Фиксирање на азотот

1. IV. ХРАНА И ЗЕМЈОДЕЛСТВО IV.1. Ѓубрива и нутриенти на почвата Фиксирање на азотот Фиксирање на азотот е претворање наазотот од воздухот во соединение. Во природата овој процес се одвива со помош на микроорганизми. Добиените соединенија натаму се трансформи-раат и како органски соединенија влегуваат во синџирот на исхра-на, на пример протеини во растенијата. Во почвата обично нема доволно азот (нитрати), за да може интензивно да се произведува храна, па мора да се додаваат ѓубрива. За комерцијално производ-ство на азотни ѓубрива се развиени поголем број индустриски про-цеси, но најпознат е методот на Haber-Bosch за синтеза на амо-нијак. Одржувањето на избалансиран хемиски состав на почвата било олеснето со откривањето на методот на Kjeldahl за авто-матско определување на содржината на азот во органските соеди-ненија (во 1956). Циклус на азот Нодули во корењата на растенија Процесот на Haber-Bosch Кон крајот на деветнаесеттиот век се јавила загриженост дека снабду-вањето со храна е недоволно за сè побројното население на планетата. Во земјоделските почви азотот бил речиси исцрпен, а индустријата не била во состојба да произведува азотни ѓубрива. Некои научници пред-видувале дека претстои период на масовно глобално гладување. Мора-ло итно да се најде постапка за добивање соединенија на азот од азот-от во воздухот. Решение било најдено со помош на достигањата на хемијата и физиката на тоа време. Во 1908 германскиот хемичар Fritz Haber открил метод за синтеза на амонијак. Синтезата се вршела врз железен катализатор при висок притисок и висока температура. Во 1913 хемичарот на BASF (Badische Anilin- und Soda-Fabrik) Carl Bosch, за прв-пат извел синтеза во индустриски размери и го комерцијализирал про-цесот. Благодарејќи на овој индустриски процес, во XX век настанала голема експанзија не само на земјоделското производство туку и на ху-маната популација. Fritz Haber Усовршување на хемиските ѓубрива Синтетични ѓубрива комерцијално се произведуваат од 1913 и драматично ги подобрија приносите во земјоделството, а со тоа го зголемија и количеството на храна. Оттогаш наваму се направени бројни иновации во производство на хемиски ѓубрива, на пример со воведување гранулирани ѓубрива (во 1930) и на суспензии на ѓуб-рива (во 1965). Во 1970-тите гранулирањето уште повеќе било усовршено, со што се овозможило пласирање на ѓубрива што секој сам си ги меша. Најнова иновација кај комерцијалните ѓубрива е во-ведувањето инкапсулирање со кое ѓубривото постепено се излачува во долг временски период. На ваков начин се избегнува можноста за претерано ѓубрење на почвата. Зелена револуција и хибридни растенија Од 1870-тите се создадени хибридни растенија во кои се комбини-раат пожелните својства на растенијата и се подобруваат масов-носта и квалитетот на храната. Со помош на органската хемија се утврдуваат пожелните својства на растението, тие натаму се пренесуваат на нов хибрид и се намалува количеството азот што се извлекува од хемиските ѓубрива. Со ваквите иновации била овозможена т.н. зелена револуција, која почнала кога во 1943 Мексико успеало да произведе доволно жито за сопствените потреби. Од 1964 населението во Азија се прехра-нува со нови хибридини растенија, добиени со помош на синтетични нутритиенти во почвата. Фармерите во САД денес користат нови хибриди со извонредни својства, како што се пченка и компири што на лисјата и стеблата излачуваат пестицид.

2. IV. ХРАНА И ЗЕМЈОДЕЛСТВО IV.2. Заштита на плодовите и справување со штетници Бордовска чорба и фунгициди Во 1882 францускиот ботаничар Pierre M. A. Millardet со по-мош на воден раствор на бакарен сулфат и на гасена вар растворена во вода („Бордовска чорба”) успешно се справил со мувлата во лозјата во Франција. Со овој препарат денес успешно се сузбиваат голем број гливички (фунги) што ги напаѓаат плодовите. Со неа и започна масовна употреба на фунгициди и се предизвика револуција во хемиската зашти-та на плодовите. Оваа заштита продолжи со воведување на дитиокарбаматни фунгициди во 1934 и на стробилурински фунгициди во 1996. DDT и пестициди Пестицидите ги штитат плодовите во земјоделството од оштетување со гливички, инсекти и од дејство на други расте-нија. Во 1939 Paul Mueller го добил евтиниот инсектицид DDT (дихлор-дифенил-трихлоретан) со кој се уништуваа компиро-вата златица и други инсекти. Повеќе од 20 години со DDT и слични пестициди се сузбивале штетници во плодовите и болести предизвикани со инсекти. Но, во 1960-тите станале познати негативните ефекти: оштетување на животната сре-дина и акумулирање на DDT во организмот на човекот, како и пораст на резистентноста кај штетниците. Одушевувањето од DDT спласнува и се усовршуваат нови пестициди. Денес тие се дозираат внимателно и во помали количества, така што се намалуваат трошоците на земјоделците и се подобру-ва сигурноста при работа со нив. Загадувањето на природа-та е помало од кога било порано. DDT во сузбивање на маларијата Истенчување на лушпата на јајце предизвикано со DDT Заштита во сточарството Спречувањето на болести кај животните со вакцинирање или со лекување, резултирало во зголемување на количините и квалитетот на храната од животинско потекло. Во 1881 Louis Pasteur ги усовршил постапките за вакцинирање на животните за создавање имуност спрема организмите што предизвикува-ат антракс. Во 1981 бил воведен антипаразитскиот препарат ивермектин со кој се уништуваат многубројни црви, глисти и други паразити што го загрозуваат здравјето на животните. Современите истражувања се насочени кон спречување на паразитската енцефалопатија кај говедата (BSE), од т.н. Бо-лест на лудите крави, предизвикана од протеини со заразни агенси во храната на животните. Louis Pasteur Механизација во земјоделството Освен потребата од соодветна примена на хемикалии (ѓуб-рива, пестициди) и вода во земјоделството, во минатите две столетија се развиени и земјоделската хемија и земјоделска механизација. Драматично се зголеми ефикасноста и про-дуктивноста на земјоделското производство. Во 1904 аме-риканскиот пронаоѓач Benjamin Holt го усовршил тракторот на дизел погон. Примената на сите современи трактори, култиватори, комбајни, машини за наводнување, компјутери-зирани технологии и софистицирани GPS софтвери е овоз-можена со иновации во хемијата, како што се петрохемиски горива, конструкциски материјали (метални легури и совре-мена пластика), технологија за производство на гуми и ком-пјутерска електроника, Модерен комбајн за берење/жнеење Трактор гасеничар конструиран од Holt

3. IV. ХРАНА И ЗЕМЈОДЕЛСТВО IV.3. Преработка, ракување и безбедност на храната Сахарин и засладувачи Вештачките засладувачи, создадени со помош на хемијата, им по-магаат на болните од дијабетес и на оние на диета да внесуваат ограничено количество шеќер. Во 1901 John F. Quenny го произвел вештачкиот засладувач сахарин. Во 1967, со помош на патентиран ензим за зголемување на слаткоста од 14% на 42%, бил добиен си-руп од пченка со висока содржина на фруктоза. Многу брзо почнал да се применува за засладување на најпознатите освежителни пи-јалаци. Во 1985 аспартамот бил првпат продаден во САД. Овој ни-скокалоричен интензивен засладувач, пласиран под името Nutra-Sweet, бил создаден во 1955 како можен лек против стомачен чир. Додавање витамини Со навлегувањето во тајните на биохемијата на храната настанала револуција во исхраната, со можноста да се лекува недоволната и несоодветна исхрана предизвикана од недостигот на витамини. Со испитување на составот на првиот познат витамин, хемијата на-правила многу на ова поле. Во 1913 витаминот А (бета-каротен) бил изолиран од маслото („путерот”) и од жолчката на јајцето. Тој е есен-цијален нутриент за видот и за заштита на епителот. Неговата хеми-ска структура била определена во 1931, а во 1947 за првпат тој бил синтетизиран. Во 1928 унгарскиот биохемичар Albert Szent-Györgyi од адреналните жлезди изолирал хексуронска киселина (аскорбин-ска киселина). Денес таа е позната како витамин C. Во 2001 во Азија почнува да се користи генетски модифициран „зла-тен ориз” што создава провитамин А. Со него се спречува појавата на слепило и други болести поврзани со недостиг на витамини. Напредок во зачувувањето и преработката на храна Во средината на деветнаесеттиот век германскиот научник Justus Liebig прв извршил екстракција на месото и со тоа ги поставил осно-вите на хемијата на храната. Со усовршување на постапките за зачу-вување и преработка се создала преработена (процесирана) храна. Хемијата на храна и овозможила на хемиската индустрија да произ-веде нови видови преработена храна. Со новите технологии е про-должен и векот на употреба на процесираната храна. Така, во 1906 почнува сушење (зачувување) на храната со мрзнење (лиофилизи-рање), во 1920 се појавува длабоко замрзнување, во 1939 варење пред замрзнување и во 1946 правење концентрати од течностите. Некогашен рекламен плакат за Liebig-овиот екстракт на месо Безбедност на храната и контрола на квалитетот Секој суров земјоделски продукт или зготвена храна може да се контаминира и со тоа да стане опасен за здравјето. Контаминирање може да настане во сите фази на употреба на храната: готве-ње, сервирање и чување. Сигурноста на храната се зголемува со брзи методи за детектирање микробни загадувачи, справување со епидемии што потекнуваат од храната и други методи. Со тоа се зголемува безбедноста на исхраната. Така за само 3 години (1997-1999) во САД за 20% биле редуцирани болестите предизвикани од најчестите патогени бактерии од храната.

4. IV. ХРАНА И ЗЕМЈОДЕЛСТВО IV.4. Чување на храната Пакување на храната Пакувањето на храната во пластика, метали, стакло и керамика овозможило таа да се зачува исправна за време на продажбата, испораката и подготвувањето. Во 1930-тите Ralph Wiley синтети-зирал индустриски полимер саран, а во 1953 тој почнал да се ко-ристи и во домаќинствата за завиткување на храната, со што се добила извонредна бариера за кислородот, влагата и хемикалии во услови на екстремна влага и температура. Саранот е кополи-мер на винилиденхлорид и винилхлорид. Други вакви иновации се користењето алуминиумски конзерви за храна и пијалаци (1960-тите) и ПЕТ (полиетилентерефталат) како рециклирачка амбалажа со која се заменети стаклото и алуминиумот (1970-тите). Ладилници и хлоро-флуоројаглероди Откако во 1918 за првпат биле употребени во домовите, ладилниците го смениле зачувувањето на храна и овозможиле таа безбедно да се транс-портира и чува. Во почетокот на 1920-тите довер-бата во фрижидерите паднала откако се утврдило дека сулфурдиоксидот што се користи за ладење е отровен. Излез бил најден во новиот изум фре-он 12, хлоро-флуоројаглерод, CCl2F2 (CFC), со-единение создадено во 1931 од Thomas Midgley и Charles Kettering како гас за ладилници. Фрижиде-рите многу брзо станале стандардна опрема во домовите, рестораните и продавниците за храна. Денес фреоните се отфрлени поради тоа што е утврдено дека ја уништуваат озонската обвивка на Земјата. Сандак со мраз (1890) и модерен фрижидер Микробранови печки Во XX век се користат кујнски апарати со кои е олеснето подготвувањето храна. Една од иновациите добиени со помош на хемијата е микробра-новата печка. Во 1945 Percy L. Spencer, додека стоел близу до радар што работел во центарот Raytheon, забележал дека чоколатцето во џебот му се стопило. Фасциниран, тој го повторил истото и со пченка и добил пу-канки. Со тоа била родена микробрановата печка. Неговиот изум Radar-ange бил применет за индустриски цели во доцните 1940-ти. Денес ми-кробрановите трансмитери од времето на Втората светска војна, наре-чени магнетрони, сè уште се вградуваат во овој популарен апарат за домаќинствата. Молекул на хипохлорна киселина Чиста вода Со помош на достигањата на хемијата денес уживаме во вода што не содржи бактерии, вируси и други штетни загадувачи. Меѓу иновациите спаѓаат и користењето јаглен за отстрану-вање на лош вкус и мирис на водата, други хемикалии со кои се омекнува водата и се отстрануваат тешките метали, како и ко-ристење модерни технологии за подготовка, снабдување и дистрибуција на водата. Дезинфекција на водата со хлор почнала во 1910, а користењето хипохлоритен избелувач во домаќинството во 1913. Средства за дезинфекција базирани на хлор сè уште се користат во кујните и во опремата за проце-сирање на храна.