II Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

ОСОБЕННОСТИ СОДЕРЖАНИЯ НИТРАТОВ И АСКОРБИНОВОЙ КИСЛОТЫ В ПЛОДАХ РАЗЛИЧНЫХ СОРТОВ ЯБЛОНЬ

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Алексеенко О.С. 1

---

1ГБОУ СОШ №197 с углубленным изучением предметов естественнонаучного цикла (физика, химия, биология) Центрального района Санкт-Петербурга

Пахомова Н.В. 1

---

1ГБОУ СОШ №197 с углубленным изучением предметов естественнонаучного цикла (физика, химия, биология) Центрального района Санкт-Петербурга

Работа в формате PDF

715 KB

Автор работы награжден дипломом победителя II степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Яблоки — ценный природный источник витамина С. Кроме воздействия на иммунную систему, витамин С укрепляет стенки сосудов, уменьшает их проницаемость для токсинов, способствует быстрому восстановлению сил после длительной болезни. Важно и то, что яблоки содержат Р-витаминоактивные дубильные вещества, что помогает витамину С еще больше укреплять и защищать стенки сосудов.

В яблоках, как в продуктах растительного происхождения, содержатся нитраты. Нитраты — соли азотной кислоты HN03 — являются продуктом обмена азотистых веществ любого живого организма, растительного и животного. Допустимая суточная доза нитратов для взрослого человека составляет 325 мг в сутки. При приеме высоких доз нитратов с питьевой водой или продуктами через 4 - 6 ч появляется тошнота, одышка, посинение кожных покровов и слизистых, диарея. Сопровождается все это общей слабостью, головокружением болями в затылочной области, учащенным сердцебиением. Первая помощь — обильное промывание желудка, прием активированного угля, солевых слабительных, свежий воздух.

Цель: Изучить содержание нитратов и витамина C в плодах разных сортов яблонь.

Задачи:

1. Определить содержание нитратов в плодах различных сортов яблонь

2. Выявить концентрацию витамина C в плодах различных сортов яблонь

3. Установить сорта яблонь с наибольшим содержанием нитратов

4. Определить наиболее экологически оптимальных сорт яблонь по соотношению концентрации нитратов и аскорбиновой кислоты в плодах

Глава 1. Литературный обзор

1.  

   1. Яблони как сельскохозяйственная культура

Яблоня — многолетнее плодовое дерево, издревле считающееся растением-целителем. Плоды яблони содержат богатый набор биоактивных и минеральных веществ, обладающих лечебным и профилактическим действием: моно- сахара, органические кислоты, витамины С, В1, В2, В6, никотиновую и пантотеновую кислоты, каротиноиды, биотин, Р- активные и дубильные вещества. Пектин, полифенолы, фолиевая кислота способствует нейтрализации продуктов радиоактивного распада. Яблочный сок является хорошим лекарством при атеросклерозе, подагре, авитаминозе, мочекаменной и других болезней. Отвары из листьев и лепестков яблони помогают при простуде, смягчает кашель.

Яблоня относится к семейству розоцветных и является представителем семечковых культур (груша, рябина), объединенных общими морфологическими и биологическими особенностями строения дерева; многосемянный сочный плод — яблоко. (15, с. 17)

Яблоня лучше других плодовых пород выносит низкие температуры. Степень морозоустойчивости изменяется в зависимости от районов произрастания, возраста деревьев, сортовых особенностей и других причин. Отдельные органы яблони проявляют различную зимостойкость.

Большей засухоустойчивостью отличаются те виды яблони, у которых корневая система залегает глубоко в почве. Слабоустойчивы к засухе деревья, привитые на слаборослые подвои, имеющие мелкозалегающую корневую систему. Яблоня хорошо растет на всех почвах, кроме засоленных, болотистых и кислых. По механическому составу наиболее благоприятны для нее среднесуглинистые.

О характере требовательности яблони к свету можно судить по форме кроны деревьев, плотности листьев, углам отхождения сучьев от ствола и другим признакам. Потребность в свете изменяется с возрастом. (7, с.17)

1.  

   1. Химическая природа нитратов и их биологические свойства

Нитра́ты, соли азотной кислоты HNO3, твердые хорошо растворимые в воде вещества. Традиционное русское название некоторых нитратов щелочных и щелочноземельных металлов и аммония — селитры (аммонийная селитра NH4NO3, калийная селитра КNO3, кальциевая селитра Са(NO3)2 и др.

Нитрат натрия NаNO3 (чилийская селитра) и нитрат калия КNO3 (индийская селитра) встречаются в природе в Индии и в Чили. В России натриевую селитру в виде белого налета получали при гниении различных органических остатков растительного и животного происхождения. В настоящее время нитраты натрия и калия получают при нейтрализации азотной кислоты с использованием соды Na2CO3, поташа K2CO3 и др.

Нитраты - участники круговорота азота, который необходим для синтеза белков и нуклеиновых кислот. Безнитратных продуктов в природе не существует и присутствие нитратов в растениях является нормальным явлением, однако, их увеличение методом удобрений нежелательно, так как они токсичны для человека. Неорганические нитраты вызывают отек легких, тошноту, рвоту, острую сердечно-сосудистую недостаточность. Смертельная доза для человека 8-15 мг/л, допустимое суточное потребление 5мг/л. Для суммы нитратов Na, K, Ca, NH4 Пдк: в воде 45 мг/л, в почве 130 мг/кг, в овощах и фруктах (мг/кг): кабачки 400, дыни 90, арбуз, груши, яблоки 60.

Вдыхание паров органических нитратов, попадание их на кожу и в пищеварительный тракт вызывает головную боль, учащенное сердцебиение. (11, с. 17) Когда нитраты попадают в организм, начинается их взаимодействие с гемоглобином. В результате этого взаимодействия образуется метгемоглобин, который не способен переносить кислород. Итог - нарушение дыхания клеток и тканевая гипоксия, а также накопление молочной кислоты и резкий упадок количества белка. Нитраты снижают количество витаминов в пище, а при длительном поступлении в человеческий организм возникает проблема с щитовидной железой, так как нитраты уменьшают содержание йода. Также доказано, что нитраты могут губить кишечную микрофлору и развивать опухоли в желудочно-кишечном тракте. (12, с. 17)

1.  

   1. Биохимическое строение витамина C и его биологические свойства

Витамин С, аскорбиновая кислота, называется так за свои антискорбутные свойства. По химической природе представляет собой гексуроновую кислоту (С6Н8О6). (Приложение 1)

Согласно существующим представлениям аскорбиновая кислота выполняет роль промежуточного катализатора окислительных процессов. Подвергаясь обратимым окислительно-восстановительным превращениям, она принимает тем самым активное участие в процессах переноса водорода от окисляемого субстрата к кислороду. Возможно этим и объясняется разностороннее действие витамина С на организм. (6, с. 17)

Витамин С повышает работоспособность организма, активизирует его устойчивость к инфекции и другим неблагоприятным условиям внешней среды, способствует быстрому заживлению ран, стимулирует образование многих веществ, необходимых для построения костной и соединительной тканей. Не случайно, что больше всего витамина С содержится в тех органах и тканях, которые характеризуются наиболее энергичным уровнем обмена. Например, аскорбиновая кислота отсутствует в семенах, но она быстро образуется при их прорастании. Образование на месте поврежденной ткани так называемой раневой перидермы всегда сопровождается активным биосинтезом аскорбиновой кислоты.

Наш организм не может ни синтезировать, ни аккумулировать витамин С. Суточная потребность взрослого человека составляет в среднем 70—100 мг в сутки. Главным источником витамина С являются овощи и плоды. (3, с. 17)

Недостаток аскорбиновой кислоты приводит к нарушению нормальной жизнедеятельности организма, снижается работоспособность и устойчивость к инфекционным заболеваниям, развивается сердечная слабость, появляется утомляемость, одышка, нарушается образование некоторых гормонов, регулирующих обменные процессы. Также он приводит к заболеванию, называемому цингой (скорбут). Главные проявления авитаминоза обусловлены в основном нарушением образования коллагена в соединительной ткани. Возникают отёки, боль в суставах, анемия, разрыхление десен. (2; 3, с. 17)

1.  

   1. Экологические риски содержания нитратов в плодах фруктовых культур

Нитраты (соли азотной кислоты) с давних пор используются в качестве азотных удобрений.

Нитраты – элемент минерального питания растений, поставляющий им азот, необходимый для синтеза белка. Растения потребляют нитраты из почвы через корневую систему. Затем их превращение идет двумя путями: восстановлением нитратов в нитриты и восстановлением нитритов в аммиак. Одни культуры восстанавливают нитраты в корневой системе полностью, другие — в меньшей степени.

Содержание нитратов в растениях повышается при нерациональном применении минеральных удобрений. Особенно интенсивно накапливаются нитраты при одностороннем применении азотных удобрений. Нитраты не относятся к ядовитым веществам, но представляют опасность тем, что из них образуются нитриты — соли азотистой кислоты. Именно нитриты могут оказывать токсическое действие на человека, как прямое, так и опосредованное, через образование других вредных веществ, например нитрозаминов. Нитраты накапливаются в основном в корнях, стеблях, черешках, жилках растений. В зависимости от вида и сорта уровень содержания нитратов может изменяться в 2-3 раза, а в зависимости от семейства – даже в десятки раз. (5, с. 17)

1.  

   1. Особенности содержания аскорбиновой кислоты в плодах различных сортов яблонь

По содержанию аскорбиновой кислоты (витамин С) в плодах яблони имеются большие сортовые различия — от 2 до 40 мг/100 г, при среднем содержании 12,6 мг/100 г.

Высоким содержанием аскорбиновой кислоты (более 20 мг/100 г) отличаются сорта: Папировка, Бабушкино и другие.

Повышенное содержание аскорбиновой кислоты (15,1—20,0 мг/100 г) имеют сорта: Бессемянка Мичуринская, Антоновка Обыкновенная и другие.

Среднее содержание аскорбиновой кислоты (10,1 — 15,0 мг/100 г) отмечено для сортов: Слава Переможцам, Кутузовец и другие.

К группе с низким содержанием аскорбиновой кислоты (5,1—10 мг/100 г) относятся сорта: Грушовка Московская, Лобо и другие.

Очень бедны аскорбиновой кислотой (5 и менее мг/100 г) сорта: Мекинтош, Спартан (4,0 и 4,1 мг/100 г).

Накопление аскорбиновой кислоты в значительной степени зависит от условий года. В прохладное, влажное лето, как правило, больше накапливается аскорбиновой кислоты, чем в сухое и жаркое. (14, с 17)

Глава 2. Объекты и методы исследования

1. Биологические характеристики исследованных сортов

Антоновка

Плоды по размеру варьируют в зависимости от клона от среднего размера до крупного (100–250 г), светло-желтой окраски, с широкими ребрами и характерной оржавленностью у плодоножки. Вкус плодов кисло-сладкий. Мякоть сочная, ароматная. Характерна зависимость вкусовых качеств и размеров плодов от клонов и погодных условий года. (Приложение 2) (4, с. 17)

Балтика

Плоды округлой формы, слегка конические, крупные (140 г), светло-желтые с ярко-красным размытым румянцем и полосатостью на большей части поверхности. Кожица гладкая, плотная. Мякоть белая, плотная, сочная, ароматная, хорошего кисло-сладкого вкуса. (Приложение 3) (1, с. 17)

Белый Налив (Папировка, Алебастровое, Прибалтийское)

Размер плодов средний, форма округло-коническая. На яблоках заметен шов. Кожица тонкая. Цвет мякоти белый, вкус кисло-сладкий, есть слабый аромат. Окраска кожицы сначала зеленовато-желтая, при потребительской зрелости – светло-желтая. (Приложение 4) (4, с. 17)

Витязь

Яблоки крупные (масса 150 г), округло-конической или ширококонической формы, ребристые, желтовато-зеленые, с фиолетово-красными полосами и штрихами по карминовому румянцу. Мякоть сочная, средней плотности, белого цвета, кисло-сладкая. (Приложение 5) (4, с. 17)

Гала

Плоды выше средней величины (135г), золотисто-желтые с размыто-полосатыми карминно-красным румянцем. Мякоть светло-желтая, сочная, душистая, отличного кисловато-сладкого вкуса (4,5 балла). Для сорта характерно: склонность к мельчанию. (Приложение 6) (10, с. 17)

Глостер

Плоды крупные (160-200г), округло-конической формы, ребристые, светло-желтые с малиново-красным румянцем. Мякоть светло-кремовая, сочная, кисло-сладкого вкуса (4,3-4,5 балла). (Приложение 7) (9, с. 17)

Голден Делишес

Плоды средние или крупнее средних (масса 80-120 г), по форме продолговатые, светло-зеленого цвета, при созревании – желто-зеленого или золотисто-желтого с крупными серыми пробковыми точками и штрихами. Мякоть светло-желтого или кремового цвета, сладкая. (Приложение 8) (4, с. 17)

Гренни Смит

Плод крупный тупоконической формы ярко-зеленого цвета, очень сочный, твердый, вкус- кислый, немного ароматный. (Приложение 9) (9, с. 17)

Зимний Банан

Плод слаборебристый, пересекается характерным темным швом; по форме шаровидный, у полюсов усеченный. Кожица гладкая, блестяще-желтая, на солнечном боку умытая темно-розоватым румянцем с точками красного цвета. Мякоть желтая, у спелых плодов сочная. (Приложение 10) (8, с. 17)

Кутузовец

Яблоки массой 130 г, форма плоскоокруглая, есть ребристость. Основная окраска кожицы светло-зеленая, покровная – в виде размытых сливающихся тусклых полос. На кожице много крупных светлых точек. Цвет мякоти белый и зеленоватый, вкус кисло-сладкий. (Приложение 11) (4, с. 17)

Малиновка (Суйслеп, Суйслепское, Суйслепер)

Плоды разной формы (вес до 160 г). Основной окрас яблок при съеме зеленоватый, позже соломенно-желтый, наличие штриховатых ярко-красных полос на розовом фоне. Кожица с легким восковым налетом. Мякоть снежно-белого окраса, часто розоватая под кожицей. (Приложение 12) (10, с. 17)

Мутсу

Плоды довольно крупные 200-280г, светло-желтые, красивой формы. Очень хорошего вкуса. (Приложение 13) (9, с. 17)

Пинк Леди (Криппс Пинк)

Этот сорт яблок обладает нежным сладким вкусом и свежим ароматом. Фрукты этого сорта имеют форму эллипсоида, с отличительным розовым оттенком кожуры, имеющую зеленоватую основу. (Приложение 14) (13, с. 17)

Прима

Плоды темно-красные, сочные, ароматные, нежные, гармоничного кисло-сладкого вкуса. (Приложение 15) (9, с. 17)

Ред Чиф

У плодов основная окраска зеленовато-желтая, покровная – сначала невыраженный румянец, ближе к созреванию – ярко-красный. Поверхность покрыта восковым налетом. Мякоть светло-кремовая, малосочная, кисловато-сладкая. Средняя масса плодов – 180-200 г. (Приложение 16) (16, с. 17)

Ренет Симиренко

Размер плодов больше среднего (масса 140–170 г), форма ширококоническая, есть ребристость, цвет зеленоватый, иногда с легким загаром на освещенной стороне; при хранении яблоки желтеют. Цвет мякоти светло-зеленоватый, кисло-сладкого вкуса. (Приложение 17) (4, с. 17)

Роял Гала

Роял Гала отличается от исходного сорта Гала лишь формой плода (она срезано-конусообразная) и его покровной окраской (размытый насыщенный румянец темно-красного оттенка на всей поверхности яблока, иногда имеются более темные штрихи). (Приложение 18) (10, с. 17)

Слава Победителям (Слава Переможцам)

Плоды средней и выше средней величины (до 150 г), продолговато-округлой формы, слегка ребристые. Основная окраска плода зеленовато-желтая, покровная – в виде ярко-красного румянца и полос. Мякоть белая, сочная, мелкозернистая, нежная, кисло-сладкая, с приятным ароматом, десертного вкуса. (Приложение 19) (4, с. 17)

Флорина

Размер плодов выше средних (масса 120 г), по форме они округлые, цвет зеленовато-желтый с размытым крапчатым румянцем. Цвет мякоти белый, хорошие вкусовые показатели. (Приложение 20) (4, с. 17)

Чемпион

Плоды выше средней величины, округло-овальные, зеленовато-желтые со светло-красным размытым румянцем на большей части плода. Мякоть зеленовато-кремовая, сочная, сладкого вкуса. (Приложение 21) (9, с. 17)

1. Экспресс-метод по анализу содержания нитратов в плодах

Анализ проводился при помощи нитрат-тестера «СОЭКС». (Приложение 22) Принцип работы прибора: в память прибора внесена ПДК нитратов по каждому продукту из СанПиН 2.3.2.1078-01. Погружая щуп в продукт, на одной части щупа анод ("+") на другой катод ("-") (разделены они пластиковым кольцом) прибор начинает измерять электропроводность «сока» яблока. Полученные данные он выводит на экран и сравнивает с ПДК данного продукта и выводит информационное сообщение с содержанием нитратов в мг/кг.

1. Биохимический анализ содержания аскорбиновой кислоты в плодах

Навеску исследуемого материала массой 5-10 г заливают в ступке 20 см3 раствором соляной кислоты с массовой долей 1% и быстро растирают до образования однородной массы.

Процесс растирания не должен длиться больше 10 минут. При анализе грубых тканей их растирают в присутствии небольшого количества свободного от железа кварцевого песка. Полученную массу сливают из ступки в мерную колбу емкостью 100 см3, ступку споласкивают несколько раз раствором метафосфорной кислотой с массовой долей 2%, колбу закрывают пробкой, сильно встряхивают и оставляют стоять на 5 минут. Затем содержимое колбы выливают на сухой фильтр и отфильтровывают часть экстракта (около 50 см3) в сухой стакан или колбу. В экстракт добавляют 1 каплю раствора 2,6-дихлорфенолиндо-фенола до появления розового окрашивания и определяют концентрацию витамина С по фотоколориметру. Рассчитывают содержание аскорбиновой кислоты по калибровочной шкале фотоколориметра.

Глава 3. Экспериментальная часть

1. Особенности содержания нитратов в исследованных плодах сортов яблонь

1. Закономерности концентрации витамина C в плодах различных яблочных культур

1. Особенности соотношения содержания нитратов и аскорбиновой кислоты в исследованных плодах яблонь

Выводы

1. В результате нашего исследования было установлено, что наибольшая концентрация нитратов отмечена в плодах сортов Белый налив и Балтика, около 60 мг на 100 г, а наименьшая в плодах сортов Кутузовец и Зимний Банан.

2. Определение концентрации витамина С в исследованных нами 20 сортах яблонь выявило, что наибольшая концентрация витамина С отмечена в сортах Слава Победителям и Пинк, а наименьшая в плодах сорта Гренни Смит и Кутузовец. Такая разница возможна обусловлена индивидуальными особенностями данных сортов, а также почвенно-климатическими условиями их выращивания.

3. Нами также отмечено, что у большинства исследуемых нами сортов содержание нитратов превышает 30 мг на 100 г, что не превышает нормы ПДК, но делает их концентрацию более высокой по отношению к другим (5 сортов)

4. Сравнивая соотношение содержания нитратов и аскорбиновой кислоты в разных сортах яблок, можно отметить, что наиболее экологически безопасные в отношение низкого содержания нитратов и высокого содержания витамина С являются сорта Слава Победителям и Зимний Банан, а к сортам с более низким качеством по отношению к данным факторам стоит отнести сорт Кутузовец, Голден Делишес и Гренни Смит. Такие отличия могут быть связаны также с сортовыми особенностями данных культур и почвенно-климатическими условиями выращивания исследованных нами сортобразцов яблонь.

Список использованной литературы:

1. Адаптивные сорта яблони селекции Ленинградской ПООС. Журнал для специалистов агропомышленного комплекса «Сельскохозяйственные вести»

2. Биохимия: Учеб. для вузов. Под ред. Е.С. Северина, 2003.

3. Вавиловский журнал генетики и селекции, 2014, Том 18, № 3

4. Владислав Фатьянов. Золотые сорта плодовых культур

5. Коновалова В.А. Нормирование качества окружающей среды: учебное пособие /В.А. Коновалова – М.: РГУИТП, 2011.

6. Метлицкий Лев Владимирович. Биохимия плодов и овощей. М., «Экономика», 1970.

7. Плодоводство/ В. А. Потапов, В. В. Фаустов, Ф. Н. Пильщиков и др.: Под ред. В. А. Потапова, Ф. Н. Пильщикова. – М.: Колос, 2000. – 432 с.: (Учебники и учеб. пособия для студентов высш. учеб. заведений).

8. Помология, том 1. Яблоня. Симиренко Л. П. К., «Урожай», 1972, стр. 436

9. Садоводство (с сайта http://alfawebstudio.ru/plod/sorta-yabloni.html)

10. Сайт «Сортовед.ру»

11. Сайт http://megabook.ru/article/Нитраты

12. Сайт http://www.edimka.ru/txt/rb4/17.htm

13. Сайт http://www.yablochkina.ru/

14. Сайт http://yablok.ru/sorta_yabloni/harakteristika_sortov_yablon/11-harakteristika-sortov-yabloni-po-himicheskomu-sostavu-plodov.html

15. Справочная книга садовода и огородника Сост. А. П. Зверева. — Новосибирск: Новосибирское книжное издательство, 1997.

16. Статья «Ред Чиф - осенний сорт яблони для южной хоны промышленного садоводства» на официальном сайте АППЯПМ (Ассоциации производителей плодов, ягод и посадочного материала)

Приложение

П1. Формула вит. С

П2. Антоновка

П3. Балтика

П4. Белый Налив

П5. Витязь

*П- Приложение

П6. Гала

П7. Глостер

П8. Голден Делишес

П9. Гренни Смит

П10. Зимний Банан

П11. Кутузовец

П12. Малиновка

П13. Мутсу

П14. Пинк Леди

П15. Прима

П16. Ред Чиф

П17. Ренет Симиренко

П18. Роял Гала

П19. Слава Победителям

П20. Флорина

П21. Чемпион

П22. Нитрат-тестер