II Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

КАЧЕСТВЕННОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ НИТРАТОВ В ОВОЩАХ И ФРУКТАХ

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Колодезная Д.А. 1Кушнарева Е.А. 1

---

1

Козлукова Т.В. 1Мальшина Т.Н. 1

---

1

Работа в формате PDF

1.3 MB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителяСвидетельство руководителя

Азот – составная часть жизненно важных для растений, а так же для животных организмов в соединении – белка. В растения азот поступает из почвы, а затем поступает в организм животных и человека через продовольственные культуры. При избыточном внесении минеральных удобрений в растениях накапливаются нитраты. 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.[1]

Систематическое поступление в организм повышенных количеств нитратов, чревато неблагоприятными сдвигами в жизнедеятельности организма, возрастанием риска онкологических заболеваний.

Актуальность данной темы, в первую очередь связанна с тем, что повышенное содержание нитратов в продуктах питания опасно для здоровья человека.

Цель работы: Выявить вред соединений азота для здоровья человека и определить их качественное содержание в пищевых продуктах.

Задачи:

1) проанализировать научно–методическую литературу по вопросам определения понятие «нитраты»; происхождения и накопления нитратов в растениях;

2) изучая литературу, выяснить способ попадания в пищевые продукты соединений азота и их влияние на организм человека;

3) провести опыты по выявлению содержания нитратов в овощах и фруктах, купленных на рынке и в магазинах города Борисоглебска;

4) установить, не превышает ли это содержание предельно допустимых концентраций (ПДК), установленных Министерством здравоохранения;

5) составить перечень практических рекомендаций по снижению содержания нитратов.

Практическое значение: полученные результаты дают возможность проинформировать обучающихся колледжа о состоянии сельскохозяйственной продукции, реализуемой на рынке и в магазинах г. Борисоглебска, на наличие нитратов и предложить рекомендации по их уменьшению.

Объектом нашего исследования является сельскохозяйственная продукция, продаваемая на рынках и в магазинах г. Борисоглебска.

Предмет исследования – наличие нитратов в овощах и фруктах.

Гипотеза: в сельскохозяйственной продукции, особенно выращенной в теплицах, имеют место случаи превышения допустимых норм нитратов.

При выполнении исследовании мы использовали методы наблюдений и эксперимента, а также приёмы: сопоставления, обобщения.

2. Основная часть.

2.1. Нитраты, их источники.

Химия нитратов

Нитраты – это соли азотной кислоты. Наибольшее значение имеют нитраты натрия, калия, аммония и кальция, которые на практике называются селитрами. Они применяются в качестве минеральных удобрений, стимулирующих рост и увеличение зеленой массы растений. Корневые системы всех без исключения растений хорошо усваивают нитраты. В результате участия ферментов и углеводов происходит восстановление нитратов до аммиака, который при взаимодействии с органическими кислотами образует аминокислоты – строительный материал для белков. Если в почве избыток нитратов, то они не успевают полностью превратиться в аминокислоты. Нитраты поднимаются по корню и могут осесть в любой части растения. Они превращаются в нитриты и отравляют организм.

Природные источники нитратов

В небольшом количестве нитраты находятся в окружающей среде, обуславливая 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 промышлен-ностью, из-за выбросов в атмосферу вместе с отработанными газами кислородсодержащих соединений азота, нитраты накапливаются и в дождевой воде. Наибольшее количество (свыше 200 мг/л) нитратов находится в бытовых стоках и в стоках животноводческих комплексов. Существенному повышению количества нитратов в природных водах способствуют азотные удобрения. В естественных (природных) условиях количество их не превышает 9 мг/л. Грунтовые воды содержат, как правило, меньше нитратов, чем поверхностные, поскольку почва служит своего рода «фильтром» по пути передвижения нитратного азота. Чем глубже залегают грунтовые воды, тем меньше содержится в них нитратов.[1]

Нитраты в продуктах питания

Впервые заговорили о нитратах в нашей стране в 70-х годах ХХ века, когда в Узбекистане случилось несколько массовых желудочно-кишечных отравлений арбузами, при их чрезмерной подкормке аммиачной селитрой. В мировой науке о нитратах знали уже гораздо раньше. По данным ООН, только за период с 1962 по 1972 г. производство азотных удобрений возросло с 16 до 42 млн т

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.

Пругар Я. и Пругарова А. 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. 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 азотистых удобрений (не только минеральных, но и органических). Например, при внесении их незадолго до уборки урожая.[6]

По способности накапливать нитраты растения можно разделить на пять групп – по содержанию в 1 кг 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.[3,5]

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 (данные приведены в таблице №1). Таблица № 1

2.2. Влияние нитратов на организм человека

Пути попадания нитратов в организм человека

Пути попадания нитратов в организм человека различны.

• Основная масса нитратов попадает в организм человека с консервами и свежими овощами (40-80% суточного количества нитратов).

• Незначительное количество нитратов поступает с хлебобулочными изделиями и фруктами; с молочными продуктами попадает их - 1% (10-100мг на литр).

• Нитраты поступают в организм человека с водой, которая является одним из основных условий нормальной жизни человека.

• Также нитраты могут поступать в организм через лекарственные препараты и табак.

• Часть нитратов может образоваться в самом организме человека при его обмене веществ.

Допустимые нормы нитратов для человека

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.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»).[2,7]Для взрослого человека предельно допустимая норма нитратов 5мг на 1кг массы тела человека, т.е. 0,25г на человека весом в 60кг. Для ребёнка допустимая норма - не более 50мг.

Сравнительно легко человек переносит дневную дозу нитратов в 15-200мг; 500мг - это предельно допустимая доза (600мг - уже токсичная доза для взрослого человека). Для отравления грудного малыша достаточно и 10мг нитратов. В Российской Федерации допустимая среднесуточная доза нитратов - 312мг, но в весенний период реально она может быть 500-800мг/сутки.

В малых количествах нитраты постоянно присутствуют в организме человека, как и в растениях, и не вызывают негативных явлений. Все беды начинаются тогда, когда нитратов становится слишком много. В последнее время медики уделяют большое внимание нитратам и нитритом еще и потому, что они превращаются в организме в конечном итоге в нитрозосоединения, многие из которых являются канцерогенными (способствуют образованию раковых опухолей).

2.3 Методика определения нитратов.

Цель нашей работы: качественное определение содержания нитратов в отобранных образцах овощей и фруктов.

Подготовка материала для исследования с помощью полуколичественного метода определения нитратов с использованием дифениламина.[4]

Оборудование и реактивы. Нож, ёмкость мерная, пипетка, дифениламин (кристаллический), серная кислота (концентрированная), исследуемая продукция.

Исследуемый материал (корнеплоды овощей, листья и кочерыжка капусты, плоды фруктов) очищаем от загрязнений, затем растираем в кашицу и отжимаем через марлю. Выжатый сок разливаем в пробирки по 1 мл.

В качестве реагента для определения нитрат-ионов используем 1% раствор дифениламина в концентрированной серной кислоте, который по каплям добавляем к 1мл пробы сока исследуемых овощей и фруктов.

Визуально наблюдаем изменение окраски растворов:

• бледно-голубое окрашивание – низкое содержание нитрат-ионов (более 0,001 мг/л),

• голубое – среднее (более 1 мг/л),

• синее – высокое (более 100 мг/л).

Проведение эксперимента

Участницы эксперимента:

студентки 2 курса Колодезная Дарья и Кушнарева Екатерина

Первый эксперимент( Приложения 1-7)

Для исследования взяты овощи, купленные на рынке и в магазине.

Рис. 1. Материал для исследования

Результаты эксперимента занесены в таблицу №2 и представлены на рисунках и в Приложениях 1-7 .

Таблица № 2

Второй эксперимент

Для исследования взяты предварительно обработанные овощи и фрукты (2-3 часа в холодной воде и отварные). Результаты эксперимента занесены в таблицу №3. Таблица № 3

Вывод. Исследования, проведенные в двух экспериментах, показали, что содержание нитратов в образце сока капусты, купленной в магазине, превышает ПДК для данной овощной культуры (согласно установленным нормам, ПДК для капусты составляет 500 мг/ кг). 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.

Третий эксперимент

Для исследования взяты фрукты, купленные на рынке и в магазине (свежие и замороженные). Результаты эксперимента занесены в таблицу №4 и представлены на рисунках.

Таблица №4

Исследования показали, что во всех образцах содержание нитратов не превышает ПДК, а наличие незначительного количества, скорее всего, обусловлено неправильным применением органических и минеральных удобрений, а так же и свойствами самой почвы.

Четвертый эксперимент

Для исследования взяты другие продукты питания, в которых могут содержаться нитраты. Результаты эксперимента занесены в таблицу №5.

Таблица №5

Исследования показали, что во всех образцах содержание нитратов не превышает ПДК, а наличие незначительного количества, скорее всего, обусловлено свойствами почвы и добавлением в готовую мясную продукцию нитратов, с целью улучшения её потребительских свойств и для более длительного её хранения.

Вывод: органами санитарного надзора установлены жесткие нормы содержания токсических элементов в пищевом сырье и готовых продуктах питания. Для большинства продуктов имеются предельно допустимые концентрации токсичных элементов в основных продуктах питания.

3. Заключение

Изучение литературы по теме нашего исследования показало, что причина избыточного нитратного азота в овощных и плодовых культурах - это не только неграмотное применение азотных удобрений при выращивании продукции. На самом деле все гораздо сложнее.

На содержание нитратов в овощах, помимо доз применяемых удобрений, влияют сроки и способы внесения, условия возделывания (перепады температур, влажность, освещенность), вид культуры и генетическая особенность сортов. Причинами избыточного содержания нитратов в образцах, взятых для исследования, являются нарушения агротехнических и агрохимических приемов выращивания овощных культур, предназначенных для реализации населению через торговые точки. Содержание нитратного азота, не превышающее ПДК в образцах, находившихся в воде в течение 2-3 часов и более, а также отварных свидетельствуют о том, что содержание нитратов в овощах и фруктах можно регулировать, т.е. снижать.

Практические рекомендации по снижению содержания нитратов

1. Тщательное промывание овощей и фруктов уменьшает содержание нитратов на 10%, а механическая очистка – на 15–20%. Следует срезать те части овощей, в которых их концентрация максимальна. То есть в капусте это кочерыжка и зеленые верхние листья, в корнеплодах - это корень, а в огурцах и кабачках - это место крепления плодоножки.

2. Зелень (петрушку, укроп, салат и др.) необходимо поставить, как букет, в воду на прямой солнечный свет. В таких условиях нитраты в листьях в течение 2–3 ч полностью перерабатываются и потом практически не обнаруживаются. После этого зелень можно без опасения употреблять в пищу.

3. Свеклу, кабачки, капусту, тыкву и другие овощи перед приготовлением необходимо нарезать мелкими кубиками и 2–3 раза залить теплой водой, выдерживая по 5–10 мин. (Нитраты хорошо растворимы в воде (особенно теплой) и вымываются из овощей).

4. Варка овощей снижает содержание нитратов на 50–80%.

5. Квашение, соление, консервирование и маринование способствуют снижению нитратов на 60–70%.

6. Нейтрализовать поступившие в организм нитраты могут ягоды черной и красной смородины, зеленый чай, аскорбиновая кислота (по 0,3–0,4 г в сутки).

7. Нельзя хранить и приготавливать пищу в декоративной фарфоровой или керамической посуде (т. е. в посуде, предназначенной для украшения, но не для приготовления пищи), так как очень часто глазурь, особенно желтого и красного цвета, содержит соли свинца и кадмия, которые легко переходят в пищу, если такую посуду использовать для еды.

8. Для приготовления и хранения продуктов следует использовать только посуду, специально предназначенную для пищевых целей. То же самое относится к красивым пластмассовым пакетам и пластмассовой посуде. В них можно хранить и то непродолжительное время только сухие продукты.

4. Список используемой литературы

1. Бандман А.Л., Волкова Н.В. и др. Вредные химические вещества. Неорганические соединения элементов V–VIII групп. Справочное издание. Под ред. В.А.Филова и др. Л.: Химия, 1989

2.Габович Р.Д., Припутина Л. С. Гигиенические основы охраны продуктов питания от вредных химических веществ.- Киев: Здоровье, 1987 г.

3.Доценко В. Д. Овощи и плоды в питании.- Лениздат, 1988 г.

4. «Методические указания по определению нитратов и нитритов в продукции растениеводства»(утвержденные начальником Главного санитарно-профилак-тического управления Минздрава СССР, 04.07.1989, № 5048-89) М.1989г.

5. Пичугина Г.В. Химия и повседневная жизнь человека. – М.: Дрофа, 2004.

6. Пругар Я., Пругарова А. Избыточный азот в овощах. -М.: ВО «Агропромиздат». 6. Скурихин И.М., Нечаев А.П. Все о пище с точки зрения химика. М.: Высшая школа, 1991

7. Штабский Б. М., Ладанивский Р. И., Левинтон Ш. Б., Столмакова А. И., Габович Р.Д. Гигиеническая экспертиза пищевых продуктов.- Киев: Здоровье, 1989 г.

Приложение 1

Проведение эксперимента

Приложение 2

Огурец пупырчатый

ДО ПОСЛЕ

Приложение 3

Зелёный перьевой лук

Приложение 4

Морковь

ДО ПОСЛЕ

Приложение 5

Листовой салат

ДО

Приложение 6

Картофель

Приложение 7

Редька чёрная

ДО ПОСЛЕ