Теоретическое введение. Нитраты являются главным элементом питания растений

В естественных условиях (в лесу или на лугу) содержание нитратов в растении небольшое (1-30 мг/кг сухой массы). Они почти полностью переходят в аминокислоты, белки и другие органические соединения. Чтобы почва на полях не истощалась при выносе питательных веществ с урожаем, необходимо вносить азотные удобрения. Неграмотное применение их в сверхвысоких дозах в погоне за большим урожаем приводит к чрезмерному поступлению нитратов из почвы в продукцию (до 12000 мг/кг сухой массы).

Наибольшим содержанием нитратов отличаются свекла столовая, овощи семейств тыквенных, крестоцветных, зонтичных, особенно листовые овощи и корнеплоды: капуста, редька, редис, петрушка, укроп, сельдерей (таблица 13). Наибольшее количество нитратов содержится в сосущих и проводящих органах растений – корнях, стеблях, черешках и жилках листьев. Так, у капусты в жилке листа и кочерыжке содержание нитратов в 2-3 раза больше, чем в листовой пластинке (рисунок 3). Наружные листья кочана содержат в 2 раза больше нитратов, чем внутренние. У кабачков и огурцов содержание нитратов убывает от плодоножки к верхушке.

Таблица 13 Содержание нитратов в сельскохозяйственной продукции и их допустимые уровни (мг/кг сырой массы по нитрат-иону)

Рисунок 3 Распределение нитратов в растении (мг/кг сырой массы)

При употреблении продуктов, содержащих повышенное количество нитратов, двухвалентное железо, входящее в гемоглобин крови, окисляется до трехвалентного и образуется метгемоглобин, который не способен переносить кислород. В результате у человека начинается кислородная недостаточность: он задыхается при физических нагрузках, испытывает сердцебиение, синеет. Возможен и смертельный исход (чаще у маленьких детей). Нитраты влияют на ферменты желудочно-кишечного тракта, снижают усвоение витаминов, и многие другие жизненно важные функции. Избыточное количество нитратов под действием микрофлоры кишечника превращается в нитриты, а далее в нитрозоамины - сильные канцерогены, т.е. вещества, вызывающие рак, особенно опасные для эмбрионов. Их образование блокируется витаминами С и Е.

Допустимые нормы нитратов (по данным ВОЗ) составляют 5 мг (по нитрат-иону) в сутки на 1 кг массы взрослого человека (для детей – гораздо меньше), т. е. при массе 60-70 кг - 300-350 мг нитратов. Содержание нитратов можно уменьшить вымачиванием, кипячением (если отвар не используется), удалением частей, содержащих наибольшее количество нитратов.

Оборудование: части различных овощей, скальпели, 1%-ный раствор дифениламина в концентрированной серной кислоте, чашки Петри.

Задание 1Сделайте срезы принесенных овощей и плодов, расчлените их на части: зона, примыкающая к плодоножке, кожура, серединная часть, кочерыжка (у капусты), жилки. Положите их в чашку Петри и накапайте на различные части среза по капле 1%-ного раствора дифениламина. Отметьте окрашивание и оцените концентрацию нитратов, используя шкалу таблицы 14.

Таблица 14 Окраска срезов растений, обработанных 1%-ным раствором

дифениламина в зависимости от содержания нитратов

При этом в случае малых концентраций нитратов в продукции и при отсутствии синей окраски может наступить порозовение ткани, вследствие ее обугливания от H₂SO₄ в реактиве. Полученные результаты оформите в виде таблицы 15, внося в нее те культуры, которые использовались.

Таблица 15 Содержание нитратов в образцах овощей и плодов

Задание 2Исходя из нормативов ВОЗ по поступлению с пищей нитратов, посчитайте, сколько картофеля, капусты, огурцов, редиса и укропа, содержащих максимально допустимое их количество (см. таблицу 13), можно употреблять в пищу за сутки человеку весом 70 кг. Рассчитайте, сколько можно ему употреблять тех овощей, которые Вы обследовали.

Сделайте вывод о безопасности исследованных овощей, исходя из того, что экологически безопасная продукция должна содержать вредных веществ не более ПДК. ПДК – (предельно допустимая концентрация) – это максимальная концентрация данного вещества которая еще не наносит вреда здоровью.

Контрольные вопросы

1. Как происходит круговорот азота в биосфере?

2. Что такое эвтрофикация, и как она связана с круговоротом азота?

3. Наблюдается ли различие видов растений по накоплению нитратов? В каких овощах их может оказаться больше всего?

4. Почему вредно для человека употреблять в пищу овощи, содержащие большие количества нитратов?

5. Как регламентируют количество нитратов в с.-х. продукции?

6. Опишите простейший метод количественного определения нитратов

Лабораторная работа № 6