Bespuitingen met melk en wei werken tegen echte meeldauw. Bij de teelt van komkommers, courgettes, pompoenen, meloenen én druiven wordt daarom regelmatig gebruik gemaakt van melk en wei als biologisch alternatief voor gangbare fungiciden. Maar, wat is dan hun precieze werking? Hoe effectief is deze werking? En als het werkt, waarom wordt het niet op grotere schaal toegepast in de wijnbouw?
Bij de bereiding van kaas ontstaat wei, een lichtzure vloeistof, bij het stremmen van de melk. Wei bevat nog veel van de bestandsdelen die ook in melk zitten, maar niet meer de vetten of het melkeiwit caseïne, deze worden verwerkt in de kaas. Wei bevat desalniettemin net als melk nog uitzonderlijk veel aminozuren, en eiwitten waaronder lactoferrine. Het is dan ook zeker geen afvalproduct en wordt in de voedingsmiddelen- en farmaceutische industrie volop gebruikt voor onder ander de productie van Rivella, ricotta, of als bron van aminozuren en eiwitten voor voedingssupplementen en babyvoeding. Maar wat in deze onschadelijke voedingsproducten zorgt voor de teloorgang van hele schimmelpopulaties?
Wei wordt geproduceerd tijdens het stremmen van de melk
De werking tegen schimmels
Men weet al lange tijd dat melk werkt tegen schimmels. Wat men echter niet weet is welke component van melk precies zorgt voor deze werking. Het lijkt er op dat verschillende componenten van melk, waaronder wei (eiwit), lactose en lactoferrine, de strijd aangaan met schimmels1-3. De werking van melk tegen echte meeldauw lijkt volgens de wetenschappelijke literatuur te berusten op twee (tegenstrijdige) effecten:
- Melk stimuleert de groei van microbieel leven3,4
- Zuurstofradicalen die vrijkomen, onder invloed van zonlicht uit onder andere de eiwitten lactoferrin en lactoperoxidase, remmen microbieel leven5.
Melk en melkproducten bevatten veel aminozuren en eiwitten en zijn een voedingsbodem voor schimmels, bacteriën en gisten. De theorie is dat de groei van deze (goedaardige) microben op de plant zorgt voor een natuurlijk tegenwicht tegen de schadelijke echte meeldauw schimmels. Ze hebben een zogenaamde entomopathogene werking op de groei van schimmels die echte meeldauw veroorzaken.
De vrije zuurstofradicalen die vrij komen uit eiwitten zoals lactoferrin en lactoperoxidase zijn daarentegen schadelijk voor microbieel leven en remmen de groei van schimmels. Zuurstofradicalen zijn moleculen met een zuurstofatoom dat een ongepaard elektron heeft. Deze radicalen ontstaan onder invloed van bijvoorbeeld zonlicht en zijn erg instabiel. Het zuurstofatoom wil graag enkel gepaarde elektronen en zal daarom reacties aangaan met willekeurige andere moleculen om dit te bereiken. Hierdoor beschadigen de zuurstofradicalen de cellen van een organisme, en in dit geval ook de sporen en schimmeldraden van echte meeldauw5.
Onderzoekers hebben dit ook nogmaals aangetoond door het lactoferrin gen in te bouwen in de tabaksplant en in graan. Hierdoor werden deze gewassen minder gevoelig voor schimmels doordat ze het eiwit lactoferrin produceerden6. Door deze modificatie zijn deze gewassen nu genetisch gemodificeerde organismen, wat over het algemeen niet wenselijk is voor nieuwe druivensoorten (zeker omdat hybride rassen al vaak (onterecht) met argwaan bekeken worden).
LEES OOK: Veredeling, genetische modificatie en gene-editing in de wijngaard
De effectiviteit van melk en wei tegen echte meeldauw
Dus in plaats daarvan houden we het bij het sproeien van melk en wei-verdunningen in de wijngaard. Er zijn meerdere onderzoeken gedaan op verschillende gewassen naar de effectiviteit van melk en wei in de bestrijding van echte meeldauw. In Tabel 1 is een overzicht gegeven van deze studies.
Tabel 1. Overzicht van de werking van melk en wei op echte meeldauw bij verschillende gewassen Verdunningen zijn altijd in water. Het effect van de behandelingen wordt meestal uitgedrukt in ‘area under the disease progress curve’ (AUDPC) waarbij de progressie van de ziekte wordt vergeleken ten opzichte van de onbehandelde planten.
| Product (Toepassing en concentratie) | Gewas (kas of buiten) | Schimmel die echte meeldauw veroorzaakt | Effect op echte meeldauw | Ref. |
| Melk (1-2x per week, verschillende verdunningen van 5-50%) | Courgette (kas) | Sphaerotheca fuliginea | De progressie wordt met 90% verminderd bij 2x per week behandelen met een verdunning van 3.8 – 11.4%. | 7 |
| Melk (1x preventief voor infectie, 30% verdunning) | Courgette (kas) | Podosphaera xanthii | Vermindering van progressie met 88% | 3 |
| Melk (elke 7-12 dagen en na 25mm regen, 50% verdunning) | Pompoen (buiten) | Podosphaera xanthii | Vermindering van progressie met 50-70% | 8 |
| Wei (2x per week, 10-30% verdunning) | Komkommer, courgette (kas) | Podosphaera xanthii | 71-94% minder zieke planten afhankelijk van de gebruikte concentratie wei | 9 |
| Melk (20 en 50 dagen na infectie, 5,10 of 20% verdunning) | Sojaboon (kas) | Erysiphe diffusa | Vermindering van progressie met 40-72% | 10 |
| Melk (wekelijks, 10% verdunning) | Boerenkool (kas) | Erysiphe polygoni DC. | Vermindering van progressie met 30% | 4 |
| Melkpoeder (1x per twee weken, 30g/L ~20% verdunning) | Druif (Viognier) (kas) | Erysiphe necator | 15g/L vermindert de progressie met 65-96%, 30g/L melkpoeder voorkomt besmetting met echte meeldauw | 1 |
| Weipoeder (1x per twee weken, 15, 30 of 45g/L) | Druif (Viognier) (kas) | Erysiphe necator | 15 en 30g/L verminderen de progressie met 58-79%, 45g/L wei voorkomt besmetting met echte meeldauw | 1 |
| Melk (1-2x per twee weken, 10% verdunning, 300-600L/ha) | Druif (Verdelho) (buiten) | Erysiphe necator | 79% van de oogst is acceptabel tov 87% bij behandeling met zwavel (3g/L) | 2 |
| Weipoeder 1-2x per twee weken, 45g/L, 300-600L/ha) | Druif (Verdelho) (buiten) | Erysiphe necator | 76% van de oogst is acceptabel tov 87% bij behandeling met zwavel (3g/L) | 2 |
| Melk (1-2x per twee weken, 10% verdunning, 300-900L/ha) | Druif (Chardonnay) (buiten) | Erysiphe necator | Vermindert de progressie met 40% bij de oogst | 11 |
| Wei eiwitpoeder (1-2x per twee weken, 25g/L, 300-900L/ha) | Druif (Chardonnay) (buiten) | Erysiphe necator | Vermindert de progressie met 46% bij de oogst | 11 |
Bij deze onderzoeksresultaten moeten een aantal kanttekeningen worden geplaatst. Ze zijn uitgevoerd op verschillende gewassen, met verschillende concentraties en aantal toedieningen, tegen verschillende schimmels (die allen echte meeldauw veroorzaken), in verschillende klimaten en onder zeer gecontroleerde omstandigheden in de kas of juist buiten in het open veld. Daarnaast is de samenstelling van melk en wei telkens verschillend en maakt het uit of deze zijn gepasteuriseerd, of het volle of magere melk is en of er melk- en weipoeder is gebruikt. Er zijn dus nogal wat variabelen waardoor de werking beïnvloed kan worden. Hoe dan ook, wat duidelijk naar voren komt uit deze onderzoeken is dat:
- Melk en wei de aantasting door echte meeldauw verminderen
- De werking afhankelijk is van de concentratie en het aantal besproeingen
- Een goede bedekking van de bladeren met melk/wei noodzakelijk is voor de werking
- Melk en wei met name effectief zijn bij een lage ziektedruk. Bij een hoge ziektedruk en/of gevoelige druivenrassen zijn zwavel en conventionele fungiciden (veel) effectiever
- Het bij een hoge ziektedruk en met gevoelige druivenrassen niet lukt om met melk en wei de hoeveel echte meeldauw tot commercieel acceptabele waarden (<5%) te beperken
Met name in de kas hebben melk en wei een groot effect op de ziekteintensiteit. De progressie van de aantasting, dat wil zeggen de snelheid waarmee de echte meeldauw zich verspreid, wordt in grote mate geremd door besproeiingen met melk en wei. Door regen, wind, zon, organismen en andere factoren in de wijngaard kan er echter een groot verschil optreden in effect tussen de gecontroleerde omgeving van een kas en behandelingen in de buitenlucht. Een belangrijke factor bij de werking van melk en wei is namelijk de mate ze de delen van de plant bedekken. Wanneer de dekkingsgraad niet goed is, bijvoorbeeld door regen of een te dichte loofwand, dan leidt het alsnog tot onacceptabele hoeveelheden echte meeldauw in de wijngaard2. Verder moeten melk en wei preventief gespoten worden en werken ze niet curatief. De progressie van de ziekte en dus de verspreiding van echte meeldauw blijft doorgaan. Al laat één onderzoek in de kas wel zien dat bij een lage schimmeldruk de bestrijding met hoge concentraties melk en wei (30g/L en 45g/L) de besmetting met echte meeldauw kan worden verminderd1.
Echte meeldauw op druiven. Maccheek via CC BY-SA 3.0
De inzetbaarheid van melk en wei in de wijnbouw
Melk is een interessant alternatief voor gangbare fungiciden in de wijnbouw. Het gebruik is goedkoop, de besproeiingen kunnen gedaan worden met de bestaande apparatuur, en is niet schadelijk voor het milieu. Wei lijkt door zijn voedingswaarde zelfs de groei van bodemschimmels zoals mycorrhiza te stimuleren12. Wei (maar melk niet) staat sinds 2016 binnen de EU geregistreerd als basisstof – een voedingsmiddel dat ook gebruikt mag worden als gewasbescherming. Het staat echter enkel nog niet geregistreerd voor gebruik in het open veld, voor druiven of voor de Erysiphe necator schimmel die bij druiven echte meeldauw veroorzaakt13,14. Het gebruik van melk en wei in de wijngaard is simpelweg nog niet toegestaan.
Maar, als wei wel toegestaan zou worden voor gebruik in de wijngaard, welke concentratie is dan nodig? En komt dit overeen met de huidige verordening?
Benodigde wei concentratie
Er mag volgens de verordening per hectare 6 tot 30 liter wei opgelost in 1000 tot 1500 liter water gebruikt worden voor de bespuiting. Wei bestaat voor 6% uit vaste stof, dus 1 liter wei staat gelijk aan ongeveer 60 gram gedroogd weipoeder. Dit komt overeen met de 60 tot 80 gram werkzame stof die er in de (vloeibare) wei aanwezig mag zijn. Met deze gegevens is de hoogst mogelijke concentratie die gebruikt kan worden voor de bespuiting 2,4gr/L (namelijk 30 liter wei x 80gr in 1000 liter water). Deze concentratie staat in schril contrast met bijvoorbeeld de 45gr/L wei die aangeraden wordt om te gebruiken in de wijngaard1,2. Naast het feit dat deze concentratie waarschijnlijk te laag is voor een effectieve werking mag wei ook maar 3 tot 5 keer gebruikt worden, met een minimale tussenpoze van 7 dagen. Een voordeel is wel dat er geen veiligheidstermijn is, dus de druiven mogen tot aan de oogst worden bespoten met wei. Bespuitingen zouden dus wel in combinatie met andere conventionele bestrijdingsmiddelen gebruikt kunnen worden, zeker tegen het einde van het seizoen.
LEES OOK: Hoe Plasmopara viticola door de afweermechanismen van de wijnstok breekt
Effect op de wijn?
Wanneer de druiven dicht voor de oogst bespoten worden met melk of wei, dan kunnen hier residuen van in de most terrecht komen. Bij hogere concentraties laten melk en wei zelfs een zichtbaar laagje achter op de druiven1,2. Hoewel dit niet schadelijk is voor consumptie, en geen effect lijkt te hebben op de pH, zuurtegraad en suikergehalte van de most2, zou het toch een effect kunnen hebben op de wijn. Bij mijn weten zijn er echter geen onderzoeken naar het effect van melk- en wei-residuen op de smaak en kwaliteit van wijn.
Koeler klimaat
Melk en wei werken tegen echte meeldauw. Onderzoeken in Australische wijngaarden laten veelbelovende resultaten zien2,11. Maar de onderzoekers plaatsen hierbij ook zelf de kanttekening dat de effectiviteit van melk en wei ook nog in wijngaarden met een hogere luchtvochtigheid, minder zonintensiteit en meer regenval getest moet worden2. Onderzoek naar de werking van deze melkproducten in wijngaarden in koelere klimaten zoals in Nederland is dan ook zeer wenselijk. Een volledige bescherming tegen echte meeldauw door melk en wei lijkt onwaarschijnlijk (zeker met de huidige toegestane concentraties), maar hun toepassing zou wel het gebruik van conventionele gewasbeschermingsmiddelen kunnen verminderen. Echter, om het gebruik van wei en melk in de wijngaard mogelijk te maken moeten ze allereerst nog toegelaten worden als gewasbeschermingsmiddel voor de wijnbouw.
Referenties
1. Crisp P, Wicks TJ, Lorimer M, Scott ES. An evaluation of biological and abiotic controls for grapevine powdery mildew. 1. Greenhouse studies. Australian Journal of Grape and Wine Research. 2006; 12:192-202
2. Crisp P, Wicks TJ, Bruer D, Scott ES. Australian Journal of Grape and Wine Research. 2006; 12:203-211
3. Medeiros FHV, et al. Microorganisms, application timing and fractions as players of the milk-mediated powdery mildew management. Crop Protection. 2012; 40:8-15
4. Martins SJ, et al. Dual role of milk on aphid and powdery mildew control in kale. Scientia Horticulturae. 2016; 203:126-130
5. Crisp P, Wicks TJ, Troup G, Scott ES. Mode of action of milk and whey in the control of grapevine powdery mildew. Australian Plant Pathology. 2006; 35:487-493
6. Lakshman, DK, Natarajan S, Mandal S, Mitra A. Lactoferrin-derived resistance against plant pathogens in transgenic plants. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 2013; 61, 48, 11730-11735
7. Bettiol, W. Effectiveness of cow’s milk against zucchini squash powdery mildew (Sphaerotheca fuliginea) in greenhouse conditions. Crop Protection. 1999; 18:489-492
8. Ferrandino FJ, Smith VL. The effect of milk-based foliar sprays on yield components of field pumpkins with powdery mildew. Crop Protection. 2007; 26;657-663
9. Bettiol W, Silva HSA, Reis RC. Effectiveness of whey against zucchini squash and cucumber powdery mildew. Scientia Horticulturae. 2008; 117:82-84
10. Perina FJ, et al. Essential oils and whole milk in the control of soybean powdery mildew. Ciência Rural. 2013; 43(11):1938-1944
11. Savocchia S, Mandel R, Crisp P, Scott ES. Evaluation of ‘alternative’ materials to sulfur and synthetic fungicides for control of grapevine powdery mildew in a warm climate region of Australia. Australasian Plant Pathology. 2010; 40(1):20-27
12. Demir S, Ocak E. Effects of whey on the colonization and sporulation of arbuscular mycorhizal fungus, Glomus intraradices, in lentil (Lens orientalis). African Journal of Biotechnology. 2010; 8(10):2151-2156
13. Het College voor de toelating van gewasbeschermingsmiddelen en biociden (Ctgb) (https://www.ctgb.nl/onderwerpen/basisstoffen/documenten/instructies-gewasbeschermingsmiddelen/2018/10/08/basisstof-wei) bezocht op 13-02-2020
14. EU pesticides database (https://ec.europa.eu/food/plant/pesticides/eu-pesticides-database/public/?event=activesubstance.detail&language=EN&selectedID=2374) bezocht op 13-02-2020