Jak se zbavit dusičnanů v půdě?

Soli kyseliny dusičné, dusičnany, jsou prvkem výživy rostlin a přirozenou součástí potravinářských produktů rostlinného původu. Jejich vysoká koncentrace v půdě není pro rostliny absolutně toxická, naopak podporuje zvýšený růst nadzemních částí rostlin, aktivnější proces fotosyntézy, lepší tvorbu rozmnožovacích orgánů a v konečném důsledku vyšší výnos. Pokud jsou například během vegetačního období dusičnany v salátu a špenátu nižší než 2000 mg/kg, neočekávejte vysoký výnos: listy budou malé, drsné a nevhodné k prodeji. Při hromadné tvorbě hlávek a řapíků listů zelí by měly být dusičnany 2000–3000 mg/kg.

Protože organické sloučeniny rostlin obsahují pouze amonný dusík, musí být dusičnanové anionty absorbované rostlinou v buňkách redukovány na amoniak. Tvorbou amoniaku se také dokončuje rozklad organických látek – aminokyselin, amidů, bílkovin. Podle obrazného vyjádření akademika D. N. Pryanishnikova je amoniak „alfa a omega v metabolismu dusíkatých látek v rostlinách“.

Dusičnany vstupující do závodů se obnovují podle následujícího schématu:

První stupeň redukce dusičnanů probíhá podle rovnice:

kde NAD(P)H je redukovaný nikotinamidadenindinukleotidfosfát, NAD(P)+ je oxidovaný nikotinamidadenindinukleotidfosfát.

Dusičnan reduktáza je enzym ze třídy oxidoreduktázy, syntetizovaný v buňkách jako odpověď na dodávku NO.₃ – ; Obzvláště bohaté jsou na něj mladé listy a kořenové špičky.

Vzniklé dusitany se nehromadí, ale rychle se redukují na NH₄ + pomocí enzymu nitritreduktázy:

kde FD je ferredoxin – protein obsahující železo, který funguje jako nosič elektronů.

Dusitanreduktáza je enzym, jehož aktivita je 5–20krát vyšší než aktivita nitrátreduktázy. Účinnost tohoto enzymu je tak vysoká, že volné meziprodukty při redukci NO₂ – až do NH₄ + (hyponitrit (HNO)₂hydroxylamin NH₂OH) se v rostlině nehromadí. Dusitan reduktázu lze nalézt jak v listech, tak v kořenech.

Amoniak, který se do rostliny dostane zvenčí, vznikl při redukci dusičnanů nebo při fixaci molekulárního dusíku, je dále rostlinami absorbován za vzniku různých aminokyselin a amidů. Dusičnany jsou tedy přirozenou dusíkatou složkou rostlinného organismu.

Přitom u zvířat i lidí mohou vysoké dávky dusičnanů způsobit otravu a dokonce i smrt. Toxický účinek dusičnanů je spojen s jejich redukcí na dusitany, amoniak a hydroxylamin vlivem mikroflóry trávicího traktu a tkáňových enzymů. Pokud se do lidského těla dostanou vysoké dávky dusičnanů, objeví se po 4–6 hodinách nevolnost, dušnost, namodralá kůže a průjem. Současně je pociťována celková slabost, závratě, bolest v zadní části hlavy a bušení srdce. První lékařskou pomocí je v tomto případě vydatný výplach žaludku, užívání aktivního uhlí a slaných laxativ. Dlouhodobá konzumace potravin a vody s vysokým obsahem dusičnanů také způsobuje alergie, narušení činnosti štítné žlázy a vede k četným onemocněním v důsledku poruch látkové výměny, poruch pohybového aparátu a nervového systému.

Co způsobuje tento toxický účinek dusičnanů na tělo? Faktem je, že dusičnany, které se v gastrointestinálním traktu změnily na dusitany, vstupují do krve a oxidují dvojmocné železo hemoglobinu na trojmocné železo. V tomto případě se tvoří methemoglobin, který není schopen transportovat kyslík do tkání a orgánů, což může mít za následek udušení.

Pro oxidaci hemoglobinu HbFe 2+ byly identifikovány dvě metody. Při přímé oxidaci hrají dusitanové anionty roli oxidačního činidla:

Během nepřímé oxidace hemoglobinu se dusitany nejprve oxidují na dusičnany za vzniku peroxidu vodíku, který pak reaguje s železem hemoglobinu:

Život ohrožující je nahromadění 20 % a více methemoglobinu (HbFe 3+) v krvi.

Největší nebezpečí zvýšeného obsahu dusičnanů v těle spočívá ve schopnosti dusitanového iontu podílet se na nitrosační reakci aminů a amidů, která má za následek tvorbu nitrososloučenin, které mají karcinogenní a mutagenní účinky.

K tvorbě nitrososloučenin dochází při interakci kyseliny dusité se sekundárními aminy jak v potravinách při jejich kulinářském zpracování, tak uvnitř těla:

N-nitroso sloučeniny mají obecnou strukturu:

Lze je rozdělit do dvou tříd s různými vlastnostmi: nitrosaminy, kde R₁ a R.₂ – alkylové nebo arylové skupiny a nitrosamidy, kde R₁ – alkylová nebo arylová skupina, R₂ – acylová skupina.

Pokusy na zvířatech ukázaly, že N-nitroso sloučeniny podporují tvorbu nádorů ve všech orgánech kromě kostí.

Nejčastěji se ve výrobcích sleduje přítomnost N-nitrosodiethylaminu (NDMA) a N-nitrosodiethylaminu (NDEA).

Přípustný denní příjem dusičnanů pro osobu by neměl překročit 5 mg na 1 kg tělesné hmotnosti, tj. ne více než 350 mg denně pro osobu vážící 70 kg.

Dusičnany vstupují do lidského těla (v %): se zeleninou – 70, s vodou – 20, s masem, mléčnými výrobky a konzervami – 6. Nejnebezpečnější otravou jsou dusičnany, které jsou rozpustné ve vodě, protože to zvyšuje rychlost jejich vstřebávání do krve, proto by obsah dusičnanového aniontu ve vodě neměl překročit 45 mg/l.

Obsah dusičnanů a dusitanů v živočišných produktech je nízký, např. mléko a mléčné výrobky neobsahují více než 10 mg/kg. Při výrobě sýrů se jako konzervanty používají dusičnany a dusitany, jejichž celkový obsah nepřesahuje 50 mg/kg. Při výrobě šunkových a uzenářských výrobků se dusičnany a dusitany přidávají nejen k potlačení aktivity patogenních bakterií, ale také proto, aby masné výrobky získaly červenohnědý nádech. Obsah těchto látek v masných výrobcích rovněž neohrožuje lidské zdraví (dusičnany – 1–5 mg/kg, dusitany – 0,8–2,2 mg/kg).

Většina dusičnanů se do lidského těla dostává se zeleninou a bramborami. To byl důvod, proč v mnoha zemích světa, včetně naší, byly v roce 1988 stanoveny maximální přípustné koncentrace (MPC) dusičnanů v zemědělských produktech. MPC pro dusičnany v rostlinných produktech z různých zemí se značně liší a my máme nejnižší MPC ve srovnání se zahraničím.

V tabulce Tabulka 1 (viz str. 2) poskytuje údaje charakterizující schopnost různých plodin akumulovat dusičnany.

Je třeba poznamenat, že obsah dusičnanů v různých částech rostlin není stejný. Nejvíce dusičnanů se nachází v těch částech rostliny, které obsahují velké množství pletiv sloužících k vedení vody a minerálních solí do listů a orgánů (xylémová tkáň). V žilnatě listů, řapících listů a stoncích je více dusičnanů než v dužině listů a plodech; ve slupce a povrchových vrstvách plodů převládají nad vnitřními vrstvami; v generativních orgánech (orgánech pohlavního rozmnožování rostlin) tyto látky chybí nebo jsou přítomny v menším množství než ve vegetativních.

Obsah dusičnanů v rostlinách se během dne také mění. To se vysvětluje intenzitou redukce dusičnanových iontů na amoniak. V noci a brzy ráno aktivita enzymů podílejících se na snižování NO₃ – , je nízká, což vede k jejich hromadění. S rostoucí teplotou a intenzitou světla se zvyšuje aktivita těchto enzymů, především nitrátreduktázy, což vede k poklesu obsahu dusičnanů. V tomto ohledu je lepší sbírat zeleninu během dne, kdy je obsah NO₃ – klesá o 30–40 % oproti ranním hodinám.

Množství dusičnanů také klesá při skladování zeleniny a ovoce. Například při zimním skladování se obsah dusičnanů v bramborách sníží o 20 %. Během prvního skladovacího období dochází k posklizňovému zrání a dusičnanové anionty, které byly redukovány na amoniak, jsou zahrnuty do složení organické hmoty. Během druhého skladovacího období, kdy hlíza vyjde z dormance a začne rašit, se dusičnany vynaloží na stavbu nových orgánů (listy, kořeny).

Agrobiologové počítají asi 30–40 faktorů ovlivňujících akumulaci dusičnanů v rostlinách, z nichž hlavním je nadměrná aplikace hnojiv, zejména jejich dusičnanových forem (dusičnan amonný, draselný, sodný). Je lepší krmit rostliny amidovými nebo amonnými formami hnojiv (močovina nebo močovina, síran amonný), protože amonný dusík je absorbován rostlinami a je okamžitě zahrnut do aminokyselin a bílkovin bez akumulace dusičnanů.

Zvýšení množství dusičnanů v produktech lze dosáhnout také nadměrným hnojením půdy organickou hmotou. Důležitý faktor při kontrole obsahu NO₃ – – společné používání organických a minerálních hnojiv. Pokles obsahu dusičnanových iontů je způsoben tím, že organická hnojiva obohacují půdu o prospěšnou mikroflóru, která dočasně absorbuje přebytečný dusík, a tím stimuluje zpomalení procesu nitrifikace v půdě v počátečním období vývoje rostlin.

Tabulka 1 Obsah dusičnanů, mg/kg vlhké hmotnosti tržní části rostliny

Hnojení dusíkem krátce (1–2 týdny) před sklizní také vede ke zvýšení obsahu dusičnanů v rostlinných produktech. Naopak čím delší je období mezi hnojením a sklizní, tím méně NO₃ – nalezený v rostlině. Hnojení dusíkem je nejúčinnější v období intenzivního růstu rostlin. V této době se dusík rychle zapojuje do procesu růstu, a proto se nehromadí ve formě dusičnanů. S poklesem intenzity růstu způsobeným stárnutím rostlin nebo vlivem nepříznivých vnějších faktorů se dusík přestává zapojovat do metabolismu a hromadí se ve formě NO₃ – – ionty.

Dobrého účinku se dosahuje použitím pomalu působících forem dusíkatých hnojiv (močovinová forma uramic, oxamid, močovina-Z aj.), která postupným rozpouštěním zajišťují rostlinám rovnoměrnější výživu dusíkem.

Spolu s dusíkem jsou pro normální růst a vývoj rostlin nezbytné fosfor a draslík. Při nedostatku těchto živin je inhibována tvorba organické hmoty během fotosyntézy, což má za následek snížení spotřeby příchozího dusíku pro růstové procesy. To vede ke zvýšení koncentrace dusičnanového dusíku v rostlinných orgánech. Je třeba se vyhnout jednostranné převaze minerálního dusíku: měl by být používán s ohledem na zásobení rostlin fosforem, draslíkem a dalšími prvky.

Z mikroprvků je pro zamezení hromadění dusičnanů nejdůležitější molybden, protože tento kov je součástí nitrátreduktázy, a proto se podílí na redukci dusičnanů.

Z dalších agrotechnických faktorů pěstování rostlin má významný vliv na koncentraci dusičnanů osvětlení, zásoba vláhy, teplota růstu a doba sklizně.

Při slabém osvětlení se dusičnany zcela nepřeměňují na aminokyseliny, zejména v listové zelenině, ředkvičkách a okurkách pěstovaných uvnitř. Při výsadbě zeleninových plodin by se plodiny neměly dusit, je nutné zajistit správnou tvorbu rostlin a vyhnout se nadměrné listové hmotě.

V suchých letech, kdy jsou do půdy aplikovány vysoké dávky dusíkatých hnojiv, rostliny hromadí více dusičnanů, proto je nutná pravidelná zálivka zeleniny, aby výživa dusíkem byla střídmá a rovnoměrná.

Teplotní faktor ovlivňuje zejména obsah dusičnanů v rostlinách pěstovaných v podmínkách krátkého denního světla (ředkvička, salát, špenát, cibule). Pokud je skleník udržován na mírné teplotě (13–23 °C), obsahuje zelenina méně dusičnanů než při teplotách nižších (8–18 °C) nebo vyšších (20–28 °C).

Pamatujte, že nezralá zelenina obsahuje mnohem více dusičnanů než zralá. Zelenina by se však neměla nechat přezrát. Často přerostlá kořenová zelenina, červená řepa a cukety obsahují zvýšené množství dusičnanů. U mrkve byla nejlepší kvalita kořenové plodiny zaznamenána, když její hmotnost byla 100–200 g.

• rané odrůdy zeleniny obsahují více dusičnanů než pozdní;
• zelenina ve sklenících má tendenci hromadit více dusičnanů než v otevřené půdě;
• včely opylené hybridy okurek akumulují dusičnanů o polovinu méně než partenokarpické (samosprašné) hybridy;
• Mezi hybridy partenokarpických okurek kumulují krátkoplodé dusičnany přibližně o 17 % více než dlouhoplodé;
• světlejší odrůdy kořenové zeleniny (zejména mrkve) obsahují NO₃ – méně než světle zbarvené;
• Odrůdy zelených fazolí mají tendenci akumulovat více dusičnanů než žluté fazole.

V tabulce V tabulce 2 jsou uvedeny odrůdy některých zeleninových plodin, u kterých se obsah dusičnanů v období sklizně od sebe výrazně liší.

Tabulka 2 Odrůdy a hybridy zeleniny lišící se obsahem dusičnanů při sklizni

Přebytečných dusičnanů v rostlinných produktech se můžete zbavit po sklizni. Při vaření, blanšírování, konzervování, nakládání, nakládání a loupání se hladina dusičnanů v zelenině a ovoci výrazně snižuje. Loupání brambor tedy snižuje koncentraci NO₃ – o 30–40 %. Při přípravě zeleniny k jídlu, zejména při její konzumaci v čerstvém stavu, je třeba odstranit místa, kde se koncentrují dusičnany (slupky, stonky, jádřince kořenové zeleniny, řapíky, místa, kde kořeny přecházejí v kořeny, pahýly).

Fermentace, zavařování, solení, nakládání má svá specifika při změnách hladiny dusičnanových iontů v zelenině. Během prvních 3–4 dnů probíhá intenzivní proces redukce dusičnanů na dusitany, proto byste čerstvě nakládané zelí, okurky a další zeleninu neměli jíst dříve než o 10–15 dní později.

Při delším (2h) namáčení listové zeleniny se z ní vyplaví 15–20 % NO₃ -.

Ke snížení obsahu dusičnanů v kořenové zelenině a zelí o 25–30 % stačí po nakrájení na malé kousky ponechat je hodinu ve vodě.

Brambory vařením ztrácejí NO₃ – až 80 %, mrkev, zelí, rutabaga – až 70 %, stolní řepa – až 40 %.

Přítomnost vysokého obsahu dusičnanů v zelenině je neutralizována značným množstvím kyseliny askorbové (vitamín C), proto je užitečné zahrnout čerstvou zeleninu do zeleninových pokrmů.

Saláty a ovocné a zeleninové šťávy je vhodné konzumovat čerstvě připravené. Jejich krátkodobé skladování, dokonce i v lednici, v nich podporuje množení mikroflóry, která snižuje NO₃ – -ionty na NO, který je pro člověka nebezpečný₂ – – ionty.

Literatura

Chemická encyklopedie. Za 5 t M.:
Velká ruská encyklopedie, 1992, sv.
Polevoy V.V. Fyziologie rostlin. M.: Vyšší škola, 1989;
Dusičnany, dusitany a N-nitrososloučeniny. Ženeva: Světová zdravotnická organizace. Společná publikace Programu OSN pro životní prostředí a Světové zdravotnické organizace, 1981;
Pokrovskaja S.F. Způsoby, jak snížit dusičnany v zelenině. M.: Sklizeň, 1988.

M.D. Trukhina,
Moskevské pedagogické
Státní univerzita