Лабораторная работа № 1 анализ качества овощей и фруктов теоретические основы

Азот – один из самых важных химических элементов в жизни растений, т.к. он необходим для синтеза аминокислот, из которых образуются белки. Азот растение получает из почвы в виде минеральных азотных солей (нитратных и аммиачных).

В растениях азот подвергается сложным превращениям [24]. Метаболизм азота в растениях – это сложный процесс, и нитраты занимают в нём промежуточное положение.

Нитраты в растениях восстанавливаются до нитритов. В этом процессе участвуют различные металлы (молибден, железо, медь, марганец), и при этом происходит интенсивная трата углеводов, т.к. на восстановление расходуется энергия, источником которой являются углеводы [25].

Нитриты могут накапливаться в растениях и этим подавлять их рост. Но основная часть нитритов, подвергаясь дальнейшим превращениям, даёт аммиак (NН₃). Аммиак русский учёный Д.М. Прянишников назвал альфой и омегой в питании растений [24].

Нитраты ( ) являются промежуточной, но стабильной формой азота, круговорот которого осуществляется совокупностью различных процессов: фиксации молекулярного азота атмосферы свободно живущей и симбиотической микрофлорой почвы, минерализации органических азотосодержащих соединений почвы, иммобилизации и денитрификации, миграции с водой и воздухом.

Для взрослого человека предельно допустимая норма нитратов ‒5 мг на 1 кг массы тела человека, т.е. 0,25 г на человека массой в 60 кг. Для ребёнка допустимая норма не более 50 мг [9].

Сравнительно легко человек переносит дневную дозу нитратов в 15-200 мг; 500 мг – это предельно допустимая доза (600 мг – уже токсичная доза для взрослого человека). Для отравления грудного малыша достаточно и 10 мг нитратов [25].

В Российской Федерации допустимая среднесуточная доза нитратов – 312 мг, но в весенний период реально она может быть 500-800 мг/сутки.

Содержание нитратов в растениеводческой продукции определяют в областных, городских и районных станциях Санэпиднадзора, агрохимических лабораториях, станциях химизации [27]. Допустимые уровни содержания нитратов в растительных продуктах представлены в табл. 1.1.

Таблица 1.1.

Предельно допустимые концентрации нитратов в сельскохозяйственной продукции

Культура	ПДК , мг/ кг	Фактическое содержание , мг/ кг
1	2	3
томаты	60	85
картофель	80	78
морковь	300	209
свекла	1400	1246
лук	400	379
1	2	3
огурцы	150	283
капуста	300	892
арбуз	45	65
дыня	45	125

Нерациональное применение удобрений, а также несоблюдение других агротехнических требований, обуславливает увеличение остаточного содержания нитратов в растениях. В сочетании с нитратами питьевой воды это увеличивает нагрузку загрязнителя на население. Кроме того, нитраты широко используются в различных отраслях промышленности (пищевой, химической, текстильной, резиновой, металлургической) и фармакологии. Нитросоединения, поступая в организм человека с пищей, водой, вдыхаемым воздухом и лекарствами, могут вызывать серьезные отравления [9].

Одним из главных опасных явлений при отравлении нитратами является образование метгемоглобина в крови. Это вызвано тем, что нитраты, попадая в пищеварительную систему человека и восстанавливаясь до нитритов, взаимодействуют с гемоглобином крови, окисляя двухвалентное железо в трехвалентное. В результате чего образуется метгемоглобин, не способный переносить кислород. Вследствие этого нарушается нормальное дыхание клеток и тканей организма, от чего накапливается молочная кислота, холестерин, резко падает содержание белка в организме. Нитраты способствуют развитию патогенной кишечной микрофлоры, выделяющей токсины и приводящей к интоксикации организма [9, 25, 27].

Другая серьёзная опасность ‒ способность нитрит-иона участвовать в реакции нитрозирования аминов и амидов, в результате чего образуются канцерогенные нитрозосоединения.

При остром отравлении нитратами у человека возникает метгемоглобиния различной степени тяжести (вплоть до летального исхода); при хроническом отравлении ‒ рак желудка, нарушение работы нервной и сердечно-сосудистой систем. Чувствительность к нитратам повышают факторы кислородного голодания: высокогорье, повышенная концентрация угарного газа, присутствие оксидов азота, алкоголь [9].

Ключевым ферментом, определяющим ассимиляцию нитратов, является нитратредуктаза. Для растений существует реальная опасность аммиачного отравления, приводящего к хлорозу листьев, подвяданию, угнетению роста и гибели. При усилении нитратного питания активность нитратредуктазы растет до определенного предела и часть нитратов остается не восстановленной, что предохраняет растения от накопления токсичных промежуточных продуктов ассимиляции [29].

Образование нитратов может быть также связано с окислением избыточной массовой доли аммония в растении, что не только предотвращает нарушение обмена веществ, но и позволяет сохранить азот в минеральной форме для дальнейшего использования в процессах ассимиляции.

Нитраты накапливаются в различных органах растений в разных концентрациях. К примеру, у злаков они отсутствуют в зерновке и сосредоточены, в основном, в листьях и стеблях. Зеленные культуры (петрушка, укроп, салат, шпинат) накапливают большое количество нитратов в черешках и листьях [25].

Одной из причин видовых и сортовых различий в накоплении нитратов является физиологическая спелость растения к моменту уборки. Количество нитратов особенно велико, когда период товарной зрелости наступает раньше физиологического созревания.

Причиной накопления нитратов в растениях служат также условия минерального питания, отличающиеся большим разнообразием. Здесь огромная роль принадлежит правильному выбору доз азотных удобрений.

В случае несбалансированного питания растений нитраты также накапливаются в различных органах и тканях, так как при этом нарушается нормальный ход ассимиляции азота. Недостаток фосфора косвенно способствует накоплению нитратов потому, что он стимулирует активность нитратредуктазы. Калий, участвуя в процессах углеводного обмена, влияет на синтез белков. В зависимости от доз, условий и содержания прочих элементов калий и фосфор могут стимулировать накапливание нитратов или наоборот подавлять [29].

Среди факторов внешней среды на содержание нитратов в растении сильное влияние оказывает влажность, свет, температура воздуха и почвы. Интенсивное увлажнение усиливает поглощение нитратов, что в сочетании с пониженными температурами ведет к накоплению нитратов. С другой стороны, высокий уровень нитратов в растении в засушливый период можно снизить поливами, так как они стимулируют рост и способствуют вымыванию нитратов из почвы [15].

Уменьшению содержания нитратов в овощах и фруктах способствуют следующие технологические приемы:

1). варка овощей (снижает содержание нитратов на 50-80%);

2). экспозиция зеленных культур, таких как петрушка, укроп, салат и т. д. на солнце в течение 2-3 ч (пучок зелени необходимо поставить в холодную воду, как букет). После этого зелень можно без опасения употреблять в пищу в свежем виде;

3). удаление участков наибольшего скопления нитратов (очистка от кожуры);

4). вымачивание овощей (свекла, кабачки, капуста, картофель), нарезанных мелкими кубиками в течение 5-10 мин. в холодной или теплой воде (+70°С) с 3-х кратной ее сменой;

5). квашение, соление, консервирование и маринование (снижение нитратов на 60-70%);

6). систематическое потребление ягод черной и красной смородины, зеленого чая, а также аскорбиновой кислоты (по 0,3-0,4 г/сутки).