Проблема нитратов и нитритов связана с нерациональным применением азотистых удобрений и

Обновлено: 05.10.2024

Аннотация научной статьи по сельскому хозяйству, лесному хозяйству, рыбному хозяйству, автор научной работы — Койка С. А., Скориков В. Т.

Показаны главные причины и особенности накопления нитратов и нитритов в растениеводческой продукции. Приведены предельно допустимые концентрации и их токсическое воздействие на организм человека. В работе также изложены основные способы снижения содержания нитратов и нитритов в продукции растениеводства.

Nitrates and nitrites in production vegetative

In spring the years period all vegetable production contains a plenty of nitrates. Therefore there is a necessity to establish a way of its hit and reduction of concentration to a plant. In work the main reasons and features of accumulation of nitrates and nitrites in crop are shown production. Maximum permissible concentration and their toxic influence on an organism of the person are given. In work as the basic ways of reduction of the maintenance of nitrates and nitrites in production.

НИТРАТЫ И НИТРИТЫ В ПРОДУКЦИИ РАСТЕНИЕВОДСТВА

С.А. Койка, В.Т. Скориков

Кафедра генетики, селекции и растениеводства Российский университет дружбы народов ул. Миклухо-Маклая, 8/2, Москва, Россия, 117198

Причинами избыточного содержания нитратов в растительной продукции наряду с высокими дозами азотных удобрений могут быть слабая освещенность, несбалансированность минерального питания, уборка недозревшей продукции, видовые и сортовые особенности растений, а также другие факторы агротехнического и экологического характера.

Повышенное содержание нитратов ухудшает качество продукции (уменьшается содержание витамина С и незаменимых аминокислот, изменяется состав макро- и микроэлементов, снижаются органолептические свойства), в результате чего продукты оказывают отрицательное действие на организм человека, которое усиливается еще и тем, что в продуктах и желудочно-кишечном тракте человека они могут восстановиться до нитритов, токсическое действие которых значительно сильнее. Нитриты, в свою очередь, взаимодействуя с аминами, образуют нитрозаселеины, обладающие канцерогенными свойствами.

Проблемы, связанные с накоплением нитратов в растительной продукции, особенно в условиях интенсивной химизации земледелия, определили необходимость систематического контроля за содержанием этих токсикантов в овощах, картофеле, бахчевых культурах, плодовых и кормовых [2].

Нитраты и нитриты являются естественными компонентами растительного организма. Поэтому считаем, что необходимы профессиональные разъяснения по основным аспектам нитратной проблемы в свете имеющихся научных данных.

Азот — один из главных элементов, необходимых для растений.

В растения он поступает из почвы, главным образом в виде солей азотной кислоты (нитраты) и аммония (аммиачные соединения), которые имеют равноценное значение в питании. Поступившие в растение минеральные соединения азота проходят сложный цикл превращений, конечным этапом которых является включение их в состав аминокислот и белковых молекул (без азота нет белка, а без белка нет жизни). Минеральные и органические соединения, содержащие азот в почве, в процессе нитрификации превращаются в нитраты — основной источник азотного питания растений. В самом же растении разные соединения азота выполняют различные роли. Нитраты являются транспортной (несвязанной) формой азота и их больше содержится в проводящих органах (в стебле, черешках и жилках), меньше — в пластинке листа, плодах, семенах [3].

Нитраты, по каким либо причинам не вовлеченные в синтез белка, могут накапливаться в растениях в значительных количествах (до 20% от общего содержания азота), причем растениям они не вредят, выполняя роль резервного азота для синтеза аминокислот и белков. Недостаток азота задерживает рост и развитие растений, в первую очередь листьев и вегетативных органов. При этом растения приобретают светло-зеленую окраску с желтоватым оттенком как результат уменьшения количества хлорофилла. Усиленное азотное питание при недостатке фосфатного и калийного очень часто приводит к неравномерности созревания растений, затягивая вегетационный период. Трансформация нитратов может происходить и в сырой фитомассе. Образование нитритов обусловлено только высокой активностью нитратредуктазы, являющейся основным фактором регуляции восстановления нитратов. Микробиологический переход нитратов в нитриты установлен при хранении овощей и продуктов их переработки уже в течение 10—12 часов при комнатной температуре. Установлено, что восстановление нитратов в нитриты в сырой растительной массе происходит постоянно в обычных условиях. Сначала значительная часть нитратов в быстром темпе превращается в нитриты в результате активного функционирования нит-ратредуктазы [8].

В дальнейшем, видимо, начинается постепенное инактивирование фермента и скорость процесса восстановления замедляется. Однако в результате микробиологического восстановления нитратов содержание нитритов в фитомассе в течение длительного времени (48—60 часов) остается на постоянном уровне.

В этой связи при проведении текущего санитарно-гигиенического контроля пищевых растений, овощей, фруктов и продуктов их переработки, особенно при длительном хранении, необходимо устанавливать не только наличие нитратов, но и нитритов, потому что последние могут образовать с алифатическими аминами нитрозоамины, оказывающие канцерогенное действие. Восстановление нитратов в нитриты происходит во всех случаях, когда развиваются процессы самосогревания в зеленых растениях, нитриты образуются при ранних заморозках. Переход нитратов в нитриты происходит даже при непродолжительном хранении (1,5—2 часа), особенно в жаркую погоду [1].

Токсическое действие нитратов и нитритов проявляется в резком увеличении содержания метгемоглобина в крови. Связанное с этим уменьшение снабжения органов и тканей организма кислородом (гипоксия) ведет к изменению функций центральной нервной системы, сердечно-сосудистой системы и т.д. Особенно чувствительны к нитратам дети раннего возраста, лица преклонных лет, беременные женщины, больные, страдающие заболеваниями дыхательной и сердечно-сосудистой систем [13].

Проблема вредного влияния повышенных доз нитратных и нитратных форм азота обсуждалась Продовольственной комиссией ООН, Всемирной организацией здравоохранения (ВОЗ) и Академией медицинских наук. Решением данной проблемы занимаются медики, работники сельского хозяйства, агрохимики и селекционеры. Главной причиной накопления нитратов в продукции растениеводства считается применение высоких доз азотных туков.

В 1988 году Министерством здравоохранения утверждены новые санитарно-гигиенические нормы, распространяющиеся на различные виды продукции (мг NO3 на 1 кг): капуста белокочанная ранняя — 900, капуста белокочанная поздняя — 500; морковь ранняя — 400, морковь поздняя — 250; томаты — 150; огурцы — 150; свекла столовая — 1400; лук репчатый — 80, лук перо — 600; листовые овощи (салаты, шпинат, щавель, капуста салатная, петрушка, сельдерей, кинза, укроп и т.д.) — 2000; дыни — 90, арбузы — 60; перец сладкий — 200, кабачки — 400; виноград столовых сортов — 60, яблоки — 60, груши — 60.

Продовольственной и сельскохозяйственной комиссией ФАО установлено, что суточное потребление человеком нитратов не должно превышать 500 мг. В США эта доза выше — 700 мг в сутки. Но в литературе имеются указания на то, что суточная доза не должна превышать 240 мг, а по нормативам, разработанным для Эстонии — 100 мг. Для взрослого человека она в РФ равна 300— 325 мг, а для детей не должна превышать 5 мг на 1 кг массы тела [11].

Предельно допустимая концентрация (ПДК) нитратов в овощной продукции в различных странах мира колеблется в значительных пределах. В РФ установлены самые низкие ПДК по сравнению с зарубежными странами. Так, например, ПДК нитратов для столовой свеклы составляет в Чехии 3500 мг, в Австрии — 3500 мг, в США — 3600 мг, в Голландии — 4000 мг при норме в РФ 1400 мг на 1 кг сырой массы.

С 1986 года действуют временные гигиенические нормативы содержания ^нитрозоаминов в пищевых продуктах, согласно которым концентрация этих канцерогенных веществ не должна превышать 0,002 мг на 1 кг.

Ученым известно около 20 факторов, влияющих на содержание нитратов в растениях. Многие из них неуправляемы. Большое влияние на содержание нитратов в растительной продукции оказывают условия минерального питания. Установлено, что повышенные несбалансированные дозы минеральных удобрений, особенно азоты, приводят к снижению качества продукции — уменьшению сахаров, ухудшению сохранности вследствие задержки созревания и накоплению в тканях минеральных форм азота. Применение избыточных доз азотных удобрений при несоблюдении прочих факторов (недостатке фосфора, калия, нарушении температурного режима, а также влажности почвы и воздуха) приводит к накоплению нитратов в продукции растениеводства в дозах, токсичных для человека [5; 10]. Все овощи, возделанные в теплицах, по сравнению с открытым грунтом содержат в 2—12 раз больше нитритного азота. Установлено, что больше всего нитратов в овощах накапливалось при использовании нитратных форм (аммиачная, калийная, натриевая селитры) и гораздо меньше при использовании аммонийных форм (карбамид, сульфат аммония). Фосфорные удобрения не являются прямым поставщиком азота для растений, но при одностороннем их внесении, изменяя сбалансированность элементов питания, улучшая условия корневого питания, они оказывают косвенное воздействие на биологические процессы в растениях и на уровень содержания нитратов и общего азота [9].

Важна также роль калия. Калий способствует синтезу углеводов и органических кислот, влияя на интенсивность связывания нитратов в органические соединения.

Важное значение для профилактики накопления нитратов в растениях имеет применение микроэлементов. Так, недостаток в почве металлов, активирующих редуктазу (молибдена, железа, меди, ванадия, марганца и т.д.), тормозит утилизацию нитратного азота растениями.

Действие указанных микроэлементов на накопление нитратов зависит от множества почвенно-климатических факторов, применения различных видов удобрений и содержания макро- и микроэлементов в почве.

Сильнее влияют на скорость восстановления нитритов в растении такие факторы: погодные условия, освещенность, тип почвы. Интенсивность освещения обусловливает активность фермента нитратредуктазы. Применение малопрозрачной пленки, загрязнение стекла теплицы также замедляют утилизацию поступивших в растения нитратов и увеличивает их содержание [12].

Неблагоприятные для фотосинтеза климатические условия (длительная засуха при высокой температуре или похолодание при пасмурной погоде, заморозки) способствуют наиболее интенсивному накоплению нитратов.

Недозрелые овощи содержат значительное количество нитратов.

Одним из факторов, влияющих на накопление нитратов, является генетическая особенность сортов. Данные научных учреждений показывают, что между различными сортами и гибридами разница в содержании нитратного азота составляют от двухсот до пятисот процентов.

Фактором, влияющим на накопление нитратов, относится густота стояния растений и размер корнеплодов. Больше всего они накапливаются в крупных корнеплодах моркови и свеклы. А загущение растений в полевых условиях ведет к преобладанию в урожае корнеплодов небольшого размера с низким содержанием нитратов.

На тяжелых почвах овощные культуры накапливают нитратов больше, чем на легких. На накопление нитратов оказывает влияние и режим орошения овощных культур. Избыток воды влияет на растворимость азотных удобрений, и нитраты, как правило, выносятся за пределы корнеобитаемой зоны, тем самым уменьшается их содержание в растениях. Вместе с тем на увеличение содержания нитратов влияют болезни, вредители с/х культур, способы предпосевной обработки почвы.

Под каждую культуру минеральные удобрения вносят в правильном соотношении элементов питания. Фосфорные и калийные удобрения снижают отрицательное действие азотных.

Известно, что в значительной степени возрастает концентрация нитратов в овощах при использовании нитратных форм удобрений — аммиачной, калийной и натриевой селитр. Подкармливать растения лучше амидными или аммонийными формами (карбомид, сульфатамонил). Амидная форма азота мочевины более безопасна, она разлагается в почве с образованием аммиака. Амми-

ачный азот поглощается растениями и включается в аминокислотные белки без накопления нитратов. В пасмурную погоду и при ослабленном метаболизме, особенно в защищенном грунте, аммонийная форма удобрений может привести к отравлению растений аммиаком. Поэтому лучше использовать нитратные формы. Избыток нитратов в продукции можно получить при чрезмерном удобрении почвы органикой. Поэтому важным фактором регулирования содержания их является совместное применение органических и минеральных удобрений [7].

Азотные подкормки в открытом грунте прекращают за 1,5—2 месяца до уборки урожая. Чем больше срок от последней подкормки до уборки, тем меньше нитратов в продукции.

С осторожностью нужно применять пестициды, так как вместе с нитратами они могут создавать дополнительный неблагоприятный фон, некоторые из них могут служить предшественниками №нитрозосоединений. В засушливые годы при внесении высоких доз азотных удобрений в почву растения накапливают большое количество нитратов. В этой связи регулярный полив овощей способствует умеренному и равномерному азотному питанию растений, значительно снижая накопление нитратов.

Важно не загущать посевы, правильно формировать растения, не допуская избыточной листовой поверхности. Изменяя густоту стояния растений, можно существенно снизить содержание нитратов.

Необходимо знать распределение нитратов по различным органам растений. Установлено, что они в основном накапливаются в стеблях, корнях, корнеплодах, черешках и жилках листьев и меньше в плодах. Например, у капусты в наружных листьях содержится нитратов вдвое больше, чем во внутренних, в кочерыге еще больше. В плодах огурцов содержание нитратов в пять раз больше в кожуре, чем в мякоти. У столовой свеклы они концентрируются в хвостике и в верхушке корнеплода. Содержание их в восемь — десять раз выше, чем в середине корнеплода. Такое же размещение нитратов у редиса и редьки [4].

Содержание нитратного азота зависит от возраста растений. По мере созревания овощей уровень нитратов в них снижается. Необходимо убирать овощи спелыми, не дожидаясь перезревания. Часто переросшие корнеплоды столовой свеклы, массой 400 г и более, кабачки содержат повышенное количество нитратов. У моркови лучшее качество корнеплода отмечено при его массе 100— 200 г. Сбор овощей лучше производить во второй половине дня в солнечную погоду. Повышенное содержание нитратов в зелени нейтрализуется в ней аскорбиновой кислотой (витамина С).

При варке, бланшировании, консервировании, солении, квашении и очистке уровень нитратов уменьшается. Первые 3—4 дня после подобной обработки образования нитритов из нитратов идет ускоренно. В этой связи нельзя употреблять свежезасоленную капусту, огурцы и другие заквашенные овощи раньше, чем через 10—15 дней. При длительном, в течение двух часов, вымачивании в воде листьев петрушки, укропа, салата из них вымывается 15—20% нитратов [6].

Таким образом, нитрат и нитрит ионы — естественные компоненты растений. Практически избавиться от нитратов совсем невозможно. К этому явлению человеческий организм приспособился в ходе эволюции. Достаточно снизить количество нитратов в суточном рационе человека. Минеральные и органические удобрения становятся опасными и приносят вред при неправильном их хранении и применении. Для предотвращения накопления нитратов в плодах и овощах необходимо повышать культуру земледелия, уровень агротехники в садах и огородах.

[1] Гайлитис М. Еще раз о нитратах // Наука и мы. — 1990. — № 6. — С. 2.

[2] Глунцев Н.М., Дмитриева Л.В., Макарова С.О. Как снизить содержание нитратов в продукции // Картофель и овощи. — 1990. — № 1. — С. 24—28.

[3] Дерягина В.П. Ах, нитраты! И кто же вас выдумал? // Здоровье. — 1989. — № 9.

[4] Мугниев А.Ф., Посмитная И.В. Содержание нитратов в овощах можно регулировать // Картофель и овощи. — 1989. — № 1.

[5] Покровская С.Ф. Пути снижения содержания нитратов в овощах. — М., 1988.

[6] Рычков А.Л. Нитратная кухня // Химия и жизнь. — 1989. — № 7.

[7] Соколов О.А. Нитраты под строгий контроль // Наука и жизнь. — 1988. — № 3.

[8] Соколов О.А. Особенности распределения нитратов и нитритов в овощах // Картофель и овощи. — 1987. — № 6.

[9] Соколов О., Семенов В., Агаев В. Нитраты в окружающей среде. — Пущино, 1990.

[10] Сопильняк Н.Т., Федотова Л.С. Удобрения и качество продукции // Картофель и овощи. — 1987. — № 5. — С. 18—19.

[11] Чапкявиченс Э.С. Как уменьшить содержание нитратов и нитритов в овощах // Здоровье. — 1988. — № 3.

[12] Черпяева И.И. Экологические проблемы использования азотных удобрений // Химизация сельского хозяйства. — 1990. — № 4. — С. 20—21.

[13] Эвенштейн З. Нитраты, нитриты, нитрозамины // Общественное питание. — 1989. — № 3.

NITRATES AND NITRITES IN PRODUCTION VEGETATIVE

S.A. Kojka, V.T. Skorikov

Department of genetics and plant growing Russian People’s Friendship University

Miklucho-Maklay str., 8/2, Moscow, Russia, 117198

Овощи, наряду с фруктами, являются одним из основных источников витаминов, микроэлементов, пектинов и органических кислот для человеческого организма. Однако именно с овощами в организм человека поступает наибольшее количество нитратов и нитритов. Будучи естественным звеном единой цепи — круговорота азота в природе, в умеренных дозах нитраты абсолютно безвредны. У здоровых людей они быстро всасываются и быстро выводятся из организма. Допустимая безопасная суточная доза их для человека — 5 мг на 1 кг массы. Однако длительное и обильное поступление нитратов в организм человека может отрицательно влиять на состояние здоровья.

Большую опасность для здоровья людей представляет восстановленная форма нитратов — нитриты. В растительной пище их концентрация обычно очень мала, не более 1 мг/кг сырой массы, но при поступлении в организм нитратов в составе овощной продукции нитриты могут восстанавливаться из нитратов в желудочно-кишечном тракте при недостатке в нем специальных ферментов. Различные виды овощных культур в разной степени накапливают нитраты: одни более склонны к их концентрированию в тканях, другие — менее. Количество нитратов в овощах зависит от биологических особенностей растений. Особенно много нитратов (1000— 1500 мг/кг) накапливают шпинат, салат, редис, сельдерей, листовая капуста, брокколи, столовая свекла. Среднее количество отмечено у белокочанной и цветной капусты, огурца, моркови (100—1500 мг/кг). Меньше всего содержится нитратов в луке, помидорах, баклажане, перце, зеленом горошке.

Растения, вегетативная масса которых поражена вредителями или болезнями, накапливают нитратов больше, чем непораженные. Много нитратов содержится в недозрелых овощах. Овощи последних сборов обычно содержат меньше нитратов, чем в первые сборы.

При использовании овощей в пишу необходимо учитывать различное содержание нитратов в разных частях и органах растений. В овощах нитраты распределены неравномерно. У листовых овощей нитраты накапливаются в основном в черешках и жилках листьев. Содержание нитратов в плодах кабачка и огурца уменьшается от плодоножки к верхушке, а у патиссона — от поверхностного слоя к сердцевине. В кончиках корнеплодов моркови, свеклы, редиса, репы, редьки содержание нитратов больше, что связано с наличием в них мелких всасывающих корешков. В сердцевине корнеплода моркови уровень нитратов выше, чем в кожице, а в направлении от кончика корня к верхушке он снижается. У столовой свеклы особенно много нитратов в верхушке и в кончике корня. Верхние листья капусты содержат нитратов примерно в 2 раза больше, чем внутренние, а наибольшее количество нитратов накапливается в кочерыжке. У картофеля более низкий уровень нитратов в мякоти клубня по сравнению с сердцевиной.

Содержание нитратов в овощной продукции зависит от почвенно-климатических условий, биологических особенностей растений, агротехнических приемов, сортов, условий освещения, сбалансированности по основным элементам питания, обеспеченности почвы микроэлементами, сроков посева и уборки овощей и ряда других факторов, частью которых можно управлять.

Часто одной из основных причин повышенного содержания нитратов в овощах считают внесение в почву недопустимо высоких доз азотных удобрений. Это в определенной мере справедливо, однако причины накопления нитратов в растениях следует рассматривать в комплексе.

Источником избыточного накопления нитратов в растениях могут быть не только удобрения, но и естественные запасы азота в почве. Накопление нитратов в овощной продукции возрастает при неблагоприятных погодных условиях: в годы с холодным и пасмурным летом поглощенные из почвы нитраты не полностью расходуются на построение органических соединений и аккумулируются в тканях растений в свободной форме. Однако постоянно повышенные температуры в течение вегетационного периода также способствуют повышению концентрации нитратов в овощах. Степень освещенности растений оказывает значительное влияние на процесс аккумуляции нитратов: при плохой освещенности и недостатке солнечной радиации содержание нитратов в овощах резко увеличивается. Поэтому очень важно не загущать посевы и посадки овощных культур и поддерживать чистоту стекол в теплицах.

В условиях хорошей обеспеченности влагой накопление нитратов в овощах усиливается, а при длительном недостатке — снижается. Содержание нитратного азота в овощах увеличивается при несбалансированности минерального питания, при внесении высоких доз азотного удобрения весной и при проведении поздних подкормок азотом. В овощной продукции летних посевов нитратов содержится больше, чем при весенних посевах. Это, вероятнее всего, связано с большей интенсивностью солнечной освещенности летом, а также с изменением концентрации азота в почве после весеннего внесения азотных удобрений.

Качество овощей можно существенно улучшить, соблюдая ряд несложных приемов, к которым можно отнести оптимизацию минерального питания, подбор сортов, поддержание оптимальной освещенности растений, обработку и режим увлажнения почвы, сроки посева и уборки урожая.

Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику

Проблемы снижения содержания нитратов в продукции. Нитраты - это соли азотной кислоты, которые накапливаются в продуктах и воде при избыточном содержании в почве азотных удобрений. Исследователями США, Германии, Чехословакии, России установлено, что нитраты и нитриты вызывают у человека метгемоглобинемию, рак желудка, отрицательно влияют на нервную и сердечно-сосудистую системы, на развитие эмбрионов. Метгемоглобинемия — это кислородное голодание (гипоксия), вызванное переходом гемоглобина крови в метгемоглобин, не способный переносить кислород. Метгемоглобин образуется при поступлении нитритов в кровь. При содержании метгемоглобина в крови около 15% появляется вялость, сонливость, при содержании более 50% наступает смерть, похожая на смерть от удушья. Заболевание характеризуется одышкой, тахикардией, цианозом в тяжелых случаях — потерей сознания, судорогами, смертью. Отметим сразу: сельскохозяйственной продукции без нитратов не бывает, поскольку они являются основным источником азота в питании растении. Поэтому для получения не только высоких, но и высококачественных урожаев необходимо вносить в почву минеральные и органические азотные удобрения. Потребность же растений в азоте определяется многими факторами: видом культуры, сортами, погодными условиями; свойствами почвы и количеством ранее применявшихся удобрении. К сожалению, приходится констатировать, что проблемы нитратов в сельскохозяйственной продукции тесно (напрямую) связаны с крайне низкой культурой земледелия как на совхозных полях, так и на приусадебных участках. Неоправданное применение высоких и сверхвысоких доз азотных удобрений ведет к тому, что избыток азота в почве поступает в растения, где он накапливается в больших количествах. Кроме того, азотные удобрения способствуют минерализации органического вещества почвы и как следствие усилению нитрификации и соответственно поступлению нитратов из самой почвы. Особую тревогу вызывает применение бесподстилочного навоза под овощи. Учитывая, что жидкая фракция навоза легко нитрофицируется в почве под действием микроорганизмов, растения легко накапливают избыточное количество нитратов. В связи с этим следует запретить использование бесподстилочного навоза при выращивании овощных культур, применять его можно только после компостирования с соломой или торфом и вносить в почву только осенью. Самая ранняя продукция (зеленые овощи, лук, редис, огурцы) стоят всегда дороже, хотя в ней содержится в 3—5 раз нитратов больше, чем в более поздней. То же самое происходит с овощами, выращенными в парниках и теплицах. Хорошо известно, что овощи, выращенные в закрытом грунте, содержат в 3—4 раза больше нитратов, чем те же овощи, выращенные в поле. Овощи закрытого грунта хуже и по другим качественным показателям. Основные источники нитратов в ненарушенных и агроландшафтах — органическое вещество почвы, минерализация которого обеспечивает постоянное образование нитратов. Скорость минерализации органического вещества зависит от его состава, совокупности экологических факторов, степени и характера землепользования. Поэтому динамика нитратов в земных экосистемах определенным образом связана с малым биологическим круговоротом азота. Сельскохозяйственное использование почвы приводит к уменьшению запасов органического азота. Убыль почвенного азота усиливается при проведении агротехнических мероприятий, стимулирующих минерализацию органического вещества (севообороты с паром и пропашными культурами, интенсивная обработка почвы, внесение повышенных доз минеральных удобрений). В этой связи роль почвенного азота в загрязнении природных вод нитратами и в накоплении растениями, по-видимому, более существенная, чем считалось до сих пор.

Круговорот азота в природе и источники его поступления в окружающую среду.

Бурное развитие науки и техники за последние десятилетия повлекло за собой изменения и в круговороте азота в природе.

В настоящее время в атмосферу выбрасываются значительные количества связанного азота.

Основными антропогенными источниками такого выброса являются стационарные установки и автотранспорт, сжигающие топливо. Ежегодно в атмосферу городов поступает с продуктами сгорания более 50 млн т окислов азота и с выбросами химической промышленности — 25 млн т.

Накопление нитратов (нитритов) в окружающей среде превратилось в серьезную проблему, особенно когда возросло применение азотсодержащих минеральных удобрений. Производство и потребление минеральных удобрений увеличивается во всем мире. Нитраты в основном поступают в почву в виде высококачественных удобрений.

Это аммиачная селитра, которая содержит 34-34,5 % азота и признана универсальным азотным удобрением, нитрат аммония (используется для выращивания хлопка., льна, конопли, овощей).

Ценными удобрениями являются и другие производные азотной кислоты. Калиевая селитра, например, содержит одновременно два необходимых для растений вещества — калий и азот, она входит в состав сложных удобрений, улучшая их физико-химические свойства.

Азот, включенный в состав растительных и животных организмов, рано или поздно возвращается в почву, где он минерализуется до нитритов. Нитраты как важная составная часть круговорота азота в природе присутствуют фактически во всех средах окружающего мира: в атмосферном воздухе, водоемах, почве и растениях.

Пути поступления нитратов и нитритов в организм человека

Нитриты — производные азотной и азотистой кислот. Они устойчивы при обычных условиях и хорошо кристаллизуются; под воздействием высоких температур нитраты щелочных и щелочноземельных металлов разлагаются.

Установлено, что независимо от источников поступления нитраты как хорошо растворимые в воде соединения включаются в общий цикл нитратного азота, дальнейшие видоизменения которого зависят от конкретных условий. Так, например, представляет интерес использованный растениями азот.

Наибольшая часть его подвергается денитрофикации почвенными микробами и в виде газов аммиака, окислов азота или газообразного азота улетучивается в атмосферу. Другая часть азота усваивается почвенными микроорганизмами. Оставшаяся, наиболее значительная, часть не закрепленного почвой азота выносится из плодородного слоя и безвозвратно теряется, загрязняя малые реки, пруды и другие поверхностные водоемы.

Таким образом, применение азотсодержащих минеральных удобрений, особенно их внесение, сопровождаются побочными неблагоприятными последствиями, проявляющимися в виде непроизводительных потерь азота, который накапливается как загрязнитель в окружающей среде.

Выбросы производства минеральных удобрений способствуют повышению содержания нитратов в пищевых растительных продуктах и питьевой воде.

Основные пищевые цепи миграции нитратов:

промышленные производства — атмосферный воздух — водоемы — питьевая вода — человек; азотные минеральные удобрения — почва — газообразные окислы азота — атмосферный воздух — водоемы — питьевая вода — человек; азотистые минеральные удобрения — почва — грунтовые воды — водоемы — питьевая вода — человек; азотистые минеральные удобрения — почва — растения — растительные пищевые продукты — человек.

Последствия избыточного внесения азотсодержащих удобрений

Превышение норм использования азотосодержащих удобрений приводит не только к накоплению в растениях нитратов, но и к снижению пищевой ценности продуктов растениводства, что выражается в уменьшении содержания в них углеводов (сахар, крахмал), витаминов и незаменимых аминокислот, изменении состава минеральных веществ.

Поэтому высокий уровень нитратов в картофеле и овощах свидетельствует о низкой пищевой ценности таких продуктов. Например, нерациональное применение азотных минеральных удобрений снижает количество витаминов С, РР, В2 и Е в овощах и картофеле, а также резко ухудшает их способность к хранению.

Но главная опасность злоупотребления минеральными удобрениями связана прежде всего с накоплением в них помимо нитратов и нитритов нитрозосоединений — сильных канцерогенов (вещества, способствующие развитию злокачественных опухолей), обладающих токсическими свойствами.

Установлено, что с увеличением доз минеральных удобрений повышается суммарное количество нитрозосоединений в зерновых и овощах. Нитрозамины — продукты реакции нитратов с вторичными аминами. Они могут, передаваясь по пищевой цепи, концентрироваться в растениях.

Например, кормовая капуста содержит более 3,4% бензпирена (канцероген), что объясняют более длительным адаптационным периодом этого вида капусты, а значит, и большим накоплением этого вещества, поступающего из воздуха. Морковь и другие корнеплоды аккумулируют самые различные ядовитые вещества из почвы. При избыточном удобрении шпинат переводит нитраты в нитриты, а последние служат исходным материалом для образования нитрозаминов.

Загрязнение нитратами продуктов животного происхождения происходит в основном через корм и питьевую воду, которые потребляют сельскохозяйственные животные. Нитраты и нитриты попадают также в колбасные изделия, копчености, сыры и другие продукты при их использовании в качестве пищевых добавок. Обычно именно во втором случае в мясных продуктах, обработанных нитратами или нитритами, находят нитрозамины.

Концентрация нитрозаминов в продуктах питания существенно различается. Молочные и растительные продукты, а также напитки и соки содержат их в количествах, в основном не превышающих 2 мкг/кг.

Самое высокое содержание вредных веществ было обнаружено в солонине и ветчине, значительное количество — в высокобелковых, кулинарно обработанных рыбных и мясных продуктах. В больших количествах нитрозамины обнаруживаются в полукопченых колбасных изделиях. Это связано с использованием при копчении дыма, в состав которого входят окислы азота (способствуют синтезу нитрозаминов в продуктах). В копченой рыбе нитрозаминов выявлено больше, чем в свежей.

При исследовании пищевых продуктов нитрозамины были выявлены в колбасе копченой, сухой и салями, жареном беконе, ветчине, копченой сельди, сыре, молоке, муке, пшенице, грибах. По частоте их обнаружения на первое место можно поставить рыбопродукты, мясные изделия, солод и пиво (до 100%); в молочных продуктах, напитках, соках, растительной продукции она достигает 71-81%.

Наиболее благополучными в этом отношении оказалось свежее мясо, мясные и рыбные консервы.

При анализе продуктов из свинины наибольшее их количество было установлено в корейке, особенно сырокопченой, окороках и шкварках. Мясные продукты, характерные для национальной кухни среднерусской полосы (сало, солонина), как правило, заготовляются в домашних условиях. Это повышает содержание в них нитрозаминов (в свежеприготовленной продукции их значительно меньше).

Особо заметим важность правильной кулинарной обработки продуктов. Так, жаренье бекона нитритного посола существенно повышает концентрацию в нем нитрозаминов.

Воздействие на организм нитратов, нитритов и нитрозаминов. В нашей стране принята допустимая суточная доза нитратов для взрослого человека — 300-325 мг; для детей она рассчитывается исходя из массы тела ребенка и допустимой дозы, равной 5 мг нитратов на 1 кг массы тела.

В зависимости от уровня поступления нитратов в организм и длительности воздействия можно говорить об остром или хроническом отравлении. Чаще оно отмечается у людей, страдающих заболеваниями желудочно-кишечного тракта и дыхательной системы.

Возможны токсичные эффекты от действия повышенных количеств нитратов и нитритов: нарушение функции ферментных систем и пищеварения; отрицательное воздействие на центральную нервную систему, обмен веществ, эндокринные железы и сердечно-сосудистую систему; иммунологические расстройства; эмбриотоксическое действие.

Под действием кишечной микрофлоры нитраты восстанавливаются в организме в нитриты, которые пагубно влияют на гемоглобин крови, способствуя развитию метгемоглобинемии. В возникновении хронической нитратно-нитритной метгемоглобинемии помимо колбасных изделий и копченостей большую роль играют многие растительные продукты. Так, повышенное содержание нитритов в некоторых растениях (например, в шпинате) может вызвать метгемоглобинемию у детей.

Нитрозамины оказывают разнообразное отрицательное воздействие на организм человека, преимущественно поражая печень и способствуя к развитию злокачественных опухолей.

Профилактика отравлений нитратами, нитритами и нитрозаминами

Проблема снижения содержания нитритов в продуктах питания, на наш взгляд, должна быть рассмотрена по трем направлениям: выращивание и уборка сельскохозяйственной продукции, ее хранение и транспортировка, и кулинарная обработка пищевых продуктов.

Хранение и транспортировка сельскохозяйственной продукции имеют важное значение, поскольку предотвращают переход нитратов в нитриты. Установлена зависимость концентрации нитратов в овощах от условий их хранения.

При постоянной температуре и влажности воздуха, усиленной вентиляции помещения, где хранится продукция, через 8 мес содержание нитратов составляет примерно 40-50% от исходного количества.

Поэтому, чтобы снизить уровень нитратов до нормального, свеклу столовую с двукратным превышением действующих нормативов допустимого их содержания можно закладывать на длительное хранение (6 мес) в овощехранилище обычного типа, а капусту белокочанную с шестикратным превышением допустимого содержания нитратов — в искусственно охлаждаемое (при 0 °С) овощехранилище (23 мес).

Оказалось, хранение овощей в анаэробных условиях (при отсутствии воздуха) тормозит образование нитритов (хотя ускоряет разрушение витаминов). Уменьшает накопление в продукции нитритов и правильная закладка овощей на хранение.

Если овощи загрязнены землей, имеются поврежденные листья, то это создает благоприятные условия для проникновения микроорганизмов внутрь растений, что способствует образованию в них нитритов.

Поэтому важно не допускать загрязнения и повреждения закладываемой на хранение продукции и поддерживать температуру около 50 °С.

Как правило, в результате кулинарной обработки концентрация нитратов в продуктах снижается.

Например, уже в процессе холодной обработки часть нитратов удаляется вместе с очистками и промывной водой. В зависимости от особенностей накопления нитратов в различных частях растений тщательная очистка от кожицы картофеля, моркови, свеклы, огурцов, удаление верхних листьев и кочерыжки у капусты дают хорошие результаты. Существенное снижение нитратов отмечается при вымачивании очищенных продуктов.

Следует учесть, что при хранении очищенных и измельченных овощей или продукции их переработки — соки, пюре — содержание в них нитратов и нитритов может возрастать. Так, нестерилизованные овощные соки уже через несколько часов хранения при комнатной температуре могут стать опасными для детей, поскольку под воздействием микрофлоры из нитратов быстро образуются нитриты.

Наибольшее количество нитратов выявлено в соках, приготовленных из овощей, выращенных в защищенном грунте. Поэтому сельскохозяйственную продукцию с повышенным содержанием нитритов не следует использовать для получения соков, сушеных продуктов, а также для употребления в сыром виде (салаты).

Значительно снижается содержание нитратов в продуктах (вследствие их перехода в раствор) при засолке и мариновании. Однако не рекомендуется использование консервированных продуктов в течение первой недели с момента готовности. Нельзя в этом случае употреблять в пищу рассолы и маринады.

Кулинарная тепловая обработка до готовности проводится в новой порции воды. Отвар в пищу использовать нельзя!

В меньшей степени снижается содержание нитратов в готовом продукте при варке на пару, а жаренье, тушение, пассерование овощей не только не снижает, а в ряде случаев даже повышает содержание нитратов в блюдах (за счет потери влаги). В связи с упариванием жидкости в несколько раз увеличивается содержание нитратов и в сушеных продуктах при их кулинарной обработке.

Определяющими факторами, способствующими накоплению нитрозаминов в продуктах питания, как уже говорилось, являются кулинарная переработка продукции и длительность ее хранения. Однако существует возможность снижения образования нитрозаминов в мясных продуктах благодаря пищевым добавкам.

К числу таких активных веществ, препятствующих образованию нитрозаминов в пище, относятся витамины С и Е. Отмечена также ингибирующая способность аминокислот при производстве мясных и молочных продуктов, предназначенных для длительного хранения. Значительно снизить содержание нитрозаминов позволяет замена дымового копчения обработкой специальными коптильными препаратами.

Чтобы не снижать витаминную ценность рациона питания в связи с указанными выше способами обработки продуктов, рекомендуется добавлять в пищу витамины А, С, Е, а также кисломолочные продукты, так как эти витамины и молочная кислота препятствуют переходу нитратов в нитриты и нитрозамины. В этом отношении полезны также танины (чай).