Методика "Загрязнение нитратами различных частей растений и их определение в различных культурах".

Работа № 9. Загрязнение нитратами различных частей растений и их определение в различных культурах. Методические рекомендации к работе. Нитраты   –   неотъемлемая   часть   всех   экосистем,   так   как   процесс нитрификации, ведущий к образованию окисленных соединений азота, носит глобальный   характер.   Применение   азотных   удобрений   также   приводит   к увеличению поступлений азота в растения. Его избыточное потребление ведет к   накоплению   нитратов   в   растениях.   Недостаток   других   удобрений (фосфорных, калийных) так же ведет к их замене на ионы азота. Увеличивает уровень нитратов и недостаток у ряда растений фермента нитратредуктазы, превращающего нитраты в белки. Ввиду   этого   наблюдается   четкое   разделение   видов   и   сортов   растений   по накоплению   и   содержанию   нитратов.   Накопителями   нитратов   являются тыквенные, капустные, сельдерейные. Наибольшее их количество содержится в петрушке, укропе, сельдерее. (табл. 1), наименьшее – в томатах, баклажанах, чесноке, зеленом горошке, винограде, яблоках. Накопление нитратов также отличается и по сортам растений. Так зимние сорта капусты накапливают их меньше, чем летние.  Наибольшее количество нитратов содержится в сосущих и проводящих частях   растений   –   корнях,   стеблях,   черешках   и   жилках.   Так,   у   капусты наружные листья кочана содержат в 2 раза больше нитратов, чем внутренние. А в жилках и кочерыжке в 2­3 раза больше, чем в листовой пластинке.  Таблица 1. Содержание нитратов и их допустимые концентрации. Вид растения Содержание нитратов Арбузы Баклажаны Брюква Горошек зеленый Дыни Капуста белокочанная 40­600 80­270 400­550 20­80 40­500 600­3000 Допустимые концентрации Для   открытого грунта 60 Для   закрытого грунта 400 90 900 Капуста кольраби Кабачки Картофель Кресс­салат Лук зеленый Лук репчатый Морковь Огурцы Перец сладкий Петрушка зелень Редька черная Редис Репа Салат Свекла столовая Томаты Укроп Фасоль Чеснок Шпинат Щавель 160­2700 400­700 40­980 1300­4900 40­1400 60­900 160­2200 80­560 40­330 1700­2500 1500­1800 400­2700 600­900 400­2900 200­4500 10­180 400­2200 20­900 40­300 600­4000 240­400 400 400 250 2000 600 80 400 150 200 1800 1300 1500 700 2000 1400 150 2000 1200 400 3000 800 400 400 3000 300 3000 Распределение нитратов в растениях (мг/кг сырой массы) В   результате   употребления   продуктов   с   нитратами   можно   заболеть метгемоглобией.   При   этом   нитрат   –   ионы   проникают   в   гемоглобин   крови человека,   превращая   в   нем   железо   из   двух   –   в   трехвалентное,   а образовавшийся при этом метгемоглобин не способен переносить кислород. Человек   испытывает   кислородную   недостаточность:   задыхается   при физических нагрузках. В желудочно – кишечном тракте избыточные нитраты под действием микрофлоры кишечника превращается в токсичные нитриты, а потом в нитрозоамины, являющиеся сильнейшими канцерогенами. Содержание   нитратов   можно   уменьшить   вымачиванием,   кипячением продуктов   (если   отвар   не   используется),   удалением   тех   частей,   которые больше содержат нитратов. Допустимые  формы нитратов  (по  данным  ВОЗ) составляют 5 мг (по нитрат­Иону) в сутки 1 кг масса взрослого человека, т.е при массе 50­60 кг­ это220­300 мг, а при 60­70 кг­300­350 мг. В   предлагаемой   работе   изложен   метод   определения   нитратов   у   различных   видов,   сортов,   тканей   и   частей   овощной   продукции,   который основан на хорошо известной реакции нитрит – иона с дифениламином. При этом описываются два варианта: с использованием выжатого сока и целых растений.   В   конце   работы   кратко   описан   очень   простой   и   быстрый   метод количественного определения нитратов в овощах и фруктах при наличии ионо ­ селективного электрода на нитрат­ион потенциометра (рН­метра).   А. Определение нитритов в соке растений. Оборудование, реактивы, материалы. 1).   Ступки   малые   с   пестиками;   2)   предметные   стекла;   3)   марлевые салфетки; 4) мелкие емкости­пузырьки из­под пенициллина с пробками; 5) пипетки химические на 5 мл; 6) пипетки медицинские; 7) скальпели; 8) 1%­ ный   раствор   дифениламина   в   концентрированной   серой   кислоте;   9) исходный   раствор   NaNO3   для   построения   калибровочной   кривой;   10) дистиллированная вода; 11) термостойкий химический стакан на 0,5­1 л для кипячения овощей; 12) Электроплитка; 13) части различный овощей, содержащих   наибольшее   количество   нитратов,   с   неокрашенным   соком (капуста, огурцы, кабачки, картофель, дыня и и д.р) Ход работы. За   несколько   дней   до   занятия   студентам   дается   задание   принести различные овощи, купленные в магазине или с собственного участка. Овощи следует вымыть и обсушить.   В   один   из   пузырьков   наливают   10   мл   исходного   раствора  NaNO3, соответствующего по концентрации максимальному содержанию нитратов в овощах ( см.табл.1)­3000 мг на кг. Следует отметить, что в отдельных органах растений встречаются и значительно больше концентрации.    Готовят   серию   калибровочных   раствором   путем   разбавления   пополам редыдущего   (например,   к   3   мл   исходного   раствора   прибавляется   3   мл дистиллированной   воды,  взбалтывается   и   т.д)   Получают   серию   раствора   с разным содержанием нитритов: 3000, 1500, 750,375, 188,94, 47, 23 мг/ кг. Под   предметное   стекло   подкладывается   лист   белой   бумага,   на   стекло капают две капли изучаемого раствора и две такие же капли дифениламина в трехкратной повторности. Описывают реакцию согласно следующей градации, которую можно использовать как для калибровочного растворов, так и для двух типов анализов ( по Церлинг, 1965). Балл ы 6 5 4 3 2 1  0 Характер окраски  Сок или срез окрашиваются быстро и интенсивно в   иссиня­черный   цвет.   Окраска   устойчива   и   не пропадает  Сок или срез окрашиваются в темно­синий цвет. Окраска сохраняется некоторое время Сок   или   срез   окрашиваются   в   синий   цвет. Окраска наступает не сразу Окраска светло­синяя, исчезает через 2­3 минуты Окраска быстро исчезает, окрашиваются главным образом проводящие пучки Следы голубой, быстро исчезающей окраски Нет   ни   голубой,   ни   синей   окраски.   На   целых растениях возможно порозовение Содержание нитратов, мг/кг >3000 3000 1000 5000 250 1000 0 Овощи   и   фрукты   расчленяют   на   части.   Зона,   примыкающая   к плодоножке, кожура, периферийная часть, серединная часть, жилки, лист без жилок. Вырезанные части мелко режем ножом и быстро растираем в ступке,   сок   отжимаем   через   марлю.   2   капли   сока   капаем   на   чистое предметное стекло, добавляем 2 капли дифениламина. Быстро описываем наблюдаемые   реакции   согласно   схеме.   Повторяем   опят   3   раза.   Анализ начинаем   с   сока   капусты   и   картофеля,   затем   помещаем   эти   овощи   в химический стакан с кипящей дистиллированной водой и кипятим 10­15 минут, после чего анализируем отварные части овощей и отвар. За время варки   делаем   анализ   разных   частей   других   растений.   Результаты записываем в таблицу. Схема записи содержания нитратов в разных овощах и плодах. Исследуемое растение Картофель свежий Часть Балл ы Содержание   нитратов   в мг/кг  А) под кожурой Б)   часть Картофель отварной Те же Капуста серединная А) жилки Б) кочерыжка В) лист Те же Капуста отварная Отвар Б. Определение нитратов в целых растениях. Отрезаем   у   свежих   растений   части   в   виде   толстых   срезов   стеблей, черешков,   плодов.   Кладем   их   на   полоску   восковой   бумаги.   Капаем   на разные   части   среза   по   несколько   капель   1   5   раствора   дифениламина   в серной кислоте, отмечаем окрашивание по шкале. При этом в случае малых концентраций нитратов и при отсутствии синей окраски  может наступить порозовение   тканей,   вследствие   их   обугливания   от   серной   кислоты   в реактиве дифениламина. Данный   метод   проверен   и   хорошо   действует   на   картофеле,   злаках, корнеплодах,   овощах,   бобовых,   многолетних   травах.   Показано,   что нитраты исчезают в фазе цветения, но их многого в период вегетативного роста, который и должен быть использован для оценки.