Шкідливість нітратів на організм людини
Загострення інтересу до нітратів виник у другій половині XX століття, коли розвинені країни стали переносити принципи промислових технологій на сільськогосподарське виробництво, не враховуючи його екологічних особливостей. Внесення непомірних доз азотних добрив на поля з метою різкого збільшення їх продуктивності приводило до різних негативних наслідків, і перш за все до накопичення зайвої кількості нітратів у сільськогосподарській продукції. Це викликало отруєння людей, погіршувало їх здоров'я, що спричинило стійку неприязнь до нітратів. Здоров'я населення і збереження генофонду в значній мірі визначається безпекою продовольчої сировини і продуктів харчування. Особливу небезпеку серед речовин, що забруднюють продукти харчування, є традиційні забруднюючі речовини - нітрати.
Нітрати зустрічаються повсюдно: вони потрапляють в грунт у вигляді азотних добрив, входять до складу гербіцидів. З елементами мінерального живлення вони потрапляють в рослини і накопичуються в них. Продукти їх перетворення - нітрити і нітрозаміни, вважаються дуже небезпечними канцерогенами.
Для того щоб звести до мінімуму потрапляння в організм небезпечних для здоров'я доз нітратів, необхідно знати, в яких продуктах харчування, вирощених на городі, присадибній ділянці, в саду в найбільшій мірі накопичуються ці речовини, які умови сприяють їх накопичення, що необхідно робити, щоб знизити кількість нітратів в продуктах.
У своїй дослідницькій роботі ми поставили за мету: виявити рівень вмісту нітратів в різних овочах і фруктах, що вживаються в їжу, які вирощуються на присадибних ділянках міста Невинномиськ. У літературі немає досліджень з даного питання для нашого міста, тому можна говорити про новизну і актуальність проведеного дослідження. Об'єктом дослідження стали присадибні та дачні ділянки міста Невинномиськ. Предмет дослідження - рівень вмісту нітратів в овочах і фруктах, вирощуваних на присадибних ділянках міста. Перед виконанням роботи ми поставили наступні завдання: визначити, в яких частинах рослин більше накопичується нітратів; визначити способи зниження кількості нітратів в продуктах харчування; на основі отриманих даних розробити рекомендації щодо безпечного вживання досліджуваних овочів і фруктів.
Що таке нітрати
Більшість людей в світі вживають в їжу сільгосппродукти, вирощені із застосуванням добрив. Виробництво добрив становить близько 23кг в рік на людину, причому половина всіх добрив - азотні.
Нітрати - одна з найважливіших ланок природного кругообігу азоту, без якого неможливе існування земної біоти. Її основний будівельний матеріал - білок, а він в обов'язковому порядку включає хімічно зв'язаний азот. Тому нітрати добре засвоюються рослинами і під дією ферментів відновлюються до аміаку. Останній з α-кетокислот утворює α-амінокислоти, які об'єднуються потім в білки. Схема перетворень така: NO3- + ___ 2e + 2H_ NO2- + 2t + 2H NO- + 2e + 3H NH2OH + 2e + 2H NH3
Нітрат-іон ------ нітрит-іон -------- гіпонітріт-іон ---------- гидроксиламин ----- аміак.
α-кетокислот -------- α-амінокислоти ---------------- білки. Якщо з якихось причин ланцюжок перетворень порушується, то нітрати накопичуються в рослинах і плодах.
І органічні і мінеральні добрива, містять сполуки азоту, які перетворюються в грунті в нітрати - солі азотної кислоти, разом з водою надходять в рослини, а потім в організм людини і тварин. У кореневій системі, в стеблах, в листі, плодах нітрати відновлюються під впливом ферментів до іона амонію - NH4 +. який стає основою амінокислот і далі білків. Таким чином, мінеральний азот перетворюється в нешкідливий органічний азот, компонент природних сполук. Коли ж добрив надходить дуже багато, рослини не справляються з їх переробкою та нітрати накопичуються в плодах і інших «їстівних» частинах рослин, що потрапляють до нас на стіл. При нестачі азоту рослина повільно зростає, має дрібні, бліді передчасно жовтіють листя; при надлишку азоту бурхливо розвивається вегетативна частина рослин, а генеративних (поряд з бульбами і коренеплодами) виявляється в пригніченому стані. Надмірне надходження азоту в грунт особливо небезпечно тому, що призводить до його накопичення в рослинах.
Впливу нітратів на організм людини
При малих кількостях нітратів в їжі вони легко виводяться з організмів, але при їх істотному надлишку виникає небезпека отруєння. Як було встановлено, токсичність нітратів викликана тим, що в організмі теплокровних тварин нітрати під дією мікрофлори кишечника відновлюються до нітритів і далі переходять в нітрозаміни. Крім того, нітрити, всосавшись з кишечника в кров, здатні окисляти залізо гемоглобіну крові, перетворюючи його в неактивний метгемоглобін (залізо гема окислено до Fe3 +), який вже не може служити переносником кисню, що провокує порушення дихальної функції. При цьому виникає кисневе голодування тканин, розвивається анемія і можливе ураження ЦНС. Саме тому одна з ознак гострого отруєння нітратами - синюшність шкірних покривів.
Нітрати можуть взаємодіяти з амінами, завжди присутніми в живому організмі, з утворенням нитрозоаминов, що володіють мутагенними властивостями:
Необхідно відзначити, що нітрати і нітрити можуть потрапляти в організм не тільки з овочами, але і з копченим м'ясом і рибою.
В організм людини 70% нітратів надходить з овочами, 20% - з водою. 6% - з м'ясними і консервованими продуктами. У шлунково-кишковому тракті частина нітратів всмоктується в незміненому вигляді, інша частина, в залежності від присутності мікроорганізмів, значення рН та інших факторів може відновлюватися в більш отруйні нітрати, аміак, гидроксидами. Доведено, що в кишечнику людини з нітратів може утворитися вторинні нітрозаміни, що володіють високою мутагенної і канцерогенної активністю. Виявлено пряму залежність між випадками появи злоякісних пухлин і інтенсивністю надходження в організм нітратів.
Накопичення нітратів в продуктах харчування
До основних причин, які призводять до накопичення нітратів в продуктах харчування, можна віднести наступні:
- в невеликій кількості нітрати знаходяться в навколишньому середовищі, обумовлюючи круговорот азоту в природі;
- в підвищеної концентрації нітрати знаходяться в грунті, як наслідок інтенсифікації виробництва;
- викиди в атмосферу кислотосодержащих сполук азоту (NO, NO2, N 2O);
- внесення добрив, особливо азотних;
- в грунті нітрати розчиняються у воді і надходять в рослини
У різні періоди вегетації хід процесів обміну азотистих речовин протікає по-різному. Найбільш інтенсивно азот поглинається під час росту і розвитку стебел і листя. При дозріванні насіння споживання азоту з грунту практично припиняється. Білкові сполуки, синтезовані в вегетативних частинах рослини, піддаються гідролізу, продукти якого оттекают в репродуктивні органи, де знову використовуються для синтезу білка. Нітрати, що надійшли в цей період в рослину, не перетворюються в білки, а накопичуються в незмінному вигляді.
У нормі плоди, які досягли повної (біологічної) зрілості, вже не містять нітратів - відбулося повне перетворення азоту в білки. Але у багатьох овочів цінується саме незрілий плід (огірки, кабачки). Ось чому вони можуть бути причиною отруєння нітратами. Удобрювати такі культури азотними добривами бажано не пізніше ніж за 2-3 тижні до збирання врожаю. Крім того, повного перетворення нітратів в білки перешкоджає погана освітленість, надмірна вологість і незбалансованість поживних елементів (недолік фосфору і калію).
Людина відносно легко переносить дозу в 150 - 200 мг нітратів на день, 500 мг - гранично допустима доза, 600 мг на добу - доза, токсична для дорослої людини. У немовляти навіть 10 мг нітратів може викликати сильне отруєння. У питній воді допускається до 45 мг / л нітратів. Інші продукти тваринного походження (м'ясо, молоко) містять, як правило, незначна кількість нітратів. Основним джерелом харчових нітратів є рослинні продукти. У незрілих овочах, а так само в овочах раннього дозрівання нітратів більше, ніж в які досягли нормальної збиральної зрілості. Не у всіх частинах рослини нітрати накопичуються з однаковою інтенсивністю. Так, в листі петрушки, кропу, селери їх на 50-60% менше, ніж в стеблах, оскільки саме туди йде основний транспорт сполук азоту. У суцвіттях цвітної капусти - на 70% менше в порівнянні з качаном. У листових частинах білокачанної капусти їх на 30-40% менше, ніж в потовщених черешках цих листків. В огірках і редисці шкірка має на 70% нітратів більше, ніж внутрішні шари. У дині і кавуна нітрати накопичуються ближче до кірці. У ранніх тепличних огірках кількість нітратів зменшується по довжині огірка на кожен сантиметр в 1,5 - 2 рази. Найбільше нітратів у шкірці огірків і кабачків.