Обща концепция за контрол на качеството

Оценката на качеството на инокулантите буди интерес от много години. При изследвания за влага, жизнеспособност, замърсители и ефективност, на инокуланти от Rhizobium формулирани на базата на торф, беше установено, че количеството микроорганизми е променливо, като в повечето случаи е налице контаминация, в количества по-високи от броя на ризобиалните клетки. Това от своя страна силно засяга ефективността на препарата. Подобни резултати са получени при широк спектър от инокуланти, използвани в различни части на света. Установено е, че биоторове, приготвени с не-стерилен торф, съдържат 100 пъти по-малко Rhizobia, отколкото тези, формулирани със стерилизиран торф. В информационен бюлетин за производството и контрола на качествто на инокулантите за бобови растения беше посочено, че повечето от продуктите, тествани в Индия, съдържат под оптимално ниво на Rhizobia (< 10⁸ Rhizobia / g инокулант) заедно с голямо количество неризобиални организми. Други автори установяват, че броят на ризобиални клетки е свързан обратно пропорционално с нивото на контаминация. След анализ на 40 различни инокуланта на Rhizobium, произведени в Северна Америка, се съобщава за постоянно високо ниво на замърсители (10⁸ до 10¹⁰ клетки / g продукт), което превъзхожда koliqestvoto na rizobialni kletki във всички продукти, без един. В други дори не може да се изолира Rhizobium. Тези резултати се потвърждават и с друго изследване на 60 проби, сред които количеството контаминанти надвишава броя на ризобиални клетки. Подобни тестове са проведени върху търговски инокуланти от соя в Аржентина – от 18 продукта, 17 са силно замърсени, като при 14 от тях замърсителите надвишават количеството на Rhizobium . По-скорошни проучвания отчитат аналогични тревожни резултати за ризобиални инокуланти, но също и за продукти, съдържащи ФРМ или свободно живеещи N₂-фиксиращи бактерии. Освен това, сред някои от изолираните щамове, са открити опортюнистични патогени за хора, растения или насекоми. Оценката на качеството на инокуланти от АМГ показва, че те обикновено съдържат много малко количество жизнеспособни пропагули и са с намален (или липса на) потенциал за инфектиране и колонизиране на гостоприемника, което води до силно непоследователна производителност в полеви условия.

Съществуват редица фактори, които влияят върху качеството и ефикасността на инокуланта по време на производството и след инокулирането в почвата. Основните компоненти са представени на Фиг. 1.

Фиг. 1. Основни фактори, влияещи на качеството на препарата от производството до инокулацията

В това отношение трябва да бъдат преодолени много технически трудности, свързани с мащабното производство на инокуланти. Например, условията за растеж (среда, температура, рН, време) трябва да бъдат оптимални, за да се гарантира, че клетките са в добро физиологично състояние. За АМГ, гостоприемниците могат да бъдат селектирани въз основа на специфичните отношения между даден щам и гостоприемник, което ще предостави възможността за мултиплициране на микроорганизмите. Начина на култивиране и големите пространства необходими за процеса, са основните недостатъци за мащабно производство на АМГ. Във всички случаи използването на компетентни и добре обучени оператори е от критично значение, като по този начин се гарантира прилагането на правилните методологии. Други важни фактори са свеждането до минимум на производствените разходи и поддържането на чиста микробна култура през целия процес. Така се гарантира по-добро качество на продукцията.

Важен компонент в осигуряването на качеството на биоторове е и формулировката. Необходими са нови носители за преодоляване на ограниченията на торфа (наличност, въздействие върху околната среда, токсичност) и осигуряване на по-подходяща среда за микроорганизмите. Те трябва да поддържат микробната жизнеспособност и годност по време на съхранение, както върху семената, така и в почвата.

Един от критичните етапи при производството на биоторове е инокулирането на носителя. Приема се, че използването на стерилен носител има редица предимства пред нестерилни такива. Това означава по-високи популации на целевия щам и по-дълъг срок на годност. Освен това, контаминиращите микроорганизми често се размножават по-бързо от целевите (особено в случая на Rhizobium), като по този начин за кратък период от време го изместват от препарата. Последните се конкурират за пространство и хранителни вещества, могат да произвеждат токсични съединения, които намаляват растежа на други клетки или са патогенни за растенията, животните и/или хората. Стерилността обикновено се получава чрез използване на пара (автоклав) или гама лъчение. Последното се счита за по-добър метод за стерилизация. Друг важен аспект за осигуряване на качеството, е поддържането на клетъчната жизнеспособност по време на транспортиране и съхранение. Тя се влияе от много фактори. Влажността е от първостепенно значение за продуктите от торф, като средно достига от 45 до 60% на база свежо тегло. За гранулираните инокуланти скоростта на сушене се оказва от голямо значение. Бавното изсушаване има по-малък ефект върху клетките, отколкото бързото изсушаване. Добавянето на вещества, които осигуряват по-висока толерантност към изсушаване (като осмозащитни средства), ще позволи производството на биоторове, по-устойчиви към неблагоприятните условия за съхранение. Ниските температури (4°C) се считат за най-подходящи условия за съхранение. Въпреки това температурите по време на съхранение и транспортиране могат да бъдат над 26°С а понякога дори и над 40°C. Тези условия са вредни за щамовете Rhizobium. Много е важно да се отбележи, че ефектите, упражнявани от водното съдържание, температурата и времето не се изключват взаимно. Няколко проучвания съобщават, че с времето микробните популации в инокулантите намаляват, което води до по-ниска ефективност и увеличаване на контаминиращите щамове. Това важи особено за продукти, които не са били съхранявани при оптимални условия. Обикновено срокът на годност на инокуланта е около 12 месеца след производството му, но нерядко тези продукти се употребяват дълго след този период.

Друг открит проблем е, че по-голямата част от литературните доклади, оценяващи качеството на биоторовете (или селекцията на щамове), се правят при контролирани условия, но не и при полеви. Наличните изследвания обикновено отчитат вариращи резултати (дори при много обещаващи продукти с контролирани параметри), дължащи се на взаимодействията между целевото растение, микроорганизмите, почвата и условията на околната среда. Други фактори като начина на нанасяне (покриване на семената, третиране на семена на полето или инокулиране на почвата) също могат да повлияят на ефективността на биоторовете в зависимост от вида култура (размера и крехкостта на семената) и третирането на началните семена. Видът и гъстотата на локалните популации може да се превърне в основна бариера за успешното инокулиране. Това се дължи на факта, че наскоро разпръснатите клетки трябва не само да оцелеят в новите потенциално неблагоприятни условия, но и да се конкурират за екологична ниша и храна, с доминиращите, по-добре адаптирани местни популации. В този аспект успехът на инокулацията е свързан с устойчивостта на въведения щам, т.е. способността му да създава популации с висока плътност, въпреки враждебната среда. Той трябва да е способен да просъществува като постоянен член на почвената микрофлора, дори и при отсъствието на растение гостоприемник.

Успешното комерсиализиране на новите инокуланти зависи главно от сътрудничеството между научните организации (формулиране на най-доброто засаждане, използване на правилния щам за правилната реколта в подходящи условия), частният сектор (увеличаване на производството, създаване на икономически обоснован и устойчив пазар) и широкото приемане на продуктът от страна на земеделските производители. Необходимостта от обучение на фермерите е от голямо значение. Ако крайните потребители са убедени в ефикасността на биоторовете върху техните култури, те ще бъдат по-склонни да ги купуват и използват на мястото на скъпи и вредни химични препарати. За да се постигне това, подобряването на качеството на биоторовете е жизненоважно. Демонстрации на място с висококачествени продукти и редовно обучение на земеделските производители, би довело до по-голямо доверие към продуктите и съответно до по-висока ползваемост на биоторове.