Нитраты в продуктах: магазины Швейцарии vs магазины России vs дача

Евгений, учёный-исследователь, химик и нанотехнолог из Твери дотошно подошел к казалось бы бесспорному вопросу, какие продукты полезнее, из магазина или с дачного участка. Но одно дело предполагать, а другое дело доказать с прибором в руках.

Безопасность продуктов питания, равно как и продуктовая безопасность – два краеугольных камня спокойной и стабильной жизни любой страны. Если по второму пункту полнота информации скрыта от посторонних глаз и доступна только людям с допусками, то первый пункт – вполне измеримая величина. Например, можно измерять тяжёлые металлы в продуктах питания и воде, можно токсины, а можно просто нитраты (aka NO3-).

В этой статье мы рассмотрим тему измерения и присутствия нитратов в продуктах с точки зрения химика и даже электрохимика (измерение всё-таки электрохимическое).

Многие полагают – прямо скажем, небезосновательно – что в Швейцарии продукты питания лучшие из лучших в мире. Хотя в 2016 году я опубликовал перевод статьи, в которой вполне открыто обсуждались проблемы этой европейской страны с продовольствием. В 2018 году приобрёл «нитратометр», поддавшись на рекламу, от одной небезызвестной компании и принялся измерять всё подряд. В результате, в 2019 – в международный год таблицы Менделеева – родилась идея написать данную статью, где сравнить швейцарские продукты из разных магазинов с российскими «аналогами», а также добавить к ним продукты дачные и проверить, насколько они экологичны.

В этой статье мы рассмотрим тему измерения и присутствия нитратов в продуктах с точки зрения химика и даже электрохимика (измерение всё-таки электрохимическое).

Предыстория

Сразу стоит оговориться, что много копий было сломано о тему измерения нитратов в продуктах. Небезосновательно считается, что это практически невозможно вне лабораторных условий и все нитратометры – чистой воды профанация.

Например, в данной статье аж от 2010 года авторы сравнивают аппараты от СОЭКС и Vitatest и приходят к неутешительному выводу о том, что нитратометры могу искажать реальные показатели в разы в определённых условиях. Отдельно о причинах этого поговорим ниже.

К схожим выводам приходят и в блоге компании Аквафор, где были рассмотрены все за и против TDS-метров.

Хабра-читатели тоже не особо жалуют рекламные публикации нитратометров. Оба найденных обзора находят глубоко в красно-шпальной зоне (раз и два). В последней статье даже пробовали измерить содержание нитратов в детском пюре. Хотя последнее зачастую стабилизируется антиоксидантами и, в принципе, может считаться за обработанную пищу (aka processed food). А её нитратометром измерять как раз нельзя.

Туда же можно отнести и обзор нитратометра Greentest, и каких-то уж совсем странных устройств.

Были ещё обзоры приблуды для iPhone я-ля портативный и стильный измеритель нитратов, радиации, температуры и влажности и всего остального прочего в одном четырёх брелках.

Что ж, попробуем разобраться во всём по порядку.

Введение: о вреде и пользе нитратов

Всё есть яд, вопрос лишь только в дозе. (с) Парацельс

Что знает обыватель – человек далёкий от химии и физики – о нитратах (NO3-)? Возможно, что это удобрение, а по совместительству соль азотной кислоты. Поднатужившись, вспомнит, быть может, благополучно забытый курс школьной химии, когда «азотка», особенно дымящая (больше 63-64%), сжигала всё на своём пути, растворяла золото в смеси под названием «царская водка» и денатурировала белки (жёлтые химические ожоги кожи – ммм, обожаю!). Возможно, поклонники ЗОЖа добавят, что нитраты – канцерогены и яды современного агропрома, и поставят их в один ряд с пестицидами. И, собственно, всё…

Такие картинки на сайте производителя устройства могут напугать кого угодно. Источник

На самом деле, сами нитраты вполне себе безобидные соли, хорошо растворимые в воде. В отличие от азотной кислоты, нитраты – не такие уж и сильные окислители. В зависимости от условий (температура, pH aka кислотность среды, направление реакции и так далее) нитраты имеют стандартный редокс потенциал от +500 до 900 мВ, тогда как действительно сильные окислители, как, например, оксид церия (IV) – стандартный потенциал до Ce3+ +1610 мВ – способны даже окислить воду и разложить её на кислород и H+ (стандартный потенциал +1210 мВ).

Получается, что нитраты безвредны?!

С точки зрения электрохимии водных растворов – да. Однако, стоит вспомнить, что внутри живых организмов нет как таковых водных растворов, а все реакции идут на поверхности мембран или внутри специальных белковых комплексов, которые называются энзимами. Поэтому приближенный к реальности ответ: всё зависит от того, какой организм и какую концентрации нитратов мы рассматриваем.

Более того, вся углеродная жизнь на этой планете является существенно энергоизбыточной. По сути дела, все мы, все растения и животные, даже простейшие микроорганизмы – резервуары энергии, которые существует лишь из-за кинетических ограничений. Согласно же термодинамике, мы все должны были бы давно сгореть без следа в атмосфере, содержащей 20 объёмного % кислорода. Соответственно, присутствие даже такого слабого окислителя, как нитрат, или его производных, может приводить к нежелательным окислительно-восстановительным реакциям (ОВР). Обычно, у организма есть защитный механизм – антиоксиданты, которые помогают нам не «сгореть» в окислительной среде этой планеты.

И тут мы приходим к парадоксальному выводу: вроде бы нитраты в пищу и вредно употреблять (нежелательные ОВР, об этом чуть ниже), но если антиоксидантов больше, то, вроде бы, и ничего страшного. Собственно, именно поэтому колбасные нитраты и нитриты (стабилизаторы и консерванты) намного вреднее растительных из свежих овощей и фруктов, так как в последних доза антиоксидантов существенна.

Откуда же в растениях нитраты?

Растения и бактерии, которые обитают в почве часто в симбиозе с теми же самыми растениями, участвуют в гигантском цикле круговорота азота в природе. Не будем на нём останавливаться, подробнее можно ознакомиться на Elementy.ru и на Wiki.

Крайне схематичное представление круговорота азота в природе. Источник

В земной атмосфере 78 объёмных % составляет азот, однако атмосферный азот плохо усваивается и бактериями, и растениями. Молекула N2 слишком инертна. «Переварить» её могут только специальные бактерии, которые и живут в земле. Несложно догадаться, что делают они это крайне медленно. Настолько медленно, что истощённая земля восстанавливается несколько лет. Наши древние предки могли много интересного рассказать о постоянной вырубке лесов под новые угодья, из-за перманентного истощения почвы и связанного с этим неурожая.

Однако, есть другие источники био-азота – селитры или те самые нитраты, которые имеют отличную растворимость в воде – читай, доступность для клеток и организмов. Их только надо восстановить из степени окисления 5+ (NO3-) или 2+ (NO2-) в случае нитритов до 2- или 3- (амины). Конечно, нитрит несколько лучше нитрата для растений, однако, если мы примем во внимание, что нитрит – форма нестабильная и со временем она диспропорционирует aka распадается на NO3- и N2/NO, то селитры – дар небес для сельского хозяйства и ваших домашних цветов.

А дальше этот биоазот включается в долгий цикл, пока каждый атом не будет встроен в молекулу того же хлорофилла на основе порфириновых колец с четырьмя азотами, и, соответственно, использован для фотосинтеза.

Так как нитраты поступают в растения через почву, то напрашивается прямой вывод: нитратов будет больше в корнеплодах, чем в плодах, висящих на ветвях.

С другой стороны, чем более ранний фрукт/овощ, тем больше в нём будет нитратов, так как для получения раннего урожая растения стимулируют всеми возможными способами, а плоды срывают недозрелыми (читай – с максимальным количеством нитратов из удобрений). Чем более спелый фрукт/овощ, тем меньше в нём нитратов, так как большая их часть «переварилась» самим растением, даже если растение обильно удобряли.

Что происходит с нитратами в человеческом организме?

Нитраты через нитриты (NO2-) могут превращаться в нитрозамины, которые в больших дозах смертельны для животных. Нитриты же образуются в нашем ЖКТ из нитратов под действием нитратредуктазы – наш организм нас защищает от нежелательных оксидантов, как было сказано выше. Однако, в таких ничтожных концентрациях, что это идёт скорее на пользу, чем во вред. Воистину Парацельс был прав в своём изречении.

Далее, как писал наш фитохимик steanlab нитраты и нитриты (вторые больше, чем первые) при высоких концентрациях связываются и фактически «убивают» гем-содержащие соединения, например, тот же гемоглобин, превращая его в метгемоглобин.

Кстати, на киберленинке лежит неплохая статья про нитраты, где рассмотрен вопрос негативного воздействия нитратов и их химического определения в различных овощах в 2017-2018 гг.

И несколько лайфхаков для нитрат-параноиков:

• употребляйте больше овощей с высоким содержанием антиоксидантов (салат, шпинат и т.д.),
• проводите термическую обработку продуктов (более вредные нитриты разложатся),
• очищайте от кожуры (кожура – прежде всего система вывода отходов) и замачивайте фрукты/овощи в воде (ВСЕ нитраты хорошо растворимы в воде) перед употреблением.

Итак, с теоретической частью покончили, познакомимся с аппаратом и посмотрим на результаты измерений.

Часть экспериментальная

Об используемом девайсе

Как я уже отмечал выше, обзоров и статей было опубликовано предостаточно, в том числе и рекламного характера. Ниже я хотел бы детально разобраться, что находиться внутри аппарата? стоит ли он своих денег? и есть ли в устройстве какая-то секретная микросхема, которая измеряет именно нитраты?

Так как данная статья НЕ является рекламой. Устройство куплено на мои собственные средства (чек имеется) в чисто научных целях/интересах. Поэтому полное описание устройства, его заявленных характеристик спрятано в спойлере ниже.

Название аппарата и цена
Ковыряться сегодня мы будем внутри Soeks F4 за 9900 рублей по состоянию на лето 2018. Сейчас он стоит на тысячу дороже, хотя появились версии без радиации и измерения электромагнитного излучения, упрощённые – F2 и F3. Кстати, на рейсах Аэрофлота его стоимость доходит до 180 евро – запредельный ценник!
На фоне повального био-увлечения компания Soeks активно выходит на международные рынки. Например, так.

Сертификатов у эковизора аж два – оба сертификаты соответствия товара. По-русски: ни о чём.
Тут можно ознакомиться с погрешностями, которые составляют ~10-20%.

Поставляется устройство в коробке с необходимыми инструкциями, брошюрами по измерению и зарядкой.

Источник

Так как я люблю копаться внутри устройств, то давайте его разберём и заглянем внутрь. Что же там такого компания для нас припасла? Ибо на сайте это выглядит, как высокотехнологичный инопланетный корабль:

Источник

Взгляд изнутри

Полное видео с разбором данного устройства выложено на моём YouTube канале:

Как не сложно убедиться, фантазия инженеров компании (см. выше) и реальность несколько отличаются друг от друга. Материал корпуса – ABS с крайне посредственным литьём. Таким, что между двумя половинами корпуса есть зазоры в ноготь толщиной (напомню, стоимость устройства ~10к рублей).

Пройдёмся по основным компонентам.

Внутри нас ждёт три больших микросхемы:

• микроконтроллер STM32F103C8T6,
• память от MXIC aka Macronix MX25L6433FZNI-08G,
• операционный усилитель aka operational amplifier (OP) – LM 324 от ON-Semi (но это не точно).

Грешным делом, подумал, что OP стоит для электрохимических измерений, однако, если ничего не путаю, то OP работает на приём радиоволн через две дуги-антенны. Хотя, сделать в домашних условиях нано-потенциостат не так уж и сложно, и даже на базе указанного выше OP.

Всё остальное – цепи питания и стабилизации оного. Так, например, чтобы создать нужное напряжение в трубке для измерения радиационных полей, потребовалось аж 15 транзисторов (см. питание счётчика). Собственно, вот аналогичная трубка Гейгера-Мюллера на Али, которая требует сотен вольт для нормальной работы. О том, как работает такая трубка можно прочитать тут и тут.

В общем, данное устройство – продвинутый кондуктометр с некоторым фишками (радиация + электромагнитные поля), который будет реагировать на присутствие любых ионов. С одной стороны, это хорошо – можно, например, определить «накачанное» или несвежее мясо, с другой стороны, те же хлориды/сульфаты будут влиять на результаты измерений.

Чтобы убедиться в том, что это действительно некоторая разновидность кондуктометра и посторонние ионы действительно влияют на показания, проделаем следующий тест. Возьмём стакан воды, измерим в нём «нитраты». У меня получилось что-то около 15 мг. Да, в обычной воде из-под крана. А затем добавим туда ложку соли или ложку сахара. В первом случае, нитраты с 15 мг взлетели до 1300 мг (мне кажется, что это близко к пороговому, хотя оно указано, как 5000 мг), а во втором – поднялись всего лишь до 30 мг. Поваренная соль aka NaCl – сильный электролит, который в растворе быстро распадается на ионы, а глюкоза – слабый и вместе с ионами присутствует много нейтральных молекул.

Так как же работает устройство?

Очень просто: взяли «стандартные» образцы овощей, измерили в них проводимость, возможно, потом измерили нитраты сторонним методом (хотя я и сомневаюсь). В идеале по трём, в околонаучной реальности по двум, в реальной реальности по одной точке построили калибровку, которая соотносит проводимость и содержание нитратов. Всё! Запрограммировали и теперь продают, как продукт, сделанный в России.

За год совершенно НЕинтенсивной эксплуатации обнаруженные следующие проблемы:

• АКБ – полный шлак. Хоть они и Ni-MH, но сделаны, по всей видимости, на китайском noname заводе с примерно таким же качеством. Уже через пару месяцев они начали умирать. Зарядки хватало на пару измерений, поэтому power-bank стал постоянным спутников тестера.
• Пару раз как-то умирал дисплей, то есть вроде бы подсветка и есть, но ничего на дисплей не выводится. Пара циклов включений/выключений и заработало, как было. Сейчас такое ощущение, что экран съехал на 2-3 линии вверх. Да, сам по себе.
• Полтора десятка продуктов нерелевантны для нашего рынка. Ну где вы будете тестить дуриан или джек-фрукт?
• Корпус дырявый, а это значит, что рано или поздно устройство сгорит, потому что после измерений его надо вымыть. Нет даже частичной защиты от влаги.
• Температурный датчик сдох через 2 месяца и теперь показывает температуру от -100 до +100 С. Не известно, учитывается ли температура при измерении, вносится ли на неё поправка.
  Итог для устройства не утешителен: денег он своих абсолютно не стоит, а внутри нет никакого «секретного» устройства для измерения нитратов.

Методика измерений

Что ж, мы познакомились с внутренним устройством нитратометра, которое, мягко говоря, не блещет. Давайте теперь перейдём к тестам в полевых условиях и попробуем сравнить овощи и фрукты в Швейцарии, России и с российской дачи.

Сразу оговорюсь, что сравнение это носит исключительно КАЧЕСТВЕННЫЙ характер (~12-15% — это заявленная производителем погрешность в идеальных условиях.). Полученные данные говорят лишь, что данный продукт вполне безопасно употреблять в пищу или нет. А для фруктов с безопасными дозами нитратов до 60 мг, он практически бесполезен.

Все измерения проводятся в рамках следующих допущений:

1. Будем полагать, что концентрация иных ионов, кроме нитратов крайне мала (в разы). Нитраты и нитриты растворимы лучше всех других солей и могут способствовать высаливанию.
2. Разница между фруктами одной категории мала. То есть если мы измеряем огурцы тепличные, то не важно, какой именно сорт.
3. Разница партиями продуктов минимальна. Как будет видно из представленной ниже таблицы, для одного и того же продукта, купленного в одном и том же магазине, мы имеем приблизительно одинаковые данные (см. слива, арбуз, и ряд продуктов измеренных дважды).
   Итак, для измерений я выбирал 2-3 точки, куда втыкался зонд. Одна была ближе к «концу» плода, другая ближе к стеблю, ветке. У стебля/ветки должно быть наибольшее содержание «нитратов», а в противоположном конце наименьшее, так как весь нитрат «переварился» растением.

Магазинные овощи и фрукты выглядели примерно так:

Все собранные данные доступны тут.

Подведём итоги

Во-первых, сюрприз: продукты в Швейцарии и России по содержанию «нитратов» мало чем отличаются друг от друга. Что называется, в пределах погрешности. Она у нас большая, на неё удобно всё списать.

Во-вторых, практика показывает, что такие категории продуктов, как арбузы, дыни, персики и прочие привозные фрукты/овощи крайне желательно употреблять ИСКЛЮЧИТЕЛЬНО в сезон. Но даже в сезон после нитратных итальянских арбузов мой ЖКТ тонко намекал… И, упаси боже, пытаться искать клубнику зимой, поверьте, пользы (сплошные стимуляторы роста) и удовольствия (почти не пахнет) она не принесёт.

Хотя тут приводится противоположный пример, когда нитратометр завышает показатели у нормальных арбузов и дынь и занижал у кабачков.

Приведу ещё пример, вся с/х продукция в Швейцарии строго сезонная:

• вишня/черешня (вишни почти нет, кстати, растёт дикарём, но никому не нужна) – июнь-июль;
• абрикосы, плантациями которых полна долина Роны в Вале, употребляют с июля по сентябрь;
• виноград на полках в огромных количествах и по приятным ценам появляется только в конце августа и до конца сентября, изредка затрагивая октябрь;
• про спаржу, культ которой тут просто запределен, я молчу – исключительно май/июнь;
• хурма с благозвучным названием kaki – октябрь/ноябрь;
• мандарины/апельсины – с ноября до новогодних праздников.

Просто одни продукты замещаются другими.

В-третьих, есть косвенное свидетельство того, что «попки» и «жопки» имеют большую концентрацию нитратов, нежели остальной плод.

В-четвёртых…

Про дачу

Удивительно, но почти факт: дачные продукты действительно более «эко» и «био», чем из магазина. Все измеренные продукты с 3 разных дач оказались на удивление чистыми.

Однако дача даче рознь. Например, если каждый год заливать землю селитрой, то и продукты будут с повышенным содержанием нитратов. Если же удобрения и навоз оставлять с перегноем на 1-2 сезона, а только потом использовать в качестве подкормки для растений, то продукты будут идеально чистым, как нынче модно говорить, био…

К сожалению, не смог найти ссылку, но где-то была статья, что дачные продукты в 7 раз дороже магазинных. Может быть, подскажете?

Заключение

Если у вас есть лишние 10к, то просто перечислите их мне по ссылкам ниже потратьте их на что-нибудь более полезное или купите своей даме, маме, бабушке цветы. И помните, все овощи/фрукты за редким исключением – сезонные продукты, которыми, как и в стародавние времена, приходится наедаться впрок.

Если данная тема вызовет интерес общественности (лайки/просмотры), то придётся запустить годовой эксперимент, где по выбранным категориям продуктов, например, яблоки, помидоры, огурцы, кабачки сделать годовой срез и посмотреть, как меняется количество «нитратов» в оных в течение года.

Бонус

К вопросу о последней истерии на радиационную тему.

Измеряем радиационный фон в полёте над старушкой Европой. В той же таблице в гугл-документах, но в соседнем листе приведены данные по высотной радиации.

Функцией измерения ЭМУ пользовался лишь пару раз: с роутером, мобильным телефоном и прочими излучателями – да, лучше не спать в обнимку.

Источник