Министерство образования Республики Беларусь

Учреждение образования

«МОГИЛЕВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПРОДОВОЛЬСТВИЯ»

Кафедра «Химической технологии высокомолекулярных соединений»

Биологическая химия

Методические указания

К лабораторной работе «Определение содержания нитратов и нитритов в пищевых продуктах» по курсу «Биохимия»

Для всех специальностей

Могилев 2009

УДК 577.1

Рассмотрены и рекомендованы к изданию

На заседании кафедры «Химической технологии высокомолекулярных соединений»

Протокол № 6 от 30.03.2009 г

Составители:

доцент О.Н.Макасеева,

ст. преподаватель О.В. Дудинская

ст. преподаватель Л.М. Ткаченко

Рецензент

Доцент Т.Л Шуляк

УДК 577.1

©УО «Могилевский государственный университет продовольствия», 2009

Содержание
Введение	4
Нитраты и нитриты в пищевых продуктах	4
1 Определение нитритов в мясе и мясных продуктах	8
2 Определение нитратов и нитритов в молоке колориметрическим методом	11
3 Определение нитратов и нитритов в молоке, молозиве и обезжиренном молоке модифицированным колориметрическим методом	13
4 Определение нитратов в растительных образцах	16
Приложение А	20
Список использованной литературы	23

Введение

Постоянно возрастающая в связи с ростом народонаселения планеты потребность в продуктах питания обусловила развитие интенсивных технологий производства сельскохозяйственной продукции и ее переработки за последние десятилетия. Одним из существенных факторов этого процесса явилась комплексная химизация сельскохозяйственного производства, включающая создание биохимических технологий пищевых продуктов. Широкое использование средств химизации сельского хозяйства, а также пищевых добавок приводит в ряде случаев к чрезмерному накоплению в пищевом сырье и в продуктах питания вредных соединений, в том числе нитратов и нитритов. Возникающие при употреблении таких продуктов токсикозы породили у населения широко распространившуюся химофобию: «любая химизация вредна». В условиях Республики Беларусь радиологический прессинг последствий аварии на Чернобыльской АЭС усугубил ситуацию.

В настоящее время наукой установлено, что в точно дозированных количествах препараты, используемые в сельскохозяйственной технологии и технологии переработки пищевых продуктов, являются не только безвредными, но и необходимыми для формирования «вкусового букета», добавками.

Вследствие этого в процессе подготовки специалистов пищевой промышленности необходимо привитие каждому будущему инженеру-технологу прочных навыков, знаний и умений по воздействию различных химических и биохимических факторов на комплекс потребительских характеристик готовой пищевой продукции. Настоящие методические указания посвящены анализу пищевых продуктов лишь на одну группу таких соединений: нитратов и нитритов.

Например, при выращивании овощей, в ряде случаев, в почву вносятся завышенные количества нитратсодержащих минеральных удобрений. Попадая в растущий плод, нитраты смещают клеточный осмотический баланс, обуславливая интенсификацию накопления в нем избыточного количества воды, увеличивая тем самым массу продукции. Однако присутствие в плодоовощной продукции увеличенного количества нитратов приводит, во- первых, к опасности токсикоза и во-вторых, большим потерям при хранении такого сырья.

Нитраты и нитриты в пищевых продуктах

Нитраты 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 более 100 мг нитратов.

Почему же говорят об опасности нитратов? При потреблении в повышенном количестве нитраты (NO₃^) в пищеварительном тракте частично восстанавливаются до нитритов (NO₂^) по схеме:

Нитриты реагируют в организме с вторичными алифатическими аминами, образуя нитрозамины:

Вторичные амины и нитриты являются постоянными компонентами пищи: первые содержатся в рыбных продуктах, ароматических добавках к пище, вторые – в продуктах растениеводства (овощах, фруктах, укропе, салате, шпинате и т.д.), кроме того, нитраты и нитриты используют для образования и стабилизации окраски мясных продуктов.

Нитрозамины и нитриты способны изменять структуру пуриновых и пиримидиновых оснований, входящих в состав нуклеиновых кислот.

Например, метаболизм нитрозаминов микросомальной системой окисления приводит к образованию иона метилдиазония, который способен метилировать ДНК клеток, индуцируя возникновение злокачественных опухолей легких, желудка, пищевода, печени и почек.

Основными продуктами взаимодействия нитрозаминов с ДНК клетки является N₇–метилгуанин–ДНК, но наибольшей канцерогенностью обладает минорный продукт этого взаимодействия – О₆– метилированный гуанин ДНК.

Азотистая кислота может вызывать реакцию окислительного дезаминирования, в результате которой цитозин превращается в урацил, а аденин в гипоксантин и т.д., т.е. происходит, химическая модификация:

Известно, что ДНК в клетке является «хранителем» генетической информации.

Сведения о последовательности аминокислот в белках записаны определенным чередованием нуклеотидов в определенных участках ДНК и синтезированных на них матричных РНК.

Если под влиянием каких-то факторов (ультрафиолетового, иони­зирующего излучений, многих химических соединений и, в частности, нитритов и нитрозаминов) изменить нуклеотидный состав в ДНК, то эта измененная информация будет передана на мРНК, что вызовет синтез не специфического для данного организма белка. А так как многие белки обладают ферментативными свойствами, то при изменении состава ДНК прекратится синтез одних ферментов и появятся новые ферменты, которые ранее не образовывались в организме. Все это в конечном счете вызовет изменения в обмене веществ организма и при­ведет к изменению его свойств. Последствия такого изменения могут быть очень тяжелыми, вплоть до летальных.

Из сказанного выше ясно, что контроль за содержанием нитратов и нитритов в пищевых продуктах является очень важным.

Нитраты – непременный атрибут круговорота азота в природе, необходимая часть азотного питания растений. Они были, есть и бу­дут, даже если полностью отказаться от применения удобрений.

Основной источник нитратов для человека – питьевая вода и овощные культуры (свекла, капуста, петрушка, укроп, морковь, салат, сельдерей и зеленый лук). Поэтому овощные культуры, особенно теп­личные, необходимо употреблять в умеренных количествах. Немного нитратов поступает с молоком, мясом и соком. По усредненным данным человек получает с овощами 70-80% нитратов, с питьевой водой 10-15%, остальные 5-20% с мясопродуктами, молоком, фруктами и соками.

Нитраты сами по себе не обладают выраженной токсичностью, однако одноразовый прием 1-4 г нитратов вызывает острое отравление, а доза 8-14 г может оказаться летальной. Допустимая суточная доза (ДСД), в пересчете на нитрат-ион, составляет 5 мг/кг массы тела. Молоко обычно содержит незначительное количество нитритов (0,3-5,0 мг/кг) и следы нитритов (0,02-0,20 мг/кг). Предельно допустимая концентрация нитратов и нитритов в молоке пока не установлена. ПДК нитратов для овощей и фруктов в республике Беларусь, представлены в таблице А.1 приложения А.

Красная окраска поверхности свежего мяса на глубину 4 cм в основном обусловлена наличием оксимиоглобина. Более глубокие слои мяса окрашены в пурпурно-красный цвет миоглобином. Во время контакта мяса с воздухом увеличивается доступ кислорода к пигментам, в результате чего постепенно оксимиоглобин и миоглобин (содержащие Fe⁺² в составе гема) превращаются в метмиоглобин, который имеет коричнево-бурую окраску (при этом железо Fe⁺² окисляется в Fe⁺³). После варки мясо окрашено в серовато-коричневый цвет, так как в результате тепловой денатурации метмиоглобин переходит в коричневый пигмент – гемохромоген.

Чтобы окраска сырого и вареного мяса была розовато-красной, к рассолу или в посолочную смесь добавляют нитраты и нитриты. В мясе они подвергаются следующим превращениям, указанным на схеме:

При наличии редуцирующих условий нитраты (NaNO₃ и KNO₃) восстанавливаются до нитритов. В слабокислой среде (рН 5,5 – 6,5), характерной для мяса, нитриты под действием тканевых ферментов и денитрифицирующих микроорганизмов восстанавливаются с образованием окиси азота. Более кислая реакция среды (рН ниже 5,5) способст­вует быстрому распаду нитритов и потере окислов азота в результа­те улетучивания.

Возникшие в результате распада нитритов окислы азота связы­ваются с железом гема в молекуле миоглобина или гемоглобина, обра­зуя NО-миоглобин (нитрозомиоглобин) или NO-гемоглобин. Нитрозомиоглобин придает мясу розово-красную окраску. Красный цвет сохра­няется и у вареного мяса, так как в результате тепловой денатура­ции нитрозомиоглобин превращается в денатурированный глобин NO-гемохромоген-пигмент (NO Мb) также розово-красного цвета. Оптимальная среда для образования при рН 5,6.

Применяя нитриты для посола мяса, исходят из минимального количества его, которое необходимо для создания нормальной окраски продукта. Избыточное количество нитритов в организме токсично, т.к. они взаимодействуют с гемоглобином крови с образованием метгемоглобина, неспособного связывать и переносить кислород. Один миллиграмм нитрита натрия (NaNO₂) может перевести в метгемоглобин около 2000 мг гемоглобина.

Согласно данным ФАО/ВОЗ, ДСД (допустимая суточная доза) составляет 0,2 мг/кг массы тела, исключая грудных детей. Острая интоксикация отмечается при одноразовой дозе с 200-300 мг, летальный исход при 300-2500 мг. Токсичность нитритов будет зависеть от пищевого рациона, индивидуальных особенностей организма, в частности, от активности фермента метмиоглобинредуктазы, способного восстанавливать метгемоглобин в гемоглобин. Хроническое воздействие нитритов приводит к снижению в организме витаминов А, Е, С, В₁, В₆, что, в свою очередь, сказывается на снижении устойчивости организма к воздействию различных негативных факторов, в том числе и онкогенных.

Предельно допустимая концентрация в мясе NО₂^- – 5 мг на 100 г мяса.