Работа 2. Обнаружение нитратов в растениях

Цель: определить содержание нитратов в различных органах растения

 

Объекты, реактивы, оборудование: проростки фасоли, выращенные на полной среде Кнопа с обычной и удвоенной дозой азота, в условиях различного освещения; кочаны капусты, плоды огурца, клубни картофеля, лук (на перо), зелень и корнеплоды петрушки, моркови, салат, 1% раствор дифениламина в концентрированной серной кислоте в капельнице, вода в химических стаканах, чашки Петри, стеклянные палочки, нож, лезвие бритвы, фильтровальная бумага, глазная пипетка, лампа на 300Вт, шкала интенсивности окрашивания дифениамином.

 

Краткие сведения

Интенсификация земледелия в ХХ в. Породила нитратную проблему. Азотные удобрения, вносимые без соблюдения дозы и правил, привели к увеличению содержания нитратов в растительных продуктах до размеров, угрожающих здоровью человека.

Попадание большой дозы нитратов в организм грозит острым отравлением. Нередки отравления дынями, арбузами и другими продуктами с повышенным содержанием нитратов; возможно отравление питьевой водой за счет попадания повышенного количества удобрений в водные источники.

По данным Министерства здравоохранения РФ, предельно допустимая доза нитратов для взрослого человека в сутки составляет 500 мг, токсичная — 600 мг, для грудного ребенка доза в 10 мг может быть смертельной.

Соли азотной и азотистой кислот, поглощаемые корнями из почвы, восстанавливаются в растении до аммиака, используемого на синтез аминокислот и других соединений. Для восстановления нитратов требуется АТФ, образующаяся в процессе окислительного или фотосинтетического фосфорилирования.

При достаточном содержании растворимых углеводов и высокой активности соответствующих ферментов перечисленные биохимические процессы происходят в клетках корня. Однако при неблагоприятных условиях часть нитратов (нередко весьма значительная) может пройти через паренхиму коры корня в неизмененном виде. В этом случае нитраты попадают в сосуды ксилемы и поднимаются с восходящим током к листьям, где и происходит их восстановление.

Определение содержания нитратов в соке, отжатом из стеблей, черешков и пластинок листа, позволяет судить о восстановлении нитратов в корнях: чем меньше в них обнаруживается нитрат-ионов, тем активнее происходит этот процесс в клетках корня. Сопоставление содержания нитратов в различных органах растения, например в черешках, пластинках листа, корнях, дает представление о нитратредуктазной активности этих органов.

Для обнаружения нитратов можно использовать реактив с дифениламином, который в присутствии иона NO₃^— дает синюю окраску.

По интенсивности посинения можно судить о количестве нитратов в исследуемом объекте.

Данные таблицы 1 позволяют с помощью этого реактива оценить количество нитратов в растении на разных стадиях развития и сделать вывод о необходимости азотной подкормки. Малое количество нитратов в начале вегетации растений означает недостаток азотного питания. Такое же малое количество их в фазе цветения является нормой и не требует подкормки растений.

 

Таблица 1— Необходимость в азотных удобрениях на разных стадиях вегетации растений

Балл	Окраска среза или сока	Необходимость в азотных удобрениях
в начале вегетации	в фазу цветения
	Нет окраски	Очень сильная (60 кг/га)	Средняя (30 кг/га)
	Бледно-голубая, быстро исчезает	Сильная (60 кг/га)	Слабая (30 кг/га)
	Голубая, проводящих сосудов	Средняя (30 кг/га)	«—«
	Голубая, исчезает через 2-3 мин	Слабая (30 кг/га)	«—«
	Синяя, сохраняется несколько минут	«—«	«—«
	Темно-синяя, сохраняется некоторое время	Не нуждается	«—«
	Темно-синяя, устойчивая	Избыток нитратов

 

В связи с опасностью, которую представляют нитраты для здоровья человека необходимо знать допустимые пределы содержания данных веществ в овощах, бахчевых культурах, в зеленых органах растений. Эти сведения позволяет избежать токсичных доз нитратов.

У столовой свеклы и редиса необходимо удалять верхнюю и нижнюю части корнеплода. В капусте наибольшее количество нитратов сосредоточено в верхних кроющих листьях и кочерыжке. Кабачки, огурцы и патиссоны накапливают нитраты в кожице и в части, прилегающей к плодоножке. Их необходимо частить и срезать 2-3 см вместе с плодоножкой.

В картофеле нитратов накапливаются меньше, однако его употребляют чаще других овощей и в большем количестве. Для снижения нитратов в картофеле его следует замачивать на ночь в растворе NaCl.