Оценка содержания нитратов в некоторых пищевых продуктах

Размещено на http://www.allbest.ru/

Оценка содержания нитратов в некоторых пищевых продуктах

Виденин И.И., Бирзуль А.Н.

ДВГУПС, г. Хабаровск, Россия Питиляк Д.А.

СахГУ, г. Южно-Сахалинск, Россия

Абстракт

В статье кратко описывается неблагоприятное действие нитратов на организм человека, а также сообщаются результаты химического анализа детского кабачкового пюре различных торговых марок на содержание этих веществ. Большое внимание уделено необходимости контроля за содержанием нитратов в реализуемом через розничную сеть детском питании и бутилированных водах. Также приводятся данные определения нитратов в образцах подземных вод, отобранных из индивидуальных скважин Хабаровска и Хабаровского края. Особое беспокойство авторов вызывает обнаруженная при исследовании удаления нитратов из модельного раствора низкая эффективность бытовых водоочистных устройств. Неудовлетворительные результаты лабораторных испытаний вынуждают искать новые подходы к способам защиты водных объектов от загрязнения нитратами. В статье подчеркивается, что адекватная оценка методов удаления нитратов из питьевой воды часто затруднена из-за непредсказуемости действия бытовых факторов, влияющих на трансформацию нитратов (варка, кипячение, бактериальное загрязнение и др.).

Ключевые слова: питьевая вода, продукты питания, нитраты, токсичность, очистка воды.

Abstract

NITRATE CONTENT ASSESSMENT IN SOME FOODSTUFFS

Videnin I.I., Birzul A.N.

FESTU, Khabarovsk, Russia

Pitilyak D.A.

SSU, Yuzhno-Sakhalinsk, Russia

The present article briefly describes the negative influence of nitrates on humans, also there are results of chemical analysis for the presence of nitrates in the various brands of children's pureed marrow squash. Special attention is paid to the need of nitrate content monitoring in the baby food and bottled waters. Nitrates' concentrations in groundwater samples taken from individual wells in Khabarovsk and Khabarovsk Krai are given in the paper. The authors notice that domestic water purification devices have low efficiency of nitrates removal from a model solution. Unsatisfactory results of laboratory tests force us to find new approaches of water objects protection from nitrates contamination. The article emphasizes that an adequate evaluation of the nitrates removal from drinking water methods is often difficult because of the unpredictability of household factors affecting the nitrates transformation (cooking, boiling, bacterial contamination, etc.).

Keywords: drinking water, foodstuffs, nitrates, toxicity, water purification.

Общие сведения

Нитраты широко распространены в окружающей среде (в почве, атмосферном воздухе, воде, растительных материалах, мясе и т.д.). Загрязнение биосферы нитратами происходит в результате масштабного применения азотных удобрений в сельском хозяйстве, неконтролируемого сброса в водоемы неочищенных бытовых и производственных сточных вод, в частности, от крупных животноводческих комплексов.

Токсическое действие нитратов связано с восстановлением их до нитритов под влиянием микрофлоры пищеварительного тракта и тканевых ферментов. Нитриты могут вызвать отравление, нарушение обмена веществ и ухудшение иммунологического статуса организма. Чаще всего нитраты нарушают нормальный газообмен в тканях, поскольку косвенно увеличивают в крови содержание метге- моглобина - формы гемоглобина, неспособной выполнять функцию транспортировки кислорода. Особенно опасны эти соединения для грудных детей. У них проявляются признаки удушья уже при превращении 20-25% гемоглобина в мет- гемоглобин [1].

Нитриты, вступая во взаимодействие с аминами, содержащимися в некоторых продуктах питания (а также в лекарствах), образуют нитрозамины, обнаружившие в опытах на животных сильную канцерогенность. нитрат пищевой продукт

Вопрос токсического действия нитратов следует рассматривать с учетом возможных факторов, влияющих на их накопление в пищевой продукции. Очевидно, что в целях безопасности следует избегать условий, способствующих восстановлению нитратов в нитриты. Например, при отсутствии бактериального загрязнения даже относительно высокое содержание нитратов не вызывает отравлений [1]. Высокая водно-нитратная нагрузка обычно характерна для мест вблизи точечных источников загрязнения - мусорных свалок, выгребных и силосных ям, шамбо и пр. Уровень загрязнения грунтовых вод нитратами во многом определяется глубиной залегания вод, способностью пород фильтровать и поглощать загрязняющие вещества.

Для человека одними из основных источников поступления нитратов являются овощные и бахчевые культуры, а также питьевая вода, в связи с чем важное значение имеет определение их содержания в указанных продуктах. В настоящее время имеется широкий спектр портативных нитратомеров, позволяющих получать экспресс-информацию об уровне нитратов в любой продукции.

Методика исследований

Экспериментальные исследования состояли из трех основных этапов - анализ детского овощного пюре на содержание нитратов, мониторинг нитратного загрязнения питьевых вод и очистка модельного водного раствора от нитратов в лабораторных условиях.

Для проведения химического анализа пробы бутилированных вод и детского пюре извлекались из приобретенных в торговой сети Хабаровска фирменных упаковок и обезличивались в лаборатории ДВГУПС. Пробы подземных вод отбирались в соответствии с ГОСТ 31861-2012 в индивидуальных скважинах и колодцах окрестностей Хабаровска.

Для приготовления водно-нитратной вытяжки 6,67 г кабачкового пюре каждой марки вносилось в 100 мл дистиллированной воды и интенсивно встряхивалось в течение 10 мин. Дальнейшему анализу подвергался только фильтрат вытяжки, прошедший через бумажный фильтр «красная лента».

Измерение концентрации нитратов проводилось с помощью спектрофотометра DR2800 по прилагаемой к прибору методике 8039 с использованием реагента «NitraVer5» фирмы HACH [3, с.393]. Метод основан на восстановлении нитратов до нитритов кадмием в кислой среде, с последующим образованием азотного соединения, окрашенного в янтарный цвет. Интенсивность данной окраски в известных пределах пропорциональна концентрации нитратов. Измерения проводятся при длине волны 500 нм, нижний диапазон обнаружения равен 0,3 мг/л нитратов в расчете на азот [3]. Настройки прибора были таковы, что результаты всех измерений отображались в концентрациях нитрат-иона.

Для приготовления модельного раствора служил нитрат калия квалификации «хч», разрешенный к применению приложением Б ГОСТ 31952-2012. Ионообменные материалы подвергались щелочной обработке 3%-ным раствором гидроксида натрия в течение 1 ч. В опытах использовался цеолит Чеховского месторождения Сахалина, а также лекарственные препараты «Белый уголь» (ООО «Внешторг Фарма», Россия) и «Актиферрин» («Меркле ГмбХ», Германия). Все эксперименты проводились при комнатной температуре в стеклянной лабораторной посуде, отвечающей общепринятым нормам.

Рис. 1. Анализ содержания нитратов в образцах детского питания (кабачкового пюре), мг/кг

Нитраты в детском пюре

В настоящее время считается, что детское питание проходит на производстве гораздо более жесткий контроль качества, нежели прочие пищевые продукты. Отчасти это объясняется большей потенциальной опасностью вреда, который может быть нанесен здоровью ребенка при употреблении небезопасной пищи, в сравнении с влиянием на взрослого человека. Данные, представленные на рис. 1, позволяют сделать вывод о том, что исследованные образцы детского кабачкового пюре не содержат нитратов в концентрациях, превышающих допустимые. Наименьшее количество нитратов обнаружено в образце торговой марки «Heinz» (Кабачки) - 58,5 мг/кг, максимальное - у бренда «Фрутоняня» (Пюре из кабачков) - 274,49 мг/кг. Среднее арифметическое содержание нитратов в образцах пюре в 2,5 раза ниже ПДК, указанного в СанПиН 2.3.2.1078-01. Примечательно относительное совпадение концентраций у торговых марок «Спеленок» и «Сады Придонья», выпускаемых одним производителем.

Нитраты в питьевых водах

На рис. 2 представлены результаты определения содержания нитратов в бутилированных водах различных марок. ПДК нитратов для данного случая задается СанПиН 2.1.4.1116-02, который устанавливает, что нитраты должны быть не выше 20 мг/л для вод первой категории и 5 мг/л для вод высшей категории. Средняя концентрация нитратов в анализируемых образцах составила 3,19 мг/л. В целом более жесткому критерию высшей категории соответствуют все пробы, кроме воды торговой марки «Славда Спорт» и «Славда Детская». Превышение по ним составляет 8% и 14% соответственно. Особо следует отметить, что данный факт фиксировался авторами неоднократно, в разных партиях воды с несовпадающими датами розлива.

На рис. 3 представлено сопоставление содержания нитратов в воде, взятой из нецентрализованных источников водоснабжения, с требованием СанПиН 2.1.4.1175-02. Местами отбора стали индивидуальные скважины и колодцы жителей Хабаровска и Хабаровского края. В общем можно отметить, что среди исследованных образцов нет случаев превышения ПДК. Среднее содержание нитратов в образцах по Хабаровску составляет 17,02 мг/л, в поселках края - 4,45 мг/л. Особенно стоит отметить, что образец воды с ул. Шелеста после пропускания через кувшинный фильтр имеет самое высокое содержание нитратов. Вероятно, это может быть связано с тем, что бытовые фильтры редко целенаправленно ориентированы на очистку именно от нитратов (по сравнению с их традиционным назначением - для снижения жесткости воды, ее обезжелезивания и т.д.). Кроме того, свой вклад в повышенную концентрацию нитратов внес возможный смыв загрязнений из толщи фильтрующего материала.

Рис. 2. Содержание нитратов в образцах бутилированных вод, мг/л

Рис. 3. Содержание нитратов в пробах воды из нецентрализованных источников водоснабжения, мг/л

Методы удаления нитратов

На рис. 4 показаны различные методы и материалы, использованные в целях очистки воды от растворенных нитратов. В качестве исходного образца, подлежащего очистке, применялся модельный раствор нитрата калия с концентрацией 86,3 мг/л (в расчете на кислотный остаток, что примерно равно 2ПДК питьевого стандарта).

Два нижних метода на диаграмме (рис. 4) представляют собой динамическую сорбцию с помощью таких популярных в России марок бытовых фильтров для воды, как «Аквафор» и «Барьер Стандарт». Остальные методы включают в себя различные технологические подходы: например, химические методы очистки (взаимодействие с солями двухвалентного железа), физические методы (вымораживание), физико-химические методы (взаимодействие с ионообменными смолами). Из рис. 4 четко видно, что приближающуюся к максимальной эффективность продемонстрировали методы шестичасового вымораживания и применения щелочной формы анионита АВ17-8. Эффект очистки составил 92% и 95% соответственно. Полученные данные по анионированию хорошо согласуются с результатами экспериментов И.Н. Трус.

Рис. 4. Эффективность различных методов очистки воды от нитратов, %

Остальные методы, примененные в рамках данной работы, можно отнести к категории малоэффективных, со средним эффектом очистки в 21%. Эти способы не обеспечили требуемого снижения концентрации нитратов до уровня ПДК. Неожиданно низкий результат дало химическое удаление нитратов с помощью солей двухвалентного железа по реакции из источника [2, с.692]:

Низкий эффект очистки воды от нитратов по уравнению (1) можно объяснить тем, что в качестве источника железа (II) использовалась не чистая соль, а комбинированный аптечный препарат «Актиферрин», имеющий в своем составе посторонние примеси, действие которых на ход указанной химической реакции непредсказуемо.

В целом данные лабораторные исследования показывают, что нитраты можно признать трудноудаляемыми загрязнениями питьевой воды, требующими дополнительных материальных затрат по их устранению.

Заключение

В настоящее время нитраты можно считать типичным компонентом пищевых продуктов (в том числе питьевой воды), который в больших количествах далеко не безопасен для организма человека, особенно для детей. Несмотря на относительно благополучное положение с качеством бутилированных вод и овощного пюре по нитратному показателю, выявленное в работе, необходимо проводить постоянный и систематический мониторинг за качеством указанной продукции. Кроме того, следует помнить, что отрицательное действие нитратов может меняться под действием различных бытовых факторов. Так, не-своевременная замена картриджей бытовых фильтров, их бактериальная загрязненность, длительное кипячение воды способствует локальному повышению уровню нитратов в потребляемой питьевой воде. В условиях интенсивного коттеджного строительства необходим контроль за миграцией нитратов в подземных водах и поиск путей снижения их содержания доступными техническими средствами.

Библиографические ссылки на источники

1. Новиков Ю.В. и др. Влияние нитратов и нитритов на состояние здоровья населения // Гигиена и санитария. 1985. № 8. С. 58-62.

2. Шарло Г. Методы аналитической химии. Количественный анализ неорганических соединений. М.: Химия, 1965. 976 с.

3. DR 2800 Spectrophotometer: procedures manual. Ed. 2. HACH COMPANY, 2007. 814 c.

Размещено на Allbest.ru