Основные источники нитратов в пищевой продукции

Нитраты– соли азотной кислоты (содержат анион NO₃^-), широко распространены в окружающей среде, главным образом в почве и воде. Они являются нормальными метаболитами любого живого организма как растительного, так и животного. Даже в организме человека в сутки образуется и используется в обменных процессах более 100 мг нитратов.

Благодаря своему положительному влиянию на рост и плодовитость растительных культур, скороспелость их урожая, нитраты имеют широкое распространение в сельском хозяйстве.

Их высокая концентрация в почве абсолютно нетоксична для растений, напротив, она способствует усиленному росту надземной части растений, более активному протеканию процесса фотосинтеза, лучшему формированию репродуктивных органов и в конечном итоге – более высокому урожаю. Например, если в период вегетации в растениях салата и шпината нитратов будет меньше 2 000 мг/кг, то высокого урожая не жди: листья будут мелкие, грубые, непригодные для реализации.

Во время массового образования кочанов и черешков листьев капусты нитратов должно быть 2000...3000 мг/кг. Поскольку в органические соединения растений включается только аммонийный азот, нитрат-анионы, поглощенные растением, должны восстановиться в клетках до аммиака. Образованием аммиака завершается и распад органических веществ - аминокислот, амидов, белков.

Нитраты, поступившие в растения, восстанавливаются по схеме:

2e 6e

NO₃^- → NO₂^- → NH₄⁺

Первый этап восстановления нитрата протекает в соответствии с уравнением:

2e

NO₃^-+ NАД(Р)Н+ H⁺ → NO₂^-+ NАД(Р)⁺ + Н₂O,

где NАД (Р)Н-никотинамидадениндинуклеотидфосфат восстановленный, NАД (Р)⁺-никотинамидадениндинуклеотидфосфат окисленный.

Образующиеся нитриты не накапливаются, а быстро восстанавливаются до NH₄⁺ с помощью фермента - нитритредуктазы:

6е

NO₂^-+ 6 ФДвосст.+ 8Н⁺ → NH₄⁺+ 6ФДокисл.+ 2 Н₂O,

где ФД- ферредоксин-железосодержащий белок, выполняющий функции переносчика электронов.

Нитратредуктаза-фермент класса оксидоредуктаз, синтезируемый в клетках в ответ на поступление NO₃^-; им особенно богаты молодые листья и кончики корней.

Нитритредуктаза - фермент, активность которого в 5...20 раз выше, чем нитратредуктазы. Эффективность этого фермента так высока, что свободные промежуточные продукты при восстановлении NO₂^- до NH₄⁺ (гипонитрит(НNO)₂, гидроксиламин NН₂ОН) в растении не накапливаются. Нитритредуктаза может содержаться и в листьях, и в корнях.

Аммиак, поступивший в растение извне, образовавшийся при восстановлении нитратов или в процессе фиксации молекулярного азота, далее усваивается растениями с образованием различных аминокислот и амидов.

Таким образом, нитраты являются естественным азотистым компонентом растительного организма.

Повышенные концентрации нитратов в пищевой продукции в основном связаны с неконтролируемым использованием азотных удобрений. Ион NO₃^- почвой не связывается, находится в растворе, легко доступен для растений.

При этом некоторые пестициды, например, 2,4-Д, усиливают накопление нитратов в 10...20 раз.

Причины накопления нитратов

Содержание нитратов в основных продуктах приведено в табл. 13. На содержание нитратов в растениях влияют следующие факторы:

•индивидуальные особенности растений (способность растений аккумулировать нитраты в значительной степени зависит от их вида и сорта); существуют растения – «накопители» нитратов, которые при избыточной концентрации ионов NO3- в почве могут содержать следующее количество нитратов, мг/кг: свекла (39...7771), репа (82...5429), редис (41...4527), укроп (30...4074), редька (98...2731), шпинат (621...2417);

•степень зрелости плодов: недозрелые овощи, картофель, а также овощи ранних сроков созревания могут содержать нитратов на 50...70 % больше, чем достигшие уборочной зрелости; увеличение продолжительности вегетации приводит к снижению концентрации нитратов в растительной продукции;

•нарушение агрохимической технологии для повышения урожайности растительной продукции: повышенная дозировка и неправильные сроки внесения азотных удобрений; для сравнения: содержание нитратов в листьях салата, выращенного без внесения азотных удобрений в почву, составила 2900 мг/кг; с внесением– 4400 мг/кг;

•изменение метаболизма азотсодержащих соединений: с увеличением освещенности, температуры и влажности возрастает активность фермента нитроредуктазы, ускоряющего включение нитратов в состав белков, в результате чего содержание нитратов в растениях снижается; напротив, факторы, тормозящие процесс фотосинтеза, замедляют скорость восстановления нитратов и включения их в состав белков.

•соотношение различных питательных веществ в почве;

•использование некоторых гербицидов, например, 2,4-D (дихлорфеноксиуксусная кислота), и дефицит молибдена в почве нарушают обмен веществ в растениях, что приводит к накоплению нитратов;

Таблица 13. Содержание нитратов в основных продуктах

•при транспортировке, хранении и переработке сырья и продуктов питания может происходить микробиологическое восстановление нитратов до нитритов под действием ферментов нитроредуктаз, поэтому опасно хранить готовые блюда, содержащие нитраты, при повышенной температуре длительное время;

•важным источником нитратов и нитритов для человека являются пищевые добавки, вносимые в мясные изделия, а также колбасы, рыбу и сыры в качестве консерванта или для сохранения привычной окраски мясопродуктов, т.к. образующийся при этом NО- миоглобин сохраняет красную окраску даже после тепловой денатурации, что существенно улучшает внешний вид и товарные качества мясопродуктов.