Фотометрическое определение нитратов в овощах и их влияние на здоровье человека

VI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке

Фотометрическое определение нитратов в овощах и их влияние на здоровье человека

Мусаелян М.А. 1
1МАОУ "МБЛ"
Иванова Н.А. 1
1МАОУ "МБЛ"
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Введение

Актуальность темы. Пища – совокупность неорганических и органических веществ, получаемых организмом человека из окружающей среды и используемых для питания. Но вместе с полезными веществами в организм человека попадают и опасные, которые накапливаются в растениях и вызывают отравление организма. Этими опасными веществами являются нитраты. Само по себе присутствие нитратов в растениях – нормальное явление, т. к. они восстанавливаются до аммиака при помощи нитроредуктазы, а далее происходит синтез аминокислот и построение своих белков.

Нитраты проникают в наш организм через овощи и фрукты, поскольку нитраты служат удобрением для сельскохозяйственных продуктов. Нельзя сказать, что это происходит из-за того, что овощи или фрукты были плохо вымыты. Мы говорили об общей закономерности накопления нитратов. Однако у различных растений есть и свои индивидуальные особенности. Известны «накопители» нитратов. К ним относятся зеленые овощи: салат, ревень, петрушка, шпинат, щавель, которые могут накапливать до 200–300 мг нитратов в 100 г зелени. Свекла может накапливать до 140 мг нитратов (это предельно допустимая концентрация), а некоторые сорта и больше. А вот в других овощах нитратов значительно меньше. Фрукты, ягоды и бахчевые содержат нитратов очень мало (меньше 10 мг в 100 г плода).
В растениях нитраты распределены неравномерно. В капусте, например, нитраты больше всего накапливаются в кочерыжке, в огурцах и редисе – в поверхностных слоях, в моркови – наоборот. Значительно меньше их в плодах, причём больше в зеленых, чем в спелых. Как показывает практика, особенно опасны арбузы.
Но в случае, когда удобрение почвы не сбалансировано, нитраты начинают накапливаться в растениях и становятся ядом для человека

сельскохозяйственных животных, употребляющего этот плод в пищу.

Разумеется, производители овощей и фруктов настроены, получить большой урожай. А если лето не совсем жаркое и чрезмерно влажное – то недостаток солнечного тепла и света они пытаются компенсировать удобрениями, порой существенно перебарщивая. А именно большое количество солнечного света необходимо, чтобы нитраты, которыми напичканы растения, полностью переработались в безопасные белки. В итоге, часть удобрений просто накапливаются в плодах в первозданном виде, а затем в таком же виде поступают в наш организм.

Нитраты плохо перерабатываются растениями также если температура воздуха недостаточно высока, а влажность повышена. То есть если лето прохладное и дождливое – будьте уверены, что овощи и фрукты на прилавках насыщены нитратами.

За последнее время сообщения об отравлениях нитратами практически не встречаются, но угроза попадания на прилавки торговых точек города продукции с повышенной концентрацией солей азотной кислоты, например NaNO3, KNO3, NH4NO3, Ca(NO3)2, велика и последствия их для населения очень серьёзны.

Именно поэтому наша цель определить наличие нитратов в овощах приобретенных торговых точках г. Саратова и не превышающие допустимые нормы рекомендовать для регулярного употребления.

Цель работы:

Определить содержание нитратов в овощах фотометрическим методом.

Выяснить влияние нитратов на окружающую среду и организм человека.

Разработать рекомендации по возможному уменьшению содержания нитратов в овощах.

Нитраты в растениях.

Растения усваивают азот из почвы. При правильном азотном питании растения хорошо растут и развиваются. Азот используется для синтеза белков – основы жизнедеятельности всякого организма. Рост и развитие, образование новых листьев, корней, цветков, плодов и других органов зависят от достаточного поступления этого химического элемента. У плодовых деревьев и ягодных кустарников он не только повышает урожай, но и улучшает качество плодов.

При недостатке в почве азота растения растут слабо, плохо развиваются и ветвятся, становятся тонкими. Листья мельчают и приобретают желтоватую окраску. Наблюдается преждевременный листопад, в результате чего ослабляется цветение и снижается декоративность растений. Недостаток азота отражается также и на урожае: ослабляется процесс закладки и развития цветочных почек, завязывания плодов, ягод, образовавшиеся завязи плодов и ягод осыпаются.

Азот усваивается растениями после нитрификации – процесса превращения азотосодержащих веществ в форму, пригодную для усвоения высшими растениями: Аммиак – Нитриты – Нитраты. Нитрификация повышает плодородие почв. Различают:

автотрофную нитритификацию, осуществляемую бактериями–нитрификаторами (клубеньковые бактерии);

гетеротрофную нитрификацию, осуществляемую микроорганизмами (N; в ходе гетеротрофной нитрификации происходит превращение органических и неорганических соединений азота).

Виды азотных удобрений.

Растения не могут усваивать молекулярный азот N2 из воздуха. Это проблема “связанного азота”.

Соединения азота (оксиды и азотная кислота) в небольших количествах образуются в атмосфере, и с осадками на 1 га площади в год, поступает 2,5–4 кг связанного азота. Но этого недостаточно для нормального роста и плодоношения культурных растений, поэтому используется дополнительное обогащение почвы азотом. Для этого применяют так называемое зеленое удобрение – это специально выращенная и запаханная растительная масса. Используют главным образом растения семейства бобовых (люпин, люцерна, клевер, горох, вика), способные связывать в химические соединения азот воздуха. Ещё один приём обогащения почвы – внесение минеральных азотосодержащих удобрений. Минеральные азотные удобрения подразделяют на аммиачные, нитратные и амидные.

К первой группе относится сам аммиак NH3 (безводный и водные растворы) и его соли – прежде всего, сульфат (NH4)2SO4 и хлорид аммония NH4Cl.

Ко второй группе – селитры: натриевая NaNO3, калиевая КNО3 и кальциевая Ca(NO3)2. Промышленностью также выпускаются аммиачно–нитратные удобрения, например аммиачная селитра NH4NO3.

К амидным удобрениям относятся цианамид кальция CaCN2 и мочевина (карбамид) NH2CONH2. Мочевина при взаимодействии с водой, в конечном счете, тоже превращается в аммиак. Наряду с ним получается диоксид углерода, который также является питательным веществом для растений:

NH2CONH2 + Н2О = 2NН3 + СО2

В настоящее время распространение получили жидкие удобрения. К их числу относят жидкий аммиак и аммиачную воду (20–22% по NH3), а также растворы в жидком аммиаке или в концентрированной аммиачной воде, в которых растворяют аммиачную селитру, карбамид, кальциевую селитру. Жидкие удобрения легче вносить на поля и удобно использовать для подкормки растений. В то же время их производство проще и дешевле, чем твердых удобрений.

Почвы обладают ионообменными свойствами, аналогичными свойствам ионообменных смол.. Плохо закрепляются в почве анионы NO3 и С1 и потому они очень подвижны. При избытке влаги эти анионы легко вымываются из

поверхностных слоев почв и переносятся в более глубокие слои. Считают, что в подземные воды уходит до 13 % нитратного азота, содержащегося во вносимых на поля удобрениях. Поэтому нитратные удобрения вводят в почву во время посева или в период развития растений в виде подкормки и не рекомендуется вносить поздней осенью или ранней весной, т. к. талые воды смывают до половины удобрений.

Бывают случаи перенасыщения почвы азотными удобрениями. Избыток азота в почве не всегда правильно используется растениями. Неблагоприятные погодные условия, недостаток света и тепла ранней весной существенно снижают активность фотосинтетических процессов, а на фоне усиленного азотного питания, заставляют растения накапливать неиспользованный нитратный азот “впрок”.

Растения обладают способностью поглощать из хорошо удобренной почвы в несколько раз больше азота, чем его требуется для их развития. Эти излишки азота накапливаются в клеточном соке”.

При избыточном содержании азота в почве происходит излишнее накопление нитритов в растениях.

Причина и способность накопления нитратов в растениях.

Среди многих причин, обусловливающих накопление нитратов в растении, следует выделить следующие; видовая и сортовая специфика накопления нитратов; условия минерального питания, почвенно–экологические факторы. Зачастую факторы, способствующие накоплению нитратов, воздействуют в комплексе, что осложняет прогнозирование уровня. В разные периоды вегетации по–разному протекает ход процессов обмена азотистых веществ. Наиболее интенсивно азот поглощается во время роста и развития стеблей и листьев. При созревании семян потребление азота из почвы практически прекращается. Белковые соединения, синтезированные в вегетативных частях растения, подвергают гидролизу, продукты которого оттекают в репродуктивные органы, где вновь используются для синтеза белка.

Нитраты, поступившие в этот период в растение, не превращаются в белки, а накапливаются в неизменном виде.

Плоды, достигшие биологической зрелости, уже не содержат нитратов, так как происходит полное превращение соединений азота в белки. Но у многих овощей ценятся именно незрелые плоды (огурцы, кабачки) Отмечено, что огурцы, выращенные в теплицах в ранневесенний период, накапливают нитратов значительно больше, чем грунтовые летние.

Вот почему они могут быть причиной отравления нитратами. Удобрять такие культуры азотными удобрениями желательно не позднее, чем за 2 – 3 недели до уборки урожая.

Кроме того, полному превращению нитратов в белки препятствует плохая освещённость, избыточная влажность и несбалансированность питательных элементов (недостаток фосфора и калия).

Способность к накоплению нитратов у разных растений неодинакова. Наиболее выражена она у листовых овощей – салатов, капусты, зеленых культур, а также у корнеплодов; в меньшей степени – у томата, баклажана, перца. Тыквенные культуры – кабачок, патиссон, огурец, тыква, арбуз и дыня – склонны к накоплению нитратов и наиболее чувствительны к изменению внешних условий выращивания. Количество накопленных нитратов во многом определяется сбалансированностью минерального питания, интенсивностью освещенности, температурным режимом и влажностью, а также сортовыми особенностями.

Овощи и картофель – основные поставщики нитратов в организм человека. При сбалансированном пищевом рационе на их долю приходится около 70 процентов суточной дозы, остальное попадает с водой, мясными и другими продуктами.

Распределение нитратов в растениях.

Знание особенностей распределения нитратов в товарной части урожая продукции представляет особый интерес для потребителя, так как позволяет

рационально использовать продукцию как на переработку (варка, приготовление соков, квашение, соление, консервирование), так и в пищу в свежем виде. Это, в свою очередь, обеспечивает снижение количества нитратов, поступающих в организм человека.

Распределение нитратов связано с физиологической специализацией и морфологическими особенностями отдельных органов возделываемых культур, типом и расположением листьев, размером листовых черешков и жилок, диаметром центрального цилиндра в корнеплодах. Распределение нитратов тесно связано с видом растения. Так, нитраты практически отсутствуют в зерне злаковых культур и в основном сосредоточены в стеблях и листьях. Зеленые культуры накапливают большое количество нитратов, как правило, в стеблях и черешках листьев. В листовой пластинке зеленых культур нитратов содержится в 4—10 раз меньше, чем в стеблях. Высокое содержание нитратов в стеблях и черешках вызвано тем, что они являются местом транспорта нитратов к другим органам растений, где они ассимилируются до органических соединении азота. Способность же ткани накапливать нитраты связана с целым комплексом факторов как внутренних, так и внешних. Наибольшее их количество находится в нижней части листа, минимальное — в его верхушке.

Накопление нитратов меняется в зависимости от типа органа растения. В клубнях картофеля низкий уровень нитратов обнаружен в мякоти клубня, тогда как в кожуре и сердцевине их содержание возрастало в 1,1—1.3 раза. Сердцевина, кончик и верхушка столовой свеклы отличаются от остальных его частей повышенным содержанием нитратов. Поэтому у столовой свеклы необходимо отрезать верхнюю и нижнюю части корнеплода.

В белокочанной капусте наибольшее количество нитратов находится в верхушке стебля (кочерыжке). Верхние листья кочана содержат их в 2 раза больше, чем внутренние. И так же как у зеленых овощей, черешки листьев капусты отличаются более высоким содержанием нитратного азота, чем листовые пластинки.

Представители семейства тыквенных (кабачки, огурцы, патиссоны,

арбузы, дыни, тыква) широко представлены в ассортименте продуктов питания человека. Содержание нитратов в огурцах и кабачках уменьшается от плодоножки к верхушке плода, их больше в кожице, чем в семенной камере и мякоти. Поэтому перед употреблением в пищу необходимо отрезать часть плода, примыкающую к хвостику. То же самое необходимо еде дать и с плодами патиссона, поскольку больше всего нитратов находится в этой зоне плода. Больше нитратов сосредоточено по периферии плодов, чем в их середине.

Зоны с разным содержанием нитратов и в корнеплодах. В нижней части корнеплодов, где расположены мелкие всасывающие корешки содержание нитратов всегда выше, чем в верхней и средней части. В середине корнеплодов моркови уровень нитратов выше, чем в коре, и снижается в направлении от кончика корня к верхушке. Высоким он остается и в верхней части корнеплода редьки и редиса. Свекла столовая отличается повышенной способностью накопления нитратов. У нее основное количество их содержится в верхней части и кончике корнеплода.

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.

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 – 200мг; 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.

Нитраты под воздействием фермента нитратредуктазы восстанавливаются до нитратов, которые взаимодействуют с гемоглобином крови и окисляют в нём двухвалентное железо в трехвалентное. В результате образуется вещество метгемоглобин, который уже не способен переносить кислород. Метгемоглобинемия – это кислородное голодание (гипоксия), вызванное нитритами. Для образования 2000 мг метгемоглобина достаточно 1 мг нитрита натрия. В нормальном состоянии у человека содержится в крови около 2% метгемоглобина. Если содержание метгемоглобина возрастает до 30%, то появляются симптомы острого отравления (одышка, тахикардия, цианоз, слабость, головная боль), при 50% метгемоглобина может наступить смерть. Концентрация метгемоглобина в крови регулируется метгемоглобинредуктазой, которая восстанавливает метгемоглобин в гемоглобин. Метгемоглобинредуктаза начинает вырабатываться у человека только с трехмесячного возраста, поэтому дети до года, и особенно до трех месяцев, перед нитратами беззащитны.

Нитраты способствуют развитию патогенной (вредной) кишечной микрофлоры, которая выделяет в организм человека ядовитые вещества — токсины, в результате чего идёт токсикация, т. е. отравление организма. Основными признаками нитратных отравлений у человека являются:

синюшность ногтей, лица, губ и видимых слизистых оболочек;
• тошнота, рвота, боли в животе;
• понос, часто с кровью, увеличение печени, желтизна белков глаз;
• головные боли, повышенная усталость, сонливость, снижение работоспособности;
• одышка, усиленное сердцебиение, вплоть до потери сознания;
• при выраженном отравлении — смерть.

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.

Хроническое поступление субтоксичных доз нитратов приводит к тяжелым последствиям не так быстро, как при токсичных дозах, но так же неотвратимо. Ветеринарной практикой установлено, что при использовании кормов с высоким содержанием нитратов у коров, овец, свиней увеличивается число абортов. Исследования хронических отравлений у животных показали, что поражаются в первую очередь те органы и ткани, где происходит интенсивное размножение клеток.

Ф. Н. Субботин (профессор Филипп Никанорович Субботин и заслуженный деятель науки РСФСР, гигиенист) и Н. В. Волкова вводили нитраты и нитриты в куриные эмбрионы. При введении нитрита натрия до инкубации повреждалось 100% эмбрионов, после инкубации — 40.7%. нитратом натрия повреждалось соответственно 22,2 и 17,6%.

У цыплят отмечались уродства мозга, лаз, дефекты грудной и брюшной стенок, конечностей, клюва, редукция хвоста. Кроме того, наблюдалась значительная жировая и белковая дистрофия печени. Все изменения зависели от вводимой дозы. Чем раньше эмбрион начинал получать нитраты или нитриты, тем значительнее были изменения.

Н. В. Волкова, продолжая исследования на крысах, ежедневно вводила одной группе беременных самок нитрит натрия (0,05 мг/кг), другой — нитрат натрия (40 мг/кг). В результате увеличилась гибель эмбрионов, у них появились отеки, подкожные кровоизлияния, дефекты мозга, развитие их затягивалось. У некоторых эмбрионов отсутствовали задние конечности. Крысята, матери которых в течение всей беременности получали нитраты, рождались с низким средним весом, чаще гибли. Автор выяснила, что причиной снижения жизнеспособности крысят являются отклонения в становлении сердечного ритма и серьезные изменения в печени. Нарушения отмечены только у крысят, на их матерей нитрит натрия в дозе 0,05 мг/кг и нитрат натрия в дозе 40 мг/кг заметных воздействий не оказали.

Заслуживают внимания данные, полученные Н.И. Опополем с соавторами при определении допустимой суточной дозы (ДСД) нитратов для человека. Крысам в течение 10 мес. давали нитрат натрия в дозе 40мг/ кг и нитрат кальция в дозах 10 и 20 мг/кг. Впервые 6 мес. никаких различий в поведении и внешнем виде экспериментальных и контрольных животных не наблюдалось. К 10–ому месяцу затравки, у отдельных животных, получавших 40 мг/кг нитрата натрия, появились сначала единичные, а затем и множественные расчесы, и прокусы кожи. Позже такие явления стали наблюдаться у большинства животных этой группы, а также у получавших нитрат кальция в дозах 10 и 20 мг/кг. Животные становились осе покойными, агрессивными. Шерсть теряла блеск, становилась редкой, взъерошенной, особенно в области спины и передней части туловища, По мнению автора, это свидетельствует о том, что хроническое употребление нитратов приводит к аллергическим явлениям в организме.

Кроме того, в начале 10–го месяца затравки начался падеж животных. На вскрытии у павших животных обнаружены признаки пневмонии. Хроническое отравление нитратами опасно еще и тем, что восстанавливающиеся из них нитриты соединяются с аминами и амидами любых доброкачественных белковых продуктов и образуют канцерогенные нитрозамины и нитрозамиды.

Нитрозамины токсичны и канцерогенны в присутствии дополнительных ферментных систем, которые всегда имеются в организме теплокровных, а нитрозамиды проявляют эти свойства даже без дополнительной метаболизации и поражают в первую очередь кроветворную, лимфоидную, пищеварительную системы. Нитрозамины на ранних стадиях отравления подавляют иммунитет. Нитрозосоединения обладают мутагенной активностью.

Существует гипотеза о возникновении рака желудка. По этой гипотезе, в первые десятилетия жизни химический канцероген, вероятно нитрозосоединение, проникает в клетки верхней части пищеварительного тракта через повреждения защитной слизистой оболочки и вызывает мутацию клеток. Мутированные клетки вырабатывают слизь другого состава, рН повышается, в верхнюю часть желудочно–кишечного тракта проникают микроорганизмы, восстанавливающие нитраты в нитриты, образуются дополнительные нитрозосоединения. Атрофия и метаплазия слизистой желудка нарастает в течение 30—50 лет, пока у некоторых людей с такой патологией не возникнут злокачественные опухоли. На первый взгляд, 30—50 лет латентного периода — это очень много, но для тех, у кого отсчет начался с первого года жизни, с первого в жизни огурца с нитратами, срок в 30—50 лет вряд ли покажется большим.

Больше всего нитрозаминов обнаружено в копченых мясных изделиях, колбасах, приготовленных с добавлением нитритов до 80 мкг/кг. Нитрит и нитрат калия применяют при обработке мяса и мясных продуктов для сохранения красного цвета. В соленой и копченой рыбе находится до 110 мкг/кг нитрозаминов (в свежем мясе и рыбе 1 мкг/кг). Из растительных продуктов нитрозамины обнаружены, главным образом, в солено-маринованной продукции; из напитков — в пиве, где суммарное содержание их может достигать 12 мкг/л.

Пути поступления нитратов в организм человека

Содержание азота в организме человека массой 70 кг - 1,8 кг. В организм поступает азот с вдыхаемым воздухом в виде свободного азота, а также вместе с нитратами. Сами по себе нитраты малотоксичны. При небольшом поступлении с пищей они не накапливаются и легко выводятся из организма. Но, если нитраты поступают в организм в большом количестве, то происходит их частичное восстановление до нитритов, токсичность которых возрастает в 100 раз токсичности нитратов. Кроме того, в кишечнике человека нитраты под влиянием кишечной микрофлоры также способны превращаться в нитриты.

Всосавшись из кишечника в кровь, они взаимодействуют с гемоглобином крови и блокируют его дыхательную функцию, превращая часть гемоглобина в метгемоглобин, не способный переносить кислород от легких к тканям.

При образовании большого количества метгемоглобина (30 - 40%) возникает кислородное голодание тканей, что может вызвать поражение и центральной нервной системы. При содержании метгемоглобина 15 — 20% в крови возникает легкая слабость, головокружение, цианоз, головная боль. Но т.к. метгемоглобин довольно стойкое соединение и медленно переходит в гемоглобин, то ускорить этот процесс может вдыхание чистого кислорода.

Методы исследования содержания нитратов в продуктах растениеводства

Среди методов определения нитратов в продуктах главенствующее положение занимают физико-химические: спектрофотометрия, хроматография, электрохимия и хемилюминесценция.

Спектрофотометрические методы определения нитратов можно разделить на 4 группы, основанные на:

нитровании ароматических органических соединений (особенно фенолов);
• окислении органических соединений;
• восстановлении нитрат-ионов до нитрит-ионов;
• поглощении нитратов в УФ-области спектра. Получаемые соединения имеют максимум светопоглощения в ближней ультрафиолетовой и видимой областях спектра. Интенсивность светопоглощения пропорциональна содержанию нитратов в анализируемой пробе.

Давно известен метод газожидкостной хроматографии, который заключается в нитровании органических соединений ароматического ряда — бензола и его производных в присутствии серной кислоты, разделение их с помощью колонки, заполненной специальными сорбентами, испарении и количественном определении нитропроизводных пламенно-ионизационным детектором или детекторами электронного захвата.

Газохроматографический метод определения нитратов обладает высокой чувствительностью и достаточной точностью. Недостатком этого метода является влияние на результаты анализа сопутствующих веществ. Наличие галогенидов приводит к занижению результатов анализа, а загрязненность серной кислотой нитратами — к их завышению, причем оба влияния значимы и не поддаются оценке.

Способы снижения количества нитратов в продуктах растениеводства.

Очень важно не только знать, в каких растениях, в каких их частях, употребляемых в пищу содержатся нитраты, но и не менее важно знать, как уменьшить содержание ядовитых веществ, вредных для здоровья человека.

Перед приготовлением пищи обязательно мыть овощи перед приготовлением. Это снижает количество нитратов на 20%;
• Замачивать на длительное время (за 2 часа в воду переходит до 60% нитратов)
• Удалять перед употреблением части, которые содержат высокое количество нитратов.
• При бланшировании, тушении и жаренье содержимое нитратов в готовых кушаньях уменьшается на 10%. При варке большинства овощей на пару интенсивность снижения концентрации нитратов на 10-15 % ниже, чем при

варке в воде.
• При варке овощи гораздо лучше класть в холодную воду без соли. Солить к концу варки. Воду брать в количестве 1,0-1,2 л на 1 кг овощей, (соотношение вода: овощи должно быть 3:1). В картофеле, моркови, свекле, брюкве после чистки и мытья концентрацию нитратов снижается, соответственно, на 65%, 35%, 25% и 70 %. Слив первый отвар, можно дополнительно снизить количество нитратов.
• В случае приготовления многокомпонентных кушаний на овощной основе, технология которых которые предусматривают отваривание и жарение, концентрация нитратов снижается на 35 – 40 %.
• При квашении капусты содержание нитратов уменьшается в 2-3 раза, а при мариновании – в 3 раза. Заквашенную капусту употреблять лучше не раньше, чем через неделю, когда большая часть нитратов переходит в рассол.
• Салаты следует готовить непосредственно перед их употреблением и съедать сразу.
• Хранить овощи и плоды надо в холодильнике, т. к. при температуре +2°С невозможно превращение нитратов в более ядовитые вещества — нитриты.
• Чтобы уменьшить содержание нитритов в организме человека, надо в достаточном количестве использовать в пищу витамин С (аскорбиновую кислоту) и витамин Е, т. к. они снижают вредное воздействие нитратов и нитритов.

Практическая часть.

Полуколичественный метод определения нитратов с использованием дифениламина.

Этот метод может быть использован для анализа продукции растениеводства как ориентированный, результаты его не могут служить основанием для отбраковки продукции. Сущность метода состоит в визуальной оценке окрашенных соединений, образующихся при взаимодействии нитратов с дифениламином.

Нижний предел обнаружения нитратов в анализируемой пробе — 100 мг/кг.

Метод может быть использован при определении нитратов во всех продуктах растениеводства.

Оценку концентрации нитратов в пробе проводят путем визуального сравнения интенсивности окраски растворов сравнения и сока анализируемых образцов.

Дифениламин — белое кристаллическое вещество со слабым характерным запахом. Нерастворим в холодной воде. На свету окрашивается. Растворим в этаноле, эфире, бензоле, сероуглероде, метаноле, лигроине. Растворим в концентрированных минеральных кислотах, при разбавлении этих растворов выделяется в неизменном виде. Ядовит.

Приготовление раствора.

К 0,5 или 1,0 г дифениламина в химический стаканчик приливают при размешивании 100 мл концентрированной серной кислоты, затем осторожно добавляют 20 мл воды. Разогрев смеси способствует более быстрому и полному растворению индикатора.

Применяемые кислоты не должны содержать окислителей (азотной или азотистой кислот), придающих раствору дифениламина синюю окраску. Допустимо лишь слабо синее окрашивание. Для освобождения серной кислоты от окислителей 150—200 мл ее нагревают до выделения густых белых паров.

Раствор дифениламина устойчив в течение нескольких месяцев. Со временем он темнеет, особенно при хранении на свету, но это не мешает использовать его в роли индикатора. Окисленная форма фиолетового цвета, восстановленная бесцветная.

Чувствительность дифениламина зависит от температуры и концентрации кислоты. Лучший переход окраски наблюдается при температуре ~20°С, при 12 °С чувствительность понижается в 5 раз. При 50°С и выше синее окрашивание неустойчиво.

Ход определения

В чашку Петри положить несколько срезов той или иной части растения. Затем на каждый срез нанести по одной капли 1%-го раствора дифениламина и следить за появлением синей окраски. Интенсивность этой окраски сравнить с табл. 1.

Таблица 1

Визуальные признаки
окраски среза

Содержание
нитратов

Бледно-голубоватая,
очень быстро наступает обугливание

Низкое

Синяя, постепенно исчезающая

Среднее

Темно-синяя или темно-фиолетовая,
быстро наступающая, устойчивая

Высокое

 
 

Фотометрический метод с салицилатом натрия

Основная реакция исследования.

В среде концентрированной серной кислоты нитрат-ионы реагируют с салицилатом натрия, образуя смесь 3-нитросалициловой и 5-нитросалициловой кислот, соли которых в щелочной среде имеют желтую окраску. Без разбавления или концентрирования нитрат-ионы можно определить в концентрациях от 0,1 до 20 мг/л.

Реактивы

Салицилат натрия, 0,5%-ный раствор, всегда свежеприготовленный. Растворяют 0,5 г соли в 100 мл дистиллированной воды.

Серная кислота, плотность 1,84 г/см3 хч или чда. не должна содержать нитратов.

Раствор едкого натра и сегнетовой соли. Растворяют 400 г едкого натра чда и 60 г сегнетовой соли чда в дистиллированной воде н после охлаждения разбавляют до 1 л.

Стандартный раствор нитрата калия. Основной раствор. Растворяют 0,1631 г KNO3 чда, высушенного при 105°С, в дистиллированной воде, прибавляют 1 мл хлороформа н разбавляют водой до 1 л, в 1 мл этого раствора содержится 100 мкг  .

Рабочий раствор. Разбавляют 10 мл основного раствора дистиллированной водой до 100 мл; 1 мл полученного раствора содержит 10 мкг . Применяют только свежеприготовленный раствор.

Гидроксид алюминия, суспензия. Растворяют 125 г алюмокалиевых или алюмоаммонийных квасцов в 1 л воды, нагревают раствор до 60°С и медленно, при непрерывном перемешивании прибавляют 55 мл концентрированного раствора аммиака. Дают смеси постоять около 1 ч, переносят в большую бутыль (около 8 л) и промывают осадок гидроксида алюминия многократной декантацией дистиллированной водой до удаления хлоридов, нитритов, нитратов и аммиака.

Ход определения.

Для калибровочного графика отбрали 0; 0,5; 1,0; . 20,0 мл рабочего стандартного раствора нитрата калия; довели дистиллированной водой до 20 мл, провели определение, как описано ниже, и построили калибровочный график в координатах: оптическая плотность-концентрация нитрат-ионов.

Так как, анализируемый сок содержит окрашенные органические вещества, отбирали 150 мл пробы, прибавили 3 мл суспензии гидроксида алюминия, тщательно перемешиваем, оставляем на несколько минут и фильтруем, отбрасывая первые порции фильтрата. Если после обработки суспензией гидроксида алюминия, раствор остаётся окрашенным, то рекомендуем в фильтрат поместить активированный уголь на 5 минут, а после отфильтровать. К 20 мл фильтрата (или первоначальной пробы, если обработку гидрооксидом алюминия не проводили) прибавли 2 мл раствора салицилата натрия и выпарили в фарфоровой чашке на водяной бане досуха. После охлаждения сухой остаток смачивают 2 мл серной кислоты и оставляют на 10 мин. Затем содержимое чашки разбавляют 15 мл дистиллированной воды, приливают 15 мл раствора едкого натра и сегнетовой соли, переносят количественно в мерную колбу вместимостью 50 мл, обмывая стенки чашки дистиллированной водой, охлаждают до комнатной температуры, доводят дистиллированной водой до метки и полученный окрашенный раствор фотометрируют на КФК - 2 при  = 400 им, пользуясь кюветами с толщиной слоя 5 см. В течение 10 мин после прибавления раствора едкого натра окраска не изменяется. Из найденного значения оптической плотности вычитаем оптическую плотность раствора, полученного в холостом опыте, в котором 20 мл дистиллированной воды подвергают такой же обработке.

Результат определения находят по калибровочному графику.

Рис.1 Изменение зависимости оптическая плотность от концентрации

Мешающие вещества.

Мешают определению окрашенные органические вещества. Их предварительно удаляли обработкой суспензией гидроксида алюминия. Если же окрашенные вещества образуются под действием серной кислоты на остаток после выпаривания, то этот метод определения нитратов применять нельзя. Хлориды в концентрациях, превышающих 200 мг/л, мешают определению. Их можно удалить обработкой пробы сульфатом серебра, но в большинстве случаев высокая чувствительность метода допускает устранение мешающего влияния хлоридов простым разбавлением пробы. Железо мешает в концентрациях, превышающих 5 мг/л. Его можно предварительно отделить (а также и большинство тяжелых металлов) указанной выше обработкой суспензией гидроксида алюминия.

Нитриты не мешают, если концентрация их не превышает 1- 2 мг/л. Если концентрация нитрит-ионов больше 2 мг/л, рекомендуется удалить их выпариванием 20 мл пробы на водяной бане досуха с добавлением 0,05 г сульфата аммония.

Объекты исследования

Объектами исследования служили капуста, маргеланская редька и огурцы. Образцы были куплены на рынке «Славянский мир», в супермаркете «Лента» и с дачного участка.

Анализ результатов

Полуколичественный метод показал, что большое количество нитратов содержится в маргеланской редьке и в кожуре огурцов купленной в супермаркете «Лента», так как темно-фиолетовая окраска быстро наступала и была устойчива. Средние количество нитратов содержалось в капусте (кочерыга), в маргеланской редьке и в кожуре огурцов приобретенные на рынке «Славянский мир», так как синяя окраска постепенно исчезала. Овоши, которые были взяты с дачного участка и мякоть огурца не имели нитратов.

Для определения концентрации нитратов в овощах применяли фотометрический метод с салицилатом натрия. Сначала получили величины оптическую плотность и концентрация нитратов стандартного раствора нитрата калия и построили калибровочный график. Затем определяли оптическую плотность анализируемой пробы на КФК - 2 при  = 400 им. Из полученного результата оптической плотности вычитаем оптическую плотность раствора, полученного в холостом опыте. Концентрацию находили по калибровочному графику. Результаты исследования представлены в таблице 2.

Таблица 2.

Анализируемая проба

Оптическая плотность в холостом опыте

Оптическая плотность, D

Концентрация, С мкг/мл

Концентрация, С мг/кг

Маргеланская редька (супермаркет «Лента»)

0,165

1,5

4,6

4,6

Огурцы (супермаркет «Лента»)

0,165

1,3

4,0

4,0

Капуста (супермаркет «Лента»)

0,165

0,365

0,74

0,74

Маргеланская редька (рынок «Славянский мир»)

0,165

0,71

2,54

2,54

Капуста (рынок «Славянский мир»)

0,165

0,367

0,78

0,78

Огурцы (рынок «Славянский мир»)

0,165

0,5

1,2

1,2

Капуста (с дачного участка)

0,165

0,167

0

0

Маргеланская редька (с дачного участка)

0,165

0,4

0,84

0,84

ПДК редьки составляет 1000мг/кг, огурец тепличный – 400 мг/кг и капусты поздней – 500 мг/ кг, что представлено в источнике [7]. Обнаруженные нами нитраты в соках овощей, представленные в таблице 2 свидетельствует о том, что содержание нитратов в данных образцах не превышают разрешенных норм [2]. Однако, овощи с меньшим содержанием нитратов являются наиболее качественными, поэтому при покупательском выборе следует предпочтение отдавать с меньшим содержанием нитратов.

Таким образом, наибольшее содержание нитратов находится в маргеланской редьке и в огурцах купленной в супермаркет «Лента». Максимальное количество нитратов в овощной продукции накапливается при применении аммиачной и натриевой селитры, а минимальное – при внесении мочевины, сульфата аммония удобрения. На накопление нитратов в овощной продукции оказывает влияние влажность почвы. Более умеренное азотное питание растений отмечается при режиме орошения на уровне 80–90% наибольшей влажности.

Экспериментально доказали, что количественную методику нельзя применять, если анализируемая проба не очищена от органических веществ, так как происходит окисление этих веществ и проба окрашивается в темно – коричневый цвет. Поэтому фильтрат после обработки суспензией гидроксида алюминия, дополнительно очищали адсорбентом (активированный уголь) и проводили фильтрования.

Выводы.

Определены нитраты полуколичественным методом с дифениламином в капусте, маргеланской редьке и огурцах, которые были приобретены на рынке «Славянский мир», в супермаркете «Лента» и с дачного участка.

Фотометрическим методом с салицилатом натрия было найдено концентрация нитратов в овощах по калибровочному графику.

Экспериментально доказали мешающие влияние органических веществ на результаты исследования фотометрическим методом с салицилатом натрия.

В своих исследованиях мы внесли поправку в методику фотометрического определения концентрации нитратов с салицилатом натрия, которая заключается в дополнительной очистке анализируемой пробы от органических веществ при помощи активированного угля.

Заключение.

В процессе ознакомления с научной литературой мы выяснили, что бывает не только отравление нитратами при их большом превышении максимально допустимых норм в продуктах, но и различные расстройства и заболевания из-за частого их употребления с растительной пищей даже в небольших количествах. Разные овощи и фрукты накапливают нитраты в зависимости от времени сбора и от условий выращивания. В разных частях плода, корнеплода, клубней или как у капусты недоразвившейся почки, количество нитратов разное. Как выяснилось, в овощах тепличного происхождения наибольшее количество нитратов из-за совокупности экологических факторов.

На основании полученных результатов мы поставил перед собой следующие задачи:

познакомить жителей г. Саратова со сложившейся обстановкой на рынке и в магазинах с продукцией растениеводства и предложить разработанные учёными рекомендации по уменьшению содержания нитратов в продуктах питания; 

продолжить работу по изучению содержания нитратов в других продуктах растениеводства;
• изучить возможность выращивания растений с наименьшим накоплением нитратов и донести эти данные до жителей посёлка, имеющих дачные участки и частные домовладения;

продолжить исследовательскую работу по проверке овощей на нитраты выращенную в разный период года;
• продолжить просветительскую работу среди учащихся пропаганды полученных знаний, с целью сохранения здоровья.

Литература.

Эмануэль Н.М., Заинков Г.Е. химия и пища. – М.: Наука, 1986. –173с., 6 ил. –(Серия «Наука и технический прогресс»).

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, 592 с.

Дорофеева Т.И. Эти двуликие нитраты. Химия в школе, 2002, № 5, с. 45

Мельниченко Г.Ф., Кирсанова В.Ф., Биткова Н.П. Выращивание экологически чистой овощной продукции: томаты, перец, баклажаны. Благовещенск, 1993, 62 с.

Скурихин И.М., Нечаев А.П. Все о пище с точки зрения химика. М.: Высшая школа, 1991, 288 с.

Щитова Э.П. Опыты по химии с экологической направленностью. Благовещенск, 1993, 27 с.

www. Med-complect.ru

Просмотров работы: 334