Проблемы накопичення нітратів у продукції растениеводства

Токсичность нітратів в харчуванні человека.

Інтенсифікація сільськогосподарського виробництва — природний процес, властивий епосі науково-технічного прогресу. Власне, це якісно нового рівня антропогенного впливу особи на одне довкілля, у якому досягнення науку й техніки спрямовані на збільшення рівня виробництва продуктів харчування, насамперед рослинних. У його основі цієї проблеми лежать як сучасні агротехнічні прийоми, а й застосування широкого спектра агрохімікатів: мінеральних добрив, хімічних коштів ЗАРА, регуляторів розвитку і ін. Це своє чергу, породило іншу проблему — необхідність створення хімічної безпеки і високої якості продуктів. Останнім часом з’явився великий інтерес до залишковим кількостям нітратів продукти харчування і до тих порушень стану здоров’я людини, які можна викликані нитратным загрязнением.

Нітрати — солі азотної кислоти, є елементом живлення рослин та природним компонентом продуктів харчування рослинного походження. Їх висока концентрація у грунті абсолютно не токсична для рослин, навпаки, вона сприяє посиленому зростанню надземної частини рослин, більш активному перебігові процесу фотосинтезу, кращому формуванню репродуктивних органів прокуратури та, отже, вищому урожаю.

Нераціональне застосування добрив, як і недотримання інших агротехнічних вимог, зумовлює збільшення залишкового змісту нітратів в рослинах. Концентрація нітратів в овочах, зелених культурах коливається в межах і може становити великих величин (буряк — 1070 мг/кг, моркву — 180 мг/кг, молодий картопля — 170 мг/кг). У поєднанні з нітратами питної води це збільшує навантаження забруднювача на населення. З іншого боку, нітрати широко використовують у різних галузях промисловості (харчової, хімічної, текстильної, гумової, металургійної) і фармакології. Отже, нитросоединения можуть вступати у організм людини з овочі та фрукти, ковбасними і консервними виробами, питної води, вдихуваним повітрям і лекарствами.

Найбільш чутливі до избытку нітратів діти протягом перших місяців життя. Відомі ситуації отруєння дітей овочевими соками і овочами із підвищеною концентрацією нітратів. У організмі матері-годувальниці існує механізмом захисту від нітратів, але можливостей його обмежені. Якщо мати вживає продукти із високим вмістом нітратів, всі вони неминуче потрапляють у грудне молоко, що зумовлює серйозним отруєнням, оскільки захисні механізми проти шкідливого впливу нітратів формуються в людини лише наприкінці першого року жизни.

Нітрати потрапляють, і в коров’ячий молоко. При годівлі тварин силосом, що містить 21 мг/кг нітратів, в 1 л молока утримувалося 800 мг нитратов.

Смертельна доза нітратів для дорослої людини становить 8−14 р, гострі отруєння наступають при дозі в 1−4 г.

Однією із визначальних небезпечних явищ при отруєння нітратами є освіту метгемоглобіну у крові. Це викликано тим, що нітрати, потрапляючи в травну систему чоловіки й восстанавливаясь до нітритів, взаємодіють із гемоглобіном крові, окисляя у ньому двухвалентное залізо в трехвалентное. У результаті утворюється метгемоглобин, нездатна переносити кисень. У результаті порушується нормальне подих клітин та тканин організму, чого накопичується молочна кислота, холестерин, різко падає кількість білка в організмі. Нітрати сприяють розвитку патогенної кишкової мікрофлори, выделяющей токсинів і що призводить до інтоксикації организма.

Інша серйозна небезпека — здатність нитрит-иона брати участь у реакції нитрозирования амінів і амідів, у результаті утворюються канцерогенні нитрозосоединения.

Зі збільшенням хімізації збільшується захворюваність легеневої формою туберкульозу в дітей 7−14 років. Серед дорослих відзначені захворювання бронхітом, гипертонией.

При гострому отруєння нітратами в людини виникає метгемоглобиния різноманітного ступеня тяжкості (до летального результату); при хронічне отруєння — рак шлунка, порушення роботи нервової та серцево-судинної система. Чутливість до нітратів підвищують чинники кисневого голодування: високогір'ї, підвищена концентрація чадного газу, присутність окислів азоту, алкоголь.

Ознаки отруєння нітратами з’являються через 1−6 годин. Гостре отруєння починається з нудоти, блювоти, діареї. Збільшується й болісніше реагує на пальпацию печінку, знижується артеріальний тиск, порушується діяльність серця, частішає дихання і він т. буд. У разі легшого отруєння з’являється сонливість і загальна депресія организма.

Отруєння нітратами відзначаються, зазвичай, серед осіб, котрі страждають супутніми захворюваннями: розладами шлунково-кишкового тракту, хронічні захворювання верхніх дихальних шляхів. З іншого боку, отруєння важче протікають люди, хронічних хворих печінки, нирок і крови.

Механізм трансформації нітратів в тканинах растений.

Переважної формою мінерального азоту, що надходить рослини, є нітрати. Доля поглиненої рослинами нітрату може бути різною. Що Надійшли нітрати або запасаються в вакуолях кореня, або подаються з пасокой в надземну систему. Включатися в органічні сполуки можуть як і коренях, і у листі. Причому метаболизация нітратів починається зі своїми відновлення до амонію. Тому були підстави вважати, що аммонийное харчування енергетично вигідніше, ніж нітратний. Проте термодинамические розрахунки показали, що з райграса витрати енергії на транспорт з середовища в корінь і засвоєння нітрату лише з 8% вище, ніж використання амонію. До того ж, амоній засвоюється відразу й вимагає активної припливу вуглеводів в корені і достатньої аэрации.

Азот входить до складу органічних сполук лише у відновленої формі. Тому включення нітратів натомість речовин починається зі своїми відновлення, що може здійснюватися у коренях й у листі. Відносна частка участі цих органів в первинної асиміляції нітратів є видовим ознакою. У зв’язку з цим виділяють три основні групи растений:

1. Рослини, практично цілком відновлюють нітрати в коренях і транспортують азот до листям в органічної формі (горох, люпин, черника).

2. Рослини, мало виявляють нитратредуктазной активності у коренях і асиміляційні нітрати в листі (цукрові буряки, хлопчатник).

3. Рослини, здатні відновлювати нітрати як і коренях, і у листі (кукурудза, овочі, зернові культуры).

За сучасними уявленнями, відновлення нітрату відбувається у два этапа:

Відновлення нітрату до нітриту, пов’язана з перенесення двох електронів і катализируемое нитратредуктазой (в цитозоле), відновлення нітриту до аміаку шляхом перенесення шести електронів і катализируемое ферментом нитритредуктазой (в пластидах):

Нитратредуктаза є гемі молибденсодержащий флавопротеин, що у перенесення електрона від НАД•Н до нитрат-иону:

Цей фермент синтезується у клітинах у відповідь надходження нітратів; їм особливо багаті молоді листки і кінчики корней.

Хімізм першим етапом відновлення нитратов:

Відновлення нітратів до нітритів відбувається у цитозоле клітин кореня й аркуша паперу. Не виключається можливість локалізації нитратредуктазы на плазмалемме і мембранах органел, межуючих із розчинній фазою клітини. Але це асоціації утримуються слабкими зв’язками і легко руйнуються при виділенні органелл.

Другий етап відновлення мінерального азоту здійснюється за участі нитритредуктазы і ферридоксина (в листі) чи НАДФ•Н (в корнях):

Причини накопичення нітратів в рослинницької продукции.

Розміри споживання азоту рослинами залежить від біологічних особливостей виду та сорти, гидротермического режиму, вводно-физических і агрохімічних властивостей грунту, агротехніки. У основних овочевих і кормових культурах як нітратів накопичується значну кількість азоту, що досягає 38−43 кг/га (до 47 кг/га). Найчастіше чинники, які б нагромадженню нітратів, впливають в комплексе.

Ключовим ферментом, визначальним асиміляцію нітратів, є нитратредуктаза, активність якої у 5−20 разів менше, ніж нитритредуктазы. Тому нітрити, які утворюються першому етапі редукції нітратів, не накопичуються, а швидко відновлюються до аміаку. Ступінь асиміляції аммонийной форми азоту залежить від багатьох чинників, сприятливого поєднання яких, зазвичай, немає. Для рослин є реальна небезпека аміачного отруєння, що призводить хлорозу листя, подвяданию, обмеження розвитку і загибелі. При посиленні нітратного харчування активність нитратредуктазы зростає до певної межі і частина нітратів залишається невідновленої, що охороняє рослини від нагромадження токсичних проміжних продуктів ассимиляции.

Освіта нітратів може статися пов’язані з окисленням надлишкового кількості амонію в рослині, що українці запобігає порушення обміну речовин, а й дозволяє зберегти азот в мінеральної формі задля її подальшого використання їх у процесах асиміляції.

Видові відмінності накопичення нітратів часто обумовлені локалізацією нітратів окремими органах рослин, що, своєю чергою, пов’язані з фізіологічної спеціалізацією і морфологічними особливостями окремих органів, типом і розташуванням листя, розміром листових черешков і жилок, діаметром центрального циліндра в коренеплодах. Нітрати немає в зерні злаків і зосереджені, у разі, в листі і стеблах. Зелені культури накопичують дуже багато нітратів в стеблах і черешках листя. Це викликано тим, що стебла і черешки є шляхами транспорту нітратів решти органам растений.

Нагромадження нітратів змінюється залежно від типу органу рослини. У клубнях картоплі низький утримання нітратів виявлено в м’якуші бульби, тоді як і шкуринці і серцевині їхній вміст було порівняно з середньої частиною в 1−1,3 раза.

Серцевина, кінчик і верхівка їдальні буряків різняться від інших частин коренеплоду підвищеним змістом нітратів.

У білокачанну капусту найбільша концентрація нітратів зокрема у верхню частину стебла. Верхні листя перебувають у майже удвічі більше нітратів більше, ніж внутрішні. Особливо велике зміст нітратів в черешках листьев.

У моркві високий вміст нітратів зокрема у верхівці аж на кінці коренеплоду, соціальній та серцевині, причому зміст нітратів зменшується від кінчика до верхівки.

Зміст нітратів в соковитих плодах сімейства Гарбузове зменшується від плодоножки до верхівки. Насіннєві камери відрізняються нижчим змістом нітратів, ніж м’якіть і кора.

Однією з причин їхнього видових і сортових відмінностей у накопиченні нітратів є фізіологічна спілість рослини на момент збирання. Кількість нітратів особливо велике, коли період товарної зрілості настає раніше фізіологічного созревания.

Причиною накопичення нітратів в рослинах служать також умови мінерального харчування, відмінні більшою розмаїтістю. Тут величезна роль належить правильному вибору доз азотних удобрений.

Що стосується незбалансованого живлення рослин нітрати також накопичуються у різних органах і тканинах, бо за цьому порушується нормальний перебіг асиміляції азоту. Недолік фосфору побічно сприяє нагромадженню нітратів оскільки він стимулює активність нитратредуктазы. Калій, беручи участь у процесах вуглеводного обміну, впливає синтез білків. Залежно від доз, умов та змісту інших елементів калій і фосфор можуть стимулювати нагромадження нітратів навпаки подавлять.

Серед основних факторів довкілля утримання нітратів в рослині сильно впливає вологість, світло, температура повітря й ґрунтів. Інтенсивне зволоження посилює поглинання нітратів, що у поєднані із зниженими температурами веде до накопичення нітратів. З іншого боку, високий рівень нітратів в рослині в засушливий період можна знизити поливами, оскільки вони стимулюють зростання і сприяють вимивання нітратів з почвы.

У багатьох країнах світу у 1988 р. розробили гранично припустимі концентрації (ГДК) нітратів у сільськогосподарській продукции.

Культура.

ГДК, мг/кг.

сирої массы.

Картофель.

Томаты:

відкритого грунта.

закритого грунта.

Капуста белокочанная.

Цибулю зеленый.

Огурцы:

відкритого грунта.

закритого грунта.

Буряк столовая.

Цибулю репчатый.

Морковь:

ранняя.

поздняя.

Петрушка на зелень.

Кресс-салат.

Арбузы.

Дыни.

Яблоки.

Шляхи зниження накопичення нітратів в рослинницької продукции.

Для зниження змісту нітратів у сільськогосподарській продукції застосовують комплекс селекційно-генетичних, агрохімічних і технологічних мероприятий.

Перспективним є пошук і освоєння виведення сортів, відмінних високою ефективністю використання азоту грунту формування врожаю з низькому рівні змісту нітратів, що дозволить як знизити дози добрив, а й запобігти забруднення довкілля. У водночас запровадження у практику сортів з великим потенціалом асиміляції нітратів забезпечує, зазвичай, підвищення вміст білків в врожаї. Тому актуальним залишається вивчення механізмів наслідування ознаки низького змісту нітратів чи високу швидкість їх ассимиляции.

У зв’язку з тим, що провідним чинником накопичення нітратів в рослині є надлишкове азотне харчування, рекомендують використовувати дози добрив, що забезпечують врожай рослин на 5−10% нижче максимального. Зменшити зміст нітратів можна шляхом застосування медленнодействующих полімерних форм добрив з урахуванням мочевиноформальдегидных сполук і конденсованих фосфатів, карбамидоформальдегидных добрив, ні з допомогою покриття гранул захисними плівками. Це пригальмовує розчинення добрив і відданість забезпечує пролонгована рівномірний постачання азотом рослин, у протягом сіл вегетації. Ефективним засобом є інгібітори нітрифікації (дециандиамиддидин, сірковуглець), використання є забезпечує тимчасову консервацію у грунті амонійного азоту, що знижує втрати азоту добрив зменшує накопичення нітратів в врожаї зелених овочів і редиса.

У водночас, ефективно покінчити з проблемою нітратів здатне дробове і локальне застосування азотних добрив під овочеві і кормові культури. Для отримання овочевий продукції з великим врожаєм і низьким змістом нітратів необхідні помірковане азотне харчування рослин, у молодому віці, посилене постачання азотом під час інтенсивного зростання листя і обмежений забезпечення азотом при дозріванні качанів і корнеплодов.

У зниженні змісту нітратів може допомогти вибір за оптимальні терміни жнив. У процесі вегетації картоплі кількість нітратів в клубнях знижується. При пізніх термінах збирання зміст нітратів в клубнях на 50−60% нижче, аніж за ранніх. Жнива листових овочів слід ввечері, позаяк у цей час у них на 30−40% менше нітратів у цих колегіях активного відновлення у світлий период.

Библиография.

1) Фізіологія і біохімія сільськогосподарських рослин /М.М. Третьяков, Є.І. Кошкін, М. М. Макрушин та інших.; під ред. М. М. Третьякова. — М.: Колос, 2000.

2) Боговский П. О. Азотні добрива і проблеми раку. — Л.: 1980.

3) Полєвой В.В. Фізіологія рослин. — М.: Вищу школу, 1989.

4) Зарубін Г. П., Дмитрієв М.Т., Приходько Є.І., Мищихина В. А. Гігієнічна оцінка нітратів у харчових продуктах.- М.: Гігієна і санітарія, 1990.

5) Крохалева С.І. Нітрати продукти рослинництва Єврейській автономної області.- електронний журнал «Досліджувалося у Росії» (internet 2004.

6) Нітрати, нітрити і N-нитрозные сполуки.- Женева: Всесвітня організація охорони здоров’я. Спільне видання програми ООН по навколишньому середовищі Всесвітньої організації охорони здоров’я, 1981.

7) Хімічна енциклопедія. У 5 т.- М.: 1985.

8) Велика Російська енциклопедія, 3 т.- М.:1992.