Исследовательская работа "Оценка качества продуктов питания на содержание в них нитратов"

Муниципальное бюджетное образовательное учреждение

«Чулковская средняя  общеобразовательная школа»

Гороховецкого района

Владимирской области

Оценка качества продуктов питания

по содержанию в них нитратов

Работу выполнила

Юганова Алена,

учащаяся 9 класса

Руководитель

Юганова Татьяна Борисовна

2013 год

Оглавление

Введение ……………………………………………………………………3                                        

1. Проблема нитратов и нитритов. ………………………………………..4

2. Качество овощей и условия их выращивания………………………….8

3. Определение нитратов в растениях……………………………………..9

Заключение…………………………………………………………………15

Список литературы…………………………………………………….….17

Приложение……………………………………………………………….18

Введение

О пользе овощей говорить не приходится. Всем   известно, что большая часть витаминов и минералов попадает к нам в организм благодаря именно овощам. Их ценят за пользу и разнообразие вкусов. Именно овощи составляют большую часть рациона людей, следящих за своим здоровьем. Однако, существует проблема загрязнения продуктов питания химическими веществами, актуальная для оценки качества овощей, фруктов, соков. Содержание нитратов в продуктах питания стало одним из важных показателей качества. Эта проблема возникла сравнительно недавно, в связи с развитием знаний о причинах онкологических заболеваний.                  Выяснить, как влияют нитраты на организм человека. Узнать, есть ли способы определения количества нитратов в овощах в домашних условиях. На эти вопросы мы пытаемся ответить.

Объект исследования: овощи из магазина и овощи с учебно-опытного  участка, используемые в школьной столовой.                                                        Предмет исследования: нитраты, содержащиеся в продуктах питания, как следствие бесконтрольного использования азотных удобрений в сельском хозяйстве.                                                                                                      Рабочая гипотеза:  в домашних условиях можно оценить качество продуктов питания по содержанию в них нитратов.

Цель работы: оценка качества продуктов питания и формирование навыков рационального потребления продуктов на основе сведений о содержании в них нитратов.

Задачи работы: изучить литературу о нитратах и нитритах; выяснить, как влияют нитраты на организм человека;  овладеть методикой  определения содержания нитратов в овощах;  определить содержание нитратов и нитритов в сельскохозяйственной продукции, купленной в магазине и выращенной на пришкольном  участке.

Место исследования: МБОУ «Чулковская СОШ», учебно-опытный участок                                     Методы исследования: работа с научной литературой, с материалами сети Интернет, наблюдение, измерение, анализ,  эксперимент.                                      Сроки проведения исследования: сентябрь, октябрь 2013 года                               Результаты работы: изучили методы оценки качества продуктов питания по содержанию в них нитратов, составили памятки по уменьшению количества нитратов в продуктах питания, по приобретению овощей и фруктов (см. Приложение №2, Приложение №3).                                                                    Выводы:
 - в домашних условиях можно оценить качество продуктов питания по содержанию в них нитратов.  

Проблема нитратов и нитритов

Проблема нитратов активно обсуждается общественностью. Нитраты являются естественным компонентом почвы. Они в виде различных соединений   также вносятся в почву в качестве удобрения при выращивании сельскохозяйственной продукции. Нитрат-анион очень подвижен в естественных условиях, т.к. нитраты хорошо растворимы в воде и не связываются частицами почвы. Загрязнение почв и поверхностных вод нитратами обусловлено не столько естественными процессами их образования, сколько бесконтрольным использованием азотных удобрений (в основном нитратных)  в сельском хозяйстве.

Нитраты – соли азотной кислоты, например NaNO3, KNO3,          

  NH4 NO3, Mg(NO3)2 -  являются  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, 6% – с мясом и консервированными продуктами, 20% – с водой
     23  марта  этого  года Федеральной  службой  по  надзору  в  сфере  защиты  прав  потребителей  и  благополучия  человека  ФГУЗ  «Центр  гигиены  и  эпидемиологии  в  Владимирской  области»  ФФГУ «ЦГиЭ  во  Владимирской  области» в  округе  Вязники  и  Гороховецком  районе  в  нашей  школе   проведены  физико-химические  исследования  водопроводной  питьевой  воды, которые  показали, что  количество  нитритов  в  воде  менее  0,003 мг/л  при  допустимом  уровне – 3,3 мг/л;  нитратов – 24,8 мг/л  при  допустимом  уровне – 45 мг/л. (см. Приложение №1).

Овощи и фрукты из почвы, постоянно извлекают нитраты (соли азотной кислоты) и превращают их в органические азотосодержащие соединения (аминокислоты, белки и другие). В этом состоит уникальная особенность растений – из минеральных солей производить органику. Поэтому в них всегда есть нитраты (те, которые уже поступили из почвы, но еще не успели превратиться в белки).

Но почему же говорят об опасности нитратов? В допустимой концентрации нитраты безвредны для организма. Но, если таких соединений чересчур много, то они попадают в организм в чистом виде (а не в виде белка) и в процессе пищеварения могут преобразовываться в нитриты — соли азотистой кислоты. Вот они как раз и опасны для здоровья. Нитриты токсичнее нитратов в 450 раз.

Нитриты, взаимодействуя с гемоглобином, превращают его в метгемоглобин. Он не способен доставлять к органам и тканям кислород, в результате чего происходит кислородное голодание, появляются сонливость, вялость, одышка. Как результат — нарушается обмен веществ, ослабевает иммунитет. Постоянное употребление фруктов и овощей с повышенным содержанием нитратов может приводить к раку желудка, цианозу, тахикардии. Беременные женщины, употребляющие в пищу такие продукты, вредят не только себе, но и малышу, который еще даже не появился на свет.

Исследования в России, США, Германии показали, что при 15% метгемоглобина наступает вялость и сонливость. Более 50% — потеря сознания, судороги, летальный исход.  Смертельная доза нитратов для взрослого человека — от 8 до 14 г, острые отравления вызывают от 1 до 4 г нитратов.

Всемирная организация здравоохранения установила допустимые дозы нитратов и нитритов для человека. Так, суточная доза нитратов составляет 3,7 мг на 1 кг массы тела, нитритов — 0,2 мг на кг массы тела (т.е., человек весом в 70 кг может без опасности для здоровья употреблять в сутки до 250 мг нитратов и до 15 мг нитритов).

Даже если продукт содержит в себе допустимую концентрацию нитратов, его неумеренное употребление может нанести вред организму.  Зная концентрацию нитратов в продукте питания и количество продукта, употребленное в пищу в течение дня, можно рассчитать потребленное количество нитратов. Измерив концентрацию нитратов в продуктах питания, можно не только определить их пригодность для питания, но и оценить допустимые количества потребления.  Для овощей и фруктов установлены значения предельно допустимых уровней концентраций нитратов.

Таблица №1

Предельно допустимые уровни содержания  нитратов

в продуктах растительного происхождения

(СанПиН 42-123-4619-88)

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.

Где «прячутся» нитраты?                                                           Повышенная доза нитратов наблюдается в тех овощах, которые выросли в парниках и теплицах. Максимальное их содержание отмечено в листовых овощах и ранних корнеплодах. Это — зелень (салат, лук, укроп, петрушка), редис, огурцы, капуста, помидоры. Нитраты также накапливают морковь, свекла, арбузы, тыквы, кабачки, баклажаны,  меньше — перец, поздние овощи.

Ученые утверждают, что большая часть нитратов находится в «сосудах» растений, по которым питательные элементы поступают из грунта в стебель, листья и плоды. Самые опасные «места» — основание плода и черенки листьев. Например:                                                                                     - стебель укропа, петрушки, сельдерея «таит» в себе почти в 2 раза больше нитратов, чем листья;                                                                                                - огурцы и редис «накапливают» нитраты в хвостиках и кожуре, в которых нитратов на 70 % больше, чем в мякоти;                                                                    - в кочерыжке капусты на треть больше, нежели в листьях;                                - самая «чистая» зона цветной капусты — соцветия, в них нитратов на две трети меньше, чем в стеблях;                                                                                   - сердцевина морковки на 80%  «богаче» нитратами, чем поверхностная часть корня и ботва.

На 100% избавиться от нитратов в овощах и фруктах, во-первых, не получится, во-вторых, не стоит. Вместе с нитратами уйдут или погибнут и все полезные микроэлементы и витамины. Вы можете только уменьшить количество нитратов.

Этому способствует:                                                                                                 -  предварительная обработка - обязательное мытье и чистка - снизит количество нитратов в овощах на 10-15% (можно мыть  содовым раствором);   -  длительное (в течение двух часов) вымачивание в воде (из листьев петрушки, укропа, салата вымывается 15-20% нитратов);

- процесс отваривания  (картофель теряет при варке до 80% нитратов, морковь и капуста - до 70%, свекла - до 40%).

Скорость всасывания и преобразования нитратов сильно зависит от температуры и времени суток. Меньше всего их утром и вечером, особенно в жаркие дни, больше – в прохладную погоду.

Бороться с нитратами также помогут витамины А, С и Е. Ими богаты цитрусовые, квашеная капуста, яблоки, бананы.

         А вот сушка, приготовление соков и пюре, наоборот, повышают концентрацию нитратов.

Качество овощей и условия их выращивания

Качество овощей зависит от многих причин, в том числе от вносимых удобрений и применяемых средств защиты растений.

         Нитраты используются в качестве удобрений и известны как селитры: натриевая, калиевая, аммиачная  и кальциевая. Нитраты – важнейший компонент питания растений, поскольку входящий в них азот – главный строительный материал клетки. Максимальное количество нитратов в овощной продукции накапливается при применении аммиачной и натриевой селитры, а минимальное – при внесении мочевины, сульфата аммония и мочевинно-формальдегидного удобрения. Под овощи дозы вносимого азота не должны превышать 20 г/м2.  Известкование кислых почв способствует снижению содержания нитратов в почве в течение четырех последующих лет. Минеральные удобрения лучше вносить вместе с органическими в оптимальных соотношениях, не забывая и о микроэлементах.              Азотные подкормки прекращают за 1,5 месяца до уборки (после 10–15 июля их лучше не вносить).        

Удобрения следует вносить в почву строго соблюдая агротехнические рекомендации. В противном случае основная масса нитратов попадает в водоемы, вызывая их загрязнение. По этой причине внесение нитратных удобрений в почву, имеющие часто неконтролируемый характер, ученые называют намеренным загрязнением окружающей среды.

         На накопление нитратов в овощной продукции оказывает влияние влажность почвы. Более умеренное азотное питание растений отмечается при режиме орошения на уровне 80–90% наибольшей влажности.                      

Для получения овощей с низким содержанием нитратов необходимо правильно использовать чередование культур в севообороте, поливы и оптимальную густоту посева или посадки, рационально применять удобрения. Также следует подбирать сорта растений, в наименьшей степени накапливающие нитраты, регулярно уничтожать сорняки, рыхлить почву, широко использовать биологические средства защиты растений.        Известно, что томаты, перцы и баклажаны отличаются малым накоплением нитратного азота в плодах, однако в этом имеются значительные сортовые различия и особенное влияние оказывают условия, в первую очередь освещенность. Поэтому загущение посевов культур увеличивает опасность накопления нитратов. По этой же причине увеличивается содержание нитратов в тепличных овощах.

         Соблюдение перечисленных условий позволит увеличить урожай овощей и улучшить их качество.

Определение нитратов в растениях

Как определить количество нитратов в растениях?                 Существует несколько методов определения нитратов в овощах и фруктах в домашних условиях:

1. Метод визуальной оценки. Овощи с очень большим содержанием нитратов имеют, как правило, неестественный вкус. Их неприятно жевать и глотать, они не доставляют никакого удовольствия, внешне очень привлекательны и имеют длительный срок хранения.

2. Метод определения нитратов с помощью индикаторной бумаги.             Этот метод может быть использован для анализа мелких партий овощей в условиях рынка. Сущность метода состоит в визуальной оценке окрашенных соединений, образующихся при взаимодействии нитратов с реагентами, нанесенными на бумагу.                                                                               Данный метод не может быть использован для анализа красной свеклы и моркови.

3. Полуколичественный метод определения нитратов с использованием дифениламина.                                                                                                  Сущность метода состоит в визуальной оценке окрашенных соединений, образующихся при взаимодействии нитратов с дифениламином (табл. №2).             Метод может быть использован при определении нитратов во всех продуктах растениеводства.

Таблица 2

Реакция на взаимодействие нитратов с дифениламином

Бледно-голубая окраска среза от дифениламина свидетельствует о низком содержании  нитратов в растении,  синяя окраска -  о среднем содержании, а темно-фиолетовая – о высоком.

4. Количественный ионометричесний метод определения нитратов.      Ионометрический метод является унифицированным  методом определения нитратов, предназначенный для серийных (массовых) анализов свежей продукции растениеводства с использованием приборов иономеров-112, 113, 130, ЭВ-74, нитратомера "Ионикс-302" и др. Сущность метода состоит в извлечении нитратов из анализируемого материала раствором алюмокалиевых квасцов и последующем измерении концентрации нитратов в полученной вытяжке с помощью ионоселективного электрода.

5.  Использование  нитрат-селективных  электродов различного типа. Наиболее известен электрод с жидкой мембраной, представляющей собой раствор ионных или нейтральных соединений в органическом растворителе. Носителем может быть инертный полимер, в частности поливинилхлорид. Электродно-активными веществами обычно служат нитраты четвертичных аммониевых оснований, красителей, стеараты железа.

6.  Определение количества нитратов  при помощи специального прибора для нитратов — нитратомера.

Ход определения качества продуктов питания по содержанию в них нитратов

1. Использование визуального метода определения наличия нитратов в продукте  в домашних условиях.

 В домашних условиях можно отличить овощи с большим количеством нитратов по следующим признакам:                                                                       - внешнему виду;                                                                                                       - строению овоща в разрезе;                                                                                     - кожице овоща.

Образцы для тестирования:  №1 - помидор с пришкольного участка,                № 2 – помидор  из магазина отечественного производителя,                          №3 -  помидор, привезенный из-за границы.

Опыт 1. Овощи с высоким содержанием нитратов долго остаются свежими. Поместили образцы в теплое  место с высокой влажностью.  Наблюдаем за сроком хранения образцов в данных условиях.  

Вывод:  дольше  всего хранятся овощи, привезённые из-за границы, значит там самое высокое содержание нитратов. Наименьший срок хранения у помидоры с пришкольного участка.

Опыт  2. Овощи с нитратами имеют плотную кожицу, которую трудно повредить. Образцы помидоров поместили в кипяток на 1 минуту,  снимаем с них кожицу.

Вывод:  нитратов больше в образце  иностранного производства, так как кожа их самая плотная, меньше в помидорах с пришкольного участка.

Опыт  3. В разрезе помидоры с нитратами имеют белую сердцевину, помидоры с допустимым содержанием нитратов полностью красные внутри. Разрежем помидоры пополам и измерим длину сердцевины.

Вывод: по размеру белой сердцевины видим, что наименьшее содержание нитратов – отечественные овощи. В третьем образце содержатся нитраты в наибольшем количестве.

Овощи, имеющие  длительный срок  хранения,  сохраняющие товарный вид при транспортировке  на дальние расстояния, подвергаются химической обработке. Отличный внешний вид и длительный срок хранения продукта могут свидетельствовать о чрезмерном содержании в нем нитратов.

2. Определение нитратов с помощью индикаторной бумаги.

Для определения содержания нитритов  воспользуемся тест-системой «Нитрат-тест».

Оборудование: пинцет, скальпель, чашка Петри, тест-система.

Образцы для тестирования: капуста, петрушка, яблоко, перец, морковь, апельсин с пришкольного участка  или из магазина. 

        Результаты наблюдений сравниваем с контрольной шкалой в инструкции тест-системы.

Результаты наблюдений

Вывод: обнаружено, что перец и яблоко  содержат  низкое количество нитратов  -  употреблять их в пищу можно без вреда для здоровья, капуста и морковь - среднее количество нитратов и нитритов – употреблять их в пищу нужно в небольших количествах или предварительно обработав.  Петрушка  и апельсин содержат  большое количество нитритов -  употреблять их в пищу нежелательно.

3. Определение содержания нитратов методом с использованием дифениламина.                                                                                                  

Для проведения  опыта на присутствие нитритов в растениях на поверхность свежего среза наносим несколько кристалликов дифениламина и смачиваем их двумя каплями концентрированной серной кислоты. Интенсивное синее или фиолетовое  окрашивание среза указывает на наличие большого количества нитритов, розовое  – на небольшое их содержание, а отсутствие окрашивания – на отсутствие нитритов или на очень незначительное их содержание.

Оборудование и реактивы: скальпель, пипетка, , чашка Петри, дифениламин (кристаллический), серная кислота (конц.).

Результаты наблюдения сравниваем с таблицей №2.

Опыт 1:   Определение содержания нитратов методом с использованием дифениламина овощей с пришкольного учебно-опытного участка и овощей, приобретенных в магазине.                                                                                                  

Образцы для тестирования:

1 - овощи (картофель, капуста, морковь), собранные с пришкольного участка;

2 - овощи (картофель, капуста, морковь), привезенные из магазина.

Результаты наблюдений

Вывод: овощи с пришкольного участка содержат незначительное количество нитратов, т.е. они хорошего качества и пригодны для питания. Овощи из магазина нуждаются в обработке для уменьшения количества нитратов.

Опыт 2: Определение содержания нитратов в картофеле, приобретенном в магазине до обработки и после с использованием дифениламина.  

Проверяем содержание нитратов в образце картофеля и в этом же образце, но после его обработки – вымачивания в теплой воде в течение одного часа.

Образец для тестирования:  картофель, приобретенный в магазине.

Результаты наблюдений

Вывод: картофель с большим содержанием нитратов, после вымачивания в теплой  воде в течение часа содержит небольшое количество нитратов. Нитраты хорошо растворимы в воде, особенно теплой, и вымываются из овощей. Такой картофель можно употреблять в пищу без вреда для здоровья.

Опыт 3: Определение содержания нитратов в петрушке  до обработки и после с использованием дифениламина.                                                                                                  

Проверяем содержание нитратов в образце петрушки  и в этом же образце, но после его обработки – выдерживания в воде на солнце в течение двух часов.

Образец для тестирования:  петрушка.

Результаты наблюдений

Вывод: петрушка с большим содержанием нитратов, после того, как простояла 2 часа  в воде под прямыми солнечными лучами,  содержит незначительное количество нитратов. В таких условиях нитраты в листьях полностью перерабатываются и практические не обнаруживаются. После этого зелень можно без опасений употреблять в пищу.

В воде на свету зелень  быстро теряет нитраты.

Заключение

Проблема оценки загрязненности продуктов питания химическими веществами имеет непосредственное отношение к качеству продуктов питания – овощей, фруктов, соков. Содержание нитратов в продуктах питания стало одним из важных показателем их качества. Однако, бороться надо не с нитратами, а с нарушениями агротехнических норм и правил, приводящих к загрязнению окружающей среды и избыточному содержанию нитратов в продуктах.

Владение информацией о накапливании нитратов в растениях и о превращении нитратов в нитриты поможет  правильно выбирать продукты питания  и использовать их, не принося вреда  своему  здоровью.

 Зная концентрацию нитратов в продукте питания и количество продукта, употребленное в пищу в течение дня, можно рассчитать потребленное количество нитратов. Измерив концентрацию нитратов в продуктах питания, можно не только определить их пригодность для питания, но и оценить допустимые количества потребления.

ИСПОЛЬЗОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Бандман А.Л., Волкова Н.В. и др. Вредные химические вещества. Неорганические соединения элементов V–VIII групп: Справочное издание. /Под ред. В.А.Филова и др. Л.: Химия, 1989.- 592 с.;
2.Дорофеева Т.И. Эти двуликие нитраты. - Химия в школе, 2002, № 5, с. 45;

3.Мельниченко Г.Ф., Кирсанова В.Ф., Биткова Н.П. Выращивание экологически чистой овощной продукции: томаты, перец, баклажаны.  - Благовещенск, 1993.- 62 с.;
4.Муравьев А.Г. Экологический практикум: учебное пособие с комплектом карт – инструкций. -  С.-П.: Крисмас+, 2003. - 134 с.

5. Скурихин И.М., Нечаев А.П. Все о пище с точки зрения химика. М.: Высшая школа, 1991.- 288 с.;

6. Щитова Э.П. Опыты по химии с экологической направленностью. Благовещенск, 1993. - 27 с.

Интернет – ресурсы

1. http://him.1september.ru/2004/28/10.htm

2. http://medproza.ru/nitraty.php

3. http://saxum.ru/474/3.htm

4. http://forum.xumuk.ru/index.php?showtopic=94402

5. http://beewoman.ru/nitraty-v-ovoshhax-i-fruktax/

6. http://www.znaytovar.ru/new137.html

Приложение

Приложение №2

Памятка по приобретению овощей, фруктов

1. Покупайте овощи-фрукты в официальной торговой сети — гастрономах, супермаркетах, оборудованных рынках т.е. там, где овощи и фрукты  проверяют.  Овощи же, купленные на обочине, помимо нитратов, могут содержать соли тяжелых металлов и другие вредные вещества из выхлопных газов.
2. Если сомневаетесь в качестве продуктов, то спрашивайте у продавца сертификат качества (его выдает санэпидемстанция), где указано, что в продукте допустимое количество нитратов.
3. Самые полезные, на наш взгляд,  овощи,  выращенные с заботой и любовью на собственном участке.

Приложение №3

Памятка по уменьшению содержания нитратов в овощах, фруктах

1. Содержание  нитратов  можно  уменьшить, если  овощи  и  фрукты  тщательно  мыть  и  чистить. Можно  мыть  содовым  раствором – 1 ст. л. на  литр  воды, а  затем  ополоснуть  обычной.

2. Морковь  и  огурцы  нужно  обрезать  с  обеих  сторон  на 1 см, у  редиски  и  помидоров  срезать  «попки». Кроме  этого, у  моркови  и  свёклы  нужно  удалять  сердцевину, а  у  капусты – кочерыжку  и  прожилки  листьев.

3. Следует  употреблять  только  листья  салата, укропа, петрушки – в  стеблях  скапливается  наибольшее  количество  нитратов.

4.Чтобы  избавиться  от  нитратов, овощи, а  также  салат, укроп  и  петрушку  можно  вымачивать  перед  употреблением – где-то  около  получаса. Правда, при  этом  «вымокнут»  и  витамины.

5. Вредные  соединения  уходят  из  овощей  и  при  варке. В  варёной  моркови  содержание  нитратов  снижается  наполовину, в  свёкле  и  картофеле – на 20%.  Некоторые  при  готовке  борща  сначала  проваривают  овощи, а  затем  сливают  воду  и  готовят  на  новой.  Минус: витамины, соответственно, сливаются  тоже.

6. Скорость всасывания и преобразования нитратов сильно зависит от температуры и времени суток. Меньше всего их утром и вечером, особенно в жаркие дни, больше – в прохладную погоду. Собирать  овощи фрукты на приусадебном участке лучше утром или вечером, в прохладную погоду.

Приложение №4

Полезные советы

При выборе  овощей к своему столу обратите внимание:

• При надавливании ногтём на картофель должен слышаться хруст, если ноготь входит как в вату, значит он с нитратами. Хороший картофель не имеет зелёного оттенка, пятен и прорастает к весне.
• Натуральные морковь и свёкла дрябнут к весне.
• У натуральных огурцов светлые и острые шипы на кожице. В огурцах с нитратами тёмные, мягкие шипы, которые можно снять рукой.
• Тёмные пятна на капусте – очень опасный грибок. Есть её нельзя.
• Перед приготовлением еды можно выдержать очищенные овощи в воде, нитраты перейдут в неё, затем эту воду нужно вылить.
• При консервировании овощей нитраты переходят в рассол, поэтому пить его нельзя.
• Овощи с нитратами никогда не имеют червоточин, червячки и жуки их не едят.