Обнаружение нитратов в растениях

Азотные удобрения, вносимые без соблюдения дозы и пра­вил, привели к увеличению содержания нитратов в растительных продуктах до размеров, угрожающих здоровью человека. Попадание большой дозы нитратов в организм грозит острым отравлением. Часты случаи отравления дынями, арбузами, тепличными огурцами и зеленью, питьевой водой и др. продуктами с повышенным содержанием нитратов.

По данным Министерства здравоохранения РФ, предельно допустимая доза нитратов для взрослого человека в сутки со­ставляет 500 мг, токсичная — 600 мг, для грудного ребенка доза в 10 мг может быть смертельной.

Соли азотной и азотистой кислот, поглощаемые корнями из почвы, восстанавливаются в растении до аммиака, который ис­пользуется для синтеза аминокислот и других соединений. Для восстановления нитратов требуется АТФ, образующаяся в про­цессе окислительного или фотосинтетического фосфорилирования.

При достаточном содержании растворимых углеводов и высо­кой активности ферментов перечисленные био­химические процессы происходят в клетках корня. Однако при неблагоприятных условиях часть нитратов (нередко весьма зна­чительная) может пройти через паренхиму коры корня в неиз­мененном виде. При этом нитраты попадают в ксиле­му и поднимаются с восходящим током к листьям, где проис­ходит их восстановление.

Определение содержания нитратов в соке, отжатом из стеблей, черешков, пластинок листа, позволяет судить о восстановлении нитратов в корнях: чем меньше обнаруживается нитрат-ионов, тем активнее происходит этот процесс в клетках корня. Для обнаружения нитратов можно использовать ди­фениламин, который в присутствии иона NО^-₃ дает синюю ок­раску. По интенсивности посинения можно судить о количестве нитратов в исследуемом объекте. Сопостав­ление содержания нитратов в различных органах растения, напри­мер в черешках и пластинках листа дает представление о нитратредуктазной активности этих органов (см. лаборат. практикум).

Данные таблицы 1 позволяют с помощью этого реактива оце­нить количество нитратов в растении на разных стадиях развития и сделать вывод о необходимости азотной подкормки. Малое коли­чество нитратов в начале вегетации растений означает недостаток азотного питания. Такое же малое количество их в фазе цветения является нормой и не требует подкормки растений.                                                                                                                  

Таблица 1

Шкала для определения нитратов в срезах и соке растений (по Церлинг)

Балл	Окраска среза или сока	Необходимость в азотных удобрениях
		в начале вегетации	в фазу цветения
0	Нет окраски	Очень сильная (60 кг/га)	Средняя (30 кг/га)
1	Бледно-голубая, быстро исчезает	Сильная (60 кг/га)	Слабая (30 кг/га)
2	Голубая проводя­щих сосудов	Средняя (30 кг/га)	Не нуждаются
3	Голубая, исчезает через 2—3 мин	Слабая (30 кг/га)	»
4	Синяя, сохраняется несколько минут	»	»
5	Темно-синяя, сохраняется некоторое время	Не нуждаются	»
6	Темно-синяя, устойчивая	Избыток нитратов

В связи с опасностью, которую представляют нитраты для здо­ровья человека, приводим сведения о границах содержания их в овощах и бахчевых культурах (табл. 2), а также данные о распреде­лении нитратов по тканям и органам зеленых растений (табл. 3). Эти сведения позволят избежать токсичных доз нитратов.

У столовой свеклы и редиса необходимо удалять верхнюю и нижнюю части корнеплода. Использовать в пищу редис традици­онных круглых сортов, так как в них нитратов значительно мень­ше, чем у сортов типа «Красный великан». В капусте наибольшее количество нитратов сосредоточено в верхних кроющих листьях и кочерыжке. Кабачки, огурцы и патиссоны накапливают нитраты в кожице и в части, прилегающей к плодоножке. Их необходимо чистить и срезать 2-3см вместе с плодоножкой.

В картофеле нитратов накапливается меньше, однако его упот­ребляют чаще других овощей и в большом количестве. Для снижения нитратов в картофеле его следует замачивать на ночь в растворе NаС1.

Цель работы: познакомиться с простым и доступным спо­собом определения нитратов в растительном сырье и грамотно оце­нить их количество. Это необходимо для определения дозы внесе­ния азотных удобрений в период вегетации растений, а также для изучения того, как локализованы нитраты в различных частях и органах растения, и оценки их количества в пищевых продуктах.

Материалы и оборудование: раствор КNO₃ или NаNО₃ в концентрациях, мг/л: 1000, 900, 800, 700, 600, 500, 400, 300, 200, 100, 50, 10 в небольших склянках; 1%-ный раствор дифени­ламина в концентрированной Н₂SО₄ в капельнице (хранить в тем­ноте на подставке), пинцет, стеклянные палочки, плоские белые фарфоровые тарелки, кусок стекла, фломастер, цветные карандаши, фильтровальная бумага, ножницы, нож, скальпель, бритва.

Растения: любые дикорастущие растения, произрастающие в разных экологических условиях; культурные растения, выра­щенные на разных питательных средах, любые овощи, фрукты, зелень.

Нормы содержания нитратов в продуктах

Министерством здравоохранения РФ установлены следующие нормативы по содержанию нитратов в сельскохозяйственной про­дукции (в мг/кг по нитрат-иону). В числителе приводятся нормы для ранних и тепличных овощей, в знаменателе — для поздней продукции открытого грунта:

картофель — 250                   огурцы — 400/150

капуста — 900/500                 арбузы — 60

морковь — 400/250                дыни — 90

томаты — 300/150                 перец сладкий — 200

лук репчатый — 80                кабачки — 400

лук-перо — 800/600

Таблица 2

Минимальные и максимальные количества нитратов в овощах, мг/кг, по данным Института почвоведения и фотосинтеза АН России

Культура	Минимум	Максимум	Культура	Минимум	Максимум
Арбузы	44	572	Петрушка (зелень)	1760	1892
Баклажаны	88	264	Ревень	1760	2420
Брюква	398	528	Редька черная	1540	1760
Горошек зеленый	22	88	Редис	440	2640
Горчица салатная	1320	1760	Репа	660	880
Дыни	44	484	Салат	396	2860
Капуста белая	66	2860	Свекла столовая	44	2640
Кабачки	196	704	Кресс--салат	320	4840
Перец сладкий	44	352	Картофель	44	968
Лук зеленый	44	1320	Тыква	308	1320
Лук репчатый	66	880	Укроп	396	2200
Морковь	176	2200	Фасоль	22	880
Огурцы	88	528	Чеснок	44	308
Патиссоны	176	880	Шпинат	660	3960
Тархун	1320	2200	Щавель	264	396

Ход работы

На белую фарфоровую поверхность тарелки или стеклянной пластинки наносят капли контрольных растворов КNО₃ или NаNО₃ и добавляют одну каплю дифениламина. Заполняют концентраци­онную шкалу окраски, соответствующую определенному содер­жанию нитратов (табл. 4).

Таблица 3