Обнаружение нитратов в овощах и фруктах

МОУ СОШ №5
«Обнаружение нитратов в овощах и
фруктах»
Автор: ученица 11 «А» класса
Мещерякова Анна
Руководитель: преподаватель
биологии и экологии
Журило Татьяна Васильевна
г. Гусев
2010 год
Содержание
1. Введение…………………………………………………………...3
2. Обзор литературы: «Нитраты и их влияние на организм»…….4
3. Практическая часть: «Обнаружение нитратов в овощах и
фруктах……………………………………………………………10
4. Заключение……………………………………………………….14
5. Список литературы………………………………………………15
2
Введение
Общеизвестно, что самое дорогое у человека — это его здоровье, которое невозможно
купить и которое во многом зависит от правильного питания. Недаром существует
пословица: “Скажи мне, что ты ешь, и я скажу тебе, чем ты болеешь”.
Для большинства уже не секрет, что для укрепления здоровья лучше есть больше
фруктов, овощей и меньше животной пищи. Но фрукты и овощи должны быть полезными
и чистыми от таких веществ, как нитраты и нитриты.
Цель работы: обнаружение нитратов в овощах и фруктах.
Задачи работы:
- изучить литературу о нитратах и нитритах;
- овладеть методикой их определения;
- определить содержание нитратов и сравнить его в сельскохозяйственной продукции,
купленной в магазине и выращенной на собственном огородном участке.
3
Обзор литературы:
«Нитраты и их влияние на организм»
1. Общая характеристика нитратов.
Азот — это один из самых важнейших химических элементов в жизни растений, т. к. он
необходим для синтеза аминокислот, из которых образуются белки. Растение получает
азот из почвы в виде минеральных азотных солей (нитратных и аммиачных). Впервые
заговорили о нитратах в нашей стране в 70-х годах, когда в Узбекистане случилось
несколько массовых желудочно-кишечных отравлений арбузами из-за их чрезмерной
подкормки аммиачной селитрой (1). Корневые системы растений хорошо усваивают
нитраты. В растениях азот подвергается сложным превращениям. Метаболизм азота в
растениях — это сложный процесс, и нитраты занимают в нём промежуточное положение:
HNO3 – HNO2 – (HNO)2 – NH2OH + NH3 |(нитрат) (нитрит) (гипонитрит)
(гидроксиламин) (аммиак). Нитраты в растениях восстанавливаются до нитритов. В этом
процессе участвуют различные металлы (молибден, железо, медь, марганец), и при этом
происходит интенсивная трата углеводов, т. к. на восстановление требуется энергия,
источником которой являются углеводы. Нитриты могут накапливаться в растениях и
этим подавлять их рост. Но основная часть нитритов, подвергаясь дальнейшим
превращениям, даёт аммиак (NH3) (1).
Аммиак реагирует с некоторыми органическими кислотами, в результате чего
образуются три аминокислоты: глутаминовая, аспаргиновая и аланин (процесс первичного
амминирования). Производные аминокислот – амиды являются материалом для
построения остальных 17 аминокислот в процессе переамминирования (2). Если по каким
– либо причинам цепь этих превращений нарушается (например, в результате избытка
азотных удобрений в почве), то нитраты не успевают полностью превратиться в
аминокислоты. Часть их может пройти через паренхиму корня, подняться с восходящим
током и отложиться в различных органах растения. Аминокислоты безвредны, они
являются строительным материалом для белков, из которых построено всё живое на
Земле. Нитраты же в больших количествах вредны (2).
Излишек азотных удобрений ведёт к снижению качества растительной продукции,
ухудшению её вкусовых свойств, снижению выносливости растений к болезням и
вредителям, что, в свою очередь, вынуждает земледельца увеличивать применение
ядохимикатов. Особенно резко проявляется отрицательное действие удобрений и
ядохимикатов при выращивании овощей в закрытом грунте. Это происходит потому, что в
теплицах вредные вещества не могут беспрепятственно испаряться и уноситься потоками
воздуха. После испарения они оседают на растения (3).
2. Влияние нитратов на организм человека.
В мировой науке о нитратах знали уже гораздо раньше. Сейчас общеизвестно, что
нитраты обладают высокой токсичностью для человека (5):
1. 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. Поэтому нарушается нормальное дыхание
клеток и тканей организма (тканевая гипоксия), в результате чего накапливаются
молочная кислота, холестерин, резко падает количество белка.
4
2. Установлено, что нитраты могут угнетать активность иммунной системы организма,
снижать устойчивость организма к отрицательному воздействию факторов окружающей
среды;
3. Особенно опасны нитраты для грудных детей, т. к. их ферментная основа
несовершенна, а восстановление метгемоглобина в гемоглобин идёт медленно.
4. 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 (3, 5).
5. Нитраты снижают содержание витаминов в пище, которые входят в состав многих
ферментов, стимулируют действие гормонов, а через них влияют на все виды обмена
веществ.
6. У беременных женщин возникают выкидыши, у здоровых мужчин — снижение
потенции.
7. При длительном поступлении нитратов в организм человека (пусть даже в
незначительных дозах) уменьшается количество йода, что приводит к увеличению
щитовидной железы.
8. Установлено, что нитраты сильно влияют на возникновение раковых опухолей в
желудочно-кишечном тракте у человека.
9. Нитраты способны вызывать резкое расширение сосудов, в результате чего
понижается кровяное давление.
10. Снижается работоспособность человека, возникает головокружение и даже потеря
сознания, в крови увеличивается содержание молочной кислоты, холестерина,
лейкоцитов, снижается количество белков, блокируется гемоглобин (2).
Выше уже было сказано о том, что нитраты при некоторых условиях могут
восстанавливаться в нитриты. В кислой среде нитриты дают азотистую кислоту, а она,
взаимодействуя с вторичными и третичными аминами, образует канцерогенные
нитрозамины (1):
. Из растительных продуктов нитрозамины обнаруживаются в основном в соленомаринованных изделиях, а из напитков – в пиве, где суммарное содержание их может
достигать 12 мкг/л.
5
В Российской Федерации допустимая среднесуточная доза нитратов — 312 мг, но в
весенний период реально она может достигать 500 – 800 мг/сутки.
Пути попадания нитратов в организм человека:
1. Через продукты питания растительного и животного происхождения;
2. Через питьевую воду;
3. Через лекарственные препараты.
В питьевой воде из подземных вод содержится до 200 мг/л нитратов, гораздо меньше их
в воде из артезианских колодцев. Нитраты попадают в подземные воды через различные
химические удобрения (нитратные, аммонийные), с полей и от химических предприятий
по производству этих удобрений. Наибольшее количество нитратов содержится в
грунтовых водах (1). Само по себе присутствие нитратов в растениях — нормальное
явление, т. к. они являются источниками азота в этих организмах, но излишнее
увеличение их крайне нежелательно, т. к. они (как мы уже знаем) обладают высокой
токсичностью для человека и домашних животных. Нитраты в основном скапливаются в
корнях, корнеплодах, стеблях, черешках и крупных жилках листьев, значительно меньше
их в плодах. Однако следует запомнить, что допустимое суточное потребление нитратов с
пищей составляет 5 мг на 1 кг веса человека. (6)
3.Предельно допустимые концентрации нитратов в продуктах растениеводства (8):
Продукт
Содержан
ие,
мг/кг
Kартофель
250
Kапуста белокочанная
ранняя
900
Kапуста бело-кочанная
поздняя
500
Морковь ранняя
400
Морковь поздняя
250
Томаты
150/300
Огурцы
150/400
Свекла столовая
1400
Лук репчатый
80
Листовые овощи
(салат, петрушка, укроп)
2000
Перец сладкий
200
Kабачки
400
Дыни
90
Арбузы
60
Виноград
60
6
Яблоки, груши
60
Нитратов также больше в зеленых плодах, чем в спелых. Больше всего нитратов
содержится в салате (особенно в тепличном), в редьке, петрушке, редисе, столовой свёкле,
капусте, моркови, укропе:
- в свекле и моркови больше нитратов в верхней части корнеплода, а в моркови также и
в его сердцевине;
- в капусте — в кочерыжке, в толстых черешках и в верхних листьях (7).
Выяснено также, что у всех овощей и плодов больше всего нитратов содержится в их
кожице. (6)
По способности накапливать нитраты овощи, плоды и фрукты делятся на 3 группы (6):
- 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.
4.Накопление нитратов в растениях зависит от комплекса причин:
- от биологических особенностей самих растений и их сортов. Выяснено, что больше
всего нитратов содержится в редисе сорта “Красный великан” по сравнению с другими её
сортами (“розовый с белым кончиком”, “жара” и др.).
- от возраста растений: в молодых органах их больше (кроме шпината и овса). Меньше
накапливается нитратов в гибридных растениях. Нитратов больше в ранних овощах, чем в
поздних.
7
- от режима минерального питания растений. Так, микроэлементы (особенно молибден)
снижают содержание нитратов в редисе, редьке и цветной капусте; цинк и литий — в
картофеле, огурцах и кукурузе. Уменьшается содержание нитратов в растениях и в
результате замены минеральных удобрений на органические (навоз, торф и др.), которые
постепенно разлагаются и усваиваются растениями. Органические удобрения
положительно влияют на капусту, морковь, свеклу, петрушку, картофель, шпинат.
Нерациональное, халатное использование химических удобрений, чрезмерные дозы их
приводят к сильному накоплению нитратов, особенно в столовых корнеплодах.
Содержание нитратов возрастает сильнее при использовании нитратных удобрений
(KNO3, NaNO3, Ca(NO3)2), чем при употреблении аммонийных. За последние годы (по
словам руководителя лаборатории пищевой токсикологии института питания Т. С.
Хотимченко) произошло существенное снижение нитратов в продуктах отечественного
растениеводства по причине меньшего использования химических удобрений в виду их
дороговизны. Если в 1988 – 89 годах ПДК по нитратам превышал 15% у овощей, то теперь
— не более 3%.
- от факторов окружающей среды (температуры, влажности воздуха, почвы,
интенсивности и продолжительности светового освещения):
- чем длиннее световой день, тем меньше нитратов в растениях;
- при влажном и холодном лете количество нитратов увеличилось в 2,5 раза.
- при повышении температуры до 20 °С количество нитратов снизилось в столовой
свекле в 3 раза. Нормальная освещённость растений снижает содержание нитратов,
поэтому в тепличных растениях нитратов больше (6).
5. Способы уменьшения содержания нитратов в овощах и фруктах:
- Снижается количество нитратов при термической обработке овощей (мойке, варке,
жарке, тушении и бланшировке). Так, при вымачивании — на 20 – 30%, а при варке — на
60-80% (2, 8):
- в капусте — на 58%;
- в столовой свекле — на 20%;
- в картофеле — на 40%.
При этом следует помнить, что при усиленной мойке и бланшировании (обваривании
кипятком) овощей в воду уходят не только нитраты, но и ценные вещества: витамины,
минеральные соли и др. (9).
- Тщательное промывание овощей уменьшает содержание в них нитратов на 10 %,
механическая очистка дает снижение ещё на 15 – 20 % (2).
- Чтобы снизить количество нитратов в старых клубнях картофеля, его клубни следует
залить 1%-ным раствором поваренной соли.
- У кабачков и баклажанов необходимо срезать верхнюю часть, которая примыкает к
плодоножке.
8
- Т. к. нитратов больше в кожуре овощей и плодов, то их (особенно огурцы и кабачки)
надо очищать от кожуры, а у пряных трав надо выбрасывать их стебли и использовать
только листья.
- У огурцов, свеклы, редьки надо срезать оба конца, т. к. здесь самая высокая
концентрация нитратов.
- 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.
- Выяснено, что при консервировании на 20 – 25% уменьшается содержание нитратов в
овощах, особенно при консервировании огурцов, капусты, т. к. нитраты уходят в рассол и
маринад, которые надо выливать.
- Салаты следует готовить непосредственно перед их употреблением и съедать сразу.
- Перед употреблением вымачивать в холодной воде в течение 1-1,5ч, что снижает
содержание нитратов на 20-30% (2, 9). 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 (11).
-Уменьшает содержание квашение, соление, маринование. А вот сушка, приготовление
соков, пюре, наоборот, повышают (2)!
- Зелень – петрушку, укроп, салат 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 практические не обнаруживаются. После этого зелень можно
без опасений употреблять в пищу (11).
Для определения нитратов существует множество специальных методик. Самый
простой способ – это попробовать на вкус. Дело в том, что овощи с очень большим
содержанием нитратов имеют, как правило, неестественный вкус. Их неприятно жевать и
глотать, они не доставляют никакого удовольствия. Причем "на вкус" выявляется не
отдельно нитратность или что-либо еще, а сумма качеств того, что мы жуем. Такая
оценка, собственно, заложена природой. Ведь наш язык - чрезвычайно чувствительный
орган, если не притуплять его восприимчивость неподходящей едой. Дегустаторы
различают тончайшие вкусовые оттенки даже тогда, когда лабораторными
исследованиями не удается уловить разницу.
6. Способы определения нитратов в сельскохозяйственной продукции.
1. ГОСТ 29270-95 рекомендует определять нитраты в овощах способом восстановления
нитратов до нитритов на кадмиевой колонке; затем нитриты переводят в окрашенное
азосоединение, которое и фотометрируют (11).
2. Ионометрический метод определении нитратов с помощью нитратного электрода.
3. Использование нитрат – теста (8).
9
4. Качественная реакция нитратов на 1%- раствор дифениламина (или использование
антипирином (пирамидон), стрептоцидом), которые выполняют функцию восстановителя,
при этом появляется характерное окрашивание (2, 4).
Практическая часть
«Обнаружение нитратов в овощах и фруктах»
Для решения своей цели я поставила следующие задачи:
1. Исследовать продукты на содержание нитратов с помощью иономера;
2. Исследовать продукты на содержание нитратов с помощью тест- системы для
экспресс- анализа содержания нитратов в продуктах питания;
3. Сделать вывод о проделанном исследовании и составить рекомендации.
Работа проводилась с 12 января 2009 года по 28 февраля 2009г. Исследования
проводила на базе СЭС города Гусева и в домашних условиях.
1. В лаборатории СЭС я определяла содержания нитратов в овощах ионометрическим
методом. Сущность метода состоит в извлечении нитратов из анализируемого материала
раствором алюмокалиевых квасцов и последующим измерении концентрации нитратов с
помощью ионоселективного электрода. Для исследования были взяты овощи,
выращенные на собственном земельном участке и купленные в магазине: морковь,
капуста и свёкла.
Ход работы:
1. Выбранные продукты моют водой, вытирают чистой тканью, и разрезают
крестообразно вдоль оси на 4 равные части.
2. Капусту необходимо прокрутить на мясорубке, а остальные корнеплоды натереть
на мелкой тёрке.
3. Взять одинаковое количество (10 г) обработанных продуктов, поместить в колбы и
добавить алюмокалиевые квасцы.
4. В течение 2 мин. помешивать содержимое колбы.
5. Провести калибровку иономера.
6. Измерить с помощью электродов содержание нитрат - ионов в мг/кг.
7. Сравнить с допустимым значением и сделать вывод.
Результаты исследования:
Наименование продукта
МОРКОВЬ
СВЁКЛА
КАПУСТА
Содержание нитрат - ионов в мг/кг
Овощи, купленные в
Овощи, выращенные на
магазине
собственном участке
183
91,9
284
231
903
717
10
По данным исследования видно, что продукты купленные в магазине содержат больше
нитрат - ионов, чем выращенные на собственном участке. Однако, во всех исследуемых
пробах, концентрация ионов не превышает среднего допустимого значения.
та
овощи с
огородного
участка в мг/кг
ка
пу
с
ёк
ла
допустимое
содержание в
мг/кг
овощи из
магазина в мг/кг
св
м
ор
ко
вь
1600
1400
1200
1000
800
600
400
200
0
Отсюда можно сделать вывод, что не вся продукция, искусственно выращенная, вредна
для нашего здоровья. Всё зависит от поставщика товара. Ведь в наше время информация о
некачественной той или иной продукции распространяется очень быстро. Поэтому при
покупке необходимо поинтересоваться, кто поставщик данной продукции. Но лучше всего
употреблять овощи с собственного огорода. А нашей главной задачей как потребителя
состоит в том, чтобы в процессе приготовления снизить содержание нитратов.
2. Нитрат- тест помогает быстро определить содержание нитратов в продуктах. Однако
этот тест не применяется при анализе продуктов, имеющих интенсивно окрашенный сок
(свекла, морковь). Это эксперимент я проводила дома и выбрала следующие продукты:
картофель, яблоки, огурец, помидор, груша.
11
Ход работы:
1.
Картофель, томаты, огурцы, яблоки, груши промыть водой, обтереть досуха
чистой тканью;
2.
Разрезать крестообразно вдоль ростовой оси;
3.
Анализировать сок, выступивший в средней части корнеплода (при
необходимости кусочек продукта перетереть до кашеобразного состояния)
4.
Извлечь индикаторную полоску из пакета, отрезать от полоски рабочий участок
размером около 5 мм. Не снимая полимерного покрытия опустить полоску в раствор на 510 сек. или смочить соком. Через 3 мин. сравнить окраску участка с образцами
контрольной шкалы
Результаты нитрат-тестирования:
700
600
500
400
300
200
допустимое
содержание
нитратов
продукт с
огородного
участка
продукт,
купленный в
магазине
100
ка
рт
оф
ел
ь
яб
ло
ки
ог
ур
ец
гр
уш
по
а
м
ид
ор
0
12
По данным исследования лидером на содержание нитратов оказался огурец,
концентрация нитрат-ионов которого на много превышает предельно допустимый
уровень. Можно сделать вывод, что свежие огурцы, продаваемые зимой, выращиваются в
теплицах, поэтому в них накапливаются в больших количествах нитраты. На яблоки и
груши тест почти не подействовал, что и требовалось ожидать. Ведь, как правило, по мере
продвижения нитрат - соединений по стволу дерева, они вступают во множество
химических реакций и на плодах особо не отражаются. Почти не подействовала
индикаторная бумага на помидоре. Что же касается картофеля, то здесь получился
неожиданный результат. Оказывается, мой дедушка летом использовал азотные
минеральные удобрения, но скрыть этого ему не удалось. Несмотря на то, что прошло
достаточно долгое время, тест- система выявила содержание нитратов. Но не стоит
ссылаться только на использование удобрения. Ведь как выяснилось, одним из важных
факторов являются и климатические условия (лето было нежаркое и дождливое).
13
Заключение
Проблема токсичного накопления нитратного азота на современном этапе является
одной из наиболее острых и актуальных. Решением этой задачи заняты многие научноисследовательские учреждения всего мира, но, несмотря на пристальное внимание к этой
проблеме, до сих пор радикального решения пока не найдено.
В результате своей работы я сделала следующий выводы:
1. Лучше всего употреблять овощи с собственного огорода и овощи, выращенные в
открытом грунте.
2. Не всегда в растениях, выращенных на собственных участках, содержание нитратов
минимально. Это зависит от нашего способа выращивания той или иной культуры и от
погодных условий.
3. Для уменьшения содержания нитратов в овощах и фруктах рекомендуется срезать те
части овощей, в которых их концентрация максимальна. То есть, в капусте – это
кочерыжка и зеленые верхние листья, в корнеплодах – это низ (корень), а в огурцах,
кабачках и т.п.– это место крепления плодоножки.
4. Каждой порядочной хозяйке необходимо овладеть способами уменьшения
концентрации нитратов в овощах и фруктах (в процессе приготовления) с целью
обеспечения здорового питания всей семьи.
От данной работы я получила много удовольствия и полезной новой информации.
Владение информацией о накапливании нитратов в растениях и о превращении нитратов в
нитриты и нитрозамины поможет вам правильно питаться и сохранить свое здоровье.
.
14
Список литературы
1. Гайлите М., Гайлитис М. Ещё раз о нитратах, «Наука и мы», № 6, 1990 г.
2. Грицайчук В. В., Кисилевская Е. Я. Обнаружение нитратов в растениях, «Биология в
школе», № 3, 1989 г.
3. Крискунов Е. А. и др. Экология: 9 класс: Учеб. для общеобразоват. учеб. заведений. М.: Дрофа, 1995 г.
4. Пасечник В.В. Школьный практикум. Экология.9 кл.- М.: Дрофа, 1998 г.
5. Соколов О. А. Нитраты под строгий контроль, «Наука и жизнь», № 3, 1988 г.
6. Соколов О. А. Особенности распределения нитратов и нитритов в овощах. Картофель
и овощи, «Наука и жизнь», № 6, 1987 г.
7. Сухова Т. С. Контрольные и проверочные работы по биологии. 6-8 кл.: Метод. Пособие
– М.: Дрофа, 1996 г.
8. Тест - система для экспресс-анализа содержания нитратов. Предельно допустимые
уровни содержания нитратов. Научно – производственное объединение ЗАО «Крисмас+».
Кампания «Детство», Калининград.
9. Чапкявиченс Э. С. Как уменьшить содержание нитратов и нитритов в овощах,
«Здоровье», №3, 1988 г.
10. Эвенштейн 3. Нитраты, нитриты, нитрозамины, «Общественное питание», №3, 1989 г.
11. Электронный журнал « Аналитическая химия».
15
16