2
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РЕСПУБЛИКИ ТАТАРСТАН
МУ «ОТДЕЛ ОБРАЗОВАНИЯ МУСЛЮМОВСКОГО
МУНИЦИПАЛЬНОГО РАЙОНА РТ»
Научно-исследовательская работа:
«Исследование нитратов в овощах»
Докладчик: Шамсиев Раиль Рафисович, ученик
9 класса МБОУ «Митряевская ООШ» Муслюмовского муниципального района РТ
Научный руководитель: Сафаргалина Ильмира Мубаракшовна, учитель биологии и химии МБОУ «Митряевская ООШ»
2014 год, г. Казань
Оглавление
1.Введение 3
1.1. Введение 3
1.2 Актуальность темы: 20
1.3 Предмет исследования: 20
1.4 Объект исследования: 20
1.5 Цель исследования: 20
1.6 Задачи исследования: 20
2. Основная часть 21
2.1.Методика работы: 21
2.2. Ход работы: 21
3. Заключение 23
3.1. Выводы. 23
4. Литература 24
5. Приложение 25
1.Введение 1.1. Введение
Общеизвестно, что самое дорогое у человека — это его здоровье, которое невозможно купить и которое во многом зависит от правильного питания его. Недаром существует пословица: “Скажи мне, что ты ешь, и я скажу тебе, чем ты болеешь”.
Проблема нитратов появилась во второй половине двадцатого века. По данным ООН, только за период с 1962 по 1972 г. производство азотных удобрений возросло с 16 до 42 млн. т, соответственно этому возросло применение их и содержание в продуктах питания, воде и окружающей среде. Азот – один из основных элементов, необходимых для растений. Он входит в состав всех белков, нуклеиновых кислот, ферментов и других важных компонентов растительной клетки и тканей. Главным источником азота служат соли азотной кислоты (нитраты), и соли аммония (аммиачные соединения). Без существенного вреда для растений нитраты могут накапливаться в значительных количествах. Они исполняют роль резервного азота для синтеза аминокислот и белков в растениях.
Т. И. Шманаева и М. В. Литвиненко в работе «Качество овощей и химизация», отмечают, что поглощение азота овощными растениями происходит в течение всей вегетации, но с неодинаковой скоростью. В первый период жизни (40-50 дней после посева) овощи используют 10-22% всего потребляемого азота, а в период интенсивного роста вегетативной массы – 60-72%, резко снижая его использование после образования продуктивных органов. В соответствии с этим следует распределять дозы в процессе вегетации, чтобы при созревании кочанов, корнеплодов, плодов создавался минимум его содержания в почве. Азотное питание оказывает большое влияние на рост и развитие растений: усиливается формирование листового аппарата, более активно идет процесс фотосинтеза, лучше формируется репродуктивная сфера и в конечном итоге – урожай. Однако, как отмечает в автореферате «Оптимизация содержания нитратов в овощах и картофеле, выращиваемых на черноземе выщелоченном Кубани» Г. М. Лесовая, при внесении повышенной нормы азотного удобрения увеличивается накопление биомассы, а содержание хозяйственно – ценной части в общем биологическом урожае снижается.
Об этом же пишет в работе «Овощи и плоды в питании» В. А. Доценко: «Минеральные удобрения позволяют повысить валовый сбор урожая. Но количество пищевых продуктов еще не решает проблему питания человека, так как не менее важным является их качество. Существенное значение при этом имеет накопление минеральных и других веществ в продуктах. Применение удобрений без учета может привести не только к физико-химическим и органилептическим изменениям продуктов питания, но и придать им токсические свойства, особенно при накоплении в них высоких количеств нитратного азота».
Проблема вредного влияния повышенных доз нитратных и нитритных форм азота обсуждалась Продовольственной комиссией ООН, Всемирной организацией здравоохранения (ВОЗ) и Академией Медицинских наук. Решением этой проблемы занимаются медики, работники сельского хозяйства, агрохимики и селекционеры.
Р. Д. Габович, Л. С. Припутина в работе «Гигиенические основы охраны продуктов питания от вредных химических веществ» пишут, что нитраты, нитриты и другие азотсодержащие соединения в настоящее время привлекают особое внимание гигиенистов.
Во – первых, это вызвано тем, что увеличение применения азотных удобрений привело к возрастанию уровня нитратов в почве и в используемых для водоснабжения грунтовых и поверхностных вод.
Во – вторых, нитраты широко применяются в качестве пищевых добавок.
Систематическое поступление в организм повышенных количеств нитратов, чревато неблагоприятными сдвигами в жизнедеятельности организма, возрастанием риска онкологических заболеваний. Согласно данным Международной организации ВОЗ при ФАО допустимая норма нитратов составляет 5 мг в сутки на 1 кг массы человека. Для человека массой 60 кг это соответствует примерно 220 мг (Я. Пругар, А. Пругарова «Избыточный азот в овощах»).
Данные Г. Б. Барсельянца (1981) свидетельствуют о способности овощных культур к селективному накоплению нитратов. Так, при одном и том же уровне нитратов в почве
(80 мг/кг на глубине 15 – 30 см) их содержалось (в мг/кг): в помидорах -115; в огурцах – 120; в картофеле – 220; в капусте – 280; в столовой свекле – 420. Поэтому, даже при умеренном применении удобрений источником 80 – 90% суточного количества нитратов для населения служат овощи и зелень.
Б. М. Штабский и др. в работе «Гигиеническая экспертиза пищевых продуктов» так предлагает использовать овощные культуры, в которых содержание нитратов превышает ПДК, но не более чем в 2 раза: «В случае превышения допустимых концентраций нитратов, но не более чем в 2 раза, растительные продукты могут использоваться в условиях максимального рассредоточения. Их рекомендуется применять в общественном питании для приготовления закусок и блюд с многокомпонентной рецептурой, где эти овощи должны составлять не более 50% сырьевого набора. Эти же продукты могут использоваться для приготовления гарниров, запеканок и других кулинарных изделий из овощей после предварительного их отваривания. Отвар при этом использоваться в питании не разрешается».
Анализируя мировой опыт (Т. Н. Шманаева, М. В. Литвиненко), приходится признать, что ущерб, приносимый безграмотным применением удобрений, не может сравниться с пользой от них. Широкое применение минеральных туков, их доступность способствуют вытеснению органических удобрений с полей и содержания гумуса в почве. Чтобы предотвратить загрязнение окружающей среды, необходимо строго регулировать применение минеральных удобрений, иметь четкие технологии, соответствующие данному региону и почвенным условиям. Но так как рассчитывать на то, что повсеместно будут правильно применять все рекомендации, трудно. Поэтому необходим строгий повсеместный контроль над качеством продукции.
На содержание нитратов в овощах, помимо доз применяемых удобрений, влияют сроки и способы внесения, условия возделывания (перепады температур, влажность, освещенность), вид культуры и сорт. Существенное влияние на содержание нитратного азота оказывают свойства самой почвы: чем богаче она гумусом и общим азотом, тем больше накапливается нитратов в корнеплодах. Важную роль играет форма применяемых азотных удобрений и сроки внесения питательных веществ в подкормки. Максимальное количество нитратов в овощной продукции накапливалось при применении аммиачной и натриевой селитры, а минимальное – при внесении мочевины и сульфата аммония.
Опытами установлено, что азотная подкормка в конце июля – начале августа в 1,2-1,5 раза повышает содержание нитратного азота в кочанах капусты и корнеплодах. Подкормка калийными удобрениями во вторую половину вегетации приводила к снижению нитратного азота, особенно в столовой свекле, с 1560 до 363 мг/кг.
Несомненно, азоту принадлежит основная роль в повышении урожайности большинства культур. М. А. Прокошева в книге «Применение удобрений на приусадебном участке», отмечает, что недостаток азота в почве угнетает развитие растений и приводит к снижению урожая.
Однако, погоня за высокими урожаями при минимальных затратах, приводит к нарушению технологий выращивания овощей, к возрастанию нитратов в почвах и грунтовых водах, к накоплению избыточных доз в овощной продукции, что в общем – то чревато неблагоприятными сдвигами в жизнедеятельности организма человека. В связи с этим, очень актуальны и по сей день, слова выдающегося биолога Ж.-Б. Ламарка, который еще в 1820 году написал: «Человек, ослепленный эгоизмом, становится недостаточно предусмотрительным даже в том, что касается его собственных интересов…»
К факторам, влияющим на накопление нитратов овощами, относится густота стояния растений. Увеличение или уменьшение плотности посева моркови приводило к увеличению концентрации нитратного азота в корнеплодах. Аналогичные результаты были получены в опытах со столовой свеклой.
На качество полученной продукции влияет и размер корнеплодов. У моркови лучшее качество корнеплода было при весе его 100-200 г. Больше всего нитратов наблюдалось в крупных корнеплодах моркови и свеклы.
Одним из факторов, влияющих на накопление нитратов, является генетическая особенность сортов. Позднеспелые сорта отличаются меньшим содержанием нитратного азота. Недозрелые овощи содержат значительные количества нитратов.
Об азоте и нитратах.
Азот в природе и его превращения.
Азот является основным элементом для всех форм жизни. В процессе круговорота азота в природе при расщеплении белков и других азотистых веществ живой массы выделяется аммиак. Нитрифицирующие бактерии окисляют его до нитратов, а те в свою очередь превращают в нитриты. Под действием денитрифицирующих бактерий последние превращаются в азот, который снова попадает в атмосферу. В почву азот поступает с различными видами удобрений, остатками растений, аммониевыми и азотнокислыми солями, содержащимися в дождевой воде.
Азот - важнейший элемент питания, необходимый для нормального развития растений. Он входит в состав белков (до 16-18% их массы), нуклеиновых кислот, нуклеопротеидов, хлорофилла, гемоглобина, алкалоидов. Соединения азота играют большую роль в процессах фотосинтеза, обмена веществ, образования новых клеток. В формировании почвенного покрова и плодородия экосистем, в повышении продуктивности земледелия и улучшении белкового питания человека азот столь же незаменим, как углерод.
Для растений азот - дефицитный элемент. Если некоторые микроорганизмы способны усваивать атмосферный азот, то растения могут использовать лишь азот минеральный, а животные - только азот органического происхождения. Например, мочевина животным организмом непосредственно не усваивается.
При недостатке азота в среде обитания тормозится рост растений, ослабляется образование боковых побегов и кущение у злаков, наблюдается мелколистность. Одновременно уменьшается ветвление корней, но соотношение массы корней и надземной части может увеличиваться.
Растения для своего развития нуждаются в значительных количествах азота. Запасы азота в почве могут пополняться разными путями. При возделывании сельскохозяйственных культур много внимания уделяют внесению минеральных удобрений. В естественных же условиях основная роль принадлежит специализированным группам микроорганизмов-азотфиксаторов, а также почвенных бактерий, способных минерализовать и переводить азот в доступную для растений форму.
Большинство растений, за исключением бобовых культур, поглощают азот только в виде ионов NH4 и NO3. Рассматриваем пути и формы поступления азота в почву: минеральные удобрения представляют собой соединения, содержащие NH4 и NO3, а в органических удобрениях азот включен в белковые соединения. В такой форме азот не может усваиваться растениями и должен предварительно минерализоваться. Под минерализацией понимают процесс превращения органических соединений азота в неорганические. В общем виде этот процесс можно представить следующей схемой: белки- аминокислоты- аммиак- нитриты- нитраты- молекулярный азот.
Если для облегчения понимания принять, что в органических соединениях азот находится только в составе аминогрупп – NH2, то схема его превращения будет выглядеть следующим образом: NH2- NH3- NO2- NO3-N2.
Рассмотрим подробно каждый этап минерализации.
Первая стадия распада органических азотсодержащих веществ до аммиака называется аммонификацией. Она протекает под действием почвенных микроорганизмов (амммонифицирующие бактерии), которые выделяют необходимые протеолитические ферменты. Таким образом, аммонификацию можно отнести к каталитическим процессам. Для объяснения химической сущности этого процесса необходимо написать уравнение реакции гидролиза белка (любой дипептид); превращения аминокислоты в аммиак (схематично): взаимодействия аммиака с углекислотой почвенного раствора:
2NН3 + Н2 СО3 = (NH4) 2СО3.
Вторая стадия - нитрификация - окисление аммиака до NO3, происходящее под действием нитрифицирующих бактерий:
2NН3 + 3О2 = 2 Н2 О + 2 НNO2;
2НNO2+ О2 = 2 НNO3.
При этом важно отметить, что в почвенном растворе постоя присутствуют катионы, которые образуют соли с нитрит - и нитратанионами.
Параллельно с аммонификацией и нитрификацией в почве протекает и процесс денитрификации - восстановление нитрат - ионов под действием денитрифицирующих бактерий до молекулярного азота .
Таким образом, очевидно, что аммонификация и нитрификация способствуют накоплению в почве доступного для растений азота и повышению урожайности сельскохозяйственных культур; а денитрификация оказывает противоположное, негативное действие.
Органический азот почвы в зависимости от степени минерализации подразделяется на гидролизуемый и негидролизуемый, причем преобладает негидролизуемый.
Гидролизуемый азот – важнейший источник минерального азота в почве, на его долю приходится примерно 2-5% общего содержания азота в почве. Он содержится в почве главным образом в виде катиона NH4 и аниона NO3. Аммониевый ион удерживается в почве за счет сорбционных сил. Нитрат – ион, наоборот, легко растворяется в воде и поэтому легко вымывается из почвы. Процессы образования органического азота и иммобилизация минерального азота – тесно взаимосвязаны. Минерализация представляет биологическое превращение органических азотсодержащих соединений в минеральные формы, а иммобилизация, наоборот, превращение минерального азота в органические азотсодержащие соединения. Оба эти процесса осуществляются благодаря жизнедеятельности микроорганизмов.
Среди различных форм иммобилизации азота, важнейшей, без сомнения, является ассимиляция его растениями.
Ни одна из форм минерального азота не может непосредственно включиться в белок, вначале она должна быть трансформирована через кетокислоты в молекулу аминокислоты. Все эти процессы являются анаболическими и эндотермическими и протекают за счет энергии, выделяющейся при окислении углеродсодержащих органических соединений, образующихся в процессе фотосинтеза и ассимиляции углекислого газа. Поэтому интенсивность окисления аммиака и нитратов непосредственно взаимосвязана с интенсивностью процесса фотосинтеза.
Восстановление нитратов в нитриты и аммиак происходит сразу же после их поступления в растение, в первую очередь в тонких корешках. При избыточном поглощении нитратов растениями лишь 30-50% из них восстанавливается в корневой системе, а остальное количество переходит в стебель и листья.
Растения удерживают ассимилированный ими азот значительно дольше, чем микроорганизмы. Азот выделяется из растений только после сбора урожая и их отмирания, т. е. когда растительная масса становится частью органической массы почвы. На интенсивно используемых почвах растения поглощают на только азот почвы, но и азот вносимых удобрений. Величина поглощения зависит от почвенно – экологических условий, агротехнических мероприятий, вида возделываемой культуры, ее урожайности и, естественно, от количества вносимых удобрений.
Основное условие ассимиляции азота микроорганизмами – наличие и биологическое разложение органической массы с низким содержанием азота. В этом случае микроорганизмы на получают достаточного количества азота из разлагаемой органической массы и вынуждены ассимилировать минеральный азот из окружающей среды. Поэтому интенсивность иммобилизации в решающей степени зависит не только от содержания легкоразлагаемых органических веществ, но в первую очередь от их структуры.
Небиологическая иммобилизация азота представляет собой неферментативный механизм связывания и превращения минерального азота (в первую очередь аммиачного), который осуществляется тремя способами: фиксацией аммиака содержащимися в иле минералами, фиксацией аммиака органической массой и фиксацией аммиака с помощью других физико – химических процессов.
Химическим путем в почве могут также связываться неорганические соли аммония, нитратов и нитритов. В литературе имеются сведения и о других способах фиксирования азота в почве. Однако они не настолько существенны и поэтому не играют особой роли в превращениях азота в почве.
Основные источники нитратов в нашей пище.
Наличие нитратов в продуктах питания обусловлено рядом причин. В небольшом количестве они находятся в окружающей среде, обусловливая круговорот азота в природе. В повышенной концентрации они содержатся в почве, как следствие интенсификации производства (внесение удобрений, отходов, переработки сырья животного происхождения и т. д.). Из почвы они попадают в воду и растения. В регионах с развитой промышленностью из-за выбросов в атмосферу вместе с отработанными газами кислородсодержащих соединений азота нитраты накапливаются и в дождевой воде. ПДК нитратов в почве 76,8 мг\кг.
Нитриты являются промежуточными продуктами метаболизма азота. В почве они содержатся в очень незначительном количестве, которое может повышаться при нитрификации, а затем снова уменьшаться при денитрификации. Обычно в непораженном болезнями растительном сырье они практически отсутствуют. Нитриты образуются при неправильном хранении растительного сырья или при переработке сырья, содержащего повышенное количество нитратов.
В пищевой промышленности нитраты и нитриты применяются главным образом при консервировании мяса, для улучшения сенсорных показателей мясных изделий и для предотвращения возникновения ботулизма. В мясной промышленности их используют в виде калиевых или натриевых солей для получения красной окраски мяса. Обычно миоглобин, содержащийся в мясе, при варке превращается в серо – коричневый метмиоглобин, под действием же нитрата миоглобин превращается в нитрозомиоглобин, имеющий красную окраску. Он не разрушается в процессе варки, по сравнению с миоглобином более устойчив к воздействию кислорода воздуха. Как указывали в своей работе Р. Д. Габович и Л. С. Припутина «Гигиенические основы охраны продуктов питания от вредных химических веществ», в пище современного человека доля колбасных изделий возрастает, а это чревато неблагоприятными сдвигами в жизнедеятельности организма человека. В молочной промышленности нитраты применяются для подавления размножения некоторых штаммов бактерий Clostridium, в результате деятельности которых образуются газы, влияющие на текстуру готовой продукции. Молоко и молочные продукты как источники нитратов играют незначительную роль.
Я. Пругар и А. Пругарова в работе «Избыточный азот в овощах» отмечают, что суточное потребление нитратов, без учета их содержания в питьевой воде составляет 107,8 мг в расчете на одного человека. При этом из общего их количества 75% приходится на овощи, около 18% на мясо и копчености и около 10% на остальные продукты.
Токсикология нитратов.
Потенциальная токсичность нитратов, содержащихся в повышенной концентрации в пищевом сырье и продуктах питания, заключается в том, что они при определенных условиях могут окисляться до нитритов, которые обуславливают серьезные нарушения здоровья, как взрослых людей, так и детей.
В организме человека нитриты образуются в пищеварительном тракте (желудке и кишечнике) или уже непосредственно в полости рта. Поступающие с пищей нитраты всасываются в пищеварительном тракте, попадают в кровь и с ней в ткани. Через 4-12 часов большая часть их (80% у молодых и 50% у пожилых людей) выводится из организма через почки. Остальное их количество остается в организме.
Предполагают, что в кишечнике нитраты превращаются главным образом в соединения аммония.
Следует заметить, что с кровью нитраты вновь поступают в слюнные железы, концентрируются там, и снова поступают, в полость рта.
Концентрация нитратов в слюне пропорциональна их количеству, потребляемому с пищей. Величина этой концентрации влияет на образование нитритов. Восстановление нитратов в нитриты, как у детей, так и у взрослых может протекать уже в полости рта.
65% поступивших в организм нитратов превращается в нитриты. С возрастов интенсивность этой реакции повышается, что, вероятно, связано с изменением состава микрофлоры в полости рта.
Токсическое действие нитритов в человеческом организме проявляется в форме метгемоглобинемии. Она является следствием окисления двухвалентного железа гемоглобина в трехвалентное. В результате такого окисления гемоглобин, имеющий красную окраску, превращается в метгемоглобин, который уже имеет темно – коричневую окраску (Р. Д. Габович, Л. С. Припутина « Гигиенические основы охраны продуктов питания от вредных химических веществ»). При нормальном физиологическом состоянии в организме образуется примерно 2% метгемоглобина, поскольку редуктазы эритроцитов взрослого человека обладают способностью превращать образовавшийся метгемоглобин снова в гемоглобин.
Нитриты наиболее опасны для детей грудного возраста. Дело в том, что ферментативная система детей в возрасте 2-4 мес. недостаточно развита. К тому же эмбриональный гемоглобин F новорожденных, на долю которого приходится примерно 85% всего количества гемоглобина, в значительной степени подвержен окислению нитритами, чем гемоглобин А. Возникает опасность заболевания метгемоглобинемией.
Клиническая картина этой болезни сводится к появлению цианоза (темно – синяя или фиолетово – синяя окраска слизистой и кожного покрова), сопровождающегося понижением кровяного давления, сердечной и легочной недостаточностью. Первые признаки болезни наблюдаются при содержании в крови 6-7% метгемоглобина. Легкая форма заболевания проявляется при содержании в крови 10-20% метгемоглобина, средняя – при содержании 20-40%, а тяжелая – при содержании более 40% метгемоглобина. При тяжелой форме может наступить летальный исход.
Совсем недавно считалось, что этому заболеванию подвержены исключительно дети младшего грудного возраста. Однако затем было доказано, что и дети более старшего возраста и даже взрослые могут поражаться асимтоматической (без клинических признаков) формой метгемоглобинемии. Кроме того, нитраты, особенно в повышенной концентрации, могут влиять на активность ферментов пищеварительной системы, метаболизм витамина А и деятельность щитовидной железы. Нарушается работа сердца (изменяется электрокардиограмма) и поражается центральная нервная система. Нельзя исключить и возможность аккумулирования нитратов в человеческом организме (Я. Пругар, А. Пругарова «Избыточный азот в овощах»).
В последнее время медики уделяют большое внимание нитратам и нитритом еще и потому, что они превращаются в организме в конечном итоге в нитрозосоединения, многие их которых являются канцерогенными. Несмотря на то, что пока еще нет прямого клинического или эпидемиологического доказательства канцерогенного действия этих соединений на организм человека, результаты большого количества опытов на различных животных позволяют предполагать возможность такого действия (из 100 испытанных на животных нитрозоаминов 80 оказывают канцерогенное действие). Сложность всего этого процесса заключается и в очень длительном периоде образования раковых опухолей.
Ряд авторов считают, что реакция нитрозирования в человеческом организме подавляется аскорбиновой кислотой. Подобным действием обладают также токоферол (витамин Е), полифенолы, танин и пектиновые вещества, содержащиеся в овощах.
Некоторые авторы полагают, что аскорбиновая кислота оказывает ингибирующее действие на образование метгемоглобина. Данные опытов, проведенных на крысах, свидетельствуют, что при кормлении их морковью, содержащей 260 мг/кг нитрат ионов, и капустой, содержащей их 730 мг/кг, концентрация метгемоглобина в крови в обоих случаях была практически одинаковой. Объясняется это более высоким содержанием витамина С в капусте.
Отсюда следует, что постоянное потребление витамина С может воспрепятствовать образованию канцерогенных нитрозоаминов, и наоборот, постоянная низкая его концентрация в организме повышает вероятность заболевания раком.
Важным положительным свойством овощей является наличие в них высокого содержания клетчатки, которая подавляет всасывание нитрозоаминов в кровь в толстой кишке. Можно констатировать, что наличие витамина С и клетчатки в определенной мере может компенсировать повышенное содержание нитратов в овощах.
Для большинства уже не секрет, что для укрепления здоровья лучше есть больше фруктов, овощей и меньше животной пищи. Фрукты и овощи, но они должны быть здоровыми и чистыми от таких веществ, как нитраты и нитриты.
В мировой науке о нитратах знали уже гораздо раньше. Сейчас общеизвестно, что нитраты обладают высокой токсичностью для человека и домашних животных:
1. Нитраты под воздействием фермента нитратредуктазы восстанавливаются до нитритов, которые взаимодействуют с гемоглобином крови и окисляют в нём двухвалентное железо в трехвалентное. В результате образуется вещество метгемоглобин, который уже не способен переносить кислород. Поэтому нарушается нормальное дыхание клеток и тканей организма (тканевая гипоксия), в результате чего накапливаются молочная кислота, холестерин, резко падает количество белка.
2. Особенно опасны нитраты для грудных детей, т. к. их ферментная основа несовершенна, а восстановление метгемоглобина в гемоглобин идёт 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.
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.
5. У беременных женщин возникают выкидыши, у здоровых мужчин — снижение потенции.
6. При длительном поступлении нитратов в организм человека (пусть даже в незначительных дозах) уменьшается количество йода, что приводит к увеличению щитовидной железы.
7. Установлено, что нитраты сильно влияют на возникновение раковых опухолей в желудочно-кишечном тракте у человека.
8. Нитраты способны вызывать резкое расширение сосудов, в результате чего понижается кровяное давление.
При всём вышеизложенном следует помнить, что вред наносят организму человека не сами нитраты, а нитриты, в которые они превращаются при определённых условиях.
Допустимые нормы нитратов для человека
Для взрослого человека предельно допустимая норма нитратов — 5 мг на 1 кг массы тела человека, т. е. 0,25 г на человека весом в 60 кг. Для ребёнка допустимая норма составляет не более 50 мг.
Сравнительно легко человек переносит дневную дозу нитратов в 15 – 200 мг; 500 мг — это предельно допустимая доза (600 мг — уже токсичная доза для взрослого человека). Для отравления грудного малыша достаточно и 10 мг нитратов.
В Российской Федерации допустимая среднесуточная доза нитратов — 312 мг, но в весенний период реально она может достигать 500 – 800 мг/сутки.
Азот — это один из самых важнейших химических элементов в жизни растений, т. к. он необходим для синтеза аминокислот, из которых образуются белки. Растение получает азот из почвы в виде минеральных азотных солей (нитратных и аммиачных)
В растениях азот подвергается сложным превращениям. Метаболизм азота в растениях — это сложный процесс, и нитраты занимают в нём промежуточное положение.
Проблема нитратов активно обсуждается общественностью нашей страны.
Нитраты – 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. Из нитратов, ежедневно попадающих в организм взрослого человека, 70% поступает с овощами, 20% – с водой и 6% – с мясом и консервированными продуктами.
Но почему же говорят об опасности нитратов? При потреблении в повышенных количествах нитраты в пищеварительном тракте частично восстанавливаются до нитритов (более токсичных соединений), а последние при поступлении в кровь могут вызвать метгемоглобинемию. Кроме того, из нитритов в присутствии аминов могут образоваться N-нитрозамины, обладающие канцерогенной активностью (способствуют образованию раковых опухолей). При приеме высоких доз нитратов с питьевой водой или продуктами через 4–6 ч появляются тошнота, одышка, посинение кожных покровов и слизистых, понос. Сопровождается все это общей слабостью, головокружением, болями в затылочной области, сердцебиением. Первая помощь – обильное промывание желудка, прием активированного угля, солевых слабительных, свежий воздух. Какова же безопасная доля нитратов?
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.
По способности накапливать нитраты овощи, плоды и фрукты делятся на 3 группы:
- с высоким содержанием (до 5000 мг/кг сырой массы): салат, шпинат, свекла, укроп, листовая капуста, редис, зелёный лук, дыни, арбузы;
- со средним содержанием (300 – 600 мг): цветная капуста, кабачки, тыквы, репа, редька, белокочанная капуста, хрен, морковь, огурцы;
- с низким содержанием (10 – 80 мг): брюссельская капуста, горох, щавель, фасоль, картофель, томаты, репчатый лук, фрукты и ягоды.
Примерное содержание нитратов в некоторых продуктах (мг/кг):
Зелень — 2000
Капуста ранняя - 900
Капуста поздняя - 500
Кабачок — 400
Картофель — 250
Морковь ранняя — 400
Морковь поздняя — 250
Огурец грунтовой — 300
Перец (сладкий) — 200
Помидор — 250
Редис — 1500
Редька — 1000
Свекла — 1400
Наиболее высокое содержание нитратов наблюдается в овощах – 70%. Значительно ниже в воде – 20%. Еще менше нитратов в мясе и рыбе - 6%. Наименьшая доля поступает с фруктами и хлебобулочными изделиями. Молочные продукты привносят в организм человека около 1% нитратов.
1.2 Актуальность темы:
В связи с высоким содержанием в продуктах питания вредных веществ, образованных за счет большого потребления удобрений, средств защиты растений и других причин, увеличивается риск заболевания человека.
1.3 Предмет исследования:
Содержание нитратов в овощах: свекла, морковь, капуста, картофель, почвенная вытяжка.
1.4 Объект исследования:
Картофель, свекла, морковь, капуста, выращенные в приусадебном хозяйстве и купленные в магазине. Почвенная вытяжка.
1.5 Цель исследования:
Выявить содержание нитратов в сельскохозяйственных овощах, выращенных в домашних условиях и купленных в магазинах, и в почвенной вытяжке.
1.6 Задачи исследования:
оценить содержание нитратов в исследуемых пробах.
выявить причины, влияющие на повышение концентрации нитрат-ионов.
провести анализ, сделать выводы.
2. Основная часть 2.1.Методика работы:
А) В пробирку поместить несколько капель вытяжки и прилить 5-10 капель гидроксида натрия, 25-50 мл алюминиевого порошка. Смесь нагревать. AI - порошок восстанавливает нитраты до аммиака.
8Al0 + 3NO3־ + 24OH־ = 8AlO-33 +3 NH3 + 9H2O
Б) В пробирку поместить несколько капель испытуемого раствора и кристаллик сульфата железа (II) величиной с булавочную головку, после чего медленно приливать по стенке пробирки 1-2 капли концентрированной серной кислоты так, чтобы образовалось 2 слоя жидкости. Появление бурого кольца на границе раздела 2 слоев жидкости свидетельствует о наличии нитратов в почве.
В) Для определения количества нитратов применяется цифровой датчик нитрат-ионов. Используется раствор, объемом, соответствующий полному погружению электродов цифрового датчика. Данные цифрового датчика записываются на компьютере.
2.2. Ход работы:
Нами был проведен анализ вытяжек сельскохозяйственных овощей: свеклы, моркови, капусты, картофеля. Для анализа были взяты овощи, выращенные на собственных участках и овощи, купленные в магазине. Для определения содержания нитратов пользовались реакциями определения нитратов.
Пробирки пронумеровали и испытали на содержание нитратов. Для этого использовали сок картофеля, свеклы, моркови, капусты и почвенную вытяжку. В каждую пробирку насыпали алюминиевый порошок и прилили 5-10 капель гидроксида натрия. Пробирки нагрели и выделяющийся газ проверили намоченной в дистиллированной воде фенолфталеиновой бумагой. По окрашиванию фенолфталеиновой бумаги в малиновый цвет определили выделение аммиака.
Так же в пронумерованные пробирки прилили сок картофеля, свеклы, капусты, почвенной вытяжки. В каждую пробирку поместили кристаллик сульфата железа (II) величиной в булавочную головку, после чего медленно приливали по стенке пробирки 1-2 капли концентрированной серной кислоты так, чтобы образовалось 2 слоя жидкости. По образованию бурого кольца определили наличие нитратов в испытуемых растворах.
По интенсивности окрашивания бурого кольца выявили содержание нитратов, в полученных соках овощей и в почвенной вытяжке.
Количественное определение нитрат-ионов проводили в стеклянных стаканах 100мл, в которые поместили сок картофеля, свеклы, капусты, моркови, купленные из магазина и выращенные в приусадебном участке школы. В каждый стакан помещали электроды цифрового датчика нитрат-ионов, предварительно промытые дистиллированной водой. Данные результатов были внесены на компьютер и выводились в виде графика. Все количественные данные были внесены в таблицу.
3. Заключение 3.1. Выводы.
1. Нами было выявлено, что самое большое количество нитратов содержатся в картофеле из приусадебного участка, что соответствует 75 мг\л.(ПДК 250 мг\л)
2. В картофеле, выращенном в собственном участке, содержание нитратов больше, чем в остальных исследованных овощах. Вывод сделан исходя из реакции №2 по интенсивности окрашивания кольца и количественному анализу.
3. Количество нитратов в картофеле больше чем в других овощах из-за большого применения средств защиты растения от насекомых и избыточного употребления органических удобрений.
4. Нитраты содержатся во всех исследованных овощах, но не превышают ПДК.
4. Литература
Антонович Е. А., Седокур Л. К. Качество продуктов питания в условиях химизации сельского хозяйства.- Киев: Урожай, 1990 г.
Габович Р. Д., Припутина Л. С. Гигиенические основы охраны продуктов питания от вредных химических веществ.- Киев: Здоровье, 1987 г.
Доценко В. Д. Овощи и плоды в питании.- Лениздат, 1988 г.
Дорофеева Т.И. Эти двуликие нитраты// Химия в школе, № 5.- 2002.
Кугук Н. П. 3000 советов.-Краснодар: Кн. изд - во, 1990 г.
Лессовая Г. М. Оптимизация содержания нитратов в овощах и картофеле, выращиваемых на черноземе выщелоченном Кубани. Автореферат на соискание ученой степени кандидата с/х наук.- Краснодар, 2000 г.
Назаренко В. М., Лучинина Н. В. Школьный эксперимент в экологическом образовании// Химия в школе. №6-2005.
Переднев В. П., Стельмансон Е. А. Огород без химии.- Минск: Ураджай, 1996 г.
Пичугина Г.В. Химия и повседневная жизнь человека. М.: Дрофа, 2004.
Прокошева М. А. Применение удобрений на приусадебном участке.- М.: Россельхозиздат, 1986 г.
Пругар Я, Пругарова А. Избыточный азот в овощах. -М.: ВО «Агропромиздат», 1990 г.
Шманаева Т. Н., Литвиненко М. В. Качество овощей и химизация.- М.: Знание, 1990 г.
Штабский Б. М., Ладанивский Р. И., Левинтон Ш. Б., Столмакова А. И., Габович Р.Д. Гигиеническая экспертиза пищевых продуктов.- Киев: Здоровье, 1989 г.
5. Приложение
Приложение №1.
Сравнительная таблица количественного содержания нитратов.
|
| свекла | капуста |
| приусадебный участок | купленная из магазина | приусадебный участок | купленная из магазина |
| ПДК (мг\л) | 1400 | 1400 | 900 | 900 |
| Наши показатели (мг\л) | 3,359 | 3,459 | 9,375 | 9,450 |
|
| морковь | картофель | Почвенная вытяжка |
| приусадебный участок | купленная из магазина | приусадебный участок | купленная из магазина |
| ПДК (мг\л) | 250 | 250 | 250 | 250 | 76,8 |
| Наши показатели (мг\л) | 9,063 | 4,453 | 75 | 18,906 | 4,297 |
Приложение 2.
Свекла приусадебного участка.
Свекла купленная в магазине
Морковь приусадебного участка.
Морковь купленная в магазине.
Капуста из приусадебного участка.
Капуста купленная в магазине.
Картофель из приусадебного участка.
Капуста купленная в магазине.
Почвенная вытяжка.
Получите свидетельство
Вход
Научно-исследовательская работа по биологии "Исследование нитратов в овощах" (5.43 MB)
0
2505
200
Нравится
0
