Нитраты, нитриты, нитрозосоединения

Накопление нитратов в растительной продукции связывают с применением азотных удобрений. Но нитраты не являются для растений чужеродными вещества­ми, для них это элементы минерального питания. Азот органических и минеральных удобрений из почвы поступает в растения в виде катионов NH4+ и анионов NO3". Они хорошо растворяются в воде и вместе с ней поступают по проводящей системе в растения. В корнях, стеблях, листьях и плодах нитраты восстанавливаются до ам­мония, который становится основой аминокислот и далее белков. Д.Н. Прянишни­ков говорил: «Без азота не могут образоваться белковые вещества, не может быть протоплазмы, а следовательно и жизни».

Азот входит также в состав хлорофилла, без которого невозможна важнейшая функция зеленого растения - фотосинтез. Не менее важна его роль в образовании многих витаминов. Однако, когда объем поступления нитратов превышает необхо­димый для синтетических процессов, они накапливаются в различных органах. Внутри клеток образуется нитратный фонд. Концентрация нитратов в растениях может колебаться от нескольких миллиграмм до тысяч миллиграмм на килограмм.

Повышенное содержание нитратов в растениях может быть обусловлено не только применением азотных удобрений в больших дозах, но и рядом других факто­ров, влияющих на метаболизм азотсодержащих соединений. К таким факторам от­носят соотношение различных питательных веществ в почве, освещенность, темпе­ратуру, влажность и др. Факторы, тормозящие процесс фотосинтеза, замедляют ско­рость восстановления нитратов и включения их в состав белков.

Причина повышенного содержания нитратов в овощах, выращенных под плен­кой или в теплицах при большой загущенности посева, - недостаток света. Поэтому растения с повышенной способностью аккумулировать нитраты не следует выращи­вать в затемненных местах, например в садах.

На концентрацию нитратов в растениях влияют и сроки уборки. Так, увеличе­ние продолжительности вегетации в весенний период положительно сказывается на снижении содержания нитратов в овощах.

Глава 5

Способность растений аккумулировать нитраты в значительной степени зави­сит от биологических особенностей культур. Наибольшее количество нитратов на­капливают зеленные овощи и растения из семейства крестоцветных. По способности аккумулировать нитраты плодоовощную продукцию можно расположить в убы­вающем порядке следующим образом: зеленные овощи (шпинат, салат); собственно овощи (свекла, редис, сельдерей, морковь, капуста, картофель, лук, чеснок); плоды (помидоры, огурцы, перец, тыква, фасоль). Если овощи выращены без дополнитель­ного внесения азотных удобрений, содержание в них нитратов будет примерно сле­дующим: в салате - 290 мг/кг, петрушке - 250, капусте - 100, картофеле - 20 мг/кг. При избытке азота в почве в шпинате может накапливаться нитратов до 6900 мг/кг, свекле - до 5000, салате - до 4400, редисе - до 3500 мг/кг.

Различия в содержании нитратов определяются не только видовой принадлеж­ностью, но и сортовыми особенностями. Установлено, что ранние сорта овощных культур отличаются повышенным содержанием нитратов, а поздние - более низким. Высокую сортовую специфичность в накоплении нитратов отмечают у томатов. В плодах сорта Ранний 83 нитратов содержалось в 1,5-2 раза больше, чем в плодах сорта Волгоградский. В пределах одного сорта в красных плодах их накапливается в 8-15 раз меньше, чем в плодах молочной спелости. Даже в пределах сорта выявляют отдельные генотипы, способные не накапливать нитраты. Так, при среднем уровне содержания нитратов в корнях столовой свеклы сорта Бордо 2880 мг/кг сырой массы обнаружены генотипы с содержанием нитратов не более 350 мг/кг.

В овощах нитраты распределены неравномерно. Характер их распределения обусловлен биологическими особенностями и строением органов. В листовых ово­щах нитраты накапливаются в основном в черешках и жилках листьев; в капусте -во внешних листьях и кочерыге; в кабачках, огурцах содержание нитратов уменьша­ется от плодоножки к верхушке. У столовой свеклы особенно много нитратов в вер­хушке и в кончике корня. Высоким содержанием их отличается сердцевина, где этих веществ накапливается примерно в два раза больше, чем в поверхностном слое и мякоти. В сердцевине корнеплода моркови уровень нитратов выше, чем в кожице; а в направлении от кончика корня к вершине он снижается.

При кулинарной обработке пищевых продуктов содержание в них нитратов снижается: при очистке, мытье и вымачивании на 5-15%, при варке - на 40-80%.

Токсичность нитратов, содержащихся в повышенной концентрации в пищевом сырье и продуктах питания, заключается в том, что они в организме человека и живот­ных под воздействием микроорганизмов пищеварительного тракта и тканевых фермен­тов превращаются в соли азотистой кислоты - нитриты, которые и отравляют организм.

Механизм токсического действия нитритов на организм заключается в их взаимо­действии с гемоглобином крови. Они переводят двухвалентное железо гемоглобина в трехвалентное с образованием метгемоглобина, который ухудшает перенос кислорода в крови, способствует расширению кровеносных сосудов и понижению кровяного дав­ления. Так 1 мг нитрита может перевести в метгемоглобин около 2000 мг гемоглобина.

При нормальном физиологическом состоянии в организме образуется примерно 2% метгемоглобина. При 6-7% появляются первые признаки заболевания - голово­кружение, одышка, при 30% и выше - симптомы острой интоксикации: одышка, тахикардия, цианоз, слабость, головная боль, потливость. Могут быть тошнота, рво­та, судороги мышц, нарушение координации движения, потеря сознания. При со­держании метгемоглобина в крови свыше 40% возможен летальный исход, так как метгемоглобин не способен переносить кислород.

Потребительские свойства сельскохозяйственной продукции. Показатели безопасности 151

В настоящее время дискутируется вопрос об онкогенном действии нитритов. Однако сведения противоречивы. В Чили и Венгрии выявлена прямая зависимость между количеством применяемых азотных удобрений и смертностью от рака же­лудка. В Голландии и Японии этого не наблюдается.

Онкогенное действие нитритов, по-видимому, объясняется тем, что они пре­вращаются в организме в конечном итоге в нитрозосоединения. У людей с пони­женной кислотностью желудочного сока из нитратов образуется большое количест­во нитрозоаминов, которые вызывают рак желудка.

Нитрозоамины образуются не только в желудочно-кишечном тракте, но и вне живого организма. Доказано их наличие в воздухе, в различном сырье и продуктах питания. Нитрозосоединения могут образовываться в результате технологической обработки сельскохозяйственного сырья и полуфабрикатов, варки, жарения, соле­ния, копчения. В настоящее время на живых организмах испытано более 300 нитро-зосоединений, содержащихся в окружающей среде. Все они обладают канцероген­ными, мутагенными, тератогенными и эмбриотоксическими свойствами.

5.7. Допустимые уровни содержания нитратов, мг/кг, в плодоовощной продукции

Наименование продукции	Гр,	унт
открытый	защищенный
Картофель		-
Капуста белокочанная: ранняя (до 1.09) поздняя	900 500	-
Морковь: ранняя (до 1.09) поздняя	400 250	-
Томаты
Огурцы
Свекла столовая		-
Лук репчатый		-
Лук-перо
Листовые овощи: салаты, шпинат, щавель, петрушка, сельдерей, кинза, укроп, капуста салатных сортов		-
Перец сладкий
Арбузы		-
Дыни		-
Кабачки		-

С суточным рационом человек получает ориентировочно 1 мкг нитрозосоеди-нений, с питьевой водой - 0,01 мкг, с вдыхаемым воздухом - 0,3 мкг. Безопасная суточная доза низкомолекулярных нитрозоаминов для человека составляет10 мкг. Гигиеническими требованиями и санитарными нормами ограничено суммарное со­держание наиболее распространенных нитрозосоединений - нитрозодиметиламина (НДМА) и нитрозодиэтиламина (НДЭА) в пивоваренном солоде. Допустимый уро­вень этих соединений 0,015 мг/кг. ПДК нитрозосоединений в воде хозяйственно-пищевого назначения 0,03 мкг/л.

Установлено, что реакция нитрозирования в человеческом организме подавля­ется L-аскорбиновой кислотой. Следовательно, при постоянном потреблении вита­мина С можно предотвратить образование канцерогенных нитрозоаминов, и наобо-

Глава 5

рот, при постоянной низкой его концентрации в организме повышается вероятность заболевания раком. Нитрозоамины не образуются при соотношении витамина С и нитратов 2:1 и более. Кроме того, наличие в организме высокого содержания клет­чатки и пектиновых веществ способствует подавлению всасывания нитрозоаминов в толстой кишке. Чтобы свести возможность образования нитрозоаминов в организме к минимуму, необходимо прежде всего стремиться уменьшить содержание нитратов в растениеводческой продукции.

Человек относительно легко переносит дозу нитратов 150-200 мг/сут., а для грудного ребенка доза 10 мг/сут. будет уже токсичной. По рекомендациям ВОЗ до­пустимая суточная доза нитратов 3,65 мг/кг массы человека.

Допустимые уровни содержания нитратов в плодоовощной продукции, уста­новленные в нашей стране, приведены в табл. 5.7.

Радионуклиды

До середины XX в. человек подвергался облучению только природными источ­никами ионизирующих излучений, которые создавали естественный радиационный фон (ЕРФ). Основным дозообразующим компонентом ЕРФ было земное излучение от естественных радионуклидов (урана, тория и других элементов), существующих на протяжении всей истории Земли. Однако в настоящее время естественный радиа­ционный фон изменился в результате деятельности человека качественно и количе­ственно. Повышение ЕРФ под влиянием новых видов технологической деятельно­сти человека получило название «техногенно усиленного фона». Загрязнение окру­жающей среды радионуклидами может происходить при широком применении ми­неральных удобрений, содержащих примеси урана (например, фосфатных), добыче и переработке урановых руд, испытании ядерного оружия, работе ядерных реакто­ров, переработке ядерного топлива с целью извлечения радионуклидов для нужд народного хозяйства, хранении и захоронении радиоактивных отходов. Кроме того, за период с 1971 по 1986 г.г. в 14 странах мира на предприятиях атомной промыш­ленности произошло 152 аварии разной степени сложности, с различными последст­виями для населения и окружающей среды. Крупные аварии произошли в Велико­британии, США, бывш. СССР, где самой крупной по масштабам загрязнения окру­жающей среды была авария на Чернобыльской АЭС в 1986 г.

Увеличение ЕРФ способствует загрязнению пищевых продуктов радионукли­дами, в том числе и растениеводческой продукции. Различают загрязнение поверх­ностное (воздушное) и структурное. При поверхностном загрязнении радиоактив­ные вещества, переносимые воздушной средой, оседают на поверхности растений, частично проникая внутрь растительной ткани. Особенно много радиоактивных ве­ществ удерживается на растениях с ворсистым покровом и разветвленной наземной частью, в складках листьев и соцветиях. При этом задерживаются не только раство­римые формы радиоактивных соединений, но и нерастворимые. Однако поверхно­стное загрязнение относительно легко удаляется даже через несколько недель.

Структурное загрязнение радионуклидами обусловлено физико-химическими свойствами радиоактивных веществ, составом почвы, физиологическими особенно­стями растений. Радионуклиды, выпавшие на поверхность почвы, на протяжении мно­гих лет остаются в ее верхнем слое, постоянно на несколько сантиметров в год мигри­руя в более глубокие слои. Это в дальнейшем приводит к накоплению их в большинст­ве растений с хорошо развитой и глубокой корневой системой. Быстрее всего из почвы в растения поступает стронций-90, стронций-89, йод-131, барий-140 и цезий-137.

Потребительские свойства сельскохозяйственной продукции. Показатели безопасности 153

Радионуклиды в организм человека проникают при вдыхании зараженного воз­духа, употреблении в пищу загрязненных продуктов, в результате человек подверга­ется внутреннему облучению. При воздействии на кожу радиоактивных веществ, на­ходящихся в воздухе и на поверхности Земли, происходит внешнее облучение. Попа­дая в организм человека, радиоактивные элементы распределяются в органах, тканях, при этом костный мозг и костная ткань подвергаются хроническому облучению, по­вышается риск развития злокачественных новообразований. Для организма человека особенно опасны долгоживущие изотопы цезия-137 (137Cs) и стронция-90 ( Sr).

Цезий-137 поступает в организм человека преимущественно с пищевыми про­дуктами. Через органы дыхания попадает всего 0,25% его количества. Цезий-137 практически полностью всасывается в пищеварительном канале. Примерно 80% его откладывается в мышечной ткани,8% - в костях. По степени концентрирования це-зия-137 клетки, ткани и органы распределяются следующим образом: мышцы > почки > печень > кости > мозг > эритроциты > плазма крови. Около 10% цезия бы­стро экскретируется из организма, 90% его выводится более медленными темпами.

Биологический период полураспада (время, в течение которого радиоактивность вещества в среднем уменьшается вдвое) этого радионуклида у взрослых колеблется от 10 до 200 сут., составляя в среднем 100 сут. Ускорению выведения из организма и замедлению его всасывания в пищеварительном канале способствует увеличение в рационе питания солей калия, натрия, пищевых волокон, пектиновых веществ.

Стронций-90 поступает в организм через желудочно-кишечный тракт, легкие и кожу. Уровень всасывания стронция из желудочно-кишечного тракта колеблется от 5 до 100%. Стронций быстро всасывается в кровь и лимфу из легких. Независимо от пути поступления в организм растворимые соединения радиоактивного стронция избирательно накапливаются в скелете. В мягких тканях задерживается менее 1%, остальное количество откладывается в костной ткани, что приводит к формирова­нию в организме участков с высокой радиоактивностью. Биологический период по­лувыведения стронция-90 из организма составляет от 90 до 154 сут.

Относительно большое количество радиоактивного изотопа стронция-90 накап­ливают бобовые культуры, корне- и клубнеплоды, злаки.

Основная мера профилактики и помощи при поступлении радионуклидов в ор­ганизм человека - радиозащитное питание. Прежде всего необходимо максимально уменьшить поступление радионуклидов с пищей, в том числе и растительного про­исхождения. Для этого пищевое сырье тщательно моют, чистят, отделяют малоцен­ные части. Таким способом можно удалить от 20 до 60% радионуклидов. Значи­тельная часть радионуклидов переходит в отвар при варке продукции.

Для выведения уже попавших в организм радионуклидов необходима высоко­белковая диета. Употребление белка должно быть увеличено не менее чем на 10% суточной нормы для восполнения носителей Н-групп, окисляемых активными ради­калами, образуемыми радионуклидами.

На уровень отложения радионуклидов в организме влияет содержание в пище­вых продуктах калия и кальция. Целесообразно чаще включать в рацион питания продукты, богатые калием, такие как печеный картофель, петрушка, изюм, курага, урюк, орехи и др.

Эффективными сорбентами радиоактивного цезия являются ферроцианиды, альгинаты, высококислотные полисахариды. Радиозащитным эффектом обладают также сорбенты природного происхождения, а именно пектиновые вещества. Они

Глава 5

содержат свободные карбоксильные группы галактуроновой кислоты, способные к связыванию радионуклидов с образованием нерастворимых комплексов, выводи­мых из организма. Оптимальная профилактическая доза пектина в условиях радио­активного загрязнения составляет не менее 15-16 г.

Наибольшее количество пектиновых веществ содержится в плодах семечковых, тропических и субтропических культур, корнеплодах, тыквенных овощах, виногра­де, смородине, крыжовнике, клюкве.