Хімія. Рівень стандарту. 11 клас. Савчин

§ 42. РОЛЬ ХІМІЇ В РОЗВ'ЯЗАННІ ПРОДОВОЛЬЧОЇ ПРОБЛЕМИ

Опанувавши матеріал параграфа, ви зможете:

  • називати чинники, що впливають на забезпечення зростання виробництва продукції рослинного та тваринного походження для розв'язання продовольчої проблеми; основні виробництва харчової промисловості; органічні речовини, що є компонентами їжі;
  • характеризувати значення добрив, хімічних засобів захисту рослин і тварин, стимуляторів росту, штучних кормів для збільшення обсягів виробництва харчової продукції;
  • робити висновки про роль хімії в розв'язанні продовольчої проблеми;
  • висловлювати судження щодо значення хімічних знань як складника загальної культури людини;
  • оцінювати значення хімії в розв'язанні продовольчої проблеми;
  • усвідомлювати необхідність знання властивостей речовини для встановлення її впливу на власне здоров'я.

Однією з глобальних проблем людства є забезпеченість людини їжею. Відомо, що їжа необхідна для життєдіяльності людини й інших живих організмів. Проблема нестачі продуктів харчування виникла через зростання населення планети. Учені довели, що її можна вирішити, якщо світове виробництво харчових продуктів зросте в 3-4 рази.

Розв'язати проблему забезпечення харчовими продуктами можна за допомогою знань, які дають людству хімічна та біологічна науки. Особливу увагу потрібно сконцентрувати на виробництві рослинної та тваринної їжі, тобто продуктів харчування природного походження. Завданням хімії є створення речовин, за допомогою яких проблема нестачі харчової продукції буде розв'язана. Тому для зростання врожайності рослинництва та збільшення обсягів продукції тваринництва важливо забезпечити сільське господарство мінеральними й органічними добривами, хімічними засобами захисту рослин і тварин, стимуляторами росту, штучними кормами.

У курсі хімії 10 класу ви дізналися про використання органічних добрив рослинного та тваринного походження. Вони багаті на Нітроген та інші елементи, якими живляться рослини. До них належать гній, послід, компост і багато бобових рослин: горох, конюшина, сочевиця, люпин (зелене добриво), а також харчові відходи.

Про мінеральні добрива, їхній склад і вплив на ріст і розвиток рослин ви довідалися, вивчаючи § 37.

Пригадайте відомості про органічні та мінеральні добрива й поясніть взаємозв'язок між їхнім використанням та урожайністю сільськогосподарських угідь.

Через екологічні та несприятливі погодні умови сільськогосподарські культури зазнають найрізноманітніших захворювань від комах і вірусів, грибків і бактерій. Це спричиняє зниження врожайності та якості продукції, а отже, впливає на фінансовий стан підприємств і фермерських господарств.

Пригадайте, які засоби захисту рослин ви вже вивчили, скориставшись рис. 67. Охарактеризуйте їх за призначенням.

Рис. 67. Схема класифікації хімічних засобів захисту рослин

Розглянемо деякі хімічні засоби захисту рослин. За останні роки на Західній Україні з'явилися нові шкідники — слимаки та равлики, які на великих площах знищують овочеві культури. Для боротьби з ними застосовують відомий у світі найефективніший та перевірений часом препарат «Слимакс» (рис. 68, а). Це гранули з діючою речовиною — метальдегідом. Стикаючись з гранулами, слимаки й равлики втрачають слиз і гинуть. Крім того, добавки, що входять до складу препарату, приваблюють шкідників і відлякують птахів.

Захисний бар'єр роблять, розсипаючи гранули в міжряддя. Обробляють 1-2 рази за сезон.

Серед хімічних засобів захисту рослин є й новинки. «Еместо Квантум» (рис. 68, б) — перший фунгіцидний препарат, який належить до алкіламідів. Нова діюча речовина, що входить до його складу, за покращеної ефективності потребує меншої норми використання. Вона ж краще від наявних стандартів контролює сріблясту та звичайну паршу картоплі.

З гербіцидів використовують системний гербіцид, що, діючи комплексно, знищує понад 300 видів бур'янів. Це «Антибур'ян» (рис. 68, в). Застосовують після збирання врожаю або на землях, які не використовують для вирощування сільськогосподарських культур.

Рис. 68. Хімічні засоби захисту рослин: а — «Слимакс» (зооцид); б — «Еместо Квантум» (фунгіцид); в — «Антибур'ян» (гербіцид)

Зверніть увагу! Під час застосування пестицидів важливо дотримуватися норми витрати. Збільшення її призводить до накопичення токсичних речовин у продуктах. Раціонально використовуйте нітрати, тому що понаднормова їхня кількість у продуктах харчування шкодить здоров'ю! Якщо бажаєте отримати екологічно чистий продукт, використовувати нітрати не варто.

Речовини, які позитивно впливають на ріст і розвиток рослин і тварин, називають стимуляторами росту. Природної сировини на їхнє виготовлення не вистачає, тому хімічна промисловість пропонує способи добування штучних і синтетичних їхніх аналогів і біостимуляторів.

В Україні з 2000 р. успішно працює підприємство «Агротех», яке є компанією-лідером не тільки на території нашої країни, а й у багатьох країнах світу. Успіх забезпечили українські вчені, створивши унікальні полікомпонентні препарати широкого спектру дії — регулятори росту рослин. Це препарати «Регоплант» і «Стимпо» (рис. 69).

Рис. 69. Біостимулятори росту рослин: а — «Регоплант»; б — «Стимпо»

З курсу хімії 10 класу вам відомо, що виробництво стимуляторів росту може стати справою організації власного бізнесу. Добрими стимуляторами росту є відходи кавової гущі, яка може бути субстанцією для вирощування грибів, відходи харчової промисловості тощо. Для стимулювання росту тварин використовують антибіотики, гормональні препарати, різні смакові добавки (підсолення їжі) та ароматичні речовини. Гормональні препарати є досить дорогими, до того ж важко й довго виводяться з організму тварин. Якщо в м'ясі є залишки гормонів, воно шкодить здоров'ю людини. Тому виробники м'ясної продукції застосовують дешевші, економічно вигідні та нешкідливі для людини негормональні препарати: ферменти, натуральні кислоти, азотобактерин та ін. Додавання стимуляторів росту в основний раціон пришвидшує ріст і розвиток тварин, підвищує продуктивність.

Хімічна наука робить великий внесок, досліджуючи речовини, які поліпшили б відгодівлю тварин. Це створення штучних кормів, зокрема: мінеральних і вітамінних добавок, кормових антибіотиків, вітамінно-мінеральних концентратів з підвищеним вмістом амінокислот. З хімічних речовин використовують сечовину, солі амонію, синтетичну амоніачну воду, карбамідний концентрат, з жому виготовляють гранульований амід. За допомогою дріжджів і бактерій та мікробіологічного синтезу тваринництво забезпечується повноцінними кормовими білками.

Забезпечення харчовими продуктами є основним завданням харчової промисловості — галузі, яка виробляє готові продукти або переробляє їх на напівфабрикати. Охоплює понад 40 галузей виробництва. Найважливіші з них відображено на рис. 70 (с. 194).

Рис. 70. Основні галузі виробництва харчової промисловості

Усі ці виробництва працюють для того, щоб забезпечити людину та живі організми джерелом енергії та життя — їжею. Адже саме їжа є комплексом органічних і мінеральних речовин: вуглеводів, жирів, білків, вітамінів, які забезпечують усі життєві потреби організму.

Пригадайте з курсу хімії 10 класу, які функції в організмі людини виконують вуглеводи, жири та білки.

Найважливіші з вуглеводів — глюкоза та фруктоза, які є джерелом енергії для роботи м'язів, кори головного мозку, біосинтезу інших речовин організму й одночасно джерелом поживних речовин. Крохмаль, що утворюється внаслідок фотосинтезу в організмах рослин, завдяки перебігу певних процесів, теж перетворюється на глюкозу.

Середня добова норма споживання вуглеводів для чоловіків становить 400 г, для жінок — 350 г, або 65-70 % від загальновживаної їжі.

Важливими енергетичними та будівельними компонентами їжі є жири. Крім жиру, вони містять вітаміни, запашні речовини, барвники. Як вам уже відомо, розрізняють жири рослинного (олії) і тваринного (сало) походження.

Жири забезпечують енергетику м'язів за тривалої та неінтенсивної роботи, сприяють витривалості організму. Вони входять до складу оболонки клітин усіх тканин людини, а підшкірний жировий шар захищає від холоду, підтримуючи постійну температуру тіла.

Важливо нормувати вміст жирів під час споживання їжі, дотримуючись добової норми споживання жирів 40-100 г і правильного співвідношення між рослинними (30-40 %) і тваринними (60-70 %) жирами.

Нестача жирів в організмі спричиняє порушення обміну речовин та енергії. Однак надмірне споживання жирів погіршує засвоюваність білків, кальцію та магнію, викликаючи тяжке захворювання — атеросклероз.

Найважливішим компонентом їжі, що забезпечує весь будівельний матеріал клітин в організмі, є білки. Вони відновлюють і замінюють відмерлі тканини всіх органів, регулюють усі хімічні процеси, а амінокислоти, що утворюються під час ферментативного гідролізу білків їжі, є матеріалом для синтезу білків, властивих тільки цьому організмові.

Основні галузі виробництва білків — м'ясна та молочна, що постачають багаті на білки продукти харчування: біле м'ясо курей та індиків, печінку та м'ясо телят, рибу й рибопродукти, сир та яйця; з молочних продуктів — свіже молоко, вершки, сир, йогурт, ряжанку тощо.

Разом з вуглеводами, жирами та білками життєво необхідні процеси в організмі людини забезпечують вітаміни: вітамін С, що міститься в овочах і фруктах; групи А — у продуктах тваринного походження; групи В (В112), якими забезпечують організм хліб з борошна грубого помелу, горіхи, спаржа, картопля, кукурудза, квасоля, гречка, зелені овочі, бобові, горох, пророщені зерна пшениці та ячменю. З тваринних продуктів: яєчний жовток та яйця, молоко й молочні продукти, сир, риба, морепродукти, м'ясо птиці, мозок, печінка, нирки, серце й ін. Засвоєнню жирів і вітамінів А та D сприяє вітамін Е, що локалізується в рослинній олії, яйцях, сої, горіхах, яловичій печінці, молочних продуктах. Вітамін D сприяє всмоктуванню кальцію, нормальному росту й розвитку кісток, запобігає таким хворобам, як рахіт та остеопороз. Міститься в кисломолочних продуктах, сирі, вершковому маслі, яйцях, морепродуктах. Також є в петрушці, капусті, кукурудзі та інших овочах, кропиві й кульбабі.

Ви, мабуть, переконалися у важливості вирішення продовольчої проблеми, оскільки харчування є запорукою життя та різнобічного розвитку людини: фізичного, духовного, морального, естетичного.

Культура харчування значною мірою залежить від раціонального використання харчових продуктів, а з цим пов'язані не тільки стан здоров'я, а й фінансові затрати людини й економія продуктів, які можуть потрапити до тих, кому їх бракує.

Людина, яка розуміє проблеми, пов'язані із забезпеченням людей продовольством, харчуватиметься збалансовано, дотримуючись оптимального співвідношення харчових речовин. Цим вона сприятиме економії продуктів, яких часто не вистачає іншим людям.

Оскільки продуктами харчування є речовини, то внесок хімії в розв'язання продовольчої проблеми надзвичайно великий та вагомий.

ПІДСУМОВУЄМО ВИВЧЕНЕ

• Із зростанням населення планети виникла проблема забезпечення харчовими продуктами в майбутньому.

• До чинників, що впливають на збільшення обсягів продукції харчування, належать: мінеральні й органічні добрива, хімічні засоби захисту рослин і тварин, стимулятори росту. Для стимулювання росту тварин використовують антибіотики, гормональні препарати, різні смакові добавки (підсолення їжі) та ароматичні речовини.

• Зростанню врожайності рослин сприяють такі продукти хімічної промисловості, як мінеральні й органічні добрива, які забезпечують рослин макро- (Нітроген, Фосфор, Калій, Кальцій, Магній) і мікроелементами (Ферум, Купрум, Цинк, Манган, Бор, Молібден).

• Зростанню врожайності рослин і продуктивності тварин сприяють хімічні засоби захисту — інсектициди, гербіциди, зооциди, бактерициди й фунгіциди (знищують збудників грибкових захворювань).

• Використання стимуляторів і біостимуляторів росту рослин і тварин пришвидшує їхній розвиток, підвищує врожайність і продуктивність завдяки покращенню обміну речовин.

• Галузь, що виробляє готові продукти або переробляє їх на напівфабрикати, називають харчовою промисловістю.

Їжа — це комплекс органічних речовин: вуглеводів, жирів, білків і вітамінів, які забезпечують усі життєві потреби організму.

• Культура харчування значною мірою залежить від раціонального використання харчових продуктів.

• Застосовуючи хімічні засоби захисту рослин і стимулятори росту рослин і тварин, важливо дотримуватися норми їхньої витрати. Збільшення норми спричиняє накопичення токсичних речовин у харчових продуктах, а це небезпечно для здоров'я людини.

ЗАВДАННЯ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЮ

  • 1. Поясніть, що є причиною виникнення продовольчої проблеми.
  • 2. Охарактеризуйте роль хімії в розв'язанні продовольчої проблеми.
  • 3. Обґрунтуйте застосування в сільському господарстві мінеральних та органічних добрив.
  • 4. Поясніть, яке значення мають хімічні засоби захисту рослин у покращенні якості сільськогосподарської продукції.
  • 5. Поясніть значення використання стимуляторів і біостимуляторів росту рослин і тварин.
  • 6. Обґрунтуйте, чому хімічна промисловість працює над створенням штучних кормів для тварин.
  • 7. Багато харчових продуктів містять у своєму складі крохмаль. Назвіть ці продукти й запропонуйте спосіб підтвердження наявності в них крохмалю.
  • 8. Масова частка вітаміну С в чорній смородині становить 0,25 %. Обчисліть, яка маса цього вітаміну міститься в смородині масою 2 кг. Добова доза вітаміну С становить 0,05 г. Обчисліть кількість добових доз, що містяться в цій масі.

ЦІКАВО ЗНАТИ

• Для збереження овочів і фруктів їх консервують. Квашення, соління, мочіння — різновиди одного й того ж способу консервування.

• У квашених овочах вміст молочної кислоти більший (1,8 %), а солі — менший (до 2 %). Їм притаманний кисло-солонуватий смак. Солені овочі, порівняно з квашеними, мають менший вміст молочної кислоти (1,4 %), однак більший вміст солі (до 4,5 %) та є солоними на смак. Мочіння ґрунтується на мікробіологічних процесах, що сприяють накопиченню консервантів, зокрема молочної кислоти та спирту. Мочінням називають тому, що фрукти та ягоди заливають чистою водою з розрахунку, що консервант утворюється з цукру, який міститься в сировині. У таких фруктах мало солі (0,3-0,9 %), небагато молочної кислоти (0,5-1,4 %), а цукру та спирту більше (2 % і 1,8 % відповідно). Такі фрукти мають приємний кисло-солодкий смак та аромат.

Ці три способи консервування дають змогу зберігати овочі та фрукти тривалий час, що також сприятиме розв'язанню продовольчої проблеми.

• Нині використовують заморожування харчової продукції. Однак багаторазове заморожування значно знижує її якість.