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, что повлекло стойкую неприязнь к нитратам. Здоровье населения и сохранение генофонда в значительной степени определяется безопасностью продовольственного сырья и продуктов питания. Особую опасность среди веществ, загрязняющих продукты питания, представляют собой традиционные загрязняющие вещества – нитраты.
Нитраты встречаются повсеместно: они попадают в почву в виде азотных удобрений, входят в состав гербицидов. С элементами минерального питания они попадают в растения и накапливаются в них. Продукты их превращения – нитриты и нитрозамины, считаются очень опасными канцерогенами.
Для того чтобы свести до минимума попадание в организм опасных для здоровья доз нитратов, необходимо знать, в каких продуктах питания, выращенных на огороде, приусадебном участке, в саду в наибольшей мере накапливаются эти вещества, какие условия способствуют их накоплению, что необходимо делать, чтобы снизить количество нитратов в продуктах.
В своей исследовательской работе мы поставили цель: выявить уровень содержания нитратов в различных овощах и фруктах, употребляемых в пищу, которые выращиваются на приусадебных участках города Невинномысска. В литературе нет исследований по данному вопросу для нашего города, поэтому можно говорить о новизне и актуальности проводимого исследования. Объектом исследования стали приусадебные и дачные участки города Невинномысска. Предмет исследования – уровень содержания нитратов в овощах и фруктах, выращиваемых на приусадебных участках города. Перед выполнением работы мы поставили следующие задачи: определить, в каких частях растений больше накапливается нитратов; определить способы снижения количества нитратов в продуктах питания; на основе полученных данных разработать рекомендации по безопасному употреблению исследуемых овощей и фруктов.
Что такое нитраты
Большинство людей в мире употребляют в пищу сельхозпродукты, выращенные с применением удобрений. Производство удобрений составляет около 23кг в год на человека, причём половина всех удобрений – азотные.
Нитраты – одно из важнейших звеньев природного круговорота азота, без которого невозможно существование земной биоты. Ее основной строительный материал – белок, а он в обязательном порядке включает химически связанный азот. Поэтому нитраты хорошо усваиваются растениями и под действием ферментов восстанавливаются до аммиака. Последний с α-кетокислотами образует α-аминокислоты, объединяющиеся затем в белки. Схема превращений такова: NO3- +___2e+2H_ NO2- +2t+2H NO- +2e+3H NH2OH +2e +2H NH3
Нитрат-ион ------ нитрит-ион -------- гипонитрит-ион---------- гидроксиламин-----аммиак.
α-кетокислоты -------- α-аминокислоты ---------------- белки. Если по каким-то причинам цепочка превращений нарушается, то нитраты накапливаются в растениях и плодах.
И органические и минеральные удобрения, содержат соединения азота, которые превращаются в почве в нитраты - соли азотной кислоты, вместе с водой поступающие в растения, а потом в организм человека и животных. В корневой системе, в стеблях, в листьях, плодах нитраты восстанавливаются под воздействием ферментов до иона аммония – NH4+ , который становится основой аминокислот и далее белков. Таким образом, минеральный азот превращается в безвредный органический азот, компонент природных соединений. Когда же удобрений поступает слишком много, растения не справляются с их переработкой и нитраты скапливаются в плодах и других «съедобных» частях растений, попадающих к нам на стол. При недостатке азота растение медленно растет, имеет мелкие, бледные преждевременно желтеющие листья; при избытке азота бурно развивается вегетативная часть растений, а генеративная (наряду с клубнями и корнеплодами) оказывается в угнетенном состоянии. Избыточное поступление азота в почву особенно опасно потому, что приводит к его накоплению в растениях.
Воздействия нитратов на организм человека
Механизм воздействия нитратов на организм человека исследован довольно хорошо. Поступление большого количества нитратов в организм человека приводит к образованию различных соединений, оказывающих токсическое воздействие. Установлено, что нитраты подавляют дыхание клеток, связывая гемоглобин и вызывая кислородное голодание клеток - метгемоглобинемию. Это выражается в снижении работоспособности, головокружении, потере сознания. Кроме того, высказываются предположения, что нитраты могут служить спусковым механизмом для процесса размножения потенциально злокачественных клеток. Существует гипотеза, что аномально высокое число заболеваний раком желудка в Чили, по сравнению с другими регионами мира, вызвано высоким содержанием в почве этой страны природных нитратов.
Нитраты могут влиять на активность ферментов пищеварительной системы и деятельность щитовидной железы. При этом нарушается работа сердца, поражается центральная нервная система. Наиболее сильное воздействие плодоовощная продукция с повышенным содержанием нитратов оказывает на детей младшего возраста, беременных женщин, больных и спортсменов перед соревнованиями. Для этой категории лиц продукты или их части желательно выбирать с концентрацией нитратов не больше 30% от ПДК.
При малых количествах нитратов в пище они легко выводятся из организмов, но при их существенном избытке возникает опасность отравления. Как было установлено, токсичность нитратов вызвана тем, что в организме теплокровных животных нитраты под действием микрофлоры кишечника восстанавливаются до нитритов и далее переходят в нитрозамины. Кроме того, нитриты, всосавшись из кишечника в кровь, способны окислять железо гемоглобина крови, превращая его в неактивный метгемоглобин (железо гемма окислено до Fe3+), который уже не может служить переносчиком кислорода, что провоцирует нарушение дыхательной функции. При этом возникает кислородное голодание тканей, развивается анемия и возможно поражение ЦНС. Именно поэтому один из признаков острого отравления нитратами – синюшность кожных покровов.
Нитраты могут взаимодействовать с аминами, всегда присутствующими в живом организме, с образованием нитрозоаминов, обладающих мутагенными свойствами:
Необходимо отметить, что нитраты и нитриты могут попадать в организм не только с овощами, но и с копченым мясом и рыбой.
Смертельная для человека доза нитратов - 8-15 г, допустимое суточное потребление - 5 мг/кг. В литературе описаны случаи тяжелых отравлений при работе в поле с аммиачной селитрой, пищевыми продуктами с повышенным содержанием нитратов (в частности, дынями), массового отравления водопроводной водой, загрязненной нитратом кальция, завезенным в качестве удобрения в район водоисточника. Все они сопровождались тошнотой, одышкой, кашлем, болями в области сердца (явление острой сердечно-сосудистой недостаточности), признаками миокардита, токсического нефрита. Первая помощь при отравлении нитратами - обильное промывание желудка, прием активированного угля, солевых слабительных, свежий воздух.
При длительном употреблении питьевой воды и пищевых продуктов, содержащих значительные концентрации нитратов (от 104 до 500 мг/л), резко увеличивается содержание метгемоглобина в крови. Различают следующие основные формы метагемоглобинемии: бессимптомную (MtHb 5% в крови); легкую (МtНb 5-10%), с цианозом и тахикардией; тяжелую (МtНb до 20%), с цианозом, тахикардией, тошнотой, рвотой, головными болями.
В организм человека 70% нитратов поступает с овощами, 20% - с водой. 6% - с мясными и консервированными продуктами. В желудочно-кишечном тракте часть нитратов всасывается в неизмененном виде, другая часть, в зависимости от присутствия микроорганизмов, значения рН и других факторов может восстанавливаться в более ядовитые нитраты, аммиак, гидроксидами. Доказано, что в кишечнике человека из нитратов могут образоваться вторичные нитрозамины, обладающие высокой мутагенной и канцерогенной активностью. Выявлена прямая зависимость между случаями появления злокачественных опухолей и интенсивностью поступления в организм нитратов.
Накопления нитратов в продуктах питания
К основным причинам, которые приводят к накоплению нитратов в продуктах питания, можно отнести следующие:
- в небольшом количестве нитраты находятся в окружающей среде, обусловливая круговорот азота в природе;
- в повышенной концентрации нитраты находятся в почве, как следствие интенсификации производства;
- выбросы в атмосферу кислотосодержащих соединений азота (NO, NO2, N 2O);
- внесение удобрений, особенно азотных;
- в почве нитраты растворяются в воде и поступают в растения
В различные 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, подвергаются гидролизу, 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 азота в белки. Но у многих овощей ценится именно незрелый плод (огурцы, кабачки). 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 освещенность, избыточная влажность и несбалансированность питательных элементов (недостаток фосфора и калия).
Содержание нитратов в продуктах питанияи их допустимые дозы
Человек относительно легко переносит дозу в 150 - 200 мг нитратов в день, 500 мг – предельно допустимая доза, 600 мг в сутки – доза, токсичная для взрослого человека. У грудного ребёнка даже 10 мг нитратов может вызвать сильное отравление. В питьевой воде допускается до 45 мг/л нитратов. Продукты животного происхождения (мясо, молоко) содержат, как правило, незначительное количество нитратов. Основным источником пищевых нитратов являются растительные продукты. В незрелых овощах, а так же в овощах раннего созревания нитратов больше, чем в достигших нормальной уборочной зрелости. Не во всех частях растения нитраты накапливаются с одинаковой интенсивностью. Так, в листьях петрушки, укропа, сельдерея их на 50-60% меньше, чем в стеблях, поскольку именно туда идёт основной транспорт соединений азота. В соцветиях цветной капусты – на 70% меньше по сравнению с кочерыжкой. В листовых частях белокочанной капусты их на 30-40 % меньше, чем в утолщённых черешках этих листьев. В огурцах и редисе кожура имеет на 70% нитратов больше, чем внутренние слои. У дыни и арбуза нитраты накапливаются ближе к корке. В ранних тепличных огурцах количество нитратов уменьшается по длине огурца на каждый сантиметр в 1,5 – 2 раза. Больше всего нитратов в кожице огурцов и кабачков.
Для определения допустимости использования продуктов в пищу полученный результат сравнивается с санитарными нормами (приложение 1) (допустимая суточная доза нитратов – 5 мг на 1 кг веса взрослого человека). В разных странах приняты разные предельно допустимые концентрации (ПДК) содержания нитратов в продукции растениеводства. Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) считает допустимым содержание нитратов в диетических продуктах до 300мг на 1кг сырого вещества. В таблице (приложение 2) показана способность различных культур накапливать нитраты.
Способы снижения содержания нитратов в продуктах
Опасность отравления не следует преувеличивать, так как нитраты химически довольно активны и даже при обычном хранении к весне их содержание в плодах снижается на 30-50%. Самым простым способом снижения количества нитратов является очищение овощей от кожицы, неиспользование по возможности тех частей растения, где накапливаются нитраты. Нитраты преимущественно накапливаются: у капусты - в кочерыжке, у моркови – в сердцевине, у кабачков и огурцов – в кожуре, у зеленных культур – в стеблях. Оказывается, что показатели концентрации нитратов различаются и по сортам: в ранних они больше, чем в поздних.
Другим способом снижения концентрации нитратов можно считать предварительное погружение овощей в различные водные растворы. Уменьшить вредное влияние нитратов на организм можно с помощью аскорбиновой кислоты: если ее соотношение с нитратами составляет 2:1, то нитрозамины не образуются. Не следует увлекаться внесезонными тепличными овощами, например 2кг тепличных огурцов, съеденных за один прием, могут вызвать опасное для жизни отравление нитратами. Уменьшить содержание нитратов во многих овощах можно вымачиванием их в воде в течение двух часов, кипячением.
Тушение овощей снижает содержание нитратов на 10%, жарение картофеля во фритюре – до 60%. Квашение, соление, консервирование и маринование способствуют снижению нитратов на 60 – 70 %. В значительной степени нейтрализовать поступившие в организм нитраты могут ягоды чёрной и красной смородины, зелёный чай, а также аскорбиновая кислота (по 0,3 -0,4г в сутки). При хранении овощей содержание нитратов уменьшается на 30-50%.
Комментарии