MyToolBox - Inteligentne, zintegrowane zarządzanie mikotoksynami
Co by było, gdyby istniało narzędzie, które pomogłoby menedżerom silosów przewidywać występowanie mikotoksyn w ich magazynach, analizować odpowiednie dane pogodowe, zmieniać przeznaczenie zanieczyszczonych upraw i lepiej rozumieć przepisy? Jak się okazuje, takie narzędzie jest obecnie opracowywane: projekt MyToolBox. Wyjaśniają to gościnni autorzy Birgit Poschmaier i Rudolf Krska.
Unia Europejska oszacowała, że 5-10% światowej produkcji roślinnej jest tracone z powodu zanieczyszczenia mikotoksynami.1 Straty te przekształcają się w wysokie obciążenia finansowe nie tylko z powodu plonów i całkowitych strat w uprawach, ale także z powodu kosztów kontroli i analiz. Ekstremalne zjawiska pogodowe dodatkowo komplikują globalny krajobraz mikotoksyn, wymagając dostosowania metod prognozowania i wykrywania do tej nowej i zmieniającej się rzeczywistości. Podczas gdy innowacyjne rozwiązania są niezbędne, aby sprostać tym nowym wyzwaniom, integracja istniejącego know-how i wiedzy specjalistycznej jest kluczowym krokiem dla zainteresowanych stron w łańcuchu żywnościowym i paszowym w celu zrównoważonego rozwiązania problemu mikotoksyn. To właśnie jest istotą zakrojonego na szeroką skalę projektu finansowanego obecnie przez Komisję Europejską: projektu MyToolBox (www.mytoolbox.eu) (umowa o dotację nr 678012).
Włączenie potrzeb użytkowników do internetowej platformy wspomagania decyzji
Dziesięciolecia badań wykazały ogromny postęp w wykrywaniu mikotoksyn w całym łańcuchu produkcyjnym, od surowców po żywność, którą spożywamy. Naturalnie opracowano i wdrożono metody zmniejszania ryzyka zanieczyszczenia mikotoksynami. Obejmują one zarządzanie uprawami, pobieranie próbek, przechowywanie i przetwarzanie. Ostatecznie przepisy zaczęły odzwierciedlać znaczną część tej wiedzy, aczkolwiek w języku i formacie trudnym do zrozumienia i nawigacji.
MyToolBox przekształca tę wiedzę w łatwy do zrozumienia tekst, który odzwierciedla najnowocześniejsze techniki gromadzenia danych: Zamiast nawigować po listach mikotoksyn i sposobach zarządzania nimi w różnych uprawach, użytkownicy MyToolBox mogą najpierw wybrać uprawę, a następnie zbadać, jak ograniczyć zanieczyszczenie mikotoksynami na różnych etapach produkcji. Na przykład maksymalne limity deoksyniwalenolu (DON) w mące pszennej wykorzystywanej do dalszego przetwarzania w UE różnią się od maksymalnych limitów DON w surowej pszenicy wykorzystywanej do dalszego przetwarzania.
Ponadto dopuszczalne stężenie DON w pszenicy przeznaczonej do spożycia przez ludzi jest niższe niż w pszenicy przeznaczonej na paszę dla zwierząt. Platforma internetowa MyToolBox odwraca ten kierunek, stawiając uprawę na pierwszym miejscu, umożliwiając użytkownikowi śledzenie każdego etapu przetwarzania i związanego z nim maksymalnego dopuszczalnego zanieczyszczenia mikotoksynami - wspomaganego nowymi spostrzeżeniami wynikającymi z dedykowanych eksperymentów. Oprócz przekształcania istniejących informacji w łatwo zrozumiałe formaty, MyToolBox stara się wspierać użytkowników końcowych w podejmowaniu decyzji. W ten sposób opracowano narzędzia wspomagające podejmowanie decyzji w czasie rzeczywistym dla rolników i menedżerów silosów, pozwalające im szybko reagować na potencjalne zagrożenia mikotoksynami.
Opublikowano:
Mikotoksyna
Ten artykuł został opublikowany w Spot On #11
Są Państwo ciekawi, co Spot On ma do zaoferowania?
Proszę przeczytać teraz
Przyjazne dla użytkownika zarządzanie mikotoksynami dla rolników
W Europie najczęściej występującymi mikotoksynami w pszenicy są DON i zearalenon (ZEN), które są generalnie wytwarzane przez grzyby Fusarium spp. W przypadku kukurydzy najczęstszymi mikotoksynami są fumonizyny (FUM) i aflatoksyny (AF), generalnie wytwarzane odpowiednio przez grzyby Fusarium i Aspergillus. Niezależnie od dostępności wrażliwych żywicieli lub upraw, rozwój grzybów i produkcja toksyn w dużej mierze zależą od parametrów pogodowych, takich jak temperatura i wilgotność. Na przykład, dobrze wiadomo, że ciepłe temperatury i deszcz podczas kwitnienia kukurydzy zwiększają ryzyko skażenia upraw aflatoksynami. MyToolBox zapewnia zestaw zaleceń dla rolników uprawiających pszenicę, kukurydzę, jęczmień i owies, począwszy od zarządzania resztkami pożniwnymi i płodozmianu po stosowanie biopestycydów i odpornych odmian oraz wsparcie w czasie rzeczywistym podczas sezonu wegetacyjnego.
Narzędzie wsparcia w czasie rzeczywistym opiera się na modelach prognostycznych połączonych ze stacjami pogodowymi w całej Europie. W MyToolBox rolnik może na przykład zidentyfikować pole, wybrać najbliższą stację pogodową i wprowadzić podstawowe dane dotyczące upraw, takie jak data siewu. Po dostarczeniu minimalnych aktualizacji, takich jak stosowanie pestycydów lub pielenie, rolnik otrzyma mapę ryzyka pola, wskazującą niskie (zielone), średnie (bursztynowe) lub wysokie (czerwone) ryzyko skażenia mikotoksynami w uprawie. Środki zaradcze mające na celu zmniejszenie tego ryzyka lub opcje postępowania z zanieczyszczonym materiałem można następnie znaleźć w MyToolBox; narzędzie zapewnia zarówno ostrzeżenia, jak i zalecenia.
W ramach projektu MyToolBox przetestował skuteczność nowych biopestycydów, które łagodzą skażenie DON w pszenicy (Wielka Brytania) i owsie (Norwegia) oraz atoksygennych szczepów Aspergillus, które ograniczają aflatoksyny w kukurydzy w Serbii. Ta ostatnia metoda okazała się szczególnie skuteczna we wstępnych próbach. Podobne wyniki uzyskano w przypadku stosowania lokalnie występujących atoksygennych szczepów Aspergillus w niektórych krajach Afryki. Chociaż efektywność ekonomiczna wymaga dalszych ulepszeń, skuteczność stosowania atoksygennych szczepów okazała się cenną metodą zwalczania skażenia aflatoksynami w kukurydzy w Europie.
Wykorzystanie wysoce zanieczyszczonych upraw
Jeśli poziomy zanieczyszczenia przekraczają wszystkie maksymalne poziomy, nawet te dla pasz, przetestowano alternatywne opcje wykorzystania, aby zmienić przeznaczenie upraw, które w przeciwnym razie byłyby bezużyteczne. Eksperymenty w skali pilotażowej wykazały, że rekombinowane enzymy mogą jednocześnie rozkładać odpowiednio do 100% i 90% FB1 i ZEN. Biotransformacja została potwierdzona przez tworzenie nietoksycznych produktów degradacji zhydrolizowanego FB1 i zhydrolizowanego ZEN. Z drugiej strony, produkcja biogazu okazała się rozsądnym sposobem wykorzystania silnie zanieczyszczonej pszenicy i kukurydzy: chociaż produkcja metanu była nieco opóźniona, nie stwierdzono znaczących różnic w wydajności metanu między silnie i minimalnie zanieczyszczonym substratem; zanieczyszczenie mikotoksynami pofermentu było poniżej LOD. Wyniki te zostały zintegrowane z e-platformą MyToolBox w celu informowania kierowników zakładów, kierowników produkcji pasz oraz kierowników zakładów bioetanolu/biogazu.
System alarmowy do monitorowania silosów
Oprócz rolników, również zarządcy silosów muszą dbać o bezpieczeństwo swoich upraw, ponieważ grzyby magazynowe mogą szybko się rozprzestrzeniać i zanieczyszczać przechowywane ziarno mikotoksynami. Obecną praktyką w zarządzaniu silosami jest okresowy lub zdalny pomiar temperatury i wilgotności względnej. W ramach projektu MyToolBox opracowano czujniki, które wykorzystują CO2 jako parametr wczesnego ostrzegania. Dzięki uwzględnieniu CO2 w modelu predykcyjnym, potencjalne zanieczyszczenie można przewidzieć trzy do pięciu dni wcześniej niż przy użyciu tylko czujników wrażliwych na temperaturę; pozwala to na szybszą reakcję na zagrożenie zanieczyszczeniem. Czujniki MyToolBox ostrzegają użytkownika o potencjalnym wzroście ZEN (w przypadku przechowywanej pszenicy) i aflatoksyny (w przypadku przechowywanej kukurydzy) najbliżej węzłów czujników w silosie, umożliwiając użytkownikowi wskazanie zagrożenia skażeniem w określonej lokalizacji w silosie.
Liczy się użytkownik
Oprócz prognozowania mikotoksyn w czasie rzeczywistym na polach i w silosach, grupa potencjalnych użytkowników końcowych w Holandii, Serbii, Włoszech, Wielkiej Brytanii, Turcji i Norwegii została poproszona o opinie na temat zintegrowanej platformy zarządzania mikotoksynami. Aby osiągnąć maksymalny odzew, opracowano solidny plan rozpowszechniania, który obejmował udostępnianie wyników w społecznościach naukowych oraz programy docierania do przemysłu i użytkowników końcowych poprzez ukierunkowane warsztaty dla zainteresowanych stron. Wykorzystaliśmy również prezentacje na targach i konferencjach oraz połączenia z innymi sieciami i projektami (takimi jak MycoKey i ISM) w Europie i Chinach. Pomogło nam to nie tylko stworzyć przyjazną dla użytkownika platformę wypełnioną praktycznymi informacjami dla interesariuszy, ale także pomóc w ocenie ryzyka.
W przeciwieństwie do poprzednich projektów i standardów, projekt MyToolBox wykorzystuje w pełni zintegrowane podejście wielopodmiotowe z wysokim stopniem zaangażowania użytkownika końcowego w celu rozwiązania problemów wynikających z mikotoksyn w łańcuchu żywnościowym i paszowym. Zmniejszenie ryzyka związanego z mikotoksynami w uprawach spowoduje zmniejszenie strat w całym łańcuchu żywnościowym. Dostarczając identyfikowalnych informacji w całym łańcuchu dostaw przy użyciu powszechnej technologii ICT, MyToolBox może w znacznym stopniu przyczynić się do zdrowia, bezpieczeństwa i dobrobytu konsumentów.