Середній вміст нітратів в продуктах рослинництва наведено в таблиці 7.2.
Лабораторна робота № 7
Екомоніторинг харчових продуктів
Визначення концентрації нітратів у продуктах харчування
7.1 Мета роботи: визначити концентрацію небезпечної речовини – NO3– в харчових продуктах.
Теоретичні відомості.
Самі нітрати не токсичні. Потенційна токсичність їх зумовлена тим, що в надмірних кількостях при надходженні до організму людини вони перетворюються в нітрити (NO3–→NO2–), які спричиняють зміни стану здоров'я. Перетворення нітратів у нітрити відбувається під дією ферментів, мікроорганізмів слинної залози, шлунку і кишок, звідки вони потрапляють у кров і тканини, після чого частина їх вступає в сполуки з іншими речовинами, а друга (50 – 80%) через 10 – 12 годин виходить з організму через нирки і сечовий міхур.
Нітрити діють на гемоглобін крові, внаслідок чого двовалентне залізо (Fе2+) гемоглобіну перетворюється в тривалентне (Fе3+). Гемоглобін перетворюється в метгемоглобін, який має темно-коричневе забарвлення. При нормальному вмісті в харчових продуктах нітритів в організмі утворюється близько 2% метгемоглобіну, який завдяки ферментам червоних кров'яних тілець дорослої людини перетворюється знову в гемоглобін. У зв'язку з тим, що діти віком від 2 міс. до 1 року мають інший склад гемоглобіну, ферментна система якого не здатна "боротися" з нітритами, вони захворюють на метгемог-лобінемію, яка характеризується темно-синім або фіолетовим забарвленням слизової оболонки і шкіри, зниженням кров'яного тиску, серцевою і легеневою недостатністю. Перші ознаки з'являються при вмісті в крові 6 – 7% метгемоглобіну, легка форма – 10 – 20, середня – 20 – 40 і тяжка – при вмісті його більше ніж 40%. Це захворювання спостерігається не тільки у немовлят, а й у дітей старшого віку і дорослих. Метгемоглобінемія у дорослих не має клінічних ознак.
Жіноче молоко може містити нітратів від 0,22 до 42,4, а за даними деяких авторів, - від 50 до 90 мг на 1 л. Навіть при незначних дозах нітратів діти отруюються. Токсична доза нітратів для дорослих становить 600 мг, для дітей раннього віку – 100, для немовлят 10 мг.
Чутливі до нітратів і особи похилого віку, хворі на анемію, серцево-судинну, дихальну, видільну системи. Чутливість людей до нітратів зростає в умовах підвищеного вмісту в навколишньому повітрі оксидів азоту, оксиду і діоксиду вуглецю (вуглекислого – СО2 та чадного газу – СО). Навколишнє середовище дедалі більше забруднюється цими хімічними сполуками через викиди різних промислових підприємств, транспорту, стічні води тощо. до того ж можуть утворюватись канцерогенні нітрозо-сполуки.
Доведено, що при достатньому вмісті вітаміну С (аскорбінова кислота) і Е (токоферол), пектинових речовин, поліфенолів в їжі людини, які діють як інгібітори утворення метгемоглобіну, можна запобігти розвитку злоякісних пухлин. Клітковина, яка міститься в овочах і плодах, затримує всмоктування нітрозоамінів у кров.
Отже, засобами запобігання утворенню нітрозоамінів в організмі людини можуть бути зменшення вмісту нітратів і нітритів у продуктах харчування, особливо в плодоовочах, вживання вітамінних препаратів, спеціальна дієта, яка включає такі компоненти їжі, як піктин, клітковину, вітамін Е у певних співвідношеннях.
В природі проходить кругообіг сполук азоту:
N2 ↔2N (фіксація), 2N+3Н2↔2NН3
NН3+Н2О↔ NН4+
за рахунок нітрифікації:
2NН3+3О2↔2Н++2 NO2–+2Н2О
2NO2–+О2↔2 NO3–
тобто
NН4+↔ NO2–↔ NO3–
NO3– асимілюється організмом і іде на утворення амінокислот, протеїнів. Це позитивна його роль. Але в надлишку він дуже шкідливий. В певних умовах нітрати за рахунок денітрифікації перетворюються (відновлюються) в оксиди азоту або азот:
NO3–→ NO2→ NO2–→ NO→ N2O↔ N2
Тому треба завжди враховувати швидкості реакцій азотфіксації, нітрифікації та денітрифікації.
Крім того, надлишок сполук азоту сприяє прискоренню росту водоростів. Аміак видаляють із стічних вод аерацією в баштах (з кільцями Рашига), h = 92%. Для очистки від нітратів застосовують коагуляцію сполуками заліза та вапном, з наступною фільтрацією виділених осадів, або використовують адсорбцію іонообмінними смолами (амберліт ІРА 410), сульфокатіоніти (ГКР). Залишкова концентрація СNO3– = 1 млн–1.
За забрудненням ґрунту по азоту, %; розрізняють чисті ґрунти (N 0,0068; NН3 0,0007; NO3– 0,0126) та забруднені (N до 1,895; NН3 до 0,073).
Таблиця 7.1 – Схема для оцінки ступеня забрудненості ґрунту
Показник санітарного стану ґрунту
Забруднення ґрунту
відносне
помірне
сильне
Азот /загал./, мг/кг,.
<104
>104
2·104
Аміак органічн., мкг/кг
<2,5·104
>2,5·104
5·104
Основними факторами, що сприяють та впливають на накопичення нітратів у продуктах рослинництва, є:
Ø надмірна кількість азотних добрив, порушення технології внесення їх та незбалансованість за основними макро- і мікроелементами;
Ø тип ґрунтів;
Ø коливання температур;
Ø висока вологість ґрунтів та повітря;
Ø низька освітленість;
Ø біологічні особливості культур і сортів;
Ø технологія виробництва (загущеність посівів, засміченість, шкідники, хвороби);
Ø строки збирання врожаю.
Середній вміст нітратів в продуктах рослинництва наведено в таблиці 7.2.
Таблиця 7.2 – Вміст нітратів в овочах і плодах по Україні
Овочі, плоди
Середній вміст нітратів, мг/кг
Картопля
108,7 + 6,5
Капуста білоголова
337,7 + 33,3
Буряки столові
1049,7 ±158,3
Морква
253,2 + 9,7
Огірки у відкритому ґрунті
165,5 ±12,9
Томати
76,4 ±3,1
Кавуни
37,9 ± 12,8
Дині
83,3 + 8,3
Цибуля-перо
381,6 + 31,4
Цибуля ріпчаста
237,9 ±41,3
Яблука
39,7 ±5,3
Огірки у захищеному ґрунті
237,8 ±41,3
Томати
144,5 ±16,7
Вміст нітратів в овочах можна зменшити, насамперед добираючи сорти, які накопичують мало нітратів, дотримуючи рекомендацій щодо внесення добрив, а також використовуючи досягнення вчених у галузі застосування підживлень мікроелементами, повільнодіючих азотних добрив. Ці добрива являють собою гранули, покриті спеціальними речовинами, які знижують розчинність їх у ґрунтах і надходять у рослини поступово. Вчені працюють над отриманням добрив, які розчиняються із заданою швидкістю. Використання інгібіторів нітрифікації, які стримують утворення нітратів у ґрунті, дає змогу зменшити вміст шкідливих солей в овочах у 2 – 5 разів. Внесення добрив смугами також знижує кількість нітратів в овочах і підвищує врожаї. Зменшенню нітратів сприяє багаторазове внесення азотних добрив під час вегетації та припинення підживлень за 1 – 2 міс. до збирання врожаю. Живлення овочів повинно бути збалансоване за макро- і мікроелементами з врахуванням біологічних особливостей окремих овочів та інших факторів, що впливають на накопичення нітратів.
Міністерством охорони здоров'я України затверджено (21 квітня 1988 р.) максимально допустимі рівні нітратів (МДР) у плодоовочевій продукції (табл.7.3).
Таблиця 7.3 – Допустимий вміст нітратів в продуктах харчування
Продукти харчування
Вміст нітратів, мг/кг
Картопля рання (до 1 вересня)
240
Картопля пізня (після 1 вересня)
120
Капуста білоголова рання
800
Капуста пізня
400
Морква рання
600
Морква пізня
300
Томати у ґрунті відкритому
100
Томати захищеному
200
Огірки у ґрунті відкритому
200
Огірки захищеному
400
Буряки столові
1400
Цибуля ріпчаста
90
Цибуля-перо у ґрунті відкритому
400
Цибуля-перо у ґрунті захищеному
800
Зелені овочеві культури у відкритому ґрунті (салат, шпинат, щавель, капуста салатна, петрушка, селера, кінза, кріп)
1500
Зелені овочеві культури у відкритому ґрунті (салат, шпинат, щавель, капуста салатна, петрушка, селера, кінза, кріп) (у захищеному ґрунті)
3000
Перець солодкий у ґрунті відкритому
200
Перець солодкий у ґрунті захищеному
–
Кабачки у ґрунті відкритому
400
Кабачки у ґрунті захищеному
–
Кавуни
60
Дині
90
Гарбузи (для виготовлення консервів для дітей)
60
Виноград столових сортів, яблука, груші
60
Продукти дитячого харчування:
- консерви на фруктовій основі
- консерви на овочевій основі