Dusičnany

(přesměrováno z Ledek)

Dusičnany (též ledky, nitráty) jsou soli kyseliny dusičné, často využívané v zemědělství na výrobu hnojiv (pro přítomnost dusíku) a v pyrotechnice (protože jde o oxidační činidla) např. pro výrobu střelného prachu. Základem dusičnanů je aniont NO3 o molární hmotnosti 62,01 g/mol.

Kuličkový model dusičnanového iontu

Dusičnany se vyskytují i v přírodě v podobě několika nerostů, avšak jejich těžba by nebyla schopna pokrýt celosvětovou spotřebu, proto se vyrábějí uměle. Jsou přítomny i v mořské vodě, kde jejich nadměrné zastoupení umožňuje život fytoplanktonu (například v oblasti Aljašky); nadměrné zastoupení dusičnanů ve sladké vodě (zejména jezerech) naopak způsobuje množení řas a sinic. Téměř všechny dusičnany jsou ve vodě dobře rozpustné.

Skutečná strutura NO3 skupiny je „průměrem“ tří rezonančních struktur.

Přírodní koloběh dusíkuEditovat

Podrobnější informace naleznete v článku Koloběh dusíku.

Rozkladem bílkovin a jiných dusíkatých sloučenin vzniká amoniak. Působením nitrifikačních bakterií dochází k jeho přeměně na dusitany, které se dále oxidují na dusičnany. Anorganické sloučeniny dusíku obsažené v půdě se stávají součástí rostlinných potravin.[1] Do živočišných se dostávají z krmiva nebo záměrným přidáváním dusitanových a dusičnanových solí plnící funkci konzervace a stabilizace barvy masa.[2]

Obsah dusičnanůEditovat

Mezi hlavní potravinové zdroje dusičnanů řadíme brambory, zeleninu a pitnou vodu. Vysoký obsah dusičnanů (nad 1000 mg/kg) se vyskytuje především v salátu, špenátu, endivii, ředkvičce, celeru, reveni a kukuřici, středně vysoký obsah mají brambory, brokolice, petržel, mrkev, lilek, květák, zelí, kapusta a česnek. Nízký obsah (pod 250 mg/kg) obsahují okurky, rajčata, hrách, cibule a růžičková kapusta. Významné zastoupení dusičnanů v ovoci mají zejména banány, melouny a jahody.[3]

Hlavní zástupci přídatných látek jsou dusičnan sodný (E 251) a dusičnan draselný (E 252)[1][4]

ToxicitaEditovat

Pro dospělé osoby nejsou dusičnany v obvyklých koncentracích nebezpečné, jsou téměř netoxické, neboť se docela rychle dostávají z organismu močí. Otrava vzniká v případě požití extrémní dávky. Mezi příznaky dusičnanové intoxikace patří žízeň, průjmy, koliky, excitace a křeče přítomné do 3 až 7 hodin po expozici. Činností bakterií v gastrointestinálním traktu může docházet k nepřímé toxicitě dusičnanů. Tyto bakterie snadno redukují dusičnany na dusitany, které svojí toxicitou vyvolávají vlastní otravu. Nejvyšší přípustná dávka je asi 3,5 mg/kg tělesné hmotnosti (kolem 245 mg). Evropský úřad pro bezpečnost potravin (EFSA) v červnu 2017 stanovil přijatelný denní příjem dusičnanů na 3,7 miligramu na kilogram tělesné hmotnosti a den.

Mezi další potíže způsobené příjmem dusičnanů se řadí inhibice růstového faktoru na úrovni hypothalamu a interference s metabolismem vitaminů A a E. Kompetitivní snížením příjmu jódu může způsobovat případný strumigenní účinek.[5]

Redukcí dusičnanů ve slinách mohou vznikat dusitany. Prostřednictví reakce nitrosace mohou za určitých podmínek reagovat dusitany s aminokyselinami za vzniku nitrosaminů. Vztah mezi příjmem dusičnanů a tvorbou NOC (N-nitrosloučeniny) podporuje několik studií.[6] Doposud však nebyly předloženy přímé důkazy o souvislosti dusičnanů s karcinogenními účinky. V roce 2003 FAO/WHO Expert Committee on Food Additives prohlásil, že epidemiologické studie neprokázaly zvýšené riziko rakoviny s rostoucí spotřebou dusičnanů.

Dusičnany v pitné voděEditovat

 
Světové zastoupení dusičnanů v mořích

Česká norma pro pitnou vodu uvádí pro obsah dusičnanů maximální povolené množství pro dospělého 50 mg/l, pro dítě 15 mg/l. V českých veřejných vodovodech se běžně vyskytuje 30 až 40 mg/l dusičnanů, individuální zdroje vody mívají obsah dusičnanů často i několikanásobně vyšší. Odstranit dusičnany běžnými mechanickými nebo uhlíkovými filtry na vodu není možné, je nutné použít speciální denitratační anex.

Význam dusičnanů v lidské stravěEditovat

Navzdory výše zmiňovaným negativním efektům dusičnanů na zdraví přibývají důkazy o jejich zdravotní prospěšnosti. Redukcí dusitanů a dusičnanů ve formě nitritu, respektive nitrátu vzniká oxid dusnatý (NO). Ten ovlivňuje krevní tlak a cévní homeostázu. Přibývají důkazy o tom, že biologickou aktivitu NO mohou zlepšit dusičnany a dusitany. Tento jev způsobí vazodilataci, inhibici krevních destiček a tím se dusičnany a dusitany podílejí na kardiovaskulárním zdraví[7]. Na základě výsledků několika studí vyplývá, že požití dusičnanů snižuje krevní tlak, a to u zdravých i hypertenzních pacientů[8].

Další potenciální skupinou využívající výhod působení dusičnanů, respektive dusitanů na dilataci cév jsou sportovci nebo lidé s vyšším fyzickým výkonem.

Vzhledem k těmto působením na kardiovaskulární systém příjem dusičnanů v přiměřeném množství přináší zdravotní benefity. Bohatým zdrojem těchto látek je mimo jiné zelenina. Jejich množství kolísá a je ovlivněno klimatickými podmínkami, obecně jsou ale dobrým zdrojem dusičnanů v rámci zeleniny salát, ředkvičky, špenát, celer a cukrová kukuřice. Konzumace těchto plodin přispívá k prevenci kardiovaskulárních onemocnění a zlepšuje celkovou kondici kardiovaskulárního systému[9].

Dělení dusičnanůEditovat

Dusičnany alkalických kovůEditovat

Podrobnější informace naleznete v článku Dusičnany alkalických kovů.

Do této skupiny náleží dusičnan lithný ( ), dusičnan sodný (NaNO3), dusičnan draselný (KNO3), dusičnan rubidný ( ), dusičnan cesný ( ) a dusičnan francný ( ).

Tyto dusičnany jsou bílé, krystalické látky, rozpustné ve vodě. Lze je připravit reakcí kyseliny dusičné s příslušným hydroxidem. Při zahřívání se rozpadají na dusitan a kyslík, dle reakce (Me označuje prvek alkalického kovu):

2 MeNO3t→ 2 MeNO2 + O2

Díky vzniklému kyslíku jsou tyto dusičnany dobrými oxidačními činidly. Tyto látky mají velký průmyslový význam.

Dusičnany kovů alkalických zeminEditovat

Do této skupiny náleží dusičnan berylnatý ( ), dusičnan hořečnatý ( ), dusičnan vápenatý (Ca(NO3)2), dusičnan strontnatý (Sr(NO3)2)), dusičnan barnatý ( ) a dusičnan radnatý ( ).

Tyto ve vodě rozpustné látky při zahřívání tvoří oxid kovu a oxid dusičitý:

MeNO3tMeO + NO2

Tyto látky mají své uplatnění obvykle v pyrotechnice, skoro vůbec se neužívají jako hnojiva.

Dusičnany přechodných kovůEditovat

Do této skupiny náleží dusičnan stříbrný (AgNO3), dusičnan měďnatý (Cu(NO3)2) a dusičnan olovnatý (Pb(NO3)2).

Tyto ve vodě rozpustné látky při zahřívání tvoří oxid kovu a oxid dusičitý:

MeNO3tMeO + NO2

Tyto látky se neužívají obvykle jako pyrotechnika ani hnojiva. Často se užívají v chemii na další syntézy.

Dusičnany s nekovovými kationtyEditovat

Do této skupiny náleží např. dusičnan amonný (NH4NO3).

Tyto dusičnany mají místo atomu kovu v molekule jiný prvek či skupinu látek. Vlastnosti jsou pro každý dusičnan individuální.

Organické dusičnanyEditovat

Do této skupiny náleží nitroglycerin či nitrocelulóza.

Kyselina dusičná je schopna reagovat s alkoholy za vzniku esterů. Tyto látky mají na molekule navázánu skupinu NO3-, která se označuje předponou nitroxy, ale je běžné se setkat s nitro. Některé mají průmyslový význam, část má význam jako trhaviny a některé jsou důležitými biochemickými látkami. Část z nich lze vyrobit reakcí organické sloučeniny s kyselinou dusičnou za přítomnosti kyseliny sírové nebo fosforečné (nelze tak připravit zejména 1,3,5-cyklotrimethylentrinitramin, jelikož reaguje s kyselinou sírovou i fosforečnou. Jako alternativa se v tomto případě užívá dusičnan amonný.) Zde je několik příkladů nitrátů:

GalerieEditovat

ReferenceEditovat

  1. a b DUSIČNANY A DUSITANY - Documents. Documents.tips. Dostupné online [cit. 2016-12-08]. 
  2. Obecná hygiena potravin. [s.l.]: Mendelova zemědělská a lesnická univerzita OCLC 56871275 
  3. Bezpečnost potravin A-Z. www.bezpecnostpotravin.cz [online]. [cit. 2016-12-08]. Dostupné online. 
  4. Miroslav Šuta, Vladimír Šťovíček: Dusičnany a dusitany v potravinách. Je důvod k obavám?, Český rozhlas Plzeň, Zdraví "v cajku", 25. srpna 2017
  5. Hodnocení zdravotního rizika dusičnanů a dusitanů z pitné vody. Informační Centrum Bezpečnosti Potravin.cz. Dostupné online [cit. 2016-12-10]. (česky) 
  6. HLOBILOVÁ, Veronika. Dusitany a dusičnany ve stravě - jejich negativa a pozitiva [online]. [cit. 2016-12-10]. Dostupné online. 
  7. MACHHA, Ajay; SCHECHTER, Alan N. Dietary nitrite and nitrate: a review of potential mechanisms of cardiovascular benefits. European Journal of Nutrition. 2011-05-31, roč. 50, čís. 5, s. 293–303. Dostupné online [cit. 2016-12-10]. ISSN 1436-6207. DOI:10.1007/s00394-011-0192-5. PMID 21626413. (anglicky) 
  8. LARSEN, Filip J.; EKBLOM, Björn; SAHLIN, Kent. Effects of Dietary Nitrate on Blood Pressure in Healthy Volunteers. New England Journal of Medicine. 2006-12-28, roč. 355, čís. 26, s. 2792–2793. PMID: 17192551. Dostupné online [cit. 2016-12-10]. ISSN 0028-4793. DOI:10.1056/NEJMc062800. PMID 17192551. 
  9. BAILEY, Stephen J.; FULFORD, Jonathan; VANHATALO, Anni. Dietary nitrate supplementation enhances muscle contractile efficiency during knee-extensor exercise in humans. Journal of Applied Physiology. 2010-07-01, roč. 109, čís. 1, s. 135–148. PMID: 20466802. Dostupné online [cit. 2016-12-10]. ISSN 8750-7587. DOI:10.1152/japplphysiol.00046.2010. PMID 20466802. (anglicky)