Определение нитратов в различных овощах и фруктах

 

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

 

Государственное бюджетное  образовательное учреждение среднего профессионального образования  колледж связи № 54

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

« Определение нитратов в различных овощах и фруктах »

 

 

НОМИНАЦИЯ: «Биотехнологии и экология»

 

 

 

Автор :

Серебрякова О.С.

 

Научный руководитель проекта:

Кулакова О.А., преподаватель

 

 

 

 

 

 

 

 

 

г. Москва, 2013 год

 

Содержание:

Введение………………………………………………………………….……..3-4

1.Нитраты в растениях…………………………………………………….…...5-9

1.1.Виды азотных удобрений…………………………….……………..……..5-7

 

1.2.Причина и способность  накопления нитратов в растениях……………..7-8

 

1.3.Распределение нитратов  в растениях………………………….…….……8-9

 

2.Методика определения нитратов в растениях…………...……….….….10-14

2.1. Определение нитратов  в соке растений…………………………..…..10-12

2.2 Определение нитратов  в целых растениях…………………….………12-13

2.3. Приготовление реактивов…………………………………….......……13-14

3.Результаты анализов………………………………….…………..……….15-16

Таблица №1 «Нитраты в овощах»……………………………………….…….15

Таблица №2 «Нитраты в фруктах»………………………………………….…16

Заключение………………………………………………………………….17-18

Приложение…………………………………………………………………19-20

Список используемой литературы…………………………….……..……….21

 

 

 

Введение

Нитраты – участники круговорота азота, который необходим для синтеза белков и нуклеиновых кислот. Без нитратных продуктов в природе не существует и присутствие нитратов в растениях является нормальным явлением, однако, их увеличение методом удобрений нежелательно, так как они токсичны для человека.  
В организм человека нитраты попадают, в основном, через пищу. Их содержание в овощах является более частым случаем, чуть реже встречаются нитраты в фруктах , хлебобулочных изделиях и молочных продуктах. Животная пища также содержит нитраты, однако в натуральном виде та же мясная или рыбная продукция содержит меньшее их количество. Нитриты (более ядовитые вещества, образующееся из нитратов) и нитраты добавляют в уже готовую продукцию, например сырокопченую или вареную колбасу. Когда нитриты попадают в организм, начинается их взаимодействие с гемоглобином. В результате этого взаимодействия образуется метгемоглобин, который не способен переносить кислород. Итог – нарушение дыхания клеток и тканевая гипоксия, а также накопление молочной кислоты и резкий упадок количества белка. Нитраты снижают количество витаминов в пище, а при длительном поступлении в человеческий организм возникает проблема с щитовидной железой, так как нитраты уменьшают содержание йода. Также доказано, что нитраты могут губить кишечную микрофлору и развивать опухоли в желудочно-кишечном тракте.

Овощи и фрукты – важный поставщик витаминов и минеральных  веществ, необходимых для организма  человека. Но вместе с полезными  веществами в организм человека попадают и опасные, которые накапливаются  в растениях и вызывают отравление организма. Этими опасными веществами являются нитраты.   Нитраты в основном скапливаются в корнях, корнеплодах, стеблях, черешках и крупных жилках листьев, значительно меньше их в плодах, причём больше в зеленых, чем в спелых. За последнее время сообщения об отравлениях нитратами практически не встречаются, но угроза попадания на прилавки торговых точек города продукции с повышенной концентрацией солей азотной кислоты, например NaNO₃, KNO₃, NH₄NO₃, Mg(NO₃)₂, велика и последствия их для населения очень серьёзны.

Допустимой суточной дозой потребления нитратов считается 300-320 мг или 4мг/кг живой массы.

Тема выбранная для исследовательской работы актуальна, т. к. нитраты , попадающие в организм человека с продукцией растениеводства, оказывает негативное воздействие на здоровье человека.

 

Цель работы: Изучить литературу о нитратах и нитритах, овладеть методикой их определения, определить содержание нитратов в сельскохозяйственной продукции, купленной в магазине и выращенной на дачном участке.

 
Объектом исследования является сельскохозяйственная продукция, продаваемая на рынках и в магазинах города.

 
Задачи исследовательской работы:

– Проанализировать научно–методическую  литературу по вопросам происхождения  и накопления нитратов в растениях.

– Выяснить влияние нитратов на окружающую среду и организм человека. 
– Исследовать содержание нитратов в различных продуктах растениеводства. 
– Разработать рекомендации по возможному уменьшению содержания нитратов в овощах.

 
В данной работе были использованы методы наблюдений и эксперимента, а также приёмы: сопоставления, доказательства, обобщения.

 

Практическое значение заключается в том, что полученные результаты дают возможность проинформировать население о состоянии сельскохозяйственной продукции на наличие нитратов и предложить рекомендации по их уменьшению.

Результаты исследования записывают в таблицу и сравнивают с предельно допустимыми нормами  содержания нитратов.

 

 

 

 

 

1.Нитраты в растениях.

 
Растения усваивают азот из почвы. При правильном азотном питании  растения хорошо растут и развиваются. Азот используется для синтеза белков – основы жизнедеятельности всякого  организма. Рост и развитие, образование  новых листьев, корней, цветков, плодов и других органов зависят от достаточного поступления этого химического  элемента. У плодовых деревьев и  ягодных кустарников он не только повышает урожай, но и улучшает качество плодов.  
При недостатке в почве азота растения растут слабо, плохо развиваются и ветвятся, становятся тонкими. Листья мельчают и приобретают желтоватую окраску. Наблюдается преждевременный листопад, в результате чего ослабляется цветение и снижается декоративность растений. Недостаток азота отражается также и на урожае: ослабляется процесс закладки и развития цветочных почек, завязывания плодов, ягод, образовавшиеся завязи плодов и ягод осыпаются. 
Азот усваивается растениями после нитрификации – процесса превращения азотосодержащих веществ в форму, пригодную для усвоения высшими растениями: Аммиак – Нитриты – Нитраты. Нитрификация повышает плодородие почв. Различают:

1.Автотрофную нитрификацию , осуществляемую бактериями–нитрификаторами (на корневой системе бобовых растений размножаются клубеньковые бактерии, переводящие молекулярный азот в химические соединения. В процессе жизнедеятельности клубеньковые бактерии обогащают почву соединениями азота); 
2. Гетеротрофную нитрификацию , осуществляемую микроорганизмами (N; в ходе гетеротрофной нитрификации происходит превращение органических и неорганических соединений азота.

 
1.1.Виды азотных удобрений.

 

Растения не могут усваивать  молекулярный азот N₂ из воздуха. Это проблема «связанного азота».                         

Соединения азота (оксиды и азотная кислота) в небольших  количествах образуются

 в атмосфере и с  осадками на 1 га площади в год  поступает 2,5–4 кг связанного  азота. Но этого недостаточно  для нормального роста и плодоношения  культурных растений, поэтому используется  дополнительное обогащение почвы  азотом. Для этого применяют так  называемое зеленое удобрение  – это специально выращенная  и запаханная растительная масса.  Используют главным образом растения  семейства бобовых (люпин, люцерна, клевер, горох, вика), способные связывать в химические соединения азот воздуха. Ещё один приём обогащения почвы – внесение минеральных азотосодержащих удобрений.

Минеральные азотные удобрения  подразделяют на: аммиачные, нитратные, амидные.

К первой группе относится  сам аммиак NH₃ (безводный и водные растворы) и его соли – прежде всего, сульфат (NH₄)₂SO₄ и хлорид аммония NH₄Cl. 
Ко второй группе – селитры: натриевая NaNO₃, калиевая КNО₃ и кальциевая Ca(NO₃)₂. Промышленностью также выпускаются аммиачно–нитратные удобрения, например аммиачная селитра NH₄NO₃.

 
К амидным удобрениям относятся  цианамид кальция CaCN₂ и мочевина (карбамид) NH₂CONH₂. Мочевина при взаимодействии с водой, в конечном счете, тоже превращается в аммиак. Наряду с ним получается диоксид углерода, который также является питательным веществом для растений:

 
NH₂CONH₂ + Н₂О = 2NН₃ + СО_2.

 
В настоящее время распространение  получили жидкие удобрения. К их числу  относят жидкий аммиак и аммиачную  воду (20–22% по NH₃), а также растворы в жидком аммиаке или в концентрированной аммиачной воде, в которых растворяют аммиачную селитру, карбамид, кальциевую селитру. Жидкие удобрения легче вносить на поля и удобно использовать для подкормки растений. В то же время их производство проще и дешевле, чем твердых удобрений.

 
Почвы обладают ионообменными свойствами, аналогичными свойствам ионообменных смол. Плохо закрепляются в почве анионы NO^3– и С1^– и потому они очень подвижны. При избытке влаги эти анионы легко вымываются из поверхностных слоев почв и переносятся в более глубокие слои. Считают, что в подземные воды уходит до 13 % нитратного азота, содержащегося во вносимых на поля удобрениях. Поэтому нитратные удобрения вводят в почву во время посева или в период развития растений в виде подкормки и не рекомендуется вносить поздней осенью или ранней весной, т. к. талые воды смывают до половины удобрений. 
Бывают случаи перенасыщения почвы азотными удобрениями. Избыток азота в почве не всегда правильно используется растениями. Неблагоприятные погодные условия, недостаток света и тепла ранней весной существенно снижают активность фотосинтетических процессов, а на фоне усиленного азотного питания, заставляют растения накапливать неиспользованный нитратный азот «впрок». 
«Растения обладают способностью поглощать из хорошо удобренной почвы в несколько раз больше азота, чем его требуется для их развития. Эти излишки азота накапливаются в клеточном соке».

 
 
При избыточном содержании азота в  почве происходит излишнее накопление нитритов в растениях.

 

1.2.Причина и способность накопления нитратов в растениях.

 
Среди многих причин, обусловливающих  накопление нитратов в растении, следует  выделить следующие; видовая и сортовая специфика накопления нитратов; условия  минерального питания, почвенно–экологические факторы. Зачастую факторы, способствующие накоплению нитратов, воздействуют в  комплексе, что осложняет прогнозирование  уровня. В разные периоды вегетации  ход процессов обмена азотистых  веществ протекает по–разному. Наиболее интенсивно азот поглощается во время роста и развития стеблей и листьев. При созревании семян потребление азота из почвы практически прекращается. Белковые соединения, синтезированные в вегетативных частях растения, подвергают гидролизу, продукты которого оттекают в репродуктивные органы, где вновь используются для синтеза белка. Нитраты, поступившие в этот период в растение, не превращаются в белки, а накапливаются в неизменном виде.

В норме плоды, достигшие  полной (биологической) зрелости, уже  не содержат нитратов –произошло полное превращение соединений азота в белки. Но у многих овощей ценится именно незрелый плод (огурцы, кабачки) Отмечено, что огурцы, выращенные в теплицах в ранневесенний период, накапливают нитратов значительно больше, чем грунтовые летние.

Вот почему они могут быть причиной отравления нитратами. Удобрять такие культуры азотными удобрениями  желательно не позднее, чем за 2 – 3 недели до уборки урожая.

Кроме того, полному превращению  нитратов в белки препятствует плохая освещённость, избыточная влажность  и несбалансированность питательных  элементов (недостаток фосфора и  калия).

Способность к накоплению нитратов у разных растений неодинакова. Наиболее выражена она у листовых овощей – салатов, капусты, зеленых  культур, а также у корнеплодов; в меньшей степени – у томата, баклажана, перца. Тыквенные культуры – кабачок, патиссон, огурец, тыква, арбуз и дыня – склонны к  накоплению нитратов и наиболее чувствительны  к изменению внешних условий  выращивания. Количество накопленных  нитратов во многом определяется сбалансированностью  минерального питания, интенсивностью освещенности, температурным режимом  и влажностью, а также сортовыми  особенностями.

 
 
Овощи и картофель – основные поставщики нитратов в организм человека. При сбалансированном пищевом рационе  на их долю приходится около 70 процентов  суточной дозы, остальное попадает с водой, мясными и другими  продуктами.

 
1.3.Распределение нитратов в растениях.

 
Знание особенностей распределения  нитратов в товарной части урожая продукции представляет особый интерес  для потребителя, так как позволяет  рационально использовать продукцию  как на переработку (варка, приготовление  соков, квашение, соление, консервирование), так и в пищу в свежем виде. Это, в свою очередь, обеспечивает снижение количества нитратов, поступающих в  организм человека. 
Распределение нитратов связано с физиологической специализацией и морфологическими особенностями отдельных органов возделываемых культур, типом и расположением листьев, размером листовых черешков и жилок, диаметром центрального цилиндра в корнеплодах. Распределение нитратов тесно связано с видом растения. Так, нитраты практически отсутствуют в зерне злаковых культур и в основном сосредоточены в стеблях и листьях. Зеленые культуры накапливают большое количество нитратов, как правило, в стеблях и черешках листьев. В листовой пластинке зеленых культур нитратов содержится в 4—10 раз меньше, чем в стеблях. Высокое содержание нитратов в стеблях и черешках вызвано тем, что они являются местом транспорта нитратов к другим органам растений, где они ассимилируются до органических соединении азота. Способность же ткани накапливать нитраты связана с целым комплексом факторов как внутренних, так и внешних. Наибольшее их количество находится в нижней части листа,

минимальное — в его верхушке.

Накопление нитратов меняется в зависимости от типа органа растения. В клубнях картофеля низкий уровень  нитратов обнаружен в мякоти клубня, тогда как в кожуре и сердцевине их содержание возрастало в 1,1—1.3 раза. Сердцевина, кончик и верхушка столовой свеклы отличаются от остальных его  частей повышенным содержанием нитратов. Поэтому у столовой свеклы необходимо отрезать верхнюю и нижнюю части  корнеплода.