Оценка качества продуктов питания по содержанию в них нитратов



Многие из нас слышали про такие вредные вещества, как нитраты, но не каждый человек представляет, какой вред они могут причинить организму. Соли азотной кислоты — это то, что собой представляют нитраты, они способны накапливаться в воде и продуктах. Если овощи и фрукты выращивать неправильно: слишком много вносить удобрений, обильно поливать, то в них также появится большое содержание этих вредных веществ [1].

Загрязнение почв и поверхностных вод нитратами обусловлено не столько естественными процессами их образования и миграции, сколько бесконтрольным использованием азотных удобрений в сельском хозяйстве.

Сами по себе нитраты относительно малотоксичны, однако в организме человека, в результате биохимических реакций, они превращаются в нитриты. Нитриты, или соли азотистой кислоты (HNO₂), токсичнее нитратов в 450 раз [2].

В результате употребления продуктов, содержащих повышенное количество нитратов, человек может получить ухудшение здоровья, заболевание, возможен летальный исход.

Поэтому контроль содержания нитратов в продуктах питания является крайне актуальной темой.

Гипотеза: концентрация нитратов в привозных продуктах питания превышает нормы ПДК.

Цель работы: оценка качества продуктов питания по содержанию в них нитратов.

Задачи:

− Изучение и систематизация информации по данной теме;

− Подбор и сопоставление методов измерений;

− Определение факторов, влияющих на изменение концентрации нитратов;

− Проведение измерений;

− Анализ результатов измерений.

Объектом исследовательской работы являются сырые овощи

Предметом исследования является уровень содержания нитратов в продуктах овощеводства.

Методы исследования: теоретический, эмпирический: измерения, эксперимент, математической статистики.

Оборудование: экотестер «СОЭКС», нитрат-тест.

ГЛАВА 1. Нитраты иих место вжизни человека.

1.1 Что такое нитраты.

Нитраты — соли азотной кислоты, например, NaNO₃, KNO₃, NH₄NO₃, Mg(NO₃)₂. Они являются нормальными продуктами обмена азотистых веществ любого живого организма — растительного и животного, поэтому «безнитратных» продуктов в природе не бывает. Даже в организме человека в сутки образуется и используется в обменных процессах 100 мг и более нитратов. Из нитратов, ежедневно попадающих в организм взрослого человека, 70 % поступает с овощами, 20 % — с водой и 6 % — с мясом и консервированными продуктами [3].

1.2 Чем вредны нитраты.

При потреблении в повышенных количествах нитраты в пищеварительном тракте частично восстанавливаются до нитритов (более токсичных соединений), а последние при поступлении в кровь могут вызвать метгемоглобинемию.

Метгемоглобинемия — это кислородное голодание, возникшее из-за того, что клетки гемоглобина, которые отвечают за доставку кислорода к тканям, атакованные нитритами, превращаются в метгемоглобин. В таком виде данные кровеносные клетки не могут транспортировать кислород.

При приеме высоких доз нитратов с питьевой водой или продуктами через 4–6 ч. могут проявиться следующие симптомы. Если метгемоглобина в крови будет более одной четверти, то у человека появляется тошнота, тахикардия, одышка, судороги, посинение кожных покровов и слизистых, понос и даже потеря сознания. Сопровождается все это общей слабостью, головокружением, болями в затылочной области, сердцебиением. Стоит занять метгемоглобину половину всего гемоглобина, как тут же наступит смерть.

Кроме того, из нитритов в присутствии аминов могут образоваться N-нитрозамины, обладающие канцерогенной активностью (способствуют образованию раковых опухолей). [3]

1.3 Источники нитратов.

Природный источник: Основной источник нитратов — органическое вещество почвы, минерализация которого обеспечивает постоянное образование нитратов. Скорость минерализации органического вещества зависит от его состава, совокупности экологических факторов, степени и характера землепользования.

Антропогенный источник: Подразделяется на аграрные (минеральные и органические удобрения, животноводческое производство), индустриальные (отходы промышленного производства и сточные воды) и коммунально-бытовые. Роль каждого из этих источников в отдельных странах, регионах, областях неодинакова, что зависит от природных условий, соотношения аграрного и промышленного секторов, интенсивности их развития и масштабов производства, степени концентрации точечных источников нитратов и других факторов [4].

ГЛАВА 2. Методы определения концентрации нитратов впродуктах питания.

Для определения концентрации нитратов в овощах, приобретенных на продовольственном рынке города Надым, нами были выбраны следующие методы: химический и физический.

Для тестирования были взяты следующие продукты:картофель, лук репчатый, огурцы, томаты, перец сладкий, кабачки, зелёные культуры (салат).

На момент измерений все продукты являлись абсолютно свежими.

2.1. Химический метод («Нитрат-тест»).

Для определения нитратов в продуктах овощеводства мы воспользовались тест-системой «Нитрат-тест», которая не требует специальных навыков.

Тест-система предназначена для определения количества нитрат-анионов (-NO₃) в различных водных средах, в том числе:

− для проверки овощей, фруктов, ягод и их соков;

− при анализе питьевой, природной воды;

− для контроля технологической воды очистных сооружений и стоков;

− для анализа почвенных вытяжек и различных суспензий.

При проведении исследования мы использовали методику, предложенную в учебном пособии (Муравьев А. Г., Пугал Н. А., Лаврова В. Н. Экологический практикум, стр. 141–143).

В ходе тестирования ни в одном продукте не были получены достоверные результаты. Возможной причиной недостоверного определения концентрации нитратов является подходящий к завершению срок годности тест-системы.

В связи с вышеизложенным результаты тестирования были отбракованы.

2.2. Физический метод (экотестер).

Для измерения концентрации нитратов физическим методом нами был использован специализированный прибор — экотестер марки SOEKS.

Содержание нитратов данным методом проверяется посредством измерения электрической проводимости образца, которая зависит от количества нитрат-ионов. Результаты сравниваются с занесенными в память экотестера базовыми безопасными значениями. Анализу подвергаются только свежие овощи и фрукты, так как при гниении химический состав продукта изменяется, что влияет на электропроводность среды. Прибор измеряет содержание нитратов на килограмм массы продукта [5].

Измерения данным методом проводились в начале сентября, конце ноября 2016 года.

Результаты проведенных измерений представлены в таблицах 1, 2.

Таблица 1

Результаты первых измерений (сентябрь)

Пищевой продукт	Содержание нитратов, мг/кг		Вывод
	Норма	Показания
Картофель	250	559	Опасное превышение
Зелёные культуры (салат)	2000	107	В норме
Кабачки	400	139	В норме
Огурцы	150	95	В норме
Перец сладкий	200	2	В норме
Лук репчатый	80	161	Опасное превышение
Томаты	150	82	В норме

Вывод: По результатам первых измерений определили, что содержание нитратов превышает ПДК в двух овощах: картофель в 2,2 раза и лук репчатый в 2 раза.

Для проведения второго измерения все овощи, кроме картофеля и репчатого лука, вновь приобретались на продовольственном рынке у того же производителя. Картофель и лук целенаправленно были оставлены с прошлой закупки, для того, чтобы отследить изменение концентрации нитратов со временем хранения овощей в домашних условиях (кладовая комната с температурным режимом 18–20◦С).

Таблица 2

Результаты вторых измерений (ноябрь)

Пищевой продукт	Содержание нитратов, мг/кг		Вывод
	Норма	Показания
Картофель	250	485	Опасное превышение
Зелёные культуры (салат)	2000	96	В норме
Кабачки	400	241	В норме
Огурцы	150	68	В норме
Перец сладкий	200	12	В норме
Лук репчатый	80	209	Опасное превышение
Томаты	150	73	В норме

По результатам вторых измерений определили, что содержание нитратов превышает ПДК также в двух овощах — картофель в 1,94 раза и лук репчатый в 2,6 раз.

Вывод: Концентрация нитратов после 2 месяцев хранения незначительно снизилась у картофеля (на 74 мг/кг), а у лука по сравнению с первыми замерами возросла (на 48 мг/кг). Не смотря на то, что данные овощи были взяты из одной партии сентябрьской закупки, результаты измерений не могут полностью продемонстрировать зависимость концентрации нитратов от сроков и условий хранения, так как их количество в каждом отдельном овоще будет индивидуально.

ГЛАВА 3. Влияние температурной обработки овощей на концентрацию нитратов.

Сравнив первоначальную концентрацию нитратов в картофеле и репчатом луке с показателями, полученными в этих продуктах после их хранения в домашних условиях в течение двух месяцев, мы не получили однозначного ответа на вопрос: Влияют ли сроки хранения овощей на снижение в них содержания изучаемых веществ?

Перед нами возникла проблема: Каким образом можно добиться снижения таких высоких показателей, чтобы безопасно для своего здоровья употреблять данные продукты.

Изучив литературные источники, мы выяснили, что снизить содержание нитратов позволяет температурная обработка овощей.

Поэтому мы решили самостоятельно проверить данную информацию.

Для обеспечения достоверности эксперимента были выбраны два способа термической обработки овощей: варка на газовой плите, запекание в СВЧ.

Время термической обработки при варке на газовой плите для картофеля составило 20 минут, для лука 10 минут. Температура воздействия: 80–100 ◦С.

Время термической обработки в СВЧ: 10 минут для картофеля и 5 минут для лука при максимальной мощности.

Результаты эксперимента представлены в таблице 3.

Таблица 3

Результаты эксперимента специально отобранных овощей

Пищевой продукт	Содержание нитратов, мг/кг
	Норма	Сырой		Газ. плита		СВЧ
		Показ.	Откл.,%	Показ.	Откл.,%	Показ.	Откл.,%
Картофель	250	749	200	588	135	680	172
Лук репчатый	80	241	201	183	129	199	149

Вывод: При термической обработке продуктов овощеводства наблюдается незначительное снижение концентрации нитратов, а именно, в картофеле снижение при варке на 21,5 % и при запекании на 9,2 %. В луке репчатом при обработке на газовой плите снижение на 24 %, в СВЧ на 17,4 %.

Заключение.

Мы проживаем в маленьком северном городе, в суровых климатических условиях, где только последние два года, на административном уровне, стала подниматься проблема «местного овощеводства». Качество овощей, поступающих на прилавки наших магазинов и рынка в основном из Краснодарского края и юга Тюменской области, оценивается покупателями только визуально. Многие даже не задумываются о качестве продуктов по содержанию в них химических веществ.

Изучив литературу и проведя измерения по одной только группе веществ как «Нитраты», можно сделать следующие выводы:

− Самым оптимальным методом обнаружения нитратов, в нашем случае, оказался физический (экотестер);

− Выдвигаемая нами гипотеза подтвердилась частично. Только в двух продуктах овощеводства из семи, участвовавших в эксперименте, содержание нитратов превышает ПДК;

− Самыми опасными овощами для употребления оказались лук и картофель, которые используют во многих кулинарных блюдах, в том числе, и детском питании;

− Сроки хранения практически не повлияли на снижение концентрации нитратов;

− Многие литературные источники указывают на значительное снижение нитратов после термической обработки овощей, но и эти утверждения при проведении экспериментов не подтвердились.

Подводя общий итог, хочется отметить, что исследовательская работа, проделанная нами, носит скорее стартовый характер, чем финишный. Во время изучения выбранной нами темы, возникли интересующие нас вопросы, ответы на которые, мы постараемся найти в ближайшее время.

Приложение.

Таблица 4

Предельно допустимые уровни содержания нитратов впродуктах растительного происхождения

Пищевой продукт	Содержание нитратов, мг/кг
Картофель	250
Зелёные культуры (салат)	2000
Кабачки	400
Огурцы	150
Перец сладкий	200
Лук репчатый	80
Томаты	150

Рис. 1. Процесс измерения нитратов в репчатом луке

Рис. 2. Процесс измерения нитратов в картофеле

Литература:

1. Шаймарданова Л. Ф., Садртдинова А. И., Васикова Л. Н., Миниахметов А. А. Исследование наличия нитратов в продуктах питания на примере томата и капусты в условиях школьной лаборатории общеобразовательного учреждения // Юный ученый. — 2016. — № 3. — С. 156–159.
2. Муравьев А. Г., Пугал Н. А., Лаврова В. Н. Экологический практикум: учебное пособие с комплектом карт. — СПб: Крисмас, 2012. — С. 12–15.
3. Материалы ресурса: https://him.1september.ru/2004/28/10.htm
4. Материалы ресурса: http://www.studfiles.ru/preview/2074153.
5. Материалы ресурса: http://soeks.ru/catalog/ecotester_soeks