5 Нитраты, нитриты, нитрозосоединения

5.1 Нитраты

Нитраты — это соли азотной кислоты, элемент минерального питания растений, жизненно необходимый для их развития и неизмен­но присутствующий в них, а также в почве, воде. Поэтому на протяже­нии тысячелетий организм человека приспособлен адекватно реагиро­вать на присутствие в пище солей азотной кислоты. Проблемы возникают при поступлении в организм очень значительных количеств этил соединений.

Разные сельскохозяйственные культуры имеют неодинаковую по­тенциальную способность к накоплению нитратов. Это обусловлено особенностями реакций растений на изменения экологических факто­ров и их внутренними биологическими свойствами, к которым относят­ся видовые, сортовые и возрастные различия, физиологическая специа­лизация отдельных органов или тканей растений и доля их участия в процессах поглощения, транспорта в надземные органы. У одних рас­тений и сортов накопление нитратов связано с интенсивным их погло­щением из среды, у других — с низкой скоростью ассимиляции ионов NO₃. Биологические особенности разных культур являются опреде­ляющим фактором к большему или меньшему накоплению нитратов.

Большое количество нитратов содержат те виды растений, у кото­рых период съемной зрелости наступает раньше физиологического со­зревания. В процессе вегетации молодые растения накапливают наи­большее количество нитратов, а по мере приближения к биологической зрелости запас этот активно используется и концентрация его снижает­ся. По этой причине позднеспелые сорта овощных культур отличаются меньшим накоплением нитратов, чем скороспелые. Следовательно, уборку урожая в период зрелости целесообразно проводить как можно позднее, при условии, что это не отразится на других показателях их качества.

Отчетливо прослеживается неравномерность распределения нитратов в пределах отдельного органа растений вследствие низкой актив­ности нитратредуктазы в зонах накопления этих соединений, разной специализации тканей, выполняющих транспортную или синтетиче­скую функции. Нитратов больше содержится в проводящих тканях рас­тений (стебель, кочерыжка, жилки листьев), меньше в пластинах листь­ев и еще меньше в плодах и семенах.

Содержание нитратов в органах сильно варьируется в зависимо­сти от типа и формы листа, размера его черешка и жилок, массы корне­плода, объема центрального цилиндра в нем. Поскольку морфологиче­скими особенностями органов растений являются наследуемые при­знаки, то. и уровень нитратов может быть генетически закрепленным свойством конкретного вида и сорта. Поэтому в селекционно-генетических программах предусматривается снижение содержания нитратов в овощных культурах путем подбора сортов, менее склонных к их накоплению.

Физиологическая причина неравномерного распределения нитра­тов — неодинаковая активность нитратредуктазы в корнях и надземных частях растений. Различное содержание нитратов в них связано не только с индивидуальной скоростью передвижения по сосудисто-проводящей системе к месту восстановления, но и со скоростью этих веществ активно перераспределяться в окружающих данную систему тканях.

На содержание нитратов влияют агроэкологические условия ме­стности, в том числе запас азота в почве, состояние питательных ве­ществ и влаги, поступающих из почвы, недостаточность солнечной радиации, повышенное содержание гумуса, кальция и ряд других, ино­гда трудно учитываемых факторов.

В зависимости от агроэкологических условий пределы содержа­ния нитратов составляют, например, в редьке от 300 до 4000 мг/кг сы­рого вещества, в редисе от 700 до 5000 мг/кг, в зеленой массе шпината и салата от 15-20 до 4500-6610 мг/кг. В свекле отмечают колебания нитратов от 7175 до 9033 мг/кг, в моркови от 30 до 3000 мг/кг.

Количество нитратов колеблется в зависимости от районов выра­щивания. Так, проводимые в течение нескольких лет анализы показали, что морковь одних и тех же сортов из Брянской и Тульской областей содержала нитратов по 400 мг/кг, из Рязанской — 180 мг/кг, из Кеме­ровской — лишь 50 мг/%.

Как уже отмечалось, на накопление нитратов влияет принадлеж­ность растений к определенному семейству, виду, сорту. Наибольшее количество нитратов отмечают в семействах растений маревых, зон­тичных, крестоцветных. В зависимости от вида растений колебания содержания нитратов составляют десятки раз, а в зависимости от сорта — в 2-3 раза. Высокое содержание нитратов имеют сорта моркови Ар­тек, Нантская; свеклы — Египетская плоская; низкое — сорта моркови Шантенэ, Пионер, Консервная, свеклы Бордо. Однако при наличии сортовой специфики накопления нитратов содержание их в большой сте­пени определяется влиянием факторов окружающей среды.

Наиболее выраженное влияние на накопление нитратов в плодо­овощной продукции оказывает применение минеральных азотосодержащих удобрений. Рекомендуемые в нашей стране нормы удобрений очень умерены и хорошо обоснованы; они сложились в период, когда было недостаточно минеральных удобрений. На Западе применяют дозы азотных удобрений в 2-3 раза выше. В США 55-60 % общего вы­носа азота в водоемы составляет азот удобрений. ПДК на нитраты в нашей стране значительно ниже, чем за рубежом. Так, в Нидерландах листовой салат может содержать нитратов 4000 мг на 1 кг сырого ве­щества, в Швейцарии — 3000, у нас — не более 2000; в Чехословакии столовая свекла имеет ПДК 3500 мг, в Голландии — 4000, у нас — 1400.

Поэтому потребление нитратов в развитых странах выше, чем у нас. Так, населением Англии и США ежедневно потребляется по гру­бым оценкам в среднем около 400-500 мг нитратов на человека, однако эти цифры нельзя считать приемлемыми для любых ситуаций, так как характер питания и концентрации нитратов в пищевых продуктах и воде могут сильно варьировать.

Повышенные дозы азотных удобрений могут увеличить накопле­ние нитратов в овощах в сотни раз по сравнению с растениями, выра­щенными без применения удобрений. Поэтому особое внимание уделя­ется сбалансированности азотных удобрений с фосфорными и калий­ными, внесение их в строгом соответствии с картограммами почв.

Вместе с тем, отказ от минеральных удобрений может привести к трехкратному снижению урожайности. Так, опыты, проводимые стацио­нарно на Западно-Сибирской станции НПО по овощеводству, показали, что в абсолютном контроле, то есть на делянках, на которых никогда не вносили удобрений, урожайность капусты при прочих равных парамет­рах системы земледелия составляла 30 т/га, тогда как при высоких дозах минеральных удобрений урожайность в среднем составляла 88 т/га.

При накоплении нитратов в продуктах питания биологическое действие их в значительной степени связано с восстановлением нитратов до нитритов в желудочно-кишечном тракте в результате ферментативных, микробиологических и химических процессов.

Токсическим действием обладают как нитраты, так и нитрит еще большей степени. Восстановление нитратов до нитритов в организме тормозит аскорбиновая кислота, поэтому высоковитаминные виды и сорта плодов и овощей препятствуют образованию нитритов.

Поступление значительного количества нитратов в организм л водит к быстрому увеличению их концентрации в крови, что служит причиной нитратного отравления. Нитраты, вступая во взаимодействие с гемоглобином крови, переводят его двухвалентное железо в трехвалентное, лишая тем самым способности транспортировать кислород и затрудняя нормальное тканевое дыхание.

Дети испытывают более значительные нитратные нагрузки, чем взрослые. То же самое, то есть более высокая нагрузка токсичными веществами, отмечается у детей также для пестицидов и солей тяже­лых металлов (кадмий, свинец). Эта закономерность объясняется боль­шим количеством пищи, приходящейся на 1 кг массы тела ребенка в сутки. Поэтому в консервах детского питания отечественного произ­водства жестко нормировано содержание нитратов.

Установлено, что при хранении овощей в зависимости от вида культуры и сроков , уровень нитратов существенно снижается в 3—7 раз.

Целесообразным является пересмотр подхода ценообразования на сельскохозяйственную продукцию с учетом ее качества. А также предла­гается установление дифференцированных цен на овощи в зависимости от остаточных количеств нитратов и других химических токсикантов.

Проблемой нитратов занимаются десятки институтов — от инсти­тута питания РАМН до Центрального института агрохимического об­служивания сельского хозяйства. Эти исследования недостаточно ско­ординированы, в результате чего некоторые важные для практики во­просы остаются нерешенными до настоящего времени.

Отмечают, что с повышением плодородия почв повышается по­тенциальная способность растений к накоплению нитратов, поэтому наиболее актуальной является проблема их снижения в процессе пере­работки овощного сырья.

Имеются рекомендации по технологической переработке овощного сырья, направленные на снижение содержания нитратов. В ходе технологических операций (мойки, бланширования, варки) теряется от 18 до 60% нитратов. Высокие температуры приводят к быстрой инактивации нитратредуктазы и гибели микроорганизмов, что препятствует дальнейшему превращению нитратов в нитриты. Вместе с тем, отмечено, что контакт продукта с корродирующим материалом при термической обработке свыше 70°С способствует переходу нитрата в нитрит.

Рекомендованы специальные приемы переработки сырья и новые технологии, к которым относятся инспекция и удаление тех частей плодов и овощей, где содержание нитратов максимально. Зная зоны разных частей растений с повышенным количеством нитратов, можно существенно снизить их в продуктах переработки сырья. Так, при ис­пользовании и переработке позднеспелых сортов картофеля можно получить практически безнитратные продукты питания после удаления с картофеля кожуры и коры, где сосредоточено около 70% содержа­щихся в картофеле нитратов, в ранних сортах картофеля нитраты рас­пределены почти равномерно во всех слоях клубня, поэтому очистка от верхних слоев незначительно снижает содержание нитратов. Для ран­них сортов картофеля, видимо, наиболее целесообразный способ сни­жения нитратов — бланширование или варка в воде. Новой технологи­ей, направленной на снижение нитратов в готовой продукции является биотехнология с использованием чистых нитратредуцирующих микро­организмов, таких, как Раraсоссus denitrificans, Рsеudomоnаs stutreni, Васillus licheniformis и другие.