رهبری

بدنه خبر

منابع نیترات و نیتریت و اثرات آن بر سلامتی سه‌شنبه، 16 آذر 1395

  نیترات و نیتریت در همه جا، محیط زیست، فرآورده های غذایی، سیستمهای فیزیولوژیکی و صنعتی وجود دارند. آنها می­توانند توسط احتراقهای صنعتی و خانگی با تبدیل NOx گازی به NO3 از طریق تبادلات فتو شیمیایی جو یا  از طریق فرآیندهای کشاورزی و نشت از مزارع به رودخانه ها و آبهای سطحی به محیط زیست وارد شوند(1). ورود آنها به مواد غذایی از طریق کشاورزی و یا افزودن عمدی به مواد غذایی از جمله گوشت خام و فرآوری شده، ماهی های فراوری شده و فرآورده های آن، انواع کالباس ها، لیکورها و پنیر و فرآورده های پنیری به منظور اثرات نگهدارندگی و ضد میکروبی آنها است.  منبع اصلی نیتروژن اتمسفر جو است که از طریق مسیرها و فرآیندهای مختلف منجر به تولید نیترات می­شود. باکتریهای ریزوبیوم در ریشه حبوبات باعث تبدیل نیتروژن عنصری به آمونیاک می­شوند و تبدیل آمونیاک به نیترات از طریق فرآیندهای دو مرحله ای با حضور میکرو ارگانسیم های مختلف صورت می­گیرد. نیترات برای رشد گیاه ضروری است و بیش از 90 درصد نیتروژن جذب شده توسط گیاه به شکل نیترات است. گیاهان می­توانند نیتروژن گیر افتاده را درگیر پروتئین سازی کنند یا به عنوان پذیرنده نهایی الکترون در زنجیره کلروپلاست به کار برند و به این ترتیب به چرخه نیتروژن کمک کنند (2)، اما استفاده بیش از حد از کودهای معدنی و سوء مدیریت منابع طبیعی باعث اختلال در چرخه نیتروژن و تجمع نیترات در آب و گیاهان شده است (1). عوامل دیگر که باعث تجمع نیترات در گیاهان می­شوند شامل انتخاب رقم، بیماریهای گیاه، آسیب دیدگی توسط حشرات و یا تماس با علف کشها است. همچنین آنزیم نیترات ردوکتاز به در دسترس بودن مولیبدن خاک وابسته است و گیاهانی که در خاکی که کمبود مولیبدن یا پتاسیم دارند رشد می­کنند، نیترات بیشتری را در خود جمع آوری می­کنند(2).  غلظت نیترات در سبزیجات مختلف متفاوت است، به طور کلی اسفناج، تربچه، چغندر، کاهو و کرفس و جعفری گونه هایی هستند که نیترات بیشتری را در خود جمع می­کنند. ( 3) این غلظت در میوه ها به استثنای موز و توت فرنگی بسیار کم است و به ندرت از 150 میلی گرم بر کیلو گرم تجاوز می­کند(4). نیترات یک عنصر غیر سمی برای سلامتی انسان محسوب می شود و نقش مهمی در سیستم دفاعی بدن در مقابله با التهابات معده ای روده ای ایفا می کند. بر اساس یک فرضیه اکسید نیتریک (NO ) تشکیل شده در معده از نیترات رژیم غذایی، اثرات ضد میکروبی بر پاتوژنهای دستگاه گوارش دارد ( 3) و در بسیار ی از فعالیتهای متابولیکی از جمله مهار تجمع پلاکت، انتقال دهنده های عصبی، عوامل سیتوتوکسیک و التهابات و سیستم ایمنی بدن شرکت می­کند(1). همچنین پیشگیری از عفونتهای میکروبی، کاهش فشار خون و کاهش خطر ابتلا به بیماریهای قلبی عروقی نیز گزارش شده است. با این حال از مصرف سبزیجات و آب با نیترات بالا برای مدت طولانی باید اجتناب کرد چرا که متابولیتهای سمی حاصل از نیترات برای سلامتی خطری جدی محسوب می شوند. حدود 5 درصد از نیترات غیر سمی در بزاق و دستگاه گوارش به نیتریت سمی تبدیل می­شود. نیترات توسط باکتریها به نیتریت احیاء و نیتریت و ترکیبات N نیتروزو که فرم باند شده نیتریت به سایر مواد (از جمله آمینهای بدست آمده از پروتئین) هستند سمی می­باشند و موجب آسیبهای جدی بر سلامتی می­ شوند. تشکیل ترکیبات نیتروز آمین طی ذخیره سازی و رسیدن محصول و همچنین در محیط معده افزایش می­یابد( 3).در شرایط هیپرکلرهیدریا مانند کم خونی خطرناک و ورم معده غلظت نیتریت معده تا 6 میلی گرم بر کیلوگرم هم مشاهده شده است.لاکتوباسیلهای تولید کننده اسید در معده از رشد باکتریهای احیاء کننده نیترات جلوگیری می­کنند و شرایط اسیدی ایجاد  شده مانع از تشکیل نیتریت می­شود(4). نیتریت توانایی واکنش با هموگلوبین خون (Oxy Hb ) را دارد و تولید مت هموگلوبین و نیترات می­کند. در اثر تشکیل مت هموگلوبین تحویل اکسیژن به بافت دچار اختلال خواهد شد. هنگامی که نسبت مت هموگلوبین به 10% هموگلوبین نرمال خون می­رسد علائم بالینی مانند کبودی به دلیل حضور خون بدون اکسیژن و خفگی رخ می­دهد. این عارضه که به نام مت میوگلوبینمیا یا سندرم کودک آبی شناخته می­شود در کودکان و بزرگسالان کمتر از نوزادان رخ می­دهد و نوزادان کمتر از سه ماه به این عارضه به علت عدم القای آنزیم مت هموگلوبین ردوکتاز( آنزیم احیاء کننده که از تبدیل هموگلوبین به مت هموگلوبین جلوگیری می­کند) طی دوره شیر دهی حساس ترند( 3). نوزادانی که از شیر مادر تغذیه می­کنند  نیترات کمتری وارد بدنشان می­شود چون هنگام تهیه شیر خشک امکان ورود نیترات از طریق آب بیشتر است(4). نیترات می­تواند با جذب ید بوسیله تیروئید تداخل ایجاد کند و منجر به هیپرتروفی تیروئید، غده مسئول بسیاری از غدد درون ریز بدن و عملکرد هورمونی شود.  همچنین یک رابطه مثبت بین شروع دیابت وابسته به انسولین در کودکان و سطوح نیترات در آب آشامیدنی وجود دارد( 3). به همین دلیل تعیین و کنترل  غلظت نیترات در سبزیجات و آب آشامیدنی  جهت حفظ سلامت مهم است و یکی از اولویتهایی است که باید بررسی شود.

روشهای تشخیص نیترات و نیتریت

روشهای تشخیص نیترات و نیتریت دو دسته هستند. روشهایی که همزمان نیترات و نیتریت را اندازه می­گیرند مانند روشهای الکتروشیمیایی و الکتروفورز موئین که به موجب آنها آنالیت ها مستقل از هم تشخیص داده می­شوند و روشهای تجزیه متوالی که بر اساس تشخیص آنیون نیتریت، بدنبال اطمینان حاصل کردن از احیاء کل نیترات به نیتریت می باشد. تشخیص الکتروشیمیایی نیترات و نیتریت به دو گروه متمایز ولتامتری و پتانسیومتری تقسیم می­شود. در ولتامتری به منظور احیاء یون نیترات از الکترودهای پوشش دار استفاده می­شود. طیف وسیعی از این پوشش ها شامل مس، نیکل، آلیاژ مس- نیکل، کادمیوم، پلاتین، طلا و اخیرا الماس می باشند. در روش پتانسیومتری با استفاده از اختلاف پتانسیل ایجاد شده می­ توان یک نمودار کالیبراسیون از اختلاف پتانسیل در برابر غلظت نیترات رسم کرد. رایج ترین روش استفاده شده در پتانسیومتری استفاده از الکترودهای تجاری انتخاب یونی (ISEs ) هستند که به موجب آنها گونه های شارژ شده به صورت انتخابی از یک فاز به فاز دیگر ، به طور معمول از حلال به غشاء عبور می­کنند و اختلاف پتانسیل افزایش می­یابد. تکنیک های مختلفی برای اندازه گیری نیترات و نیتریت استفاده می­شود که گسترده ترین این روشها اسپکتروفتومتری و کروماتوگرافی تبادل یونی هستند. اسپکتروفتومتری بر اساس واکنش گریس (Griess ) یک روش توانمند است، این روش متکی بر دیازوتیزاسیون یک آمین آروماتیک بوسیله نیتریت اسیدی شده و جفت شدن با آمینها بدنبال آن و تشکیل رنگ پایدار آزو می­باشد. حداکثر جذب محصول آزو در محدوده 600 -500  نانومتر می­باشد که با استفاده از اسپکتوفتومتر در طیف مرئی تشخیص داده می­شود . بیشترین مواد مورد استفاده در این واکنش سولفانیل آمید به عنوان آمین هدف و N -1 نفتیل اتیلن دیامین به عنوان عامل جفت شونده می­باشند که جذب آنها در 540 نانومتر می­باشد. این روش برای تعیین نیتریت کاربرد دارد و برای نیترات نیازمند یک دوره احیاء کنندگی قبل از ارزیابی است. مشکلات این روش علاوه بر معرفها، ماتریس های ناهمگن و خیلی رنگی هستند(1). اسپکتوفتومتری بر پایه واکنش گریس(Griess ) نمی­تواند غلظتهای کم نیتریت را تشخیص دهد، حساسیت روش تا حد زیادی بوسیله پیش تغلیظ کردن رنگ توسعه یافته توسط استخراج مایع مایع افزایش می­یابد. همچنین روشهای پیش تغلیظ بر پایه برهمکنش جامد مایع ثابت کرده اند که نسبت به برهمکنش مایع مایع که جداسازی سریعتری دارند عملی تر هستند. مزیت واقعی روش جامد مایع این است که هنگام شستشوی جاذب جامد آنالیتی کمتری از بین می رود. مبدل های یونی، فیلترهای غشایی سلولزی و فوم های پلی اورتان جاذب های مناسبی جهت اسپکتروفتومتری فاز جامد هستند. در استفاده از فوم های پلی اورتان ابتدا نیترات توسط یک عامل احیاءکننده مانند کادمیوم به نیتریت احیاء و پس از انجام واکنش گریس، رنگ بدست آمده در فوم های پلی اورتان تغلیظ و جذب آن در 710- 625 نانومتر خوانده می­شود(5). یکی دیگر از شاخص ترین روشهای اندازه گیری نیترات و نیتریت کروماتوگرافی است، دستورالعمل­های مشتق سازی برای بسیاری از روشهای کروماتوگرافی مورد نیاز است. در بسیاری از سیستم های کروماتوگرافی یونی و HPLC تزریق مستقیم نمونه با سهولت نسبی انجام می­شود. اما در بسیاری از موارد خواه نمونه مشتق سازی شود یا پاکسازی شود نیاز به یک پیش تیمار کردن وجود دارد و این مراحل از جذابیت کروماتوگرافی تا حدودی کم می­کند. یکی از شایع ترین روشهای مشتق سازی تبدیل کامل نیترات به یون الکتروفیل نیتروزونیوم (NO+ ) و متعاقبا نیتراسیون آروماتیک فعال شده مناسب(2,4  در متیل فنول و 1,3,5 تری متوکسی بنزن ) است. نیتریت می­تواند به طور مشابهی از طریق اکسیداسیون توسط هیدروژن پراکساید ضعیف به نیترات تعیین شود. آنالیز صورت گرفته توسط GC – MS منجر به شکستن باندهای ضعیف متیلن نیترو می­شود و یون NO2- به وضوح تشخیص داده می­شود. یک عامل مشتق سازی جایگزین برای نیتریت استفاده از N استیل L سیستئین با تولید S نیتروزو N استیل L سیستئین است. بکار بردن چنین روشی با توجه به اینکه گروههای تیول سولفیدریل اغلب منابع ضعیف بازیابی نیتریت در ماتریس های غذایی هستند کاملا جالب است. سیستم های تشخیص پایانی شامل UV ساده، فلورومتریک، الکتروشیمیایی، اسپکتروسکوپی جرمی و گیرنده الکترون می­باشند. محبوبیت سیستم های تشخیص UV در سادگی روش و توانایی در کاهش طول موج تشخیص است. الکتروفورز موئین که یکی دیگر از تکنیک های جداسازی نیترات و نیتریت است امکان تشخیص همزمان و سریع گروه وسیعی از آنیونها را دارد. از دیگر ویژگیهای جذاب این روش مقدار کم مورد نیاز نمونه و مصرف کم بافر در مقایسه با HPLC است. همچنین ابزار بارگذاری نمونه به صورت اتوماتیک و دقیق، نیاز به تعمیر و نگهداری کم، مقرون به صرفه بودن و سریع بودن از مزایای استفاده از این روش می­باشد. در الکتروفورز مویین مراحل مقدماتی جداسازی جهت حذف مواد پروتئینی لازم است، در غیر اینصورت اثر مضر بر هر دو سیگنال آنالیتی و تجهیزات از طریق جذب بر روی جدار لوله های مویین دارد (1). در این روش آنیونهای تزریق شده به لوله های مویین به سمت آند حرکت می­کنند و از آنجایی که جریان الکترواسمتیک به طور معمول به طرف کاتد هدایت می­شود به آنیونها اجازه می­دهد دوباره در جهت عکس مهاجرت کنند برای این هدف یک پوشش برای لوله های موئین لازم است(6). پلی اتیلن آمین یک پوشش برای لوله­های مویین است و از آنجایی که یک پلیمر کاتیونی است باعث برعکس شدن جریان الکترواسمتیک شده و جدایی سریع آنیونها بدون افزودن هر مدیفایر الکترواسمتیک جهت جدایی بافر، بدست می­آید(7). اخیرا روشی استفاده شده که نیاز به پوشش جهت عکس شدن جریان ندارد و جداسازی آنیونها بوسیله به کاربردن یک بافر اسیدی صورت می­گیرد. نیترات و نیتریت یک تحرک الکتروفورتیک شبیه به هم دارند اما pH پایین می­تواند به طور انتخابی تحرک نیتریت را کاهش دهد. تحقیقات نشان داده در pH زیر 5/3 جریان الکترواسمتیک معکوس است زیرا گروههای سیلانول سطحی مویینه ها به طور کامل پروتونه و تبدیل به بار مثبت می­شوند. در این حالت بدون نیاز به پوشش جریان الکترواسمتیک معکوس می­شود. این روش نیاز به شستشوی دوره ای لوله ها و افزودنی دیگر ندارد(6).  

1)Moorcroft. M.J., Davis.J., Compton.R.G. 2001.Detection and determination of nitrate and nitrite: a review . Talanta 54.785 -803.

2)walters.c.l. 1996. Chapter 5, nitrate and nitrite in foods, in: nitrates and nitrites in food and water. Michel . J. Hill.

3) Pietro santamaria. 2006. Nitrate in vegetables: toxicity, content, intake and regulation: revive. Journal of the science of food and agriculture.86. 10-17.

4) Walker.R. 2016.Nitrate, nitrites and N- nitrosocompounds: A review of the occurrence in food and diet and the toxicological implications. Taylor and Francis.

5)Abbas,m.n., Mostafa,G.A. 2000.Determination of traces of nitrite and nitrate in water by solid phase spectrophotometry.Analytical chimica410. 185-192.

6)Merusi,C., Corradini,C., Cavazza.A., Salvadeo,P.2010. Determination of nitrates, nitrites and oxalates in food products by capillary electrophoresis with pH- dependent electroosmotic flow reversal. Food chemistry 120. 615-620.

7)Oztekin,N., Nutku,M.S., Erim,F.B. 2002. Analytical, Nutritional and clinical methods section simultaneous determination of nitrite and nitrate in meat products and vegetables by capillary electrophoresis. Food chemistry 76. 103-106. 

 
پورتال اخبار