Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

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.

В белокочанной капусте наибольшее количество нитратов находится в верхушке стебля (кочерыжке). Верхние листья кочана содержат их в 2 раза больше, чем внутренние. И так же как у зеленых овощей, черешки листьев капусты отличаются более высоким содержанием нитратного азота, чем листовые пластинки.
Представители семейства тыквенных (кабачки, огурцы, патиссоны, арбузы, дыни, тыква) широко представлены в ассортименте продуктов питания человека. Содержание нитратов в огурцах и кабачках уменьшается от плодоножки к верхушке плода, их больше в кожице, чем в семенной камере и мякоти. Поэтому перед употреблением в пищу необходимо отрезать часть плода, примыкающую к хвостику. То же самое необходимо еде дать и с плодами патиссона, поскольку больше всего нитратов находится в этой зоне плода. Больше нитратов сосредоточено по периферии плодов, чем в их середине.
Зоны с разным содержанием нитратов и в корнеплодах. В нижней части корнеплодов, где расположены мелкие всасывающие корешки содержание нитратов всегда выше, чем в верхней и средней части. В середине корнеплодов моркови уровень нитратов выше, чем в коре, и снижается в направлении от кончика корня к верхушке. Высоким он остается и в верхней части корнеплода редьки и редиса. Свекла столовая отличается повышенной способностью накопления нитратов. У нее основное количество их содержится в верхней части и кончике корнеплода.
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.

2. Методика определения нитратов.

2.1. Определение нитратов в соке растений.

Оборудование, реактивы, материалы.

1)ступки малые с пестиками; 2) предметные стекла; 3) марлевые салфетки; 4) мелкие емкости – пузырьки из-под пенициллина с пробками; 5) пипетки химические на 5 мл; 6) пипетки медицинские; 7) скальпели; 8) 1%-ный раствор дифениламина в концентрированной серной кислоте; 9) исходный раствор NaNO₃ для построения калибровочной кривой; 10) дистиллированная вода;11) термостойкий химический стакан на 0,5 – 1 л для кипячения овощей; 12) электроплитка; 13) части различных овощей, содержащих наибольшее количество нитратов, с неокрашенным соком (капуста, огурцы, кабачки, картофель, дыня и др.).

Ход работы.

В один из пузырьков наливаем 10 мл исходного раствора NaNO_3,соответствующего по концентрации максимальному содержанию нитратов в овощах (см. табл. 1) – 3000 мг на кг. Следует отметить что в отдельных органах растений встречаются и значительно большие концентрации.

Готовят серию калибровочных растворов путем разбавления пополам предыдущего ( например, к 3 мл исходного раствора прибавляется 3 мл дистиллированной воды, взбалтывается и т.д.).получают серию растворов с разным содержанием нитратов: 3000, 1500, 750, 375, 188, 94, 47, 23 мг/кг.

Под предметное стекло подкладываем лист белой бумаги, на стекло капают две капли изучаемого раствора и две такие же капли дифениламина в трехкратной повторности. Описываются реакцию согласно следующей градации, которую можно использовать как для калибровочных растворов, так и для двух типов анализов ( по Церлинг, 1965).

Баллы

Характер окраски

Содержание нитратов, мг/кг

Сок или срез окрашиваются быстро и интенсивно в иссиня-черный цвет. Окраска устойчива и не пропадает

>3000

Сок или срез окрашиваются в темно-синий цвет. Окраска сохраняется некоторое время

3000

Сок или срез окрашивается в синий цвет. Окраска наступает не сразу

1000

Окраска светло-синяя, исчезает через 2-3 минуты

500

Окраска быстро исчезает, окрашиваются главным образом проводящие пучки

250

Следы голубой, быстро исчезающей окраски

100

Нет ни голубой, ни синей окраски. На целых растениях возможно порозовение

Следует отметить, что основой для определения содержания нитратов в соке должны быть собственные исследования, а не вышеприведенная таблица, т.к. окраска может варьироваться в зависимости от качества реактивов, срока их годности, температуры в помещении и др.

Нами была приготовлена своя школа для определения нитратов.(рис.1)

Рис.1 Стандартная школа для определения нитратов в соке растений.

Овощи и плоды расчленяют на части: зона, примыкающая к плодоножке, кожура, периферийная часть, серединная часть, кочерыжка (у капусты), жилки, лист без жилок.Вырезанные части мелко режем ножом и быстро растираем в ступке, сок отжимают через 2-3 слоя марли. 2 капли сока капают на чистое предметное стекло, положенную на белую бумагу, добавляют 2 капли дифениламина. Быстро описываем все наблюдаемые реакции согласно схеме. Повторность опыта 3-кратная. В случае сомнений в содержании нитратов в той или иной части овощной продукции капают рядом калибровочный раствор с известной концентрацией вещества и повторяем реакцию с дифениламином.

Анализ начинаем с сока капусты и картофеля, затем помещаем эти овощи в термостойкий химический стакан с кипящей дистиллированной водой и кипятим 10-15 минут, после чего анализируем и отварные овощи, и отвар. За время варки делаем анализ различных частей других овощей и плодов.

2.2. Определение нитратов в целых растениях.

Отрезаем у свежих растений части в виде толстых срезов: куски стеблей, черешков, плодов. Кладем их на плоскую восковую бумагу. Капаем на различные части среза по несколько капель 1%-ного раствора дифениламина в серной кислоте, отмечем окрашивание согласно выше приведенной шкале. При этом в случае малых концентрации нитратов в продукции и при отсутствии синей окраски может наступить порозовение ткани, вследствие ее обугливания от H₂SO₄ в реактиве дифениламина.

Указанный метод дает возможность оценить и сравнить разные ткани овощных и других растений прямо в поле. Он проверен и хорошо действует на хлебных злаках, картофеле, корнеплодах, овощах, бобовых, многолетних трав для оценки обеспеченности различных сельхозкультур азотом. Показано, что нитраты исчезают в фазе цветения, но их много в период вегетативного роста, который и должен быть использован для оценки. Нитраты сразу утилизируются (не проявляются в анализах) в меристемах, в почках, бутонах и цветках различных сельхоз культур.

2.3. Приготовление реактивов.

1) 1%-ный раствор дифениламина в серной кислоте: 1г дифениламина растворяют в 99 г концентрированной серной кислоты (плотностью 1,84). Это соответствует приблизительно 54 мл H₂SO₄ .

Расчет: p = m/V;

V = m/p = 53,8мл,

где: р – плотность,m – масса,V – объем.

2) Исходный раствор NaNO₃ для построения калибровочной кривой. Если растворить 1 г NaNO₃ в 1 л воды, то это будет соответствовать 729 мг/кг нитратов (по нитрат-иону):

85 – 1000 мг (1 г)

62 – Х

Х = 62*1000/85 = 729 мг/кг

где:

85 – молекулярный вес NaNO₃

62 – молекулярный вес нитрат-иона (NO₃)

однако, согласно табл. 1, наибольшее содержание нитратов в распространенных видах овощей – 3000 мг/кг

729 – 1000 мг (1 г)

3000 – Х

Х = 3000*1000/729 = 4,11 г

т.е. надо растворить 4,11 г соли в литре дистиллированной воды. Однако при небольом количестве анализов в учебных целях достаточно и 100 мл, т.е. 411мг NaNO₃ нужно растворить в 100 мл воды.

3. Результаты выявления нитратов в овощах и фруктах.

Таблица №1

Содержание нитратов в различных овощах.

Исследуемое растение	Часть Растения	Баллы		ПДК мг/кг		Содержание нитратов в мг/кг.
Картофель свежий (свой)	а)под кожурой б)серединная часть	а) 3 балла б) 2 балла		250		500 250
Картофель отварной (свой)	а)под кожурой б)серединная часть	а) 5 баллов б) 3 балла		250		3000 500
Капуста	Лист (1-2)	6 баллов		500		>3000
Капуста отварная	лист	В) 5 баллов				3000
Редис		5 баллов		400-1500		3000
Редька (своя)		0 баллов		1000		0
Огурец		0 баллов		150-400		0
Кабачок		5 баллов		400		3000
Томаты		1 балл		150-300		0
Морковь		2 балла		250-400		250
Морковь варёная		1 балл				0
Редька		6 баллов		1500-1800		>3000
Свекла		5 баллов	1400		3000
Лук репчатый		0 баллов	80		0

Таблица №2

Содержание нитратов в фруктах и зелени.

Исследуемое растение	Часть Растения	Баллы		ПДК мг/кг	Содержание нитратов в мг/кг.
Груша		0 баллов		60	0
Банан		3 балла		200	500
Мандарин		0 баллов		100-114	0
Яблоко		0 баллов		60	0
Арбуз (на сентябрь)		0 балл		60	0
ЗЕЛЕНЬ

Укроп	Стебель: Листья:	5 баллов 5 баллов	400-2200		3000
Петрушка	Стебель: Листья:	5 баллов 5 баллов		1700-2500	3000
Лук. Зеленый	Стебель: Листья:	5 баллов 3 балла		400-2200	3000 500

Выводы:
Проверка продукции растениеводства, сделанная в лаборатории колледжа , показала наличие нитратов в разном количестве в плодах, корнеплодах и зелени. Особенно велико содержание этих веществ в сельскохозяйственной продукции, выращенной в теплицах (зелень). Много – в кабачках и кочерыжке капусты. Причины связаны с видовой принадлежностью продуктов растениеводства и концентрацией нитратов в определённых частях растения, а также с условиями

выращивания этих культур.

Заключение.

Впервые заговорили о нитратах в нашей стране в 70-х годах, когда в Узбекистане случилось несколько массовых желудочно-кишечных отравлений арбузами, при их чрезмерной подкормке аммиачной селитрой.

Определение нитратов в различных овощах и фруктах 📙 Курсовая → 🆔 149576