Определение нитратов в различных овощах и фруктах

Научно-технический конкурс учащихся

 «Открытый мир. Старт в  науку»

 

 

 

 

Тема: «Определение  нитратов в различных овощах и фруктах»

 

 

 

 

Автор:  Храповицкая Наталья  Сергеевна

 

ГБОУ СПО Колледж Автоматизации  и Радиоэлектроники № 27

Имени П.М.Вострухина (корпус№3)

 группа 09ЭК5ОС1

 

 

Научный руководитель: Кулакова Ольга  Алексеевна

Преподаватель ГБОУ СПО КАиР№27

 

 

 

 

 

 

 

 

Москва, 2012

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание:

Введение………………………………………………………………….………..3

 1.Нитраты в растениях…………………………………………………….…....4-6

1.1.Виды азотных удобрений…………………………….……………..……..4-5

 

                   1.2.Причина и способность накопления нитратов в растениях………………..5

 

1.3.Распределение нитратов в растениях………………………….…….……5-6

 

                   2.Методика определения нитратов в растениях…………...……….……..….7-9

                  2.1. Определение нитратов в соке растений………………………….…..…..7-8

                  2.2 Определение нитратов в целых растениях………………………….………8

                  2.3. Приготовление реактивов………………………………….…….......……8-9

                  3.Результаты анализов………………………………….……………..……….9-10

                 Таблица №1 «Нитраты в овощах»……………………………………….….…….9

                 Таблица №2 «Нитраты в фруктах»…………………………..………….…….…10

                 Заключение…………………………………………………………………….10-11

                 Приложение……………………………………………………………………12-13

                 Список используемой литературы…………………………….….……..……….13

 

 

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 нашем исследовании мы использовали 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.