Застосування сульфатної кислоти і сульфатів

Вступ

У всіх країнах отримало широке застосування різних хімічних та природних сполук з метою подовження строку зберігання продуктів, прискорення  технології виробництва та поліпшення якості продуктів харчування. Ці сполуки  називаються харчовими добавками. Нітрити та нітрати - входять до складу харчових добавок.

Нітрати і нітрити  з погляду різних вчених формулюються по різному Наприклад, хіміки кажуть, що це солі нітратної (НNО3) і нітритної (HNO2) кислот, їх дуже важко позбутися, так як вони добре розчинні у воді. Нітратна кислота - безбарвна сильно пахуча рідина, температура кипіння - 86? С (екстранольоване значення). При зберіганні на світлі, внаслідок розкладання з утворенням вищих оксидів нітрогену, нітратна кислота поступово фарбується в червоно-коричневий (бурий) колір. Вона cтійка лише у розведеному водному розчині, при його концентрації HNO2 на H2O, NO і NO2 . Солі азотистої кислоти - нітрити - отруйні. З погляду біолога, нітрити та нітрати є формами нітрогену. Нітроген - життєво важливий елемент, так як входить до складу білків і нуклеїнових кислот. Безпосередньо з повітря нітроген засвоюють лиш деякі бактерії, а всі інші організми здатні засвоювати лиш сполуки нітрогену. Рослини виділяють нітроген з неорганічними речовинами - нітратами і солями амонію.

Вплив нітратів на навколишне середовище зумовлюється щоденним контактам населення з ними. Не має такого побічного чинника, який не пов'язаний так тісно з життям людини, як нітрати. Останнім часом вплив нітратів і нітритів на організм людини зростає, що спричиняє проблему нітритів, їх вплив на здоров'я людини. Ця проблема з'явилася, насамперед, внаслідок систематичного використання високих доз нітрогенних добрив при недостатніх органічних дозах, що спричиняє небажані наслідки для родючості грунту. В таких умовах зростає активність бактерій, що розкладають гумус, гумус мінералізується, і вміст цієї речовини поступово знижує родючість. Крім того, нітрати, що попадають з грунту, є попередниками N -нітрозосполук.

Проблема пов'язана  з нітратами має два аспекти. Це аспекти питної води та нітритів (харчових продуктів). Але більше уваги  в цій роботі зосереджено на нітратах та вмісту їх у продуктах харчування.

Вміст нітратів у  харчових продуктах

Утворення та накопичення  нітратів у продуктах харчування

Продукти харчування містять велику кількість біологічно-активних речовин, які характеризують харчову  цінність продуктів (білків, жирів, вуглеводів), а також різних хімічних забруднювачів: токсичні елементи, нітрати, нітрити, N-нітрозосполуки, мікотоксини, пестициди.

Вміст нітратів у  рослинних продуктах.

Концентрація цих  хімічних забруднювачів у продуктах  може бути безпечною для людини та небезпечною. Як вже раніше згадувалось, нітрати небезпечні для здоров'я  людини. Однак 80 % їх надходять до організму  людини з харчовими продуктами, в  основному з рослинними. Нітрати  асимілюються в різних частинах рослин. Цей процес відбувається в три  етапи:

1) надходження нітратів  у рослинну клітину;

2) відновлення NO3? до NH4?;

3) включення нітрогену  у відновленій формі до складу  амінокислот, з яких далі утворюються  білкові сполуки.

Вміст нітратів у  рослинах залежить від їх біологічних  властивостей. Овочеві культури (зелень: салат, петрушка, кріп, шпинат тощо) можуть містити до 200-300 мг % нітратів. Корнеплоди - менше. Наприклад, червоний буряк, містить 140 мг % нітратів, морква - 103 мг %. Порівняно мало накопичують нітратів томати (20 мг %), картопля (25 мг %). Ранні овочі містять нітратів більше, ніж пізні. Фрукти та ягоди накопичують нітратів дуже мало (меньше 10 мг %).

В рослинах нітрати  розподіляються нерівномірно. Проведемо  досліди на вміст нітратів у листі, коренеплодах, стеблах та складемо таблицю вмісту нітратів у різних частинах рослини.

Крім того, із проведених дослідів видно, що вміст нітратів у  рослинах залежить також від періоду  їх розвитку. Так, у перший період - проростання  насіння - нітрати містяться в  рослинах у мінімальній кількості (до 10 мг %). У другій період розвитку - цвітіння - міститься в рослинах багато нітратів (від 120 - 150 мг %). У третій період - цвітіння та запліднення - рослина  потребує великої кількості нітрогену. Надмірний запас нітритів та нітратів у рослині зменшується (до 40 - 45 мг %).

На інтенсивність  поглинання нітратів рослинами впливають  грунтово - екологічний, спадковий чинники, а також чітке використання добрив.

Грунтово-екологічні чинники (зволоження, світло, температура повітря та грунту) діють в комплексі, можуть підсилювати чи послаблювати один одного. Поглинання нітратів рослинами збільшується при сильному освітленні. При низьких температурах повітря надходження нітратів зменшується. Інтенсивне зволоження грунту збільшується поглинанням нітратів коріням. Нечітке використання мінеральних добрив, насамперед нітрогенних, можуть зумовити накопичення в грунті, а потім і в рослинних продуктах, надмірної кількості нітратів.

Так, через ці чинники, у різних районах Житомирсьської області показники вмісту нітратів у харчових продуктах різні. Проведені дослідження, з вересня по грудень 2000 року, в Олевському, Ружинському, Радомишльському та інших районах Житомирської області, значно відрізняються через показники вмісту нітратів у продуктах харчування. Занесемо ці показники до таблиці 1. 3.

З проведенних дослідів зрозуміло, що в різних районах Житомирської області різні показники вмісту нітратів. Тому, вирахуємо у кожному районі нашої з вами області збільшену чи знижену норму у продуктах харчування (буряку, моркві, капусті та картоплі) та занесемо до таблиці 1. 4.

З проведених дослідів можна дійти висновку, що вміст  нітратів у картоплі у всіх районах  знизився за допустимий рівень - 180 мг/кг. В Радомишльському районі він  знизився на 61 % (самий більший показник з усіх районів Житомирської області). Також у моркві їх вміст знизився (у всіх районах Житомирської області) на 61 % (середній показник). Вміст нітратів у буряку в різних районах нашої  області усякий. Наприклад, в Олевському та Радомишльському районах збільшився на 125 % (середній показник). З усіх рослин в капусті виявили найбільший показник вмісту нітратів (у Радомишльському районі) - 189 %.

Найбільша кількість  нітратів та нітратів накопичується  в рослинних харчових продуктах, і саме вони є основним джерелом надходження нітратів в організм людини.

1.2 Щодо продуктів  тваринного походження, то нітрати  містяться в молоці, оскільки  це один із шляхів виведення  їх із тваринного організму.  В молоко нітрати попадають  разом із забрудненими нітратами  кормами і питною водою. В  меншій кількості нітрати знаходяться  в м'ясі.

Різні солі нітратів та нітритів давно використовуються у харчовій промисловості при  виготовленні шинково-ковбасних виробів, сирів тощо.

Вплив нітратів на здоров'я людини

Відомо, що нітрити  характеризуються досить широким спектором токсичної дії, впливаючи на організм на різних біорівнях. Забруднення навколишнього середовища фізичними, біологічними і хімічними факторами може призвести до негативних змін у стані здоров'я людини.

Гостре отруєння нітратами та нітритами

Універсальність токсичної  дії обумовлена дією вільних радикалів NO?. Токсична дія нітратів полягає  у гіпоксії (кисневому голодуванні  тканини), що розвивається внаслідок  порушення транспорту кисню крові, а також у пригніченні активності ферментних систем, що беруть участь у  процесах тканинного дихання.

Нітратна інтоксикація має механізм: порушення процесів окисного фосфорилювання, що обумовлені дією самих нітратів та нітритів. Результатом є високий рівень метгемоглобіну в крові, розвиток ціанозу.

При збільшенні дії  нітратів в організмі розвивається стан гіпоксії. Найбільше виражений  гепоксичний стан в таких тканинах організму, де відбувається інтенсивний поділ клітин, що зумовлює ембріотоксичну, тератогенну дію нітратів (нітритів). Окремо слід зупинитися на N-нітрозосполуках. N-нітрозосполуки - представ-ники великої групи канцерогенних речовин. Вся група нітрозосполук поділяється на нітрозаміни і нітрозаміди.

Нітрат-іони відновлюються  в організмі людини до нітрит-іонів, які викликають захворювання метилобеанемії (гемоглобін взаємодіє з NO2? і втрачає можливість переносити кисень). В кишковому тракті нітрити перетворюються в нітрозаміни - сильні канцерогенні агенти.

NO3? 2е NO2? 2е NO? 2е  NH2ON 2е NH3+ Н+ NH4+

Одні рослини  здатні акумулювати нітратів більше, ніж інші (табл. 1). При вживанні їх в збільшеному обсязі, нітрати (в  харчовому тракті) частково відновлюються  до нітритів, а останні в крові  можуть визвати анемію крові (метгемоглобінемію). Крім того, із нітритів при наявності амінів можуть утворюватися N-нітрозаміни, які наділені канцерогенною активністю (це може сприяти утворенню ракових пухлин).

В залежності від  природи радикала (R1 чи R2) можуть утворюватись надзвичайно різноманітні нітрозаміни (з них канцерогенною активністю володіють більше 100 сполучень). Найбільш часто знаходять два подання цього класу сполучень - нітрозодиметіламін та нітрозодіетіламін. Більше всього нітрозамінів знайдено в копченних м'ясних виробах, ковбасах, виготовленних з добавками нітритів - до 80 мг/кг, в копченій рибі - до 110 мг/кг (в свіжий рибі чи м'ясі нітрозаміни знайдені головним чином в сирах, що пройшли фазу ферментацій (до 10 мг/кг)). Із рослиних продуктів нітрозаміни знаходять, головним чином, в солоно-маринованих виробах, а з напоїв - в пиві, де сумарний вміст їх може досягати до 12 мг/л (Ванханен В.Д.).

Процес нітрозування інтенсивніше протікає в кислому середовищі та в живому організмі.

Збільшення навантаження органічних забруднень на грунт, призводить до забруднення навколишнього середовища. Крім того, як вище вже згадувалось, із нітритів у присутності амінів можуть утворюватись N-нітрозаміни. Вони володіють канцерогенною активністю (здатністю утворення злоякісних пухлин).

При вживанні високих  доз нітратів з їжею через 4 - 6 годин  з'являється нудота, блювання, синюшність шкіряного та слизистого покровів. Наявність жирів у їжі знижує вміст нітратів.

Хронічне отруєння нітратами

З огляду на характер токсичної дії нітратів та нітритів можна очікувати, що найбільш чутливим до неї будуть діти перших днів та місяців  життя.

Причини цього явища (О. І. Циганенко, 1985):

1) ембріональний  гемоглобін новонароджених значно  легше окиснюється нітратами, ніж гемоглобіном;

2) недостатньо розвинена  детоксикуюча метгемоглобінредук-тазна система;

3) у шлунку новонароджених  дуже мало кислоти.

Не тільки діти чутливі  до нітратів, але й особи похилого віку, хворі на анемію, з захворюванням  дихальної системи, хворобами серцево-судинної системи. У дітей перших місяців  життя отруєння нітратами можливе  через овочевий сік, молочні суміші, що готувалися на воді, що містить нітрати. Особливо небезпечна хронічна дія нітратів для дітей.

Нітрати та нітрити  негативно впливають на організм вагітної та її плід, погіршуючи показники  його біофізичного профілю. Ці сполуки  проникають крізь плацентарний бар'єр. Якщо мати вживала багато насичених  нітратами продуктів харчування , то у новонародженої дитини вміст  у крові нітратів і метгемоглобіну збільшений (розвиток гемічної гіпоксії). У крові цих дітей підвищилась концентрація білірубіну і спостерігається стійка і яскраво виражена "жовтяниця новонароджених" (Н. І. Опополь, 1986).

В період, коли дитина знаходиться на грудному годуванні, стан гемічної гепоксії підтримується за рахунок надходження в її організм нітратів з молоком матері (За даними Консультативного центру Українського НДІ харчування).

Підсумовуючи все  вище згадане з питань отруєння нітратами  і виявлених наслідків токсичної  дії їх на організм, слід зауважити, що самі по собі нітрати харчових продуктів  не завдають великої шкоди здоров'ю  людини. Проте їх дія на організм становить вагомий додаток до токсичної дії нітратів питної води.

Допустимий вміст  нітратів та нітритів у харчових продуктах

У 1996 році комплексними токсиколого-гігієнічними дослідженнями було встановлено допустиму добову дозу прийому NO3? за добу - 320 мг на людину. Було також регламентовано вміст нітратів у харчових продуктів рослинного та тваринного походження. Гігієнічна регламентація допустимих концентрацій нітратів здійснюється з урахуванням кліматичних, географічних та екологічних чинників. При обгрунтуванні гігієнічних регламентацій за О. І. Циганенко (1985) слід враховувати такі чинники:

1) допустиму добову  дозу нітратів;

2) середньодушове  добове споживання продуктів;

3) фоновий рівень  нітратів у продуктах харчування.

Для перевірки відповідності  розроблених показників допустимого  вмісту нітратів у окремих продуктах  проводять розрахунок за такою формулою:

де ДДД - допустима  добова доза нітратів у мг;

Дк - допустима концентрація нітратів для харчових продуктів, враховуючи питну воду, в мг/кг (мг/л);

Nі - середньодушове споживання за добу в кг/л;

Кгп - коефіцієнт зміни концентрації нітратів у готовому для споживання продуктів вигляді;

Кїчі - коефіцієнт їстивної частини продуктів;

Кбе - коефіцієнт біологічної частини продуктів.

Фактичне (1998 - 2000 рр.) середньодушове добове навантаження нітратів на організм дорослого в Україні  становить близько 45 мг/доба, тобто 40 % від допустимої норми для цього  набору продуктів (110 мг/доба). Для дітей  віком від 3 до 7 років ці величини дорівнюють 29 - 34 мг/доба, що становить 23 - 28 % від норми. Але якщо розрахувати  добове навантаження нітратами на 1 кг маси тіла дорослого і дитини, тобто їх добову дозу (токсикологи  для оцінки небезпечності речовин  оперують саме цим поняттям), то цифри  дещо зміняться. Так, якщо для дорослої людини масою 60 кг фактична добова доза дорівнює 0,76 мг/кг маси тіла, то для  дітей віком від 1 до 4 років вона становитиме 2,0 - 3,0 мг/кг маси тіла, а  для 4 - 6-річних дітей - 1,3 -1,9 мг/кг їхньої маси тіла. Ці цифри вже є більшими за допустиму межу, що дорівнює 1,7 мг/кг маси тіла на добу (За даними Житомирської ОблСЕС).