Научно-исследовательская работа по биологии на тему:"Определение содержания нитратов в овощах и фруктах"

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

средняя общеобразовательная школа №12

Полный адрес:   352401, Краснодарский край, Курганинский район, станица Михайловская, улица Октябрьская дом 79

Федеральный телефонный код:   8(86147); телефон/факс  8-86147-61-4-87

e-mail:   school 12 @ kurgan. kubanet. ru

«Определение содержания нитратов в овощах и фруктах»

                                                                       Автор: Шкуренко Виктория Николаевна

                                                                       Краснодарский край, Курганинский район,

      муниципальное бюджетное общеобразовательное

      учреждение

                                                                       средняя общеобразовательная школа №12

                                                                       7 класс

                              Научный руководитель:

                                                            Стрельникова Татьяна Владимировна

                                                                       Краснодарский край, Курганинский район,

      муниципальное бюджетное общеобразовательное

      учреждение

                                                                       средняя общеобразовательная школа №12

                                учитель химии - биологии

2012 год

Содержание.

1. Введение……………………………………………………………..3
2. Общая характеристика нитратов………………………………….. 5

1. 2.1 Нитраты………………………………………………………………... 5
2. 2.2 Нитраты в продуктах питания………………………………………..  7
3. 2.3 Влияние нитратов на организм человека…………………………….10
4. 2.4 Пути попадания нитратов в организм человека……………………..12
5. 2.5 Допустимые нормы нитратов для человека………………………….13

3. Экспериментальная часть…………………………………………..14
4. Заключение………………………………………………………….17
5. Литература…………………………………………………………..18

Приложение ………………………………………………………...19

I.Введение

Данная тема заинтересовала меня, потому что в последнее время большое внимание уделяется содержанию нитратов в продуктах питания, поскольку их избыточное количество может привести к ряду негативных для человека последствий. Проблема токсичного накопления нитратного азота в сельскохозяйственной продукции и вредного воздействия его на человека на современном этапе является одной из наиболее острых и актуальных. Решением этой задачи заняты многие научно-исследовательские учреждения всего мира, но несмотря на пристальное внимание к этой проблеме до сих пор радикального решения пока не найдено

Цель моей работы:  определение содержания нитратов в  овощах и фруктах Краснодарского края.

Задачи работы:

- изучить литературу о нитратах и нитритах;

- овладеть методикой их определения;

Методы работы:  эксперимент, наблюдение, сопоставление, анализ.

Предмет изучения: фрукты, овощи.

Объект изучения: содержание нитратов в этих продуктах питания

Место исследования: МБОУ СОШ №12, кабинет химии.

 Общеизвестно, что самое дорогое у человека – это его здоровье, которое невозможно купить и на которое прежде всего влияют такие проблемы как неблагоприятная экологическая обстановка, курение, алкоголизм. Однако не стоит забывать и о том, что наше здоровье  во многом зависит от правильного питания. Недаром существует пословица: «Скажи мне, что ты ешь, и я скажу тебе, чем ты болеешь». [5]

В последнее время часто слышим слово «нитраты», которое обсуждается людьми в магазинах, на рынке. В словаре выяснили, что означает слово «нитраты».  Нитраты – это соли (соединения) азотной кислоты или продукты обмена азотистых веществ любого живого организма. Нитраты образуются в растениях в процессе роста, а также после применения азотистых удобрений. При неправильном применении азотистых удобрений в большей степени овощи и фрукты  накапливают в себе опасное для человеческого организма количество нитратов.[3]

 Нитраты, нитриты и другие азотсодержащие соединения в настоящее  время привлекают особое 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. Систематическое поступление в организм повышенных количеств нитратов, чревато неблагоприятными сдвигами в жизнедеятельности организма, возрастанием риска онкологических заболеваний.  [2]

Учитывая актуальность данной темы, связанной с тем, что повышенное содержание нитратов в  продуктах питания опасно для здоровья человека, целью моего исследования было определение содержания нитратов в  овощах и фруктах.

Для достижения поставленной цели  я решала следующие задачи:

- изучила литературу о нитратах и нитритах;

- используя методику по обнаружению нитратов, я определяла их примерное содержание в овощах и фруктах.

II. Общая характеристика нитратов

2.1 Нитраты

Нитраты – это соли азотной кислоты (селитра), которые находятся в овощах и фруктах. Существовали они еще до происхождения человека. Тем не менее, разговоры о вреде нитратов для здоровья не прекращаются. Однако проблема не в самих нитратах, а в том, какое их количество попадает в организм человека. Согласно заключению Всемирной организации здравоохранения, безопасным считается количество 5 мг нитратов на 1 кг человеческого тела. То есть, взрослый человек может получать около 350 мг нитратов безо всяких последствий для здоровья.[4]

Впервые заговорили о нитратах в нашей стране в 70-х годах, когда в Узбекистане случилось несколько массовых желудочно-кишечных отравлений арбузами из-за их чрезмерной подкормки аммиачной селитрой.

Растения обладают способностью поглощать из насыщенной удобрениями почвы гораздо больше соединений азота, чем им необходимо для развития. В результате только часть нитратов синтезируется в растительные белки, а остальные попадают в организм человека в чистом виде через плоды, корни и листья овощей. В дальнейшем одни нитраты быстро выводятся из тела, но другие образуют различные химические соединения. Какие-то из этих соединений безвредны и даже полезны для организма, но другие превращают соли снова в азотную кислоту, и именно это представляет наносимый нитратами вред для здоровья.[5]

Излишек азотных удобрений ведёт к снижению качества растительной продукции, ухудшению её вкусовых свойств, снижению выносливости растений к болезням и вредителям, что, в свою очередь, вынуждает земледельца увеличивать применение ядохимикатов. Особенно резко проявляется отрицательное действие удобрений и ядохимикатов при выращивании овощей в закрытом грунте. Это происходит потому, что в теплицах вредные вещества не могут беспрепятственно испаряться и уноситься потоками воздуха. После испарения они оседают на растения.

2.2 Нитраты в продуктах питания

В животных продуктах (мясо, молоко, рыба) содержание нитратов весьма незначительно. Но нитраты и нитриты добавляют в готовую мясную продукцию с целью улучшения её потребительских свойств и для более длительного её хранения (особенно в колбасных изделиях). [3]

У растений максимальное накопление нитратов происходит в период наибольшей активности при созревании плодов. Поэтому недозрелые овощи (кабачки, баклажаны) и картофель, а также овощи раннего созревания могут содержать нитратов больше, чем достигшие нормальной уборочной зрелости. Кроме того, содержание нитратов в овощах может резко увеличиться при неправильном применении азотистых удобрений (не только минеральных, но и органических). Например, при внесении их незадолго до уборки урожая.

Однако у различных растений есть и свои индивидуальные особенности. Известны «накопители» нитратов. К ним относятся зеленые овощи: салат, ревень, петрушка, шпинат, щавель.  В других овощах нитратов значительно меньше. Фрукты, ягоды и бахчевые содержат нитратов очень мало (меньше 1г в 1 кг плода).[1]

По способности накапливать нитраты растения можно разделить на пять групп – по содержанию в 1 кг продукции:

1. больше 5 г (все виды салатов, петрушка, редис);
2.  до 5 г (шпинат, редька, кольраби, свекла, зеленый лук);
3. до 4 г (белокочанная капуста, морковь, репчатый лук);
4.  до 3 г (лук-порей, ревень, укроп, тыква);
5.  менее 1 г (огурцы, арбузы, дыни, помидоры, баклажаны, картофель).
   В растениях нитраты распределены неравномерно:

1) у свеклы нитраты сконцентрированы в верхней части корнеплода – до 65%;

2) у моркови: в сердцевине – 90% и в наружной части – 10%;

3) у капусты – в кочерыжке и в толстых черешках листьев;                                                                                                                                            

4) у  картофеля в мелких клубнях нитратов больше, чем в крупных, сосредоточены они под кожурой;

5) маленькие огурцы содержат нитратов меньше, чем большие, в огурце, сорванном утром, нитратов меньше.  

Оптимальный срок посева при  посадке овощных растений обеспечивает лучшее вызревание овощей и получение экологически безопасной продукции. [1]

Качество урожая ухудшается при запаздывании с посадкой. Поскольку посеянные в разное время растения развиваются в неодинаковых условиях, нитраты в них накапливаются по-разному. Если в созревшей моркови, семена которой были посеяны 10 – 12 мая, содержалось 145 мг/кг нитратов, то в посеянной на 11 –12 суток позже – уже 357 мг/кг. Такая же закономерность наблюдается и при выращивании капусты белокочанной.

На концентрацию нитратов влияют сроки хранения. Исследования показали, что после 6 месячного хранения их количество в корнеплодах снижается в 1,5 – 2 раза. Нитраты почти не обнаруживаются в овощах, хранящихся на зиму.

Овощи нельзя хранить при повышенной температуре, особенно размороженные. Установлено, что чем выше температура хранения и чем больше концентрация нитратов, тем интенсивнее протекает процесс их восстановления и больше образуется нитритов.[4]

Для овощей и фруктов установлены определенные значения предельно допустимых концентраций нитратов (ПДК). ПДК -  количество вредного вещества в окружающей среде, которое не оказывает отрицательного воздействия на здоровье человека или его потомство при постоянном или временном контакте с ним.  

2.3 Влияние нитратов на организм человека

В настоящее время общеизвестно, что нитраты обладают высокой токсичностью для человека.

Нитраты под действием фермента нитратредуктазы восстанавливаются до нитратов, которые вступают во взаимодействие с гемоглобином крови, что приводит к окислению в нём двухвалентного железа в трёхвалентное. При этом образуется метгемоглобин, неспособный переносить кислород к тканям и органам, в результате чего может наблюдаться удушье.

Угроза для жизни начинает возникать тогда, когда уровень метгемоглобина в крови достигает 20% и выше. Снижается давление крови, и нарушаются функции печени. В результате чего уменьшается физическая и умственная активность человека.[3]

Наибольшую опасность представляют нитраты для грудных детей, так как восстановление метгемоглобина в гемоглобин протекает крайне медленно, а ферментная основа отличается своим несовершенством. Нитраты помогают в развитии вредной микрофлоры кишечника, что приводит к попаданию в организм человека токсинов, ядовитых веществ. Происходит интоксикация или отравление организма. Отравление нитратами организма человека характеризуется рядом признаков:

1. усиленное сердцебиение, одышка, возможна потеря сознания;
2. снижение работоспособности, сонливость, повышенная усталость, головные боли;
3. боли в животе, рвота и тошнота;
4. желтизна белков глаз, увеличение печени, понос (зачастую с кровью);
5. синюшность  видимых слизистых оболочек, губ, лица и ногтей.

К группе повышенной опасности поражения организма нитратными соединениями кроме детей относятся также лица, страдающие заболеваниями сердечно-сосудистой и дыхательной систем, беременные женщины, пожилые люди, у которых и без воздействия солей азотной или азотистой кислоты наблюдается недостаточная обеспеченность кислородом органов и тканей. Чувствительность повышается в горной местности; при содержании в воздухе окислов азота, угарного газа, углекислоты. Усиливает их токсичность также прием спиртных напитков.

Опасность поступления нитратов и нитритов в организм в повышенных количествах связывается с их выраженным канцерогенным действием.

Косвенным подтверждением канцерогенность нитратов и нитритов остается тот факт, что у лиц с пониженной кислотностью желудочного сока более высокая частота рака желудка.

Нитраты снижают содержание витаминов в пище, которые входят в состав многих ферментов, стимулируют действие гормонов, а через них влияют на все виды обмена веществ. У беременных женщин возникают выкидыши, а у мужчин - снижение потенции.

При длительном поступлении нитратов в организм человека (пусть даже в незначительных дозах) уменьшается количество йода, что приводит к увеличению щитовидной железы. [2]

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.

2.4 Пути попадания нитратов в организм человека

Нитраты попадают в организм человека через различные пути.

 1. Через продукты питания растительного и животного происхождения. Нитраты в основном скапливаются в корнях, корнеплодах, стеблях, черешках и крупных жилках листьев, значительно меньше их в плодах.[3]

Основная масса нитратов попадает в организм человека с консервами и свежими овощами (40-80% суточного количества нитратов). Незначительное количество нитратов поступает с хлебо-булочными изделиями и фруктами; с молочными продуктами попадает их - 1% (10-100мг на литр). Нитраты содержатся и в животной пище. Рыбная и мясная продукция в натуральном виде содержит немного нитратов (5-25мг/кг в мясе, и 2-15мг/кг в рыбе). Но нитраты и нитриты добавляют в готовую мясную продукцию с целью улучшения её потребительских свойств и для более длительного её хранения (особенно в колбасных изделиях). В сырокопчёной колбасе содержится нитритов 150мг/кг, а в варёной колбасе - 50-60мг/кг[2]

2. Через питьевую воду. В питьевой воде из подземных вод содержится до 200 мг/л нитратов, гораздо меньше их в воде из артезианских колодцев. Нитраты попадают в подземные воды через различные химические удобрения (нитратные, аммонийные), с полей и от химических предприятий по производству этих удобрений.

3. Через лекарственные препараты и табак.

4.Часть нитратов может образоваться в самом организме человека при его обмене веществ.

2.5 Допустимые нормы нитратов для человека

Допустимое содержание нитратов для взрослого человека составляет 5 мг на 1 кг массы тела. Относительно легко организм человека справляется с дневной дозой нитратов, равной 15-200 мг, а предельно допустимая доза равна 500 мг.[3]

1. Для взрослого человека токсичной дозой становится 600 мг.
2. 10 мг нитратов будет достаточно для отравления грудного ребёнка.

В Российской Федерации допустимая среднесуточная доза нитратов - 312мг, но в весенний период реально она может быть 500-800мг/сутки.

Таблица 2. Минимальное и максимальное накопление нитратов в овощах.

III.Экспериментальная часть

 Цель и задачи работы

1. Цели и задачи:

1. определить наличие нитратов  в овощах и фруктах: картофель, свекла, морковь, капуста, лук, яблоко, мандарин, огурец, банан,
2. изучить воздействие нитратов на организм человека.

Подготовка материала для исследования

  Исследуемый материал (корнеплоды овощей, листья и кочерыжка капусты, плоды фруктов) очищаем от загрязнений, затем растираем в кашицу  и отжимаем через марлю. Выжатый сок капаем на предметные стекла.

В качестве реагента для определения  нитрат-ионов  используем 1% раствор дифениламина в концентрированной серной кислоте, который по каплям добавляем к пробам сока исследуемых овощей и фруктов. Визуально наблюдаем изменение окраски растворов.

Бледно-голубое окрашивание – низкое содержание нитрат-ионов (более 0,001 мг/л),  голубое – среднее (более 1 мг/л),  синее – высокое  (более 100 мг/л).  [5]

Проведение эксперимента

Для исследования взяты овощи, купленные в магазине. Результаты эксперимента занесены в таблицу №1

                                                                                Таблица №1

  По данным исследования лидером на содержание нитратов оказались капуста и свекла концентрация нитрат-ионов которого на много превышает предельно допустимый уровень.  Скорее всего, такой результат является следствием нарушения технологии выращивания белокочанной капусты свеклы ведь эти культуры очень отзывчивы на азотные удобрения, но внесение избыточных доз и поздние подкормки вызывают накопление нитратов в кочерыге,  центральных жилках и листьях.  

На втором месте морковь и огурец. Можно сделать вывод, что свежие огурцы, продаваемые зимой, выращиваются в теплицах, поэтому в них накапливаются в больших количествах нитраты.

Исследования показали, что в образцах лука и картофеля содержание нитратов не превышает ПДК.

2. Для исследования взяты фрукты, купленные в магазине.  Результаты эксперимента  занесены в таблицу №2

                                                                                                        Таблица №2

Исследования показали, что во всех образцах содержание нитратов не превышает ПДК,  так как по мере продвижения  нитрат - соединений по стволу дерева, они вступают во множество химических реакций и на плодах особо не отражаются.

IVЗаключение

В результате своей работы я сделала следующий выводы:

1. Лучше всего употреблять овощи с собственного огорода и овощи, выращенные в открытом грунте. Не всегда в растениях, выращенных на собственных участках, содержание нитратов минимально. Это зависит от нашего способа выращивания той или иной культуры и от погодных условий.

2. Для уменьшения содержания нитратов в овощах и фруктах рекомендуется срезать те части овощей, в которых их концентрация максимальна. То есть, в капусте – это кочерыжка и зеленые верхние листья, в корнеплодах – это низ (корень), а в огурцах, кабачках и т.п.– это место крепления плодоножки.

В природе нет абсолютно чистых продуктов питания. Нитраты в окружающей среде были и будут. Все дело в том, сколько накапливается их в продуктах. Нам необходим такой уровень нитратов, который не представляет опасности для здоровья человека.

От данной работы я получила много удовольствия и полезной новой информации. Владение информацией о накапливании нитратов в растениях и о превращении нитратов в нитриты и нитрозамины поможет вам правильно питаться и сохранить свое здоровье.

V. Список используемой литературы

1. Пичугина Г.В. Химия и повседневная жизнь человека. М.: Дрофа, 2004.
2. Покровская С.Ф. Пути снижения содержания нитратов в овощах. М.: 1988г., с.42-46.

3. Покровский  А.А. Беседы о питании. –  М. Экономика 1994 г.

4. Соколов О., Семёнов В., Агаев В., Нитраты в окружающей среде. Пущино, 1990г., с.216-238
5. Химия в школе, № 5, 2002. Дорофеева Т.И. Эти двуликие нитраты.