Короткі теоретичні відомості

Лабораторна робота 7

Екомоніторинг харчових продуктів

Визначення концентрації нітратів у продуктах харчування

7.1 Мета роботи. Визначити концентрацію небезпечної речовини – NO₃^– в харчових продуктах

Короткі теоретичні відомості

Самі нітрати не токсичні. Потенційна токсичність їх зумовлена тим, що в надмірних кількостях при надходженні до організму людини вони перетворюються в нітрити (NO₃^–→ NO₂^–), які спричиняють зміни стану здоров'я. Перетворення нітратів у нітрити відбувається під дією ферментів, мікроорганізмів слинної залози, шлунку і кишок, звідки вони потрапляють у кров і тканини, після чого частина їх вступає в сполуки з іншими речовинами, а друга (50-80%) через 10-12 годин виходить з організму через нирки і сечовий міхур.

Нітрити діють на гемоглобін крові, внаслідок чого двовалентне залізо (Fе²⁺) гемоглобіну перетворюється в тривалентне (Fе³⁺). Гемоглобін перетворюється в метгемоглобін, який має темно-коричневе забарвлення. При нормальному вмісті в харчових продуктах нітритів в ор­ганізмі утворюється близько 2% метгемоглобіну, який завдяки ферментам червоних кров'яних тілець дорослої людини перетворюється знову в гемоглобін. У зв'язку з тим, що діти віком від 2 міс. до 1 року мають інший склад гемоглобіну, ферментна система якого не здатна "боротися" з нітритами, вони захворюють на метгемог-лобінемію, яка характеризується темно-синім або фіолетовим забарвленням слизової оболонки і шкіри, зниженням кров'яного тиску, серцевою і легеневою недостатністю. Перші ознаки з'являються при вмісті в крові 6-7% метгемоглобіну, легка форма – 10-20, середня – 20-40 і тяжка - при вмісті його більше ніж 40%. Це захворювання спостерігається не тільки у немовлят, а й у дітей старшого віку і дорослих. Метгемоглобінемія у дорослих не має клінічних ознак.

Жіноче молоко може містити нітратів від 0,22 до 42,4, а за даними деяких авторів, - від 50 до 90 мг на 1 л. Навіть при незначних дозах нітратів діти отруюються. Токсична доза нітратів для дорослих становить 600 мг, для дітей раннього віку - 100, для немовлят 10 мг.

Чутливі до нітратів і особи похилого віку, хворі на анемію, серцево-судинну, дихальну, видільну системи. Чутливість людей до нітратів зростає в умовах підвищеного вмісту в навколишньому повітрі оксидів азоту, оксиду і діоксиду вуглецю (вуглекислого – СО₂ та чадного газу - СО). Навколишнє середовище дедалі більше забруднюється цими хімічними сполуками через викиди різних промислових підприємств, транспорту, стічні води тощо. до того ж можуть утворюватись канцерогенні нітрозо-сполуки.

Доведено, що при достатньому вмісті вітаміну С (аскорбінова кислота) і Е (токоферол), пектинових речовин, поліфенолів в їжі людини, які діють як інгібітори утворення метгемоглобіну, можна запобігти розвитку злоякісних пухлин. Клітковина, яка міститься в овочах і плодах, затримує всмоктування нітрозоамінів у кров.

Отже, засобами запобігання утворенню нітрозоамінів в організмі людини можуть бути зменшення вмісту нітратів і нітритів у продуктах харчування, особливо в плодоовочах, вживання вітамінних препаратів, спеціальна дієта, яка включає такі компоненти їжі, як піктин, клітковину, вітамін Е у певних співвідношеннях.

В природі проходить кругообіг сполук азоту:

N₂ ↔2N (фіксація), 2N+3Н₂↔2NН₃ (7.1)

NН₃+Н₂О↔ NН₄⁺ (7.2)

за рахунок нітрифікації:

2NН₃+3О₂↔2Н⁺+2 NO₂^–+2Н₂О (7.3)

2NO₂^–+О₂↔2 NO₃^– (7.4)

тобто

NН₄⁺↔ NO₂^–↔ NO₃^– (7.5)

NO₃^– асимілюється організмом і іде на утворення амінокислот, протеїнів. Це позитивна його роль. Але в надлишку він дуже шкідливий. В певних умовах нітрати за рахунок денітрифікації перетворюються (відновлюються) в оксиди азоту або азот:

NO₃^–→ NO₂→ NO₂^–→ NO→ N₂O↔ N₂ (7.6)

Тому треба завжди враховувати швидкості реакцій азотфіксації, нітрифікації та денітрифікації.

Крім того, надлишок сполук азоту сприяє прискоренню росту водоростів. Аміак видаляють із стічних вод аерацією в баштах (з кільцями Рашига), h=92%. Для очистки від нітратів застосовують коагуляцію сполуками заліза та вапном, з наступною фільтрацією виділених осадів, або використовують адсорбцію іонообмінними смолами (амберліт ІРА 410), сульфокатіоніти (ГКР). Залишкова концентрація СNO₃^– = 1 млн^–1.

За забрудненням ґрунту по азоту, %; розрізняють чисті ґрунти (N 0,0068; NН₃ 0,0007; NO₃^– 0,0126) та забруднені (N до 1,895; NН₃ до 0,073).

Таблиця 7.1 – Схема для оцінки ступеня забрудненості ґрунту

Сполуки азоту (NO_x) - одні із поширених токсичних речовин, які забруднюють повітря (в промисловій атмосфері - до 10%). Основні джерела: природні (лісові пожежі), антропогенні (промисловість), автотранспорт, ТЕС, в промислових містах в атмосферному повітрі - до 0,2 мг/м³ NO_x (ГДКNO₂мр=0,085мг/м³, ГДКNO₂сд=0,04мг/м³, клас небезпеки – 2; ГДКNOмр=0,4мг/м³, ГДКNO₂сд=0,06мг/м³, клас небезпеки – 3; в повітрі робочої зони ГДКNO₂ рз=5мг/м³ клас небезпеки – 2; ГДК_в=10 мг/л (за загальносанітарним ЛПШ, ГДК_рг=0,1 мг/л).

Основними факторами, що сприяють та впливають на накопичення нітратів у продуктах рослинництва, є:

• надмірна кількість азотних добрив, порушення технології внесення їх та незбалансованість за основними макро- і мікроелементами;

• тип ґрунтів;

• коливання температур;

• висока вологість ґрунтів та повітря;

• низька освітленість;

• біологічні особливості культур і сортів;

• технологія виробництва (загущеність посівів,
засміченість, шкідники, хвороби та ін.);

• строки збирання врожаю.

Середній вміст нітратів в продуктах рослинництва наведено в таблиці 7.2.

Таблиця 7.2– Вміст нітратів в овочах і плодах по Україні

Вміст нітратів в овочах можна зменшити, насамперед добираючи сорти, які накопичують мало нітратів, дотримуючи рекомендацій щодо внесення добрив, а також використовуючи досягнення вчених у галузі застосування підживлень мікроелементами, повільнодіючих азотних добрив. Ці добрива являють собою гранули, покриті спеціальними речовинами, які знижують розчинність їх у ґрунтах і надходять у рослини поступово. Вчені працюють над отриманням добрив, які розчиняються із заданою швидкістю. Використання інгібіторів нітрифікації, які стримують утворення нітратів у ґрунті, дає змогу зменшити вміст шкідливих солей в овочах у 2-5 разів. Внесення добрив смугами також знижує кількість нітратів в овочах і підвищує врожаї. Зменшен­ню нітратів сприяє багаторазове внесення азотних добрив під час вегетації та припинення підживлень за 1-2 міс. до збирання врожаю. Живлення овочів повинно бути збалансоване за макро- і мікроелементами з врахуванням біологічних особливостей окремих овочів та інших факторів, що впливають на накопичення нітратів.

Міністерством охорони здоров'я України затверджено (21 квітня 1988 р.) максимально допустимі рівні нітратів (МДР) у плодоовочевій продукції (табл.7.3).

Таблиця 7.3 – Допустимий вміст нітратів в продуктах харчування

Продовження таблиці 7.3