I Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

СРАВНИТЕЛЬНАЯ КАЧЕСТВЕННАЯ ОЦЕНКА РОССИЙСКИХ И ИМПОРТНЫХ ЯБЛОК

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Дидур В.А. 1

---

1

Кутько Л.Г. 1

---

1

Работа в формате PDF

499.6 KB

Автор работы награжден дипломом победителя II степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

ВВЕДЕНИЕ

Одним из самых вкусных и полезных фруктов является яблоко. Дикая яблоня была одним из первых деревьев, культивированных человеком. Её основоположники – жители Малой Азии. Впоследствии её завезли на территорию Египта и Палестины, а в дальнейшем – в Древнюю Грецию и Рим. Из истории известно о существовании за 2 века до нашей эры как минимум 25-ти сортов яблони[1, 3].

Яблоки являются ценным природным источником витамина С, или по-другому аскорбиновой кислоты, а также железа. Аскорбиновая кислота, содержащаяся в яблоках, способствует: укреплению стенок сосудов, уменьшению их проницаемости для токсинов, быстрой реабилитации организма после болезни. Железо, содержащееся в яблоках помогает при анемиях у детей и взрослых, в особенности у беременных женщин. Известно, что аскорбиновая кислота способна увеличивать биодоступность железа для клеток организма путем перевода трёхвалентного железа в двухвалентное [6].

На сегодняшний день существует огромное количество различных сортов яблонь: летние, осенние и зимние сорта, с плодами зеленой, бледно-желтой, золотистой, светло- и темно-красной окраски, различного размера, вкуса и аромата. В одних сортах содержится больше аскорбиновой кислоты, в других – больше сахаров, а втретьих – выше содержание железа[7]. Поскольку очень важным для успешной адаптации к экстремальным условиям Крайнего Севера является организация правильного питания [2], мы решили выяснить какой сорт яблок, продающийся в магазинах города Губкинский, полезней. Также, в сложившейся ситуации импортозамещения, мы исследовали яблоки, выращенные в российских регионах и зарубежных странах (Польша и Сербия).

В связи с этим целью нашей работы стало качественное определение аскорбиновой кислоты и железа в яблоках различного сорта. Для достижения поставленной цели нами были сформулированы следующие задачи:

1. изучить теоретические основы строения, свойств и значения аскорбиновой кислоты и железа;

2. определить экспериментальным путем качественное содержание аскорбиновой кислоты и железа в яблоках разного сорта;

3. оценить микробиологическую устойчивость сока яблок разных сортов.

Объектом исследования являются яблоки, а предметом – содержание аскорбиновой кислоты и железа в яблочном соке.

Новизна работы заключается в том, что впервые на территории города Губкинский были изучены некоторые сорта яблок (привезенные для продажи) с помощью доступных школьнику химико-биологических методов.

Теоретическая и практическая часть исследовательской работы проводилась с октября 2014 года по февраль 2015 года в рамках кружка по химии научного общества учащихся «Поиск» МБОУ «СОШ №7» города Губкинский, Ямало-Ненецкого автономного округа.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

В исследовании использовался свежевыжатый сок яблок 5 сортов: «Семеринка» (Россия), «Голден Делишес» (Россия), «Айдаред» (Польша), «Глостер» (Польша), «Ред Принц» (Сербия), приобретенных в магазинах города Губкинский.

В практической части исследования использовались стандартные (общепринятые) методики:

• определенияpH-среды;

• определения железа с помощью красной и желтой кровяной соли;

• определения аскорбиновой кислоты методом йодометрии.

При проведении лабораторных исследований нами использовалось цифровое оборудованиеLabQuest, химические реактивы, лабораторная посуда, фотоаппарат, компьютер. Методы работы: лабораторная работа, визуальное наблюдение, статистическая обработка данных, графический анализ, вербальная и математическая оценка данных.

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Наиболее богаты аскорбиновой кислотой плоды свежего шиповника (650 мг/100 г), болгарского красного перца (250 мг/100 г), чёрной смородины (200 мг/100 г). Среднее содержание аскорбиновой кислоты в яблоках - 4,6 мг/100 г [1].

К продуктам питания с высоким содержанием железа относятся варенные бобовые, такие как горох (6,8 мг/100 г), зеленая фасоль (5,9мг/100 г), соевые бобы (5,1мг/100 г). Темно-зеленые листовые овощи являются еще одним хорошим источником железа. К ним относятся шпинат (3,6 мг/100 г), мангольд (3,1мг/100 г), цветная (1,4мг/100 г) и брюссельская капуста (1,3мг/100 г). В яблоках среднее содержание железа равно 2,21мг/100 г.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ ИССЛЕДОВАНИЯ

В начале нашего исследования мы взяли5 яблок разных сортов (см. Материалы и методы), натерли их на мелкой терке, отмерили по 100 грамм мякоти каждого сорта и при помощи марли отжали натуральный яблочный сок. Каждую пробирку с соком яблок разного сорта пронумеровали: пробирка №1 – сорт «Семеринка», пробирка №2 – «Голден Делишес», пробирка №3 – «Айдаред», пробирка №4 – «Глостер», пробирка №5 – «Ред Принц». На протяжении всего исследования данная нумерация сохранялась.

Больше всего сока (60 мл) дал сорт яблок «Айдаред», а меньше всего (48 мл) – сорт «Ред Принц» (рис.3).

Далее мы с помощью pH-метра LabQuеst определили среду во всех 5 исследуемых натуральных яблочных соках в нормальном и разбавленном состоянии. Наиболее кислая среда(3,6) оказалась в неразбавленном соке яблок сорта «Семеринка» и «Глостер», а наименее кислая – в неразбавленном соке яблок сорта «Ред Принц» (рис.4).

В разбавленном соке яблок наиболее кислая среда (3,6) оказалась у сорта «Семеринка», а наименее кислая (4,7) – у сорта «Глостер» (рис.5).

Содержание железа в натуральном яблочном соке мы определили с помощью красной кровяной соли, т.к. взаимодействие солей железа с красной кровяной солью K3[Fe(CN6)] является качественной реакцией на ионы Fe²⁺ [5]._.В результате этой реакции мы наблюдали (рис. 6) выпадение в виде осадка малорастворимого соединения с интенсивной синей окраской-гексацианоферрат(III) железа(II)калия, или турнбулевой сини:

• 3FeCI₂+K₃[Fe(CN₆)]=KFе [Fе (CN)₆]+2KCI

турнбулева синь

• Fe²⁺K⁺[Fе(CN)₆]=KFe[Fe(CN)₆]

1-ый день опыта

7-ой день опыта

В результате качественной реакции все исследуемые образцы стали болотно-зеленого цвета. Ярко выраженный зеленый цвет был в пробирках№4 и №5, наименее насыщенный цвет - в пробирке №2, что указывает на наименьшее содержание ионов железа по сравнению с другими исследуемыми образцами.

Другой качественной реакцией на содержание железа является его взаимодействие с желтой кровяной сольюK4[Fe(CN6)]. При ее добавлении к ионам Fe³+ мы наблюдали(рис.7) выпадение в виде осадка ярко-синего малорастворимого гексацианоферрат(II) железа (III)калия, или берлинской лазури:

• FeCl₃+K₄[Fe(CN₆)]=KFe[Fe(CN₆)]+3KCl

берлинская лазурь

• Fe³⁺K⁺[Fe(CN₆)]₄=KFe[Fe(CN₆)]

1-ый день опыта

7-ой день опыта

В результате качественной реакции все исследуемые образцы стали болотно-зеленого цвета. Ярко выраженный зеленый цвет был в пробирках№4 и №5, наименее насыщенный цвет - в пробирке №1, что указывает на наименьшее содержание ионов железа по сравнению с другими исследуемыми образцами.

Содержание аскорбиновой кислоты в натуральном яблочном соке мы определяли с помощью метода йодометрии. Для этого в пробирки с предварительно разбавленным яблочным соком (20 мл сока на 80 мл воды) добавили по 1 мл крахмального клейстера и далее по каплям вводили раствор 5% йода до приобретения раствором устойчивого синего цвета, сохраняющего цвет на протяжении 30 секунд (рис.8, В).

Узнав затраченный объем 5% йода для обнаружения качественной реакции, мы смогли рассчитать количество аскорбиновой кислоты в каждом исследуемом соке яблок.

В результате, наибольшее количество аскорбиновой кислоты (26,25 мг) содержалось в сорте «Семеринка», а наименьшее (12,25 мг) - в сорте «Глостер» (рис.8, А).

Проведя серию опытов, мы объединили все количественные данные (табл. 1) исследуемых сортов яблок. В таком виде легко увидеть имеющиеся различия и сходства исследуемых образцов яблок.

Табл.1.Количественные результаты всех опытов

Далее мы, предприняли попытку оценить визуально микробиологическую устойчивость натуральных яблочных соков. Для этого образцы соков оставили на 14 дней (с 1 по 14 марта 2015 г.) в светлом, теплом, проветриваемом помещении в закрытых (пищевой пленкой) и открытых пробирках.

В результате, через неделю (06.03.2015)в закрытых пробирках на поверхности соков всех сортов образовалась плесень различной интенсивности и цвета (рис.9). В пробирках №1, 2плесени практически не было, в пробирках №3, 4 было много плесени зеленого цвета, в пробирке №5 образовалась плесень коричневого цвета. Еще через неделю (14.03.2015) в этих же пробирках произошли изменения в интенсивности и распределении плесени (рис.10). Возможно, это обусловлено активной деятельностью различных микроорганизмов, обитающих в соке и в воздушном пространстве пробирок.

В опыте с открытыми пробирками через неделю (06.03.2015)эксперимента поверхность соков всех сортов не имела признаков плесени. Однако, спустя еще неделю (14.03.2015) плесень все же появилась во всех образцах, но с разной интенсивностью, цветом и распределением (рис.11).

ВЫВОДЫ:

1. Аскорбиновая кислота способна увеличивать биодоступность железа для клеток организма. Среднее содержание аскорбиновой кислоты в яблоках - 4,6 мг/100 г, а железа - 2,21мг/100 г.

2. Максимальной сочностью выявлена у сорта яблок «Айдаред», а минимальная (48 мл) – у сорта «Ред Принц». Наиболее кислая среда(3,6) оказалась как в неразбавленном, так и разбавленном соке яблок сорта «Семеринка» и «Глостер», а наименее кислая (4,7) – в разбавленном соке яблок сорта «Ред Принц».

3. Качественные реакции с желтой и красной кровяной солью на содержание железа в соках выявили различную степень интенсивности окраски, что указывало на неравномерное содержание железа в исследуемых образцах яблок.

4. Соки являются питательной средой для развития микроорганизмов и грибков, соки разных яблок имеют разную сахаристость и микрофлору, так как развивается разная плесень.

5. В результате проведенных экспериментов на основании сочности, кислотности, наличии ионов железа, качестве питательной среды можно сделать выводы о том, что самыми лучшими были яблоки сорта «Семеринка», выращенные в Краснодарском крае (Россия).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе своей работы я понял, что без теоретической химии ничего не получится добиться в прикладной химии. Все то, что я изучил на уроках химии, пригодилось мне в ходе работе. Эта работа была очень интересная, было интересно наблюдать за посинением яблочных соков, за тем как они покрываются плесенью. Актуальность моего исследования заключается, во-первых, личной значимости для меня, мне хотелось «подтянуть» свои навыки в прикладной и теоретической химии, так как это понадобиться в будущем, а также хоть немного почувствовать себя ученым-исследователем. Во-вторых, исследование важно для организации правильного питания, так как все мы живем в экстремальных условиях Крайнего Севера. И, в третьих, в нынешней экономической ситуации импортозамещения нам нужна достоверная информация о качестве российских продуктов. Сравнение яблок разных стран было не главной задачей, а попутной. И то, что лучшие показатели у российского сорта это может и косвенно, но указывает на то, что мы и сами можем обеспечивать себя яблоками, о чем свидетельствует фрагмент статьи одного фермера: «В России природно-климатические условия позволяют выращивать плоды и яблоки с минимальным применением пестицидов, что делает их основой органического продукта с высоким содержанием биологически активных веществ. Наши плодородные почвы и умеренный климат позволяют полностью обеспечить нашу страну плодами и ягодами. По мнению авторитетных ученых, наша страна имеет возможность производить 5-7 млн. т. Яблок в год». В своей работе я исследовал только малую часть от того, что мог бы исследовать, а это значит, что моя работа имеет продолжение.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Книга для чтения по ботанике: Для учащихся 5-6 кл. Сост. Д. И. Трайтак. – 2-е изд., перераб. - М.: Просвещение, 1985. - 223 с., ил.

2. Мезун Ю. Адаптация и здоровье на Крайнем Севере - http://www.arctic.org.ru/1998/1_10_98.htm [дата обращения: 25.11.2014 г. ]

3. Пономаренко В. В. Происхождение и распространение культуры яблони - Malus domestica Borkh // Бюлл. ВНИИ растениеводства. - 1982. - С. 7-12.

4. Химия. 10 класс: учеб. для общеобразоват. Учреждений / О.С. Габриелян, Ф.Н. Маскаев, С.Ю. Пономарев, В.И. Теренин – 4-е изд., стереотип.- М. Дрофа, 2003.

5. Химия. 9 класс: учеб. для общеобразоват. Учреждений / О.С. Габриелян. - 13-е изд., стереотип. - М.: Дрофа, 2008.

6. http://beregite-zdorovje.ru/page/sovmestimost-vitaminov-i-mineralov [дата обращения: 25.11.2014 г.]

7. www.wikipedia.org/wiki/яблоко [дата обращения: 25.11.2014 г.]

ПРИЛОЖЕНИЕ А

Табл.1. Количественные и качественные показатели исследуемых сортов яблок

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

ПРИЛОЖЕНИЕ В