Нитраты в продуктах питания и кормах

Нитраты и нитриты — это химические неорганические соединения, соли и эфиры азотистой (HNO2) и азотной (HNO3) кислот. Они попадают в организм с пищей, водой, соками и молоком. Нитраты образуются и в нашем собственном организме, выполняя роль антимикробного агента в слюне, а также участвуя в работе сердечно-сосудистой системы, регулируя кровяное давление.

Чем опасны нитраты и нитриты

Под воздействием ферментов организма и некоторых бактерий, обитающих в кишечнике и полости рта, избыточные нитраты превращаются в гораздо более токсичные нитриты.

Нитриты, поступая в кровь, переводят гемоглобин в метгемоглобин, имеющий коричневый цвет и не способный переносить кислород и углекислый газ; нарушается тканевое дыхание. Некоторое количество метгемоглобина — около 2%, под воздействием ферментов способно восстанавливаться в гемоглобин.

Если количество метгемоглобина в крови достигает 30%, то начинается острое отравление, удушье, тошнота, рвота, диарея, тахикардия, боль в затылке, слабость, снижается давление. 50% метгемоглобина в крови может привести к смерти, если не оказать срочную помощь (принять активированный уголь, солевые слабительные, обеспечить приток свежего воздуха, обратиться в больницу для промывания желудка).

Кроме этого, нитриты в пищеварительной системе человека, в кислой среде, в присутствии аминов превращаются в нитрозамины — сильные канцерогены.

Регулярное употребление пищи и воды с повышенным содержанием нитратов может вызвать аллергические заболевания, заболевания щитовидной железы, болезни обмена веществ. Нитраты уменьшают содержание витаминов в растительных продуктах, отрицательно влияют на микрофлору кишечника, воздействуют на гормональную систему человека, вызывая выкидыши у женщин и импотенцию у мужчин.

Еще одна неприятная особенность нитратов — они могут накапливаться в организме.

Нормы содержания нитратов

Особенно опасны нитраты и нитриты, содержащиеся в воде. Исследования показали, что они оказывают более сильное токсическое воздействие, чем те, что поступают в организм с пищей.

Очень опасны нитриты для детей до года, так как ферменты, которые восстанавливают метгемоглобин обратно в гемоглобин, отсутствует у детей до трех месяцев. Поэтому Министерство здравоохранения РФ определяет разные допустимые суточные нормы потребления нитритов для взрослых и для детей. Для взрослых считается безопасным употребление 0,2 мг нитритов на 1 кг тела человека (в ЕС эта норма вдвое ниже). Для нитратов норма составляет 5 мг на килограмм веса взрослого человека. То есть человек массой около 60 кг может безопасно для себя съесть и выпить в день около 300 мг нитратов.

Норма для воды: концентрация нитратов не должна превышать 45 мг/л.

Существуют нормы содержания нитратов и для различных продуктов питания.

Как нитраты и нитриты попадают в пищу

Больше всего нитратов попадает в организм с растительной пищей — до 70%. Азот — основной строительный материал для любого растения, поэтому для нормального развития растений и получения хороших урожаев используются органические и неорганические азотосодержащие удобрения: аммиачная селитра, калиевая, натриевая селитра, сернокислый аммоний и др. Особенно активно растения накапливают нитраты в период роста и созревания, а к моменту сбора урожая их количество обычно уже не превышает нормы. Чтобы исключить возможность превышения норм нитратов в овощах и фруктах, инструкции запрещают вносить удобрения незадолго до сбора урожая.

Нитриты в пищу обычно попадают с мясными продуктами (колбасами, беконом, ветчиной, сосисками). Они используются при копчении, солении, мариновании в качестве консерванта, антибактериального и подсаливающего ингредиента. Термообработка и высокое содержание белка способствуют превращению нитритов в канцерогены-нитрозамины. Впрочем, нужно заметить, что современные мясные продукты содержат в разы меньшие количества нитритов, чем еще десять лет назад.

Советы, как минимизировать потребление нитратов и нитритов

— Старайтесь покупать овощи и фрукты в сезон; в созревших плодах нитраты, как правило, содержатся в допустимых количествах.
— Грунтовые овощи и зелень содержат меньше нитратов, чем тепличные.
— Из растений активно накапливают нитраты зелень (петрушка, укроп, салат, щавель), свекла, редис, капуста, морковь, дыни и арбузы. Мытье и чистка овощей сокращает количество нитратов на 10%. Варка — на 40-70%. Это связано с тем, что нитраты хорошо растворяются в воде и разрушаются при нагревании. Зелень можно на пару часов поставить в воде на солнце —большая часть нитратов переработается.
— Приобретите портативный нитрат-тестер или экотестер, например, Soeks NUC-019-1, и носите его с собой, когда отправляетесь на рынок или в супермаркет.

Современные нитрат-тестеры компактны, достаточно точны, просты, а экспресс-анализ занимает не более 20 секунд.

Как поступают нитраты в продукты питания и корма? Какое количество нитратов и с какими продуктами поступает в организм человека? Как распределены нитраты в различных органах растений? Какие виды и сорта возделываемых культур накапливают большие количества нитратов? Каковы пути снижения содержания (нитратов в продукции?

Использование овощей и кормов в пищу как в свежем, так и переработанном виде требует контроля за их качеством. Особого внимания заслуживают нитраты, поскольку способ переработки и хранения овощеводческой продукции предопределяет зачастую их в конечном продукте. О возможных количествах нитратов, которые накапливаются в продукции, производимой в колхозах и совхозах, отмечалось ранее, В связи с этим может возникнуть вполне законный вопрос: а как обстоит дело с продукцией, получаемой в индивидуальных хозяйствах? Проведенные обследования показали, что в приусадебных товариществах, расположенных вокруг г. Пущино в Московской области, известны примеры получения урожая картофеля, свеклы столовой, моркови, кабачков с содержанием нитратов выше допустимых норм. Причина этого — применение больших количеств жидкого навоза и азотных удобрении, нарушение сроков их внесения в почву. Применение минеральных азотных удобрений имеет еще одну сторону — повышение урожаев культур для продажи на рынке.

Нитраты в продуктах питания

В процессе хранения и переработки продукции количество нитратов, как правило, несколько снижается, однако при нарушении режимов хранения их содержание может расти, и довольно существенно.

Содержание нитратов в головках цветной капусты после двухнедельного хранения уменьшилось примерно на 40% по сравнению с исходным уровнем. Образованию нитратов и нитритов в процессе хранения продукции способствуют различные виды микроорганизмов. Из девяти видов микроорганизмов, выделенных на листьях шпината, часть обладала нитратвосстанавливающей способностью, среди которых наибольшую активность проявили представители Hafnia и Aerobaсter aerogenes. Чем выше содержание нитратов в убранном урожае, тем больше нитритов образуется в ходе хранения. Риск образования нитритов в продукции возрастает при повышении температуры хранения с 10 до 35°С. недостаточной аэрации складированной продукции, сильной загрязненности листовых овощей и корнеплодов, наличии механических повреждений продукции, оттаивании свежезамороженных овощей в течение длительного времени при комнатной температуре.

При оптимальных условиях хранения количество нитратов в корнеплодах уменьшилось в варианте без удобрений в 2 раза, тогда как в варианте с дозой азота 480 кг/га в 1,3 раза; у моркови в варианте без удобрений практически не изменилось, а в варианте с дозой азота 480 кг/га — в 2,2 раза. В процессе хранения лука содержание нитратов в луковицах практически не менялось.

Хранение свежих овощей при низкой температуре предотвращает образование нитритов. В глубоко замороженных овощах накопления нитратного азота не происходит. Однако размораживание шпината при комнатной температуре в течение 39 часов привело к образованию нитритов в продукции. Хранение загрязненных почвой и поврежденных листовых овощей при температуре выше 5° ускоряло образование нитратов в тканях вследствие проникновения нитратредуцирующих микроорганизмов. В процессе хранения овощей и картофеля при оптимальных условиях влажности и температуры количество нитратов во всех видах продукции снижалось. Наиболее заметно их количество падало в период февраль–март у капусты и свеклы столовой, несколько в меньших размерах — у моркови и картофеля. При хранении картофеля на складе с усиленной вентиляцией через 3 месяца сохранялось 85%. а через 6 месяцев — 30% нитратов от исходного уровня. В корнеплодах моркови 70 и 44% соответственно. Оптимальные условия (температура и влажность) хранения обеспечивали снижение уровня нитратов в овощеводческой продукции через 8 месяцев на 50%. Таким образом, степень снижения количества нитратов при хранении зависит от вида продукции, исходного содержания их, режимов хранения и прочих условий.

Овощеводческая продукция используется в пищу человеком как в свежем, так и в переработанном виде. В зависимости от режимов и видов технологической переработки меняется уровень содержания нитратного азота в конечном продукте. Как правило, количество нитратов в продукте в процессе переработки снижается, но при этом следует соблюдать режимы переработки. Предварительная подготовка продукции (очистка, мойка, сушка) снижает количество нитратов в продуктах питания на 3–25%. В процессе переработки продукции происходит быстрое разрушение ферментов и гибель микроорганизмов, что останавливает дальнейшее прекращение нитрата в нитрит.

В зависимости от способа дальнейшего приготовления пищи количество нитратов снижается неодинаково. При варке картофеля в воде уровень нитратного азота падает на 40–80%. на пару — на 30–70%. при жарений в растительном масле — на 15%, во фритюре — на 60%. При предварительном замачивании картофеля в 1%-ном растворе хлористого калия и 1%-ном аскорбиновой кислоты и дальнейшем жарений во фритюре степень нитратов падает на 90%. В отварной моркови количество нитратного азота снижается в 2 раза. В отварной свекле количество нитратов оставалось таким же, как и в сырых корнеплодах. Согласно другим сведениям степень снижения уровня нитратного азота в свекле в процессе варки определялась размером корнеплода.

Наибольшее количество нитратов теряла в процессе варки капуста. почти 60% от исходного уровня, морковь, свекла и картофель неочищенный теряют примерно одинаковое их количество (17–20%). Очистка клубней картофеля привела к резкому (более чем в 2 раза) увеличению потерь нитратов, т. е. кожица клубней является определенным барьером для перехода нитратов в воду.

В плодах соленых томатов количество нитратного азота возрастает в 1,4–1,8 раза. При этом в рассоле в 2,2–2.8 раза больше, чем в исходных свежих плодах, которое обусловлено применением приправы зеленых овощей (укроп, петрушка, чеснок), содержащих повышенное количество нитратов.

В первые дни количество нитратов в плодах огурцов более эффективно снижается при консервировании. Однако на 30-е сутки эффект от засолки и консервирования оказывается примерно равным, количество нитратов составляет свыше 30% от исходного уровня в продукции. При хранении консервированных огурцов (сортов Конкурент и Кустовой) в течение 4–5 месяцев содержание нитратов снижается в 5–6 раз. При квашении капусты содержание нитратов на 5-е сутки снижается в 2,1 раза по сравнению с исходным количеством в свежей капусте. В течение 2 последующих суток уровень нитратов в квашеной капусте практически не меняется.

В томатном соке, подвергающемся термической обработке, количество нитратов уменьшается в 2 раза. При 57%-ном выходе сока моркови и 80%-ном выходе сока из столовой свеклы значительная часть нитратов переходит в жидкую фазу, хотя их количество в соке зависит от вида продукции. Так, в морковный сок из корнеплодов перешло 44% нитратного азота от общего количества их в сырье. У свеклы почти 80% их также переходит в сок. При производстве сухих вин нитраты переходят в сок. Полученные вина могут содержать от 1 до 47,8 мг/л нитратного азота. Известно, что концентрация нитратов выше 8 мг/л существенно сказывается на вкусовых качествах продукта, он приобретает вяжущий, кисловато-соленый вкус.

Свежеприготовленные соки могут стать опасными для здоровья, если длительное время не подвергаются дальнейшей обработке вследствие быстрого перехода нитратов в нитриты. При хранении свекольного сока в течение суток при 37°С количество нитритов возросло от нулевого содержания до 296 мг/л, при комнатной температуре — до 188 мг/л, а в холодильнике — до 26 мг/л. В процессе сушки продукта или упаривания жидкости зачастую происходит увеличение количества нитратов.

С продуктами животного происхождения в организм человека, как правило, поступает незначительное количество нитратов. Тем не менее, накопление нитратного азота в них обусловлено, по всей видимости, с одной стороны, использованием животными кормов с высоким уровнем нитратов, а с другой — поступлением их в продукты в процессе технологической переработки.

Нормальное количество нитратов в мышцах жвачных животных — 0,5–1.0 мг/100 г. в крови — 2–3 мг, Однако поступление нитратов с кормами может вызвать увеличение их содержания в кропи и тканях на 200– 300%. При скармливании животным травы с высоким уровнем нитратов (0,325%), накопившихся под действием высоких доз азота (480 кг/га), их содержание в мясе крупного рогатого скота возрастало с 0,07 до 0,16%. Количество нитратов в молоке также зависит от качества кормов. Несмотря на то, что в молоке присутствует незначительное количество нитратов, тем не менее, скармливание коровам травы с высоким уровнем нитратного азота может повысить их содержание в 2–3 раза. Содержание нитратов в молоке может расти при его прогревании в процессе технологической переработки. Содержание нитратов в молоке дойных коров колеблется в течение суток. Наибольшее их количество содержится в молоке в утренние часы (14–56 мг/л), наименьшее — в середине дня (7–12 мг/л), к вечеру содержание нитратов в молоке несколько (в 1,2–4 раза) возрастает по сравнению с их количеством днем. Подобные колебания, по-видимому, тесно связаны с содержанием нитратов в корме (силос, кормовая свекла).

Содержание нитратов невелико в рыбе и в свежезамороженных продуктах. В процессе переработки рыбы (горячее копчение) часть нитратов переходит в нитриды. Следует также обратить внимание на тот факт, что уровень нитратов в колбасных изделиях выше, чем в исходных продуктах, вследствие добавления нитратных солей в ходе изготовления колбас. Нитратные соли используются для придания соответствующей окраски получаемым продуктам. В ряде зарубежных стран соли азотной кислоты используются в качестве консервантов.

Табак не является продуктом питания, но на земном шаре курят свыше 1 млрд. человек, которые ежедневно выкуривают 5 трлн. сигарет. Ежегодный прирост курящих составляет свыше 2,1%. В то же время негативное действие табака на организм человека не ограничивается влиянием только никотина. Известно, что растения табака накапливают значительные количества нитратного азота, который в процессе курения превращается в окислы табака. Среди них необходимо выделить закись азота, которая при вдыхании в незначительных количествах вызывает состояние легкого опьянения («веселящий газ»). При вдыхании в больших количествах она действует как наркотическое средство. Существует положительная коррелятивная связь между содержанием нитратов в табаке и количеством закиси азота, образующейся при курении. Количество нитратного азота в табаке определяется целым комплексом факторов, в том числе и применением удобрений. Как выяснилось, сорт табака также определяет содержание азота нитратов. Сигареты производимые в Болгарии, содержали среднее количество нитратов, тогда как в табаке сигарет, выпускаемых в Корее и на Кубе, содержалось повышенное их количество.

Нитраты в кормах

Токсичная доза нитратов для животных составляет 0,13 г NO- на 1 кг массы тела, а летальная около 1 г NO-. Норма поступления нитратов на одно взрослое животное крупного рогатого скота (550 кг живого веса) находится в довольно широком диапазоне: от 24 до 188 г (сутки). Основная причина столь широкого колебания кроется, по-видимому, в составе сопутствующих веществ, углеводов, витаминов, клетчатки, а также индивидуального состояния животного и количества корма, потребляемого за один прием.

Количество нитратов в различных видах кормов варьирует в довольно широких пределах: от 30 до 79000 мг/кг в сене, от 150 до 2500 мг/кг в сенаже, от 200 до 2300 мг/кг в зеленой массе кукурузы. Высоким уровнем отличаются кормовые корнеплоды кормовой и сахарной свеклы, а также продукт переработки сахарной свеклы, свекловичный жом, широко используемый на корм животных. Широкое варьирование содержания нитратов в кормах связано как с экологией и технологией выращивания кормовых культур, так и с их видовыми особенностями.

К группе культур с довольно высокой способностью к накоплению нитратов относятся представители злаковых, крестоцветных, сложноцветных. Так, среди злаковых овес, кукуруза, рожь, пшеница и ячмень могут накапливать в вегетативных органах достаточно значительное количество нитратов. Так же как и у овощных культур, уровень содержания нитратов у кормовых во многом определяется сортом, возрастом растений, спецификой распределения по органам. В травах первых укосов содержится в несколько раз больше нитратов, чем в последних, при условии, что непосредственно перед укосами не вносятся азотные удобрения.

Практически при всех типах кормления в рационах крупного рогатого скота используется зеленая масса кукурузы, или кукурузный силос. В связи с этим особый интерес представляют данные по содержанию нитратов в кукурузе в зависимости от почвенно-экологических условии. Содержание нитратов в кукурузе варьирует в широких пределах от 0,02 до 1,85% на сухое вещество. Уровень содержания нитратов в кормовых культурах в большой мере связан с количеством атмосферных осадков. При дефиците влаги нарушается процесс включения нитратов в белковые соединения. Примером влияния почвенно-экологических условий на содержание нитратов в травах свидетельствует тот факт, что в Скандинавских странах высокий уровень нитратов (0,3–0,4%) обнаруживается при применении 240 кг/га азота, тогда как в Бельгии или Голландии такое количество редко накапливается и при норме 500–600 кг/га.

Применение высоких доз прежде всего азотных удобрений способствует росту урожайности кормовых культур и увеличению содержания протеина. Вместе с тем с увеличением содержания протеина нередко повышается содержание нитратов, особенно в рано убираемых культурах. При внесении аммиачной селитры в дозе 120 кг/га содержание сырого протеина превышает 20%, при этом количество азота нитратов достигает 0,43.%. Практически уже при дозе 90 кг/га азота количество нитратов в травах превышает ПДК. Наибольшее количество их травы накапливали при внесении натриевой селитры по сравнению с другими формами азотных удобрений. В отличие от овощных культур высокое содержание нитратов в кормовых обусловлено главным образом применением высоких (ЗОО–6ОО кг N/га) доз азотных удобрений. В этом случае уровень N-NO нередко превышает 1,35%. Зарубежные исследования показали, что при производстве кормов с допустимым уровнем N-NO (0,20% на сухое вещество) доза азотных удобрений под кормовую горчицу не должна превышать 40 кг/га, под кормовую свеклу — 200 кг/га, кукурузу на зеленый корм — 300 кг/га, луговые и полевые травы — 160 кг/га перед первым укосом и 120 кг/га — перед вторым и третьим. Предельно допустимую концентрацию N-NO растения кукурузы накапливали при дозе 400 кг/га, а сорго и райграс соответственно 8ОО и 50 кг/га азота мочевины.

При выращивании ежи сборной на дерново-аллювиальной высокогумусированной почве урожай зеленой массы возрастает при внесении аммиачной селитры в дозе 320 кг/га, дальнейшее повышение доз снижает ее продуктивность. Содержание же нитратного азота пре-вышало ПДК уже при дозе азота 240 кг/га. Отрицательное действие разового внесения высоких доз азота на продуктивность ежи сборной сохраняется и впоследствии, при отрастании растений после первого укоса.

Вероятность повышенной концентрации нитратов в кормовых культурах возрастает, если содержание общего азота превышает следующие величины: стебель или надземная масса кукурузы — 1,5 и 3,2% на сухое вещество, листья горчицы — 4,0%, листья турнепса — 2.2%, надземная масса проса, овса, суданской травы и райграса — 3.0; 1,6, 2,4 и 2.2% соответственно.

Для улучшения качества кормовых культур следует предпринять меры, направленные на оптимизацию синтеза белков в вегетативных органах (оптимальная норма азота удобрении и дробное их внесение, сбалансированное соотношение с другими макро- и микроэлементами, совместное внесение минеральных и органических удобрений, применение аммонийных форм азотных удобрений совместно с ингибиторами нитрификации; поддержание оптимального уровня влажности почвы, правильный выбор сроков укоса, использование сортов и гибридов культур с низкой способностью к аккумуляции нитратов и др.).

Содержание нитратов необходимо контролировать и в тех культурах, которые используются для закладки силоса, сенажа, приготовления комбикормов, поскольку в этом случае возрастает вероятность образования и накопления высокотоксичных нитритов. Не исключается возможность и повышения концентрации нитратов при высушивании кормовых культур и продуктов их переработки. Нами проанализировано изменение содержания нитратов в ходе переработки сахарной свеклы и получения кормового жома.

В процессе транспортировки и мойки корнеплодов из них теряется до 4.% нитратного азота. После измельчения корнеплодов в стружке остается еще значительное количество (82%) нитратов. После диффузионного извлечения из стружки сока в ней остается свыше 70% нитратов. Интенсивное извлечение нитратов происходит в процессе сбраживания свежего жома до кислого, в котором остается меньше половины азота нитратов, находящихся в исходных корнеплодах. Примерно 20–30% нитратов переходит в кормовую патоку, которая используется при откорме сельскохозяйственных животных. В продуктах переработки сахарной свеклы остается довольно высокое количество нитратов. Как уже отмечалось выше, при силосовании происходит превращение нитрата, содержащегося в растениях. Предполагается, что 60–80% нитратов восстанавливается до нитритов.

Применение высоких доз (360–480 кг/га) азотных удобрений под кукурузу в условиях дерново-подзолистых почв приводит к повышенному накоплению азота нитратов в растениях, убранных в период цветения, до 0,28% на сухое вещество. При таком уровне его в кукурузе через 60 дней силосования сохранялся высокий уровень нитратов (0,22% N–NO). Газы, выходящие из свежего силоса, приготовленного из богатых нитратами растений, очень ядовиты для животных: силосные газы содержат не только молекулярный азот, но и закись, окись и двуокись азота. В процессе силосования под действием микрофлоры в присутствии углеводов нитраты также восстанавливаются до аммония. В основном нитраты редуцируются в первые 3 суток. Размеры потерь нитратов при силосовании кормовых культур зависят от исходной влажности материала При 50%-ной влажности в силосе сохраняется, примерно 80% содержащихся в культуре нитратов, тогда как при 80%-ной влажности — 10– 40% исходного количества нитратов.

Таким образом, для снижения уровня нитратов в силосных культурах необходимо при силосовании соблюдать все технологические операции, направленные на снижение нитратов в силосном корме. Однако при чрезмерно высоком уровне нитратов в растениях (свыше 0,28%) силосование не обеспечивает эффективного снижения их содержания.

Количество нитратов, поступающее в организм животных, зависит от типа кормления (рациона) и их содержания в различных видах кормов. Для лактирующих коров минимальное потребление нитратов происходит при силосно-сенном типе кормления, несколько большее — при силосном и силосно-корнеплодном типе кормления. Максимальное количество нитратов поступает в организм крупного рогатого скота при силосно-жомовом типе, при этом половина с жомом и половина с силосом и корнеплодами.