Научно -иследовательская работа " Оценка содержания нитратов в продуктах питания"

Муниципальное казенное общеобразовательное учреждение

«Средняя общеобразовательная школа №1п.Пристень»

Пристенского района Курской области

Научно- исследовательская работа

Оценка  содержания   нитратов  в   продуктах питания

Подготовила:

Шеплякова Наталья Николаевна,

обучающаяся  11  А класса

Руководитель работы:

 Чернова Оксана Михайловна

учитель биологии

 МКОУ «СОШ №1 п. Пристень»

        Курск  2022

Содержание

I. Введение. Обзор информации……………………………………. 2

1.Роль нитратов в развитии растений ………………………………4

2. Нитраты в продуктах питания…………………………………….5

3. Влияние избытка концентрации нитратов в продуктах растительного происхождения на организм человека……………………………………7

4. Пути решения проблемы (способы снижения концентрации)….8

II. Методика исследования …………………………………………..10

1. Определение наличия и концентрации нитрат – ионов в фруктах и овощах

2. Анализ сопроводительных документов на продукты в торговой сети.

III Результаты исследования………………………………………….12

IV.Заключение…………………………………………………………16

V.Источники информации…………………………………………….18

VI. Приложение №1…………………………………………………    19

      Приложение №2……………………………………………………20

      Приложение №3……………………………………………………22

      Приложение №4……………………………………………………26

1. Обзор информации.

Самое ценное в жизни человека – это его здоровье. На его состояние влияют разные факторы: экологическая обстановка, вредные привычки, сверх загруженность в течении дня, как следствие - нарушение режима и рациона питания.

В основе решения проблемы, связанной с производством достаточного количества продуктов лежат современные агротехнические приемы, внесение минеральных удобрений. Это принесло свои плоды в плане повышения урожаев, но в свою очередь породило другую проблему – необходимость обеспечения химической безопасности и высокого качества продуктов питания растительного происхождения.

В последние годы проблема повышенного содержания нитратов в продуктах растениеводства становится все более актуальной.  Это связано с тем,  увеличение численности населения планеты требует значительного повышения урожайности культурных растений.  В этих целях  очень часто нарушаются нормы  вносимых  удобрений, особенно азотных.

Для большинства уже не секрет, что для укрепления здоровья лучше есть больше овощей и фруктов. По Брегу, 3/5 всей диеты должны составлять фрукты и овощи, но они должны быть здоровыми и не насыщенными вредными веществами, такими какнитраты и нитриты.[1]

Вредное влияние повышенных доз нитратных и нитритных форм азота неоднократно обсуждалось Продовольственной комиссией ООН, Всемирной организацией здравоохранения (ВОЗ) и Академией Медицинских наук. Решением этой проблемы занимаются медики, работники сельского хозяйства, агрохимики и селекционеры.

Нитраты, нитриты и другие азотсодержащие соединения  в составе продуктов питания продолжают внимание гигиенистов. Они проявляют большой интерес к вопросу об остаточном содержании нитратов в продуктах питания и тем нарушениям в состоянии здоровья человека, которые могут быть вызваны нитратным загрязнением.

И конечно, очень важно, что бы повышалась информированность  потребителей  о содержании нитратов и способах снижения их концентрации  в потребляемой продукции растительного происхождения.

Гиппократ сказал: «Ты есть то, что ты ешь». В современном мире инновационных технологий, химизации сельского хозяйства эта мудрость не потеряла свою актуальность.  

Проблема качества продуктов питания растительного происхождения стала основой для работы над исследовательским проектом «Оценка загрязнения продуктов питания нитратами».

Цель: формирование навыков оценки качества продуктов питания и рационального потребления продуктов на основе сведений о содержании  в них нитратов

Задачи: - собрать и проанализировать теоритический материал по выбранной теме в различных источниках информации;

- провести исследование продуктов питания на наличие и концентрацию нитрат- ионов;

- разработать рекомендации по эффективным способам снижения концентрации нитратов в продуктах питания.

Гипотеза:если в продуктах питания различного происхождения содержится  нитрат – ионы, то необходимо знать способы  определения  и  снижения  их концентрации.

Предмет исследования: наличие и концентрация нитрат - ионов  в продуктах  питания растительного происхождения.

Объект: фрукты и овощи, выращенные на приусадебном участке и купленные в торговой сети.

 Методы:

-теоритические: сбор и анализ информации, обобщение;

- эмпирические: наблюдение, измерение, сравнение, анализ.

Практическая значимость работы  заключается в том, что полученные результаты  могут быть использованы для информирования население  о наличие нитратов в продуктах растительного происхождения  и рекомендациях  по их снижению.

1. Роль нитратов в развитии растений

Нитраты являются естественным компонентом почвы. Так же они в  виде различных соединений вносятся в почву в качестве удобрений. Нитрат ион очень подвижен в естественных условиях, так как хорошо растворим в воде и не связывается с частичками почвы.

Азот является одним из основных элементов в составе живого организма. Без него невозможен синтез белковых молекул.  Нитраты – соли азотной кислоты, которые легко усваиваются растительным организмом и вступают в процессы жизнедеятельности.

После поглощения клеткой соли восстанавливаются до нитритов, а они  в результате ферментативных реакций  превращаются в аммонийную форму- основа для  синтеза аминокислот и белков.

В период  прорастания семян до появления фотосинтезирующих органов нитраты могут содержаться в незначительных количествах.

Во второй период вегетативного  развития (период до цветения) наблюдается  быстрый рост зеленой массы растений с преобладанием синтеза сложных белков. Именно в этот период идет интенсивное поглощение  соединений азота.  На этом этапе растения широко включаются в питание человека.

В период цветения и оплодотворения образование белков затормаживаются, а продукты фотосинтеза превращаются в необходимые для этого периода вещества.Приходящие  при минеральном питании  нитратные  соединения  накапливаются.

Во время образования плода и семян растение тратит достаточное количество нитратных соединений, но они практически полностью усваиваются растением по мере созревания плода.

Нас за интересовала информация об усвоении и восстановлении  нитратов в корнях и листьях. Доля участия этих органов в этом процессе является видовым признаком. По этому принципу выделяют 3 группы растений:

1. Растения, полностью восстанавливающие нитраты в корнях и транспортирующие азот к листьям.
2. Растения, почти не проявляющие нитратредуктазной активности в корнях и ассимилирующие нитраты в листьях.
3. Растения, способные восстанавливать и в корнях и в листьях.[2]

Накопление нитратов определяется биологическими особенностями. Разные виды обладают разной способностью накоплять нитраты.

1.2 . Нитраты в продуктах питания

Повышенный интерес к нитратам возник  во второй половине XXвека, когда на сельскохозяйственное производство стали переноситься  принципы промышленных технологий. Одним из способов резкого повышения урожайности стало чрезмерное внесение азотных удобрений. Это привело в накоплению лишнего количества нитратов в сельскохозяйственной продукции, что вызывало ухудшение самочувствия, отравления у людей, которые употребляли эту продукцию.

Неполное усвоение и  как  следствие накопление нитратной формы азота в растении  происходит по-разному. Это зависит от видовой принадлежности, возраста и органа растения. (см приложение №1)В разных частях растений находится разное количество нитратов.

Поскольку нитраты, как отмечалось выше, являются нормальным продуктом обмена азота в растениях, то они максимально накапливаются в период наибольшей активности их созревания. Поэтому недозрелые овощи, а также овощи раннего созревания могут содержать нитратов больше, чем достигшие нормальной уборочной зрелости.

Очень интересными оказались  результаты исследований  санитарно-гигиеническими лабораториями ФБУЗ "ЦГ и Э в КЧР", проведенные в 2011 году.В результате качественного анализа более 1000 овощей выявлено  из 905   образцов-  45 с превышением предельно дозволенной концентрацией; из  63  образца бахчевые культур - 7 с превышением ПДК; из 54 образцов используемых плодов все соответствовали  ПДК.[3]

Особенно много нитратов в стеблях и черешках листьев, в белокочанной капусте нитратов больше в верхних листьях и в кочерыжке. При хранении свежая капуста сохраняет нитратность до февраля, в марте же сосредоточение солей падает практически в три раза. В круглом редисе нитратов существенно меньше, чем в вытянутом.[3]

К «накопителям» нитратов относятся зеленые листовые овощи: салат, ревень, петрушка, шпинат, щавель, которые могут накапливать до 200–300 мг нитратов в 100 г зелени. Свекла может накапливать до 140 мг нитратов (это предельно допустимая концентрация), а некоторые сорта и больше. Следует иметь в виду, что парниковые овощи обычно содержат более высокие концентрации нитратов, чем овощи, растущие в обычном грунте. Фрукты, ягоды, бахчевые содержат нитратов очень мало (меньше 10 мг в 100 г плода).

В растениях нитраты распределены неравномерно. например, нитраты больше всего накапливаются в огурцах и редисе — в поверхностных слоях, в моркови — наоборот. В среднем при мойке и чистке овощей и картофеля теряется 10–15 % нитратов. Еще больше — при тепловой кулинарной обработке, особенно при варке, когда теряется от 40 % (свекла) до 70 % (капуста, морковь, брюква) или 80 % (картофель) нитратов. [4]

Нитраты химически довольно активные соединения, при хранении овощей их содержание уменьшается за несколько месяцев на 30–50 %. Салаты и плодово-овощные соки желательно употреблять свежеприготовленными. Хранение их не очень длительное время даже в холодильнике способствует размножению в них микрофлоры, восстанавливающей -ионы до опасных для человека -ионов. Измельчение овощей создает хорошие условия для размножения микроорганизмов, восстанавливающих нитраты

Исследования растительной продукции на наличие нитратов  показывают, что их содержание снижается с течением времени хранения. Через 4-6 месяцев нитраты полностью  расщепляются например в картофеле, моркови.

Овощи, характеризующиеся способностью накапливать нитраты – зеленые. Это шпинат, укроп, салат кочанный и столовая свекла. расположены к избыточному поглощению нитратов патиссоны и тыквы. В них содержание данных веществ колеблется от 1200 до 5000 мг/кг сырой массы. Среднее положение (100 – 1000 мг/кг) занимают дыни, капуста, огурцы, фасоль и чеснок. невысокая концентрация(60-90 мг/кг) характерна картофелю, перцам, томатам и арбузам. Как правило, сосредоточение нитратов в овощах защищенного грунта в 2 раза больше, чем в овощах открытого грунта.

1.3. Влияние избытка концентрации нитратов в продуктах растительного происхождения на организм человека

Нитраты являются нормальным продуктом обмена азотистых веществ любого живого организма, растительного и животного. Поэтому «безнитратных» продуктов в природе не бывает. Даже в организме человека в сутки образуется и используется в обменных процессах более 100 мг нитратов. Из нитратов, ежедневно попадающих в организм взрослого человека, 70 % поступает с овощами, 20 % — с водой и 6 % — с мясом и консервированными продуктами [4]

По нормам ВОЗ, допустимой суточной дозой нитратов для человека считается 5 мг на каждый килограмм его веса. При среднем весе 70 кг это соответствует 350 мг нитратов в сутки. Исследования показали, что токсическое действие нитратов в пищевых продуктах проявляется слабее, чем нитратов, содержащихся в питьевой воде.  С водой взрослый человек может употребить около 70 мг нитратов. Следовательно, на пищевые продукты остается 280 мг нитратов.[4]

Нитраты, являясь безвредными для растений.Для  организма человека нитраты сами по себе тоже  безопасны. При малых дозах количества нитратов в пище они легко выводятся из организма., но при их избытке приводят к отравлениям. Причина токсичности заключается в том, что под действием микрофлоры кишечника нитраты восстанавливаются до нитритов, которые в токсичнее нитратов в 450 раз[5], а далее – в канцерогенные  нитрозоамины.После всасывания в кровь, нитриты окисляют  железо гемоглобина крови, что приводит к кислородному голоданию клеток, поражению ЦНС.

Нитраты способствуют развитию патогенной (вредной) кишечной микрофлоры, которая выделяет в организм человека ядовитые вещества — токсины, в результате чего идёт развивается токсикация организма.

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 продуктов питания растительного происхождения  в превышенным ПДК по  нитратам  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.

При хроническом отравлении нитратами, которое возникает при длительном потреблении нитратов в небольших дозах, у человека отмечается быстрая утомляемость, одышка, учащенное сердцебиение, появляется   цианоз (синюшность) конечностей, губ при незначительных нагрузках. В легких случаях отравления отмечаются сонливость, депрессия.

1.4.Пути решения проблемы (способы снижения концентрации нитратов)

Проблема перенасыщения овощей и фруктов нитратной формой азота, как видно из проведенного анализа источников информации, имеет длительную история развития.  Озабоченность специалистов последствиями негативного влияния   нитратов на   организм человека   заставила  искать эффективные пути снижения концентрации опасного иона в продуктах питания.

Изучив результаты таких изысканий, можно составить список рекомендаций, применение которых обеспечит сохранение здоровья при достаточном потреблении   продуктов растительного происхождения.

1.Необходимо соблюдать два правила рационального питания:

- употреблять суточную норму продуктов растительного происхождения в сыром и термически обработанной виде, но не злоупотреблять  вегетарианством и сыроедения (при съедании 1,5 кг сырых овощей и фруктов может привести к поступлению в организм нитратов в 2 раза больше).

- употреблять разнообразную  пищу. [4]

2.Перед употреблением овощи и фрукты рекомендуется тщательно мыть при возможности замачивать, чистить, срезать части плода, с учетом места максимального накопления нитратов.

3.При хранении свежевыжатых соков и остывании вареных овощей накапливаются нитриты, поэтому необходимо употребление их непосредственно после приготовления.

4.При приобретении овощей и фруктов в торговой сети интересуйтесь наличием сертификата качества, где имеется информация на наличие нитратов.

5. Свежие зрелые овощи и фрукты содержат меньше нитратов. При длительном правильном хранении клубней и корнеплодов  количество нитратов снижается.

6. При выращивании сельхозпродукции на приусадебном участке  при внесении минеральных удобрения строго соблюдайте сроки и концентрацию рекомендуемого внесения для каждой культуры.

II. Методика исследования

2.1. Определение наличия и концентрации   нитрат – ионов.

Для достижения поставленной цели разработали план исследования.

Для получения достоверной информации о наличии нитратов в продуктах выбрали образцы для тестирования: овощи (картофель, томат, огурец), фрукты (яблоки, арбуз, киви), зелень (укроп). Для получения данных были взята образцы, выращенные на приусадебном участке и приобретённые в торговой сети «Магнит».

 Для  проведения исследования использовали оборудованиеи тест – систему « Нитрат – тест»  из мини – экспресс – лаборатории «Пчелка –У» [5]

Исследование образцов проводилось в марте, июне, сентябре  2021 года.

Перед тестированием анализировали внешний вид и вид после разреза образцов, обращая внимание на цвет, свежесть, наличие пятен.

Для томата, огурца, яблока, киви, арбуза определяли вкус.

Для анализа брали свежевыжатый сок, полученный при разрушении растительных клеток путем раздавливания.

Выполняя требования инструкции   к применению тест-полосок, определяли наличие и концентрацию нитрат – ионов в соке овощей и фруктов. Показателем нитрат-тест – полоски  на наличие нитрата является  интенсивность окрашивания индикатора, которым пропитана основа. [5]

Концентрацию нитратов определяли по контрольной шкале, которая предложена производителем  нитрат- теста.

Для чистоты исследования эксперимент повторяли дважды.

Результаты наблюдений фиксировали в сравнительных таблицах, с наличием показателей предельно допустимого содержания нитратов и фотографиях. (см. приложение№3)

2.2.Анализ сопроводительных документов на продукты, приобретенные в торговой сети

При приобретении  образцов для исследования в торговой сети «Магнит» обращались к  директору магазина с просьбой предоставить для ознакомления сертификаты качества продукции.  В наличии на день приобретения товаров  такой документации  не было. Нам предложили оставить заявку для получения  документов из главного офиса.

С такой же просьбой обратились к представителю торговой сети «Мечта», но  и здесь  проанализировать документы на наличие информации о лабораторных исследованиях на нитрат- ионы  продукции (арбузов в частности) не получилось.

Документы на соответствие качества (декларация о соответствии) сельхозпродукции  требованиям ГОСТа были предоставлены поставщиком продуктов в  столовую «МКОУ №СОШ№1 п. Пристень» (см. приложение 4).  В документах подтверждается наличие лабораторных исследований продукции и соответствие требованиям ТР Тс 021/2011 «О безопасности пищевой продукции», хотя информации конкретно о нитратах  не указано.

III.   Результаты исследования

Первое исследование проводилось в марте  2021. При  анализе образцов ставилась цель  определить наличие, по возможности концентрацию нитратов, в продукции собственного производства, хранящейся  длительное время и продукции тепличного производства, приобретенной в торговой сети «Магнит».

1.Сравнительная таблица результатов исследования  (март 2021)

Второе исследование  проводилось  в июне 2021. При планировании исследования ставилась цель сравнить  наличие нитратов и их концентрацию  в продукции тепличного производства и выращенной на приусадебном участке  с результатами , полученными весной.

2.Сравнительная таблица результатов исследования  ( июнь  2021)

Третье исследование проводилось в сентябре 2021. Сбор информации предполагал  получение дополнительной информации по качеству продукции произведенной на приусадебном участке и купленной в торговой сети «Магнит». Кроме выбранных образцов  проанализировали  арбуз и киви, приобретённые в магазине « Магнит».

3.Сравнительная таблица результатов исследования  ( сентябрь  2021)

4.Таблица   результатов  замачивания укропа (  июнь 2021)

Результаты  исследований  сравнили  и  проанализировали.  По полученным данным можно сделали вывод, что во всех образцах наблюдается наличие нитратов, но пределы ПДК не превышены.

Наличие нитратов в продуктах растительногопроисхождения  естественная особенность химического состава клетки во время роста и развития растения.  Поэтому практически во всех образцах (кроме киви) тест полоски показывали наличие нитратов.

Концентрация нитратов   больше (но в пределах ПДК)  чаще всего в продукции,  выращенной крупнымисельхоз хозяйствами, в частности в тепличном производстве. Это можно объяснить использованием  питательных смесей и удобрений.  Так,тепличные образцы  томатов и огурцов содержат более высокую концентрацию нитратов , чем образцы выращенные  на приусадебном участке.

Картофель, выращенный на приусадебном участке, так же содержит нитраты, но их концентрация не превышает допустимые ПДК. Исследования показали, что при длительном хранении  концентрация нитратов  снижается.

Самая большая концентрация нитратов, обнаружена в образцах укропа, не зависимо от способа выращивания.  Исследование  зеленой массы  укропа, взятого  с приусадебном участка  и  купленного в магазине, дало одинаковые результаты - концентрация нитратов до 1000мг/кг.

Шкала используемой тест-система не дает возможности определять превышение концентрации ПДК, так как заканчивается на 1000 мг/кг.

Полученные результаты исследования концентрации нитратов в образцах укропа без замачивания и с замачиванием подтвердили необходимость предварительной подготовки продуктов перед употреблением с целью   снижения концентрации   нитратов ( см таблица №4)

Таким образом, использование  тест – системы для экспресс –анализа содержания нитратов в продуктах позволяет определить наличие  и концентрацию. Недостатком является получение не точных данных по предложенной шкале.

Анализ наличия сопроводительной документации показал, что если овощи   или фрукты приобретаются в торговой сети, то покупателю очень сложно сразу оценить качество товара в связи с частым отсутствием  в наличии соответствующей документации.

Если документация имеется, по покупателю необходимо иметь навык работы с интернет – ресурсом для поиска развернутой информации по предложенному номеру документа.

IV. Заключение

В процессе  выполнения проекта были решены поставленные задачи. Анализируя различные источники информации выяснили, что наличие нитратов в различных частях растения – это естественный результат физиологических процессов   в жизни растений.

Разные овощи и фрукты накапливают нитраты в зависимости от времени сбора и от условий выращивания. В разных частях растений  количество нитратов разное.

Избыток нитрат-ионов в продуктах питания растительного происхождения опасен для человека преобразованием в нитритную форму азота.  Результатом избыточного поступления в организм человека нитратов в процессе питания опасно  не только отравлением,  но и различные  расстройствами и заболеваниями.

Анализ результатов исследований  показал, что  человек  должен владеть достаточным количеством информации   по данной проблеме, что бы контролировать ПДК  нитратов  в потребляемых продуктах питания, так как  наибольшее количество нитратов содержится  в продукции производимой сельхозпредприятиями  в больших объемах.  

Выращивание продуктов питания на приусадебных участках не предотвращает поступление в организм нитратов.  Поэтому, необходимо использовать  проверенные рекомендации ( см Приложение №4)  по  снижению концентрации нитратов  в продуктах растительного происхождения.

Решение  задач  обеспечило достижение поставленной цели. В ходе работы  получены навыки определения, оценки и сниженияколичества нитратов   в продуктах  питания.

Выдвинутая гипотеза подтверждена частично, так как  не были проверены все доступные способы  снижения количества нитратов в исследуемых образцах.

 Можно сказать, что работа имела стартовый характер.  Так как  в дальнейшем, возможно, проверить  другие, более точные способы  определения  нитратов   в растениях и проверить  доступные способы подготовки  продуктов к употреблению без снижения их качества.

V. Источники информации

1. https://www.abcslim.ru/articles/711/sistema-pitanija-po-polju-breggu/

2. http://ekobalans.ru/harmful-substances/nitratyi-v-nashey-zhizni#i

      3.http://09.rospotrebnadzor.ru/content/o-nitratah-soderzhanie-nitratov-v-produktah-pitaniya

          4.Н.В. Лакиза, Л.К. Неудачина, Анализ пищевых продуктов, учебное пособие, Екатеринбург, издательство Уральского университета, 2015.

          5. Руководство по применению мини-экспресс-лаборатории  Пчелка-У и ее модификаций при учебных экологических исследованиях (под редакцией А.Г. Муравьева), Крисмас+. Санкт-Петербург, 2016

VI.Приложения

Приложение № 1

Допустимое содержание нитратов, мг/кг продукта

Картофель250

Капуста белокочанная ранняя / поздняя 900 / 500

Морковь ранняя / поздняя400 / 250

Томаты в открытом / защищенном грунте 150 / 300

Огурцы 150 / 400

Свекла столовая 1400

Лук репчатый80

Лук-перо 600

Листовые овощи 2000

Перец сладкий 200

Кабачки 400

Дыни 90

Арбузы, виноград, яблоки, груши 60

Приложение №2

Таблица рекомендаций

Рекомендации мероприятий, использование которых обеспечит снижение концентрации нитратов в пище.

1.Необходимо соблюдать два правила рационального питания:

- употреблять суточную норму продуктов растительного происхождения в сыром и термически обработанной виде, но не злоупотреблять   вегетарианством и сыроедения (при съедании 1,5 кг сырых овощей и фруктов может привести к поступлению в организм нитратов в 2 раза больше).

- употреблять разнообразную   пищу. [4]

2.Перед употреблением овощи и фрукты рекомендуется тщательно мыть при возможности замачивать, чистить, срезать части плода, с учетом места максимального накопления нитратов.

3.При хранении свежевыжатых соков и остывании вареных овощей накапливаются нитриты, поэтому необходимо употребление их непосредственно после приготовления.

4.При приобретении овощей и фруктов в торговой сети интересуйтесь наличием сертификата качества, где имеется информация на наличие нитратов.

5. Свежие зрелые овощи и фрукты содержат меньше нитратов. При длительном правильном хранении клубней и корнеплодов   количество нитратов снижается.