Влияние нитратов и нитритов на здоровье человека

ВВЕДЕНИЕ .. 2

ГЛАВА 1 Нитраты в овощах . 3

1. Влияние нитратов и нитритов на здоровье человека. 3

1.2. Основные источники нитратов в пище. 12

1.3. Влияние агроэкологических условий на накопление нитратов в овощах. 14

1.3.1. Азот в природе и его превращения. 14

1.3.2. Нитраты в растениях. 23

1.3.3. Применение удобрений. 24

1.3.4. Влияние внешних факторов. 26

1.4. Содержание и распределение нитратов в растениях. 27

1.5. Влияние условий хранения и переработки овощей на содержание нитратов и нитритов. 29

1.6. Контроль качества овощей. 31

ГЛАВА 2. Методы определение нитратов. 33

2.1.Полуколичественные тесты.. 34

2.2. Колориметрический метод определение нитратов. 35

2.3. Спектрофотометрический метод определения нитратов. 38

2.4. Потенциометрический метод. 39

ГЛАВА 3. Определение нитратов потенциометрическим методом .. 42

3.1. Изготовление жидкостного нитрат-селективного электрода. 42

3.2. Приготовление градуировочных растворов. 42

3.3. Построение градуировочного графика. 43

ЗАКЛЮЧЕНИЕ .. 46

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ .. 47

 

ВВЕДЕНИЕ

Данная тема заинтересовала меня, потому что в последнее время большое внимание уделяется содержанию нитратов в продуктах питания, поскольку их избыточное количество может привести к ряду негативных для человека последствий. Самое дорогое у человека – это его здоровье, которое невозможно купить и которое во многом зависит от правильного питания. Для большинства уже не секрет, что для укрепления здоровья лучше есть больше овощей, но они должны быть чистыми от таких веществ, как нитраты. Проблема токсичного накопления нитратного азота в сельскохозяйственной продукции и вредного воздействия его на человека является одной из наиболее острых и актуальных. Решением этой задачи заняты многие научно-исследовательские учреждения всего мира, но несмотря на пристальное внимание к этой проблеме до сих пор радикального решения пока не найдено.

Целью моей работы является определение содержание нитратов в ранних овощах.

Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:

· Изучить роль нитратов в жизни растений и их влияние на человека;

· Выбрать наиболее оптимальные методы определения содержания NO₃-.

· Определить содержание NO₃- в ранних овощах;

· На основе анализа полученных данных оценить качество овощей.

ГЛАВА 1 Нитраты в овощах

Влияние нитратов и нитритов на здоровье человека

Нитраты, содержащиеся в пищевых продуктах в незначительной концентрации или в среде, в состав которой не входят окислители, практически безопасны для организма взрослого человека, поэтому нельзя говорить об их непосредственной токсичности.

Министерством здравоохранения России утверждена допустимая суточная доза нитратов для взрослого человека 5мг на 1кг массы тела человека, т.е. 0,25г на человека весом в 60кг. Для человека массой 60 кг это соответствует примерно 250 мг NO₃ -. Следует иметь в виду, что при определении этой нормы не учитывалась возможность образования нитрозоаминов из нитратов и нитритов.[21]

Максимально допустимое содержание нитратов в плодоовощных продуктах для детского питания до 50 мг NaNO₃ (36,5 мг NO₃ -) на 1 кг пищи для детей в возрасте от 4 мес до 3 лет.[8] При расчете суточного потребления потребление нитратов с пищей нельзя не учитывать их потребления с питьевой водой. Потенциальная токсичность нитратов, содержащихся в повышенной концентрации в пищевом сырье и продуктах питания, заключается в том, что они при определенных условиях могут окисляться до нитритов, которые обусловливают серьезное нарушение здоровья не только детей, но и взрослых.[1]

Микробиологическое восстановление нитратов под действием ферментов нитратредуктаз происходит как вне человеческого организма, так и внутри его.

В первом случае оно имеет место, при транспортировке, хранении и переработке сырья и продуктов. Здесь особенно опасным является неправильное хранение готовых овощей блюд с повышенным содержанием нитратов, в частности при повышенной температуре и в течение длительного времени.

В организме человека образуются в пищеварительном тракте (желудке и кишечнике) или уже непосредственно в полости рта. Поступающие с пищей нитраты всасываются в пищеварительном тракте, попадают в кровь и с ней в ткани в соответствии с рисунком 1.

Рисунок 1

 

Через 4 – 12 ч большая часть их (80% у молодых и 50% у пожилых людей) выводиться из организма через почки. Остальное их количество остается в организме.

Предполагают, что в кишечнике нитраты превращаются главным образом в соединения аммония.

Следует заметить, что с кровью нитраты вновь поступают в слюнные железы, концентрируются там, и снова поступают в полость рта.

Концентрация нитратов в слюне пропорциональна их количеству, потребляемому с пищей. Величина этой концентрации влияет на образование нитритов. Восстановление нитратов в нитриты как у детей так и у взрослых может протекать уже в полости рта. По Гринбергу, 65% поступивших в организм нитратов превращается в нитриты; другие авторы считают, что эта величина выше.[1] С возрастом интенсивность этой реакции повышается, это связано с изменением состава микрофлоры в полости рта. Отдельные виды микроорганизмов обладают меньшей восстанавливающей способностью, чем комплекс микроорганизмов, содержащийся в полости рта. Активность нитратредуктазы у отдельных людей различна, хотя ее содержание при этом сравнительно постоянно. Объясняется это различным составом микроорганизмов как в полости рта, так и желудочно-кишечном тракте, а точнее различным соотношением микроорганизмов, которые используют нитраты как источник азота при синтезе белка или же только как источник энергии. Все это, в конечном итоге, предопределяет накопление нитратов в организм.

Токсическое действие нитратов в человеческом организме проявляется в форме метгемоглобинемии. Она является следствием окисления двухвалентного железа Fe²⁺ гемоглобина в трехвалентное Fe³⁺ . В результате такого окисления гемоглобин, имеющий красную окраску превращается в метгемоглобин, который уже имеет темно-коричневую окраску:

HNO₂→OH^-+NO⁺ Fe²⁺+NO⁺→Fe³⁺+NO.

При нормальном физиологическом состоянии в организме образуется примерно 2% метгемоглобина.

Нитраты оказывают на организм человека токсическое влияние. Высокая концентрация этих веществ влияет на усвоение витамина А, может приводить к нарушениям работы щитовидной железы, сердца, центральной нервной системы. [7]

Нитраты наиболее опасны для детей грудного возраста. Дело в том, что ферментативная система в возрасте 2 –4 месяцев еще недостаточно развита. К тому же фетальный (эмбриональный) гемоглобин F новорожденных, на долю которого приходиться примерно 85% всего количества гемоглобина, в значительнобольшей степени подвержен окислению нитритами, чем гемоглобин А. С возрастом ребенка содержание гемоглобина F уменьшается. Так, содержание гемоглобина F в крови трехмесячного ребенка составляет уже только 15%, а у ребенка в возрасте 1 года – 1—2%. Кроме того, в желудке у новорожденных детей содержится значительно меньше кислот, соответственно и выше значение pH, чем у детей старшего возраста. Поэтому у новорожденных детей в желудочно-кишечном тракте могут размножаться непатогенные микроорганизмы, способные восстанавливать нитраты в нитриты. Это связано с неправильным кормлением детей. Образовавшиеся нитраты затем поступают в кровь и через нее отрицательно воздействуют на многие органы. Возникает опасность заболевания метгемоглобинемией.

Клиническая картина этой болезни сводится к появлению цианоза (темно-синяя или фиолетово-синяя окраска слизистой и кожного покрова), сопровождающегося понижением кровяного давления, сердечной и легочной недостаточностью. Первые признаки болезни наблюдаются при содержании в крови 6 – 7% метгемоглобина. Легкая форма заболевания проявляется при содержании в крови 10 – 20% метгемоглобина, средняя – при содержании 20 – 40% метгемоглобина. При тяжелой форме сожжет наступить летальный исход. При содержании метгемоглобина более 50% соотношения двух основных форм гемоглобина значительно нарушается.

Считалось, что этому заболеванию подвержены исключительно дети младшего грудного возраста. Однако затем было доказано, что и дети более старшего возраста и даже взрослые могут поражаться асимтоматической (без клинических признаков) формой метгемоглобинемии. Кроме того, нитраты, особенно в повышенной концентрации, могут влиять на активность ферментов пищеварительной системы, метаболизм витамина А и деятельность щитовидной железа. Нарушается работа сердца (изменяется электрокардиограмма) и поражается центральная система. Нельзя исключить и возможность аккумулирования нитратов в человеческом организме. [2]

В последнее время медики уделяют большое внимание нитратом и нитритам еще и потому, что они превращаются в организме в конечном итоге в нитрозосоединения, многие из которых являются канцерогенными. Поскольку нельзя исключить наличие нитрозоаминов в пищевых продуктах и возможность их образования в пищеварительном тракте, именно нитратом уделяется такое большое внимание. Несмотря на то, что пока еще нет прямого клинического или эпидемиологического доказательства канцерогенного действия этих соединений на организм человека, результаты большого количества опытов на различных животных позволяют предполагать возможность такого их действия. Сложность всего этого процесса заключается и в очень длительном периоде образования раковых опухолей.

N-нитрозосоединения относятся к веществам, в которых нитрозогруппа связана с атомом азота. Они образуются при взаимодействии нитратов не только с вторичными, но и с третичными, а также, с четвертичными аминами.

Образование нитрозоаминов при взаимодействии азотистой кислоты со вторичными аминами можно схематически представить так:

 R₁                                                     R₁

     NH+HONO                 N – NO+H₂O,

R₂                                                      R₂

Где R₁ и R₂ – алкилы, арилы или гетероциклические соединения. [3]

Гитнер указывает, что уже в опытах на 22 видах животных было экспериментально доказано, что N-нитрозосоединения обуславливают образование опухолей на всех органах, кроме костей. Опасность увеличивается еще и потому, что раковые опухоли образуются при постоянном поступлении в организм даже очень незначительных количеств этих соединений. Из 100 испытанных на животных нитрозоаминов 80 оказывают канцерогенное действие. Большинство нитрозоаминов обладают также гепатотоксическим действием, т.е. вызывают заболевание печени. [1]

Оптимум реакции между аминами и анионами азотистой кислоты наблюдается при pH 2 –3. При наличии катализаторов нитрозирование протекает и при более низком значении pH, которое, как правило, поддерживается в желудке человека. Такими катализаторами являются ионы галогенов и тиоционат (роданид). Последний содержится в слюне, причем у курящих людей в 3 –4 раза больше концентрации, чем у некурящих.

Данные опытов на подопытных крысах свидетельствуют, что нитрозоамины оказывают на развивающийся плод примерно в 10 раз большее действие, чем на взрослых людей. Это связано с высокой активностью нуклеиновых кислот в период эмбрионального развития, а также с высокой чувствительностью нервной системы плода. Поэтому оправдана превышенная осторожность при определении допустимых норм соединений, являющихся потенциальными канцерогенными веществами. Причину неожиданного на первый взгляд заболевание раком, особенно в молодом возрасте в отдельных случаях следует искать в отклонениях, имевших место в период беременности[6].

Естественно, возникает вопрос: как образуются нитрозоамины в организме человека? Для их образования необходимы, в основном, нитриты, содержащиеся в пище, или образующиеся в желудке, и амины. Последние содержатся практически во всех продуктах и многих других источниках: в овощах, мясных, молочных изделиях, яйцах, пиве и вине, лекарствах, пестицидах, табачном дыме и т.д.

Нитрозоамины образуются не только в желудочно-кишечном тракте, но и вне живого организма. Доказано их наличие в воздухе, в различном сырье и продуктах. Большинство нитрозоаминов оказывают специфическое действие на определенные органы. При высоких дозах эта специфичность уже не проявляется. Известно, что действие частых небольших доз является более опасным, чем действие одноразовых больших доз[10].

Некоторые авторы установили явление синергизма при действии нитрозоаминов на канцерогенез, т.е. увиливание действий двух одновременно применяемых веществ. Так, при одновременном введении в рацион для подопытных хомяков диэтилнитрозоаминов и полициклических углеводородов наблюдается образование опухолей. При раздельном применении этих же соединений в такой же концентрации образование опухолей не отмечается. [6]

Считается, что реакция нитрозирования в человеческом организме подавляется L-аскорбиновой кислотой. Подобным действием обладают так же токоферол (витамин Е), полифенолы, танин и пектиновые вещества, содержащиеся в овощах.

Аскорбиновая кислота оказывает также ингибирующее действие на образование метгемоглобина. Данные опытов проведенных на крысах, свидетельствуют, что при кормлении их морковью, содержащей 260 мг/кг NO₃-, и капустой, содержащей 730 мг/кг NO₃-, концентрацией метгемоглобина в крови в обоих случаях была практической одинаковой. Объясняется это более высоким содержанием витамина С в капусте.

Аскорбиновая кислота обладает защитным действием против образования некоторых разновидностей рака. Им экспериментально подтверждено, что при введении в рацион крыс вместе с нитритами и аминами витамина С опухали не образуются, что имело место в тех случаях, если витамин С не добавлялся.  Защитное действие витамина С при этом проявлялось и во втором поколении подопытных крыс. Так, если беременным самкам крыс в рацион добавили нитрат с этимочевиной, то у потомства (80%) наблюдались опухоли или лейкемия (опухоли, возникающие из кроветворных клеток и поражающих костный мозг). При добавлении к указанным соединениям витамина С ни в одном случае не было обнаружено признаков заболевания раком.

Отсюда следует, что постоянное потребление витамина С может воспрепятствовать образованию канцерогенных нитрозоаминов, и наоборот, постоянная низкая его концентрация в организме повышает вероятность заболевания раком. Данные о содержании витамина С в овощах приведены в таблице 1.1. [1]

Таблица 1.1

Примерное содержание витамина С в овощах

Культура	Содержание витамина С в съедобной части, мг/кг	Культура	Содержание витамина С в съедобной части, мг/кг
Перец молотый	2375	Редька	226
Петрушка, зеленая	1713	Редиска	226
Перец, плоды	1615	Горох	224
Хрен	1125	Томаты	224
Сельдерей, зелень	890	Дыня	220
Капуста кучерявая	835	Свекла столовая	114
Укроп	813	Ревень	108
Капуста брюссельская	787	Тыква	105
Лук зеленый (перо)	664	Салат	102
Капуста краснокочанная	518	Чеснок	92
Шпинат	512	Фасоль	89
Капуста кольраби	448	Арбуз	85
Капуста цветная	383	Сельдерей, корень	85
Лук, молодые луковицы	372	Кресс-салат	80
Капуста кочанная	344	Баклажаны	73
Петрушка, корень	340	Лук	70
Капуста белокочанная	329	Кукуруза сахарная	66
Спаржа	281	Огурцы	59
Репа	277	Морковь	49

Были проведены также опыты по оценке ингибирующего действия аскорбиновой кислоты на реакцию нитрозирования. При соотношении витамина С к нитратам 2:1 и более нитрозоамины не образуются. В связи с тем, что в большинстве овощей эти соединения находятся именно в таком соотношении, они сами как бы предотвращают образование нитрозоаминов. Это подтверждается тем, что до сих пор не отмечено ни одного случая заболевания (за исключением грудных детей) метгемоглобинемией, вызванного потреблением повышенного количества овощей, в частности даже у такой группы людей, как вегетарианцы. Можно будет предположить, что и в этом случае оптимальной будет диета, которая включает отдельные компоненты в определенном качественном и количественном соотношении.

Важным положительным свойством овощей является наличие в них высокого содержания клетчатки, которая подавляет всасывание нитрозоаминов в кровь в толстой кишке. Можно констатировать, что наличие витамина С и клетчатки в определенной мере может компенсировать повышенное содержание нитратов в овощах. Необходимо также учитывать и то, что в реакции нитрозоанирования в желудке участвует только часть нитратов.

Следует отметить, что сложные вопросы эндогенного образования канцерогенных нитрозоаминов в пищеварительном тракте человека окончательно еще не решены. Несмотря на то что пока еще нельзя с достаточной достоверностью оценить опасность заболевания, связанного с образованием нитрозоаминов и их воздействием на организм человека, тем не менее ее нельзя не учитывать и в соответствии с этим нельзя не стремиться к тому, чтобы свести возможность образования нитрозоаминов к минимуму. Одним из важнейших мероприятий в этом направлении является уменьшение содержания нитратов и нитритов в продуктах питания.