Pestovanie skorej zeleniny v podmienkach fóliovníkov a skleníkov vytvára optimálne výživové, vlhkostné, teplotné a svetelné podmienky, ktoré umožňujú nadmernú akumuláciu dusičnanov v rastlinnej biomase. Na rozdiel od amoniaku dusičnany vykazujú vysokú mobilitu v pôdnom substráte, čo dovoľuje intenzívny prienik do koreňového systému a nadzemných orgánov pestovaných rastlín. Vychádza sa z poznania, že dusičnan je extrémne hydrofilný (vodomilný), preto s vodou úplné splynie do fyzikálne nedeliteľnej štruktúry.
Tým, že liadková forma dusíka pre rastliny nie je toxická, bunky a pletivá nevlastnia regulačné mechanizmy na reguláciu ich príjmu. Rastlina zrejme dusičnany registruje ako životodarnú molekulu vody, čo umožňuje nekontrolovateľnú akumuláciu v rastlinnej biomase.
Na rozdiel od rastlín dusičnany a jeho deriváty sú mimoriadne toxické pre živočíchy vrátane človeka. Z uvedeného je dôležité, aby pestovatelia pri pestovaní skorej jarnej zeleniny zodpovedne dodržiavali technológiu pestovania. Je nevyhnutné úroveň dusíkatej výživy prísne regulovať s cieľom obmedzenia nadmernej akumulácie dusičnanov v rastlinných pletivách, čo vyžaduje minimalizáciu nitrifikačných procesov premeny amoniaku na dusičnany. Enzymatická premena amoniaku na dusičnany v procese nitrifikácie vyjadruje nasledovná rovnica:
2 NH3 + 4 O2 → 2 NO3– + 2 H+ + 2 H2O
Ďalej je dôležité stimulovať redukciu akumulovaných dusičnanov v rastlinách. Reakcia premeny NO3– na NH3 vo fytomase je energeticky veľmi náročná a realizuje sa v sérii reakcií, ktoré sú katalyzované viacerými redukčnými enzýmami(nitrátreduktáza, nitritreduktáza, hyponitritreduktáza a hydroxylaminredukáza) a prítomnosťou iónov (Mo, Fe, P, Mn, Cu).
NO3– + 8 H+ + 8 e– → NH3 + 3 H2O
V prípade, že redukcia sa uskutočňuje v podmienkach intenzívneho osvetlenia a vysokej fotosyntetickej aktivity, potom reakcia je zabezpečovaná zdrojmi energie vytvorenými v procese transformácie svetelnej energie podľa reakcií:
4 NO3– + 5 NADPH + 5 H+ → 4 NH3 + 5 NADP + 3 H2O
Preto pestovateľ musí prísne kontrolovať mobilizáciu živín v pestovanom substráte, ale aj koncentráciu dusičnanov v úrode. Z hľadiska akumulačného potenciálu pre akumuláciu dusičnanov môžeme jednotlivé botanické druhy pestovanej zeleniny diferencovať nasledovne:
- rastliny s vysokým potenciálom akumulácie dusičnanov(NO3-) v rozsahu nad 1000 mg/kg čerstvej hmoty: šalát, špenát, reďkev, zeler, čínska kapusta,
- stredným potenciálom v rozsahu: 250 – 1000 mg/kg : petržlen, mrkva, brokolica, zemiaky, karfiol, cesnak, kapusta,
- nízkym potenciám v rozsahu menej ako 250 mg/kg: hrach, rajčiaky, cibuľa, uhorky, artičok.
V závislosti od podmienok pestovania (hnojenie dusíkom, použitý substrát, teplota, vlhkosť, intenzita osvetlenia) akumulácia dusičnanov v pestovaných produktoch sa významne mení.
Kauzálna príčina toxicity dusičnanov:
Dusičnany prítomné v potrave s obsahom zeleniny sú črevnou mikroflórou redukované na dusitany, ktoré sú metabolizovateľné na kancerogénne nitrozamíny. Okrem toho NO2– vstupuje do interakcie s hemoglobínom. Hemoglobín predstavuje červené farbivo erytrocytov, kde jeho obsah dosahuje 33 %. Je zložený z viacerých polypeptidových podjednotiek. Reakčné centrum hemoglobínu tvorené hemom, v ktorom sa na redukovaný atóm železa koordinačnou väzbou viaže atóm kyslíka, čo umožňuje jeho prenos v tele živočíchov.
Vizualizácia ľudského erytrocytu pripraveného rastrovacou
elektrónovou mikroskopiou.
Prítomnosť dusitanov spôsobuje oxidáciu atómu železa v hemoglobíne ( Fe 2+ + e– → Fe 3+ ), čím sa mení jeho štruktúra a vlastnosti, vzniká methemoglobin, ktorý nie je schopný prenášať kyslík v organizme. Uvedená zmena mení červené sfarbenie na hnedé, ktoré je charakteristické pre krv starého mäsa. Redukcia oxidovaného železa umožňuje regeneráciu štruktúry a vlastností hemoglobínu, čo sa vizuálne prejavuje v nadobudnutí jasno červenej farby. Viaceré malé molekuly látok (CO, NO, alebo H2S ) vykazujú vyššiu afinitu na väzobné miesto atómu Fe2+ ako kyslík, čo spôsobuje kompetetívnu inhibíciu väzby kyslíka na hemoglobín. Enzým methemoglobínreduktáza čiastočne redukuje trojmocné železo na dvojmocné (Fe3+ → Fe2+ ), čím dochádza ku regenerácii hemoglobínu.
Vzhľadom na manifestovanú toxicitu dusičnanov u ľudí boli vypracovane záväzné limity pre obsah dusičnanov vo vode a v jednotlivých druhoch zeleniny. Maximálne prípustná koncentrácia dusičnanov v pitnej vode je 50 mg/l a pre dojčatá 15 mg/l.
Podľa Vyhlášky MZ SR č. 2/1994 Z.z. najvyššie prípustné množstva dusičnanov v mg/kg čerstvej hmoty (v prepočte na NaNO3– )sú nasledovné: cibule – 100, zemiaky, cesnak, pór – 200, struková zelenina – 300, skleníkové rajčiaky a uhorky – 400, koreňová zelenina (mrkva, petržlen, zeler)- 600, hlúbová zelenina (kel, kapusta, karfiol, kaleráb, tekvica, cuketa)- 700, listová zelenina (špenát, šalát a vňate) – 1500 mg/kg čerstvej hmoty. Denný príjem dusičnanov (ADI) v ľudskej výžive by nemal prekročiť 3,65 mg/kg telesnej hmotnosti.
Z hľadiska kontaminácie zeleniny dusičnanmi je významná doba zberu pred jej expedíciou na mestské tržnice a do obchodnej sieti. V záujme zníženia obsahu dusičnanov v úrode je nevyhnutne termín zberu úrody listovej, koreňovej, plodovej či hlúbovej zeleniny uskutočňovať výlučné iba vo večernej dobe. Zber úrody v skorých ranných hodinách môže vykazovať významnú kontamináciu toxickými dusičnanmi. Treba si uvedomiť, že dusičnany sú rastlinami prijímané aj v noci, kedy je potlačená fotosyntéza a tým aj tvorba redukčného potenciálu reprezentovaného redukovaným koenzýmom NADPH, ktorý sa vytvára iba v rámci fotosyntetickej fosforylácie (necyklickej) za svetla. V dôsledku zníženej redukčnej kapacity (NADPH) v noci prijaté koreňmi rastlín ióny NO3– nie sú redukované na amoniak(NH3), preto sa v značnom množstve akumulujú v rastlinných pletivách. Z uvedeného dôvodu obsah dusičnanov v úrode zberanej zeleniny v ranných hodinách pred jej expedíciou do obchodnej siete a na mestské tržnice je neporovnateľne vyšší v porovnaní so zberom v poobedňajších, eventuálne večerných hodinách.
Autor: prof. Ing. Ivan Michalík, DrSc., Nitra
