brojnost gljiva
Brojnost gljiva rađena je na Čapekovom agaru. Zahvaljujući kompleksnom enzimatskom sistemu ova sistematska grupa mikroorganizama je veoma značajna u transformaogi organskih ostataka, ali i drugih materija koje dospevaju u zemljište. Njihova brojnost je veća u šumskim zemljištima, kao i poljoprivrednim zemljištima koja su kiselija (Loub, 1965; Mišustin, 1975). Rezultati naših istraživanja pokazuju da je najveća brojnost gljiva utvrđena kod kruške, a najmanja kod jabuke (slika 3.).
Slika 1. Ukupan broj mikroorganizama; Legenda: 1.Jabuka; 2.Kruška; 3.Trešnja; 4.Višnja; 5.Orah; 6.Šljiva; 7.Kajsija; 8.Dunja.
Izostavljeno iz prikaza
Slika 2. Brojnost amonifikatora; Legenda: l.Jabuka; 2.Kruška; 3.Trešnja; 4.Višnja; 5.Orah; 6.Šljiva; 7.Kajsija; 8.Dunja.
Izostavljeno iz prikaza
Slika 3. Brojnost gljiva; Legenda: l.Jabuka; 2.Kruška; 3.Trešnja; 4.Višnja; 5.Orah; 6.Šljiva; 7.Kajsija; 8.Dunja.
Izostavljeno iz prikaza
Brojnost aktinomiceta
Određivanje brojnosti aktinomiceta je rađeno na sintetičkom agaru po Krasiljnikovu. Aktinomicete učestvuju skoro u svim procesima sinteze i razgradnje humusa i u stanju su da transformišu otpornije materije u zemljištu. Brojnost aktinomiceta zavisi od velikog broja abiotičkih i biotičkih faktora (Alexander, 1977; Kalinović. et al., 1985). Najveća zastupljenost je dobijena kod šljive, a najmanja kod jabuke (slika 4).
Brojnost slobodnih azotofiksatora
Određivanje brojnosti slobodnih azotofiksatora rađeno je na selektivnoj podlozi Fjodorova. Slobodni azotofiksatori fiksiraju atmosferski azot u količini od 20 kg/ha, ali isto tako mogu da koriste i manje količine mineralnog azota. Otuda neki istraživači ove bakterije zovu i oligonitrofilne bakterije. Oligonitrofili su osetljivi na dejstvo visokih doza azotnih đubriva koje smanjuju njihovu brojnost u zemljištu. Brojnost slobodnih azotofiksatora u našim istraživanjima je bila različita i zavisila je od biljne vrste (slika 5). Najveći broj oligonitrofilnih bakterija utvrđen je kod kajsije, a najmanji kod višnje. Prema istraživanjima većeg broja autora brojnost oligonitrofila je različita za svaki tip zemijišta (Klevenskaja et ai., 1970).
Slika 4. Brojnost aktinomiceta; Legenda: l.Jabuka; 2.Kruška; 3.Trešnja; 4.Višnja; 5.Orah; 6.Šljiva; 7.Kajsija; 8.Dunja.
Izostavljeno iz prikaza
Slika 5. Brojnost slobodnih azotofiksatora; Legenda: l.Jabuka; 2.Kruška; S.Tresnja; 4.Višnja; 5.Orah; S.Sljiva; 7.Kajsija; 8.Dunja.
Izostavljeno iz prikaza
Brojnost azotohaktera
Određivanje brojnosti azotobaktera vršeno je na selektivnoj podlozi Fjodorova. Zastupljenost azotobaktera je limitirana pH reakcijom zemljišta, koiičinom organske materije i fosforom, mikroelementima i vlagom (Alexander, 1977), te je jedan od najboijih pokazatelja plodnosti zemljišta. Azotobakter je značajan za zemljište jer lako stupa u asocijaciju sa korenom različitih biijnih vrsta i na taj način fiksira 20-55 kg/ha atmosferskog azota. U našim istraživanjima brojnost azotobaktera je bila najveća kod dunje, a najmanja kod jabuke. Veliki broj azotobaktera je utvrđen i kod šijive i trešnje (slika 6).
Siika 6. Brojnost azotobaktera; Legenda: l.Jabuka; 2.Kruška; S.Trešnja; 4.Višnja; 5.Orah; o.Sijiva; 7.Kajsija; 8.Dunja.
Izostavljeno iz prikaza
Enzimatska aktivnost kao indikator biogenosti zemljišta
Enzimi su specijalna grupa proteina koji katalizuju biohemijske procese u zemljištu, te mogu biti pokazatelj mikrobiološke aktivnosti (Tabatabai, 1982). Učestvujući u biološkim ciklusima kruženja C, N, P i S, enzimi imaju značajnu ulogu u sintezi humusa, a samim tim i plodnosti zemljišta.
Enzime u zemljištu sintetišu mikroorganizmi, životinje i biljke. Većina autora smatra da su najveći producenti enzima u zemljištu mikroorganizmi (Skujinš, 1978; Ladd, 1978). Takođe, enzimi mrtvih ćelija mogu značajno uticati na biohemijske procese u zemljištu (Kiss et al., 1978). Enzimi u zemljištu mogu biti slobodni u zemljišnom rastvoru, ili vezani za organske ili neorganske delove zemljišta.
Do sada je određena aktivnost oko pedeset enzima u zemljištu iz grupe: oksidoreduktaza, hidrolaza, transferaza i liaza (Ladd, 1978; Lynch, 1983).
Po Burnsu (1982), celokupna enzimatska aktivnost u zemljištu zavisi od broja živih ćelija, sadržaja gline i humusnih koloida, te je na osnovu toga podelio enzime u zemljištu na deset kategorija koje nisu strogo odeljene.
Enzimatska aktivnost praćena periodično može biti pokazatelj produktivnosti zemljišta (Kiss et al., 1978), može se koristiti za indirektnu meru mikrobiološke biomase (Ladd, 1978), kao i pokazatelj razgradnje organske materije u zemljištu (Spalding, 1980). Stimulativno dejstvo korenskih izlučevina na aktivnost enzima u zemljištu dokazano je u radovima mnogih autora (Kiss et al., 1978; Boero i Thien, 1979; Speiret et al., 1981; Milošević, 1987). Fizičkohemijska svojstva zemljišta i primena agromeiorativnih mera značajno utiču na enzimatsku aktivnost zemljišta (Cervelli et al., 1978; Milošević, 1990), kao i kontaminaciju zemljišta teškim metalima (Mathur, 1982).
Dehidrogenazna aktivnost
Određivanje aktivnosti enzima dehidrogenaze rađeno je spektrofotometrijskom metodom po Lenhardu (1956) modifikovanoj po Thalmannu (1967). Dehidrogenaze su enzimi koji učestvuju u različitim energetskim transformacijama, ciklusu trikarbonskih i dikarbonskih kiselina, aerobnim i anaerobnim fermentacijama, kao i drugim energetskim putevima. Određivanje dehidrogenazne aktivnosti može da posluži kao opšti pokazatelj nivoa biološke aktivnosti, odnosno plodnosti zemljišta (Skujinš, 1978; Lynch, 1983; Milošević, 1990; Sikora, 1990). Naša istraživanja dehidrogenazne aktivnosti u različitim tipovima zemljišta pokazuju da je ona najveća kod trešnje i oraha, a najmanja kod kruške i šliive (slika 7). Vrednosti utvrđene za aktivnost dehidrogenaze su uglavnom u korelaciji sa ukupnim brojem bakterija.
Mikrobiologija smrznutog voća
Marija Škrinjar i Gordana Dimić
Voće se konzerviše primenom niskih temperatura kao kaša, rolend, polublok, blok i griz. Smrznute kaše se proizvode od svih vrsta voća, a priprema za smrzavanje obuhvata i primarnu termičku obradu, tokom koje se smanjuje inicijalni broj mirkoorganizama.
Za rolend, polublok, blok i griz najčešće se koristi jagodasto, bobičasto i sitno koštičavo voće, a priprema plodova za smrzavanje ne obuhvata prethodnu termičku pripremu.
U literaturi se princip konzervisanja hrane primenom temperature smrzavanja opisuje kao krioanabioza. Ovim procesom dolazi i do smrzavanja vode, što omogućava produženu održivost proizvoda.
Ponekad se u toku procesa smrzavanja, najčešće u tehnologiji smrznutih kaša, primenjuju aditivi, koji deluju kao antioksidanti i sekvestranti (Taylor, 1980). Najčešće se koriste askorbinska kiselina, koja sprečava oksidativne promene, i limunska, koja sprečava promenu boje (Miiller, 1983).
U prehrambenoj industriji koriste se razne metode kako bi se postiglo brzo smrzavanje proizvoda. Postoji metod smrzavanja u struji hladnog vazduha, koji je jedan od najčešće primenjivanih metoda, zatim indirektno smrzavanje kontaktnim putem, smrzavanje direktnim potapanjem proizvoda u rashladno sredstvo, kriogene i druge metode (Niketić-Aleksić, 1982).
Sveže voće ili kaša od voća najčešće se smrzavaju pri temperaturi od -30°C ili nižoj. Nakon smrzavanja, temperatura u sredini ploda ili u kaši iznosi najmanje -15°C.
Prema brzini smrzavanja, smrznuto voće može se proizvesti smrzavanjem, brzim smrzavanjem i trenutnim smrzavanjem (Potparić et al., 1979).
Voće se na tržištu može nalaziti, prema brzini smrzavanja, načinu pripreme i proizvodnje (Pravilnik o kvalitetu proizvoda od voća, povrća i pečurki i pektinskih preparata, ,,S1. list SFRJ“, br. 1, 1979) kao:
- smrznuto voće,
- brzo smrznuto voće,
- smrznuto voće sa šećerom,
- trenutno smrznuto voće sa šećerom,
- smrznuto voće u sirupu,
- brzo smrznuto voće u sirupu, i
- trenutno smrznuto voće u sirupu.
Uskladišteni proizvodi smrznutog voća čuvaju se pri temperaturi od -18°C ili nižoj, osim smrznute šljive i višnje, koje se čuvaju pri temperaturi od -20°C ili nižoj.
Smrznuta kaša od voća dobija se pasiranjem posebno pripremljenih zdravih i neoštećenih plodova svežeg voća. Skladištenje se vrši u istim temperaturnim uslovima kao čuvanje voća (-18°C iii niže).
Mikroorganizmi ispoljavaju različitu osetljivost prema niskim temperaturama. Neki preživljavaju proces smrzavanja bez većeg oštećenja ali ipak u tom periodu ne mogu izazvati kvar proizvoda. Nesporogene bakterije su uglavnom mnogo osetljivije prema niskim temperaturama, za razliku od sporogenih, pa se njihov broj tokom vremena smrzavanja znatno redukuje (Silliker et al., 1980).
Mnogi mikroorganizmi se uništavaju u najvećem broju ili dolazi đo oštećenja njihove strukture, kada su izloženi dejstvu temperature između -2 i -10°C. Interesantno je da ova temperatura mnogo nepovoljnije đeluje na većinu mikroorganizama, nego temperatura od -15°C, -20°C ili čak -30°C. To se može videti i iz tabele 1, u kojoj je prikazan procenat preživljavanja bakterija u namirnici, u zavisnosti od temperature i vremena skladištenja (Miiller, 1983).
Svakako da na mogućnost preživljavanja mikroorganizama, pored temperature i vremena skladištenja, veliki uticaj ima i sastav namirnice, zatim inicijalni broj mirkoorganizama ustanovljen na voću pre smrzavanja, kao i drugi faktori.
Tabela 1. Procenat preživljavanja bakterija u uslovima niskih temperatura tokom različitog vremena skladištenja
| Temperatura skladištenja (°C) | Vreme skladištenja (dani) | |||||
| 0 | 115 | 178 | 192 | 206 | 220 | |
| -10 | 100 | 6,1 | 3,6 | 2,1 | 2,1 | 2,5 |
| -15 | 100 | 16,8 | 10,4 | 3,9 | 10,0 | 8,2 |
| -20 | 100 | 50,7 | 61,0 | 57,4 | 55,0 | 53,2 |
Poseban problem, sa zdravstvenog i ekonomskog aspekta predstavljaju mirkoorganizmi, čija se struktura tokom smrzavanja samo narušava, pa se nakon odrmrzavanja proizvoda, mikroorganizmi mogu, kada se nađu u povoljnim uslovima, ponovo razmnožavati i obavljati svoju uobičajenu metaboličku aktivnost. To je naročito nepoželjno kada se radi o toksigenim mikroorganizmima. Neki od njih mogu za veoma kratko vreme i pri relativno niskoj temperaturi, kao što je temperatura frižidera, sintetisati toksične metabolite. Tako BuIIerman (1976) navodi da su Penicillium vrste proizvodile toksine u namirnicama koje su skladištene pri temperaturi od 5°C.
S druge strane, neki toksini, sintetisani od strane mikroorganizama pre smrzavanja namirnice, neosetljivi su na ovaj proces. Poznato je, da struktura toksina bakterija Clostridium botulinum i Staphylococcus aureus ostaje nepromenjena tokom smrzavanja, pa se ovi toksini mogu ustanoviti u namirnici i nakon odmrzavanja i to u istoj koncentraciji, kao pre smrzavanja (Silliker et al., 1980).
Mnoge grampozitivne bakterije, kao što su neke vrste roda Bacillus, Clostridium, Lactobacillus, Staphylococcus, Micrococcus i Streptococcus, prilično su otporne prema temperaturi smrzavanja i taj proces preživljavaju u velikom broju. Gramnegativne bakterije (npr. E. coli, vrste roda Pseudomonas i Alcaligenes) mnogo su osetljivije prema temperaturama smrzavanja.
Bez obzira što se mikroorganizmi pri tako niskoj temperaturi, kao što je ona u toku smrzavanja, ne mogu razmnožavati, ponekad njihovi enzimi ostanu aktivni i svojom delatnošću dovode do nepoželjnih organoleptičkih promena u proizvodu (Christophersen, 1968). Aktivnost npr. lipolitičkih i proteolitičkih enzima tokom skladištenja namirnice pri temperaturi od -10°C ili nižoj nije zaustavljen, radi čega može doći do kvarenja proizvoda dejstvom ovih enzima.
Mikroorganizmi, koji rastu pri niskim temperaturama, sadrže u ćelijama povećane količine nezasićenih masnih kiselina i to u lipidima ćelijske membrane. Takođe je poznato, da se transport rastvora kroz ćelijsku membranu odvija brže, nego npr. kod mezofilnih mikroorganizama, verovatno, usled prisustva lipida sa nižom tačkom topljenja. Time im je omogućen ne samo opstanak, već i razmnožavanje pri nižim temperaturama.
U mikropopulacijama smrznutog voća najveći udeo imaju kvasci i druge gljive, iako mogu biti prisutne i bakterije.
Većina kvasaca može se razmnožavati pri prilično niskoj temperaturi (7°C), pa njihova pojava u smrznutom voću nije neočekivana, a najvećim delom potiču iz zrelog voća.
Iz smrznutog voća, najčešće su izolovani predstavnici dva roda i to Saccharomyces i Crjptococcus. Ovi kvasci poznati su po širokom rasprostranjenju i takođe po psihrotrofnim osobinama. Rod Cryptococcus može se razmnožavati čak pri -12°C (Bem i Adamič, 1991).
Gljive, koje preživljavaju proces smrzavanja, uglavnom potiču iz rodova Penicillium, Aspergillus, Mucor, Rhizopus, Fusarium, Botrjtis, Cladosporium i Alternaria.
Takođe se mogu razmnožavati pri niskim temperaturama, čak nižim od onih koje su minimalne za razmnožavanje kvasaca. Tako se neke zigomicete (Mucor spp., Rhizopus spp.) mogu razmnožavati pri -8°C, zatim Cladosporium i AUemaria spp. pri -12°C, a Fusarium i PeniciUium vrste čak pri temperaturi od -18°C.
Kuehn i Gunderson (1963) izolovali su iz smrznutih želiranih proizvoda od voća AspergiUus flavus, Cladosporium cladosporioides i brojne vrste roda Penicillium (P. aurantiogriseum, P. expansum, P. griseofulvum, P. implicatum i P. janthineUum).
Od bakterija, u smrznutom voću mogu se nalaziti vrste rodova BaciUus, Pseudomonas, Lactobacittus, Alcaligenes i Achromobacter, iako mogu biti prisutne i druge, pre svega, sporogene bakterije (Žakula, 1980; Miiller, 1983). Prema Bemu i Adamiču (1991), pojedini sojevi roda Pseudomonas mogu se razmnožavati do -6°C, a roda Bacillus do -5°C.
Ukupan broj aerobnih mezofilnih bakterija, koji može biti ustanovljen u smrznutom voću, veoma je različit. Dimić (1994) navodi, da je broj bakterija u smrznutoj kupini iznosio od 600 do 4000 u 1 g, malini od 4000 do 56000, u šljivi je bio znatno niži (30 do 800), dok je broj bakterija zabeležen u smrznutoj višnji bez koštica bio između 60 i 8000. Smrznuta višnja sa košticom bila je u većem stepenu kontaminirana bakterijama. U tom proizvodu ustanovljeno je čak 40.000 aerobnih mezofilnih bakterija u 1 g, iako je uglavnom taj broj bio niži. Gljive, a posebno kvasci takođe su bili zastupljeni u istim uzorcima smrznutog voća, ali najčešće u malom broju.
Mikrobiologija sušenog voća
Marija Škrinjar i Gordana Dimić
Jedan od vidova konzervisanja voća je sušenje, Ovim postupkom smanjuje se mogućnost daljeg razmnožavanja prisutnih mikroorganizama zbog smanjenog sadržaja slobodne vode.
Sadržaj vode, koji u svežem voću iznosi između 80 i 90%, zavisno od vrste voća, postupkom sušenja smanjuje se na 20 do 30%, odnosno a^, vrednost voća nalazi se između 0,85 i 0,60 (Silliker et al., 1980). Tako nižak sadržaj slobodne vođe u tkivu voća, uz povećanu koncentraciju šećera, predstavlja nepovoljnu sredinu za razmnožavanje većine mikroorganizama. U tim uslovima, ishraha mikroorganizama veioma se teško bdvija, što utiče i na brzinu razmnožavanja, a u krajnjoj liniji može doći i do njihovog uginuća. Ovaj način sprečavanja rasta i razmnožavanja mikroorganizama poznatje pod nazivom kseroanabioza.
Pre sušenja plodovi voća se peru vodom, čime se odstranjuje određen broj mirkoorganizama sa njegbve površine. Ponekad se voće nakon pranja uranja u alkalni rastvor, kako bi se plodovi što pre oljuštili. Korišćenjem reciklične vode za pranje može se postići efekat suprotan od željenog, što ima za posledicu povećan broj mikroorganizama na površini voća.
Za sušenje odabiraju se celi plodbvi ili delovi svežeg ili tehnološki zrelog voća.
Postupci sušenja voća različiti su i zavise od prethodne pripreme, od hemijskih i fizičkih osobina svežeg voća, kao i drugih faktora (Niketić-Aleksić, 1982).
Najstariji i najekonomičniji način sušenja voća jeste sušenje na suncu. Ovaj postupak naročito je podesan u zemljama sa većim brojem sunčanih dana tokom godine. Na ovaj način dobija se visoki kvalitet sušenog voća, jer radi niske temperature sušenja dolazi do neznatnih promena u hemijskom sastavu voća.
Pored ovog načina, postoji i sušenje voća konvekcionim strujanjem zagrejanog vazduha u kontrolisanim uslovima. U industriji ovaj se postupak najčešće priihenjuje, a odvija se u posebno konstruisanim sušnicama.
Postoji i sušenje uz primenu rasprskavanja, zatim sušenje u peni i liofilizacija. Ovim poslednjim postupkom dobijaju se dehidrisani proizvodi izuzetno visokog kvaliteta. Međutim, postupak je prilično skup, pa se ređe primenjuje u industriji.
Sušeno voće stavlja se u našoj zemlji u promet (Pravilnik o kvalitetu proizvoda od voća, povrća i pečurki i pektinskih preparata, ,,S1. list SFRJ“, br. 1, 1979) kao:
- sušene šljive,
- sušene smokve i
- sušeno grožđe.
Preporučuje se da se smokve suše na temperaturi između 54 i 60°C. Pri toj temperaturi svakako da se smanjuje broj prisutnih mikroorganizama. Međutim, neki mikroorganizmi, kao što su kvasci, koji se često nalaze u unutrašnjosti ploda, ovaj tretman preživljavaju.
Proces sušenja šljiva, koji se odvija 18 do 24 časa pri 74°C (kontrolisani uslovi), preživljavaju bakterijske spore, dok se vegetativni oblici uništavaju. U osušenim plodovima kiijavost bakterijskih spora onemogućena je usled niske aw vrednosti i niske pH vrednosti voća. Međutim, ako se sadržaj slobodne vode u tkivu poveća, može doći do klijanja spora, a time i do pojave kvarenja voća.
U osušenom voću neki mikroorganizmi ipak mogu rasti i razmnožavati se. U mikropopulacijama preovlađuju kserofilne gljive i osmofilni kvasci, koji se mogu razmnožavati pri tako niskim a„ vrednostima.
U tabeli 1 prikazane su, prema Sillikeru et al. (1980) minimalne a„ vrednosti, pri kojima se može odvijati razmnožavanje pojedinih plesni i kvasaca, a koji se u literaturi navode kao kontaminenti sušenih namirnica, uključujući i sušeno voće.
Neophodno je, međutim, napomenuti da se minimalne aw vrednosti, neophodne za rast nekih mikroorganizama, citirane od strane različitih autora (Pitt i Hocking, 1985; Northolt i Soentoro, 1988), donekle međusobno razlikuju.
O pojavi mikroorganizama na sušenom voću i njihovim toksičnim metabolitima u literaturi postoje brojni podaci.
Boyacioglu i Goniil (1990) ispitivali su 284 uzprka suvih smokava uzetih jednim delom iz pogona za sušenje, a drugim sa tržišta u Turskoj u toku 1986. godine, na prisustvo aflatoksina Bl, B2 i G2. Aflatoksin B1 ustanovili su u 4% ispitanih uzoraka u koncentraciji od 112,3 μg/kg, a aflatoksin B2 i G2 u 2% uzoraka u koncentracijama od 50,6 i 41,4 μg/kg.
Tokom 1987. godine Akerstrand i Moller (1989) ispitujući prisustvo gljiva i aflatoksina u 28 uzoraka suvih smokava, uvezenih iz Turske, takođe su pronašli aflatoksin u više uzoraka u koncentracijama između 5 i 203 μg/kg.
Sharman et al. (1991) ispitivali su kontaminaciju suvih smokava i voćne kreme od smokava, proizvoda uvezenih iz Turske u periodu novembar 1988. — januar 1989., aflatoksinom. Uočili su, da je 24% uzoraka sadržavalo aflatoksin u koncentracijama većim od 10 /tg/kg. Najveća koncentracija aflatoksina, ustanovljena tokom tih istraživanja, iznosila je 165 μg/kg.
Tabela 1. Minimalne vrednosti neophodne za rast pojedinih vrsta gljiva
| Mikroorganizam | aw vrednost |
| Allemaria ciiri | 0,84 |
| Aspergillus candidus | 0,75 |
| A.flavus | 0,78 |
| A. fumigatus | 0,82 |
| A. niger | 0,77 |
| A. ochraceus | 0,77 |
| A. versicolor | 0,78 |
| A. iventii | 0,84 |
| Chrysosporium fastidium | 0,69 |
| C. xerophilum | 0,71 |
| Emericella nidulans | 0,78 |
| Eurotium amstelodami | 0,70 |
| E. chevalieri | 0,71 |
| E. herbariorum | 0,74 |
| Xeromyces bisporus | 0,61 |
| Paecilomyces variotii | 0,84 |
| Pemcillium brevi-compactum | 0,81 |
| P. chrysogenum | 0,79 |
| P. cilrinum | 0,80 |
| P. aurantiogriseum | 0,81 |
| P. expansum | 0,83 |
| P. freipientans | 0,81 |
| WaUemia sebi | 0,75 |
| Debaromyces hanseni | 0,83 |
| Saccharomyces bailii | 0,80 |
| S. rourii | 0,60 |
U periodu od marta do kraja maja 1989. godine, Gelosa (1990) je ispitao 110 uzoraka suvih smokava, uvezenih iz Indije u Italiju, na prisustvo gljiva i aflatoksina. Kako je ustanovio, 14,5% sadržavalo je aflatoksin u koncentraciji od 5 do 337 μg/kg, a u 60,9% uzoraka bile su prisutne gijive. U mikropopulaciiama dominirale su vrste roda Aspergillus i Penicillium, koje su izolovane iz 45,4 i 22,3% uzoraka suvih smokava. Ostale vrste pripadale su rodovima Cladosporium, Paecilomyces, Altemaria, Botrytis, Phoma, Rhizopus, Mucor i Syncephalastrum.
Na čest nalaz Aspergillus i Penicillium vrsta u sušenom voću ukazivali su i drugi autori. Mislivec (1977) izolovao je A. ochraceus, A. niger i P. aurantiogriseum iz različitog sušenog voća. A. niger navodi se kao čest kontaminent suvih grožđica (King et al., 1981; Pitt i Hocking, 1985). P. brevi-compactum izrazito je kserofilna gljiva, jer se razmnožava pri a„ vrednosti od 0,78, prema Hockingu i Pittu (1979). Izolovana je iz suvih namirnica, uključujući i sušeno voće.
Mnogo otpornije na nizak sadržaj slobodne vode u sušenom voću, a time i često prisutne su gljive iz podrazređa Ascomycotina. Ovo se, pre svega, odnosi na gljive iz grupe, ranije opisivane kao Aspergillus glaucus, a sada kao vrste Eurotium chevalieri, E. amstelodami i E. herbariorum, kao i na kvasce Xeromyces bisporus, Saccharomyces rouxii i Hanseniaspora sp.
Taksonomija gljive E. herbariorum (slika 1) prilično je diskutabilna, jer je u literaturi opisivana od strane raznih autora pod različitim nazivima (E. repens, E. rubrum, Aspergillus repens). Samson i van Reenen-Hoekstra (1988) smatraju da se radi o istoj vrsti i zbog sposobnosti stvaranja askospora svrstavaju je u klasu Ascomycetes i citiraju kao E. herbariorum.
Ova vrsta raste u širokom temperaturnom rasponu od 5 do blizu 40’C, sa optimalnom temperaturom rasta između 25 i 27°C. Do klijanja spora u sredini sa pH vrednošću od 3,8 i a, vrednošću 0,75 može doći i nakon 98 đana. Ima široko rasprostranjenje, a naročito je čest kontaminent namirnica sa niskim sadržajem slobodne vode. Pitt i Hocking (1985) izolovali su E. herbariorum iz suvih šljiva, a Frisvad (1988) je opisuje kao proizvođača sterigmatocistina.
Kserofilna gljiva Xeromyces bisporus optimalno se razmnožava pri a„ vrednosti 0,85, dok je minimalna a^, vrednost, pri kojoj se vrsta još uvek može razmnožavati, znatno niža (0,61). Interesantna je njena mogućnost razmnožavanja u atmosferi sa svega 1% O2 i čak 95% CO2 (Dallyn i Everton, 1969). Xeromyces bisporus izolovan je iz australijskih suvih šljiva (Pitt i Christian, 1968), kineskih datula i suvih grožđica (Pitt i Hocking, 1985).
Kod suvih šljiva i datula česta je pojava kiselkastog kvarenja, do kojeg dolazi ako je povećan sadržaj vlage u plodovima (22%). Ovi simptomi, sa karakterističnim mirisom na kvasac i alkohol i kiselim ili gorkim ukusom plodova, izazvani su kvascima Saccharomyces rouxii i Har eniaspora valbyensis (Pitt i Hocking, 1985).
S. rouxii ispoljava izrazito kserofilne osobine (Pitt, 1975). U fruktoznom rastvoru može rasti čak pri a„ vrednosti 0,62. Pitt i Hocking (1985) zapazili su stvaranje askospora u toku rasta S. rouxii na suvim šljivama, u kojima je a„ vrednost iznosila ispod 0,70. Ovaj kvasac takođe može rasti u veoma širokom rasponu pH vrednosti (od 1,8 do 8,0), što svakako utiče na njegovo rasprostranjenje u različitim sredinama.
Slika 1 E. herbariorum: rast kolonija na Czapek-ovoj podlozi, a. i Sabouraud dekstroznom agaru, b., c. radijalne koniđijaine glavice (xlO0), d. kleistotecije (x320), e.f. vezikula, fijalide i konidije (x1600)
Mikrobiologija maslina i proizvoda od maslina
Gordana Dimić i Marija Skrinjar
Maslina (Olea europea L.) je kultura karakteristična za mediteransko klimatsko područje. Izvan Mediterana gaji se, aii znatno manje u Kaliforniji, Meksiku, duž obala Južne Amerike, Australije i Tajanu. Najbolje uspeva u oblastima sa srednjim godišnjim temperaturama od 11 do 12°C, dok se temperaturna valenca kreće od -15 do 57°C (Bubić, 1977).
Po nekim svojim osobinama maslina je vrlo specifična u odnosu na druge vrste voća. Punu plodnost dostiže tek između 20 i 30 godina. Koštuničav plod zbog prisustva glukozida oleuropeina, gorkog je i opornog ukusa (Amiot et ak, 1989). Tokom sazrevanja zelenih maslina ugljeni hidrati se transformišu u gliceride masnih kiselina (Rac, 1964).
Zbog visokog sadržaja uljane komponente (kod nekih sorti i preko 40%), masline se najčešće koriste za proizvodnju jestivog ulja.
Značajan problem industrije maslinovog ulja predstavljaju Pseudomonas vrste, koje kontaminiraju sirovinu. One luče enzim lipazu, koja hidrolizuje maslinovo ulje (Adams i Brawley, 1981a; Bloquel, 1980). Lipolitičku aktivnost ispoljavaju i druge grupe mikroorganizama, kao što su Micrococcus caseolyticus i Sacharomycopsis lipolytica (Jonsson, 1976).
Brojna ispitivanja pokazala su da lipaza, naročito psihrotrofnih bakterija, može biti toplotno rezistentna (Cogan, 1977), tako da se ni zagrevanjem u maslinovom ulju ne mogu sprečiti hidrolitički procesi.
Anderson et al. (1979) navode podatak da lipaza Pseudomonas fluorescens ostaje aktivna nakon pasterizacije, čak i sterilizacije.
Zagrevanjem maslinovog ulja 19 sek. na 150°C, Adams i Brawley (1981b) konstatovali su da je 32,7% lipaze Pseudomonas spp. ostalo nerazgrađeno.
U toku vegetacije, ili skladištenja, na plodovima maslina može doći do razvoja plesni. Kao posledica njihove aktivnosti nastaju nepoželjne promene, koje se odražavaju na kvalitet proizvoda. Lipolitičke plesni, Gleosporium olivarum, Mucor miehei i druge, hidrolizuju trigiiceride u maslinama i maslinovom ulju (Akhtar et al., 1974; Moskowitz et aL, 1977; Maznelos, 1978).
Mnoge plesni u stanju su da sintetišu različite toksične metabilite, mikotoksine, koji su zbog svog štetnog dejstva već niz godina predmet opsežnih istraživanja. S toga, njihov nalaz u životnim namirnicama predstavlja opasnost po zdravlje potrošača.
Iz maslinovog ulja izolovani su aflatoksin (Perez et ak, 1973; Toussaint et al., 1977) i ohratoksin A (Letutour et al., 1983). Ove mikotoksine proizvode saprofinte plesni rodova Aspergillus i PenicilLium. Najznačajnijim producentima aflatoksina smatraju se vrste iz grupe A. flavus-oryzae, A. flavus i A parasiticus. Temperaturni optimum za njegovu sintezu kreće se između 24 i 28°C, što je karakteristično za područja gde se masline gaje. Ohratoksin A prvi put je bio izolovan iz plesni A. ochraceus.
Osim što se koriste za proizvodnju jestivog ulja, zelene i crne masline se konzervišu biološkim putem, mlečnokiselom fermentacijom, u slanom nalivu (Hulme, 1971; Navarro et al., 1977; Brighigna i Pelagatti, 1980; Papamichael i Balatsoura, 1988; Abad i Infgo, 1988; Brighigna et al., 1990).
Mlečnokisele bakterije, koje se pod određenim uslovima pojavljuju kao uzročnici kvara svežih maslina, u procesu biološkog konzervisanja imaju korisnu ulogu. Jedna od najznačajnijih njihovih osobina je konverzija ugljenih hidrata, pre svega glukoze u mlečnu kiselinu, kao glavni proizvod (Rogosa, 1974; Garvie, 1986).
Mlečnokisela fermentacija odvija se pod uticajem mlečnokiselih bakterija iz rodova Leuconostoc, Lactobacillus, Streptococcus (N-Str.) i Pediococcus (Gonzales i Duran, 1981; De Roissart, 1983; Stackebrandt, 1983). Dominiraju sojevi L. mesenteroides, Lb. planlarum i Lb. brevis.
Ukoliko uslovi ne zadovoljavaju, fermentacija inicirana od strane L. mesenteroides se ne nastavlja. U tom slučaju dominaciju preuzimaju mikroorganizmi, koji razlažu stvorenu mlečnu kiselinu, pri čemu dolazi do skretanja fermentacije u smeru kvara.
Normalno odvijanje procesa može biti inhibirano neadekvatnim ispiranjem baze (NaOH), kojom se masline tretiraju pre fermentacije, da bi se uklonio gorki glukozid oleuropein. Naime, nakon branja maslina, oleuropein se raspada na aglikon i enolnu kiselinu, razgradne produkte, koji inhibiraju razvoj bakterija mlečne kiseline, pre svega L. mesenleroides (Fleming et ak, 1973). To ima za posledicu kvarenje biofermentisanih maslina, naročito kvascima i koliformnim bakterijama (Etchells et ak, 1966).
Fermentisane masline sadrže 1 do 1,2% mlečne kiseline, dok se pH naliva kreće između 3,7 i 4,2. Proizvod sa višim pH vrednostima, lošeg je kvaliteta, a može biti i štetan po zdravlje, ako su prisutne patogene vrste mikroorganizama. Dejstvom proteolita mogu nastati procesi trulenja.
Razvoj kvasaca može biti indukovan sporim stvaranjem kiseline i slabom anaerobnošću fermentacionog sistema. U kontaminiranim nalivima maslina pronađene su brojne vrste kvasaca iz rodova Saccharomyces, Rhodotorula, Hansenula, Torulopsis, Pichia, Candida, Debaryomces (Duran i Gonzalez, 1977; E1 Nakhal et al., 1981).
Najveći problem predstavlja narušavanje teksture plodova od strane pektolitičkih kvasaca. Ovi kvasci rastu aerobno na površini naliva i proizvode pektolitičke enzime, koji difunduju u plodove. Enzimi pektinesteraza i poligalakturonaza razgrađuju pektin, strukturnu komponentu ćelijskih zidova tkiva maslina, pri čemu nastaje omekšavanje plodova (Vaughn et al., 1972). Uključivanjem kvasaca, uporedo sa stvaranjem kiselina od strane mlečnokiselih bakterija, dolazi do njihove potrošnje i podizanja pH vrednosti naliva.
Endopektat liaza, koju proizvode termofilne bakterije roda Bacillus (B. pumilis), takođe uzrokuju enzimatsku degradaciju pektinskih materija tkiva masiina (Karbassi i Luh, 1979). Narušavanje teksture pojavljuje se samo kada je pH unutar granica za aktivnost pektat liaze. To se može desiti kada se termofilne Bacillus spp. razmnožavaju pre nego što mlečnokisele bakterije proizvedu dovoljno kiseline, da bi snizile pH.
U novije vreme postoje indicije da kiseloformirajući kvasci, takođe imaju svoju ulogu u fermentaciji maslina. Kulture kvasaca Saccharomyces, Hansenula, Pichia, Torulopsis i Candida, koje su izolovali Vaughn et al. (1976), iz glukoze proizvode sirćetnu i mlečnu kiselinu. Autori su konstatovali da nije bilo značajnije lipolize, ili pektolize. Kvasci nisu inhibirali razmnožavanje Lb. plantarum.
Pojavu „ribljih očiju“, ili „gasnih džepova“ uzrokuju gramnegativne bakterije. Ona se uglavnom dešava kod određenih sorti, Moron i Gordal (Hulme, 1971).
Na skretanje fermentacije u nepoželjnom pravcu utiču i Clostridium, Propionobacterium i Desulfovibrio vrste (Stamer, 1987). Pri tome, sastav organskih kiselina, njihov odnos i senzorne osobine, odstupaju od normalnih. Javlja se neprijatan ukus, koji potiče od propionske, buterne, izobuterne, kapronske i drugih kiselina. Klostridije pored buterne kiseline, sintetišu amine i nitrozamine, jedinjenja štetna po zdravlje Ijudi.
Gonzalez et al. (1980) ustanovili su odgovornost Propionobacterium acnes za pojavu propionske kiseline, tokom skladištenja maslina. Formiranje propionske kiseline je znatno redukovano na višim koncentracijama NaCl (8 do 10%) i nižim pH (3,6 do 3,8) (Navarro et al., 1978).
Andreotti et al. (1980) zapazili su da znatan gubitak slobodnih aminokiselina, koji se javlja kođ crnih fermen’dsanih maslina, izlaže proizvod bakterijskom kvaru, ako se ne stabilizuju toplotnom sterilizacijom. Kvar se dovodi u vezu sa porastom sadržaja azota (140 mg/100 g), a gubitak slobodnih aminokiselina sa odgorčavanjem i oksidacionim tretmanom pre fermentacije.
Fermentisane masline nalivaju se 7 do 8%-tnim nalivom, koji sadrži 0,6 do 0,9% mlečne kiseline, zatvaraju pod vakumom u tegle i pasterizuju na 60’C, ili se nalivaju vrelim nalivom (80 do 82’C) i pasterizuju.
Stabilizacija fermentisanih maslina koje se pakuju u nehermetičnu ambalažu, postiže se hlađenjem ili dodavanjem konzervansa, 0,1% sorbata ili 0,1% benzoata. Ispitujući uticaj metil-eugenola, sorbinske kiseline i začinskog ulja na rast plesni A. ochraceus, A. ni.ger, P. clavigerum i P. expansum, izolovanih iz maslina, Kivanc i Akgul (1990) su najveću inhibiciju rasta dobili sa sorbinskom kiselinom, u svim slučajevima i naročito na niskim temperaturama skladištenja (5°C).