Определение нитратов в овощах и фруктах. Определение нитратов в овощах. Анализ качества овощей
Спектроскопические методы широко применяют для определения нитратов. Методы можно разделить на 4 группы.
- 1. Методы, основанные на нитровании органических соединений, особенно фенолов. Применяют хромотроповую кислоту, 2,4-кесиленол, 2,6-ксиленол, фенолдиульфоновую кислоту и 1-амино-пирен.
- 2. Методы, основанные на окислении органических соединений, например, бруцина.
- 3. Методы, основанные на восстановления нитрата до нитрита или аммиака, которые затем определяют. Лучшим методом этой группы является восстановление до нитрита и определение последнего реактивом Грисса.
- 4. Метод основанный на поглощении нитрата в УФ-области.
Принципиальная схема любого спектрального прибора (рис. 1.1) состоит из трех основных частей: осветительной I, спектральной (оптической) II, и приемно-регистрирующей III.
Спектроскопические методы подчиняются закону Бугера- Ламберта-Бера, который звучит так: определение ослабления пучка монохроматическим светом при его прохождении через поглощающее вещество.
Определения нитратов колориметрическим методом с бруцином.
Сущность метода состоит в том, что нитрат- и нитрит- ионы взаимодействуют с бруцином в среде серной кислоты при различной кислотности: Нитрит-ионы при более низкой концентрации (17 вес,%), нитрат-ионы при более высокой (50 вес. %). Нитрат-ионы образуют с бруцином сначала соединение красного цвета, но затем окраска быстро изменяется на желтую, сильно поглощенную в области 400-420 нм. Чувствительность метода примерно 0,1 мкг NO3-/мл. Наилучшие результаты получаются в диапазоне 1-4 мкг/мл, когда кривая поглощение концентрация NO3- близка клинейной. В смеси H2SO4 и HCIO4 следует спектрофотометрировать раствор при 430 нм. Ошибка определения составляет «плюс, минус» 1,5%. Мешают Fe, Cu, K, Na, Mn, Zn, AI, CI-, F-, B-. В растворах, содержащих NO-3 и NO-2 , нитриты предварительно окисляют до NO-3 с помощью KMnO4. Определение NO-3 в присутствии NO-2 можно проводить также в более кислой среде (>6,5М), причем к анализируемому раствору добавляют KNO3, так как специальными опытами установлено, что присутствие 2-10 мкг NO-2 дает постоянное, легко учитываемое завышение оптической плотности фотометрируемого раствора.
Определения нитратов колориметрическим методом с дифениламином.
Сущность метода определения нитратов колориметрическим методом с дифениламином основан на колориметрировании окрашенных продуктов реакции, получающихся при взаимодействии дифениламина с нитрат ионами в сильно кислой среде. При этом дифениламин окисляется азотной кислотой и образуется хиноидная аммониевая соль дифенилбензидина, окрашенная в интенсивно синий цвет. В пробирку наливают 1 мл анализируемой воды, прибавляют 1 каплю раствора NaCl и осторожно по стенкам пробирки, избегая перемешивания, приливают 2-3мл 0.017 % раствора дифениламина в серной кислоте. В присутствии нитратов на границе соприкосновения растворов образуется голубое кольцо, скорость появления которого и интенсивность окраски зависят от содержания нитратов. Примерное количество нитратов можно определить по данным табл. №1 Раствор дифениламина готовят растворением 170 мг дифениламина в серной кислоте. Для этого 170г дифениламина растворяют в мерной колбе на 1000 мл добавлением дистиллированной воды, в которую перед этим добавляют около 50-100мл концентрированной серной кислоты. После растворения дифениламина колба наполняется до метки серной кислотой. Раствор хлорида натрия готовят растворением 20г NaCl в колбе на 100 мл дистиллированной водой.
Количественное определение нитрат ионов проводят фотоколориметрически на приборе ФЭК салицилатным методом. Сущность метода состоит в образовании нитратов с салицилатом натрия в присутствии серной кислоты комплексов желтого цвета.
К 20 мл пробы добавляют 2 мл салицилата натрия, выпаривают в фарфоровой чашке досуха, охлаждают, добавляют 2 мл концентрированной серной кислоты и оставляют на 10 минут. Добавляют 15 мл дистиллированной воды и 15 мл сегнетовой соли. Переносят в колбу на 50 мл, доводят раствор до метки дистиллированной водой и определяют оптическую плотность при 410 нм в кювете на 2 см. Содержание нитрат ионов определяют по градуировочной кривой, которая строится в диапазоне от 0,1 до 4,0 мг NO3-.
Реактивы:
- 1. Основной стандартный раствор КNO3 0,1 мг N/л: 0,7216 г КNO3 растворяют в мерной колбе на 1 литр и добавляют 1 мл хлороформа.
- 2. Рабочий стандартный раствор: 10 мл раствора № 1 разбавляют в колбе на 100 мл и получают раствор 0,01 мг N/л.
- 3. Раствор салицилата натрия, 0,5 %.
- 4. Щелочной раствор сегнетовой соли. 400 г NaOH и 60 г сегнетовой соли растворяютв 1 литре дистиллированной воды.
- 5. Серная кислота, х.ч или ч.д.а., концентрированная.
- 6. Гидроксид алюминия, суспензия. Растворяют 125 г алюмокалиевых или алюмоаммонийных квасцов в 1 л дистиллированной воды, нагревают до 60° С и медленно при непрерывном перемешивании прибавляют 55 мл концентрированного раствора аммиака. Дают постоять 1 час, переносят в большую бутыль (8л) и промывают осадок многократной декантацией дистиллированной водой.
Градуировочная кривая
Определение восстановлением до аммиака
Сущность методасостоит в том, что нитраты восстанавливаются до аммиака действием сплава Деварда или металлического алюминия в щелочной среде. Аммиак отгоняют в раствор борной кислоты и определяют титриметрическим или фотометрическим методом.
Мешающие вещества. Определению мешают ионы аммония и свободный аммиак. Для удаления их раствор подщелачивают и аммиак отгоняют, при этом можно его определить в отгоне. Нитриты восстанавливаются в ходе анализа вместе с нитратами до аммиака, их определяют вместе с последними. Если содержание нитритов велико, то лучше их предварительно разрушить, и затем отделить содержимое одних нитратов.
При относительно малом содержании нитритов. К 100 мл анализируемой воды приливают 2 мл раствора едкого натра или едкого кали и для удаления концентрируют кипячением до объема 20 мл. Затем переносят раствор в колбу или цилиндр Несслера, разбавляют до 50 мл дистиллированной, не содержащей аммиака водой и вводят 0,5 г сплава Деварда. Чтобы защитить сосуд от попадания в него пыли и в то же время не препятствовать выделению водорода, закрывают сосуд пробкой клапаном Бунзена и оставляют на 6 ч. Затем переносят раствор в колбу для перегонки, разбавляют 200 мл водой, не содержащей аммиака, отгоняют аммиак в раствор борной кислоты и заканчивают определение аммиака титриметрическим или фотометрическим методом.
При высоком содержании нитритов. Пробу 100 мл анализируемой воды, нейтрализуют титрованным раствором кислоты или щелочи, прибавляют 10 мл буферного раствора, вводят 0,2 г хлорида аммония и выпаривают досуха на водяной бане. Нитриты при этом реагируют с ионами аммония, образуя азот. Остаток растворяют в 100 мл дистиллированной воды, прибавляют едкого натра и упаривают раствор при кипячении до объема 25 мл, удаляя таким способом аммиак. Дальше продолжают, как описано в разд. 1 , и получают содержание азота нитратов, поскольку нитриты были удалены предварительной обработкой.
Реактивы.
Дистиллированная вода, не содержащая аммиака.
Едкий натр или едкое кали, раствор. Раствор 250 г NaOH или КОН в 1250мл дистиллированной воды, прибавляют несколько полосок алюминиевой фольги и дают водороду выделиться в течении ночи. Затем раствор доводят кипячением до 1 л.
Хлорид аммония и сплав Деварда.
Определение нитратов восстановлением до нитритов.
Сущность метода. Предназначен для определения нитратов в поверхностных водах с содержанием 0,01-0,035 мг /л. В случае более высоких концентраций нитратов пробу перед определением необходимо разбавлять дважды дистиллированной водой.
Принцип метода метод основан на восстановлении нитратов металлическим кадмием
NO3- + Cd + H2O= NO2- +2OH- +Cd2
И последующем определении образующихся нитритов с реактивом Грисса или N-(нафтаил)- этилендиамином и сульфаниламидом. Эффективность кадмия как восстановителя значительно возрастает, если он предварительно обработан раствором соли меди. Восстановленная при этом медь оседает на поверхности кадмия, образуя с ним гальваническую пару. Степень восстановления нитратов зависит от pH раствора и максимальная при рН =9,6. Продолжительность работы кадмиевого редуктора достаточно велика несколько сотен проб.
Оптическую плотность раствора нитритов определяют при л = 536 нм (v=18600 см-1). Линейная зависимость между оптической плотностью растворов и концентраций нитритов сохраняется в пределах от 0,010 до 0,35 мг N/л.
Характеристики метода. Минимальная определяемая концентрация 0,010 мг N/л. Относительное стандартное отклонений U при концентрациях от 0,100 до 0,300 составляет 5,0 % (N=30). Продолжительность определения единичной пробы 1 ч. Серия из 6 проб определяется в течении 2 ч.
Мешающие влияния. Определению мешают гумусовые вещества. Последние вступают во взаимодействие с медью и кадмием с образованием комплексных соединений, накапливающихся на поверхности металла и нарушающих нормальную работу редуктора. Поэтому при анализе окрашенных вод необходима предварительная обработка исследуемой пробы активированной окисью алюминия, не содержащей нитратов.
Для этого в пробу окрашенной воды объемом 300-350 мл насыпают окись алюминия объемом примерно равным 25мл, хорошо взбалтывают, дают немного отстояться и фильтруют через неплотный фильтр (белая или красная лента).
При значительном содержании сероводорода предварительно добавляют CdCI2 в небольшом избытке к сульфид-иону и отфильтровывают или центрифугируют осадок CdS. В противном случае на поверхности кадмия образуется сульфид, нарушающий работу редуктора.
Для анализа отбирают две порции исследуемой воды: 25 и 100 мл. В первой из них определяют нитриты, а во второй проводят восстановление нитратов до нитритов. Для этого к 100 мл анализируемой воды, помещенным в колбу или стакан на 250 мл, прибавляют 2 мл раствора хлорида аммония. Содержимое колбы перемешивают и пропускают через кадмиевый редуктор со скоростью 8-10 мл/ мин по секундомеру. Первые 70 мл пробы, прошедшие через редуктор, отбрасывают, последующие 25мл отбирают в отдельный приемник и сразу добавляют около 10мг сухого реактива Грисса.
Смесь перемешивают и через 40 мин измеряют оптическую плотность раствора на спектрофтометре (л+536 нм, v=18600см-1) . Содержание нитритов находят по калибровочной кривой.
Построение калибровочной кривой.
Для построения калибровочной кривой в мерные колбы емкостью 100 мл приливают 0; 0,5; 1,0; 2,0; 3,0; 4,0; 5,0; 6,0 мл рабочего стандартного раствора и доводят объем до метки дистиллированной водой. Концентрации этих растворов соответственно равны 0; 0,025; 0,050; 0,10; 0,15; 0,20; 0,30 мг N/л. Проводят определение нитратов. Строят калибровочную кривую, откладывая на оси абсцисс концентрацию нитратов в мг N/л, на оси ординат- оптическую плотность.
Расчет. Содержание нитритов Cх в мг N/л рассчитывают по формуле: Cх= Сn- C1, где С-концентрация (мг N/л) нитратов и нитритов в растворе, пропущенном через редуктор. Последнюю находят по калибровочной кривой для нитритов; n- степень разбавления исходной пробы воды (в случае, если исследуемую пробу не разбавляю, n=1; если взято 20 мл и разбавлено до 100 мл, n=5); C1 - концентрация нитритов в исследуемой воде, найденная по калибровочной кривой для нитритов, мг N/л.
Раствор хлорида аммония х.ч. 175 мг хлорида аммония растворяют в дистиллированной воде и объем раствора доводят водой до 500 мл. Устойчив в течении нескольких месяцев.
Раствор сульфата меди х.ч. растворяют в дистиллированной воде и объем раствора доводят, до 1 л.
Кадмий металлический, 99,9% омедненный. Редуктор заполняют омедненным кадмием в виде опилок.
Соляная кислота, 5%-ная. 143 мл концентрированной соляной кислоты разбавляют до 1л. дистиллированной водой.
Реактив Грисса, х.ч. Готовый сухой реактив перед употреблением растирают в ступке.
Окись алюминия, квалифицированная. 50 г окиси алюминия заливают 200 мл 2 н. КОН на 10 ч, а затем деконтацией отмывают до нейтральной реакции по индикаторной бумаге. Хранят в склянке с притертой пробкой.
Раствор едкого кали КОН, х.ч. , 2 н 22,4 г КОН растворяют в небольшом количестве дистиллированной воды и объем раствора доводят до 200 мл. Раствор готовят перед употреблением.
Муниципальное казённое образовательное учреждение
Дугинская средняя общеобразовательная школа
Исследовательская работа по биологии
«Определение содержания нитратов в овощах и фруктах»
Номинация «Естественные науки»
Выполнила:
Руководитель: ,
учитель биологии и химии
1.Введение.
2. Обзор литературы.
2.1.Общая характеристика нитратов.
2.2. Нитраты в продуктах питания.
2.3. Влияние избытка нитратов на здоровье человека.
2.4. Как обезопасить себя от отравления нитратами.
2.5. Пути попадания нитратов в организм человека.
2.6. Допустимые нормы нитратов для человека.
3. Экспериментальная часть.
3.1. Методы исследования.
3.2. Результаты исследования.
4. Заключение.
5. Литература.
1.Введение
1. Тема исследовательской работы: «Определение содержания нитратов в овощах и фруктах».
1. Овладение методикой определения нитратов.
2. Определение содержания нитратов в овощах и фруктах, купленных в магазине и выращенных на собственном огородном участке.
3. Задачи:
1. Изучение литературы о роли нитратов в питании растений и
влиянии избытка нитратов на здоровье человека;
2. Отработка методики определения нитратов в растительных объектах, анализ результатов и их оформление.
3. Актуальность работы связана с проблемой содержания нитратов в продуктах питания, поскольку их избыточное количество может привести к ряду негативных для человека последствий.
План исследовательской работы:
1. Изучить литературу по данной теме.
2. Познакомиться с общей характеристикой нитратов.
3. Выяснить пути попадания и влияние избытка нитратов на организм человека.
4. Познакомиться с допустимыми нормами нитратов для человека.
5. Овладеть методикой определения нитратов.
6. Определить содержание нитратов в растительных продуктах.
7. Сделать выводы по результатам исследования.
Данная тема заинтересовала меня потому, что в последнее время большое внимание уделяется содержанию нитратов в продуктах питания, поскольку их избыточное количество может привести к ряду негативных для человека последствий. Проблема токсичного накопления нитратного азота в сельскохозяйственной продукции и вредного воздействия его на человека на современном этапе является одной из наиболее острых и актуальных. Решением этой задачи заняты многие научно-исследовательские учреждения всего мира, но, несмотря на пристальное внимание к этой проблеме, до сих пор радикального решения пока не найдено.
Общеизвестно, что самое дорогое у человека – это его здоровье, которое невозможно купить и на которое, прежде всего, влияют такие проблемы как неблагоприятная экологическая обстановка, курение, алкоголизм. Однако не стоит забывать и о том, что наше здоровье во многом зависит от правильного питания. Недаром существует пословица: «Скажи мне, что ты ешь, и я скажу тебе, чем ты болеешь».
В последнее время часто слышим слово «нитраты», которое обсуждается людьми в магазинах, на рынке. В словаре выяснили, что означает слово «нитраты». Нитраты – это соли (соединения) азотной кислоты или продукты обмена азотистых веществ любого живого организма. Нитраты образуются в растениях в процессе роста, а также после применения азотных удобрений. При неправильном их применении в большей степени овощи и фрукты накапливают в себе опасное для человеческого организма количество нитратов.
Нитраты, нитриты и другие азотсодержащие соединения в настоящее время привлекают особое внимание гигиенистов. Они проявляют большой интерес к вопросу об остаточном содержании нитратов в продуктах питания и тем нарушениям в состоянии здоровья человека, которые могут быть вызваны нитратным загрязнением. Систематическое поступление в организм повышенных количеств нитратов чревато неблагоприятными сдвигами в жизнедеятельности организма, возрастанием риска онкологических заболеваний.
Учитывая актуальность данной темы, связанной с тем, что повышенное содержание нитратов в продуктах питания опасно для здоровья человека, целью моего исследования было определение содержания нитратов в овощах и фруктах.
Для достижения поставленной цели я решала следующие задачи:
Изучила литературу о нитратах и нитритах;
Используя методику по обнаружению нитратов, я определяла их примерное содержание в овощах и фруктах.
2. Обзор литературы.
2.1. Общая характеристика нитратов.
Нитраты – это соли азотной кислоты, например: NaNO3, KNO3, NH4NO3, Mg(NO3) 2. Они являются нормальными продуктами обмена азотистых веществ любого живого организма – растительного и животного, поэтому «безнитратных» продуктов в природе не бывает. Даже в организме человека в сутки образуется и используется в обменных процессах 100 мг и более нитратов. Существовали они еще до происхождения человека. Впервые заговорили о нитратах в нашей стране в 70-х годах, когда в Узбекистане случилось несколько массовых желудочно-кишечных отравлений арбузами из-за их чрезмерной подкормки аммиачной селитрой. Тем не менее, разговоры о вреде нитратов для здоровья не прекращаются. Однако проблема не в самих нитратах, а в том, какое их количество попадает в организм человека. Согласно заключению Всемирной организации здравоохранения, безопасным считается количество 5 мг нитратов на 1 кг веса человеческого тела. То есть, взрослый человек может получать около 350 мг нитратов безо всяких последствий для здоровья.
Растения обладают способностью поглощать из насыщенной удобрениями почвы гораздо больше соединений азота, чем им необходимо для развития. В результате только часть нитратов синтезируется в растительные белки, а остальные попадают в организм человека в чистом виде через плоды, корни и листья овощей. В дальнейшем одни нитраты быстро выводятся из тела, но другие образуют различные химические соединения. Какие-то из этих соединений безвредны и даже полезны для организма, но другие превращают соли снова в азотную кислоту, и именно это представляет наносимый нитратами вред для здоровья.
Излишек азотных удобрений ведёт к снижению качества растительной продукции, ухудшению её вкусовых свойств, снижению выносливости растений к болезням и вредителям, что, в свою очередь, вынуждает земледельца увеличивать применение ядохимикатов. Особенно резко проявляется отрицательное действие удобрений и ядохимикатов при выращивании овощей в закрытом грунте. Это происходит потому, что в теплицах вредные вещества не могут беспрепятственно испаряться и уноситься потоками воздуха. После испарения они оседают на растения. 2.2. Нитраты в продуктах питания.
Каковы же основные источники пищевых нитратов? Практически это исключительно растительные продукты.
В животных продуктах (мясо, молоко) содержание нитратов весьма незначительно. Но нитраты добавляют в готовую мясную продукцию с целью улучшения её потребительских свойств и для более длительного её хранения (особенно в колбасных изделиях).
У растений максимальное накопление нитратов происходит в период наибольшей активности при созревании плодов. Поэтому недозрелые овощи (кабачки, баклажаны) и картофель, а также овощи раннего созревания могут содержать нитратов больше, чем достигшие нормальной уборочной зрелости. Кроме того, содержание нитратов в овощах может резко увеличиться при неправильном применении азотных удобрений (не только минеральных, но и органических). Например, при внесении их незадолго до уборки урожая.
Однако у различных растений есть и свои индивидуальные особенности. Известны «накопители» нитратов. К ним относятся зеленые овощи: салат, ревень, петрушка, шпинат, щавель. Свекла может накапливать до 140 мг нитратов (это предельно допустимая концентрация), а некоторые сорта и больше. А вот в других овощах нитратов значительно меньше. Фрукты, ягоды и бахчевые содержат нитратов очень мало (меньше 10 мг в 100 г плода).
В растениях нитраты распределены неравномерно. В капусте, например, нитраты больше всего накапливаются в кочерыжке, в огурцах и редисе – в поверхностных слоях, в моркови – наоборот.
Теперь, когда все известно о пищевых нитратах, попробуем представить их реальную опасность для здоровья. Рассмотрим основные источники нитратов. Начнем с зеленых овощей (салат, петрушка, укроп и т. д.). Их потребление практически редко превышает 100 г в день, а чаще всего около 50 г, т. е. с одной порцией можно получить менее трети от безопасной суточной дозы. Теперь перейдем к свекле. Ее, как известно, потребляют только в отваренном виде. Поскольку при варке (40%) и зачистке (10%) теряется половина нитратов, а общественное питание рекомендует порцию отваренной свеклы в 125 г, то со свеклой мы можем получить 100 мг нитратов (меньше трети суточной дозы). Картофель и капуста в отваренном виде потребляются порциями по 300 г. С учетом потерь при зачистке и кулинарной обработке с одной порцией этих продуктов можем потребить около 60 мг нитратов.
По способности накапливать нитраты растения можно разделить на пять групп по содержанию в 1кг продукции:
* больше 5 г (все виды салатов, петрушка, редис);
* до 5 г (шпинат, редька, кольраби, свекла, зеленый лук);
* до 4 г (белокочанная капуста, морковь, репчатый лук);
* до 3 г (лук-порей, ревень, укроп, тыква);
* менее 1 г (огурцы, арбузы, дыни, помидоры, баклажаны, картофель).
В растениях нитраты распределены неравномерно:
1) у свеклы нитраты сконцентрированы в верхней части корнеплода – до 65 %;
2) у моркови - в сердцевине – 90% и в наружной части – 10%;
3) у капусты – в кочерыжке и в толстых черешках листьев;
4) у картофеля в мелких клубнях нитратов больше, чем в крупных,
сосредоточены они под кожурой;
5) маленькие огурцы содержат нитратов меньше, чем большие; в огурце, сорванном утром, нитратов меньше.
Качество овощей зависит от многих причин, в том числе от вносимых удобрений и применяемых средств защиты растений.
Нитраты используются в качестве удобрений и известны как селитры: натриевая (чилийская), калиевая (настоящая), аммиачная (аммонийная) и кальциевая (норвежская). Нитраты – важнейший компонент питания растений, поскольку входящий в них азот – главный строительный материал клетки.
Способность накапливать нитраты у различных культур неодинакова. Наибольшее накопление отмечается у зеленых культур: укропа, петрушки, зеленого лука (от 400 до 2500 мг/кг). Значительно меньшей способностью к накоплению нитратов обладают томаты (10–190 мг/кг), перец сладкий (40–330 мг/кг), баклажаны (80–270 мг/кг).
Для получения овощей с низким содержанием нитратов необходимо правильно использовать чередование культур в севообороте, поливы и оптимальную густоту посева или посадки, рационально применять удобрения. Известно, что томаты, перцы и баклажаны отличаются малым накоплением нитратного азота в плодах, однако в этом имеются значительные сортовые различия и особенное влияние оказывают условия, в первую очередь освещенность. Поэтому загущение посевов культур увеличивает опасность накопления нитратов. По этой же причине увеличивается содержание нитратов в тепличных овощах.
Важную роль играет форма применяемых азотных удобрений и сроки их внесения. Максимальное количество нитратов в овощной продукции накапливается при применении аммиачной и натриевой селитры, а минимальное – при внесении мочевины, сульфата аммония.
На накопление нитратов в овощной продукции оказывает влияние влажность почвы. Более умеренное азотное питание растений отмечается при режиме орошения на уровне 80–90% наибольшей влажности.
Пестициды нужно применять с осторожностью, т. к. вместе с нитратами они могут создать дополнительный неблагоприятный фон. Следует подбирать сорта растений, в наименьшей степени накапливающие нитраты, регулярно уничтожать сорняки, рыхлить почву, широко использовать биологические средства защиты растений.
Соблюдение перечисленных условий позволит увеличить урожай овощей и улучшить их качество.
Оптимальный срок посева овощных растений обеспечивает лучшее вызревание овощей и получение экологически безопасной продукции.
На концентрацию нитратов влияют сроки хранения. Исследования показали, что после шестимесячного хранения их количество в корнеплодах снижается в 1,5 – 2 раза. Нитраты почти не обнаруживаются в овощах, хранящихся на зиму.
Овощи нельзя хранить при повышенной температуре, особенно размороженные. Установлено, что чем выше температура хранения и чем больше концентрация нитратов, тем интенсивнее протекает процесс их восстановления и больше образуется нитритов.
Для овощей и фруктов установлены определенные значения предельно допустимых концентраций нитратов (ПДК). ПДК - количество вредного вещества в окружающей среде, которое не оказывает отрицательного воздействия на здоровье человека или его потомство при постоянном или временном контакте с ним.
Предельно допустимые концентрации нитратов
в продуктах растениеводства
2.3. Влияние избытка нитратов на здоровье человека.
В настоящее время общеизвестно, что нитраты обладают высокой токсичностью для человека и сельскохозяйственных животных.
Нитраты под воздействием фермента нитратредуктазы восстанавливаются до нитритов, которые взаимодействуют с гемоглобином крови и окисляют в нем 2-х валентное железо в 3-х валентное. В результате образуется вещество метгемоглобин, который уже не способен переносить кислород к тканям и органам, в результате чего может наблюдаться удушье.
1. Угроза для жизни начинает возникать тогда, когда уровень метгемоглобина в крови достигает 20% и выше. Поэтому нарушается нормальное дыхание клеток и тканей организма (тканевая гипоксия), в результате чего накапливается молочная кислота, холестерин, и резко падает количество белка.
2. Особенно опасны нитраты для грудных детей, т. к. их ферментная основа несовершенна и восстановление метгемоглобина в гемоглобин идет медленно.
3. Нитраты способствуют развитию патогенной (вредной) кишечной микрофлоры, которая выделяет в организм человека ядовитые вещества токсины, в результате чего идёт токсикация, т. е. отравление организма. Основными признаками нитратных отравлений у человека являются:
§ синюшность ногтей, лица, губ и видимых слизистых оболочек;
§ тошнота, рвота, боли в животе;
§ понос, часто с кровью, увеличение печени, желтизна белков глаз;
§ головные боли, повышенная усталость, сонливость, снижение
§ работоспособности;
§ одышка, усиленное сердцебиение, вплоть до потери сознания;
§ при выраженном отравлении – смерть.
4. Нитраты снижают содержание витаминов в пище, которые входят в состав многих ферментов, стимулируют действие гормонов, а через них влияют на все виды обмена веществ.
В этом случае основное средство профилактики - сокращение сроков хранения. Все салаты, а особенно овощные соки и пюре для детей, следует готовить или вскрывать консервированные непосредственно перед употреблением, При необходимости готовые продукты хранить лучше в холодильнике, и не больше суток. Стерилизация (кипячение) соков, супов, убивая микрофлору, также подавляет образование нитритов.
Определение нитратов не займет много времени, если у вас есть специальный прибор нитратомер. А как быть тем, у кого нет этого замечательного прибора?
Вот несколько советов о том, как в домашних условиях определить наличие избытка нитратов в продукте:
1. Повышенное содержание нитратов в арбузах можно узнать по желтым прожилкам и уплотнениям в мякоти. Так же, когда кушаете бахчевые культуры не жалейте оставлять мякоть около корки – именно там больше всего нитратов!
2. В моркови сердцевина становится белой при избытке нитратов;
3. Помидоры имеют толстую кожуру;
4. Овощи (сладкий перец, свеклу, яблоки и груши) необходимо чистить, счищать кожуру.
Известно, что во всех овощах и плодах больше всего нитратов содержится в кожуре. Кроме того, вредных веществ больше в зеленых плодах, чем в зрелых. Богаты нитратами и части растений, расположенные ближе к корню. Проще говоря, в листьях петрушки, сельдерея и укропа их почти вдвое меньше, чем в стеблях, поэтому у пряных трав надо выбрасывать стебли и использовать только листья.
В поверхностной части моркови нитратов на 80% меньше, чем в ее сердцевине. А в огурцах и редиске, наоборот, поверхностные слои (кожура) на 70% богаче нитратами, чем внутренняя (следовательно, огурцы лучше очистить и срезать место прикрепления их к стеблю). У огурцов, свеклы, редиса, к тому же, надо срезать оба конца, здесь самая высокая концентрация нитратов.
Используя в пищу части растений, содержащие наименьшее количество нитратов, можно снизить их поступление в организм практически вдвое. Это очень важно учитывать при приготовлении сырых витаминных салатов. Кроме того, даже предварительная обработка - обязательное мытье и чистка - снизит количество нитратов в овощах на 10-15%.
При длительном (в течение двух часов) вымачивании в воде из листьев петрушки, укропа, салата вымывается 15-20% нитратов. Чтобы снизить на 25-30% содержание нитратов в картофеле, моркови, столовой свекле, капусте, достаточно час подержать их в воде.
В процессе отваривания моркови и свеклы наиболее интенсивный переход нитратов в отвар происходит в первые 30-40 минут, далее процесс практически прекращается. Картофель теряет при варке до 80% нитратов, морковь и капуста - до 70%, свекла - до 40%.
Опасность отравления нитратами действительно существует. Ее можно избежать, следуя следующим советам:
1. Нитраты химически активны и даже при обычном хранении их содержание в плодах быстро уменьшается. При мытье и чистке теряется 10-15%, при варке 40-70% нитратов;
2. Не стоит увлекаться внесезонными тепличными овощами, например употребление в пищу 2 кг тепличных огурцов за один прием может вызвать опасное для жизни отравление. Часто происходит отравление арбузами и дынями, которые вообще не рекомендуется покупать раньше конца августа;
3. Нитраты хорошо растворимы в воде, поэтому свеклу, кабачки, картофель, капусту, тыкву и другие овощи перед приготовлением необходимо нарезать кубиками и 2-3 раза залить водой, выдерживая в ней по 5-10 мин;
4. Варка овощей, квашение, соление уменьшают содержание нитратов, а сушка, наоборот, повышает;
5. Очищенный картофель лучше залить на сутки 1% раствором поваренной соли или аскорбиновой кислоты;
6. У капусты необходимо снимать верхние кроющие листья и выбрасывать кочерыжку;
7. У свеклы и моркови нужно срезать верхнюю и нижнюю части корнеплода;
8. Огурец нужно очищать от кожицы и отрезать у него хвостик;
9. Имейте ввиду, что самое высокое содержание нитратов (мг/кг) отмечается в свекле (), капусте (), салате (), петрушке ();
10. Нитраты накапливаются в таких частях растения:
А) у капусты – в кочерыжке;
Б) у моркови – в сердцевине;
В) у огурцов и кабачков – в кожуре;
Г) у зеленых культур – в стеблях.
ВОЗ считает допустимым содержание нитратов в продуктах до 300 мг на 1 кг сырого вещества (или 45 мг на 1 л сока).
2.5. Пути попадания нитратов в организм человека.
Нитраты попадают в организм человека различными путями.
1. Через продукты питания растительного и животного происхождения. Нитраты в основном скапливаются в корнях, корнеплодах, стеблях, черешках и крупных жилках листьев, значительно меньше их в плодах.
Основная масса нитратов попадает в организм человека с консервами и свежими овощами (40-80% суточного количества нитратов). Незначительное количество нитратов поступает с хлебо-булочными изделиями и фруктами; с молочными продуктами попадает их - 1% (10-100мг на литр). Нитраты содержатся и в животной пище. Рыбная и мясная продукция в натуральном виде содержит немного нитратов (5-25мг/кг в мясе, и 2-15мг/кг в рыбе). Но нитраты и нитриты добавляют в готовую мясную продукцию с целью улучшения её потребительских свойств и для более длительного её хранения (особенно в колбасных изделиях). В сырокопчёной колбасе содержится нитритов 150мг/кг, а в варёной колбасе - 50-60мг/кг
2. Через питьевую воду . В питьевой воде из подземных вод содержится до 200 мг/л нитратов, гораздо меньше их в воде из артезианских колодцев. Нитраты попадают в подземные воды через различные химические удобрения (нитратные, аммонийные), с полей и от химических предприятий по производству этих удобрений.
3. Через лекарственные препараты и табак.
4. Часть нитратов может образоваться в самом организме человека при его обмене веществ.
Лучшие для нашего стола – плоды, выращенные в открытом грунте, в тепличных ягодах и овощах мало минералов и витаминов, ведь полезные вещества растение вырабатывает, получая достаточно солнечного света.
Все тепличные растения подкармливают нитратами и обрабатывают пестицидами. Превышение допустимых концентраций в почве этих вредных веществ приводит к тому, что они накапливаются в растениях. А чтобы овощи быстрее созрели, в грунт зачастую добавляют стимуляторы роста клеток – так называемые факторы роста. Особенно много химикатов может оказаться в плодах, привезенных из Турции и Египта. А чтобы благополучно доставить товар в другую страну, каждую партию поставщики обрабатывают разными консервирующими веществами. Разовое употребление такого продукта ничем не грозит, а вот частое наносит огромный ущерб здоровью, особенно это опасно для детей. У ребенка еще не полностью сформирована слизистая оболочка пищевого тракта, она не может защитить организм от токсинов. У взрослых начнутся проблемы с желудочно-кишечным трактом – гастриты, язвы, заболевания дыхательной и сердечно-сосудистой системы. Избыток нитратов ведет не только к отравлению, но и к кислородному голоданию клеток и тканей (тканевая гипоксия) и даже к образованию канцерогенов в организме.
Нитратов всегда больше в плодах крупных размеров. Их величину и вес нагоняют многократными подкормками и другими агротехническими приемами.
Между тем, не все растения одинаково накапливают нитраты. Больше всего «яды» любят «селиться» в арбузах, дынях, капусте, картофеле, петрушке, укропе, черной редьке, листовом салате, шпинате, щавеле, ревене, сельдерее, моркови, редисе, свекле. А вот в бобах, фасоли, зерновых, чесноке, смородине, вишне , яблоках и сливах нитраты встречаются лишь в маленьких дозах.
В процессе хранения и переработки продукции количество нитратов, как правило, несколько снижается, однако при нарушении режимов хранения их содержание может расти, и довольно существенно.
Хранение свежих овощей при низкой температуре предотвращает образование нитритов. В глубоко замороженных овощах накопления нитратного азота не происходит. Однако размораживание шпината при комнатной температуре в течение 39 часов приводит к образованию нитритов в продукции. Хранение загрязненных почвой и поврежденных листовых овощей, при температуре выше 5° ускоряет образование нитратов в тканях вследствие проникновения микроорганизмов. В процессе хранения овощей и картофеля при оптимальных условиях влажности и температуры количество нитратов во всех видах продукции снижается. Наиболее заметно их количество падает в период февраль-март у капусты и свеклы столовой, несколько в меньших размерах - у моркови и картофеля. При хранении картофеля на складе с усиленной вентиляцией через 3 месяца сохраняется 85%, а через 6 месяцев - 30% нитратов от исходного уровня. В корнеплодах моркови 70% и 44% соответственно. Оптимальные условия (температура и влажность) хранения обеспечивают снижение уровня нитратов в овощеводческой продукции через 8 месяцев на 50%. Таким образом, степень снижения количества нитратов при хранении зависит от вида продукции, исходного содержания их, режимов хранения и прочих условий.
Овощеводческая продукция используется в пищу человеком как в свежем, так и в переработанном виде. В зависимости от режимов и видов технологической переработки меняется уровень содержания нитратного азота в конечном продукте . Как правило, количество нитратов в продукте в процессе переработки снижается, но при этом следует соблюдать режимы переработки.
В зависимости от способа дальнейшего приготовления пищи количество нитратов снижается неодинаково. При варке картофеля в воде уровень нитратного азота падает на 40-80%. на пару - на 30-70%. При жарении в растительном масле - на 15%, во фритюре - на 60%. При предварительном замачивании картофеля в 1%-ном растворе хлористого калия и 1%-ном растворе аскорбиновой кислоты и дальнейшем жарении во фритюре степень нитратов падает на 90%. В отварной моркови количество нитратного азота снижается в 2 раза. В отварной свекле количество нитратов остается таким же, как и в сырых корнеплодах. Согласно другим сведениям степень снижения уровня нитратного азота в свекле в процессе варки определяется размером корнеплода.
Наибольшее количество нитратов теряет в процессе варки капуста. почти 60% от исходного уровня, морковь, свекла и картофель неочищенный теряют примерно одинаковое их количество (17-20%). Очистка клубней картофеля приводит к резкому (более чем в 2 раза) увеличению потерь нитратов, т. е. кожица клубней является определенным барьером для перехода нитратов в воду.
В плодах соленых томатов количество нитратного азота возрастает в 1,4-1,8 раза. При этом в рассоле в 2,2-2.8 раза больше, чем в исходных свежих плодах, которое обусловлено применением приправы зеленых овощей (укроп, петрушка, чеснок), содержащих повышенное количество нитратов.
В первые дни количество нитратов в плодах огурцов более эффективно снижается при консервировании. Однако на 30-е сутки эффект от засолки и консервирования оказывается примерно равным, количество нитратов составляет свыше 30% от исходного уровня в продукции. При хранении консервированных огурцов (сортов Конкурент и Кустовой) в течение 4-5 месяцев содержание нитратов снижается в 5-6 раз. При квашении капусты содержание нитратов на 5-е сутки снижается в 2,1 раза по сравнению с исходным количеством в свежей капусте. В течение 2 последующих суток уровень нитратов в квашеной капусте практически не меняется.
В томатном соке, подвергающемся термической обработке, количество нитратов уменьшается в 2 раза. При 57%-ном выходе сока моркови и 80%-ном выходе сока из столовой свеклы значительная часть нитратов переходит в жидкую фазу, хотя их количество в соке зависит от вида продукции. Так, в морковный сок из корнеплодов переходит 44% нитратного азота от общего количества их в сырье. У свеклы почти 80% их также переходит в сок. При производстве сухих вин нитраты переходят в сок. Полученные вина могут содержать от 1 до 47,8 мг/л нитратного азота. Известно, что концентрация нитратов выше 8 мг/л существенно сказывается на вкусовых качествах продукта, он приобретает вяжущий кисловато-соленый вкус.
Свежеприготовленные соки могут стать опасными для здоровья, если длительное время не подвергаются дальнейшей обработке вследствие быстрого перехода нитратов в нитриты. При хранении свекольного сока в течение суток при 37°С количество нитритов возрастает от нулевого содержания до 296 мг/л, при комнатной температуре - до 188 мг/л, а в холодильнике - до 26 мг/л. В процессе сушки продукта или упаривания жидкости зачастую происходит увеличение количества нитратов.
С продуктами животного происхождения в организм человека, как правило, поступает незначительное количество нитратов. Тем не менее, накопление нитратного азота в них обусловлено, по всей видимости, с одной стороны, использованием животными кормов с высоким уровнем нитратов, а с другой - поступлением их в продукты в процессе технологической переработки.
Содержание нитратов невелико в рыбе и в свежезамороженных продуктах. В процессе переработки рыбы (горячее копчение) часть нитратов переходит в нитриды. Следует также обратить внимание на тот факт, что уровень нитратов в колбасных изделиях выше, чем в исходных продуктах, вследствие добавления нитратных солей в ходе изготовления колбас. Нитратные соли используются для придания соответствующей окраски получаемым продуктам. В ряде зарубежных стран соли азотной кислоты используются в качестве консервантов.
Табак не является продуктом питания, но на земном шаре курят свыше 1 млрд. человек, которые ежедневно выкуривают 5 трлн. сигарет. Ежегодный прирост курящих составляет свыше 2,1%. В то же время негативное действие табака на организм человека не ограничивается влиянием только никотина. Известно, что растения табака накапливают значительные количества нитратного азота, который в процессе курения превращается в окислы табака.
Другой путь поступления нитратов в организм человека связан с пищевыми добавками-консервантами.
Химическое консервирование пищевых продуктов имеет в своем арсенале много веществ, часть из них – нитраты и нитриты.
Нитрат натрия (Е 251) и нитрат калия (Е 252) разрешены в использовании в смеси с поваренной солью (предотвращение развития в продуктах микроорганизмов, для придания красивого (не серого) цвета колбас). Применяются в изготовлении сыров, мясных и рыбных продуктов. Некоторые государства отказываются от добавления нитратов в мясопродукты из-за их неконтролируемого превращения в нитриты.
Нитрит калия (Е 249) и нитрит натрия (Е 250) чрезвычайно ядовиты. Летальная доза составляет 32 мг на 1 кг массы тела, то есть около 2 граммов.
Как ни странно, но пока большинство населения страны, теоретически осуждая применение минеральных удобрений и ядохимикатов, широко использует их в своих жилищах и на огородах. Рядового потребителя прельщает очевидная «эффективность» химии: брызнул дихлофосом, и на глазах десяток тараканов «протягивает ноги», влил селитры - и помидоры растут, как на дрожжах. А то, что через несколько лет появляются аллергия , остеохондроз, рак - не столь очевидно, да и вообще врачи виноваты - лечить не умеют. Но почему же 30-40 лет назад и аллергия, и хондроз, и рак встречались гораздо реже?
В силу какой-то страшной логики в нашем сознании живет надежда на чудо, что яды убивают только «вредные» организмы, а для человека они безопасны. Кроме того, рядового потребителя прельщает дешевизна и красивая упаковка опасных ядов. Пока мы будем придерживаться принципа - «числом поболее, ценою подешевле», агрохимии нечего беспокоиться за свою судьбу.
Дешевизна интенсивно химизированных сельхозпродуктов объясняется неоплаченными долгами природе (загрязнение окружающей среды и продуктов).
Эти долги и их проценты оплачивает все общество собственным здоровьем и будущим своих детей.
Интенсивная агрохимизация порождена погоней за наивысшей производительностью труда , за наивысшей прибылью во вред природе и человеку.
Поскольку химизация обусловлена экономическими условиями, погоней за прибылью, то и остановить ее можно экономическими же средствами, - лишив производителя прибыли, разорительными штрафами и налогами за загрязнение среды.
Для реализации экономических санкций необходима система жесткого контроля за качеством окружающей среды и продуктов.
2.6. Допустимые нормы нитратов для человека.
Допустимая суточная доза нитратов для взрослого человека составляет 325 мг в сутки. Как известно, в питьевой воде допускается присутствие нитратов до 45 мг/л. Рекомендуемое потребление продуктов питания, где используется питьевая вода (чай, первые и третьи блюда), примерно 1,0–1,5 л, максимум – 2,0 л в день. Таким образом, с водой взрослый человек может употребить около 68 мг нитратов. Следовательно, на пищевые продукты остается 257 мг нитратов.
Исследования показали, что токсическое действие нитратов пищевых продуктов проявляется слабее, чем содержащихся в питьевой воде, примерно в 1,25 раза. Фактически безопасно с пищевыми продуктами потреблять 320 мг нитратов в сутки.
Допустимое содержание нитратов для взрослого человека составляет 5 мг на 1 кг массы тела. Относительно легко организм человека справляется с дневной дозой нитратов, равной 15-200 мг, а предельно допустимая доза равна 500 мг.
o Для взрослого человека токсичной дозой становится 600 мг.
o 10 мг нитратов будет достаточно для отравления грудного ребёнка.
В Российской Федерации допустимая среднесуточная доза нитратов - 312мг, но в весенний период реально она может быть 500-800мг/сутки.
Минимальное и максимальное накопление нитратов в овощах.
3. Экспериментальная часть.
3.1. Методика обнаружения нитратов
Традиционный реактив для обнаружения нитрат-ионов в срезах растений – ароматический вторичный амин – дифениламин ((C6H5)2 NH), растворенный в концентрированной серной кислоте. Дифениламин окисляется нитрат-ионами до продукта, имеющего темно-синее окрашивание.
Мы изучили несколько подходов к методикам обнаружения нитрат-ионов.
1. . Анализ воды из природных источников//Химия в школе, 3,1997,с. 62.
Реактив: 1г дифениламина растворить в 100мл серной кислоты плотностью 1,84. Условия проведения реакции:
1) рн < 7,0
2) температура комнатная.
Выполнение анализа. К 1 мл пробы воды по каплям вводят реагент.
2. . Эти двуликие нитраты.//Химия в школе,5,2002,с. 45.
Методика обнаружения нитратов в растительных объектах.
Реактивы и оборудование : раствор дифениламина в серной кислоте (0,1г дифениламина на 10 мл крепкой серной кислоты) в темной склянке; пипетка, ступка с пестиком, предметное стекло, стеклянная палочка, растительные объекты.
Кусочек растительного объекта растирают пестиком в ступке. Каплю полученного растительного сока помещают на предметное стекло и добавляют в него несколько капель раствора дифениламина. По изменению окраски судят о содержании нитратов; при отсутствии нитратов сок не изменяет цвет; при небольшом количестве нитратов появляется светло-голубая окраска, а при большом количестве нитратов – темно-синяя.
3. . Элективный курс «Химия и экология»//Химия в школе,7,2010,с.28.
1) определение нитратов в воде, фруктах и овощах в домашних условиях (риванольный способ);
2) определение нитратов в химической лаборатории (дифениловый способ)
(аналогичный способу, предложенному).
Мы применили методику, взяв из методики таблицу соответствия цвета исследуемого образца с концентрацией нитрат-ионов.
Регистрировали результаты с помощью цифрового фотоаппарата.
Первоначально мы отжимали сок растений в химические стаканы и пробовали приливать дифениламин. Из-за большого количества сока, особенно, непрозрачного, мы не могли увидеть результаты. Методом проб мы отработали капельную методику: каплю растительного сока помещали на предметное стекло, помещенное на белый лист бумаги, капали каплю дифениламина и фотографировали. Эта методика проведения опыта дала большую наглядность, многократно проверенная, показала достоверность.
3.2. Результаты исследования.
1. Для исследования взяты овощи, купленные в магазине и выращенные на приусадебном участке. Результаты эксперимента занесены в таблицу №1.
Таблица №1
Название овощей | Изменение окраски |
нитрат-ионов |
|
с приусадебного участка (листья) | не изменилась | |
|
из магазина | ||
|
с приусадебного участка (кочерыга) | ||
|
из магазина (кочерыга) | темно - синяя | |
не изменилась | ||
Картофель | не изменилась | |
|
с приусадебного уча - стка | не изменилась | |
|
из магазина | не изменилась |
По данным исследования лидером на содержание нитратов оказалась капуста, купленная в магазине. Концентрация нитрат-ионов в ней, особенно в кочерыге, намного превышает предельно допустимый уровень. Скорее всего, такой результат является следствием нарушения технологии выращивания белокочанной капусты, ведь эта культура очень отзывчива на азотные удобрения, но внесение избыточных доз и поздние подкормки вызывают накопление нитратов в кочерыге, центральных жилках и листьях.
На втором месте - огурец. Можно сделать вывод, что свежие огурцы, продаваемые зимой, выращиваются в теплицах, поэтому в них накапливаются в больших количествах нитраты.
Исследования показали, что в образцах лука, картофеля и моркови содержание нитратов не превышает ПДК.
2. Для исследования взяты фрукты, купленные в магазине. Результаты эксперимента занесены в таблицу №2.
Таблица №2
Исследования показали, что во всех образцах содержание нитратов не превышает ПДК, так как по мере продвижения нитрат - соединений по стволу дерева, они вступают во множество химических реакций и на плодах особо не отражаются.
4. Заключение
В результате своей работы я сделала следующие выводы:
1. Лучше всего употреблять овощи с собственного огорода и овощи, выращенные в открытом грунте.
2. Не всегда в растениях, выращенных на собственных участках, содержание нитратов минимально. Это зависит от нашего способа выращивания той или иной культуры и от погодных условий.
3. Для уменьшения содержания нитратов в овощах и фруктах рекомендуется срезать те части овощей, в которых их концентрация максимальна. То есть, в капусте – это кочерыжка и зеленые верхние листья, в корнеплодах – это низ (корень), а в огурцах, кабачках и т. п.– это место крепления плодоножки.
4. Каждой порядочной хозяйке необходимо овладеть способами уменьшения концентрации нитратов в овощах и фруктах (в процессе приготовления) с целью обеспечения здорового питания всей семьи.
В природе нет абсолютно чистых продуктов питания. Нитраты в окружающей среде были и будут. Все дело в том, сколько накапливается их в продуктах. Нам необходим такой уровень нитратов, который не представляет опасности для здоровья человека.
От данной работы я получила много удовольствия и полезной новой информации. Владение информацией о накапливании нитратов в растениях и о превращении нитратов в нитриты и нитрозамины поможет вам правильно питаться и сохранить свое здоровье.
5. Литература.
1. Баранчикова рассказывают / Биология, 24,2010,с. 27.
2. Дорофеева двуликие нитраты /Химия в школе, 5,2002,с.43.
3. Иванова курс «Химия и экология»/ Химия в школе,7, 2010, с. 28.
5. Пичугина и повседневная жизнь человека. М.: Дрофа, 2004.
6. Пичугина знаний о превращении соединений азота в почве и в растениях /Химия в школе, 7, 1997,с. 31.
7. Покровская снижения содержания нитратов в овощах. М.: 1988г., с.42-46.
8. Покровский о питании. – М. Экономика, 1994 г.
9. Русецкая, которую мы едим / Химия в школе, 5,2008, с.19-24.
10. Соколов О., Семёнов В., Агаев В., Нитраты в окружающей среде. Пущино, 1990г., с.216-238.
11. Харьковская воды из природных источников /Химия в школе, 3,1997,с 62.но, 1990г., с.216-238.
12. Химия в школе, № 5, 2002. Дорофеева двуликие нитраты.
13. Чапкявиченс уменьшить содержание нитратов и нитритов в овощах, «Здоровье», №3, 1988 г.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №5
АНАЛИЗ КАЧЕСТВА ОВОЩЕЙ
Цель работы: определение относительного содержания нитратов в овощах.
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ
Нерациональное применение удобрений, как и несоблюдение других агротехнических требований, обуславливает увеличение остаточного содержания нитратов в растениях. В сочетании с нитратами питьевой воды это увеличивает нагрузку загрязнителя на население. Кроме того, нитраты широко используются в различных отраслях промышленности (пищевой, химической, текстильной, резиновой, металлургической) и фармакологии. Нитросоединения, поступая в организм человека с пищей, водой, вдыхаемым воздухом и лекарствами могут вызывать серьезные отравления.
Одним из главных опасных явлений при отравлении нитратами является образование метгемоглобина в крови. Это вызвано тем, что нитраты, попадая в пищеварительную систему человека и восстанавливаясь до нитритов, взаимодействуют с гемоглобином крови, окисляя в нем двухвалентное железо в трехвалентное. В результате чего образуется метгемоглобин, не способный переносить кислород. Вследствие этого нарушается нормальное дыхание клеток и тканей организма, от чего накапливается молочная кислота, холестерин, резко падает количество белка в организме. Нитраты способствуют развитию патогенной кишечной микрофлоры, выделяющей токсины и приводящей к интоксикации организма.
Другая серьёзная опасность - способность нитрит-иона участвовать в реакции нитрозирования аминов и амидов, в результате чего образуются канцерогенные нитрозосоединения.
При остром отравлении нитратами у человека возникает метгемоглобиния различной степени тяжести (вплоть до летального исхода); при хроническом отравлении - рак желудка, нарушение работы нервной и сердечно-сосудистой систем. Чувствительность к нитратам повышают факторы кислородного голодания: высокогорье, повышенная концентрация угарного газа, присутствие окислов азота, алкоголь.
Ключевым ферментом, определяющим ассимиляцию нитратов, является нитратредуктаза. Для растений существует реальная опасность аммиачного отравления, приводящего к хлорозу листьев, подвяданию, угнетению роста и гибели. При усилении нитратного питания активность нитратредуктазы растет до определенного предела и часть нитратов остается невосстановленной, что предохраняет растения от накопления токсичных промежуточных продуктов ассимиляции.
Образование нитратов может быть также связано с окислением избыточного количества аммония в растении, что не только предотвращает нарушение обмена веществ, но и позволяет сохранить азот в минеральной форме для дальнейшего использования в процессах ассимиляции.
Нитраты накапливаются в различных органах растений, а так же в разных концентрациях. К примеру, у злаков отсутствуют в зерновке и сосредоточены, в основном, в листьях и стеблях. Зеленые культуры накапливают большое количество нитратов в стеблях и черешках листьев.
Одной из причин видовых и сортовых различий в накоплении нитратов является физиологическая спелость растения к моменту уборки. Количество нитратов особенно велико, когда период товарной зрелости наступает раньше физиологического созревания.
Причиной накопления нитратов в растениях служат также условия минерального питания, отличающиеся большим разнообразием. Здесь огромная роль принадлежит правильному выбору доз азотных удобрений.
В случае несбалансированного питания растений нитраты также накапливаются в различных органах и тканях, так как при этом нарушается нормальный ход ассимиляции азота. Недостаток фосфора косвенно способствует накоплению нитратов потому, что он стимулирует активность нитратредуктазы. Калий, участвуя в процессах углеводного обмена, влияет на синтез белков. В зависимости от доз, условий и содержания прочих элементов калий и фосфор могут стимулировать накапливание нитратов или наоборот подавлять.
Среди факторов внешней среды на содержание нитратов в растении сильное влияние оказывает влажность, свет, температура воздуха и почвы. Интенсивное увлажнение усиливает поглощение нитратов, что в сочетании с пониженными температурами ведет к накоплению нитратов. С другой стороны, высокий уровень нитратов в растении в засушливый период можно снизить поливами, так как они стимулируют рост и способствуют вымыванию нитратов из почвы.
Во многих странах мира были разработаны предельно допустимые концентрации (ПДК) нитратов в сельскохозяйственной продукции (табл. 5.1).
Таблица 5.1.
Предельно допустимые концентрации нитратов в сельскохозяйственной продукции
Современные методы анализа овощей на содержание нитратов
В промышленных условиях определение нитратов производится с помощью экспресс анализов на специальных приборах, а так же ионометрическим и фотометрическим методом. Последний основан на экстракции нитратов из продукта, восстановлению их до нитритов на кадмиевой колонке с последующим фотометрированием раствора азотсоединения. Данный метод требует сложного технического обеспечения (колориметр фотоэлектрический, спектрофотометр, иономер и пр.).
Сущность ионометрического метода заключается в извлечении нитратов раствором алюмокалиевых квасцов с массовой долей 1% или раствором сернокислого калия и последующем определении нитратов в вытяжке с помощью ионоселективного электрода.
Определить содержание нитратов в продуктах можно с помощью индикаторной бумаги. Конечно, ее точность невысока, но необходимые сведения индикаторы дают.
Есть еще один способ. Овощи с очень большим содержанием нитратов имеют, как правило, неестественный вкус. Их неприятно жевать и глотать. Дегустаторы различают тончайшие вкусовые оттенки даже тогда, когда лабораторными исследованиями не удается уловить разницу.
Наиболее простым и эффективным, не требующим сложного материального и технического обеспечения методом определения нитратов является реакция с дифениламином, который в присутствии NO3 аниона образует синюю анилиновую окраску. По интенсивности посинения можно судить об относительном содержании нитратов в исследуемом объекте.
Объекты исследования
Материалом для проведения исследований служили овощи, выращенные на приусадебном участке и приобретенные в супермаркетах города (морковь, картофель, лук, капуста, свекла).
Материалы и оборудование
2% раствор дифениламина в концентрированной серной кислоте в капельнице (хранить в темноте, капельницу поставить на крышку чашки Петри, чтобы предотвратить попадание на стол капель этой едкой жидкости);
фарфоровые ступки с пестиками;
стеклянная палочка
стакан с дистиллированной водой
фильтровальная бумага.
Ход выполнения работы.
Помещаем в фарфоровую ступку фрагмент исследуемого объекта, измельчаем его при помощи стеклянной палочки или пестика. Поместить содержимое ступки на предметное стекло, прилить 4-5 капель дифениламина из капельницы.
Согласно методике наблюдали появление синей анилиновой окраски.
Интенсивность окрашивания исследуемой ткани сравниваем с цветной шкалой (табл. 5.2) и определяем концентрацию нитрат-ионов (результаты вносим в табл. 5.3).
Таблица 5.2.
Относительное содержание нитратов (в баллах)
Определение нитратов в овощах
В ходе проведенных исследований нами было установлено, что количественное содержание нитратов в продукции растениеводства превышают предельно допустимые нормы (табл.5.3.).
Таблица 5.3.
Относительное содержание нитратов в исследуемых растениях
| Овощ | Условия выращивания | Часть растения | Содержание нитратов |
| Картофель | Приусадебный участок | сердцевина | |
| кожица | |||
| Картофель | Супермаркет | сердцевина | |
| кожица | |||
| Лук | Приусадебный участок | сердцевина | |
| кожица | |||
| Лук | Супермаркет | сердцевина | |
| кожица | |||
| Морковь | Приусадебный участок | сердцевина | |
| кожица | |||
| Морковь | Супермаркет | сердцевина | |
| кожица | |||
| Огурец | Приусадебный участок | сердцевина | |
| кожица | |||
| Огурец | Супермаркет | сердцевина | |
| кожица | |||
| Свекла | Приусадебный участок | сердцевина | |
| кожица | |||
| Свекла | Супермаркет | сердцевина | |
| кожица |
Исходя из результатов, представленных в табл. 5.3, можно судить о том, что максимальная концентрация нитрат-ионов сосредоточена в свекле и моркови, приобретенной в супермаркете. Овощи, выращенные на приусадебном участке, содержат незначительное количество нитратов, не превышает предельно допустимые нормы.
Министерство образования Республики Беларусь
Учреждение образования
«МОГИЛЕВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПРОДОВОЛЬСТВИЯ»
Кафедра «Химической технологии высокомолекулярных соединений»
Биологическая химия
Методические указания
К лабораторной работе «Определение содержания нитратов и нитритов в пищевых продуктах» по курсу «Биохимия»
Для всех специальностей
На заседании кафедры «Химической технологии высокомолекулярных соединений»
Протокол № 6 от 30.03.2009 г
Составители:
доцент О.Н.Макасеева,
ст. преподаватель О.В. Дудинская
ст. преподаватель Л.М. Ткаченко
Рецензент
Доцент Т.Л Шуляк
©УО «Могилевский государственный университет продовольствия», 2009
|
Введение | |
|
Нитраты и нитриты в пищевых продуктах | |
|
1 Определение нитритов в мясе и мясных продуктах | |
|
2 Определение нитратов и нитритов в молоке колориметрическим методом | |
|
3 Определение нитратов и нитритов в молоке, молозиве и обезжиренном молоке модифицированным колориметрическим методом | |
|
4 Определение нитратов в растительных образцах | |
|
Приложение А | |
|
Список использованной литературы | |
Введение
Постоянно возрастающая в связи с ростом народонаселения планеты потребность в продуктах питания обусловила развитие интенсивных технологий производства сельскохозяйственной продукции и ее переработки за последние десятилетия. Одним из существенных факторов этого процесса явилась комплексная химизация сельскохозяйственного производства, включающая создание биохимических технологий пищевых продуктов. Широкое использование средств химизации сельского хозяйства, а также пищевых добавок приводит в ряде случаев к чрезмерному накоплению в пищевом сырье и в продуктах питания вредных соединений, в том числе нитратов и нитритов. Возникающие при употреблении таких продуктов токсикозы породили у населения широко распространившуюся химофобию: «любая химизация вредна». В условиях Республики Беларусь радиологический прессинг последствий аварии на Чернобыльской АЭС усугубил ситуацию.
В настоящее время наукой установлено, что в точно дозированных количествах препараты, используемые в сельскохозяйственной технологии и технологии переработки пищевых продуктов, являются не только безвредными, но и необходимыми для формирования «вкусового букета», добавками.
Вследствие этого в процессе подготовки специалистов пищевой промышленности необходимо привитие каждому будущему инженеру-технологу прочных навыков, знаний и умений по воздействию различных химических и биохимических факторов на комплекс потребительских характеристик готовой пищевой продукции. Настоящие методические указания посвящены анализу пищевых продуктов лишь на одну группу таких соединений: нитратов и нитритов.
Например, при выращивании овощей, в ряде случаев, в почву вносятся завышенные количества нитратсодержащих минеральных удобрений. Попадая в растущий плод, нитраты смещают клеточный осмотический баланс, обуславливая интенсификацию накопления в нем избыточного количества воды, увеличивая тем самым массу продукции. Однако присутствие в плодоовощной продукции увеличенного количества нитратов приводит, во- первых, к опасности токсикоза и во-вторых, большим потерям при хранении такого сырья.
Нитраты и нитриты в пищевых продуктах
Нитраты широко распространены в природе, они являются нормальными метаболитами любого живого организма, как растительного, так и животного; даже в организме человека в сутки образуется и используется в обменных процессах более 100 мг нитратов.
Почему же говорят об опасности нитратов? При потреблении в повышенном количестве нитраты (NO 3 ) в пищеварительном тракте частично восстанавливаются до нитритов (NO 2 ) по схеме:
Нитриты реагируют в организме с вторичными алифатическими аминами, образуя нитрозамины:
Вторичные амины и нитриты являются постоянными компонентами пищи: первые содержатся в рыбных продуктах, ароматических добавках к пище, вторые – в продуктах растениеводства (овощах, фруктах, укропе, салате, шпинате и т.д.), кроме того, нитраты и нитриты используют для образования и стабилизации окраски мясных продуктов.
Нитрозамины и нитриты способны изменять структуру пуриновых и пиримидиновых оснований, входящих в состав нуклеиновых кислот.
Например, метаболизм нитрозаминов микросомальной системой окисления приводит к образованию иона метилдиазония, который способен метилировать ДНК клеток, индуцируя возникновение злокачественных опухолей легких, желудка, пищевода, печени и почек.
Основными продуктами взаимодействия нитрозаминов с ДНК клетки является N 7 –метилгуанин–ДНК, но наибольшей канцерогенностью обладает минорный продукт этого взаимодействия – О 6 – метилированный гуанин ДНК.
Азотистая кислота может вызывать реакцию окислительного дезаминирования, в результате которой цитозин превращается в урацил, а аденин в гипоксантин и т.д., т.е. происходит, химическая модификация:
Известно, что ДНК в клетке является «хранителем» генетической информации.
Сведения о последовательности аминокислот в белках записаны определенным чередованием нуклеотидов в определенных участках ДНК и синтезированных на них матричных РНК.
Если под влиянием каких-то факторов (ультрафиолетового, ионизирующего излучений, многих химических соединений и, в частности, нитритов и нитрозаминов) изменить нуклеотидный состав в ДНК, то эта измененная информация будет передана на мРНК, что вызовет синтез не специфического для данного организма белка. А так как многие белки обладают ферментативными свойствами, то при изменении состава ДНК прекратится синтез одних ферментов и появятся новые ферменты, которые ранее не образовывались в организме. Все это в конечном счете вызовет изменения в обмене веществ организма и приведет к изменению его свойств. Последствия такого изменения могут быть очень тяжелыми, вплоть до летальных.
Из сказанного выше ясно, что контроль за содержанием нитратов и нитритов в пищевых продуктах является очень важным.
Нитраты – непременный атрибут круговорота азота в природе, необходимая часть азотного питания растений. Они были, есть и будут, даже если полностью отказаться от применения удобрений.
Основной источник нитратов для человека – питьевая вода и овощные культуры (свекла, капуста, петрушка, укроп, морковь, салат, сельдерей и зеленый лук). Поэтому овощные культуры, особенно тепличные, необходимо употреблять в умеренных количествах. Немного нитратов поступает с молоком, мясом и соком. По усредненным данным человек получает с овощами 70-80% нитратов, с питьевой водой 10-15%, остальные 5-20% с мясопродуктами, молоком, фруктами и соками.
Нитраты сами по себе не обладают выраженной токсичностью, однако одноразовый прием 1-4 г нитратов вызывает острое отравление, а доза 8-14 г может оказаться летальной. Допустимая суточная доза (ДСД), в пересчете на нитрат-ион, составляет 5 мг/кг массы тела. Молоко обычно содержит незначительное количество нитритов (0,3-5,0 мг/кг) и следы нитритов (0,02-0,20 мг/кг). Предельно допустимая концентрация нитратов и нитритов в молоке пока не установлена. ПДК нитратов для овощей и фруктов в республике Беларусь, представлены в таблице А.1 приложения А.
Красная окраска поверхности свежего мяса на глубину 4 cм в основном обусловлена наличием оксимиоглобина. Более глубокие слои мяса окрашены в пурпурно-красный цвет миоглобином. Во время контакта мяса с воздухом увеличивается доступ кислорода к пигментам, в результате чего постепенно оксимиоглобин и миоглобин (содержащие Fe +2 в составе гема) превращаются в метмиоглобин, который имеет коричнево-бурую окраску (при этом железо Fe +2 окисляется в Fe +3). После варки мясо окрашено в серовато-коричневый цвет, так как в результате тепловой денатурации метмиоглобин переходит в коричневый пигмент – гемохромоген.
Чтобы окраска сырого и вареного мяса была розовато-красной, к рассолу или в посолочную смесь добавляют нитраты и нитриты. В мясе они подвергаются следующим превращениям, указанным на схеме:
При наличии редуцирующих условий нитраты (NaNO 3 и KNO 3) восстанавливаются до нитритов. В слабокислой среде (рН 5,5 – 6,5), характерной для мяса, нитриты под действием тканевых ферментов и денитрифицирующих микроорганизмов восстанавливаются с образованием окиси азота. Более кислая реакция среды (рН ниже 5,5) способствует быстрому распаду нитритов и потере окислов азота в результате улетучивания.
Возникшие в результате распада нитритов окислы азота связываются с железом гема в молекуле миоглобина или гемоглобина, образуя NО-миоглобин (нитрозомиоглобин) или NO-гемоглобин. Нитрозомиоглобин придает мясу розово-красную окраску. Красный цвет сохраняется и у вареного мяса, так как в результате тепловой денатурации нитрозомиоглобин превращается в денатурированный глобин NO-гемохромоген-пигмент (NO Мb) также розово-красного цвета. Оптимальная среда для образования при рН 5,6.
Применяя нитриты для посола мяса, исходят из минимального количества его, которое необходимо для создания нормальной окраски продукта. Избыточное количество нитритов в организме токсично, т.к. они взаимодействуют с гемоглобином крови с образованием метгемоглобина, неспособного связывать и переносить кислород. Один миллиграмм нитрита натрия (NaNO 2) может перевести в метгемоглобин около 2000 мг гемоглобина.
Согласно данным ФАО/ВОЗ, ДСД (допустимая суточная доза) составляет 0,2 мг/кг массы тела, исключая грудных детей. Острая интоксикация отмечается при одноразовой дозе с 200-300 мг, летальный исход при 300-2500 мг. Токсичность нитритов будет зависеть от пищевого рациона, индивидуальных особенностей организма, в частности, от активности фермента метмиоглобинредуктазы, способного восстанавливать метгемоглобин в гемоглобин. Хроническое воздействие нитритов приводит к снижению в организме витаминов А, Е, С, В 1 , В 6 , что, в свою очередь, сказывается на снижении устойчивости организма к воздействию различных негативных факторов, в том числе и онкогенных.
Предельно допустимая концентрация в мясе NО 2 - – 5 мг на 100 г мяса.
