XX Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Содержание нитратов в огурцах

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Недбайлова В.Р. 1

---

1ГБОУ лицей №179 г.Санкт-Петербурга

Обуховская А.С. 1

---

1ГБОУ лицей №179 г.Санкт-Петербурга

Работа в формате PDF

625.4 KB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

1.Введение

«Скажи мне, что ты ешь, и я скажу, чем ты болеешь», — это изречение «отца медицины» Гиппократа, жившего в 5 веке до н.э., остается актуальным.

Клетки тела получают только ту пищу, которую мы им даём и, в зависимости от ее качества, правильно или неправильно строят свои энергетические процессы, напрямую влияющие на наше самочувствие, состояние кожи и внутренних органов. Поэтому почти любой вопрос состояния здоровья будет связан с состоянием желудочно-кишечного тракта (ЖКТ).

Здоровье — это самое дорогое, что есть у человека. К сожалению, мы далеко не всегда задумываемся о собственном здоровье, до тех пор, пока ему не будет нанесен непоправимый ущерб. К тому же, опасность часто может подстерегать там, где мы этого совершенно не ожидаем.

1. 1. Актуальность темы:

Человеку необходимо ежедневно в своем рационе питания употреблять овощи. По нормам человек должен употреблять 2-3 огурца ежедневно. [Белновости, 23.03.2023]. Среди овощных культур, возделываемых на территории России, огурцы являются наиболее распространенной овощной культурой.

1.Огурцы обладают определёнными лечебными свойствами: повышают аппетит, способствуют хорошему усвоению пищи. Свежие плоды полезны при заболевании желудка (как слабительное средство), печени, почек. Употребление огурцов в пищу способствует выведению воды из организма человека, улучшает работу печени, сердца, почек. Свежий огуречный сок употребляют при кашле, катарах дыхательных путей и болях в желудке и кишечнике.

2.Для получения хорошего урожая в сельском хозяйстве применяют удобрения, содержащие нитраты. Ученые доказали, что с огурцами в организм человека попадает от 40% до 80% нитратов. [ Газета «Петербургское качество» 11.2021 г.]

3. Актуальность данного проекта заключается в научных исследованиях содержания нитратов и пестицидов в огурцах 4-х разных сортов. Результаты проведенных экспериментов позволят познакомиться с методами определения содержания нитратов в огурцах по внешнему виду. Кроме того в научной работе представлены способы снижения содержания нитратов в домашних условиях.

1. 2. Гипотеза и постановка проблемы исследования

Качество огурцов оказывает сильное влияние на здоровье человека.

Огурцы, продающиеся в магазинах, соответствуют нормам оценки качества.

Чтобы проверить гипотезы я использовала различные методы исследования.

1. 3. Цель работы

1. Определить какие огурцы содержат наименьшее количество нитратов

2.Выявить приносит ли соединение азота вред здоровью человека

3.Изучить методы исследования качества огурцов и доказать, что огурцы в магазинах соответствуют нормативам качества.

4.Самостоятельно исследовать качество покупных огурцов

5.Изучить влияние качества огурцов на здоровье людей

1. 4. Задачи исследования

1.С помощью научной литературы разобраться что такое нитраты, их происхождение и накопления в огурцах.

2.Выяснить способы попадания нитратов в огурцы.

3.Проанализировать содержание нитратов в огурцах.

4.Узнать какое влияние оказывают нитраты на организм человека

5.Провести исследование проб разных видов огурцов, используя “Методические указания по определению нитратов в продукции растениеводства”

6.Составить перечень практических рекомендаций по снижению содержания нитратов.

1. 5. Предмет исследования

Сорт 1: Огурец гладкий

Сорт 2: Огурец пупырчатый

Сорт 3 : Огурец «Атлет»

Сорт 4: Огурец среднеплодный

2. Теоретическое обоснование объектов исследования

2.1. Особенности строения огурцов

Огурцы содержат калий, кальций, железо, фосфор, йод. В небольших количествах имеются в огурцах и важнейшие витамины: каротин, B2, B1, PP, пантотеновая кислота, B6, C и другие. Поэтому по полезным и лечебным свойствам огурцы не уступают моркови, помидорам, луку и даже цитрусовым.

2.2 Любопытные факты

Огурцы настолько ценились в древнем Египте, что вместе с другими драгоценностями их помещали в гробницах фараонов.

В городе Луховицы Московской области есть памятник огурцу. Огурец имеет свой «праздничный» день, его отмечают 27 июля.

Таблица 1.

Состав и калорийность огурца

2.3. Польза от огурцов

1.Огурцы возбуждают аппетит, стимулируют выделение соляной кислоты в желудке, что помогает пищеварению.

2.Клетчатка в составе огурцов выводит холестерин и токсины , а также питает микрофлору кишечника. Это помогает бороться с запорами .

3.Ферменты в составе огурцов помогают лучше усваивать белки и витамины группы В.

4.Калий, содержащийся в огурцах , положительно влияет на работу сердца и почек.

5.Мочегонный эффект от огурцов позволяет вывести лишнюю жидкость, снять отеки.

6. Огурцы полезны для диабетиков. Они содержат фермент, похожий по своему действию на инсулин. Употребление огурцов помогает снизить уровень сахара в крови.

2.4. Вред от огурцов

1.Огурцы стимулируют выработку желудочного сока и усиливают аппетит, но вместе с этим повышают кислотность.

2. Слишком большое количество съеденных огурцов может спровоцировать обострение гастрита и некоторых других проблем ЖКТ, например, язвы и болезни двенадцатиперстной кишки.

2.5.Влияние нитратов на организм человека

Овощи и фрукты – важный поставщик витаминов и минеральных веществ, необходимых для организма человека. Но вместе с полезными веществами в организм человека попадают и опасные, которые накапливаются в растениях и вызывают отравление организма. Этими опасными веществами являются нитраты. Накопление нитратов приводит к отравлению организма человека.

2.6. Основные признаки нитратных отравлений у человека

• 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.

Нитраты снижают содержание витаминов в пище, которые входят в состав многих ферментов, стимулируют действие гормонов, а через них влияют на все виды обмена веществ. У беременных женщин возникают выкидыши, у здоровых мужчин- снижение потенции. При длительном поступлении нитратов в организм человека (пусть даже в незначительных дозах) уменьшается количество йода, что приводит к увеличению щитовидной железы. Установлено, что нитраты сильно влияют на возникновение раковых опухолей в желудочно–кишечном тракте у человека. Нитраты способны вызывать резкое расширение сосудов, в результате чего понижается кровяное давление.[ Жиляев В.А., Басов А.С., Полехина Н.Н. Влияние нитратов и нитритов на организм человека]

В данной научной работе представлены результаты исследований на примере 4-х различных сортов огурцов на выявление содержания нитратов и пестицидов. Для этого мною были проведены ряд экспериментов.

3.Практическая часть

3.1. Методы исследования

Эсксперимент, наблюдение , отбор и подготовка проб, анализ полученных результатов.

Для научно-исследовательского проекта были взяты огурцы 4 сортов :

Сорт 1: Огурец гладкий

Сорт 2: Огурец короткоплодный пупырчатый

Сорт 3 : Огурец «Атлет»

Сорт 4: Огурец среднеплодный

Для анализа состава огурцов 4 сортов необходимо подготовить пробы для исследования. Пробы растительной продукции должны быть представительными и достоверно характеризовать качественный состав сельскохозяйственной продукции, включая содержание в них нитратов .

3.2. Опыт №1. Определение нитратов в воде

Для проведения эксперимента необходимо помыть огурцы водой, вытереть чистой тканью досуха, удалить плодоножки и разрезать крестообразно вдоль оси на 4 равные части. От каждого плода в пробу для анализа берут по ¼части.

К 1 мл воды добавляем 2 мл физиологического раствора и смешиваем с 1 мл риванольного реактива (таблетка растворяется в 200 мл соляной кислоты) и добавляем немного порошка цинка.

Бледно-розовый цвет растворов указывает на недопустимо высокое содержание нитратов.

3.3. Опыт №2 . Ионометрический метод определения нитратов

Ионометрический метод используют при количественном определении нитратов в растениеводческой продукции, представленной в таблице 1.

Допустимые уровни содержания нитратов в продуктах растительного происхождения СанПин 42-123-4619-88 от 30 мая 1988 года

Таблица 2.

Ионометрический метод определения нитратов

Сущность метода состоит в извлечении нитратов из анализируемого материала раствором алюмокалиевых квасцов с последующим измерением их концентрации в полученной вытяжке с помощью ионоселективного электрода. Для ускорения анализа вместо вытяжки может быть использован сок анализируемой продукции, разбавленный раствором алюмокалиевых квасцов.

Метод непригоден, если содержание хлоридов в анализируемом материале более чем в 25 раз превышает содержание нитратов при их концентрации до 50 мг/кг и в 50 раз при более высоких.

Нижний предел обнаружения нитратов – 6 мг на 1 дмз анализируемого раствора. Предел надежного определения нитратов в анализируемой пробе – 30 млн-1 (мг/кг).

Аппаратура, материалы и реактивы

Для проведения анализа применяют:

Ионометр типа И-120М, И-115М, ЭВ-74, милливольтмеры pH-340, pH-121, нитратомер HM-002 или аналогичный прибор с погрешностью измерения не более 5 мВ (0,05 pNO3)

Ионоселективный нитратный электрод ЭМ-NC3-01, ЭИМ-11 или другой электрод, имеющий такие же метрологические характеристики.

Электрод вспомогательный лабораторный хлорсеребряный ЭВЛ-1М1 или ЭВЛ-1 М3.М, ТУ 25-05-2181-77.

Стаканы лабораторные вместимостью 100, 200, 500 и 1000см3.

Мешалка лабораторная электромеханическая или магнитная.

Мезгообразователь МЛ-1, пластмассовая тёрка, механическая или электромеханическая мясорубка, ножницы, нож.

Квасцы алюмокалиевые (KAI(SO4)2 * 12H2O, ГОСТ 4329-77, ч.д.а.

Вода дистиллированная (H2O), ГОСТ 6709-72

Бумага масштабно-координатная марки Д2, ГОСТ 224-73.

Подготовка к исследованию

1.Отбор проб для анализа.

2.Подготовка проб к испытанию. Для приготовления проб необходимо отрезать по ¼ части от каждого огурца и измельчить с помощью металлической терки до однородной массы. Затем отжать сок для проведения анализа.

3.Приготовление раствора алюмокалиевых квасцов с массовой долей 1% (экстрагирующий раствор). Для этого 10,0г алюмокалиевых квасцов взвешивают с точностью до первого десятичного знака, переносят в мерную колбу вместимостью 1000 см3, растворяют в дистиллированной воде и доводят объём водой до метки.

4. Раствор хранят в склянке с притёртой пробкой не более одного года, при появлении мути или осадка его заменяют на свежеприготовленный.

5. Растворы сравнения азотнокислотного калия готовят из основного раствора азотнокислого калия в день проведения анализа, используя для разбавления раствор алюмокалиевых квасцов, который применяется для анализа.

6. Подготовка мембранного ионоселективного нитратного электрода и хлорсеребряного электрода сравнения к работе. Мембранный ионоселективный нитратный электрод и хлорсеребряный электрод сравнения готовят к работе в соответствии с инструкциями, прилагаемыми к ним.

В промежутках между исследованиями мембранный ионоселективный электрод погружают в раствор с pCNO3=4. Если перерывы в работе составляют сутки и более, его хранят в растворе азотнокислого калия с концентрацией C(NC3)=0,001 моль/дм3. При длительных перерывахмежду исследованиями (более 5 суток) электрод хранят на воздухе и перед началом работу вымачивают 1-2 часа в растворе азотнокислого калия с концентрацией C(NC3)=0,1 моль/дм3. В обоих случаях перед началом измерений элетрод промывают в дистиллированной воде не менее 3 раз.

Хлорсеребряный электрод сравнения в перерывах между исследованиями погружают в стакан с дистиллированной водой.

Таблица 3.

Сравнительный анализ нитратов в огурцах ионометрическим методом .

3.4. Опыт №3 Определение нитратов в огурцах с помощью раствора дифениламина в серной кислоте.

В качестве реагента для определения нитрат-ионов необходимо взять 1% раствор дифениламина в концентрированной серной кислоте и по каплям добавлять в 1 мл пробы исследуемых соков огурцов 4 видов и необходимо наблюдать за изменением цвета.

Бледно-голубое окрашивание характеризует низкое содержание нитрат-ионов (0,001 мг/л)

Голубое окрашивание характеризует среднее содержание нитрат-ионов (более 1 мг/л)

Синее окрашивание характеризует высокое содержание нитрат-ионов (более 100 мг/л)

3.6. Эксперимент №4. Определение хлорорганических пестицидов в огурцах

Для проведения анализа необходимо взять ¼ часть от каждого огурца и поместить в колбу с притертой пробкой. Затем необходимо провести экстрагирование пестицидов трижды в течение 15 мин на аппарате для встряхивания н-гексаном или петролейным эфиром порциями по 30 см³.

Объединенные экстракты, необходимо просушить безводным сульфатом натрия и поместить в прибор для отгонки растворителей до объема 0,2 — 0,3 см. После этого нужно наности на пластинку на расстоянии 1,5 см от ее края шприцем или пипеткой в одну точку так, чтобы диаметр пятна не превышал 1 см. 

Остаток экстракта в колбе нужно смочить тремя порциями (по 0,2 см³) диэтилового эфира, которые наносят в центр первого пятна. Справа и слева от пробы на расстоянии 2 см необходимо нанести стандартные растворы, содержащие 10, 5, 1 мкг исследуемых препаратов (или другие количества, близкие к определяемым концентрациям).

Затем пластинку с нанесенными растворами нужно поместить в хроматографическую камеру, на дно которой за 30 мин до начала анализа наливается растворитель: н-гексан или смесь гексана с ацетоном в соотношении 6:1; 1% раствор ацетона в гексане; отолидин-гексан с диэтиловым эфиром в соотношении 49:1 и др. Край пластинки с нанесенными растворами нужно погрузить в растворитель не более чем на 0,5 см. 

Когда фронт растворителя поднимется на 10 см, пластинку необходимо вынуть из камеры и оставить на несколько минут для испарения растворителя. Далее пластинку орошают проявляющим реактивом и подвергают действию УФ-лучей в течение 10 — 15 мин на расстоянии 20 см от источника излучения (лампа ПРК-При наличии хлорорганических пестицидов на пластинке появляются пятна серо-черного цвета.

Таблица 4.

Сравнительный анализ содержания нитратов, нитритов и следов пестицидов в огурцах

4. Результаты исследования и их обсуждение

В ходе анализа результата, полученного в ходе эксперимента №1 «Определение нитратов в воде» вода не поменяла свой цвет на бледно-розовый. Это доказывает отсутствие высокого содержания нитратов в 4 сортах огурцов.

В ходе эксперимента №2 «Ионометрический метод исследований содержания нитратов» в огурцах было выявлено, что во всех 4-х видах содержание нитратов в пределах нормы. Однако, в огурцах марки «Среднеплодный» содержание нитратов больше всего и составляет 346 мг/кг. Данный показатель приближается к высшей границы нормы 400 мг/кг.

В огурце сорта «Атлет» содержание нитратов составляет 288 мг/кг.

В огурце сорта «Гладкий» - 194 мг/кг, в огурце сорта «Короткоплодный пупырчатый» содержание нитратов меньше всего и составляет 125 мг/кг. [«Методические указания по определению нитратов и нитритов в продукции растениеводства» (утвержденные начальником Главного санитарно-профилактического управления Минздрава СССР, 04.07.1989, №5048-89), М.1989].

В ходе эксперимента №3 «Определение нитратов в огурцах с помощью раствора дифениламина в серной кислоте» было выявлено, что сок огурца из сорта № 3 «Среднеплодный» поменял цвет и стал голубым. Такое окрашивание указывает на то, что при выращивании огурцов сорта «Среднеплодный» была нарушена технология применения удобрений.

В ходе эксперимента №4 Определение хлорорганических пестицидов в огурцах выявлено превышение содержания пестицидов в огурце сорта «Среднеплодный» на 0,06 мг/мл и составило 0,07 мг/мл.,, в огурце сорта «Атлет» превышение нормы на 0,02 мг/мл. и составило 0,03 мг/мл.

В огурцах «Гладкий» и «Короткоплодный пупырчатый» оказалось содержание пестицидов в пределах нормы- 0,01 мг/мл.

Проведенные исследования указывают на нарушение технологии выращивания овощей. Кроме того отрицательное действие удобрений проявляется при выращивании в закрытом грунте. Это происходит по причине того, что в теплицах вредные вещества не могут беспрепятственно испаряться. После испарения они снова оседают на огурцах.

5. Практическая значимость работы.

При проведении научно-исследовательской работы мною был проведен опрос с учениками об употреблении огурцов в пищу. Полученные данные я представляю в таблице №5.

Таблица №5

Результаты опроса

Проведенный опрос показывает, что 65% учеников регулярно употребляет овощи в весенне-зимний период. Ученые доказали, что с огурцами в организм человека попадает от 40% до 80% нитратов. Превышение содержания нитратов в организме человека может привести к серьезным последствиям и может вызвать :

-повреждающее действие на сердечно-сосудистую и нервную системы;

-гиповитаминоз;

-угнетение иммунной активности;

-стимуляция канцерогенеза (развитие злокачественных новообразований) и т. п.

[Газета «Петербургское качество», 2019 ]

Однако существуют методы определения превышение ПДК нитратов в огурцах по следующим косвенным признакам:

- толстая, жесткая кожура насыщенного темно-зеленого или желтоватого цвета;

- большой размер плодов;

- внесезонность.

Кроме того существуют дополнительные способы снижения нитратов в огурцах в домашних условиях :

1. Срезание оба кончика у огурца, где скапливается наибольшее количество нитратов,

2. Очистка от кожуры перед употреблением.

Данные рекомендации дает Управление Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека

[https://04.rospotrebnadzor.ru/index.php/san-nadzor/43-san-ottel/4739-22052015.html].

Способы снижения содержания нитратов представлены в таблице №6.

Таблица №6

Способы снижения содержания нитратов в овощах.

 Таким образом, содержание нитратов и нитритов в продуктах питания населения РФ требует большего контроля.   В ходе научной работы были сделаны следующие выводы , чтобы обезопасить свое здоровье от воздействия нитратов, нужно внимательно подходить к покупке огурцов и стараться не употреблять часто овощи в весенне-зимний период в больших количествах, так как в огурцах, выращенных в защищенном грунте содержание нитратов в три раза выше, чем в огурцах из открытого грунта.

6. Список литературы

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

2. Газета «Петербургское качество», 2019 г

3. Управление Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека [https://04.rospotrebnadzor.ru/index.php/san-nadzor/43-san-ottel/4739-22052015.html]

4.Тулупов В.П., Приходько Е.И., Фомиченко Э. Токсико-гигиеническая оценка нитратов в пищевых продуктах. Вопросы питания. 2001. - № 2. - С. 32-34.

Приложение №1.

Фотографии практической части исследований