Цель: Научиться определять количество нитратов в продуктах питания по реакции с дифениламином и рассчитывать безопасные нормы употребления в пищу данной продукции.
Теоретическое введение
Нитраты (соли азотной кислоты), являются главным элементом питания растений. Поэтому вся растительная продукция содержит нитраты, и это нормально. Вопрос в их количестве. 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 10).
Таблица 10 Содержание нитратов в сельскохозяйственной продукции и их допустимые уровни (мг/кг сырой массы по нитрат-иону)
| Вид растения | Содержание нитратов | Допустимые уровни (ПДК) | |
| Открытый грунт | Закрытый грунт | ||
| Капуста белокочанная | 600-3000 | ||
| Картофель | 40-980 | ||
| Лук репчатый | 60-900 | ||
| Морковь | 160-2200 | ||
| Огурцы | 80-560 | ||
| Редька черная | 1500-1800 | ||
| Редис | 400-2700 | ||
| Свекла столовая | 200-4500 | ||
| Томаты | 10-180 | ||
| Укроп | 400-2200 |
Наибольшее количество нитратов содержится в сосущих и проводящих органах растений – корнях, стеблях, черешках и жилках листьев (рисунок 4). Так, у капусты в жилке листа и кочерыжке содержание нитратов в 2-3 раза больше, чем в листовой пластинке Наружные листья кочана содержат в 2 раза больше нитратов, чем внутренние. У кабачков и огурцов содержание нитратов убывает от плодоножки к верхушке.
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.
Рисунок 4 Распределение нитратов в растении (мг/кг сырой массы)
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 1 Сделайте 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 11.
Таблица 11 Окраска срезов растений, обработанных 1%-ным раствором
дифениламина в зависимости от содержания нитратов (мг/кг)
| Баллы | Характер изменения окраски под действием реактива | Содержание нитратов (мг/кг) |
| Срез окрашиваются быстро и интенсивно в иссиня-черный цвет. Окраска устойчива и не пропадает | >3000 | |
| Срез окрашиваются в темно-синий цвет. Окраска сохраняется некоторое время | ||
| Срез окрашиваются в синий цвет. Окраска наступает не сразу | ||
| Окраска светло-синяя, исчезает через 2-3 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 под действием H2SO4 | около 0 |
Полученные результаты оформите в виде таблицы 12, внося в нее все те культуры, которые использовались на занятии.
Задание 2 Рассчитайте, сколько можно съесть за сутки без вреда для здоровья сырых томатов, содержащих нитратов 140 мг/кг, человеку весом 100 кг.
Задание 3 Исходя из нормативов ВОЗ по поступлению с пищей нитратов, посчитайте, сколько картофеля, капусты, огурцов, редиса и укропа, содержащих максимально допустимое их количество (см. таблицу 10), можно употреблять в пищу за сутки человеку весом 70 кг. Рассчитайте, сколько можно ему употреблять тех овощей, которые Вы обследовали и полученные цифры внесите в правую колонку таблицы 12.
Таблица 12 Содержание нитратов в образцах овощей и плодов
| Культура | Исследуемая часть растения | Баллы | Содержание нитратов (мг/кг) | Допустимое суточное употребление (кг) |
| Картофель | а) Под кожурой б) Серединная часть | |||
| Капуста | а) Кочерыжка б) Жилки в) Лист | |||
| … |
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. Наблюдается ли различие видов растений по накоплению нитратов? В каких овощах их может оказаться больше всего?
2. Почему вредно для человека употреблять в пищу овощи, содержащие большие количества нитратов?
3. Как регламентируют количество нитратов в с.-х. продукции?
4. Опишите простейший метод количественного определения нитратов
