Азот, включенный в состав растительных и животных организмов, рано или поздно возвращается в почву, где он минерализуется до нитритов. Нитраты как важная составная часть круговорота азота в природе присутствуют фактически во всех средах окружающего мира: в атмосферном воздухе, водоемах, почве и растениях.
Пути поступления нитратов и нитритов в организм человека. Нитриты – производные азотной и азотистой кислот. Они устойчивы при обычных условиях и хорошо кристаллизуются; под воздействием высоких температур нитраты щелочных и щелочноземельных металлов разлагаются.
Установлено, что независимо от источников поступления нитраты как хорошо растворимые в воде соединения включаются в общий цикл нитратного азота, дальнейшие видоизменения которого зависят от конкретных условий. Так, например, представляет интерес использованный растениями азот. Наибольшая часть его подвергается денитрофикации почвенными микробами и в виде газов аммиака, окислов азота или газообразного азота улетучивается в атмосферу. Другая часть азота усваивается почвенными микроорганизмами. Оставшаяся, наиболее значительная, часть не закрепленного почвой азота выносится из плодородного слоя и безвозвратно теряется, загрязняя малые реки, пруды и другие поверхностные водоемы. Таким образом, применение азотсодержащих минеральных удобрений, особенно их внесение, сопровождаются побочными неблагоприятными последствиями, проявляющимися в виде непроизводительных потерь азота, который накапливается как загрязнитель в окружающей среде. Выбросы призводства минеральных удобрений способствуют повышению содержания нитратов в пищевых растительных продуктах и питьевой воде.
Основные пищевые цепи миграции нитратов: промышленные производства – атмосферный воздух – водоемы – питьевая вода – человек; азотные минеральные удобрения – почва – газообразные окислы азота – атмосферный воздух – водоемы – питьевая вода – человек; азотистые минеральные удобрения – почва – грунтовые воды – водоемы – питьевая вода – человек; азотистые минеральные удобрения – почва – растения – растительные пищевые продукты – человек.
Последствия избыточного внесения азотсодержащих удобрений. Превышение норм использования азотосодержащих удобрений приводит не только к накоплению в растениях нитратов, но и к снижению пищевой ценности продуктов растениводства, что выражается в уменьшении содержания в них углеводов (сахар, крахмал), витаминов и незаменимых аминокислот, изменении состава минеральных веществ. Поэтому высокий уровень нитратов в картофеле и овощах свидетельствует о низкой пищевой ценности таких продуктов. Например, нерациональное применение азотных минеральных удобрений снижает количество витаминов С, РР, В2 и Е в овощах и картофеле, а также резко ухудшает их способность к хранению.
Но главная опасность злоупотребления минеральными удобрениями связана прежде всего с накоплением в них помимо нитратов и нитритов нитрозосоединений – сильных канцерогенов (вещества, способствующие развитию злокачественных опухолей), обладающих токсическими свойствами. Установлено, что с увеличением доз минеральных удобрений повышается суммарное количество нитрозосоединений в зерновых и овощах. Нитрозамины – продукты реакции нитратов с вторичными аминами. Они могут, передаваясь по пищевой цепи, концентрироваться в растениях. Например, кормовая капуста содержит более 3,4 % бензпирена (канцероген), что объясняют более длительным адаптационным периодом этого вида капусты, а значит, и большим накоплением этого вещества, поступающего из воздуха. Морковь и другие корнеплоды аккумулируют самые различные ядовитые вещества из почвы. При избыточном удобрении шпинат переводит нитраты в нитриты, а последние служат исходным материалом для образования нитрозаминов.
Загрязнение нитратами продуктов животного происхождения происходит в основном через корм и питьевую воду, которые потребляют сельскохозяйственные животные. Нитраты и нитриты попадают также в колбасные изделия, копчености, сыры и другие продукты при их использовании в качестве пищевых добавок. Обычно именно во втором случае в мясных продуктах, обработанных нитратами или нитритами, находят нитрозамины.
Концентрация нитрозаминов в продуктах питания существенно различается. Молочные и растительные продукты, а также напитки и соки содержат их в количествах, в основном не превышающих 2 мкг/кг. Самое высокое содержание вредных веществ было обнаружено в солонине и ветчине, значительное количество – в высокобелковых, кулинарно обработанных рыбных и мясных продуктах. В больших количествах нитрозамины обнаруживаются в полукопченых колбасных изделиях. Это связано с использованием при копчении дыма, в состав которого входят окислы азота (способствуют синтезу нитрозаминов в продуктах). В копченой рыбе нитрозаминов выявлено больше, чем в свежей.
При исследовании пищевых продуктов нитрозамины были выявлены в колбасе копченой, сухой и салями, жареном беконе, ветчине, копченой сельди, сыре, молоке, муке, пшенице, грибах. По частоте их обнаружения на первое место можно поставить рыбопродукты, мясные изделия, солод и пиво (до 100 %); в молочных продуктах, напитках, соках, растительной продукции она достигает 71–81 %. Наиболее благополучными в этом отношении оказалось свежее мясо, мясные и рыбные консервы.
При анализе продуктов из свинины наибольшее их количество было установлено в корейке, особенно сырокопченой, окороках и шкварках. Мясные продукты, характерные для национальной кухни среднерусской полосы (сало, солонина), как правило, заготовляются в домашних условиях. Это повышает содержание в них нитрозаминов (в свежеприготовленной продукции их значительно меньше). Особо заметим важность правильной кулинарной обработки продуктов. Так, жаренье бекона нитритного посола существенно повышает концентрацию в нем нитрозаминов.
Воздействие на организм нитратов, нитритов и нитрозаминов. В нашей стране принята допустимая суточная доза нитратов для взрослого человека – 300–325 мг; для детей она рассчитывается исходя из массы тела ребенка и допустимой дозы, равной 5 мг нитратов на 1 кг массы тела.
В зависимости от уровня поступления нитратов в организм и длительности воздействия можно говорить об остром или хроническом отравлении. Чаще оно отмечается у людей, страдающих заболеваниями желудочно-кишечного тракта и дыхательной системы.
Возможны токсичные эффекты от действия повышенных количеств нитратов и нитритов: нарушение функции ферментных систем и пищеварения; отрицательное воздействие на центральную нервную систему, обмен веществ, эндокринные железы и сердечно-сосудистую систему; иммунологические расстройства; эмбриотоксическое действие.
Под действием кишечной микрофлоры нитраты восстанавливаются в организме в нитриты, которые пагубно влияют на гемоглобин крови, способствуя развитию метгемоглобинемии. В возникновении хронической нитратно-нитритной метгемоглобинемии помимо колбасных изделий и копченостей большую роль играют многие растительные продукты. Так, повышенное содержание нитритов в некоторых растениях (например, в шпинате) может вызвать метгемог-лобинемию у детей.
Нитрозамины оказывают разнообразное отрицательное воздействие на организм человека, преимущественно поражая печень и способствуя к развитию злокачественных опухолей.
Профилактика отравлений нитратами, нитритами и нитрозаминами. Проблема снижения содержания нитритов в продуктах питания, на наш взгляд, должна быть рассмотрена по трем направлениям: выращивание и уборка сельскохозяйственной продукции, ее хранение и транспортировка, и кулинарная обработка пищевых продуктов.
Хранение и транспортировка сельскохозяйственной продукции имеют важное значение, поскольку предотвращают переход нитратов в нитриты. Установлена зависимость концентрации нитратов в овощах от условий их хранения. При постоянной температуре и влажности воздуха, усиленной вентиляции помещения, где хранится продукций, через 8 мес содержание нитратов составляет примерно 40–50 % от исходного количества. Поэтому, чтобы снизить уровень нитратов до нормального, свеклу столовую с двукратным превышением действующих нормативов допустимого их содержания можно закладывать на длительное хранение (6 мес) в овощехранилище обычного типа, а капусту белокочанную с шестикратным превышением допустимого содержания нитратов – в искусственно охлаждаемое (при 0 °C) овощехранилище (2-Змес).
Оказалось, хранение овощей в анаэробных условиях (при отсутствии воздуха) тормозит образование нитритов (хотя ускоряет разрушение витаминов). Уменьшает накопление в продукции нитритов и правильная закладка овощей на хранение. Если овощи загрязнены землей, имеются поврежденные листья, то это создает благоприятные условия для проникновения микроорганизмов внутрь растений, что способствует образованию в них нитритов. Поэтому важно не допускать загрязнения и повреждения закладываемой на хранение продукции и поддерживать температуру около 50 °C.
