Исследовательская работа "Содержание нитратов в продуктах питания"
творческая работа учащихся (биология, 8 класс) по теме

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

«Средняя общеобразовательная школа №1 г. Анадыря»

Исследовательская работа

СОДЕРЖАНИЕ НИТРАТОВ В ПРОДУКТАХ ПИТАНИЯ

Выполнили: ученицы 8-1 класса

Солдатова Алёна,

 Шарова Олеся

руководитель:

Ушанова Ирина Николаевна,

                                                                                                           учитель химии и биологии

Анадырь 2012

Содержание

1. Введение

2. Нитраты, их источники.

2.1. Химия нитратов.

2.2. Природные источники нитратов.

2.3. Нитраты в продуктах питания.

3. Влияние нитратов на организм человека.

3.1. Пути попадания нитратов в организм человека.

3.2. Допустимые нормы нитратов для человека.

3.3. Заболевания, вызванные нитратами.

4. Методика определения нитратов (эксперимент).

4.1. Подготовка материала для исследования.

4.2. Проведение эксперимента.

5. Заключение.

6. список литературы.

Введение

«Скажи мне, что ты ешь, и я скажу тебе, чем ты болеешь»

(русская пословица)

   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.

 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: сырые, печеные и слегка вареные. Итак, фрукты и овощи, но они должны быть здоровыми и чистыми от таких веществ как нитраты и нитриты.

Впервые заговорили о нитратах в нашей стране в 70-х годах ХХ века,  когда в Узбекистане случилось несколько массовых желудочно-кишечных отравлений арбузами, при их чрезмерной подкормке аммиачной селитрой. В мировой науке о нитратах знали уже гораздо раньше. По данным ООН, только за период с 1962 по 1972 г. производство азотных удобрений возросло с 16 до 42 млн.т.  По данным Института питания Академии медицинских наук нашей страны, годовая потребность в овощах в различных районах нашей страны составляет от 128 до 146 кг в год на душу населения. Поэтому особняком в пищевой промышленности стоят продукты растительного происхождения. В основе решения проблемы, связанной с производством достаточного количества продуктов лежат современные агротехнические приемы, а также применение регуляторов роста и 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. Вредное влияние повышенных доз нитратных и нитритных форм азота обсуждалась 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 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.

Цель нашей работы:  определение содержания нитратов в отобранных образцах овощей и фруктов.

Задача: установить, не превышает ли это содержание предельно допустимых концентраций (ПДК), установленных Министерством здравоохранения.

Для достижения данной цели использованы:

1. Методы: эксперимент, наблюдение, сопоставление, анализ.
2. сравнение содержания нитратов в овощах, купленных в магазине с овощами, подвергшимися обработке (варка, 2-3 часа в холодной воде), а также  вывод о том, не превышает ли это содержание ПДК;
3. обобщение  основных правил, руководствуясь которыми, можно уменьшить содержание нитратов, поступающих в организм с пищей.

2. Нитраты. Их источники

2.1 Химия нитратов

Нитраты – это соли азотной кислоты. Наиболее важное значение имеют нитраты натрия, калия, аммония и кальция, которые на практике называются селитрами. Они применяются в качестве минеральных удобрений, стимулирующих рост и увеличение  зеленой массы растений.

Корневые системы всех без исключения растений хорошо усваивают нитраты. В результате участия ферментов и углеводов происходит восстановление нитратов до аммиака, который при взаимодействии с органическими кислотами образует аминокислоты – строительный материал для белков. Если в почве избыток нитратов, то они не успевают полностью превратиться в аминокислоты. Нитраты поднимаются по корню и могут осесть в любой части растения. Они превращаются в нитриты  и отравляют организм.[1]

2.2 Природные источники нитратов

В небольшом количестве нитраты находятся в окружающей среде, обуславливая круговорот азота в природе. В повышенной концентрации они содержатся в почве, как следствие интенсификации производства (внесение удобрений, отходов, переработки сырья животного происхождения и т. д.). Из почвы они попадают в воду и растения. В регионах  с развитой промышленностью из-за выбросов в атмосферу  вместе с отработанными газами кислородсодержащих соединений азота нитраты накапливаются и в дождевой воде.

Наибольшее количество (свыше 200 мг/л) нитратов находится в бытовых стоках и в                                                                                                                                                             стоках животноводческих комплексов. Существенному повышению количества нитратов в природных водах способствуют азотные удобрения. В естественных (природных) условиях количество их не превышает 9 мг/л.

Грунтовые воды содержат, как правило, меньше нитратов, чем поверхностные, поскольку почва служит своего рода «фильтром» по пути передвижения нитратного азота. Чем глубже залегают грунтовые воды, тем меньше содержится в них нитратов.[4]

2.3.Нитраты в продуктах питания

Каковы же основные источники пищевых нитратов? Практически это исключительно растительные продукты. 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)[ 8 ]

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.

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

• больше 5 г (все виды салатов, петрушка, редис);

• до 5 г (шпинат, редька, кольраби, свекла, зеленый лук);

• до 4 г (белокочанная капуста, морковь, репчатый лук);

• до 3 г (лук-порей, ревень, укроп, тыква);

• 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.[ 5 ]

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.

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.[ 7 ]

3. Влияние нитратов на организм человека

3.1. Пути попадания нитратов в организм человека

Нитраты попадают в организм человека через различные пути.

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 поступают в организм человека с водой, которая является одним из основных условий нормальной жизни человека.

Также нитраты могут поступать в организм через лекарственные препараты и табак.

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

3.2. Допустимые нормы нитратов для человека

 Для взрослого человека предельно допустимая норма нитратов 5мг на 1кг массы тела человека, т.е. 0,25г на человека весом в 60кг.

Для ребёнка допустимая норма -  не более 50мг.[ 7 ]

Сравнительно легко человек переносит дневную дозу нитратов в 15-200мг; 500мг - это предельно допустимая доза (600мг - уже токсичная доза для взрослого человека). Для отравления грудного малыша достаточно и 10мг нитратов.

В Российской Федерации допустимая среднесуточная доза нитратов - 312мг, но в                                                                                                                                                

весенний период реально она может быть 500-800мг/сутки.

3.3. Заболевания, вызванные нитратами

 В малых количествах нитраты постоянно присутствуют в организме человека, как и в растениях, и не вызывают негативных явлений. Все беды начинаются тогда, когда нитратов становится слишком много. При потреблении в повышенных количествах  нитраты в пищеварительном тракте частично восстанавливаются до нитритов (более токсичных соединений), последние при поступлении в кровь могут вызвать метгемоглобинемию (кислородное голодание). Это заболевание, при котором гемоглобин крови превращается в метгемоглобин, не способный удерживать кислород. Кроме того, нитраты, особенно в повышенной концентрации, могут влиять на активность ферментов пищеварительной системы, метаболизм витамина  А  и деятельность щитовидной железы. Нарушается работа сердца и поражается центральная нервная система.[ 5 ]         

В последнее время медики уделяют большое внимание нитратам и нитритом еще и потому, что они превращаются в организме в конечном итоге в нитрозосоединения,  многие  из которых являются канцерогенными (способствуют образованию раковых опухолей).

4. Методика определения нитратов. Проведенные эксперименты

4.1. 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 разливаем в пробирки по 1 мл.

В качестве реагента для определения  нитрат-ионов  используем 1% раствор дифениламина в концентрированной серной кислоте, который по каплям добавляем к 1мл пробы 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).

4.2. Проведение эксперимента

Первый эксперимент                                                                                                                                                

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

Второй эксперимент

Для исследования взяты предварительно обработанные овощи и фрукты (2-3 часа в холодной воде и отварные).

 Результаты эксперимента занесены в таблицу №2

          Исследования, проведенные в двух экспериментах,  показали, что содержание нитратов в образце сока капусты, купленной в магазине, превышает ПДК для данной овощной культуры (согласно установленным  нормам, ПДК для капусты составляет 500 мг/ кг).

   Скорее всего, такой результат является следствием нарушения технологии выращивания белокочанной капусты, ведь эта культура очень отзывчива на азотные удобрения, но внесение избыточных доз и поздние подкормки вызывают накопление нитратов в кочерыге,  центральных жилках и листьях.  

Третий эксперимент

Для исследования взяты фрукты, купленные в магазине (свежие и замороженные).  Результаты эксперимента  занесены в таблицу №3

Исследования показали, что во всех образцах содержание нитратов не превышает ПДК, а наличие незначительного количества скорее всего обусловлено неправильным применением органических и минеральных удобрений, а так же и свойствами самой почвы.

Четвертый эксперимент

Для исследования взяты другие продукты питания, в которых могут содержаться нитраты.  Результаты эксперимента  занесены в таблицу №4

Исследования показали, что во всех образцах содержание нитратов не превышает ПДК, а наличие незначительного количества скорее всего обусловлено свойствами  почвы и добавлением в готовую мясную продукцию нитратов, с целью улучшения её потребительских свойств и для более длительного её хранения.

5. Сравнительный анализ содержания контаминантов в продовольственном сырье продуктах питания за период 2010-2012 гг.

  В сотрудничестве с ФБГУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в ЧАО» мы проанализировали содержание нитратов и тяжелых металлов (контаминантов) в продовольственном сырье и продуктах питания.

Вывод: органами санитарного надзора установлены жесткие нормы содержания токсических элементов в пищевом сырье и готовых продуктах питания. Для большинства продуктов имеются предельно допустимые концентрации токсичных элементов в основных продуктах питания. В ходе исследования выяснили, что содержание контаминантов, в том числе нитратов не превышает ПДК.

5. Заключение

 Изучение литературы по теме нашего исследования показало, что  причина избыточного нитратного азота в овощных и плодовых культурах   -  это не только  неграмотное применение  азотных  удобрений при выращивании продукции. На самом деле все гораздо сложнее.

 На содержание нитратов в овощах, помимо доз применяемых удобрений,  влияют сроки и способы внесения, условия возделывания (перепады температур, влажность, освещенность), вид культуры и генетическая особенность сортов.

 Причинами избыточного содержания нитратов в образцах, взятых для исследования, являются нарушения агротехнических и агрохимических приемов выращивания овощных культур, предназначенных для реализации населению через торговые точки. Содержание нитратного азота, не превышающее ПДК в образцах, находившихся в воде втнчение 2-3 часов и болле, а также отварных свидетельствуют о том, что содержание нитратов в овощах и фруктах можно регулировать, т.е. снизжать.Чтобы обезопасить себя и своих близких от последствий воздействия нитратов.

Практические рекомендации

по снижению содержания нитратов:

1. Тщательное промывание овощей и фруктов уменьшает содержание нитратов на 10%, а механическая очистка – на 15–20%. Следует 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 и кабачках это место крепления плодоножки.

2. Зелень (петрушку, укроп, салат и др.) необходимо поставить, как букет, в воду на прямой солнечный свет. В таких условиях нитраты в листьях в течение 2–3 ч полностью перерабатываются и потом практически не обнаруживаются. После этого зелень можно без опасения употреблять в пищу.

3. Свеклу, кабачки, капусту, тыкву и другие овощи перед приготовлением необходимо нарезать мелкими кубиками и 2–3 раза залить теплой водой, выдерживая по 5–10 мин. (Нитраты хорошо растворимы в воде (особенно теплой) и вымываются из овощей.)                                                                                                                                              

4. Варка овощей снижает содержание нитратов на 50–80%.

5. Квашение, соление, консервирование и маринование способствуют снижению нитратов на 60–70%.

6. Нейтрализовать поступившие в организм нитраты могут ягоды черной и красной смородины, зеленый чай, а также аскорбиновая кислота (по 0,3–0,4 г в сутки).

       7. Нельзя хранить и приготавливать пищу в декоративной фарфоровой или керамической посуде (т. е. в посуде, предназначенной для украшения, но не для пищи), так как очень часто глазурь, особенно желтого и красного цвета, содержит соли свинца и кадмия, которые легко переходят в пищу, если такую посуду использовать для еды. Для приготовления и хранения продуктов следует использовать только посуду, специально предназначенную для пищевых целей. То же самое относится к красивым пластмассовым пакетам и пластмассовой посуде. В них можно хранить и то непродолжительное время только сухие продукты.

6. Список используемой литературы

1. Бандман А.Л., Волкова Н.В. и др. Вредные химические вещества. Неорганические соединения элементов V–VIII групп. Справочное издание. Под ред. В.А.Филова и др. Л.: Химия, 1989

2. Габович Р.Д.,  Припутина Л. С. Гигиенические основы охраны продуктов питания от вредных химических веществ.- Киев: Здоровье, 1987 г.

          3.  Доценко В. Д. Овощи и плоды в питании.- Лениздат, 1988 г.

          4. Пичугина Г.В. Химия и повседневная жизнь человека. – М.: Дрофа, 2004.

5. Пругар Я.,  Пругарова А. Избыточный азот в овощах. -М.: ВО «Агропромиздат», 1990 г

          6.  Скурихин И.М., Нечаев А.П. Все о пище с точки зрения химика. М.: Высшая школа, 1991

          7.  Штабский Б. М.,  Ладанивский Р. И.,  Левинтон Ш. Б.,  Столмакова А. И., Габович Р.Д. Гигиеническая экспертиза пищевых продуктов.- Киев: Здоровье, 1989 г.

          8.  Химия в школе, № 5, 2002. Дорофеева Т.И. Эти двуликие нитраты.