Проблема токсичного накопления опасных элементов и соединений в сельскохозяйственной продукции

В растениях нитраты распределены неравномерно. В капусте, например, нитраты больше всего накапливаются в кочерыжке, в огурцах и редисе – в поверхностных слоях, в моркови – наоборот. В среднем при мойке и зачистке овощей и картофеля теряется 10-15% нитратов. Еще больше при тепловой кулинарной обработке, особенно при варке, когда теряется от 40% (свекла) до 70% (капуста, морковь) или 80% (картофель) нитратов. Поскольку нитраты химически довольно активные соединения, то при хранении овощей их содержание уменьшается за несколько месяцев на 30-50% [2].

 

1.2 Вредное воздействие нитратов на организм человека

 

Впервые заговорили о нитратах в нашей стране в 70-х годах, когда в Узбекистане случилось несколько массовых желудочно-кишечных отравлений арбузами, при их чрезмерной подкормке аммиачной селитрой.

В мировой науке о нитратах знали уже гораздо раньше. Сейчас общеизвестно, что нитраты обладают высокой токсичностью для человека и сельско-хозяйственных животных:

1. Нитраты под воздействием фермента нитратедуктазы восстанавливаются до нитритов, которые взаимодействуют с гемоглобином крови и окисляют в нем 2-х валентное железо в 3-х валентное. В результате образуется вещество метгемоглобин, который уже не способен переносить кислород. Поэтому нарушается нормальное дыхание клеток и тканей организма ( тканевая гипоксия),  в результате чего накапливается молочная кислота, холестерин, и резко падает количество белка.
2. Особенно опасны нитраты для грудных детей, т.к. их ферментная основа несовершенна и восстановление метгемоглобина в гемоглобин идет медленно.

3) Нитраты  способствуют развитию патогенной (вредной) кишечной микрофлоры , которая  выделяет в организм человека  ядовитые вещества токсины, в  результате чего идёт токсикация, т.е отравление организма. Основными  признаками нитратных отравлений у человека являются:

- Синюшность ногтей , лица, губ и видимых слизистых оболочек;

- Тошнота, рвота, боли в животе;

- Понос, часто с кровь, увеличение печени, желтизна белков глаз;

- Головные боли, повышенная усталость, сонливость, снижение работоспособности;

- Одышка, усиленное сердцебиение, вплоть до потери сознания;

- При выраженном отравлении – смерть.

4) Нитраты  снижают содержание витаминов  в пище, которые входят в состав  многих ферментов, стимулируют действие  гормонов, а через них влияют  на все виды обмена веществ.

5)У беременных  женщин возникают выкидыши, а  у мужчин – снижение потенции.

6) При  длительном поступлении нитратов  в организм человека (пусть даже  в незначительно дозах) уменьшается  количество йода, что приводит  к увеличению щитовидной железы.

7) Установлено, что нитраты сильно влияют  на возникновение раковых опухолей  в желудочно-кишечном тракте у  человека.

8)Нитраты  способны вызывать резкое расширение  сосудов, в результате чего понижается  кровеносное давление.

 При  всём вышеизложенном следует  помнить, вред наносят организму  человека не сами нитраты, а  нитриты, в которые они превращаются  при определённых условиях.

Нитраты снижают содержание витаминов в пище, которые входят в состав многих ферментов, стимулируют действие гормонов, а через них влияют на все виды обмена веществ.

У беременных женщин возникают выкидыши, у здоровых мужчин — снижение потенции.

При длительном поступлении нитратов в организм человека (пусть даже в незначительных дозах) уменьшается количество йода, что приводит к увеличению щитовидной железы.

Установлено, что нитраты сильно влияют на возникновение раковых опухолей в желудочно–кишечном тракте у человека.

Нитраты способны вызывать резкое расширение сосудов, в результате чего понижается кровяное давление [2].

Хроническое поступление субтоксичных доз нитратов приводит к тяжелым последствиям не так быстро, как при токсичных дозах, но так же неотвратимо. Ветеринарной практикой установлено, что при использовании кормов с высоким содержанием нитратов у коров, овец, свиней увеличивается число абортов. Исследования хронических отравлений у животных показали, что поражаются в первую очередь те органы и ткани, где происходит интенсивное размножение клеток.

Ф. Н. Субботин (профессор Филипп Никанорович Субботин и заслуженный деятель науки РСФСР, гигиенист) и Н. В. Волкова вводили нитраты и нитриты в куриные эмбрионы. При введении нитрита натрия до инкубации повреждалось 100% эмбрионов, после инкубации — 40.7%. нитратом натрия повреждалось соответственно 22,2 и 17,6%.

У цыплят отмечались уродства мозга, лаз, дефекты грудной и брюшной стенок, конечностей, клюва, редукция хвоста. Кроме того, наблюдалась значительная жировая и белковая дистрофия печени. Все изменения зависели от вводимой дозы. Чем раньше эмбрион начинал получать нитраты или нитриты, тем значительнее были изменения.

Н. В. Волкова, продолжая исследования на крысах, ежедневно вводила одной группе беременных самок нитрит натрия (0,05 мг/кг), другой — нитрат натрия (40 мг/кг). В результате увеличилась гибель эмбрионов, у них появились отеки, подкожные кровоизлияния, дефекты мозга, развитие их затягивалось. У некоторых эмбрионов отсутствовали задние конечности. Крысята, матери которых в течение всей беременности получали нитраты, рождались с низким средним весом, чаще гибли. Автор выяснила, что причиной снижения жизнеспособности крысят являются отклонения в становлении сердечного ритма и серьезные изменения в печени. Нарушения отмечены только у крысят, на их матерей нитрит натрия в дозе 0,05 мг/кг и нитрат натрия в дозе 40 мг/кг заметных воздействий не оказали [3].

Заслуживают внимания данные, полученные Н.И. Опополем с соавторами при определении допустимой суточной дозы (ДСД) нитратов для человека. Крысам в течение 10 мес. давали нитрат натрия в дозе 40мг/ кг и нитрат кальция в дозах 10 и 20 мг/кг. В первые 6 мес. никаких различий в поведении и внешнем виде экспериментальных и контрольных животных не наблюдалось. К 10–ому месяцу затравки у (отдельных животных, получавших 40 мг/кг нитрата натрия появились сначала единичные, а затем и множественные расчесы, и прокусы кожи. Позже такие явления стали наблюдаться у большинства животных этой группы, а также у получавших нитрат кальция в дозах 10 и 20 мг/кг. Животные становились осе покойными, агрессивными. Шерсть теряла блеск, становилась редкой, взъерошенной, особенно в области спины и передней части туловища, По мнению автора, это свидетельствует о том, что хроническое употребление нитратов приводит к аллергическим явлениям в организме.

Кроме того, в начале 10–го месяца затравки начался падеж животных. На вскрытии у павших животных обнаружены признаки пневмонии. Хроническое отравление нитратами опасно еще и тем, что восстанавливающиеся из них нитриты соединяются с аминами и амидами любых доброкачественных белковых продуктов и образуют канцерогенные нитрозамины и нитрозамиды.

Нитрозамины токсичны и канцерогенны в присутствии дополнительных ферментных систем, которые всегда имеются в организме теплокровных, а нитрозамиды проявляют эти свойства даже без дополнительной метаболизации и поражают в первую очередь кроветворную, лимфоидную, пищеварительную системы. Нитрозамины на ранних стадиях отравления подавляют иммунитет. Нитрозосоединения обладают мутагенной активностью.

Существует гипотеза о возникновении рака желудка. По этой гипотезе, в первые десятилетия жизни химический канцероген, вероятно нитрозосоединение, проникает в клетки верхней части пищеварительного тракта через повреждения защитной слизистой оболочки и вызывает мутацию клеток. Мутированные клетки вырабатывают слизь другого состава, рН повышается, в верхнюю часть желудочно–кишечного тракта проникают микроорганизмы, восстанавливающие нитраты в нитриты, образуются дополнительные нитрозосоединения. Атрофия и метаплазия слизистой желудка нарастает в течение 30—50 лет, пока у некоторых людей с такой патологией не возникнут злокачественные опухоли. На первый взгляд, 30—50 лет латентного периода — это очень много, но для тех, у кого отсчет начался с первого года жизни, с первого в жизни огурца с нитратами, срок в 30—50 лет вряд ли покажется большим[3].

 

1.3  Применение нитратов

 

 Азотные  удобрения: Проблема повышенного  содержания нитратов в некоторых видах овощей и продуктах питания иногда упрощается применением азотных удобрений. Очень часто виновником всё ухудшающихся условий окружающей среды считают химию.

Этому в немалой степени способствует появление многочисленных сообщений в средствах массовой информации, которые порой носят субъективный характер и недостаточно научно обоснованы. Действительно, продукты химического производства любого вида чужды природе. Однако следует иметь в виду, что дальнейшее развитие человеческого общества без химии немыслимо. Вся проблема состоит в том, чтобы правильно её использовать для нужд человечества.

Накопление нитратов в растениях – следствие чрезмерного содержания азота в почве. Внесение большого количества азотных удобрений, что часто имеет место, уже не способствует соответствующему повышению урожая, но зато значительно ухудшает  питательную, технологическую и гигиеническую ценность продуктов, осложняет послеуборочную их обработку и хранение. Кроме того, переудобрение почвы азотом сопровождается всё возрастающим загрязнением воды. Эта проблема остро стоит сейчас во всём мире.[4]

Отрицательные явления имеют место в том случае, если растения поглощают избыточное количество азота, которое они в силу своих генетических особенностей или других причин не в состоянии использовать обычным физиологическим путём. В связи с эти необходимо систематически контролировать содержание азота в почве и поддерживать его на должном уровне путём правильного применения приёмов технологии. Это один из важнейших критериев дальнейшего развития сельского хозяйства и производства.

При производстве овощей в первую очередь следует предусматривать оптимизацию дозы вносимых удобрений, сроков их применения и формы использования. Внесение азота в почву следует регулировать не только в зависимости от содержания его в почве на данный момент, но и от предполагаемой эффективности использования. Наука настойчиво рекомендует и доказывает необходимость использования азотных удобрений в разумных пределах, однако на практике эти рекомендации не выдерживаются.

В период роста и развития растений происходит большое потребление азота, недостаток которого сильно угнетает их. Исключительная роль азота для растений и всего живого на земле определяется прежде всего  тем, что он входит в состав белков (16-18 %) и хлорофилла, без которого невозможна важнейшая функция зелёного растения – фотосинтез. Не менее важна его роль в образовании многих витаминов.

Растения недостаточно обеспеченные азотом, слабо растут, имеют светло-

зелёную или даже желтоватую окраску. Вегетативное развитие заканчивается раньше обычного и растения выглядят физиологически более старыми. Нормальное же снабжение растений азотом повышает содержание хлорофилла и интенсивность фотосинтеза, увеличивает ассимиляционную поверхность листьев и срок их жизни. Влияет этот элемент и на процессы водообмена в растениях. Поэтому овощные растения нуждаются, в первую очередь, в азотных удобрениях, поскольку почва лучше обеспечена фосфором и калием, чем азотом. Избыточное несбалансированное питание азотом способствует накоплению в овощах вредных для здоровья людей нитратов и нитритов [5].

Большие дозы минеральных удобрений способствуют увеличению урожайности овощных растений. Однако применение повышенных доз азотных удобрений ведёт к избыточному содержанию свободных нитратов, которые отрицательно влияют на здоровье человека. Кроме того существенно уменьшается количество сухого вещества углеводов, некоторых витаминов и микроэлементов.

 Азотные удобрения должны вносить с учётом данных анализа почвы и растений. Следует иметь в виду, что рекомендуемые до последнего времени дозы азотных удобрений были сделаны без учёта содержания нитратов в почве. Поэтому нужно ориентироваться на минимальные значения рекомендуемых доз, а при исследовании почв, богатых питательными веществами, уменьшить эти дозы на 30-40 %. Важно использовать медленнодействующие источники азота, например, компост. Вносить удобрения лучше небольшими дозами, что также уменьшит содержание нитратов в овощах[5].

 

1.4 Химические компоненты растениеводческой пищевой продукции

 

Ряд веществ этой группы проявляет относительно высокую острую токсичность, но большинство из них не представляет значительной опасности для здоровья человека, если эти продукты не употребляются в исключительно больших количествах. Наиболее известные вещества, входящие в эту группу следующие.

 

 1.4.1 Ингибиторы ферментов пищеварения

 

Вещества, способные ингибировать протеолитическую активность некоторых ферментов, называют ингибитором протеаз. Это вещества белковой группы. Они содержатся в семенах бобовых (соя, фасоль и др.) и злаковых (пшеница, ячмень и др.) культур, в картофеле, яичном белке и других продуктах растительного и животного происхождения.

Ингибиторы протеаз, выделенные в сои, можно разделить на две основные категории: ингибиторы Кунитца и ингибиторы Баумана-Бирка. Одна молекула ингибитора кунитца инактивирует одну молекулу трипсина, а ингибитор Баумана-Бирка инактивирует одну молекулу трипсина и химотрипсина. В сырых бобах сои содержание ингибитора Кунитца составляет 1,4%, ингибитора Баумана-Бирка – 0,6%.

При возрастающем интересе к использованию сои в качестве пищевого продукта необходимо учитывать возможную угрозу здоровья человека в связи с неполной активацией ингибиторов протеаз при нарушении технологических режимов обработки. [7]

 

1.4.2 Лектины

 

Лектины, являясь веществами белковой природы, широко распространены в растениях, особенно в бобовых. И известно, что некоторые даже съедобные виды бобовых – фасоль, чечевица, горох – содержат фитогемагглютиниды. Относительная их активность специфична по отношению к разным типам кровяных телец – эритроцитам разных видов животных («лектин» - от лат. Legere – выбирать).