Scientific journal

International Journal of Experimental Education

ISSN 2618–7159

ИФ РИНЦ = 0,425

Сегодня нитратное загрязнение окружающей среды является серьезной экологической проблемой, связанной с сельским хозяйством и имеет глобальный масштаб. Всесторонне изучается мировой опыт в преодолении последствий нитратного загрязнения и разработке подходящей практики землепользования. Проблема безопасности питьевой воды сегодня становится актуальной и в сельской местности. Грунтовые воды содержат, как правило, меньше нитратов, чем поверхностные [1]. Большое количество нитратов содержится в коллекторных и дренажных водах, дренирующих сельскохозяйственные территории, на которых применяются азотные удобрения и навоз.

При употреблении продуктов с повышенным содержанием нитратов в организм человека поступают не только нитраты, но и их метаболиты: нитриты и нитрозосоединения [2]. Восстанавливают нитраты в нитриты различные микроорганизмы, заселяющие преимущественно кишечник. Нитраты под воздействием фермента нитратредуктазы восстанавливаются до нитритов, которые взаимодействуют с гемоглобином крови и окисляют в нём 2-х валентное железо в 3-х валентное. В результате образуется вещество метгемоглобин, который уже не способен переносить кислород. Поэтому нарушается нормальное дыхание клеток и тканей организма (тканевая гипоксия). Особенно опасны нитраты для грудных детей, т.к. их ферментная основа несовершенна и восстановление метгемоглобина в гемоглобин идёт медленно.

Если матери употребляют овощи, содержащие высокое содержание нитратов и нитритов, они попадают в грудное молоко: молочная железа не является барьером для них. Если мать употребляет продукты с высоким содержанием нитратов, то они неизбежно попадают в грудное молоко. Нитраты проникают как в грудное, так и в коровье молоко. Если до 60-х годов главной опасностью неумеренного использования нитратных удобрений считалась метгемоглобинемия, то сейчас большинство исследователей считают главной опасностью рак, в первую очередь рак желудочно-кишечного тракта. В настоящее время точно установлено, что в присутствии нитритов канцерогенные нитрозамиды и нитрозамины могут синтезироваться практически из любых продуктов как в желудке, так и в кишечнике.

Нитраты попадают в организм человека через различные пути. В первую очередь, через питьевую воду. Нитраты поступают в организм человека с водой, которая является одним из основных условий нормальной жизни человека. Нитраты попадают в подземные воды через различные химические удобрения (нитратные), с полей и от химических предприятий по производству этих удобрений [3].

Со времен 1980 года выявилось, что фермент КО, выделенная в чистом виде из коровьего молока обладает способностью активировать нитратные и нитритные реакции. Определено что, КО превращает нитраты в нитриты. Но неизвестно в какие соединения превращает КО нитриты.

Материалы и методы исследований

Фотометрический метод определения нитрата с салицилатом натрия. В среде концентрированной серной кислоты нитраты реагируют с салицилатом натрия, образуя смесь 3-нитросалициловой и 5-нитросалициловой кислот, соли которых в щелочной среде имеют желтую окраску. Полученный окрашенный раствор фотометрируют при 410 нм длине волны спектрофотометра [4].

Фотометрический метод с N-(1-нафтил)-этилендиаминдигидрохлоридом и сульфамиламидом. При pH=2-2,5 азотистая кислота образует с сульфаниламидом диазониевое соединение. Последнее вступает в реакцию сочетания с N-(1-нафтил) -этилендиаминдигидрохлоридом с образованием азокрасителя красного цвета. Полученный окрашенный раствор фотометрируют при 548 нм длине волны спектрофотометра [4].

Результаты исследования и их обсуждение

Недостаток молибдена в почве и здоровье местного населения. Результаты многолетних исследований, проведенных Институтом почвоведения Республики Казахстан, показали, что более щелочная почва и водоемы Казахстана содержат до 3–5 раз меньше концентрации молибдена, чем необходимы для нормального роста и развития растений и животных [5]. В результате этого обстоятельства у водных и наземных животных Казахстана эти ферменты обладают очень низкой активностью. Более того, молекулы молибдоферментов содержат атомы молибдена. Установлено, что некоторые формы злокачественных опухолей среди населения Банту в провинции Транскей (Южная Африка) связаны с низким уровнем доступного молибдена в локальных пищевых продуктах. Это было связано с низким содержанием важного микроэлемента в почве и воде в этом регионе Африки. Исследования, проведенные в провинции Хенан Китая, высокий уровень рака пищевода связана с низким содержанием молибдена в питьевой воде и в пищевых продуктах. Было показано, что добавление от 2-х до 20 микрограммов на грамм молибдена в пищи кроликов ингибировало образование рака пищевода и желудка, вызванного канцерогеном ‒ этиловым эфиром N-нитрозосаркозина. Содержание молибдена 10 мг в литре в питьевой воде для кроликов ингибировало карценогенез, вызванного N-нитрозо-N-метилмочевиной [6]. Недавно с использованием современных высокоточных методов было установлено, что в молоке козы только 1.8 % молекул ХО содержит молибден в своем активном центре. А в молоке коровы оно составило 4.4 % [7, 8].

Вреден ли молибден добавленный в пищу? Множество исследований показали, что оксианионы схожих металлов (химических аналогов) – молибдена, вольфрама и ванадия связываются с рецепторами инсулина в организме животных и возбудив его влияет как этот гормон. В результате проведенных исследований на многих волонтерах в Японии выявлено, что молибдат не имеет дополнительных влиянии на организм человека, но может регулировать диабет [9]. Эти оксианионы в обычных условиях бывают в организме и поэтому оксианионную терапию, которая проводится с помощью пищи, можно отнести к ортомолекулярной медицине и практически применять вместо химиотерапии. Итак, регулирование активности ксантиноксидазы и альдегидоксидазы с помощью добавления молибдена в корм животных показало, что можно вести контроль над патофизиологией рыб в условиях аквакультуры. Определено что даже средние концентрации солей молибдена не показывают вредный эффект для животных, а также в определенной степени могут положительно влиять на клетки человека и мышей.

Поэтому в экстракт печени добавили 10 мМ молибдат (Mo), 10 мМ глутатион (GSH) и 10мМ гипоксантин (Hpx), затем погревали в течении 8 минут при температуре 80 °С. Провели точно такую же переработку добавляя вольфрамат вместо молибдата. После прогревания остудив экстракт, определили природную активность самой КО, а также его НР и НиР активности. Активность КО, которая определяется гипоксантином повысилась на 1,3 раза после переработки с помощью прогревания. А в нижестоящей табл. 1 указаны изменения активности НР и НиР фермента после прогревания:

Результаты табл. 1 показывают что, активности НР и НиР КО значительно повышаются после прогревания, добавляя Мо, GSH и гипоксантин (Hpx) в экстракт печени. А после прогревания с добавлением W, GSH и гипоксантина в экстракт, все активности фермента исчезли. Эти результаты ясно указывают на то, что в внутренних органах животных бывают молекулы КО, в составе которых не содержится атом молибдена.

Изучение появления нитратов и нитритов в парном молоке козы и овцы при добавлении их в питьевую воду. Итак, вышеуказанные эксперименты ясно указывают на то, что при добавлении нитратов и нитритов в питьевую воду козы и овцы, они попадают в мочу и в кровь животных. Всем нам хорошо известно что, молоко является самым важным пищевым продуктом домашних животных. Так как вода является основным составом молока, растворимые ионы в питьевой воде животных сразу попадают в состав молока с водой. Поэтому, вместе с нитратами и нитритами добавляли комбинацию молибдата и вольфромата в питьевую воду доиных коз и овец, затем изучали присутствие азотных соединении в составе их парного молока.

Данные результаты в вышеуказанной таблице указывают на то, что нитрат, который проник вместе с питьевой водой в организм уже на второй день появляется в составе парного молока козы и овцы. Но со временем количество нитрата в молоке медленно уменьшается.

А теперь в состав этой питьевой воды добавили 50 мМ молибдат и в результате концентрация нитрата в составе молока двух животных значительно быстро начало уменьшаться по сравнению с предыдущим экспериментом. Точно такие же результаты полностью повторились когда в питьевую воду добавили нитрит и молибдат (табл. 4, 5).

Итак, нитрат и нитрит проникнувшись в состав молока изменяются в меньшей степени чем в крови и моче – физиологических жидкостей в туловище животного. Здесь можно особенно подчеркнуть тот факт, что судя по исследованиям до сегодняшнего дня в туловище животного ксантиноксидаза в самом большом количестве синтезируется именно в молоке среди физиологических жидкостей. Состав молока очень сложный – в него входят десятки ферментов, около сорока минеральных веществ, жирные и амин кислоты, углеводы. Эти компоненты ходят в состав молока после фильтрации. Фермент ксантиноксидаза находится в глубине жировых слоев жировых глобул, которые бывают в составе молока животных. Поэтому, никакое вещество в виде субстрата не доходит до ксантиноксидазы в парном молоке. Перед проникновением в состав жировых глобул успеет ли ксантиноксидаза показать ферментативную функцию или нет – это не исвестно. Но, множество исследовании показывают, что молекулы ксантиноксидазы в составе молока животных имеют очень низкую концентрацию молибдена. Можно сказать, что окруженная слоем жировых кислот в составе молока ксантиноксидаза никак не сможет участвовать в обезвреживании нитратов и нитритов.

А при добавлении вольфрамата вместе с нитратом или нитритом в питьевую воду, концентрация этих азотистых соединении намного повышалась день за днем (табл. 6, 7).

Таблица 1