Volume: le insalate

Sezione: alimentazione

Capitolo: accumulo di nitrato nelle insalate

Autori: Vitangelo Magnifico, Maria Gonnella

Nella valutazione qualitativa degli ortaggi il nitrato contenuto nei tessuti vegetali è considerato un fattore antinutrizionale. Il nitrato entra nei tessuti vegetali perché fa parte del ciclo dell’azoto, il quale rappresenta un elemento costitutivo importante delle piante e, nelle diverse forme chimiche, ossidate o ridotte, organiche o inorganiche, è il componente chiave di numerose molecole biologiche (aminoacidi, enzimi, vitamine ecc.) importanti dal punto di vista fisiologico. L’attenzione per il contenuto di nitrato nelle piante deriva dalla loro capacità di accumulo dal momento che una consistente frazione del nitrato assorbito dalle radici non viene utilizzata nell’immediato, ma va ad accumularsi nei vacuoli delle cellule per svolgere funzione di riserva e osmoregolatrice all’interno della pianta. Nelle piante l’accumulo del nitrato può avvenire in misura diversa nei vari organi della pianta. Il grado di accumulo dipende sia dal genotipo (specie e cultivar) sia dall’organo della pianta. In ordine decrescente, le parti della pianta in cui si riscontrano quantità di nitrato sono: piccioli, lamine fogliari, steli, radici, infiorescenze, tuberi, bulbi, frutti e infine semi. Negli ortaggi l’accumulo rappresenta un problema poiché, a differenza di altre specie da granella o da frutto, la porzione edule è spesso rappresentata dagli organi delle pianta che mostrano il più elevato accumulo di nitrato, e ciò vale in particolare per gli ortaggi da foglia. Classificate per differente capacità di accumulo, le specie che accumulano più nitrato ricadono nelle famiglie Brassicaceae (cavoli, verze, rucola, ravanello, crescione di fontana, crescione inglese ecc.) e Chenopodiaceae (spinacio), ma anche Asteraceae (lattughe, scarola, indivia, cicoria o radicchio ecc.) e Apiaceae (sedano, prezzemolo). Le differenze osservate tra le specie e tra le tipologie o cultivar della stessa specie possono essere spiegate in alcuni casi da una diversa morfologia delle foglie. Per esempio, le foglie bollose di spinacio sono più ricche di nitrato rispetto alle foglie lisce; i cespi serrati di alcune lattughe ne risultano meno ricchi dei cespi aperti o acefali; così come le cicorie e i radicchi accumulano meno nitrato delle varie tipologie di lattughe. Gli studi a livello genetico non sono stati, comunque, in grado di definire un intervento di miglioramento genetico mirato a ridurre la capacità di accumulo del nitrato. È stato infatti riscontrato che questo è un carattere quantitativo poligenico regolato da diversi meccanismi fisiologici più o meno indipendenti, per cui è molto difficile attuare efficaci interventi su basi genetiche.

Tossicità del nitrato

Il nitrato non è tossico di per sé, ma sono i suoi metaboliti – il nitrito, l’ossido nitrico e gli N-nitroso composti (tra cui le nitrosammine) – a destare preoccupazione perché possono sia causare gravi patologie, come la metaemoglobinemia e il cancro, sia risultare teratogeni per i feti. L’esposizione al nitrato è prevalentemente esogena; solo una minima parte si forma nel nostro organismo. I suoi metaboliti, invece, sono prevalentemente di origine endogena (cioè derivano dalla conversione del nitrato all’interno dell’organismo umano), anche se in minima parte il nitrito può formarsi già negli alimenti conservati in condizioni di ipossia come quelli inscatolati o imbustati, dove il nitrato può ridursi a nitrito se si verifica carenza di ossigeno nell’imballaggio e se nello stesso tempo sono presenti microrganismi anaerobi facoltativi, come Escherichia coli, i quali, finito l’ossigeno, iniziano a respirare il nitrato. Alcuni ricercatori hanno recentemente affermato che il nitrito può esercitare un’attività antimicrobica a difesa del nostro organismo nei confronti di microrganismi patogeni, mentre altri metaboliti del nitrato ingerito con gli ortaggi potrebbero avere un importante ruolo di vasoregolazione in caso di ipertensione e malattie cardiovascolari. Si tratta però di limitate evidenze scientifiche a fronte di un’enorme mole di ricerche che affermano il contrario. Sulla base di questo ampio numero di studi, l’organismo internazionale JECFA (Joint Expert Committee on Food Additives, Commissione congiunta di esperti in additivi alimentari) ha definito i valori di riferimento dell’ADI (Acceptable Daily Intake, assunzione giornaliera accettabile) nel range 0-3,7 mg/kg di massa corporea per il nitrato e 0-0,07 mg/kg di massa corporea per i nitriti. Dall’applicazione di questo parametro deriva che una persona di 60 kg di peso non dovrebbe assumere più di 222 e 4,2 mg al giorno, rispettivamente, di nitrato e nitrito. Il limite calcolato è riferito all’insieme degli alimenti e dell’acqua assunti con la dieta quotidiana. Infatti, gli ortaggi non sono l’unica fonte di nitrato, anche se è quella preponderante; anche l’acqua, i salumi, altri prodotti alimentari e alcune medicine sono discrete fonti di nitrato nella dieta umana. Come riportato dall’EFSA (European Food Safety Authority, Autorità europea per la sicurezza alimentare), sarebbe sufficiente, per esempio, il consumo di 47 g di rucola, con un contenuto medio di nitrato pari a 4800 mg/kg di prodotto fresco, per superare il valore di ADI sopra calcolato. Malgrado il modesto contributo alla dieta, la rucola (termine comune con cui spesso si indicano i due generi Eruca e Diplotaxis senza distinzione) suscita particolare attenzione, dato che ha mostrato un contenuto di nitrato fino a 9300 mg/kg di prodotto fresco come Diplotaxis.

Regolamentazione relativa al nitrato negli ortaggi

A tutela della salute pubblica, i livelli massimi di nitrato in lattughe e spinaci sono stati fissati dall’Unione Europea nel 1997 con il Regolamento CE 194/1997, successivamente revisionato più volte. L’ultimo Regolamento emesso è il 1881/2006 che fissa i limiti massimi di alcuni contaminanti negli alimenti, in particolare, del nitrato in lattughe, lattuga tipo iceberg, spinaci freschi, spinaci surgelati o comunque conservati, preparati per l’infanzia a base di cereali e altri alimenti. Considerata l’influenza dell’ambiente sul comportamento delle piante, di cui si tratterà in seguito, ai fini di salvaguardare le produzioni di alcune nazioni, i limiti fissati dai regolamenti cambiano secondo le stagioni e le tecniche di coltivazione. Infatti, risultano più elevati quelli consentiti per lattughe e spinaci coltivati in inverno rispetto a quelli raccolti in estate e maggiori per le lattughe coltivate in ambiente protetto che per quelle ottenute in piena aria. Ciò non toglie che la pericolosità di nitrato e nitrito non cambi da una stagione all’altra! Lo stesso regolamento ha consentito la deroga temporanea al rispetto di tali limiti. In particolare, Belgio, Irlanda, Paesi Bassi e Regno Unito fino al 31 dicembre 2008 potevano autorizzare la commercializzazione di spinaci freschi, coltivati e destinati al consumo sul territorio nazionale, il cui tenore di nitrato fosse superiore ai limiti massimi stabiliti. Lo stesso vale in Irlanda e nel Regno Unito per la lattuga raccolta tutto l’anno e in Francia per la lattuga raccolta dal 1o ottobre al 31 marzo. Il regolamento però ha imposto l’obbligo per i produttori di lattughe e spinaci degli stati in deroga di modificare progressivamente i metodi di coltivazione con l’obiettivo di ridurre il contenuto di nitrato, applicando le buone pratiche agricole raccomandate a livello nazionale. Scaduti i termini per la deroga, secondo quanto riportato dal Federal Institute for Risk Assessment tedesco (Istituto federale di valutazione del rischio) e dalla FSA inglese (Food Safety Agency, Agenzia per la sicurezza alimentare), è probabile che a livello europeo si stia prevedendo di aumentare i limiti di nitrato in spinacio e lattuga e di introdurre un nuovo limite di nitrato per la rucola. Esso costituirebbe una grossa novità anticipata dal parere scientifico dell’EFSA, che nel 2008 aveva raccomandato di sorvegliare il contenuto di nitrato della rucola in funzione dei mutamenti delle abitudini alimentari che vanno verso una maggiore esposizione, derivante dall’incremento continuo del consumo di questo ortaggio nelle popolazioni.

L’ambiente, la pianta e il nitrato
Le piante assorbono l’azoto sia sotto forma di ammonio NH4 sia – come nitrato NO3. La forma prevalente cambia in base alle condizioni di aerazione e di pH del terreno: nei terreni acidi, poco aerati, sommersi, prevale la forma ridotta, ammoniacale, la quale, di riflesso, sarà anche quella più assorbita da parte della pianta; nei terreni a reazione neutra o subalcalina, ben ossigenati, tipici degli ambienti mediterranei, prevale invece la forma ossidata, nitrica. Entrambe le forme derivano dalla mineralizzazione della sostanza organica (intrinseca del terreno o apportata attraverso la concimazione con concimi o ammendanti organici e letame) e dall’apporto diretto sotto forma di concimi minerali. La forma ammoniacale è assimilata direttamente tal quale dagli enzimi specifici del metabolismo azotato, mentre il nitrato deve essere ridotto a livello citoplasmatico dalla nitrato reduttasi (NR) prima di essere assimilato. Di contro, la forma ammoniacale non può essere accumulata perché tossica per le cellule, mentre la forma nitrica si accumula nei vacuoli. L’accumulo, ovviamente, si verifica come risultato del bilancio tra l’assorbimento radicale e la riduzione enzimatica e assimilazione, se le condizioni ambientali che influenzano l’uno o l’altro processo sono tali da non favorire l’assimilazione in forme organiche.

Fattori che influenzano l’accumulo del nitrato
I principali fattori che intervengono direttamente e indirettamente a influenzare questi processi sono la temperatura, la luce (intesa come intensità luminosa, qualità e durata), la stagione, le condizioni di crescita (pH, disponibilità di elementi nutritivi e di acqua, tipo di coltivazione), il tipo di fertilizzante. Mentre l’influenza della temperatura sull’accumulo di nitrato è complessa, dal momento che essa interviene su tutti i processi coinvolti (assorbimento, traslocazione, assimilazione), l’effetto della luce, nei suoi molteplici aspetti, è più chiaro e di gran lunga più studiato. In condizioni di bassa radiazione solare l’accumulo di nitrato è maggiore. La radiazione solare incide sulla sintesi della NR e sull’attivazione dell’enzima (al buio la NR è inattiva), fornisce energia al processo di ossidoriduzione, oltre a fornire carboidrati e acidi organici prodotti dalla fotosintesi, che agiscono da osmoregolatori nel vacuolo, in alternativa al nitrato. In base all’ipotesi dell’osmoregolazione, in condizioni di ridotta radiazione solare la capacità fotosintetica della pianta non è sufficiente a fornire gli osmoliti organici necessari per mantenere il turgore cellulare. Di conseguenza, la pianta accumula nitrato in sostituzione dei composti organici, la cui concentrazione è negativamente correlata con quella del nitrato. In aggiunta o in alternativa a questo meccanismo, la regolazione dell’assorbimento del nitrato dall’esterno avviene secondo un meccanismo a feedback negativo: se la radiazione solare è elevata, si verifica un rapido accrescimento, viene utilizzato il nitrato accumulato e viene stimolato l’assorbimento di altro nitrato dall’esterno; se la radiazione solare è bassa, l’accrescimento ridotto e la debole richiesta di azoto organico comportano l’accumulo di nitrato, finché la regolazione dell’assorbimento non ne viene influenzata come risposta di ritorno (feedback). La radiazione solare spesso interagisce con la disponibilità di azoto nel terreno: in condizioni di bassa radiazione solare (mesi invernali, giornate nuvolose) il nitrato si accumula anche se l’apporto di azoto è ridotto, mentre con elevata radiazione solare il nitrato si accumula solo se si applicano livelli di azoto superiori alle asportazioni da parte della pianta. Questo aspetto assume un notevole peso nella coltivazione in ambiente protetto, in cui si verificano spesso condizioni di scarsa radiazione solare, a causa dell’ombreggiamento della copertura e della coltivazione nei mesi invernali, associate spesso a variazioni nella qualità della luce e a rilevanti disponibilità di azoto nel terreno. Ciò avviene frequentemente anche nelle condizioni ambientali del Nord Europa, tanto da aver indotto il legislatore a differenziare i limiti legali di accumulo del nitrato negli ortaggi coltivati durante la stagione più fredda. Nelle aree dell’Europa meridionale, invece, le suddette condizioni si verificano solo in limitati periodi dei cicli colturali autunno-vernini, con accumuli di nitrato comunque decisamente più bassi di quelli che possono verificarsi nel Nord Europa. L’attività della NR è variabile anche nel corso delle 24 ore. Di conseguenza, l’accumulo di nitrato nelle foglie subisce una diminuzione dalla mattina al pomeriggio, osservata in diverse specie ortive (bietola, cima di rapa, indivia, spinacio, lattuga). Perciò la raccolta dovrebbe essere eseguita nelle ore pomeridiane o comunque quando sia la luminosità sia la temperatura dell’aria sono più alte. Durante i mesi invernali, oltre alla bassa radiazione solare, anche il fotoperiodo caratterizzato dai giorni brevi favorisce l’accumulo di nitrato. L’effetto, osservato confrontando produzioni autunnovernine con produzioni primaverili-estive, è stato confermato da diversi studi in ambiente controllato, in cui è stato ridotto l’accumulo di nitrato allungando il fotoperiodo con l’applicazione di luce supplementare anche a bassa irradianza. Lo ione nitrico è estremamente solubile e mobile nella fase liquida del terreno, perciò la disponibilità di acqua nel terreno favorisce l’assorbimento di nitrato da parte delle piante; ma anche la carenza idrica può determinare l’accumulo di nitrato attraverso la riduzione dell’attività della NR ancor prima che si abbia il rallentamento dell’assorbimento dello ione nitrico da parte delle radici. Inoltre, l’elevata umidità dell’atmosfera, limitando la traspirazione, può rallentare l’assorbimento del nitrato. Infine, l’eccessivo apporto al terreno di acqua piovana o di irrigazione determina l’allontanamento dello ione nitrico dal volume di terreno interessato dalla rizosfera, per lisciviazione negli strati profondi e in falda. È ovvio che ciò non avviene in coltura protetta, soprattutto in regimi irrigui di razionale utilizzo della risorsa idrica. Al pari della radiazione luminosa, la disponibilità di azoto nel mezzo di crescita condiziona l’accumulo di nitrato attraverso numerosi aspetti. Tra questi c’è l’interazione con il genotipo. La rucola, infatti, è in grado di accumulare notevoli quantità di nitrato (anche fino a 50-100 volte superiori a quella disponibile nel mezzo di coltivazione) anche in condizioni di ridotta disponibilità azotata. Vale ancora la precisazione che la disponibilità di azoto non dipende soltanto dall’azoto apportato alla coltura in esame, ma dalla quantità totale di azoto presente nel terreno, costituita dai residui di azoto della coltura precedente, dall’azoto proveniente dalla mineralizzazione della sostanza organica e dei concimi organici. Ovviamente ciò non vale nelle coltivazioni senza suolo e su substrato inerte, in cui è possibile controllare in modo puntuale la nutrizione azotata e intervenire tempestivamente per la correzione degli apporti fino alla sostituzione completa della soluzione nutritiva con acqua in prossimità della raccolta, per indurre la pianta a utilizzare il nitrato accumulato. In Eruca allevata in idrocoltura la sostituzione, cinque giorni prima della raccolta, della soluzione nutritiva con una soluzione contenente solo un quarto dell’azoto somministrato ha consentito l’abbattimento di oltre il 60% del nitrato accumulato nel controllo, che risultava superiore a 4000 mg/ kg di prodotto fresco. Lo stratagemma funziona però se la pianta è esposta a livelli ottimali di radiazione luminosa e comunque a condizioni che rendano efficiente il processo fotosintetico. La forma chimica in cui l’azoto è disponibile condiziona l’accumulo di nitrato. La preferenza d’uso di una o dell’altra forma dipende dalla specie, dall’età della pianta, dalle condizioni ambientali e dal rapporto tra le due forme di azoto. Se in alcune specie (bietola, pomodoro, fragola) anche piccole quantità di ioni ammonio possono indurre sintomi di tossicità sulla pianta (crescita stentata, decolorazione, clorosi e necrosi delle foglie, lesioni sugli steli), in altre, come indivia, riso, cipolla e mirtillo, l’ammonio è tollerato anche come forma esclusiva di azoto. In quest’ultimo caso le piante ottenute non accumulano nitrato. Nella maggior parte delle specie, comunque, la risposta è migliore in presenza di entrambe le forme chimiche di azoto in un rapporto favorevole alla forma nitrica rispetto a quella ammoniacale. Sia per lo studio sia per l’applicazione delle forme azotate, i sistemi di coltivazione senza suolo si rivelano più efficaci, in quanto consentono l’applicazione puntuale dei rapporti desiderati e un migliore controllo delle interferenze da parte di altri fattori. Nelle coltivazioni in suolo, invece, la forma ammoniacale, fornita attraverso i fertilizzanti (solfato e nitrato ammonico, urea ecc.), permane per tempi più o meno brevi, e tende a trasformarsi in nitrica in presenza di specifici batteri e in condizioni di pH da neutro ad alcalino, di temperature medio-alte e buona ossigenazione. Gli inibitori della nitrificazione o la somministrazione dell’azoto attraverso i concimi a rilascio controllato rallentano temporaneamente il processo di conversione da ammonio a nitrato, mettendo l’ammonio a disposizione delle piante per periodi più lunghi. La risposta alla concimazione organica, in termini di disponibilità di azoto in forma ammoniacale e quindi di accumulo di nitrato, è simile a quella riportata per i concimi a lento effetto o con inibitori della nitrificazione, accertato che non si operi in condizioni che accelerino la mineralizzazione della sostanza organica apportata. Per questo motivo la fertilizzazione organica è poco efficace nel controllo dell’accumulo del nitrato, soprattutto se adottata in serra e in ambienti mediterranei. Anche la modalità di distribuzione del concime azotato può risultare condizionante, nel senso che la distribuzione frazionata in due o più momenti del ciclo colturale dovrebbe tradursi in una maggiore efficienza d’uso dell’azoto, soprattutto se il frazionamento riflette il ritmo di asportazione e accrescimento della coltura. Nel caso della lattuga, specie nota per il lento accrescimento iniziale e l’accelerazione nelle ultime due settimane del ciclo di produzione, l’apporto frazionato di azoto, rispetto alla somministrazione totale in pretrapianto, consente un minore accumulo di nitrato alla raccolta e quindi un uso più efficiente dell’azoto somministrato. Occorre tener presente che, trattandosi di una coltura a ciclo breve (mediamente due mesi, ma anche 40 giorni) e di una specie da foglia, la maggiore disponibilità di azoto fin dall’inizio del ciclo potrebbe essere indispensabile per far avviare la coltura, considerando che il nitrato assorbito in eccesso, pur accumulato nelle foglie, attraverso il meccanismo della regolazione osmotica, svolge una funzione fondamentale nell’incremento del peso fresco delle piante. Nella fase finale di accrescimento rapido il nitrato accumulato viene infine assimilato, mentre se si spinge la concimazione di copertura fino a oltre un mese dalla raccolta si corre il rischio di aumentare il nitrato accumulato nelle foglie. In definitiva, la tecnica adottata dagli agricoltori pugliesi di somministrare tutto l’azoto (in media 100-120 unità di N/ha) al momento del trapianto per le specie da insalata in genere (indivia e scarola sono coltivate in Puglia con la stessa tecnica colturale delle lattughe) si è rivelata ottimale per ottenere buone produzioni con contenuto di nitrato inferiore a 1500-2000 mg/kg di prodotto fresco. Per contro, solo in caso di trapianti tardivi (fine novembre-dicembre), in cui il ciclo colturale è sensibilmente rallentato dalla basse temperature, alla ripresa dell’attività vegetativa di febbraio si tende a somministrare una parte della dose di azoto in copertura per stimolare la ripresa, considerando anche che la maggiore lunghezza del ciclo colturale comporta una maggiore probabilità di lisciviazione del nitrato contenuto nel terreno da parte delle eventuali piogge invernali. Nella pratica comune di coltivazione, anche se di difficile gestione, non va trascurato il generale effetto della competizione dello ione cloruro sull’assorbimento dello ione nitrato da parte delle piante; al contrario, un aumento della concentrazione del nitrato nei tessuti vegetali può verificarsi a causa della carenza di molibdeno, che è l’elemento fondamentale nella sintesi della NR.

Riduzione del contenuto di nitrato alla raccolta e in post-raccolta

Considerando che le foglie giovani interne accumulano meno nitrato di quelle esterne e più esposte alla luce, l’eliminazione delle foglie più vecchie o mature rappresenta un semplice accorgimento per abbattere il contenuto di nitrato negli ortaggi da foglia nella fase di lavorazione o di preparazione per il consumo. Questo aspetto giustifica i minori limiti imposti nel Regolamento 1881/2006 per le lattughe tipo iceberg rispetto alle altre (romane, ricce, lollo, foglie di quercia), dato che il prodotto commerciabile nelle iceberg è costituito esclusivamente dalla parte centrale del grumolo. Il radicchio tipo rosso di Chioggia, invece, ha meno nitrato nelle foglie esterne che nel grumolo commerciale. In funzione della diversa dislocazione del nitrato nelle differenti porzioni di pianta, alcune operazioni di mondatura possono consentire una più o meno drastica riduzione del contenuto di nitrato: per esempio, l’eliminazione o l’accorciamento del picciolo in specie come rucola e spinacio e l’eliminazione della nervatura centrale delle foglie di lattuga e simili. In post-raccolta la conservazione degli ortaggi a temperatura ambiente favorisce la trasformazione del nitrato in nitrito. Se la refrigerazione rallenta il processo, la surgelazione lo inibisce completamente lasciando inalterato il contenuto sia di nitrato sia di nitrito. Dato che il nitrato è solubile in acqua, il lavaggio casalingo o nella lavorazione del prodotto di terza (surgelato) e quarta (insalate pronte all’uso) gamma può ridurre del 10-15% il contenuto di nitrato. Per lo stesso motivo, gli ortaggi cotti in acqua o sbollentati prima della surgelazione cedono nitrato all’acqua di cottura mentre quelli cotti a vapore lo conservano. In definitiva le specie da insalata tradizionali e quelle di recente consumo come prodotto di quarta gamma presentano notevoli differenze per la diversa capacità di accumulo del nitrato, per le ragioni che abbiamo visto. In linea di massima, rispetto a questo problema, si può affermare che le insalate coltivate negli ambienti mediterranei risultano “virtuose” per merito tanto delle condizioni ambientali favorevoli quanto delle migliorate tecniche agronomiche. Pertanto, nella quasi totalità dei casi, le produzioni orticole mediterranee riescono con molta facilità a rispettare i limiti di legge imposti dall’Unione Europea. Inoltre, l’applicazione delle buone pratiche agricole, tese a migliorare la sicurezza dei prodotti orticoli e a ridurre l’impatto ambientale delle coltivazioni, esalta ulteriormente questo carattere di pregio delle produzioni dell’Europa meridionale rispetto a quelle dei Paesi nordeuropei, tanto da ridurre a zero il rischio nitrato nel consumo delle insalate italiane.

 


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