Нитраты, нитриты и нитрозосоединения

Нитраты – соли азотной кислоты с радикалом NO₃^¯, широко распространены в природе. Они являются нормальными метаболитами любого живого организма, как растительного, так и животного, даже в организме человека в сутки образуется и используется в обменных процессах 100 и более мг нитратов. Нитраты входят в состав удобрений.

Нитриты – соли азотистой кислоты (NO₂^¯), в растениях содержатся в небольшом количестве. Они представляют собой промежуточную форму восстановления окисленных форм азота в аммиак. При употреблении в больших количествах нитраты в пищеварительном тракте частично восстанавливаются до нитритов. Механизм токсического действия нитритов в организме заключается в их взаимодействии с гемоглобином крови и образовании метгемоглобина, не способного связывать и переносить кислород. 1 мг нитрита натрия (NaNО₂) может перевести в метгемоглобин около 2000 мг гемоглобина.

В больших количествах нитраты опасны для здоровья человека. Человек относительно легко переносит дозу в 150-200 мг нитратов в сутки, 500 мг считается предельно допустимой дозой, а 600 мг в сутки – доза, токсичная для взрослого человека. Для грудных детей токсичной является доза 10 мг в сутки. ДСД нитратов, утвержденная Министерством здравоохранения России - 5 мг на 1 кг массы тела человека.

ДСД нитритов – 0,2 мг/кг, за исключением детей грудного возраста. Острое отравление отмечается при одноразовой дозе в 200-300 мг, летальный исход - при 300-2500 мг. Токсичность нитритов зависит от пищевого рациона, индивидуальных особенностей организма, в частности от активности фермента метгемоглобинредуктазы, способного восстанавливать метгемоглобин в гемоглобин. Хроническое воздействие нитритов приводит к снижению содержания в организме витаминов А, Е, С, В₁ и В₆, что приводит к снижению устойчивости к воздействию различных негативных факторов, в т. ч. и онкогенных. Простудные заболевания приобретают затяжной характер.

Основными источниками поступления нитратов и нитритов в организм человека являются, в первую очередь, растительные продукты. И поскольку нитраты являются нормальным продуктом обмена азота в растениях, их содержание зависит от следующих факторов:

1) индивидуальные особенности растений. Существуют так называемые растения–накопители нитратов. Это листовые овощи – салат, шпинат, петрушка, а также корнеплоды (свекла и др.). Наименьшее количество нитратов содержится в томатах.

2) степень зрелости плодов: в молодых недозрелых растениях нитратов на 50-70 % больше, чем в зрелых. Их содержание возрастает ближе к корню. Например, в листьях капусты нитратов на 60-70% меньше, чем в кочерыжке. В листьях салата их на 40-50% меньше, чем в черенках (стеблях).

3) возрастающее и часто бесконтрольное применение азотистых удобрений (неправильная дозировка и сроки внесения удобрений).

4) использование некоторых гербицидов, например 2,4–Д (дихлорфенилуксусная кислота) и дефицит молибдена в почве, приводящий к нарушению обмена веществ в растениях, способствуют накоплению нитратов.

5) недостаток света. Поэтому растения с повышенной способностью аккумулировать нитраты не следует выращивать в затемненных местах, например, в садах. Известно, что овощи, выращенные на открытом грунте в период большой продолжительности светового дня, имеют большую питательную ценность, чем те, которые выращены в закрытом грунте или в конце лета, когда продолжительность светового дня меньше. Большая освещенность способствует ассимиляции азота из почвы, что обусловливает снижение содержания нитратов в растениях

Помимо растительных продуктов, основными источниками нитратов и нитритов в сырье и продуктах питания являются нитратные пищевые добавки, вводимые в мясные изделия, колбасы, рыбу и сыр для улучшения их органолептических показателей, для сохранения привычной окраски мясопродуктов и в качестве консервантов для подавления размножения некоторых патогенных микроорганизмов. Образующийся NO–миоглобин сохраняет красную окраску даже после тепловой обработки.

Попадающие с пищей нитраты всасываются в пищеварительном тракте (желудок, кишечник), попадают в кровь и с ней в ткани. Через 4-12 часов большая их часть (80% у молодых и 50% у пожилых людей) выводится из организма через почки. Остальное их количество сохраняется в организме.

Особенно чувствительны к действию нитратов и нитритов маленькие дети. Это связано со слабой активностью у них ферментов. (Поэтому не случайно, например, в Швеции не рекомендуется давать маленьким детям некоторые виды овощей, выращенные с применением минеральных удобрений, если даже содержание нитратов в них не превышает допустимого уровня).

Нитраты и нитриты способны изменять активность обменных процессов в организме. Это обстоятельство используют в животноводстве. При добавлении в рацион нитритов при откорме свиней снижается интенсивность обмена, происходит отложение питательных веществ в запасных тканях животного.

Содержание нитратов в некоторых пищевых продуктах (мг/кг):

- овощи: свекла – 39…7771, репа – 82…5429, редис – 41…4527, капуста свежая ранняя – 509…1010, капуста поздняя – 14…3467, морковь – 15…900, укроп – 30…4074, шпинат – 621…2417, арбуз – 6…94.

- фрукты и ягоды: яблоки - 2,7…55, груши - 1,5…6,5, сливы - 2,5…3,1, облепиха - 1,9…2,5.

- зерно и продукты его переработки: мягкая пшеница - 1,2…15, твердая пшеница - 1,1…8,4, мука пшеничная - 2,5….19, макароны - 1,5…7,7, хлеб - 0,9…8,1.

Большое внимание уделяется нитратам и нитритам еще и потому, что в организме человека они превращаются в итоге в нитросоединения, многие из которых (80%) обладают канцерогенным, мутагенным и тератогенным действием.

Нитрозамины могут образовываться непосредственно в сырье (количество колеблется в зависимости от степени загрязнения окружающей среды), в результате технологической обработки сырья и полуфабрикатов (интенсивная термическая обработка, копчение, соление, длительное хранение и т.п.).

Наибольшее распространение получили такие нитрозосоединения, как N–нитрозодиметиламин (НДМА), N–нитрозодиэтиламин (НДЭА), N–нитрозодибутиламин (НДБА).

В желудке нитраты образуют с биогенными аминами, содержащимися, например, в мясе, нитрозамины и нитрозамиды. У людей с пониженной кислотностью желудочного сока из нитратов образуется большое количество нитрозаминов, что увеличивает риск возникновения рака желудка.

Безопасная суточная доза низкомолекулярных нитрозаминов для человека составляет 10 мкг.

Содержание нитрозосоединений в отдельных пищевых продуктах (мкг/кг):

- свекла свежая - 1,5 (хранившаяся – 5,9), шпинат хранившийся – 20, соленья овощные - 5,0-63;

- колбасы: полукопченая - 9,7-18,9, копченая - 13-74; сосиски – 81; бекон жареный - 249;

- масло растительное – 50, пиво - 1-68, сельдь соленая – 400, сыры - 0-6,3, кисломолочные продукты - 0.

В зависимости от степени загрязнения окружающей среды содержание нитрозосоединений в растениеводческой продукции может измениться. Однако половину всех нитрозосоединений человек получает с солено-копчеными мясными и рыбными продуктами. (По данным Института питания РАМН за период 1992-1993 гг. в России все изученные образцы мясной и рыбной продукции содержали N–нитрозамины, при этом 36% мясных продуктов и 51 % рыбы содержали N–нитрозамины в концентрациях выше установленных гигиенических нормативов).

Установлено, что с увеличением продолжительности хранения содержание нитрозаминов в продуктах питания повышается. Так, на 30-е сутки хранения наблюдается превышение гигиенических норм содержания нитрозаминов в мясной варено-копченой продукции на 30…40%.

Выяснен механизм специфического действия нитрозаминов: действие частых небольших доз является более опасным, чем действие одноразовых больших доз. При высоких дозах опасность не проявляется!

Вещества, называемые коканцерогенами, усиливают канцерогенное действие нитрозаминов. При одновременном введении в рацион хомяков диэтилнитрозамина и полициклических углеводов наблюдалось интенсивное образование опухолей. При раздельном применении этих же соединений в такой же концентрации образование опухолей было медленным или не отмечалось (эффект синергизма).

Технологические способы снижения содержания нитратов и нитрозосоединений в сырье

Нитраты

Необходимо систематически контролировать содержание азота в почве. Рекомендуемые до последнего времени дозы азотных удобрений были рассчитаны без учета содержания нитратов в почве. При использовании почв, богатых питательными веществами, необходимо уменьшать эти дозы на 30-40%.

Необходимо ограничивать рыхление почвы при выращивании листовых овощей под пленкой - это может также способствовать повышению содержания нитратов в овощах.

Следует правильно выбирать участок для выращивания овощей, исключая затемненные места.

Сбор урожая желательно проводить во второй половине дня. При этом собирать следует только созревшие плоды, обеспечивая хранение в оптимальных для них условиях.

При переработке овощей следует учитывать, что мойка и бланширование снижают содержание нитратов на 20-80%.

В консервированных овощах, обладающих повышенной способностью аккумулировать нитраты (например, быстрозамороженное пюре из шпината), возможно восстановление нитратов в нитриты при хранении размороженной продукции или повторном нагревании.

При кулинарной обработке пищевых продуктов содержание в них нитратов снижается. При очистке, мойке и вымачивании – на 5-15%, при варке – на 80% в результате переходов нитритов в отвар и инактивации ферментов, восстанавливающих нитраты в нитриты.

Нитрозосоединения

Установлено, что реакция нитрозирования в человеческом организме подавляется аскорбиновой кислотой. Подобным действием обладают также токоферолы (витамин Е), полифенолы, танин и пектиновые вещества. Отсюда следует, что постоянное потребление витамина С может воспрепятствовать образованию канцерогенных нитрозаминов и, наоборот, постоянная низкая его концентрация в организме повышает вероятность заболевания раком. (курящим прием витамина С рекомендуется увеличить в 2 раза). На основании полученных данных установлено, что при соотношении поступления витамина С и нитратов 2:1 и более нитрозамины не образуются. Кроме того, наличие в организме высокого содержания клетчатки и пектиновых веществ подавляет всасывание нитрозаминов в толстом кишечнике.

Регуляторы роста растений (ростовые вещества, стимуляторы роста)

Регуляторы роста растений (РРР) – соединения различной химической природы, оказывающие влияние на процессы роста и развития растений, применяемые в сельском хозяйстве с целью увеличения урожайности, улучшения качества растениеводческой продукции, облегчения уборки урожая, а в некоторых случаях для увеличения сроков хранения растительных продуктов (путем изменения эндогенного уровня природных гормонов).

К этой группе можно отнести и некоторые гербициды (например, 2,4–Д), которые в зависимости от концентрации могут проявлять и стимулирующее действие.

РРР, в отличие от удобрений, применяются в низких концентрациях.

Для практических целей РРР можно классифицировать следующим образом:

1) Регуляторы роста микробиологического состава и происхождения. Применение этой группы препаратов призвано восстановить уничтоженную химическими веществами и длительной раскаткой почв почвенную микрофлору ( препараты Агат, Псевдобактерин и др.).

2) Препараты, стимулирующий эффект которых обеспечивается гуминовыми соединениями и питательными веществами. Эта группа препаратов восполняет дефицит макро- и микроэлементов, возникший из-за недостатка минерального питания (Теллура, разнообразные гуминовые препараты и т.д.).

3) Препараты, содержащие биологически активные вещества (БАВ), вырабатываемые растениями на разных стадиях метаболизма, выделенные из диких растений или полученные синтетическим путем (Эпин, Лариксин и др.).

Регуляторы роста растений можно разделить на две группы: природные и синтетические.

Природные РРР – естественные компоненты растительных организмов, которые выполняют функцию фитогормонов: ауксин, гиберрелины и др. В процессе эволюции в организме человека выработались соответствующие механизмы биотрансформации, поэтому природные РРР не представляют никакой опасности для организма человека.

Синтетические РРР – соединения, являющиеся с физиологической точки зрения аналогами эндогенных фитогормонов, либо соединения, способные влиять на гормональный статус растений. Их получают химическим или микробиологическим путем. Синтетические РРР, в отличие от природных, оказывают негативное влияние на организм человека как ксенобиотики. Степень опасности большинства РРР до конца не изучена; предполагается возможность их отрицательного влияния на внутриклеточный обмен.