Экотоксикологические свойства нитратов,нитритов и нитрозоаминов

Также и нитрозамины – они образуются при нарушении условий хранения картофеля, капусты, моркови, столовой свеклы. Как правило, это сопровождается гниением сельскохозяйственной продукции.

Основными пищевыми продуктами, содержащими наибольшее количество нитратов, являются овощи, картофель, бахчевые, фрукты и ягоды. Среди них максимальное содержание нитратов отмечается в листовой зелени, свекле и капусте белокочанной ранней (летние сорта). Существенному  снижению концентрации нитратов в продукции (от 10 до 80 %) способствуют различные  способы ее кулинарной и промышленной обработки, такие как очистка, вымачивание, тепловая обработка, консервирование, квашение. В результате кулинарной обработки или промышленной переработки  снижение нитратов в конечной продукции  достигается за счет их удаления (в  воду при вымачивании или отваривании), разрушения при тепловой обработке  или последовательной трансформации (нитраты – нитриты – аммиак), например, при квашении.

Поскольку нитраты, как отмечалось выше, являются нормальным продуктом  обмена азота в растениях, то они  максимально накапливаются в  период наибольшей активности их созревания. Чаще всего она проявляется перед  началом уборки урожая. Поэтому недозрелые овощи (кабачки, баклажаны) и картофель, а также овощи раннего созревания могут содержать нитратов больше, чем достигшие нормальной уборочной  зрелости.

Источниками нитритов в основном являются колбасные изделия (за счет пищевых добавок Е249 – нитрит калия и Е250 – нитрит натрия используются как консерванты и фиксаторы  окраски). Нитраты (пищевые добавки  Е51 – нитрат натрия и Е252 – нитрат калия) также могут поступать  из этих продуктов, где тоже используются консерванты и фиксаторы окраски.

Повышенному образованию  нитрозаминов в организме человека при соответствующем рационе (овощные консервы, копчености и т.п.) способствует курение, а также употребление ряда лекарств — анальгина, тетрациклина, теофедрина, анаприлина и некоторых других.

Во многих отечественных  продуктах питания нитрозосоединений содержится меньше, чем в импортных. Например, сосиски отечественного производства содержат 8,3 мкг/кг нитрозосоединений, а импортные — 181,0 мкг/кг.

Нитрозамины способны образовываться в желудочно-кишечном тракте человека при регулярном употреблении продукции, содержащей нитриты или нитраты. Дополнительным условием образования нитрозаминов является наличие свободных аминогрупп, например, в составе белка. Такие условия создаются при употреблении колбасных изделий, в которых содержится достаточно много белка и добавляется нитрит натрия в качестве фиксатора цвета. Также нитрозамины образуются также при копчении мясопродуктов и рыбы, при производстве пивного солода.

Основной же токсический  эффект нитрозаминов связан с их высокой канцерогенностью. Около 80% исследованных нитрозаминов оказались канцерогенами и мутагенами, а в опытах на животных доказано еще тератогенное и эмбриотоксическое действие нитрозаминов. Отмечена определенная органоспецифичность опухолей, вызываемых этими соединениями: нитрозамины приводят чаще всего к раку печени, пищевода, дыхательной системы, почек. В эксперименте на животных показано, что имеется прямая связь между возникновением опухолей и количеством поступивших в организм нитрозосоединений, причем низкие однократные дозы их при повторном поступлении суммируются и становятся опасными. Кроме того, эти вещества разрушают витамины А и В, нарушают функцию щитовидной железы.

Механизм токсического действия нитратов и нитритов одинаковый. Однако нитраты предварительно переходят (восстанавливаются) в нитриты. Это  происходит в результате условий  хранения пищевых продуктов, наличия  определенной микрофлоры, а также  в желудочно-кишечном тракте человека. Основной эффект нитратов и нитритов направлен на взаимодействие с гемоглобином крови и образования метгемоглобина.

Метгемоглобин не в состоянии  выполнять функции по переносу кислорода, в результате чего наступает гипоксия. Под воздействием фермента метгемоглобинредуктазы метгемоглобин способен опять переходить в гемоглобин – активность указанного фермента является одним из важнейших факторов, приводящих к отравлению. Так, у детей раннего возраста эта активность невелика, что обуславливает высокую токсичность нитритов и нитратов для них.

Содержание метгемоглобина в крови обычно варьирует около 2%, повышение его содержания до 10% для человека проходит незаметно. Только при 30% и более метгемоглобина в  крови наблюдают симптомы острой гипоксии (одышка, тахикардия, коричнево-серый  цианоз, гипотония, слабость, головная боль).

Всасывание нитратов и  нитритов в основном происходит желудке. При острых отравлениях нитратами  или нитритами, через несколько  часов после приема наблюдают  различные диспепсические расстройства с сочетанным увеличением печени и ее болезненностью при пальпации, снижение артериального давления, синусовую аритмию, боли в груди, одышку.

Для хронического отравления нитратами или нитритами характерны общая слабость, сильные головные боли, боли в области сердца, головокружение, потемнение в глазах, нарушение координации движений, онемение пальцев и др.

Допустимая суточная доза нитратов для человека составляет 300-325 мг, из них 210 мг приходится на долю пищевых  продуктов, а остальное количество человек получает из питьевой воды. Содержание нитратов регламентируется в свежих овощах, зелени и фруктах (от 60 до 2000 мг/кг).

Содержание нитритов нормируется  как регламентом по применению пищевых  добавок, так и нормами по безопасности, и составляет 30-50 мг/кг.

N-нитрозамины нормируются (по сумме основных нитрозаминов – НДМА и НДЭА) на уровне от 0,003 до 0,004 мг/кг. Для некоторых видов продукции не допускается их наличие.

В справочник "Пищевые загрязнители"

 

 

 

 

 

 

 

Нитраты, нитриты и нитрозамины

Следующая группа канцерогенных  веществ — некоторые соединения азота, о вредности которых в  последнее время много говорят  и пишут. К ним относится, например, «невинная» селитра, добавляемая в  ветчину и другие копчености из мяса и рыбы. Копчение с помощью нитратов (селитры) применяется уже по меньшей мере тысячу лет. Но сейчас во многих странах оно запрещено. Вместо селитры теперь используют нитриты, обычно в сочетании с аскорбиновой кислотой (витамин С). Этот способ современнее и дает лучшие, чем с селитрой, результаты. Но пока что это единственное средство, позволяющее получить продукты, удовлетворяющие требованиям, предъявляемым к копченостям, хотя бы традиционной корейке. Изучено почти 700 соединений-заменителей и... ничего! Ни одно не может заменить ни нитраты, ни нитриты, идеально предохраняющие продукты питания от порчи, сохраняющие их свежесть и цвет. 
Однако как нитраты, так и нитриты в определенных условиях превращаются в канцерогенные нитрозамины. Некоторые исследователи утверждают, что большое распространение рака желудка среди японцев объясняется не только тем, что в пищу попадают остатки волокон асбеста, используемого для очистки риса, но прежде всего привычкой есть копченую рыбу, пропитанную нитрозаминами. 
Известно, что нитрозамины становятся чрезвычайно опасными в присутствии афлатоксинов и других микотоксинов*, особенно при дефиците витаминов С и Е, прекрасно «блокирующих» или даже подавляющих образование этих соединений. К сожалению, для профилактических целей мы получаем их слишком мало. Следует отметить, что иногда бактериальная флора кишечника сама вырабатывает афлатоксины, обычно при недостатке соляной кислоты. 
Нитраты и нитриты могут также находиться в продуктах растительного происхождения, если их выращивать на почве, в которую с избытком вносятся азотные удобрения. Растения могут впитывать эти вещества из почвы «без меры». Конечно же, процесс этот сложен, он обусловлен множеством различных факторов, но все-таки прежде всего это объясняется неразумным использованием удобрений. Надо отметить, что разные растения в зависимости от их возраста и вида накапливают в себе различные количества нитратов. Например, молодые растеньица содержат их больше, чем взрослые, уже созревшие. Поскольку выращивание под пленкой или стеклом относительно дорого, почву неразумно переудобряют азотными удобрениями, чтобы растения быстрее росли, в результате ранние свежие овощи полны нитратов и нитритов. 
Нитраты для здоровых взрослых людей неопасны: они малотоксичны, легко выделяются с мочой. Но, однако, они становятся опасными, когда переходят в ядовитые нитриты. А это происходит в том случае, если человек страдает пониженной кислотностью или гастритами желудка и кишечника. Эти недомогания чаще всего встречаются у младенцев и стариков. 
Так что младенцам в первые месяцы жизни необходимо готовить соки из фруктов и овощей, выросших на неудобренной почве, например в собственном саду или огороде. Кроме того, при изготовлении соков для младенцев и стариков нужно строго придерживаться гигиены, так как именно бактерии превращают нитраты в нитриты. Соки должны быть абсолютно свежими или — как это делают американки — храниться в морозильной камере, чтобы не допустить чрезмерного развития в них бактерий. 
Младенцы подвержены отравлениям нитритами особенно в первые три месяца жизни. Тогда у них еще высок процент содержания эмбрионального гемоглобина, более чувствительного к вредным воздействиям, чем гемоглобин взрослых людей. Кроме того, не все энзимные системы такого молодого организма работают достаточно исправно. 
Бывает также, что вода в колодцах «отравлена» нитратами и нитритами. Это особенно часто наблюдается весной, когда поднимается уровень воды в почве и одновременно поля обильно удобряются азотными удобрениями. Проведенные в 1981 г. на территории одного из воеводств Польши исследования показали, что уровень содержания нитратов и нитритов в 78 % колодцев превышает допустимые нормы, разработанные Всемирной Организацией Здравоохранения (ВОЗ). Поэтому неудивительно, что именно в этом воеводстве чаще всего отмечаются случаи отравления грудных детей, особенно находящихся на искусственном вскармливании. В любом молоке — какие бы меры не принимались — всегда находятся микроорганизмы, легко и быстро превращающие нитраты из воды, добавляемой в молоко, в нитриты. 
Вредное действие нитритов объясняется прежде всего их сродством с красящим веществом крови (гема) и образованием метагемоглобина, неспособного переносить кислород. Гемоглобин оказывается как бы парализованным, приглушенным — наступает кислородное голодание организма. Отравление можно определить по появляющейся около губ коричнево-синей окраске кожи, постепенно распространяющейся на все тело. Другие признаки: рвота, учащенное дыхание и т. п. У взрослых и молодых людей часто развивается малокровие. Повторяем еще раз: витамины С и Е могут в таких случаях помочь, кроме того, они действуют профилактически. 
* Микотоксины — общее название ядовитых продуктов обмена веществ различных грибов.

ХИМИЯ В ШКОЛЕ  И ДОМА

 

НИТРАТЫ И НИТРИТЫ: 
методика определения 
в сельскохозяйственной 
продукции

Научно-исследовательская работа по химии и экологии

В последнее время во многих школах создаются научные  общества, в которых учащиеся приобщаются  к научно-исследовательской работе. Не исключение и наша школа. В прошлом  учебном году я со своей ученицей представила на суд компетентному  жюри, состоящему из научных сотрудников  хинганского государственного заповедника, данную работу на областную научно-практическую конференцию. Из 24 конкурсных работ 6 (в том числе и наша) были признаны победителями. 
Предлагаемый материал можно использовать как лекцию, сопровождаемую демонстрационным экспериментом (или лабораторными опытами, по усмотрению учителя) при изучении темы «Нитраты» в 9-м классе.

Цель работы. Изучить литературу о нитратах и нитритах, овладеть методикой их определения, определить содержание нитратов и нитритов в сельскохозяйственной продукции, купленной в магазине и выращенной на собственном огородном участке. 
Перспективные цели. Определить наличие нитратов и нитритов в зелени, овощах и фруктах, выращенных на полях района. Проверить соответствие нормам количества вносимых азотных удобрений.

План урока

Проблема нитратов и нитритов. 
Нитрозамины. 
Качество овощей и условия их выращивания. 
Определение нитратов в растениях. 
Определение нитритов в растениях.

 

 

 

 

 

Проблема нитратов и нитритов

Нитраты могут содержаться  в домашних блюдах

Проблема нитратов активно обсуждается общественностью  нашей страны. Попробуем разобраться  в этом вопросе и мы. 
Нитраты – соли азотной кислоты, например NaNO₃, KNO₃, NH₄ NO₃, 
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. 
Но почему же говорят об опасности нитратов? 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. Кроме того, из нитритов в присутствии аминов могут образоваться N-нитрозамины, обладающие канцерогенной активностью (способствуют образованию раковых опухолей). При приеме высоких доз нитратов с питьевой водой или продуктами через 4–6 ч появляются тошнота, одышка, посинение кожных покровов и слизистых, понос. Сопровождается все это общей слабостью, головокружением, болями в затылочной области, сердцебиением. Первая помощь – обильное промывание желудка, прием активированного угля, солевых слабительных, свежий воздух. Какова же безопасная доля нитратов? 
Допустимая суточная доза нитратов для взрослого человека составляет 325 мг в сутки. Как известно, в питьевой воде допускается присутствие нитратов до 45 мг/л. Рекомендуемое потребление продуктов питания, где используется питьевая вода (чай, первые и третьи блюда), примерно 1,0–1,5 л, максимум – 2,0 л в день. Таким образом, с водой взрослый человек может употребить около 68 мг нитратов. Следовательно, на пищевые продукты остается 257 мг нитратов. 
Исследования показали, что токсическое действие нитратов пищевых продуктов проявляется слабее, чем содержащихся в питьевой воде, примерно в 1,25 раза. Фактически безопасно с пищевыми продуктами потреблять 320 мг нитратов в сутки. 
Для овощей и фруктов установлены следующие значения предельно допустимых концентраций нитратов (табл. 1).

Таблица 1

Предельно допустимые концентрации нитратов 
в продуктах растениеводства

Продукт	Содержание,  мг/кг
Kартофель	250
Kапуста белокочанная ранняя	900
Kапуста бело-кочанная поздняя	500
Морковь ранняя	400
Морковь поздняя	250
Томаты	150/300
Огурцы	150/400
Свекла столовая	1400
Лук репчатый	80
Листовые овощи  (салат, петрушка, укроп)	2000
Перец сладкий	200
Kабачки	400
Дыни	90
Арбузы	60
Виноград	60
Яблоки, груши	60

Каковы же основные источники  пищевых нитратов? Практически это  исключительно растительные продукты. В животных продуктах (мясо, молоко) содержание нитратов весьма незначительно. Максимальное накопление нитратов происходит в период наибольшей активности растений при созревании плодов. Чаще всего  максимальное содержание нитратов в  растениях бывает перед началом  уборки урожая. Поэтому недозрелые овощи (кабачки, баклажаны) и картофель, а также овощи раннего созревания могут содержать нитратов больше, чем достигшие нормальной уборочной  зрелости. Кроме того, содержание нитратов в овощах может резко увеличиться  при неправильном применении азотистых  удобрений (не только минеральных, но и  органических). Например, при внесении их незадолго до уборки.

Овощи – источники нитратов

Мы говорили об общей закономерности накопления нитратов. Однако у различных  растений есть и свои индивидуальные особенности. Известны «накопители» нитратов. К ним относятся зеленые овощи: салат, ревень, петрушка, шпинат, щавель, которые могут накапливать до 200–300 мг нитратов в 100 г зелени. Свекла может накапливать до 140 мг нитратов (это предельно допустимая концентрация), а некоторые сорта и больше. А вот в других овощах нитратов значительно меньше. Фрукты, ягоды и бахчевые содержат нитратов очень мало (меньше 10 мг в 100 г плода). 
В растениях нитраты распределены неравномерно. В капусте, например, нитраты больше всего накапливаются в кочерыжке, в огурцах и редисе – в поверхностных слоях, в моркови – наоборот. В среднем при мойке и зачистке овощей и картофеля теряется 10–15% нитратов. Еще больше – при тепловой кулинарной обработке, особенно при варке, когда теряется от 40% (свекла) до 70% (капуста, морковь) или 80% (картофель) нитратов. Поскольку нитраты химически довольно активные соединения, то при хранении овощей их содержание уменьшается за несколько месяцев на 30–50%. 
Теперь, когда все известно о пищевых нитратах, попробуем представить их реальную опасность для здоровья. Рассмотрим основные источники нитратов. Начнем с зеленых овощей (салат, петрушка, укроп и т.д.). Их потребление практически редко превышает 100 г в день, а чаще всего около 50 г, т.е. с одной порцией можно получить менее трети от безопасной суточной дозы. (Выше отмечалось, что с учетом биоэквивалента безопасная доля нитратов в пищевых продуктах составляет около 320 мг.) Теперь перейдем к свекле. Ее, как известно, потребляют только в отваренном виде. Поскольку при варке (40%) и зачистке (10%) теряется половина нитратов, а общественное питание рекомендует порцию отваренной свеклы в 125 г, то со свеклой мы можем получить 100 мг нитратов (меньше трети суточной дозы). Картофель и капуста в отваренном виде потребляются порциями по 300 г. С учетом потерь при зачистке и кулинарной обработке с одной порцией этих продуктов можем потребить около 60 мг нитратов. 
Аналогичные расчеты были сделаны и по остальным овощам и другим кулинарным обработкам. Оказывается, при обычном рациональном потреблении овощей в свежем виде или кулинарнообработанном виде мы с пищевыми продуктами практически никогда не сможем превысить безопасную суточную дозу нитратов. Тем более что в соответствии с рекомендациями по рациональному питанию не следует постоянно питаться одними и теми же продуктами, например картофелем или капустой. 
Действительно, если обратиться к рекомендуемому рациональному среднему суточному набору продуктов, то картофеля следует потреблять 265 г (в расчете на покупной продукт), овощей и бахчевых – 450 г (включая 100 г капусты). Такой рацион может дать нам максимум 200 мг нитратов. Практически же, как показали расчеты, среднесуточное потребление нитратов с основными корнеплодами, овощами, бахчевыми и фруктами с учетом данных фактического питания и фактического содержания нитратов в пище не превышает 100 мг. При этом примерно треть нитратов попадает со свеклой, чуть меньше – с капустой и картофелем. На остальные овощи и фрукты – менее 10%. Если же нарушить принципы рационального питания, например, питаться одними овощами, да еще сырыми (как это рекомендуют некоторые поклонники вегетарианства и сыроедения, съедать до 1,5 кг сырых овощей в день), то тут действительно можно превысить безопасную дозу нитратов почти в два раза (более 650 мг в сутки), на что мы обращаем внимание. 
Для дополнительной безопасности нелишне вспомнить второй принцип рационального питания, предусматривающий необходимость разнообразия пищи. Поэтому не рекомендуем постоянно потреблять, да еще три раза в день, на закуску один и тот же овощ. Ограничивать же использование овощей и фруктов в питании из-за опасности нитратного отравления не следует, это лишит нас необходимых витаминов. За содержанием нитратов сейчас устанавливается строгий контроль в местах производства овощей и на торговых базах.