Потенциальная токсичность нитратов, содержащихся в повышенной концентрации в пищевом сырье и продуктах питания, заключается в том, что они при определенных условиях могут окисляться до нитритов, которые обуславливают серьезное нарушение здоровья не только детей, но и взрослых. Токсическое действие нитритов в человеческом организме проявляется в форме метгемоглобинемии. Она является следствием окисления двухвалентного железа гемоглобина в трехвалентное. В результате такого окисления гемоглобин превращается в NO-метгемоглобин, который не способен связывать и переносить кислород. Тяжелая форма заболевания проявляется при содержании в крови более 40% метгемоглобина. Установлено, что нитраты могут угнетать активность иммунной системы организма, снижать устойчивость организма к отрицательному воздействию факторов окружающей среды.

Нормирование нитратов, нитритов как пищевых добавок осуществляется в связи с их использованием в производстве некоторых продуктов питания. Содержание нитритов в пищевых продуктах допускается до 50 мг/кг, солонине из говядины и баранины - до 200 мг/кг, в экспортируемых - до 30 мг/кг.

Основным источником поступления нитратов в организм человека являются продукты растительного происхождения, в частности овощи (82 -92%). Основные поставщики нитритов - мясные продукты, на долю которых приходится 53-60% от общего поступления нитритов в организм человека. В каждой стране установлены предельно-допустимые концентрации нитратов.

Большое внимание уделяют нитритам и нитратам еще и потому, что они превращаются в организме в конечном итоге в нитрозосоединения, многие из которых являются канцерогенными. Так, из известных в настоящее время нитрозосоединений 80 нитрозоаминов и 23 нитрозоамида являются активными канцерогенами[1].

Нитрозосоединения могут образовываться в результате технологической обработки сельскохозяйственного сырья и полуфабрикатов, варки, жарения, соления, длительного хранения. При этом, чем интенсивнее термическая обработка и длительнее хранение пищевых продуктов, тем больше вероятность образования в них нитрозосоединений. В свежих продуктах нитрозосоединения содержатся в незначительных количествах, за исключением тех случаев, когда эти продукты изготовлены с нарушением технологических режимов и из сырья с высоким исходным уровнем предшественников реакций нитрозирования.

Существует много типов нитрозосоединений и механизмы их действия на живой организм различны. По-видимому, они вызывают необратимые изменения ДНК.

Приоритетными продуктами, характеризующимися наибольшей частотой и уровнем содержания нитрозосоединений, являются рыбные и мясные копченые изделия и пивоваренный солод. Для этих и некоторый других пищевых продуктов гигиеническими требованиями установлены допустимые уровни содержания нитрозосоединений.

1.2 Мишень действия больших доз нитратов

Нитраты, в отличие от нитритов, не являются метгемоглобино- образователями и не обладают выраженной токсичностью. Острые отравления наблюдаются у людей при случайном приеме 1--4 г нитратов, доза 8-14 г может оказаться смертельной. Главной причиной острой интоксикации является восстановление нитратов в нитриты, что может происходить в пищевых продуктах или пищеварительном канале.

Согласно данным ФАО/ВОЗ, ДСД нитратов составляет 5 мг/кг массы тела в расчете на нитрат-ион. Мишенью действия больших доз нитратов являются ядра гепатоцитов и нуклеиновый обмен, что объясняет преимущественно эмбриотоксическое действие этих соединений.

Нормирование нитратов, нитритов как пищевых добавок. Осуществляется в связи с их использованием в производстве некоторых продуктов питания. Содержание нитритов в пищевых продуктах допускается до 50 мг/кг, в солонине из говядины и баранины -- до 200 мг/кг, в экспортируемых -- до 30 мг/кг. Для обеспечения указанных нормативов нитриты используют в следующих количествах: засолка говядины, баранины и конины -- 0,10--0,12% от массы рассола; для свинины -- 0,06--0,08%, колбасных изделий -- 0,003--0,005% от массы мяса. Нитрит натрия или калия используется в качестве консерванта сыра и брынзы -- 300 мг на 1 л молока[2].

1.3 Допустимые концентрации в рационе и продуктах питания

ДСД нитратов для человека составляет 300--325 мг. ПДК в питьевой воде -- 45 мг/л, или 10 мг нитратного азота в 1 л. Если учитывать потребление питьевой воды в размере 2 л в сутки, то на долю ДСП через пищевые продукты приходится 210 мг нитратов (300 -- 45 - 2 = 210). Основным источником поступления нитратов в организм человека являются продукты растительного происхождения, в частности овощи (82--92%) (табл. 19). Основные поставщики нитритов -- мясные продукты, на долю которых приходится 53--60% от общего поступления нитритов в организм человека. Согласно рекомендациям ВОЗ, детей грудного возраста до 6 мес. не следует кормить продуктами с содержанием нитратов более 10 мг/кг, нитритов -- более 0,05 мг/кг, поить питьевой водой с концентрацией нитратов более 1 мг/л, нитритов -- более 0,005 мг/л. Важное значение для снижения уровня загрязнения пищевых продуктов нитратами и нитритами имеет квалифицированная работа агрохимической и ветеринарной служб, соблюдение имеющихся правил и ведомственных документов.

2. Естественный круговорот

Естественный круговорот азота в биосфере существенно меняется вследствие загрязнения среды окислами азота - продуктами деятельности промышленных предприятий и транспорта (при сжигании горючих ископаемых - нефти, сланцев, торфа, угля, и, кроме того, мазута и бензина), а также применения азотных удобрений образуется большое количество окислов азота, вовлекаемых в круговорот. В результате наблюдаются такие экологические нарушения, как накопление нитратов в пищевых продуктах, кормах для животных, вымывание удобрений из почвы, эвтрофикация водоемов, разрушение трофических цепей и т.д.

Нитраты представляют собой соли азотной кислоты (HN03), нитриты же являются солями азотистой кислоты (HN02). Нитриты легко окисляются в соответствующие нитраты. Концентрация первых в среде обычно очень низка (в воде, например 1-10 мг/л), в то время как концентрация нитратов высока (50-100 мг/л). Среди нитратов наиболее известны нитраты аммония, натрия, калия, кальция, обычно называемые селитрами. Все селитры широко и давно используются в качестве удобрений[5].

Нитраты и нитриты применяются в пищевой и стекольной промышленности, для получения ракетного топлива, пиротехнических и взрывчатых веществ, порохов, используются в резиновом и текстильном производствах, гальванотехнике и медицине. Нитриты и нитраты являются широко применяемыми консервантами для продуктов питания. Значительная часть (около 40%) нитритов поступает с мясными и рыбными продуктами, нитраты же человек получает главным образом с овощами. Наибольшей способностью к аккумуляции нитратов обладают представители тыквенных, крестоцветных, маревых растений, причем существует значительная разница между сортами одной и той же культуры. Продукты животного происхождения содержат относительно меньшие концентрации нитритов и нитратов. В связи с различным содержанием этих агентов в пищевых продуктах, в различных странах широко варьируют и нормы их суточного потребления.

2.2 Совместное воздействие нитритов и нитратов

Совместное воздействие нитритов и нитратов предотвращает рост микроорганизмов, вызывающих пищевые отравления (например, ботулизм). В норме нитраты и нитриты абсорбируются в желудочно-кишечном тракте, при этом нитраты быстро выделяются из организма; нитриты же, реагируя с гемоглобином крови, превращают последний в метгемоглобин, который в отличие от гемоглобина не способен служить переносчиком кислорода, что определяет многие биологические эффекты нитритов/нитратов. Нитраты менее токсичны по сравнению с нитритами (они не окисляют гемоглобин и не образуют метгемоглобина и, следовательно, не приводят к метгемоглобинемии). В организме нитраты могут образовываться из аммония, под влиянием бактерий нитраты превращаются в нитриты.

Токсические воздействия нитратов/нитритов достаточно полно изучены на различных видах животных, включая гидробионтов, и на человеке. Смертельная доза нитратов для людей составляет 8-15 г, а нитритов существенно ниже - 0,18 г для детей и стариков, и 2,5 г - для взрослых.

Особо следует сказать о нитрозаминах - веществах весьма простой химической структуры, знакомых каждому химику. Низшие нитрозамины - диэтил- и диметилнитрозамины (НДЭА и НДМА) впервые были синтезированы во второй половине XIX в. Нитрозосоединения широко применяются в промышленности в качестве компонента ракетного топлива, антиоксидантов, являются промежуточными продуктами синтеза красителей, лекарственных препаратов и т.д. Нитрозосоединения входят также в состав противокоррозийных препаратов, применяются как пестициды и противоопухолевые агенты[6].

Исключительно важной особенностью нитрозаминов является возможность их образования из химических предшественников в объектах окружающей среды, в продуктах питания и даже в организме. Подобными предшественниками образования нитрозаминов служат первичные алифатические моно- и полиамины, вторичные и третичные амины, четвертичные аммониевые соли и другие азотсодержащие органические вещества, которые взаимодействуют с оксидами азота, нитрозилгалогенидами, азотной кислотой, нитратами и нитритами. Нитрозосоединения обнаружены в воздухе рабочей зоны тех предприятий, где они применяются, в водоемах, загрязненных стоками подобных производств, а также в воздушной среде заводов минеральных удобрений (до 40 мкг/куб. м), дубильных цехах кожевенных фабрик (40-50 мкг/куб. м), литейных производств, предприятий резиновой промышленности, животноводческих комплексов и рыбокомбинатов (до 10 и более мкг/куб.м). Нитрозамины также обнаруживаются в органических растворителях, синтетических поверхностно-активных веществах (СПАВ), готовых резиновых изделиях; их находят в разнообразных пищевых продуктах (таблица 15). Например (данные по СССР), в яблоках НДМА обнаруживается в количестве 0,8 мкг/кг, в свекле - 1,5 мкг/кг; содержание НДМА в вареных колбасах - 1,9-13 мкг/кг, копченых колбасах - 2,9-5,4 мкг/кг, мясных консервах - 0,6-2,7 мкг/кг, рыбных консервах - 2,0-17 мкг/кг.

Таблица 1 - Среднее содержание N-нитрозодиметиламина (НДМА) в дневном рационе жителей Японии

Нитрозамины также найдены в табачном дыму (таблица 16) и некоторых алкогольных напитках. Например, из 56 образцов японского пива в 24 обнаружен НДМА в концентрациях от 1 до 4,2 мкг/кг, а в США во всех испытанных 18 сортов - от 0,4 до 7,0 мкг/кг. В производимых в США виноградных винах, коньяке, джине, водках и роме НДМА не был обнаружен.

Установлено, что в желудочном соке животных и человека из нитратов и вторичных аминов или амидов могут образовываться N-нитрозосоединения.

Максимальный уровень синтеза НДМА наблюдается при рН=3,4 при температуре 37^оС. Катализаторами эндогенного образования нитрозаминов служат тиоцианаты, формальдегид, нитрозофенолы, галловая кислота, а ингибиторами - антиоксиданты, аскорбиновая кислота, витамины А и Е и др. Синтез нитрозаминов в организме человека можно считать твердо установленным. Например, исследования на добровольцах показали, что через два часа после завтрака, состоящего из жареного бекона, хлеба, шпината и томатов в крови обнаруживались НДМА и НДЭА в концентрациях 4,4 и 2,6 мкг/мл, соответственно. Вполне вероятно, что для человека именно эндогенный синтез нитрозосоединений является основным их источником.

О токсичности нитрозаминов для человека известно еще с 1937 года. Эти агенты обладают широким спектром биологических эффектов, однако главным и, очевидно, наиболее опасным их свойством, является способность вызывать опухоли. История открытия канцерогенности нитрозосоединений началась, когда на норковых фермах Норвегии и Англии наблюдался массовый падеж животных. Причиной оказалась добавляемая в корм селедочная мука, при приготовлении которой образуются нитрозамины, идентифицированные позже физико-химическими методами. Установлено, что из 332 разных нитрозосоединений, изученных к концу прошедшего десятилетия, 290 (87%) оказались способными вызывать опухоли в эксперименте на животных. Обзор литературы показал, что у всех 40 видов животных (принадлежащих к 37 родам, 26 семействам, 18 отрядам и 6 классам), на которых испытывалось канцерогенное действие нитрозаминов, возникали злокачественные новообразования. Эксперты МАИР неоднократно рассматривали вопрос о канцерогенности нитрозаминов для человека. Поскольку убедительных доказательств, говорящих об онкогенной опасности этих соединений в эпидемиологических наблюдениях получено до сего времени не было, то два агента из этого класса - НДМА и НДЭА отнесены к группе 2А, т.е. к факторам, обладающим весьма высокой вероятностью вызвать опухоли у людей.

Однако, принимая во внимание, что ни один из испытанных видов животных (от моллюсков до человекообразных обезьян) не оказался резистентным к канцерогенному действию нитрозосоединений, трудно представить себе, что человек представляет собой исключение в животном мире. Кроме того, следует учесть и аналогию метаболизма НДМА в опытах in vitro с использованием тканей и клеток человека и животных, а также сведения о механизмах действия нитрозаминов. Выявлено, что для проявления токсических, мутагенных и опухолеродных свойств, нитрозосоединения нуждаются в их активации в организме. Подобная активация происходит с помощью микросомных ферментов, которая наблюдается в печени и в других органах, где возникают позже опухоли[7].

Заключение

Нитраты - это соли азотной кислоты, которые накапливаются в продуктах и воде при избыточном содержании в почве азотных удобрений, а также попадании кислотных дождей. Азотная кислота, прародитель нитратов, является самым сильным окислителем. Основные источники нитратов в ненарушенных агроландшафтах - органическое вещество почвы, минерализация которого обеспечивает постоянное образование нитратов. Скорость минерализации органического вещества зависит от его состава, совокупности экологических факторов, степени и характера землепользования. Поэтому динамика нитратов в земных экосистемах определенным образом связана с малым биологическим круговоротом азота.

Сельскохозяйственное использование почвы приводит к уменьшению запасов органического азота. Убыль почвенного азота усиливается при проведении агротехнических мероприятий, стимулирующих минерализацию органического вещества (севообороты с паром и пропашными культурами, интенсивная обработка почвы, внесение повышенных доз минеральных удобрений). В этой связи роль почвенного азота в загрязнении природных вод нитратами и в накоплении растениями, по-видимому, более существенная, чем считалось до сих пор.

Если в почве наблюдается недостаток азота, то замечается замедление роста растений, мельчают листья, иногда окрашиваются в желто-зеленые или бледные тона (хлороз листьев). Нехватка азота часто наблюдается на любых почвах, где не хватает удобрений[10].

Основными источниками нитратов в почве являются:

· Минеральные удобрения - соли азотной кислоты (селитры). И в наше время широко применяются в сельском хозяйстве;

· Вносимые природные удобрения и гниющие растения.Растительное сырье, перегнивая в почве, служит природным источником азотистых соединений.

Необходимая и безопасная доза азота- 0,5-1кг на каждую сотку. Избыток азота уходит из почвы в виде газа-аммиака, также нитраты хорошо растворяются в воде.

Растения усваивают азот из почвы. При правильном азотном питании растения хорошо растут и развиваются. Азот используется для синтеза белков - основы жизнедеятельности всякого организма. У плодовых деревьев и ягодных кустарников он не только повышает урожай, но и улучшает качество плодов. Азот усваивается растениями после нитрификации - процесса превращения азотосодержащих веществ в форму, пригодную для усвоения высшими растениями:

Среди многих причин, обусловливающих накопление нитратов в растениях, следует выделить следующие:

· видовая и сортовая специфика накопления нитратов;

· условия минерального питания,

· почвенно-экологические факторы.

Зачастую факторы, способствующие накоплению нитратов, воздействуют в комплексе, что осложняет прогнозирование уровня. Наиболее интенсивно азот поглощается во время роста и развития стеблей и листьев. При созревании семян потребление азота из почвы практически прекращается.

Способность к накоплению нитратов у разных растений неодинакова. Наиболее выражена она у листовых овощей - салатов, капусты, зеленых культур, а также у корнеплодов; в меньшей степени - у томата, баклажана, перца. Тыквенные культуры - кабачок, патиссон, огурец, тыква, арбуз и дыня - склонны к накоплению нитратов и наиболее чувствительны к изменению внешних условий выращивания. Количество накопленных нитратов во многом определяется сбалансированностью минерального питания, интенсивностью освещенности, температурным режимом и влажностью, а также сортовыми особенностями[11].

Список литературы

1. Мугниев А.Ф., Посмитная И.В., Содержание нитратов в овощах можно регулировать. Картофель и овощи. 2019 г., №1.

2. Покровская С.Ф. Пути снижения содержания нитратов в овощах. М., 1988г., с.42-46.

3. Рычков А.Л., Нитратная кухня. Химия и жизнь. 019г., №7.

4. Соколов О.А. Нитраты под строгий контроль. Наука и жизнь. 1988г.,№3.

5. Соколов О.А. Особенности распределения нитратов и нитритов в овощах. Картофель и овощи., 2017г., №6.

6. Соколов О., Семенов В., Агаев В., Нитраты в окружающей среде. Пущино, 2020г., с. 216-238

7. Сопильняк Н.Т., Федотова Л.С., Удобрения и качество продукции. Картофель и овощи., 2017г., №5, с. 18-19

8. Чапкявиченс Э.С., Как уменьшить содержание нитратов и нитритов в овощах, Здоровье, 2018г., №

9. Черпяева И.И., Экологические проблемы использования азотных удобрений. Химизация сельского хозяйства, 2010г., №4, с.20-21.

10. Эвенштейн З., Нитраты, нитриты, нитрозамины. Общественное питание., 2019 г., №3.

11. Всемирная организация здравоохранения. Совместное издание программы ООН по окружающей среде и Всемирной организацией здравоохранения, 2011г.

Размещено на Allbest.ru