Radim Cerkal

Changes Caused by Genotype and Environmental Conditions in Beta-Glucan Content of Spring Barley for Dietetically Beneficial Human Nutrition

Over the 5-year period (2000–2004), a significantly higher β-glucan content was detected in the waxy varieties Washonubet, Wabet, and Wanubet (6.8–7.6%) and lines formed by crossing these varieties with malting varieties (5.8–7.1%). Conversely, the non-waxy hulled malting-type varieties Kompakt (4.0%) and Krona (4.3%) had significantly lower contents of β-glucan. The observations also showed that concentrations of β-glucans in 2000–2004 were significantly affected not only by varieties, but also environmental conditions in the growing periods and interactions of these two factors. Higher precipitation during the flowering time and grain filling period and lower temperatures during the flowering time in 2002 had negative effects on concentration of β-glucans. Conversely, drier and warmer weather in 2003 enhanced the content of β-glucans. The results show that it is possible to increase the content of β-glucan in spring barley grain by implementing selective breeding practices. Compared to the parental malting varieties, the mean content of β-glucans in F4–F8 generations was increased by 1.8 and 2.0% by recombination in lines Kompakt × Wabet and Wanubet × Krona, respectively. Significant effect of environmental conditions and their interactions with varieties indicated the necessity to assess standard qualities of barley as a food material.

Fusariové mykotoxiny v zrnu ječmene jarního a jejich přenos do sladu.

Fusarium Head Blight (FHB) is a worldwide spread disease caused by microscopic filamentous fungi of Fusarium spp. which infest cereals during vegetation period in the field [1]. In Europe, Fusarium graminearum, F. culmorum, F. poae a F. avenaceum are the most common fungal species responsible for outbreak of FHB which can cause considerable economic losses due to lower yields and decline of grain quality (degradation of proteins and starch) [2,3,6]. Secondary, toxic metabolites of Fusarium fungi – mycotoxins may pose a serious heath risk not only for humans but also for farm animals. The impact of mycotoxin on animal health varies considerably and mycotoxins may cause fatal intoxications as well as subclinical disease conditions. Acute intoxications are in most cases confined to a small number of animals. Unfortunately, Fusarium toxins are thermally and chemically stable substances thus survive under conditions of food processing and transfer into cereal-based products such as flour, bread and beer. The most abundant mycotoxins occuring under conditions of moderate temperature zone are trichothecenes, fumonisins a zearalenone. These toxins may also cause poisoning incidents. Principal symptoms of trichothecenes exposure are nausea, lethargy, vomitus and attack of liver, endocrine and nervous system. Zearalenon has significant oestrogenic effect [4] and fumonisins, occurring predominantly in maize and maize products, negatively influence nervous system and furthermore are responsible for damage of liver and kidney cells [5]. As mentioned above, mycotoxin contamination causes wide range of technological problems in food processing e.g. inhibits enzymes during malting and slows down yeast growth during brewing. Besides oxalates, mycotoxins are connected with so-called undesirable beer gushing [7,8]. Fusariové mykotoxiny v zrnu ječmene jarního a jejich přenos do sladu

Fusarium mycotoxins in spring barley and their transfer into malt.

Fusarium Head Blight (FHB) is a worldwide spread disease caused by microscopic filamentous fungi of Fusarium spp. which infest cereals during vegetation period in the field [1]. In Europe, Fusarium graminearum, F. culmorum, F. poae a F. avenaceum are the most common fungal species responsible for outbreak of FHB which can cause considerable economic losses due to lower yields and decline of grain quality (degradation of proteins and starch) [2,3,6]. Secondary, toxic metabolites of Fusarium fungi – mycotoxins may pose a serious heath risk not only for humans but also for farm animals. The impact of mycotoxin on animal health varies considerably and mycotoxins may cause fatal intoxications as well as subclinical disease conditions. Acute intoxications are in most cases confined to a small number of animals. Unfortunately, Fusarium toxins are thermally and chemically stable substances thus survive under conditions of food processing and transfer into cereal-based products such as flour, bread and beer. The most abundant mycotoxins occuring under conditions of moderate temperature zone are trichothecenes, fumonisins a zearalenone. These toxins may also cause poisoning incidents. Principal symptoms of trichothecenes exposure are nausea, lethargy, vomitus and attack of liver, endocrine and nervous system. Zearalenon has significant oestrogenic effect [4] and fumonisins, occurring predominantly in maize and maize products, negatively influence nervous system and furthermore are responsible for damage of liver and kidney cells [5]. As mentioned above, mycotoxin contamination causes wide range of technological problems in food processing e.g. inhibits enzymes during malting and slows down yeast growth during brewing. Besides oxalates, mycotoxins are connected with so-called undesirable beer gushing [7,8]. Fusariové mykotoxiny v zrnu ječmene jarního a jejich přenos do sladu

Sladovnicky a dieteticky významné neškrobové polysacharidy zrna ječmene.

Neskrobove polysacharidy (NSP) tvořici hlavni cast buněcných stěn zrna jecmene (arabinoxylany a beta-glukany) představuji limitujici faktor pro využiti produkce jecmene. Arabinoxylany jsou tvořeny (1→4)-s-D-xylanopyrosylovými jednotkami substituovanými a-L-arabinofuranozou. Arabinoxylany jsou esterifikovany kyselinou ferulovou. Beta-glukany jsou tvořeny s-(1→3),(1→4)-D-glukany, přicemž glukosidicka s-(1→4) se vyskytuje přibližně ze 70 %, vazba s-(1→3) pak ze zbývajicich 30 %. Koncentrace NSP v zrnu jecmene je ovlivněna zejmena genotypem, pěstebnim prostředim a intenzitou osetřeni porostů. V procesu vařeni piva mohou NSP způsobovat technologicke i ekonomicke problemy. Jejich obsah je vsak možno v průběhu výroby piva snižit přidavkem přislusných hydrolytických enzymů. NSP tvoři vsak take hodnotnou složku potravni vlakniny, jež pomaha snižovat hladinu LDL cholesterolu a hladinu glukozy v krvi, inzulinovou odezvu po jidle, tělesnou hmotnost, krevni tlak, riziko srdecni choroby i rakoviny tlusteho střeva a zaroveň zmirňuje průběh diabetu II. typu. Jako prebiotikum tvoři nevhodne prostředi pro růst patogennich rodů bakterii. Na zakladě vědeckých posudků vydala Evropska Komise nařizeni c. 1048/2012, ve kterem schvaluje zdravotni tvrzeni o pozitivnim ucinku beta-glukanů.Ječmen setý (Hordeum vulgare L.) je na našem území tradiční zemědělskou plodinou, jež zde byla pěstována již tisíce let před naším letopočtem (Ullrich, 2010). V současnosti je ječmen setý s oběma formami (jarní a ozimou) naší druhou nejpěstovanější obilninou. Historicky byla většina produkce ječmene jarního v České republice využívána ke krmení hospodářských zvířat, v posledních letech však můžeme pozorovat trend kontinuálního snižování spotřeby ječmene pro krmení hospodářských zvířat, což je dáno snižováním stavů hospodářských zvířat (zejména prasat a drůbeže) chovaných v České republice. V roce 2013 převažovala spotřeba ječmene pro potravinářské využití nad množstvím určeným ke zkrmování (Kůst a Potměšilová, 2013). Pro každý způsob využití produkce ječmene je požadováno zrno vyhovující specifickým parametrům. Mezi důležité parametry z tohoto pohledu patří i obsah neškrobových polysacharidů – zejména arabinoxylanů a beta-glukanů. V pivovarském průmyslu představují neškrobové polysacharidy nežádoucí látky (Kosař et al., 2000). Na druhou stranu ječné neškrobové polysacharidy jsou ve Sladovnicky a dieteticky významné neškrobové polysacharidy zrna ječmene

Barley grain non-starch polysaccharides with malting and nutritional significance.

Neskrobove polysacharidy (NSP) tvořici hlavni cast buněcných stěn zrna jecmene (arabinoxylany a beta-glukany) představuji limitujici faktor pro využiti produkce jecmene. Arabinoxylany jsou tvořeny (1→4)-s-D-xylanopyrosylovými jednotkami substituovanými a-L-arabinofuranozou. Arabinoxylany jsou esterifikovany kyselinou ferulovou. Beta-glukany jsou tvořeny s-(1→3),(1→4)-D-glukany, přicemž glukosidicka s-(1→4) se vyskytuje přibližně ze 70 %, vazba s-(1→3) pak ze zbývajicich 30 %. Koncentrace NSP v zrnu jecmene je ovlivněna zejmena genotypem, pěstebnim prostředim a intenzitou osetřeni porostů. V procesu vařeni piva mohou NSP způsobovat technologicke i ekonomicke problemy. Jejich obsah je vsak možno v průběhu výroby piva snižit přidavkem přislusných hydrolytických enzymů. NSP tvoři vsak take hodnotnou složku potravni vlakniny, jež pomaha snižovat hladinu LDL cholesterolu a hladinu glukozy v krvi, inzulinovou odezvu po jidle, tělesnou hmotnost, krevni tlak, riziko srdecni choroby i rakoviny tlusteho střeva a zaroveň zmirňuje průběh diabetu II. typu. Jako prebiotikum tvoři nevhodne prostředi pro růst patogennich rodů bakterii. Na zakladě vědeckých posudků vydala Evropska Komise nařizeni c. 1048/2012, ve kterem schvaluje zdravotni tvrzeni o pozitivnim ucinku beta-glukanů.Ječmen setý (Hordeum vulgare L.) je na našem území tradiční zemědělskou plodinou, jež zde byla pěstována již tisíce let před naším letopočtem (Ullrich, 2010). V současnosti je ječmen setý s oběma formami (jarní a ozimou) naší druhou nejpěstovanější obilninou. Historicky byla většina produkce ječmene jarního v České republice využívána ke krmení hospodářských zvířat, v posledních letech však můžeme pozorovat trend kontinuálního snižování spotřeby ječmene pro krmení hospodářských zvířat, což je dáno snižováním stavů hospodářských zvířat (zejména prasat a drůbeže) chovaných v České republice. V roce 2013 převažovala spotřeba ječmene pro potravinářské využití nad množstvím určeným ke zkrmování (Kůst a Potměšilová, 2013). Pro každý způsob využití produkce ječmene je požadováno zrno vyhovující specifickým parametrům. Mezi důležité parametry z tohoto pohledu patří i obsah neškrobových polysacharidů – zejména arabinoxylanů a beta-glukanů. V pivovarském průmyslu představují neškrobové polysacharidy nežádoucí látky (Kosař et al., 2000). Na druhou stranu ječné neškrobové polysacharidy jsou ve Sladovnicky a dieteticky významné neškrobové polysacharidy zrna ječmene

Stanovení extraktu v zrnu ječmene enzymatickou cestou.

TOMAS GREGOR, RADIM CERKAL, LUDĚK HŘIVNA, VIERA SOTTNIKOVA Ustav technologie potravin, Agronomicka fakulta, Mendelova univerzita v Brně / Dpt. of Food Technology, Faculty of Agronomy, Mendel University in Brno, Zemědělska 1, 613 00 Brno, Czech Republic Ustav pěstovani, slechtěni rostlin a rostlinolekařstvi, Agronomicka fakulta, Mendelova univerzita v Brně / Dpt. of Crop Science, Breeding and Plant Medicine, Faculty of Agronomy, Mendel University in Brno, Zemědělska 1, 613 00 Brno, Czech Republic e-mail: tomas.gregor@mendelu.cz.

Vliv lokality a ročníku na obsah minerálních látek v zrně ječmene jarního.

U 7 odrůd sladovnickeho jecmene jarniho (Amulet, Bojos, Jersey, Malz, Prestige, Sebastian a Tolar), pěstovaných technologii s omezenými chemickými vstupy, byl studovan vliv lokality (Kroměřiž, Žabcice) a rocniku (2005, 2007, 2008) na obsah mineralnich latek a zakladni chemicke složeni zrna (N-latky, skrob, tuk, vlaknina). Z hlediska požadavků na obsah makroprvků a mikroprvků pro spravný růst, vývoj a fermentacni aktivitu pivovarských kvasinek se jako nejlepsi jevily odrůdy Amulet a Prestige, k odrůdam s nizkým obsahem vsech makroprvků patřil Bojos a nejslabsi akumulaci mikroprvků se vyznacovala odrůda Sebastian. Obsah sledovaných živin, mineralnich latek a těžkých kovů byl průkazně ovlivněn vsemi sledovanými faktory, tedy odrůdou, pěstebni lokalitou i rocnikem. Mezi odrůdami byla zjistěna průkazna diference v akumulaci obsahu P, B, Cu, Fe a poměru Ca vůci Mg. Na obsah mineralnich latek měla průkazný vliv hmotnost zrna. Využiti hmotnosti zrna jako kovarianty se projevilo ve sniženi zjistěne miry průkaznosti vlivu odrůdy na obsah makroprvků K, Ca i Mg a interakce lokality s odrůdou u vsech makroprvků a mikroprvků, s výjimkou obsahu Fe. Vyssi koncentrace některých mineralnich latek v zrně byla spojena se zvysovanim obsahu N-latek (NL x Zn: r = 0,50** až 0,77**) a podilu vlakniny (vlaknina x Mg: r = 0,24 až 0,38*; vlaknina x Ca: r = 0,23 až 0,78**) a naopak snižovanim obsahu skrobu (skrob x Mg: r = -0.54** až -0.72**).

The effect of location and year on mineral content in spring barley grain.

U 7 odrůd sladovnickeho jecmene jarniho (Amulet, Bojos, Jersey, Malz, Prestige, Sebastian a Tolar), pěstovaných technologii s omezenými chemickými vstupy, byl studovan vliv lokality (Kroměřiž, Žabcice) a rocniku (2005, 2007, 2008) na obsah mineralnich latek a zakladni chemicke složeni zrna (N-latky, skrob, tuk, vlaknina). Z hlediska požadavků na obsah makroprvků a mikroprvků pro spravný růst, vývoj a fermentacni aktivitu pivovarských kvasinek se jako nejlepsi jevily odrůdy Amulet a Prestige, k odrůdam s nizkým obsahem vsech makroprvků patřil Bojos a nejslabsi akumulaci mikroprvků se vyznacovala odrůda Sebastian. Obsah sledovaných živin, mineralnich latek a těžkých kovů byl průkazně ovlivněn vsemi sledovanými faktory, tedy odrůdou, pěstebni lokalitou i rocnikem. Mezi odrůdami byla zjistěna průkazna diference v akumulaci obsahu P, B, Cu, Fe a poměru Ca vůci Mg. Na obsah mineralnich latek měla průkazný vliv hmotnost zrna. Využiti hmotnosti zrna jako kovarianty se projevilo ve sniženi zjistěne miry průkaznosti vlivu odrůdy na obsah makroprvků K, Ca i Mg a interakce lokality s odrůdou u vsech makroprvků a mikroprvků, s výjimkou obsahu Fe. Vyssi koncentrace některých mineralnich latek v zrně byla spojena se zvysovanim obsahu N-latek (NL x Zn: r = 0,50** až 0,77**) a podilu vlakniny (vlaknina x Mg: r = 0,24 až 0,38*; vlaknina x Ca: r = 0,23 až 0,78**) a naopak snižovanim obsahu skrobu (skrob x Mg: r = -0.54** až -0.72**).