Исследовательская работа
«Определение нитратов в продуктах питания»
Выполнила
ученица 10 «А» класса
МОУ «СОШ №19»
Руководитель
г. Череповец, 2009
Оглавление
1. Цели работы – 3 страница.
2. Оборудование – 3 страница.
3. Методы исследования – 3 страница.
4. Нитраты и их значение в жизни растений – 4 страница.
5. К чему приводит:
- недостаток нитратов – 5 страница;
- избыток нитратов – 5 страница.
6. Опасность нитратов для человека – 6 страница.
7. Накопители нитратов – 7 страница.
8. Как уменьшить количество нитратов – 7 страница
9. Предельно допустимые концентрации нитратов – 8 страница.
10. Опыты по определению нитратов – 9 страница.
11. Результаты опытов – 10 страница.
12. Общие выводы по работе – 11 страница.
13. Источники информации – 11 страница.
1. Цели работы:
1. Изучить влияние нитратов на растения.
2. Выяснить последствия избытка и недостатка нитратов.
3. Выяснить в чем опасность нитратов для человека.
4. Определить наличие нитратов в овощах и фруктах различными способами.
5. Сделать вывод о качестве исследуемой продукции.
2. Оборудование: продукты питания (овощи и фрукты), нитрат-тест, кристаллы дифениламина, концентрированная серная кислота, цинковый порошок, соляно-кислый раствор риванола, вода, фотоаппарат, компьютер.
3. Методы исследования: изучение литературы и материалов Интернета по заданной теме, определение концентрации нитратов с помощью нитрат-теста, проведение качественной реакции на нитраты с дифениламином и риванолом.
4. Нитраты и их значение в жизни растений
Нитраты – это соли азотной кислоты, которые накапливаются в продуктах и воде при избыточном содержании в почве азотных удобрений.
Природный цикл азота, имеющий глобальный характер, включает образование, транспорт и аккумуляцию нитратов в различных компонентах биосферы, среди которых одно из главных мест принадлежит растительному организму.
Основы учения об азотном питании растений были разработаны (в 1945 году) и в дальнейшем развиты его учениками.
Нитраты являются источником азота, имеющего большое значение в жизни растений. Азот необходим для развития растений, входит в состав белков, нуклеиновых соединений, хлорофилла, витаминов и других биологически важных веществ. Нормальное снабжение растений азотом повышает интенсивность фотосинтеза, увеличивает ассимиляционную поверхность листьев и срок их жизни.
Потребность культур в азоте зависит от биологических особенностей видов и сортов растений, уровня их потенциальной продуктивности, которые, в свою очередь, сопряжены с влиянием экологических факторов. Исследования показали, что овощные и кормовые культуры используют от 35 до 50% азота удобрений.
Большинство почв не в состоянии обеспечить полностью потребности культур в азоте, поскольку скорость и величина образования минерального азота в почве не совпадают с режимом азотного питания растений. Поэтому получение устойчивых урожаев сельскохозяйственных культур в различных почвенно-климатических зонах обеспечивается лишь дополнительным внесением азота в виде минеральных или органических удобрений. Среднестатистическая прибавка урожая зерна от 1 кг азота минеральных удобрений составляет обычно 8-15 кг, корнеплодов сахарной свеклы — 40-60 кг, клубней картофеля — 50-60 кг, сухой массы кормовых трав — 15-20 кг.
5. К чему приводит недостаток нитратов
В период роста и развития происходит большое потребление азота растениями, недостаток которого сильно угнетает их. Растения, недостаточно обеспеченные азотом, слабо растут, имеют светло-зеленую или даже желтоватую окраску. Вегетативное развитие заканчивается раньше обычного, и растения выглядят физиологически более старыми.
К чему приводит избыток нитратов
Когда питание растений разбалансировано по азоту, калию, фосфору, микроэлементам или растениям не хватает воды и света, они аккумулируют (накапливают) большое количество нитратов.
Растения, имеющие избыточную концентрацию нитратов, имеют избыточную зеленую массу, листья – темно-зеленый цвет. Кроме того, существенно уменьшается количество сухого вещества углеводов, некоторых витаминов и микроэлементов.
Избыточное количество нитратов вызывает ненормальный ход функционирования природных экосистем и живых организмов, происходит снижение биологической ценности продукции, возрастает негативное воздействие на человека и животных.
Среди регионов, в которых производится продукция с содержанием нитратов выше предельно допустимых количеств более 30% ее общего объема, следует выделить: республики Прибалтики, Ленинградскую и Московскую области, Молдавию, Украину, республики Средней Азии, отдельные области Белоруссии. За последние два десятка лет «география» загрязнения продуктов нитратами существенно расширилась.
6. Опасность нитратов для человека
Все опасные последствия для человека вызывают не сами нитраты, а их метаболиты — нитриты, восстанавливающиеся из нитратов воды и пищи при хранении, кулинарной обработке и в пищеварительном тракте человека под действием разнообразных микроорганизмов, в том числе и необходимых для человека.
Исследователями США, Германии, Чехословакии, России установлено, что нитраты и нитриты отрицательно влияют на нервную и сердечно-сосудистую системы, на развитие эмбрионов. Нитриты, поступив в кровь и превратив гемоглобин в метгемоглобин, вызывают кислородное голодание организма. Также они, соединяясь в желудочно-кишечном тракте с аминами и амидами, образуют канцерогенные соединения, способные за 20-25 лет постоянного воздействия вызвать рак желудка.
Контрольная группа (404 чел.) употребляла воду с содержанием нитратов до 5 мг/л. Вторая группа (390 чел.) — с содержанием 90 мг/л. Третья группа (326 чел.) — с содержанием от 288 до 480 мг/л. Было выявлено, что у детей, пьющих воду с высоким содержанием нитратов, наблюдается тенденция к увеличению роста и массы при уменьшении окружности грудной клетки, мышечной силы кистей рук и жизненной емкости легких. (То есть дети, как и растения, ускоренно набирали вес.) Обнаруженные нарушения соотношений свидетельствуют о дисгармонии физического развития детей. Причиной этих нарушений следует считать длительную интоксикацию нитратами.
Наиболее чувствительны к избытку нитратов дети первых месяцев жизни. Для взрослого человека смертельная доза нитратов составляет от 8 до 14 г, острые отравления наступают при приеме от 1 до 4 г нитратов. Допустимая суточная доза нитратов для взрослого человека составляет 325 мг (0,325 г.).
7. Накопители нитратов
Среди представителей высших растений выделяется группа семейств, аккумулирующих значительные количества нитратов. К ним относятся семейства амарантовых, маревых, зонтичных, сложноцветных, капустных, пасленовых. Среди семейств, охватывающих овощные культуры, наибольшей способностью к накоплению нитратов отличаются капустные, тыквенные, сельдерейные, пасленовые. Наибольшее количество нитратов накапливают редька белая, свекла столовая, салат, шпинат, редис, такие же культуры, как томаты, перец сладкий, баклажаны, чеснок, горошек, отличаются низким содержанием нитратов.
Распределение нитратов тесно связано с видом растения и типом органа: - у свеклы нитраты сконцентрированы в верхней части корнеплода – до 65%; - в моркови – в центральной части – 90%, в наружной части – 10%; - в капусте – в кочерыжках и толстых черешках листьев; - в картофеле – в кожуре и сердцевине.
8. Как уменьшить количество нитратов
Существуют простые способы уменьшения содержания нитратов:
- тщательно промывать овощи и фрукты – уменьшает на 10%;
- механическая очистка – на 15-20%;
- варка овощей, особенно очищенных и нарезанных, – на 50%;
- зелень вымачивать перед употреблением в холодной воде 1-1,5 часа – 20-30%;
- уменьшается содержание нитратов при квашении, солении, мариновании.
9. Предельно допустимые концентрации нитратов
В данной таблице представлены предельно допустимые концентрации нитратов в овощах и фруктах, установленные в Российской Федерации:
Пищевой продукт | Содержание нитратов, мг/кг (мг/л) | |
Открытый грунт | Защищенный грунт | |
Арбузы | 250 | - |
Виноград | 60 | - |
Дыни | 90 | - |
Зеленые культуры (салат) | 2000 | 4000 |
Кабачки | 400 | 400 |
Картофель | 250 | - |
Капуста белокочанная ранняя | 900 | - |
Капуста белокочанная поздняя | 500 | - |
Огурцы | 150 | 400 |
Перец сладкий | 200 | 400 |
Томаты | 150 | 300 |
Яблоки, груши | 60 | - |
Свекла столовая | 1400 | - |
Лук репчатый | 80 | - |
Морковь ранняя | 400 | - |
Морковь поздняя | 250 | - |
10. Опыты по определению нитратов
Для определения нитратов в продуктах питания существуют как химические способы, требующие химических реактивов, так и более простые, доступные для проведения в домашних условиях. Я решила воспользоваться тремя способами.
Опыт №1. Определение нитратов с помощью нитрат-теста.
Для проведения опыта я воспользовалась нитрат-тестом, который заказала в научно-производственном объединении +», г. Санкт-Петербург. Провести данное исследование можно в домашних условиях, так как нитрат-тест прост в применении: необходимо отрезать рабочий участок индикаторной полоски (около 5х5 мм), смочить его соком плода и через 3 минуты сравнить окраску участка с образцами контрольной шкалы:
Концентрация нитрат-ионов, мг/л (мг/кг) | 0 | 10 | 50 | 200 | 1000 |
Окраска рабочего участка | белая | бледно-розовая | розовая | малиновая | коричневая |
Опыт №2. Качественная реакция на нитраты с дифениламином.
Для проведения качественной пробы на присутствие нитратов несколько кристалликов дифениламина помещают в сок плода и смачивают их двумя каплями концентрированной серной кислоты. Интенсивное синие окрашивание указывает на наличие большого количества нитратов, розовое – на небольшое их содержание, отсутствие окрашивания – на отсутствие нитратов или на очень незначительную их концентрацию.
Опыт №3. Качественная реакция на нитраты с риванолом.
Для проведения данной реакции 2 мл продуктового сока смешивают с 1 мл соляно-кислого раствора и добавляют цинковый порошок. Если в соке содержится больше 20 мг/л нитратов, то появляется бледно-розовая окраска.
11. Результаты опытов
Результаты проведенных мной опытов отображены в данной таблице:
Продукт | Содержание нитратов | ||
Опыт №1 | Опыт №2 | Опыт №3 | |
Огурец | 50 мг/кг | Большое | Больше 20 мг/кг |
Китайский салат | 200 мг/кг | Очень большое | Больше 20 мг/кг |
Томат | 30 мг/кг | Небольшое | - |
Картофель | 10 мг/кг | Небольшое | Не определились |
Морковь | 150 мг/кг | Большое | - |
Яблоко | 10 мг/кг | Не определились | Не определились |
Редис | 60 мг/кг | Очень большое | Больше 20 мг/кг |
По результатам опытов можно сделать следующие выводы:
1. Проведение качественной реакции на нитраты с риванолом невозможно с овощами и фруктами, сок которых имеет красный, розовый или оранжевый цвет, так как происходит наложение цветов.
2. Самые точные показатели определились в опыте с нитрат-тестом, но результаты при его проведении непостоянны и зависят от условий проведения опыта (освещения, свежести сока), поэтому наибольшую правдивость имеют результаты качественной реакции с дифениламином.
3. Получившиеся результаты не превышают предельно допустимую концентрацию нитратов в каждом из продуктов, но в китайском салате и редисе содержание нитратов очень высокое.
12. Общие выводы по работе
1. Изучила влияние нитратов на растения.
2. Выяснила последствия избытка и недостатка нитратов.
3. Выяснила в чем опасность нитратов для человека.
4. Определила наличие нитратов в продуктах питания с помощью нитрат-теста, провела качественные реакции на нитраты с дифениламином и риванолом.
5. Выяснила, что употребление исследуемой продукции в небольших количествах не вредит здоровью, но при длительном употреблении некоторых ранних овощей и зелени в организме могут накапливаться нитраты, что негативно отражается на здоровье человека.
13. Источники информации
1. «Химия в сельском хозяйстве» , , «Просвещение», г. Москва, 1981 г.
