Учебно - исследовательская работа "Влияние нитратов на организм человека" (11 класс, химия)

Межтерриториальная научно­практическая конференция                                                  Естественно­математическое направление                                                                                                          (химия) Влияние нитратов на организм человека      2018 г. Содержание Введение.......................................................................................................................3 1. Что такое нитраты....................................................................................................4 2. Нитраты в растительных и мясных продуктах......................................................5 3. Причины накопления нитратов в растениях..........................................................7 4. Распределение нитратов в растениях.................................................................9 5. Механизм влияния нитратов на организм человека........................................11 6. Допустимые нормы нитратов для человека......................................................13 7. Методы исследования содержания нитратов в продуктах.............................15 8. Способы снижения количества нитратов в продуктах растениеводства.......20 Заключение..............................................................................................................22 Литература..............................................................................................................23 Приложение 1.............................................................................................................24 ПДК нитратов..............................................................................................................24 Приложение 2.............................................................................................................25 Реактивы, используемые для полуколичественного метода определения нитратов......................................................................................................................25 Серная кислота...........................................................................................................25 Приложение 3.............................................................................................................26 Результаты определения содержания нитратов в моркови, белокочанной и пекинской капусте.....................................................................................................26 2 Введение    Обостренный интерес к нитратам возник во второй половине XX века, когда развитые   страны   стали   переносить   принципы   промышленных   технологий   на сельскохозяйственное   производство,   не   учитывая   его   экологических особенностей. Внесение неумеренных доз азотных удобрений на поля с целью резкого увеличения их продуктивности приводило к различным отрицательным последствиям, и прежде всего к накоплению излишнего количества нитратов в сельскохозяйственной продукции. Это вызывало отравление людей, ухудшало их здоровье.     Мы   понимаем,   что   не   можем   в   полной   мере   защитить   своё   здоровье   от потребления вредной продукции. В тоже время, наука на основе накопленных фактов может дать точные оценки вредного влияния того или иного продукта на организм человека, предложить меры профилактики. Данная проблема является достаточно   актуальной.   Поэтому   в   предлагаемой   работе   рассматривается вопрос о содержании нитратов в продуктах питания.     Цель работы: выявить влияние соединений азота на здоровье человека.    Задачи:  изучить литературу и интернет – источники по данной теме;  установить механизм влияния нитратов и нитритов на организм человека;  определить содержание нитратов в некоторых продуктах;  изучить способы снижения количественного содержания нитратов в  пищевых продуктах.   Объект исследования: продукты питания.     Предмет исследования: нитраты, содержащиеся в растительных продуктах  питания.     Метод исследования: полуколичественный метод определения нитратов с  использованием дифениламина. 3 1. Что такое нитраты ­ .      Нитраты — соли азотной кислоты, содержат однозарядный анион NO3         Нитраты   щелочных,   щелочноземельных   металлов   и   аммония   называются селитрами   –   аммиачная,   калиевая,   натриевая   селитра   –   и   используются преимущественно как удобрения в сельском хозяйстве.        Впервые заговорили о нитратах в нашей стране в 70 – х гг. прошлого века, когда в Узбекистане случилось несколько массовых желудочно   –   кишечных   отравлений   арбузами   в результате   их   чрезмерной   подкормки   аммиачной селитрой.   Сейчас   общеизвестно,   что   нитраты обладают   высокой   токсичностью   для   человека   и сельскохозяйственных   животных,   т.   к.   из   них образуются   нитриты   –   соли   азотистой   кислоты. Именно   нитриты   могут   оказывать   токсическое действие на человека, как прямое, так и косвенное, через образование других вредных веществ, например, нитрозаминов.           Натриевая селитра (NaNO3) ­ мелкокристаллический порошок белого или слегка   желтоватого   цвета,   растворимый   в   воде,   содержащий   до   16%   азота. Дерево или бумага, пропитанная натриевой селитрой, легко воспламеняются. При   попадании   на   кожу   или   слизистую   оболочку   глаза   и   носа   вызывает раздражение.     Аммиачную селитру (NH4NO3) упаковывают в бумажные, битумированные или полиэтиленовые мешки. Из­за взрывоопасности селитру нельзя   хранить   вместе   с   нефтепродуктами,   торфом, соломой,   опилками,   углём   и   другими   органическими материалами.   Аммиачная   селитра   раздражающе действует на слизистую оболочку носа и кожу. Калиевая   селитра   (KNO3  )     содержит   15,5­17%   азота. Сильно   гигроскопична,   поэтому   её   упаковывают   в непромокаемые пятислойные бумажные мешки и хранят закрытых помещениях. Это удобрение нельзя смешивать суперфосфатом. в с   4 2. Нитраты в растительных и мясных продуктах      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. α NH α ­ ­­­­­­­­­­ NO2   – кетокислоты ­­­­ 3  ­­­­­   – аминокислоты ­­­­­­­­ белки   Нитраты   хорошо   усваиваются   растениями   и   под   действием   ферментов   восстанавливаются до аммиака.   Последний с  α  – кетокислотами образует  ­α аминокислоты, объединяющиеся в белки. Примерная схема превращений такова: ­ ­­­­­­­­­­ NO­ ­­­­­­­­­­­­ NH2 OH ­­­­­­­­­­­­­­­ NH3;            NO3  (нитрат­ион)  (нитрит­ион)  (гипонитрит­ион ) (гидроксиламин)  (аммиак)                   Если по каким – то причинам цепочка превращений нарушается, то нитраты накапливаются в растениях и плодах.    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   нитрификацию, бактериями– нитрификаторами (на корневой системе бобовых растений размножаются клубеньковые бактерии, переводящие молекулярный азот в химические соединения.   В   процессе   жизнедеятельности   клубеньковые   бактерии обогащают почву соединениями азота); осуществляемую      гетеротрофную   нитрификацию,   осуществляемую   микроорганизмами   (в ходе   гетеротрофной   нитрификации   происходит   превращение органических и неорганических соединений азота).  5 Ученые изучали содержание нитратов в различных овощах и распределение их по различным частям растений. Было установлено, например, что больше всего нитратов содержится в сосудопроводящих частях растений. Выяснилось  также, что на содержание нитратов влияют многие факторы: доза вносимых азотных удобрений, несбалансированность их с другими удобрениями, сроки внесения (при   поздних   сроках   растение   не   успевает   «переваривать»   поступившие нитраты), характер почв, густота посевов и др. При малых количествах нитратов в пище они легко выводятся из организма, но при их существенном избытке возникает опасность отравления. В   пищевой   промышленности   нитраты   и   нитриты   применяют   главным образом   при   консервировании   мяса,   для   улучшения   сенсорных   показателей мясных изделий и для предотвращения ботулизма. В мясной промышленности их   используют   в   виде   калиевых   и   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 миоглобином   более   устойчив   к   воздействию кислорода воздуха.        Доля колбасных изделий в питании современного человека возрастает, а это чревато неблагоприятными последствиями для жизнедеятельности организма.  6 3. Причины накопления нитратов в растениях   подвергают   гидролизу,          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   ход   процессов   обмена   азотистых   веществ   протекает   по–разному. 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,   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.           В   норме   плоды,   достигшие   полной   (биологической)   зрелости,   уже   не содержат   нитратов   –   произошло   полное   превращение соединений азота в белки. Но у многих овощей ценится именно незрелый плод (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, освещенности, температурным режимом и влажностью, а также сортовыми особенностями.       Овощи   и   картофель   –   основные   поставщики нитратов в организм человека. При сбалансированном пищевом рационе на их   интенсивностью   7 долю   приходится   около   70   процентов   суточной   дозы,   остальное   попадает   с водой, мясными и другими продуктами. Для овощей и фруктов установлены предельно допустимые концентрации нитратов – ПДК [3, с.56], (Приложение 1). 8 4. Распределение нитратов в растениях       Знание особенностей распределения нитратов в товарной части урожайной 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 9 плода, примыкающую к хвостику. То же самое необходимо делать и с плодами патиссона,   поскольку   больше   всего   нитратов   находится   в   этой   зоне   плода. Больше   нитратов   сосредоточено   по   периферии   плодов,   чем   в   их   середине. Многие   растения   способны   накапливать   большое   количество   нитратов, например,   капуста,   кабачки,   петрушка,   укроп,   свёкла   столовая   и   др.   Такие растения называют нитратонакопители.       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 кончике корнеплода. и      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.    Таким   образом,   надо   знать,   преимущественно   в   каких   частях   растения накапливаются нитраты: у капусты – в кочерыжке, у моркови – в сердцевине, у кабачков и огурцов – в кожуре, у зеленых культур – в стеблях. 10 5.  Механизм  влияния нитратов на организм человека  При   избытке   нитратов   в   почве   они   полностью   не   перерабатываются,   накаливаются в растительной продукции и попадают в организмы животных и человека.   В   желудочно­кишечном   тракте   нитраты   превращаются   в   соли азотистой   кислоты   ­   нитриты   (они   имеют   сверх   высокую   токсичность   и считаются в 30 раз более опасными, чем нитраты), которые отравляют организм. Признаки   отравления   ­   слабость,   головокружение,   тошнота,   расстройство желудка   и   т.   д.   Снижается   работоспособность   человека,   возможна   потеря сознания.   В   крови   повышается   содержание   молочной   кислоты,   холестерина, лейкоцитов, снижается количество белка.      Как было установлено нитраты под   воздействием   фермента нитратредуктазы восстанавливаются   до   нитритов, которые   взаимодействуют   с гемоглобином крови и окисляют в нём   двухвалентное   железо   в   В   результате трехвалентное. 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 11 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   интоксикация,   т.   е.   отравление   организма. Основными признаками нитратных отравлений у человека являются: •синюшность ногтей, лица, губ и видимых слизистых оболочек; •тошнота, рвота, боли в животе; •диарея, 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 — летальный исход.      И самое главное: многократными исследованиями выявлено, что  нитраты и нитриты в овощах и фруктах являются канцерогенными метаболитами, которые при продолжительном  воздействии  на эпителий желудка могут инициировать его озлокачествление. 12 6. Допустимые нормы нитратов для человека     Для взрослого человека предельно допустимая норма нитратов — 5 мг на 1 кг массы тела человека, т. е. 300 мг (0,3 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 – 200 мг; 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 снижают содержание витаминов в пище, которые входят в состав многих ферментов, стимулируют действие гормонов, а через них влияют на все виды обмена веществ.    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. Исследования хронических   отравлений   у   животных   показали,   что   поражаются   в   первую очередь те органы и ткани, где происходит интенсивное размножение клеток.    Ф. Н. Субботин (профессор Ф.  Н. Субботин  заслуженный деятель науки, 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 13 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 следующие исследования: крысам в течение 10 мес. давали нитрат натрия в дозе 40мг/ кг и нитрат кальция в дозах 10 и 20 мг/кг.   В   первые   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 беспокойными, агрессивными. Шерсть теряла блеск, становилась редкой, взъерошенной, особенно в области спины и передней части туловища, По мнению ученых, 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. 14 7. Методы исследования содержания нитратов в продуктах     Среди методов определения нитратов в продуктах главенствующее положение занимают   физико­химические:   хроматография, электрохимия и хемилюминесценция.   спектрофотометрия,      Спектрофотометрические методы определения нитратов можно разделить на 4 группы, основанные: •   нитрование     ароматических   органических соединений (особенно фенолов); •окислениие органических соединений; •восстановлениие нитрат­ионов до нитрит­ионов; •поглощении нитратов в УФ­области 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   пламенно­ионизационным 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.          Количественный ионометричесний метод определения нитратов           Ионометрический   метод   является   унифицированным   количественным методом   определения   нитратов,   предназначенный   для   серийных   (массовых) анализов   свежей   продукции   растениеводства   с   использованием   приборов иономеров­112,   113,   130,   ЭВ­74,   нитратомера   “Ионикс­302”   и   др.   Сущность метода состоит в извлечении нитратов из анализируемого материала раствором алюмокалиевых   квасцов   и  последующем   измерении   концентрации   нитратов   в полученной вытяжке с помощью ионоселективного электрода.         Полуколичественный   метод   определения   нитратов   с   помощью   индикаторной бумаги “индам” 15 Этот метод может быть использован для анализа мелких партий овощей в условиях   рынка.  Сущность   метода   состоит   в  визуальной  оценке   окрашенных соединений,   образующихся   при   взаимодействии   нитратов   с   реагентами, нанесенными на бумагу.    Состав, который наносится на бумагу “ИНДАМ”, включает цинковую пыль, сульфат марганца, сульфаниловую, лимонную или винную кислоту, а­нафтиламин, а также наполнитель — сульфат бария или кальция.  Нижний предел обнаружения нитратов (в пересчете на нитрат­ ион) в анализируемой пробе — 50 мг/кг.          Метод не может быть использован для анализа красной свеклы и моркови     Тестер нитратов (нитратомер портативный).         Персональный   электронный   тестер   для   определения   нитратов   в   овощах, фруктах.   Прибор   сконструирован   для   быстрого   определения   относительного содержания солей нитратов в распространенных овощах и фруктах. •   Зеленая   зона.   Если   стрелка   при нахождении   щупа   в   толще   продукта находится   в   «зеленой   зоне» – содержание нитратов незначительное и далеко от предельной концентрации. •   Желтая   зона.   Если   стрелка   при нахождении   щупа   в   толще   продукта находится   в   «желтой   зоне» – содержание   нитратов   зависит   от   типа продукта   и   нужно   сравнить   результаты   с   таблицей,   приведённой   ниже   и имеющейся в описании прибора. •   Оранжевая   зона.   Если   стрелка   при   нахождении   щупа   в   толще   продукта находится в «оранжевой зоне» – содержание нитратов зависит от типа продукта, что так же показано в таблице. Если стрелка стоит с начале (слева) оранжевой зоны – то мы рекомендуем Вам провести тщательную мойку и варку данных овощей или фруктов с тем, чтобы снизить в них уровень нитратов. Если же стрелка стоит в середине, либо в правой части оранжевой зоны — рекомендуем Вам воздержаться от употребления таких продуктов. • Красная зона. Если после калибровки и теста стрелка стоит в красной зоне — то такие овощи или фрукты употреблять нельзя! Для получения более точных результатов рекомендуется провести аналогичный тест на том же продукте, но воткнув щуп в другое место исследуемого овоща или   фрукта   —   таким   образом,   вы   избежите   ошибок   и   случайностей   при исследовании. 16 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.   использовавшаяся в школьной лаборатории        Реактивы и оборудование: раствор дифениламина в серной кислоте (0,1 г дифениламина на 10 мл крепкой серной кислоты) в темной склянке, пипетка, ступка   с   пестиком,   предметное   стекло,   стеклянная   палочка,   растительные  Методика   обнаружения   нитратов   в   растительных   объектах,   объекты (Приложение 2). Кусочек   растительного   объекта   растирают пестиком   в   ступке.   Каплю   полученного растительного   сока   помещают   в   фарфоровую чашку или в чашку Петри и добавляют в него несколько капель раствора дифениламина. По изменению   окраски   судят   о   содержании нитратов:   при   отсутствии   нитратов   сок   не изменяет   цвет,   при   небольшом   количестве нитратов появляется светло – голубая окраска, а при большом количестве нитратов – темно – синяя (1, с.45), (Приложение 3). 17 Таблица 1. Содержание нитратов в исследованных продуктах растениеводства Продукт Морковь Морковь   Морковь Морковь Морковь Морковь Огурцы Огурцы Капуста  брокколи Капуста  брокколи Капуста  белокочанная Капуста  белокочанная Пекинская  капуста Пекинская  капуста Помидоры Помидоры  черри Картофель Картофель Картофель Картофель Производитель, реализатор АПК «Белореченский», Белоярский р­он Окраска Содержание нитратов Синяя Среднее Израиль, м­н «Нектар» Цвет не изменился к/с «Надежда­ 4» Цвет не изменился к/с  «Мечта­2» к/с «Вишенка» к/с «Автомобилист» Московская обл. М­н «Кировский» к/с  «Вишенка» Цвет не изменился Светло­голубая Темно­синяя Цвет не изменился Синяя Цвет не изменился ООО «Восток Трейд», Цвет не изменился Нет Нет Нет Небольшое количество Большое количество Нет Среднее Нет Нет Раменский р­он к/с «Автомобилист» Темно­синяя Большое количество к/с «Мечта­2» Светло­голубая Небольшое количество М­н «Монетка» Темно­синяя Большое количество М­н «Райт» Темно­синяя Большое количество М­н «Монетка» Цвет не изменился ООО ТК «ЛипецкАгро» Цвет не изменился М­н «Магнит» г. Богданович,«Нектар» к/с «Мечта­2» к/с «Автомобилист» Синяя Синяя Цвет не изменился  Тёмно­синяя Нет Нет Среднее Среднее Нет Большое количество 18 В результате проведённых исследований было в частности установлено, что в моркови,   вырешенной   в   коллективных   садах   «Надежда­4»   и   «Мечта­2», обнаружены. Нет нитратов и в огурцах, вырешенных в Московской области и купленных в том же магазине. В капусте брокколи, выращенной в коллективном саду   «Вишенка»,   а   так   же   произведённой   ООО   «Восток   Трейд»   Раменского района,   нитратов   тоже   нет,   а   вот   в   пекинской   капусте,   приобретённой   в магазинах «Монетка» и «Райт», содержание нитратов большое. В картофеле, купленном в магазинах «Магнит» и «Нектар», содержание нитратов среднее, а в картофеле, выращенном в коллективном саду «Мечта­2», они отсутствуют. В тоже   время   в   моркови,   белокочанной   капусте   и   картофеле,   выращенных   в коллективном   саду   «Автомобилист»,   установлено   высокое   содержание нитратов.   Владельцам   данного   участка   были   даны   рекомендации   по выращиванию   овощей   и   уменьшению   содержания   нитратов   в   них   при использовании в пищу и дальнейшей переработке (представлены   в следующей главе).        Таким образом, при выращивании продукции растениеводства необходимо придерживаться рекомендаций по внесению нитратов в качестве удобрения. 19 8. Способы снижения количества нитратов в продуктах растениеводства     на       до     в       60% варке количество     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 20%. •   Замачивать   на   длительное   время   (за   2   часа   в   воду переходит нитратов). •   Удалять   перед   употреблением   части,   которые содержат высокое 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 10­15 % ниже, чем   при   обычной   воде. • При варке овощи гораздо лучше класть в холодную воду без соли. Солить к концу варки. Воду брать в количестве 1,0­1,2 л на 1 кг овощей, (соотнош   е 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   предусматривает   отваривание   и   жарение,   концентрация нитратов 35 –40%. • При квашении капусты содержание нитратов уменьшается в 2­3 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.  Зелень – петрушку, укроп, сельдерей и др. необходимо поставить, как букет, в воду на прямой солнечный цвет. В   таких   условиях   нитраты   в   листьях   в   течение   2   –  3 снижается   на     20 часов   полностью   перерабатываются   и   потом   практически   не обнаруживаются.   После   этого   зелень   можно   без   опасений   употреблять   в пищу.  Свеклу, кабачки, капусту, тыкву и др. перед приготовлением  необходимо нарезать мелкими кубиками и 2 – 3 раза залить теплой водой, выдерживая по 5   ­10   минут.   Нитраты   хорошо   растворимы   в   воде,   особенно   теплой,   и вымываются из овощей. Варка овощей снижает содержание нитратов на 50 и даже на 80%. Уменьшает их количество   в   овощах   квашение,   соление,   маринование.   А   вот   сушка, приготовление соков и пюре, наоборот, повышают.  У   патиссонов,   кабачков,   баклажанов   необходимо   срезать   верхнюю   часть, которая примыкает к плодоножке. Так как нитратов больше в кожуре, то огурцы   и   кабачки   надо   очищать,   а   у   пряных   трав выбрасывать стебли и использовать только листья.  У огурцов, свеклы, редьки к тому же надо срезать оба конца, здесь самая высокая концентрация нитратов. Выяснено,   что   при   консервировании   содержание нитратов в овощах уменьшается на 20 ­25%, поэтому рассол и маринад надо выливать. 21 Заключение      Нитраты – одно из важнейших звеньев природного круговорота азота, без которого не возможно существование земной биоты. Ее основной строительный материал – белок, а он в обязательном порядке включает химический элемент азот. Нитраты, поступающие в растения, восстанавливаются через нитриты до аммиака, из которого затем образуются аминокислоты и белки.            При   избытке   нитратов   в   почве   они   полностью   не   перерабатываются, накаливаются в растительной продукции и попадают в организмы животных и человека.   При   малых   количествах   нитратов   в   пище   они   легко   выводятся   из организма, но при их существенном избытке возникает опасность отравления.      Содержание нитратов в различных частях растений неодинаково.  Наиболее интенсивно азот поглощается растениями во время роста и развития стеблей и листьев.   При   созревании   семян   потребление   азота   из   почвы   практически прекращается. Установлено, чем больше срок вегетации растения, тем меньше в нем содержание нитратов.     По   результатам   проведенных   исследований   были   даны   рекомендации владельцам   участка   в   коллективном   саду   «Автомобилист»,   способствующие снижению содержания нитратов в  овощах.          Способы выращивания экологически чистой продукции растениеводства: грамотное   внесение   азотных   удобрений   –   в   строго   рассчитанных   дозах   и   в оптимальные сроки; выращивать овощи, особенно зеленые культуры, надо при хорошей   освещенности,   оптимальных   показателях   влажности   почвы   и температуры, сбалансированности питательных элементов (особенно фосфора и калия).   нитраты, и придерживаться рекомендаций по их приготовлению и переработке.  Надо   знать   преимущественно   в   каких   частях   растений   накапливаются           22 Дорофеева Т. И. Эти двуликие нитраты//Химия в школе. – 2002. ­  Литература Ижогина Е. Ю. Вредное воздействие нитратов и нитритов на  1. №5.  –   с.43 – 45.  2. организм человека//Химия в школе. – 2014. ­ №4.­ с. 46 – 48. 3. проекта// Химия в школе. 2015. ­ №1. – с.55 – 57.  4. Михалева М. В. Экспресс – анализ овощей на содержание  нитратов//Химия в школе. – 2003. ­ №1. – с.54 – 56. Лыгин. С. А. Из опыта реализации практико – ориентированного  Интернет ­ ресурсы http://ru.wikipedia http://smartkitchen.by/archives/3742 http://www.mydozimetr.ru/articles/nitraty 23 ПДК нитратов Приложение 1 *ПДК, содержание мг/кг 24 Реактивы, используемые для полуколичественного метода определения нитратов Приложение 2                           Дифениламин   Серная кислота 25 Приложение 3 Результаты определения содержания нитратов в моркови, белокочанной и пекинской капусте                                                           26