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