27
SVEUČILIŠTE JOSIPA JURJA STROSSMAYERA U OSIJEKU FAKULTET AGROBIOTEHNIČKIH ZNANOSTI OSIJEK Matea Kopić Preddiplomski sveučilišni studij Poljoprivreda Smjer Bilinogojstvo Biofortifikacija krumpira selenom Završni rad Osijek, 2018.

Biofortifikacija krumpira selenom - bib.irb.hr · selena u gomolju krumpira s 86,2 µg kg-1 na 234,3 µg kg-1 suhe tvari. Također, biofortifikacija je povećala Također, biofortifikacija

  • Upload
    others

  • View
    8

  • Download
    1

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Biofortifikacija krumpira selenom - bib.irb.hr · selena u gomolju krumpira s 86,2 µg kg-1 na 234,3 µg kg-1 suhe tvari. Također, biofortifikacija je povećala Također, biofortifikacija

SVEUČILIŠTE JOSIPA JURJA STROSSMAYERA U OSIJEKU

FAKULTET AGROBIOTEHNIČKIH ZNANOSTI OSIJEK

Matea Kopić

Preddiplomski sveučilišni studij Poljoprivreda

Smjer Bilinogojstvo

Biofortifikacija krumpira selenom

Završni rad

Osijek, 2018.

Page 2: Biofortifikacija krumpira selenom - bib.irb.hr · selena u gomolju krumpira s 86,2 µg kg-1 na 234,3 µg kg-1 suhe tvari. Također, biofortifikacija je povećala Također, biofortifikacija

SVEUČILIŠTE JOSIPA JURJA STROSSMAYERA U OSIJEKU

FAKULTET AGROBIOTEHNIČKIH ZNANOSTI OSIJEK

Matea Kopić

Preddiplomski sveučilišni studij Poljoprivreda

Smjer Bilinogojstvo

Biofortifikacija krumpira selenom

Završni rad

Povjerenstvo za ocjenu završnog rada:

1. prof. dr. sc. Zdenko Lončarić, mentor

2. izv. prof. dr. sc. Tomislav Vinković, član

3. doc. dr. sc. Vladimir Ivezić, član

Osijek, 2018.

Page 3: Biofortifikacija krumpira selenom - bib.irb.hr · selena u gomolju krumpira s 86,2 µg kg-1 na 234,3 µg kg-1 suhe tvari. Također, biofortifikacija je povećala Također, biofortifikacija

TEMELJNA DOKUMENTACIJSKA KARTICA

Sveučilište Josipa Jurja Strossmayera u Osijeku Završni rad

Fakultet agrobiotehničkih znanosti Osijek

Preddiplomski sveučilišni studij Poljoprivreda, studij Bilinogojstvo

Matea Kopić

Biofortifikacija krumpira selenom

Sažetak: Pothranjenost ljudi selenom značajan je problem u svijetu, a posebice u Europi i Hrvatskoj. Stoga je

cilj ovog istraživanja bio utvrditi utjecaj biofortifikacije na povećanje koncentracije selena u gomolju krumpira.

Pokus je proveden na slabo humoznom tlu urbanog vrta, lužnate reakcije, visoke raspoloživosti fosfora i dobre

raspoloživosti kalija. Istovremeno, koncentracije analiziranih teških metala, kako esencijalnih (Zn, Cu, Ni),

beneficijalnih (Co), tako i toksičnih (Pb, Cr, Cd) bile su niše od propisima dozvoljenih koncentracija, te se

urbano vrtno tlo može koristiti za poljoprivrednu proizvodnju, tj. uzgoj krumpira.

Biofortifikacija krumpira selenom nije utjecala na prinos gomolja, ali je značajno povećala koncentraciju

selena u gomolju krumpira s 86,2 µg kg-1 na 234,3 µg kg-1 suhe tvari. Također, biofortifikacija je povećala

koncentracije selena u listu i u stabljici krumpira 2,7 i 2,8 puta. Najznačajniji učinak biofortifikacije je

povećanje koncentracije selena (s 15,49 na 40,69 µg kg-1) u svježem gomolju krumpira, što znači da

konzumiranje 100 g biofortificiranog gomolja osigurava 7,4 % dnevno potrebnih količina selena (4,07 od

potrebnih 55 µg Se dnevno).

Ključne riječi: pothranjenost, selen, biofortifikacija, krumpir

23 stranice, 5 tablica, 26 literaturnih navoda

Završni rad je pohranjen: u knjižnici Fakulteta agrobiotehničkih znanosti Osijek i u digitalnom repozitoriju

završnih i diplomskih radova Fakulteta agrobiotehničkih znanosti Osijek

BASIC DOCUMENTATION CARD

Josip Juraj Strossmayer University of Osijek BSc Thesis

Faculty of Agrobiotechnical Sciences Osijek

Undergraduate university study Agriculture, course Horticulture

Biofortification of potato by selenium

Summary: Human malnutrition with selenium is a very important problem in the world, especially in Europe

and Croatia. Therefore, the aim of this study was to determine the influence of biofortification on increasing

selenium concentrations in potato tubers. The experiment was carried out on poor humorous soil of an urban

garden with alkaline reactions, high availability of phosphorus and good availability of potassium. At the same

time, the concentrations of analyzed heavy metals; essential (Zn, Cu, Ni), beneficiary (Co) and toxic (Pb, Cr,

Cd) were lower than the maximum allowed concentrations and urban garden can betherefore used for

agricultural production. Biofortification of potato with selenium did not affect tuber yield, but significantly

increased selenium concentration in potato tubers from 86.2 μg kg-1 to 234.3 μg kg-1 dry matter. Also,

biofortification increased concentrations of selenium in leaf and potato stems 2.7 and 2.8 times. The most

significant effect of biofortification was the increase in selenium concentrations (from 15.49 to 40.69 μg kg-1)

in fresh potato tubers, meaning that consuming 100 g of biofortified tubers provides 7.4 % of the required daily

intake of selenium (4.07 of the required 55 μg Se daily).

Keywords: malnutrition, selenium, biofortification, potato

23 pages, 5 tables, 26 references

BSc Thesis is archived in Library of Faculty of Agrobiotechnical Sciences Osijek and in digital repository of

Faculty of Agrobiotechnical Sciences Osijek.

Page 4: Biofortifikacija krumpira selenom - bib.irb.hr · selena u gomolju krumpira s 86,2 µg kg-1 na 234,3 µg kg-1 suhe tvari. Također, biofortifikacija je povećala Također, biofortifikacija

Sadržaj

1. UVOD ................................................................................................................................ 1

1.1. Pregled literature......................................................................................................... 7

1.1.1. Pothranjenost selenom ......................................................................................... 7

1.1.2. Selen u tlima u Republici Hrvatskoj .................................................................... 7

1.1.3. Biofortifikacija selenom ...................................................................................... 8

1.1.4. Biofortifikacija krumpira ..................................................................................... 8

1.2. Cilj istraživanja ........................................................................................................... 9

2. MATERIJAL I METODE ............................................................................................... 10

2.1. Lokalitet poljskog pokusa i analize tla ..................................................................... 10

2.1.1. pH vrijednost (reakcija) tla ................................................................................ 10

2.1.2. Sadržaj organske tvari u tlu ............................................................................... 10

2.1.3. Koncentracija raspoloživog fosfora i kalija ekstrahiranog AL-metodom ......... 10

2.1.4. Određivanje sadržaja karbonata u tlu ................................................................ 11

2.1.5. Određivanje ukupnih koncentracija teških metala i Se u tlu ............................. 12

2.2. Gnojidba i uzgoj krumpira ........................................................................................ 12

2.3. Agronomska biofortifikacija krumpira ..................................................................... 13

2.4. Analiza biljnog materijala ........................................................................................ 13

2.5. Statistička obrada podataka ...................................................................................... 14

3. REZULTATI I RASPRAVA........................................................................................... 15

3.1. Osnovna agrokemijska svojstva tla .......................................................................... 15

3.2. Ukupne koncentracije esencijalnih i beneficijalnih mikroelemenata i štetnih

elemenata u tlu ................................................................................................................. 16

3.3. Prinos krumpira ........................................................................................................ 18

3.4. Koncentracije selena (Se) u gomolju, stabljici i listu krumpira ............................... 18

4. ZAKLJUČAK .................................................................................................................. 20

5. POPIS LITERATURE ..................................................................................................... 21

Page 5: Biofortifikacija krumpira selenom - bib.irb.hr · selena u gomolju krumpira s 86,2 µg kg-1 na 234,3 µg kg-1 suhe tvari. Također, biofortifikacija je povećala Također, biofortifikacija

1

1. UVOD

Krumpir je jedna od najintenzivnijih ratarskih, ali i općenito poljoprivrednih kultura.

Gotovo je neizostavan u svakodnevnoj ljudskoj prehrani, a koristi se i u industrijskoj preradi,

te hranidbi stoke. Krumpir je kultura koja zahtjeva dodatne investicije, poglavito za

mehanizaciju i intenzivno ulaganje za gnojiva, sjeme i zaštitna sredstva, te dodatnu njegu

usjeva, a time i značajan ljudski angažman. Velikog je biološkog potencijala i reproduktivne

sposobnosti te krumpir ima vrlo izražen ekonomski i prehrambeni značaj.

Krumpir (Solanum tuberosum L.) je porijeklom s južnoameričkih Anda, nakon otkrića

Amerike ova biljka osvojila je svijet, u Europu su ga donijeli španjolski istraživači u 16.

stoljeću, a u Hrvatsku je došao za vrijeme vladavine Marije Terezije. U prehrani se koristi

podzemni gomolj krumpira.

Krumpir je višegodišnja zeljasta kultura koja se uzgaja isključivo zbog zadebljale

podzemne stabljike, tj. gomolja. Uzgaja se kao jednogodišnja biljka jer ciklus od nicanja do

formiranja novih gomolja traje jednu godinu. Razmnožavanje je vegetativno, tj. gomoljima,

dijelovima gomolja, ožiljenim izdancima ili sjemenom u selekcijskom radu. Korijen

krumpira je vretenast ili žiličast, vretenast ja ako se razmnožava sjemenom, a žiličast ako se

razmnožava vegetativno.

Stabljika krumpira može biti nadzemna i podzemna. Nadzemna se naziva cima, zelene

je boje i može sadržavati antocijan što je sortna odlika. Visina varira, a kreće se od 30 - 150

cm. Broj stabljika se kreće od 3 - 6, a može do 10. Podzemna stabljika naziva se vriježa, a

razvija se u pazušcu pupoljka listova podzemne stabljike na čijim krajevima se formiraju

gomolji.

Gomolji, odnosno zadebljale vriježe (broj ovisi o sorti, a kreće se najčešće od 6 – 8)

mogu biti različite boje: žute, crvene ili ljubičaste. Poželjni su ovalno spljošteni gomolji.

List se sastoji od peteljke i plojke, 3 - 5 plojki prvog reda, a završava s jednom

neparnom plojkom te unutrašnjim plojkama drugog reda. Prema tome, lišće je perasto i

složeno.

Cvijet krumpira može biti samooplodan i dvospolan. Cvjetovi su grozdasti cvat

različite boje: bijele, svijetlozelene, svijetloplave ili ljubičaste. Plod krumpira je višesjemena

zelena boba, okrugla oblika koja nije pogodna za ishranu jer sadrži puno solanina.

U svijetu je krumpir danas četvrta kultura po posađenoj površini poslije pšenice,

kukuruza i riže. Površine u Europi se smanjuju, a Nizozemska je jedina zemlja koja povećava

Page 6: Biofortifikacija krumpira selenom - bib.irb.hr · selena u gomolju krumpira s 86,2 µg kg-1 na 234,3 µg kg-1 suhe tvari. Također, biofortifikacija je povećala Također, biofortifikacija

2

površine pod krumpirom, naročito sjemenskim. Krumpir namijenjen za industrijsku preradu

treba imati određenu kvalitetu u pogledu sadržaja suhe tvari (škroba), ukupnih šećera

(saharoza) i reducirajućih šećera (glukoza). U Hrvatskoj se krumpir najviše prerađuje u čips

ili pomfrit, a manje u kaše, prah, za preradu u škrob, alkohole i dr.

U posljednjem dekadnom razdoblju (2004. do 2013. godina), prosječni prinos

krumpira bio je u rasponu od 14,5 do 19,3 t/ha i bio je značajno veći (37 do 53 %) u odnosu

na prinos ostvaren u razdoblju kad se krumpir proizvodio na najvećim površinama (9,1 t/ha).

Usporedbom podataka vezanih za proizvodnju krumpira u jadranskoj i kontinentalnoj

Hrvatskoj (Statističke baze podataka, 2015.) u razdoblju od 2005. do 2013. godine najviše

zasijanih površina bilo je u kontinentalnoj Hrvatskoj. Prosječna je u kontinentalnoj

Hrvatskoj bilo 10.585 ha zasijanih krumpirom, s prosječnim prinosom 17,31 t/ha, dok je na

području jadranske Hrvatske pod krumpirom bilo 3.227 ha, a prosječni prinos bio je 13,08

t/ha.

Krumpir ima visoke reproduktivne sposobnosti s prinosima od 25-50 t/ha, a ima visoku

prehrambenu vrijednost radi obilja škroba, visokovrijednih bjelančevina, vitamina i

minerala.

Najvažnija je primjena krumpira u:

1. prehrani ljudi,

2. hranidbi stoke,

3. industrijskoj preradi.

Proizvodnja ove kulture je često bila vrlo ugrožena zbog izuzetne osjetljivosti na bolest

plamenjaču krumpira (Phytophtora infestans). Moderan uzgoj krumpira suočava se s novim

sojevima patogena plamenjače krumpira koji nanose enormne štete proizvodnim područjima

diljem svijeta.

Jestivi dio gomolja krumpira sadrži prosječno oko 25 % suhe tvari i 75 % vode, a taj

postotak varira ovisno o kultivaru (tablica 1.). Sadrži 0,1 % masti, 0,2 % kiselina, 0,1 %

fenolnih spojeva, 1,1 % minerala, 0,6 % pektinskih tvari i 1,65 % organskih spojeva. Većinu

suhe tvari čini škrob (15-18 %). Sa zdravstvenog stajališta krumpir je vrlo značajna

namirnica, gotovo nezaobilazna u dijetalnoj prehrani (Lešić i sur., 2004.).

Tablica 1. Kemijski sastav gomolja krumpira (%)

Kemijski sastav gomolja Minimum Maksimum Prosjek

Voda 65,4 80,6 72,74

Page 7: Biofortifikacija krumpira selenom - bib.irb.hr · selena u gomolju krumpira s 86,2 µg kg-1 na 234,3 µg kg-1 suhe tvari. Također, biofortifikacija je povećala Također, biofortifikacija

3

Suha tvar 19,3 36,1 24,9

Škrob 11,6 28,7 18,19

Šećer 0,3 6,4 1,2

Celuloza 0,23 2,9 1,8

Bjelančevine 1,0 4,4 2,1

Pepeo 0,5 2,1 1,1

Zbog izuzetno velikog značaja u prehrani ljudi, tj. velike uporabne i hranjive

vrijednosti, krumpir ima široko područje rasprostranjenosti te se u našim uvjetima može

uzgajati od najnižih ravničarskih područja (prednjače Međimurska, Varaždinska i

Bjelovarskobilogorska županija) pa do brdsko-planinskih krajeva (Gorski kotar i Lika). U

brdskoplaninskom području postoji i sjemenska proizvodnja ove kulture. Značajna

proizvodnja ranog krumpira odvija se na mediteranskom dijelu Hrvatske, ali najviše u Istri,

Ravnim Kotarima i na području oko Metkovića. Najznačajnije svojstvo krumpira je njegova

visoka prehrambena vrijednost kao namirnice i povoljan odnos hranjivih tvari: škroba,

bjelančevina, vitamina i minerala.

Sektor krumpira EU podijeljen je između nekoliko država članica koje drže najveći

udio u proizvodnji, trgovini i preradi. U 2014. godini proizvedeno je ukupno 59 milijuna

tona krumpira što je manje za gotovo 30 posto u odnosu na 2000. godinu. Njemačka je bila

najveći proizvođač, s udjelom od 19,7 %, a slijedile su Francuska s 13,6 %, Poljska s 12,6

%, Nizozemska s 12,0 % te Velika Britanija s 10 %. Od tri tone proizvedenog krumpira u

EU, dvije tone proizvedene su u ovih pet zemalja članica.

Sa proizvodnjom od 161.000 tona Hrvatska je činila tek 0,3 posto europske

proizvodnje krumpira i svrstala se među sedam država s najmanjom proizvodnjom. Manje

od Hrvatske proizvodnju krumpira imale su Bugarska (133.000 t), Estonija (82.000 t),

Cipar (118.000 t), Malta (11.000 t), Slovenija (92.000 t) i Luxembourg (19.000 t). Ukupna

proizvodnja krumpira je u stalnom padu, pa je tako u razdoblju između 2000. i 2014. godine

smanjena za 28.9 %.

Selen je nemetal koji je srodan sumporu i teluru. 1817. godine otkrio ga je švedski

znanstvenik Jöns Jakob Berzelius. Iako je otkriven u prvoj polovici 19. stoljeća, bilo je

potrebno narednih 140 godina kako bi se konačno 1957. utvrdila njegova neophodnost za

ljude i životinje. Ovo je otkriće dovelo do velike potrebe za podacima, razvoja analitičkih

metoda i bioloških studija (Sager, 2006.). Ime je dobio prema grčkoj riječi selene, što znači

Page 8: Biofortifikacija krumpira selenom - bib.irb.hr · selena u gomolju krumpira s 86,2 µg kg-1 na 234,3 µg kg-1 suhe tvari. Također, biofortifikacija je povećala Također, biofortifikacija

4

“mjesec” jer se uvijek javljao uz telur (lat. tellus – Zemlja). Prema kemijskim svojstvima

pripada skupini halkogenih elemenata (16. ili VI B skupina). U prirodi je često pratitelj

sumpora, no u odnosu na njega značajno je manje rasprostranjen.

Rijedak je element u prirodi, u Zemljinoj ga kori ima oko 0,1 mg kg-1, dok se u malim

količinama nalazi u bazaltima (oko 0,11 mg kg-1) i pijescima (oko 0,05 mg kg-1).

Otapa se u koncentriranoj dušičnoj kiselini te smjesi dušične i klorovodične kiseline,

no ne otapa se u klorovodičnoj i razrijeđenoj sumpornoj kiselini. Pri taljenju s metalima

stvara selenide koji su po vanjskom izgledu, strukturi i kemijskim svojstvima slični

odgovarajućim sulfidima. Elementarni se selen može reducirati u selenid (Se-2) ili oksidirati

u selenit (Se+4) ili selenat (Se+6), što znači da se selen javlja u tri oksidacijska stanja, -2, +4

i +6.

U biotehničkim znanostima, selen se vrlo često proučava zajedno s “teškim metalima”,

odnosno s grupom metala i metaloida koji se dovode u vezu s kontaminacijom i

potencijalnim toksičnim učinkom.

Biljke usvajaju selen kao selenat (SeO42-) ili selenit (SeO3

2-) anion. Može zamijeniti

sumpor u cisteinu, metioninu i enzimima koji sadrže sumpor i to u slučajevima kada je zbog

visoke raspoloživosti selena u tlu smanjeno usvajanje sulfata. Postoje značajne varijacije u

fiziologiji određenih biljaka po pitanju selena. Biljke koje egzistiraju na tlima bogatim

selenom, tolerantne su i mogu akumulirati selen u visokim koncentracijama (4000 mg Se kg-

1 i više), no na većinu biljaka neakumulatora u višim koncentracijama može djelovati

toksično. Kod neakumulatora, prag koncentracije, koja rezultira 10%-tnim smanjenjem

usjeva, u tkivu izdanaka varira od 2 mg Se kg-1 kod riže, do 330 mg Se kg-1 kod bijele

djeteline (Terry i sur., 2000.)

U tlima, koncentracije ukupnog selena variraju od 0,1 do 2 mg kg-1 (Adriano, 1986.),

a prosječna globalna koncentracija u tlima je 0,33 mg kg-1. Veće koncentracije selena javljaju

se u šumskim tlima i tlima bogatima organskom tvari i u vulkanskim tlima. U tresetnim tlima

koncentracije su povišene, npr. u Velikoj Britaniji (230 mg kg-1) i Irskoj (54 mg kg-1) što

može dovesti do trovanja.

Selena u hrani najviše ima u orašastim plodovima, gljivama i žitaricama. Brazilski

orah je jedan od najbogatijih prehrambenih izvora selena. Preporučena dnevna doza selena

iznosi približno 55 µg . Kao dodatak prehrani dostupan je u mnogim oblicima, uključujući

multivitaminske i mineralne suplemente, obično u dozama od 20 µg dnevno. Neki dodaci

mogu sadržavati i 200 µg u dnevnoj dozi.

Page 9: Biofortifikacija krumpira selenom - bib.irb.hr · selena u gomolju krumpira s 86,2 µg kg-1 na 234,3 µg kg-1 suhe tvari. Također, biofortifikacija je povećala Također, biofortifikacija

5

Tlo i njegov sastav uvelike utječu na usvajanje selena i njegovu koncentraciju u

biljkama. Izuzetno je rijedak i biljke ga više usvajaju pri višim temperaturama i na tlima

bogatijim glinom. Kao toksičan, javlja se uglavnom u priobalnim i aridnim područjima. U

biljkama je antagonist s aminokiselinama, te s N, P, S, Zn, Mn, Fe, Cd, Cu.

U kombinaciji s vitaminom E, selen sprječava oštećenje stanica i tkiva. Nadalje, glavni

organski oblik selena (selenometionin - SeMet) ima antioksidativna svojstva jer se

nespecifičnom ugradnjom navedenog oblika u proteine stvara neaktivna rezerva koja

pridonosi sintezi specifičnih selenoproteina u slučaju oksidativnog stresa ili prilikom

nedovoljne opskrbe selenom. Nedostatak selena kod biljaka može uzrokovati hranidbeni

stres.

Poznato je da se selen u ljudskom organizmu nalazi u najvećim koncentracijama u

eritrocitima, bubrezima, jetri, srcu, slezeni i testisima. U ljudskom organizmu djeluje kao

antioksidans i štiti mnoge sustave tijela od oksidativnih oštećenja. Njegov višak, isto kao i

nedostatak, može uzrokovati različite bolesti ljudskog organizma te treba obratiti pozornost

na količinu u kojoj ga unosimo u organizam. Utvrđeno je kako biofortifikacija biljaka

selenom nema negativan utjecaj na ljudski organizam. Naprotiv, unošenjem biofortificiranih

biljaka selenom, unosimo i potrebnu količinu selena u organizam i time ga štitimo od

različitih bolesti. Negativna je činjenica da selen u velikim količinama može negativno

utjecati na biljke, ali poznate su i gornje granice preporučenog dnevnog unosa selena jer

veće količine mogu uzrokovati značajne poremećaje. Konzumiranjem krumpira tretiranog

selenom u naš organizam unosimo vitamine B6, C i D, željezo, magnezij i kalij koji su

također važni za funkciju našeg organizma, a uz to i selen koji je nužan element, snažan

antioksidans, sprječava prerano starenje kože, mišića i mozga, te sudjeluje u prevenciji

kardiovaskularnih bolesti, jača imunitet i potječe izlučivanje određenih toksina.

Selen je mineral koji je nužan za sisavce, stimulira metabolizam i štiti organizam od

slobodnih radikala. Sastavni je dio enzima koji su odgovorni za smanjenje oksidativnog

stresa. Ovaj mineral ima sposobnost utjecaja na metabolizam nekih toksičnih minerala

(arsen, olovo, živa), čime smanjuje njihovu toksičnost. Preporučuje se uzimati zajedno s

vitaminom E jer se pojačava antioksidativno djelovanje. Preporučen dnevni unos selena

iznosi 55 µg, dok je prosječan dnevni unos selena u Europi 40 µg/dan, a u SAD-u 93 µg/dan.

Razlog je tlo koje je u Europi znatno siromašnije selenom. Izvori selena u prehrani ljudi su

uglavnom namirnice bogate proteinima: morski plodovi, cjelovite žitarice, jaja, crveno

meso, teleća džigerica, riba, šparoge itd. Selen kao antioksidans štiti tijelo od starenja, jača

Page 10: Biofortifikacija krumpira selenom - bib.irb.hr · selena u gomolju krumpira s 86,2 µg kg-1 na 234,3 µg kg-1 suhe tvari. Također, biofortifikacija je povećala Također, biofortifikacija

6

imunitet, poboljšava energiju i potenciju, usporava starenje i ublažava simptome menopauze.

Nedostatak selena izaziva prerano starenje, srčane udare i povećani rizik od raka, a javlja se

uslijed nepravilne prehrane i uslijed smetnje u apsorpciji. Simptomi su promjena boje

noktiju, mišićna slabost i kardiomiopatija.

Page 11: Biofortifikacija krumpira selenom - bib.irb.hr · selena u gomolju krumpira s 86,2 µg kg-1 na 234,3 µg kg-1 suhe tvari. Također, biofortifikacija je povećala Također, biofortifikacija

7

1.1. Pregled literature

1.1.1. Pothranjenost selenom

Selen je jedan od nemetala, otkriven u istraživanju vezanim za telur pod vodstvom

Brezeliusa i Gahna. Kemijski je sličan teluru, lat. Tellus ili zemlja, te mu je Brezelius,

razmišljajući o sličnosti ta dva elementa dao ime mjesec jer se nakon taljenja brzo ohladi i

oslobađa sjaj sličan sjaju mjeseca (Bagnall, 1973.).

Sastavni je dio selenoproteina koji imaju širok opseg pleiotropnog učinka, od

antioksidativnog i protuupalnog efekta do produkcije aktivnog stimulirajućeg hormona

tiroida koji je važan za reguliranje i stimuliranje hormona štitnjače 8rayman, 2012.).

Rasprostranjenost selena u kopnenim područjima nije jednaka. Također, njegova

pristupačnost u tlima vrlo je niska što itekako utječe na prehranu bilja selenom i zdravlje

ljudi (White, 2018.).

Pothranjenost je naziv za kronični nedostatak ili neravnotežu hranjivih tvari u

redovnoj prehrani. Kod djece može ostaviti trajne posljedice u razvoju, dok kod odraslih

ljudi može izazvati čitav niz bolesti. Pothranjenost selenom dovodi do sklonosti Keshanskoj

bolesti, epidemijskoj virusnoj kardiomiopatiji od koje ponajprije boluju djeca i mlade žene,

te pojavi prijevremene sijede kose.

1.1.2. Selen u tlima u Republici Hrvatskoj

U području istočne Hrvatske utvrđen je deficit Se u tlu (Antunović i sur., 2005.) jer su

koncentracije značajno ispod granice deficita (0,5 mg kg-1) Se u tlu (Manojlović i Singh,

2012.). Izmjerene ukupne koncentracije Se u gotovo svim (341 od 342) analiziranim tlima

pograničnoga područja bile su ispod granice deficita (GD) s prosjekom 0,24 mg kg-1 (0,09-

0,52), što je na razini svega 48 % GD. Utvrđene su gotovo iste prosječne količine Se u

karbonatnim (0,22 mg kg-1) i u kiselim tlima (0,25 mg kg-1). Također, vrlo je značajno za

kvalitetu hrane da je u analiziranim tlima utvrđena vrlo niska razina Se što rezultira

nedovoljnom koncentracijom Se u krmi i u hrani biljnog podrijetla za ljude. Stoga je

biofortifikacija selenom značajna za poboljšanje kvalitete krme za stoku i hrane za ljude

(Lončarić i Haman, 2015.)

Page 12: Biofortifikacija krumpira selenom - bib.irb.hr · selena u gomolju krumpira s 86,2 µg kg-1 na 234,3 µg kg-1 suhe tvari. Također, biofortifikacija je povećala Također, biofortifikacija

8

1.1.3. Biofortifikacija selenom

Biofortifikacija je postupak povećanja koncentracije bioraspoloživih esencijalnih

elemenata u jestivim dijelovima usjeva, a razlikuje se agronomska i genetska biofortifikacija

(White i Broadley, 2009.).

Genetska biofortifikacija je dugoročan proces koji zahtijeva znatan trud i resurse, ali

je održiv i ekonomičan pristup koristan u povećanju koncentracije mikronutrijenata.

Agronomska biofortifikacija (gnojidba) je brzo rješenje za nedostatak mikronutrijenata u

žitaricama, te je to kratkoročni učinkoviti pristup uzgoju biofortificranih usjeva (Cakmak,

2008.).

Genetska biofortifikacija prvenstveno je fokusirana na uzgoj kultivara čiji merkantilni

dio sadrži povećanu koncentraciju ljudskom tijelu neophodnih mikroelemenata (npr. selen),

vitamina itd., te se upravo zbog toga biofortifikacija smatra vrlo važnom strategijom za

rješavanje nedostataka nutrijenata.

Također, biofortifikacija se primjenjuje na dva načina: aplikacijom u tlo s ciljem

povećanja koncentracije i raspoloživosti određenog elementa (u ovom slučaju selena) i

folijarnom aplikacijom, tj. aplikacijom preko lista. U slučaju folijarne aplikacije koriste se

različite otopine, a mogu se koristiti zbog nedostatka određenog elementa za noramalan rast

i razvoj biljke ili zbog obogaćivanja jestivog dijela biljke. Folijarna aplikacija se obavlja u

ranim jutarnjim ili kasnim poslijepodnevnim satima.

Biofortifikacija selenom u posljednjim desetljećima postaje sve popularnija zbog

pozitivnog djelovanja na pothranjenost selenom. Uspješno biofortificirani usjev mora imati

visoku rodnost i isplativost, značajnu učinkovitost u povećanju koncentracije

mikronutrijenata i poboljšanju raspoloživosti za ljude, ali mora biti i jednako ekonomski

prihvatljiv za poljoprivrednike (Bouis i Welch, 2010.)

1.1.4. Biofortifikacija krumpira

Krumpir je prije svega namirnica bogata proteinima koja je vrlo često konzumirana

u ljudskoj prehrani. Primjenom biofortifikacije unosimo potrebne elemente prehrambeni

ciklus ljudi. Osim biofortifikacije selenom, značajni su rezultati ostvareni u biofortifikaciji

krumpira cinkom, ali se krumpir obogaćuje i folnom kiselinom, koju naš organizam ne može

sam proizvesti, a svakako je neophodna za brojne metabolitičke procese poput obnove

stanica i crvenih krvnih zrnaca.

Page 13: Biofortifikacija krumpira selenom - bib.irb.hr · selena u gomolju krumpira s 86,2 µg kg-1 na 234,3 µg kg-1 suhe tvari. Također, biofortifikacija je povećala Također, biofortifikacija

9

1.2. Cilj istraživanja

Cilj ovog istraživanja bio je:

1. utvrditi utjecaj aplikacije selena u tlo na obogaćivanje gomolja krumpira selenom,

2. utvrditi koncentracije selena u gomolju, stabljici i listovima krumpira.

Page 14: Biofortifikacija krumpira selenom - bib.irb.hr · selena u gomolju krumpira s 86,2 µg kg-1 na 234,3 µg kg-1 suhe tvari. Također, biofortifikacija je povećala Također, biofortifikacija

10

2. MATERIJAL I METODE

2.1. Lokalitet poljskog pokusa i analize tla

Poljski pokus agrofortifikacije krumpira selenom proveden je u urbanom vrtu u naselju

Filipovica, u Osijeku, u Osječko-baranjskoj županiji.

Prosječni uzorci oraničnog sloja tla (0-30 cm) urbanog vrta prikupljeni su

agrokemijskom sondom, te osušeni, samljeveni, prosijani i pripremljeni za agrokemijske

analize sukladno standardnom propisanom postupku (ISO, 1994a).

2.1.1. pH vrijednost (reakcija) tla

Mjerenje pH vrijednosti može se vršiti na dva načina: kolorimetrijski i

elektrometrijski. Elektrometrijsko mjerenje obavlja se pH-metrima koji mjere razliku u

električnom potencijalu ovisnu o aktivitetu H+ iona.

U agrokemijskim analizama mjere se dvije vrste pH-vrijednosti: aktualna (trenutna) u

suspenziji tla u H2O i izmjenjiva (supstitucijska) u suspenziji tla u otopini KCl. Aktualnu

pH-vrijednost određuju slobodni ioni koji su prisutni u tekućoj fazi tla. Izmjenjiva pH-

vrijednost određena je prisustvom H+ iona, te dijelom Fe3+ i Al3+ iona koji ulaze u sastav

otopine tla zamjenom neutralnim solima s adsorpcijskog kompleksa tla.

Mjerenje pH vrijednosti započinje odvagivanjem 10,0 g uzorka tla na tehničkoj vagi.

Odvagani uzorak prenosi se u čašu od 100 ml (ISO, 1994.), prelije s 25 ml deionizirane vode

ili 25 ml otopine KCl (mol/dm) i mućka 30 minuta. Na kraju se mjeri pH vrijednost tla

pomoću pH-metra koji je kalibriran pufernim otopinama (pH 4, pH 7, pH 10).

2.1.2. Sadržaj organske tvari u tlu

Prema ISO standardima (1998.) sadržaj organske tvari (humusa) u tlu određuje se

metodom mokrog spaljivanja organske tvari tla pomoću K-bikromata. Koncentracija

organskog ugljika nakon spaljivanja mjeri se spektrofotometrijski jer se narančasta boja

otopine (prisustvo Cr6+) mijenja u zelenu boju (prisustvo Cr3+), a koristi se za

spektrofotometrijsko određivanje organskog ugljika. Koncentracija organskog ugljika

preračunava se u sadržaj organske tvari tla (humusa) i izražava u postotcima.

2.1.3. Koncentracija raspoloživog fosfora i kalija ekstrahiranog AL-metodom

Ekstrakcija tla s amonij laktatom (AL-metoda), najčešći je postupak ispitivanja

biljkama pristupačnog fosfora i kalija u tlu u Republici Hrvatskoj. Temelji se na ekstrakciji

Page 15: Biofortifikacija krumpira selenom - bib.irb.hr · selena u gomolju krumpira s 86,2 µg kg-1 na 234,3 µg kg-1 suhe tvari. Također, biofortifikacija je povećala Također, biofortifikacija

11

kalija i fosfora iz tla pufernom otopinom amonijevog laktata, čiji pH iznosi 3,75 (Egner i

sur., 1960.), mućkanja suspenzije tla na rotacijskoj mućkalici i filtriranja otopine kroz filter

papir.

Pristupačnost fosfora određuje se kolorimetrijskom plavom metodom,

spektrofotometrijskim očitavanjem intenziteta stvorenog kompleksa plave boje. Fosfor

određen prema AL metodi odnosi se na onu frakciju koja je topiva u vodi i slabim

kiselinama, što je najznačajnija frakcija za ishranu bilja.

Biljci pristupačan kalij utvrđuje se direktno iz ekstrakta tla emisijskom tehnikom na

atomskom apsorpcijskom spektofotometru (AAS-u).

Rezultati AL metode se izražavaju u mg P2O5 i/ili K2O na 100 g tla i predstavljaju

količinu biljkama pristupačnih hraniva. Tla se, prema rezultatima AL metode, dijele u

različite klase opskrbljenosti fosforom i kalijem, od klase jako siromašnih tala (klasa A) do

klase tala jako visoke opskrbljenosti (klasa E) (Lončarić i Karalić, 2015.).

2.1.4. Određivanje sadržaja karbonata u tlu

Sadržaj karbonata u tlu određuje se volumetrijskom metodom standardiziranim

postupkom (ISO, 1995.a). Sadržaj karbonata u tlu određuje se pomoću 10 %-tne

klorovodične kiseline jer se karbonati razaraju, istovremeno otpuštaju ugljikov dioksid, čiji

se volumen mjeri kalcimetrom pri atmosferskom tlaku i trenutnoj temperaturi (ISO, 1995.a).

Za mjerenje izdvojenog CO2 koristi se Scheiblerov kalcimetar, a sadržaj karbonata u tlu

izražava se u % CaCO3.

Page 16: Biofortifikacija krumpira selenom - bib.irb.hr · selena u gomolju krumpira s 86,2 µg kg-1 na 234,3 µg kg-1 suhe tvari. Također, biofortifikacija je povećala Također, biofortifikacija

12

2.1.5. Određivanje ukupnih koncentracija teških metala i Se u tlu

Koncentracije teških metala u tlu određuju se različitim postupcima potpunog ili

djelomičnog razaranja tla pomoću nitratne kiseline, flourovodične kiseline ili zlatotopke.

Uzorci tla u ovom su istraživanju razoreni zlatotopkom koristeći propisanu metodu

(ISO, 1995b), prema kojoj je uzorak tla prenesen u teflonsku kivetu, preliven s 12 ml svježe

pripremljene zlatotopke (smjesa 1/3 HNO3 + 2/3 HCl) i razaran u mikrovalnoj pećnici na

propisanoj temperaturi. Nakon razaranja, suspenzija uzoraka tla filtrirana je u odmjerne

tikvice koje su dopunjene deioniziranom vodom do mjerne oznake (100 ml). Prije mjerenja

akoncentracija selena, određeni volumen otopine tretiran je klorovodičnom kiselinom radi

redukcije selena. Koncentracije esencijalnih i štetnih teških metala mjerene su u ekstraktima

tla tehnikom optičke emisijske spektrometrije na induktivno spregnutoj plazmi (ICP-OES).

Koncentracije ukupnih količina, prethodno analiziranih teških metala u tlima, izražene su u

mg kg-1 tla.

2.2. Gnojidba i uzgoj krumpira

Sadnja krumpira (sorta Pirol, Solana Hamburg) provedena je 21. 4. 2017. godine,

ručno s međurednim razmakom 70 cm i razmakom 40 cm unutar reda (sklop 35.700

biljaka/ha).

Jesenska osnovna gnojidba provedena je sa 100 kg/ha K2O (200 kg/ha K2SO4), a

gnojidba fosforom nije provedena zbog vrlo visoke razine raspoloživog fosfora u tlu.

Gnojidba dušikom provedena je u dva navrata, predsjetveno 200 kg/ha KAN-a (54 kg/ha N)

i u prihrani 185 kg/ha KAN-a (50 kg/ha N), što ukupno čini gnojidbu krumpira sa 104 kg/ha

N.

Vađenje krumpira provedeno je 30. 8. 2017. godine, ručnim pobiranjem svih gomolja

s pokusnih parcelica.

Page 17: Biofortifikacija krumpira selenom - bib.irb.hr · selena u gomolju krumpira s 86,2 µg kg-1 na 234,3 µg kg-1 suhe tvari. Također, biofortifikacija je povećala Također, biofortifikacija

13

2.3. Agronomska biofortifikacija krumpira

U pokusu agronomske biofortifikacije krumpira postavljena su dva tretmana:

1. kontrola bez aplikacije selena

2. aplikacija Se (10 g Se ha-1).

Oba su tretmana postavljena u četiri ponavljanja, tj. na četiri parcelice te je pokus

ukupno sadržavao 8 parcelica.

Agronomska biofortifikacija krumpira provedena je predsjetvenom aplikacijom selena

(Se) po površini tla u količini 10 g Se ha-1. Selen je apliciran leđnom prskalicom otopinom

natrijevog selenata (Na2SeO4) 14. 4. 2017. godine.

2.4. Analiza biljnog materijala

Prikupljeni biljni materijal (stabljika, listovi i gomolj krumpira) uzorkovan je u vrijeme

vađenja krumpira (30. 8. 2017.) sa svih parcelica pokusa. Utvrđen je ukupan prinos gomolja

na svim parcelicama pokusa. Izmjerene vrijednosti mase gomolja izražene su u masama

svježe i suhe tvari u kg ha-1.

Svježa biljna tvar gomolja, stabljike i listova osušena je u sušioniku do konstantne

mase, te je izračunat udio suhe tvari u svježim uzorcima.

U uzorcima biljnog materijala analizirane su koncentracije selena nakon razaranja

mokrim postupkom. Suha biljna tvar samljevena je u posebnom mlinu bez rezidua teških

metala i razorena mokrim postupkom mikrovalnom tehnikom. U teflonsku posudu odvagano

je 0,5 g suhog uzorka biljne tvari i preliveno s 9 ml 65 % HNO3 i 2 ml 30 % H2O2. Nakon

toga, uz kontrolirani pritisak i temperaturu u mikrovalnoj pećnici, pripremljena otopina je

profiltrirana u odmjerene posude. Prije određivanje koncentracije, bilo je potrebno provesti

redukciju selena u uzorcima. Za postupak pre-redukcije selena prenijeto je 20 mL uzorka u

čiste kivete volumena 125 mL. Nakon toga postupno je dolijevano 20 mL HCl. Otopina je

potom prenesena u polipropilensku kiveticu volumena 50 mL za automatsko očitavanje

nakon kojeg je ista dopunjena do oznake deioniziranom vodom. Koncentracije selena u

otopinama izmjerene su pomoću ICP-OES tehnike, zatim su preračunate na µg kg-1 suhe

tvari.

Page 18: Biofortifikacija krumpira selenom - bib.irb.hr · selena u gomolju krumpira s 86,2 µg kg-1 na 234,3 µg kg-1 suhe tvari. Također, biofortifikacija je povećala Također, biofortifikacija

14

2.5. Statistička obrada podataka

Dobiveni rezultati prinosa gomolja krumpira i koncentracija selena statistički su

obrađeni analizom varijance (ANOVA) uz test najmanje značajne razlike (LSD). Za to su

korišteni softverski paketi MS Excel i SAS for Windows 9.1.3. (SAS Institute Inc., Cary,

NC, USA).

Page 19: Biofortifikacija krumpira selenom - bib.irb.hr · selena u gomolju krumpira s 86,2 µg kg-1 na 234,3 µg kg-1 suhe tvari. Također, biofortifikacija je povećala Također, biofortifikacija

15

3. REZULTATI I RASPRAVA

3.1. Osnovna agrokemijska svojstva tla

Rezultati analiza osnovnih agrokemijskih svojstava tla (tablica 1) neophodni su za

utvrđivanje potreba u gnojidbi krumpira.

Tablica 1. Osnovna kemijska svojstva analiziranih tala

Oznaka uzorka pH H2O pH KCl AL-P2O5

mg/100 g

AL-K2O

mg/100 g

organska

tvar (%)

CaCO3

(%)

Uzorak br. 1 8,13 7,25 95,99 31,13 2,25 4,09

Uzorak br. 2 8,25 7,26 96,85 35,08 1,92 1,63

Uzorak br. 3 8,29 7,38 98,83 36,76 2,30 3,27

Prosjek 8,22 7,30 97,22 34,32 2,16 3,00

Aktualna reakcija urbanog vrtnog tla kreće se od 8,13 do 8,29, prosjek je 8,22, a

izmjenjiva reakcija je u rasponu 7,25 do 7,38 (prosjek je 7,30). Iz dobivenih rezultata

možemo zaključiti da je pH tla urbanog vrta alkalna.

Reakcija tla (pH tla) značajno utječe na raspoloživost hranjivih elemenata te direktno

utječe na prinos i kakvoću usjeva. Niska pH vrijednost tla utječe na povećanu pokretljivost

aluminija u tlu i na rast korijena biljaka, odnosno raspoloživost hraniva. S porastom pH iznad

7 (visok pH izaziva suvišak Ca, potencijalno manjak K i smanjenu raspoloživost

mikroelemenata) te često dolazi do pojave kloroza.

Humoznost analiziranih uzoraka kreće se od 1,92 % do 2,30 % uz prosjek 2,16 %

organske tvari tla. Prema podjeli tala na klase humuznosti, analizirano tlo možemo svrstati

u slabo humozna tla (1-3 % organske tvari).

Veća humoznost tala povećava potencijal mineralizacije, elastičnost i puferna svojstva

tla, apsorpcijski kompleks tla i raspoloživost hraniva. Elastičnost i puferna svojstva tla vrlo

su značajni za neutralizaciju nepovoljnih uvjeta u tlu. Slabo humozna tla nemaju elastičnosti

i stresni uvjeti izravno štetno utječu na biljku jer ih tlo ne može „amortizirati“. Veća

humoznost uključuje i veću količinu organskih koloida u tlu koji čine apsorpcijski kompleks

tla i omogućuju vezanje hraniva u izmjenjivom biljci pristupačnom obliku, a sprječava

ispiranje i fiksaciju hraniva.

Nasuprot tome, niska humoznost tla znači manju elastičnost i sorpcijsku sposobnost

tla. Na slabo humoznim tlima nema organske tvari koja može na sebe vezati dodatni

vodotopivi fosfor i tako ga sačuvati u biljci raspoloživom obliku (Lončarić i sur., 2016.)

Page 20: Biofortifikacija krumpira selenom - bib.irb.hr · selena u gomolju krumpira s 86,2 µg kg-1 na 234,3 µg kg-1 suhe tvari. Također, biofortifikacija je povećala Također, biofortifikacija

16

Fosfor u tlu potječe iz procesa razgradnje matičnih stijena. Njegov sadržaj u litosferi

kreće se od 0,02 % do 0,15 % i ulazi u sastav velikog broja različito topljivih minerala.

Većina poljoprivrednih tala sadrži 40-80 % anorganski vezanog i 20-60 % organski vezanog

fosfora. Na tumačenje biljci raspoloživog fosfora utječe pH vrijednost tla (Lončarić i

Karalić, 2015.), a s više od 90 mg kg-1 sva tri analizirana uzorka spadaju u skupinu E, tj.

skupinu tala jako visoke opskrbljenosti.

Kalij je alkalni metal vrlo rasprostranjen u prirodi. U tlu i biljkama se nalazi u obliku

jednovalentnog kationa s redukcijskim svojstvima. Ukupan sadržaj kalija u tlima poprilično

je visok i kreće se od 0,2 – 3 % u oraničnom sloju. Teška, glinovita tla imaju visok sadržaj

kalija, dok su organske rezerve kalija vrlo male. Raspoloživost kalija ne tumačimo prema

pH tla već strukturi tla. Prema rezultatima AL- metode, analizirano vrtno tlo sadrži 31,13-

36,76 mg K2O 100 g-1 tla i pripada klasi D, odnosno tlima visoke opskrbljenosti kalijem

(Lončarić i Karalić, 2015.).

3.2. Ukupne koncentracije esencijalnih i beneficijalnih mikroelemenata i štetnih

elemenata u tlu

Ukupne koncentracije teških metala (esencijalnih i toksičnih) u poljoprivrednim

tlima tumače se s obzirom na maksimalno dopuštene koncentracije (MDK) propisane

Pravilnikom o zaštiti poljoprivrednog zemljišta od onečišćenja (NN, 2014.). Ukupne

koncentracije analiziranih teških metala u urbanom vrtnom tlu (tablica 2) su manje od

vrijednosti MDK, što znači da se može koristiti kao poljoprivredno tlo.

Tablica 2. Ukupne koncentracije esencijalnih i beneficijalnih mikroelemenata (u mg/kg)

ekstrahiranih zlatotopkom

Oznaka uzorka Fe Mn Zn Cu Ni Co Se

Uzorak br. 1 32.476 601,7 73,5 78,3 31,4 13,3 0,271

Uzorak br. 2 34.682 555,9 85,7 70,1 32,0 13,1 0,264

Uzorak br. 3 35.656 539,7 74,0 85,4 36,9 13,0 0,239

Prosjek 34.271 565,8 77,7 77,9 33,4 13,1 0,258

S obzirom da se analiziranim uzorcima tla koncentracija Zn kreće od 73,5-74 mg kg-1

(MDK za Zn u praškasto-ilovastim tlima je 150 mg kg-1), koncentracija Cu od 78,3-85,4 mg

kg-1 (MDK za Cu u praškasto-ilovastim tlima je 90 mg kg-1), te koncentracija Ni od 31,4-

36,9 mg kg-1 (MDK za Ni u praškasto-ilovastim tlima je 50 mg kg-1), možemo zaključiti da

Page 21: Biofortifikacija krumpira selenom - bib.irb.hr · selena u gomolju krumpira s 86,2 µg kg-1 na 234,3 µg kg-1 suhe tvari. Također, biofortifikacija je povećala Također, biofortifikacija

17

su koncentracije sva 3 esencijalna teška metala manje od MDK i da se tlo može koristiti za

poljoprivrednu proizvodnju.

Pravilnikom o zaštiti poljoprivrednog zemljišta od onečišćenja (NN, 2014.) nisu

propisane MDK za Co, ali su bile propisane (50 mg kg-1) u prethodnom Pravilniku o zaštiti

poljoprivrednog zemljišta od onečišćenja (NN, 1992). Iako navedeni pravilnik više nije

važeći, možemo zaključiti da su utvrđene koncentracije u tlu (prosječno 13,1 mg kg-1)

značajno ispod MDK, tj. nije onečišćeno tlo kobaltom i može se koristiti u poljoprivrednoj

proizvodnji.

U tablici 3 su prikazane ukupne koncentracije štetnih teških metala (Cd, Cr, Pb)

ekstrahiranih iz tla zlatotopkom.

Tablica 3. Ukupne koncentracije štetnih teških metala i metaloida (u mg/kg) ekstrahiranih

zlatotopkom.

Oznaka uzorka Cd Cr Pb

Uzorak br. 1 0,538 37,64 14,36

Uzorak br. 2 0,469 42,87 14,12

Uzorak br. 3 0,482 44,09 13,53

Prosjek 0,496 41,53 14,00

Koncentracija Cd u analiziranom je tlu od 0,538-0,482 mg kg-1 s prosjekom 0,496 mg

kg-1, što je značajno manje od propisane MDK (1,0 mg kg-1) za praškasto-ilovasta tla.

Koncentracija Cr izmjerena je u rasponu od 37,64-44,09 mg kg-1 s prosjekom 41,53

mg kg-1, što je također značajno manje od propisane MDK (80 mg kg-1) za praškasto-ilovasta

tla.

Propisana MDK za Pb u praškasto-ilovastim tlima je 100 mg kg-1, a utvrđene su

prosječne koncentracije Pb 14 mg kg-1, s rasponom 13,53-14,36 mg kg-1 što znači da su

koncentracije Pb vrlo niske, u rangu samo 14 % MDK.

Page 22: Biofortifikacija krumpira selenom - bib.irb.hr · selena u gomolju krumpira s 86,2 µg kg-1 na 234,3 µg kg-1 suhe tvari. Također, biofortifikacija je povećala Također, biofortifikacija

18

3.3. Prinos krumpira

Proizvodnja krumpira na pokusnim površinama rezultirala je prosječnim prinosom

gomolja 22.463 kg ha-1 (tablica 4). Tretman aplikacije selena nije utjecao na prinos gomolja

jer je prosječan prinos gomolja na površinama s aplikacijom selena bio samo 133 kg ha-1

veći od kontrolnog tretmana (0,59 %).

Tablica 4. Prinos gomolja krumpira (kg ha-1)

Tretman kg ha-1

Kontrola 22.397

Selen 22.530

Prosjek 22.463

3.4. Koncentracije selena (Se) u gomolju, stabljici i listu krumpira

Aplikacija selena rezultirala je različitim koncentracijama selena na kontrolnim i

tretiranim površinama, kako u gomolju krumpira, tako i u stabljici i listovima (tablica 5).

Tablica 5. Koncentracija Se u gomolju, stabljici i listu krumpira (u µg kg-1 suhe tvari)

Tretman Gomolj Stabljika List

Kontrola 86,18 b 67,09 b 136,44 b

Selen 234,25 a 187,75 a 363,20 a

Prosjek 160,22 127,42 249,82 a,b razlike između vrijednosti koje ne sadrže istu slovnu oznaku su

statistički značajne

Biofortifikacija selenom povećala je koncentraciju selena u suhoj tvari gomolja

krumpira 2,72 puta (234,25 µg kg-1 prema 86,18 µg kg-1). Također, utvrđeno je povećanje i

u stabljici za 2,80 puta (187,75 µg kg-1 prema 67,09 µg kg-1 ), a koncentracija u listu je

povećana 2,66 puta (363,20 µg kg-1 prema 136,44 µg kg-1 ) .

Koncentracije Se izražene na svježu tvar gomolja krumpira bile su 15,49 µg kg-1 u

kontrolnom tretmanu bez aplikacije selena i 40,69 µg kg-1 u biofortificiranom tretmanu uz

18,04 i 17,05 % suhe tvari.

Najveća prosječna koncentracija selena utvrđena je u listu (248,82 µg kg-1 suhe tvari),

zatim u gomolju (160,22 µg kg-1 suhe tvari), a najmanja u stabljici krumpira (127,42 µg kg-

1 suhe tvari). Slični su odnosi utvrđeni kako na kontrolnim tretmanima (gomolj 86,18 µg kg-

1 suhe tvari, stabljika 67,09 µg kg-1 suhe tvari, list 136,44 µg kg-1 suhe tvari), tako i na

tretmanu s aplikacijom selena (gomolj 234,25 µg kg-1 suhe tvari, stabljika 182,75 µg kg-1

suhe tvari, list 363,20 µg kg-1 suhe tvari).

Page 23: Biofortifikacija krumpira selenom - bib.irb.hr · selena u gomolju krumpira s 86,2 µg kg-1 na 234,3 µg kg-1 suhe tvari. Također, biofortifikacija je povećala Također, biofortifikacija

19

Konzumiranje 100 g biofortificiranog gomolja krumpira osigurava 7,4 % dnevno

potrebnih količina selena (4,07 od potrebnih 55 µg Se dnevno), dok konzumiranje iste

količine krumpira bez biofortifikacije osigurava samo 2,8 % dnevno potrebnih količina

selena.

Page 24: Biofortifikacija krumpira selenom - bib.irb.hr · selena u gomolju krumpira s 86,2 µg kg-1 na 234,3 µg kg-1 suhe tvari. Također, biofortifikacija je povećala Također, biofortifikacija

20

4. ZAKLJUČAK

Pothranjenost ljudi selenom značajan je problem u svijetu, a posebice u Europi i

Hrvatskoj. Stoga je cilj ovog istraživanja bio utvrditi utjecaj biofortifikacije na povećanje

koncentracije selena u gomolju krumpira. Pokus je proveden na slabo humoznom tlu

urbanog vrta, lužnate reakcije, visoke raspoloživosti fosfora i dobre raspoloživosti kalija.

Istovremeno, koncentracije analiziranih teških metala, kako esencijalnih (Zn, Cu, Ni),

beneficijalnih (Co), tako i toksičnih (Pb, Cr, Cd) bile su niše od propisima dozvoljenih

koncentracija, te se urbano vrtno tlo može koristiti za poljoprivrednu proizvodnju, tj. uzgoj

krumpira.

Biofortifikacija krumpira selenom nije utjecala na prinos gomolja, ali je značajno

povećala koncentraciju selena u gomolju krumpira s 86,2 µg kg-1 na 234,3 µg kg-1 suhe tvari.

Također, biofortifikacija je povećala koncentracije selena u listu i u stabljici krumpira 2,7 i

2,8 puta.

Najznačajniji učinak biofortifikacije je povećanje koncentracije selena (s 15,49 na

40,69 µg kg-1) u svježem gomolju krumpira, što znači da konzumiranje 100 g

biofortificiranog gomolja osigurava 7,4 % dnevno potrebnih količina selena (4,07 od

potrebnih 55 µg Se dnevno).

Page 25: Biofortifikacija krumpira selenom - bib.irb.hr · selena u gomolju krumpira s 86,2 µg kg-1 na 234,3 µg kg-1 suhe tvari. Također, biofortifikacija je povećala Također, biofortifikacija

21

5. POPIS LITERATURE

1. Adriano, D. C. (1986.): Trace elements in the terrestrial environment, Edited by

Springer, New York, Inc., 391—420.

2. Antunović, Z., Steiner, Z., Steiner, Z., Šperanda, M., Domačinović, M., Karavidović, P.

(2005.): Content of selenium and cobalt in soil, plants and animals in Eastern Slavonia.

Proceedings of XII International Conference Krmiva (p. 204), Opatija, Croatia.

3. Bouis, H. and Welch, R. (2010.): Biofortification—A Sustainable Agricultural Strategy

for Reducing Micronutrient Malnutrition in the Global South. Crop Science, 50: 20-32.

4. Cakmak, I. (2008.): Enrichment ofcereal grains with zinc: Agronomic or genetic

biofortification? Plant and Soil. 302: 1-17.

5. Egner, H., Riehm, H., Domingo, W.R. (1960.) Untersuchungen über die chemische

Bodenanalyse als Grundlage für die Beurteilung des Nahrstoffzustandes der Boden II.

Chemische Extractionsmetoden zu Phosphor- und Kaliumbestimmung. K. Lantbr.

Hogsk. Annlr. W.R. 26: 199-215.

6. Germ, M., Stibilj, V. (2007.): Selenium and plants. Acta agriculturae Slovenica. 89: 65-

71.

7. International Organization for Standardization (1994.): Soil quality – Determination of

pH. ISO 10390:1994.

8. International Organization for Standardization (1995.a): Soil quality – Determination of

carbonate content – Volumetric method. ISO 10693:1995.

9. International Organization for Standardization (1995.b): Soil quality – Extraxtion of

trace elements soluble in aqua regia. ISO 11466:1995.

10. International Organization for Standardization (1998.): Soil quality – Determination of

organic carbon by sulfochromic oxidation. 14235:1998.

11. Ivezić, V., Singh, B.R., Gvozdić, V., Lončarić, Z. (2015.): Soil Quality Index in Relation

to Trace Metal Availability under Different Land Uses. Soil Science Society of America

Journal. 79: 1629-1637.

12. Karalić, K., Lončarić, Z., Ivezić, V., Popović, B., Engler, M. Kerovec, D., Zebec, V.

(2016.): The total and available concentrations of essential trace elements in agricultural

soils of eastern Croatia. Works of the Faculty of Forestry University of Sarajevo. 21 (1):

263-269.

Page 26: Biofortifikacija krumpira selenom - bib.irb.hr · selena u gomolju krumpira s 86,2 µg kg-1 na 234,3 µg kg-1 suhe tvari. Također, biofortifikacija je povećala Također, biofortifikacija

22

13. Lešić, R., Borošić, J., Butorac, I., Ćustić, M., Poljak, M., Romić, D. (2002.):

Povrćarstvo. Zrinski, Čakovec.

14. Lončarić, Z., Gross Bošković, A., Parađiković, N., Rozman, V., Kralik, Z., Baličević,

R., Bursić, V., Miloš, S. (2015.): Utjecaj poljoprivrede na kakvoću hrane u

pograničnome području. Poljoprivredni fakultet Sveučilišta Josipa Jurja Strossmayera u

Osijeku, Osijek. 108.

15. Lončarić, Z., Ivezić, V., Karalić, K., Popović, B., Engler, M., Kerovec, D., Semialjac,

Z. (2016.): Total and plant available toxic trace elements (Cd, Cr, Co and Pb) at farms

of eastern Croatia. Works of the Faculty of Forestry University of Sarajevo. 21 (1): 279-

285.

16. Lončarić, Z., Ivezić, V., Kovačević, V., Kadar, I., Popović, B., Karalić, K., Rastija, D.

(2012.b): Heavy metals in agricultural soils of eastern Croatia. Proceeding Safe Food.

XVI. International Eco-conference 2012. Ecological Movement of Novi Sad. Novi Sad,

155-164.

17. Lončarić, Z., Kádár, I., Jurković, Z., Kovačević, V., Popović, B., Karalić, K. (2012.a):

Teški metali od polja do stola. Zbornik radova. 47th Croatian and 7th International

Symposium on Agriculture. Agronomski fakultet Sveučilišta u Zagrebu. Opatija, 14-23.

18. Lončarić, Z., Karalić, K. (2015.): Mineralna gnojiva i gnojidba ratarskih usjeva.

Poljoprivredni fakultet Sveučilišta Josipa Jurja Strossmayera u Osijeku, Osijek.

19. Lončarić, Z., Karalić, K., Popović, B., Rastija, D., Vukobratović, M. (2008.): Total and

plant available micronutrients in acidic and calcareous soils in Croatia. Cereal Research

Communications, 36: 331-334.

20. Manojlović, M., Lončarić, Z. (2017.): Selenium deficiency in regional soils affecting

animal and human health in Balkan and other European countries. In: The Nexus of Soils,

Plants, Animals and Human Health. Singh, B. R., McLaughlin, M. J., Brevik, E. C. (ur.).

Stuttgart: Catena-Schweizerbart, 2017. 87-98.

21. Ministarstvo poljoprivrede (1992.): Pravilnik o zaštiti poljoprivrednog zemljišta od

onečišćenja. Narodne novine 15/1992. Narodne novine d.d., Zagreb.

22. Ministarstvo poljoprivrede (2014.): Pravilnik o zaštiti poljoprivrednog zemljišta od

onečišćenja. Narodne novine 9/2014. Narodne novine d.d., Zagreb.

23. Sager, M. (2006.): Selenium in agriculture, food and nutrition. Pure and Applied

Chemistry, 78: 111-133.

Page 27: Biofortifikacija krumpira selenom - bib.irb.hr · selena u gomolju krumpira s 86,2 µg kg-1 na 234,3 µg kg-1 suhe tvari. Također, biofortifikacija je povećala Također, biofortifikacija

23

24. Terry N., Zayed A., De Souza M.P., Tarun A.S. (2000.): Selenium in higher plants.

Annu. Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biol. 51: 401-432.

25. Vukadinović, V., Bertić, B. (1988.): Praktikum iz agrokemije i ishrane bilja.

Poljoprivredni fakultet Sveučilišta Josipa Jurja Strossmayera u Osijeku, Osijek.

26. Vukadinović, V., Lončarić, Z. (1998.): Ishrana bilja. Poljoprivredni fakultet u Osijeku,

Osijek.

27. Bagnall, K.W. (1973.): Selenium, tellurium, polonium – The chemistry of Sulphur,

Selenium, Tellurium and Polonium 24 : 935-1008.

28. Rayman, M.P. (2012.): Selenium and human health. Lancet 379: 1256-1268.

29. White, P.J. (2018.): Selenium metalolism in plants. BBA General Subjects.1862(11):

2333-2