Rodrigo Ortega BluIng. Agrónomo, MS, PhD

Nutrición en hortalizas de hoja: potenciales peligros químicos.

Introducción• Las frutas y hortalizas son alimentos importantes en la dieta por su

aporte de minerales, vitaminas, fibra y otros nutrientes. • Son numerosas las campañas nacionales e internacionales para

incrementar su consumo diario; sin embargo, estos alimentos pueden presentar problemas de inocuidad química y biológica, particularmente nitratos, metales y patógenos humanos.

• La calidad química y microbiológica del suelo, abonos químicos y orgánicos, aguas de riego y el manejo de post-cosecha son factores críticos dentro del sistema productivo que determinan la inocuidad del producto final.

Contaminación con nitratos• El nitrato (NO3

-) está presente en el agua de forma natural, pudiéndose incrementar su concentración por actividades humanas.

‣ Fuentes:‣ Fertilizantes inorgánicos y orgánicos.

‣ Purines y estiércol.

‣ Actividades industriales y urbanas (vertidos efluentes, aguas residuales, etc.).

‣ Herbicidas y plaguicidas que contienen nitratos.

‣ Los nitratos se disuelven fácilmente en el agua. No confieren ningún sabor u olor a las aguas de bebida.

‣ En Chile, el limite máximo de nitrato permitido en agua potable es 10 mg/L de N-NO3.

Concentración de N en agua de pozo, VI región.

N-NO3 mg/L 41.8

N-NH4 mg/L 1.89Total mg/L 43.7

Peligros del consumo de nitrato• Metahemoglobinemia: se afecta el transporte de

oxigeno en la sangre, particularmente en niños lactantes (síndrome del “bebé azul”).

• Formación de compuestos nitrosamínicos considerados cancerígenos. Estudios muestran asociación entre incidencia de cáncer gástrico y contaminación del agua por nitrato.

Expresiones

• N-NO3: se determina NO3- y se expresa como N.

• N-NH4: se determina NH4+ y se expresa como N.

– Ambas formas de N se pueden sumar si se expresan como N.

• Para pasar de NO3 a N-NO3: x 0.23• Para pasar de N-NO3 a NO3: x 4.43

• Para pasar de NH4 a N-NH4: x 0.78• Para pasar de N-NH4 a NH4: x 1.29

Límites máximos de nitratosEuropean Food Safety Authority (2010)

Especie Tipomg NO3/kg

frescomg NO3/kg

secomg N-NO3/kg

secoEspinaca Invierno 3000 30000 6774

Verano 2500 25000 5645En conserva o congelado 2000 20000 4516

Lechuga Invernadero-invierno 4500 45000 10161Invernadero-verano 3500 35000 7903Aire libre-invierno 4000 40000 9032Aire libre-verano 2500 25000 5645

Lechuga-Iceberg Invernadero 2500 25000 5645Aire libre 2000 20000 4516

Dinámica del nitrógeno en el suelo

Urea

NO3- NO2- NH4-

Nitrificación

N2

N2OFertilizante

NH3Pérdidas por volatización

Pérdidas por desnitrificación

Absorción

Mineralización

Inmovilización

Materia orgánica

Pérdidas por lixiviación

Catión intercambiable

Arcilla

Pérdidas por lixiviación

xilema

floema

HazEpidermis

Estomas

Envés

Asimilación de NO3-

NO3-

NH4-

C5N2

floema

xilema

NO3- NO3-

C5N2

floema

C5N2C5N2

C5N2

NO3-

NO2-

NO2-

NH4+

NO3-

NiR6e-

+C

ATP,Mg, GS

NR 2e-

Glutamina

Raíz Hoja

vacuola

Asimilación de NH4+

C6N4

floema

xilema

C5N2 C5N2

floema

C5N2

C5N2

C5N2

+C

ATP, Mg, GS

Glutamina

Raíz Hoja

C6N4

NH4+ NH4+ NH4+

NH4+

C6N4

NH4+

+C

Arginina

Cálculo del N metabolizado

%32100*74,155,0

55,0)1000011854(74,1(%)

100.%

dometabolizaN

dometabolizaN

totalNdometabolizaNmetN

eextractablNtotalNdometabolizaNeextractablNdometabolizaNtotalNAnálisis Valor

N (%) 1,74N-NO3 (ppm) 7916N-NH4 (ppm) 3938N-extractable (ppm) 11854N-metabolizado (%) 32

Proyecto FONIS SA11I2131

Lechugas N-NO3

Espinacas N-NO3

Repollo N-NO3

Consumo de N-NO3 en ChileLímite consumo: 3.65 mg NO 3 /día*kg peso (FAO, 2002)Límite consumo: 0.82 mg N-NO 3 /día*kg peso (FAO, 2002)

Dosis de Nitrógeno Adecuadas

minaguaresidual NNN(kg/ha)SuministroN/tonkgton/ha(kg/ha)Demanda

EficienciasuministroDemandaN(kg/ha)deDosis

Contenidos de N-NO3 en agua de riego y nivel crítico para agua potable.

Contenidos de N-NO3 en suelo y nivel crítico para suelo.

Variabilidad espacial de la mineralización de N.

Statistic 1 2 Average

Average 0.5 0.3 0.5Min 0.1 -0.1 0.1Max 1.5 1.2 1.5CV (%) 68 100 68

Site

kg N ha-1 d-1

Martinez, Ortega, Janssens, 2009

Balance de N en hortalizas de hoja, RM.

Ortega et al. 2013.

Inhibidores de la nitrificación

NH4+ NO2

- NO3-

Nitrosomonas

AMO

Nitrobacter

Nitrito Oxidasa

Inhibidor de la NitrificaciónAmonio Nitrito Nitrato

Manejo sitio-específico del N

Contenidos máximos de metales en hortalizas.Norma Cd Cu Ni Pb Zn

----------------------------------mg/kg------------------------------FAO/OMS CODEX alimentarius 

2,0 (0,2)     3,0 (0,3)  

Comunidad Europea 

0,5 (0,05)     3,0 (0,3)  

Norma Chilena alimentos 

  100 (10)     1000 (100)

UdeCh/SAG 0,66 8,1 1,8 3,6 73

Efectos del plomo (Pb)• La exposición al plomo inorgánico puede afectar múltiples

órganos y sistemas. • Infantes y lactantes son particularmente susceptibles,

pudiendo producir dificultades motoras y en cuanto a su desarrollo cognitivo.

• Adultos con altos niveles de plomo en la sangre (sobre 40 μg/dL) pueden tener una síntesis del hemo deficiente y afecciones hepáticas (EPA, 2004).

Efectos del cadmio (Cd).• La intoxicación con cadmio se ha asociado a varios

problemas de salud humana como deficiencias renales, enfisema pulmonar, osteoporosis, hipertensión arterial y algunas formas de cáncer como el prostático.

• Se ha observado un aumento progresivo en los niveles de cadmio en algunos suelos agrícolas, consecuencia de una prolongada fertilización fosfatada.

• La concentración de cadmio en plantas de lechuga (materia seca) puede ser hasta 16 veces la concentración en el suelo (Lehoczky et al., 2000).

Contenido de metales en muestras de hortalizas.

Elemento Cd Cu Ni Pb ZnPromedio 0,67 4,2 3,9 3,6 76,5Mediana 0,55 4,0 2,2 2,7 78,5Rango 0,12-1,57 0,8-10,1 0,5-18,2 0,8-

12,221,0-137

CV (%) 55 46 110 67 32

0.5 ppm UE 3 ppm UE

Hipótesis respecto a contaminación con MP

Consumo de metales pesados• OMS a través del Codex alimentarius:

– Cd 0,0010 mg/kg masa corporal/día-0,070 mg de Cd/día para 70 kg

– Pb 0,0036 mg/kg masa corporal/día-0,25 mg de Pb/día para 70 kg.

• Asumiendo:– Consumo promedio 0,22 g de vegetales (masa seca) por kg de

peso/día– 15,4 g de vegetales para una persona promedio de 70 kg– considerando los valores promedio de Cd y Pb determinados – consumo sería: 0,0103 de Cd y 0,055 mg de Pb/día, < que

estándar OMS:

Conclusiones• Peligros químicos derivados de manejos agronómicos

inadecuados como la contaminación por NO3 están presentes en las hortalizas de hoja de la RM.

• Contaminación por metales pesados en hortalizas es una realidad que preocupa y que podría deberse a problemas de contaminación ambiental. Peligro para agricultura urbana.

• Conocimiento de los potenciales peligros químicos y sus mecanismos es esencial para diseñar BPA.