Контроль содержания нитратов и вредных веществ в овощах, фруктах и других продуктах питания. Часть 1

КРУГОВОРОТ АЗОТА В ПРИРОДЕ 

В процессе круговорота азота в природе во время расщепления белков и прочих азотосодержащих веществ выделяется аммиак. Нитрифицирующие бактерии окисляют его до нитратов, а те в свою очередь превращаются в нитриты. Под воздействием денитрифицирующих бактерий последние снова превращаются в азот, который опять попадает в атмосферу. В почву азот поступает с разными видами удобрений, остатков растений, аммониевыми и азотнокислыми солями, которые содержатся в дождевой воде.

Изменение характера и масштабов деятельности человека в течение последних десятилетий нарушило сложившуюся в течении веков устойчивость многих природных процессов и экологических систем. Вклад азотсодержащих соединений антропогенного и техногенного происхождения в общем круговороте азота за последний период устойчиво возрастает, что обусловливает увеличение нитрат-нитритной нагрузки на организм человека. 

Нитраты – естественный продукт биохимического оборота соединений азота в биосфере и основная форма, в которой неорганический азот содержится в грунте. Нитраты жизненно необходимы растениям: без них невозможен их нормальный рост и развитие.

Известно, что аммонийная (NH₄⁺)и нитратная (NO₃^-)формы азота равноценны, но их соотношение может быть обусловлено видовой спецификой выращиваемой культуры, а также факторами окружающей среды. Так, на фоне калия растения лучше используют нитраты, на фоне кальция – аммоний, нитраты лучше усваиваются в кислой среде, в то время как аммоний – в щелочной. Но поскольку и амидная, и аммонийная формы азота в грунте поддаются нитрификации, переходя в нитратную в течение 10–15 дней, то преимущественной формой минерального азота, поступающего в растения, являются нитраты. 

Потребность культур в азоте

Потребность культур в азоте зависит от биологических особенностей видов и сортов растений, уровня их потенциальной продуктивности, которые в свою очередь сопряжены с влиянием экологических факторов. Тем не менее большинство грунтов не в состоянии полностью обеспечить потребность культур в азоте, поскольку скорость и величина образования минерального азота в грунте не совпадают с режимом азотного питания растений. Поэтому получение устойчивых урожаев сельскохозяйственных культур обеспечивается только дополнительным внесением азота в виде минеральных или органических удобрений. В результате участия ферментов и углеводов в растениях происходит восстановление нитратов через нитриты до аминокислот и других азотосодержащих соединений:

NO₃^-→ NO₂^-→ NH₂OH→ NH₃→ NH₂C_nH_2nCOOH

Избыток нитратов в растениях

Интенсивность синтеза азотосодержащих соединений в растениях зависит от достаточного количества углеводов, которые образуются в процессе фотосинтеза, от сбалансированности питательных элементов (К, Mg, Р) и достаточного количества микроэлементов. Избыток нитратов в растениях возникает в том случае, если они их усваивают в количествах, больших, чем это необходимо для синтеза органического вещества. Установлено, что повышение количества протеинов и снижение количества сахаров в растении приводит к повышению уровня нитратов. Кроме избыточного количества азотных удобрений накоплению нитратов в растительных продуктах способствуют:

• Нарушение оптимальных агротехнических сроков обработки грунта
• Дефицит света
• Повышенная температура и засуха
• Низкая температура в вегетационный период
• Постоянное увлажнение грунта
• Избыток или недостаток элементов питания
• Повышение количества гумуса, солей кальция
• Механическое травмирование растений
• Применение химических средств, ускоряющих рост растений
• Применение некоторых гербицидов и содержание молибденов
• Вид и сорт растения
• Степень зрелости плодов
• Период хранения урожая

По способности накапливать нитраты овощи, плоды и фрукты делятся на 3 группы: 

• С высоким содержанием (до 5000 мг/кг сырой массы): салат, шпинат, свекла, укроп, листовая капуста, редис, зелёный лук, дыни, арбузы 
• Со средним содержанием (300–600 мг): цветная капуста, кабачки, тыквы, репа, редька, белокочанная капуста, хрен, морковь, огурцы
• С низким содержанием (10–80 мг): брюссельская капуста, горох, щавель, фасоль, картофель, томаты, репчатый лук, фрукты и ягоды

Наиболее опасными по накоплению нитратов являются ранние овощи, выращенные в закрытом грунте. Содержание нитратов в них в 2-3 раза больше, чем у выращенных в открытом грунте.

Нитраты в продуктах животноводства

В продуктах животного происхождения нитраты накапливаются в молоке крупного рогатого скота. Содержание нитратов в молоке является следствием употребления их вместе с кормами, поэтому следует соблюдать нормы содержания нитратов в кормах. Нитраты в виде солей натрия или калия используются в качестве добавок в мясных продуктах для обеспечения цвета, вкуса и защиты от микроорганизмов.

Влияние нитратов на человека

Оценочная суточная доза нитратов, потребляемых человеком, достигает 75–100 мг, из которых 70% поступают из овощей и фруктов, 20% с водой, ~ 6% – мясо и консервы. 

При малых количествах нитратов в пище они легко выводятся из организма, но при их существенном избытке возникает опасность отравления. Хотя нитраты не оказывают прямого канцерогенного воздействия на человека, но под действием микрофлоры кишечника восстанавливаются до нитритов и далее переходят в канцерогенные нитрозоамины. Кроме того, нитриты, всосавшись из кишечника в кровь, превращаются в неактивный метгемоглобин, что провоцирует нарушение дыхательной функции. При этом возникает кислородное голодание тканей, развивается анемия и возможно поражение центральной нервной системы. Поступление нитратов в организм в больших количествах может вызвать различные нарушения функционального состояния организма, вплоть до тяжелых отравлений. Токсическое действие нитратов отличается широким спектром проявлений. Помимо основных проявлений действия нитратов – гемической и гистотоксической гипоксии – эти соединения обладают струмигенным действием, а длительное поступление в организм может вызвать такие заболевания, как анемия, неоплазма и другие.

Экспериментальные и эпидемиологические исследования, проведенные в ряде стран, подтверждают роль нитратов как предшественников N-нитрозосоединений – группы веществ с выраженным канцерогенным и эмбриотоксическим действием.