XIII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Изучение содержания витамина С в плодах растений и его влияние на организм человека.
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
Во всем мире сложилась непростая эпидемиологическая ситуация. Во время пандемии любой человек должен быть во всеоружии. Начинать действовать нужно ни при первых симптомах, а задолго до них, чтобы не допустить заболевание, или облегчить его течение. Ученые многих стран пришли к одинаковому выводу – определенная комбинация витаминов и минералов снижает вероятность осложнений. Болезнь легче переносится. На первом месте среди витаминов, которые нужно принимать стоит витамин С. Витамин С или аскорбиновая кислота является важнейшим антиоксидантом. Его роль для здоровья легких особенно важна, в этом органе он концентрируется в 30 раз больше, чем в крови. Он мгновенно попадает в слизистую оболочку дыхательных путей, выступая в качествеервой линии защиты от вредного окисления, вызванного микробами и вирусами. На ранней стадии болезни витамин С необходим для противовирусного ответа, а его дефицит может усугубить повреждение легких.
Цель работы: определить содержание витамина С в отдельных фруктах и плодах.
Задачи работы:
1. Изучить литературные источники о строении, физиологической роли и свойствах витамина С.
2.Провести социологический опрос населения, с целью выявления уровня знаний о витаминах, их физиологической роли и содержания витамина С в продуктах.
3.Освоить методику йодометрия и определить количество витамина С в отдельных фруктах и плодах шиповника.
Объекты исследования: отдельные фрукты (лимон, апельсин, яблоко) и плоды шиповника.
Предмет исследования: наличие витамина С в отдельных фруктах и плодах шиповника.
Методы исследования: теоретические: анализ литературных источников по теме исследования, анализ, сравнение, теоретическое обобщение; экспериментальные: анкетирование, йодометрия ‒ определение витамина С; статистические: статистическая обработка результатов и их интерпретация.
Гипотеза: возможно, больше всего аскорбиновой кислоты содержат цитрусовые, по сравнению с другими объектами исследования.
Глава 1. Общая характеристика витаминов
1.1. Витамины. История открытия
Витамины ‒ низкомолекулярные органические соединения различной химической природы, необходимые для осуществления важнейших процессов в организме. Людям еще в глубокой древности было известно, что отсутствие некоторых продуктов в пищевом рационе может быть причиной тяжелых заболеваний (бери-бери, цинга, «куриная слепота»), но только в 1880 г. русским ученым Н.И. Луниным была экспериментально доказана необходимость неизвестных в то время компонентов пищи для нормального функционирования организма [1].
Витамины являются многофункциональными и играют большую роль в работе иммунной системы. Они относятся к микропитательным веществам, не поставляющим калорий. Витамины – жизненно необходимы, и поскольку наш организм не может вырабатывать их в должном количестве, мы должны получать витамины с питанием. Дефицит витаминов вызывает нарушение обменного процесса, а полное отсутствие, в зависимости от резерва в организме, приводит к летальному исходу. Все жизненные процессы протекают в организме при непосредственном участии витаминов (Канюков, 2012).
Для удобства изучения их классифицируют по физическим свойствам: витамины, растворимые в жирах и витамины, растворимые в воде.
Жирорастворимые витамины: А, D, Е, К.
Водорастворимые витамины: С, группа В, РР.
1.2. Строение витамина С, его свойства и физиологическая роль
Аскорбиновая кислота была открыта в 1927 году венгерским учёным А.Сент-Дьёрдьи, который выделил её из апельсинового и капустного соков. Он назвал вещество гексуроновой кислотой, а когда в 1932 году были доказаны его противоцинготные свойства ‒ аскорбиновой кислоты («против скорбута», от лат.скорбут ‒ цинга). Строение аскорбиновой кислоты было установлено в 1932-33 гг. Мишелем и Хирстом:
Бесцветные кристаллы аскорбиновой кислоты хорошо растворимы в воде, хуже ‒ в спирте, плохо – в глицерине и ацетоне.
Аскорбиновая кислота ‒ сильный восстановитель и легко окисляется даже слабыми окислителями, превращаясь при этом в дегидроаскорбиновую кислоту.Витамин С – это витамин над витаминами. Он единственный напрямую связан с белковым обменом. При дефиците витамина C в организме снижается использование белка, а потребность в нем возрастает.
Витамин C играет важную роль в поддержании нормального состояния стенок капилляров и сохранении их эластичности. При недостатке его наблюдается повышенная ломкость капилляров и склонность к кровоизлияниям. Это хорошо наблюдается при чистке зубов: если появляется кровотечение, то вы находитесь в состоянии незначительного дефицита витамина C.
Высокий уровень витамина C в организме способствует наиболее полному созданию гликогенных запасов в печени и повышению ее антитоксической функции.
Высоким содержанием и высокой потребностью в витамине C характеризуются эндокринная система (железы внутренней секреции).
Витамин C обладает некоторым защитным свойством в отношении ряда токсических веществ: свинца, сероуглерода, анилина, нитрозаминов и других. Он оказывает блокирующее действие в отношении образования в организме токсических соединений.
Витамин C, обладает антиоксидантными свойствами.
Установлено, что вырожденная микрофлора кишечника может разрушать витамин C в кишечнике до его поступления в кровь. Если пища хорошо обработана слюной во рту, то благодаря этому нет потерь витамина C.
Дефицит витамина С приводит к частым инфекционным заболеваниям, постоянным простудам [2].
1.3. Содержание аскорбиновой кислоты в продуктах питания
Много витамина С содержится в овощах, фруктах и травах. Особенно высоко содержание аскорбиновой кислоты в плодах шиповника, черной смородине, облепихе и сладком перце – природных концентратах витамина. Высоким содержанием витамина С характеризуются также укроп, петрушка, цветная капуста, апельсины, клубника, рябина. Достаточно много аскорбиновой кислоты в белокочанной капусте, причем даже в квашеной капусте сохраняются его значительные количества. Довольно высокое его содержание зафиксировано в некоторых сортах яблок, мандаринах, черешне, щавеле, шпинате [3].
1.4. Суточная потребность в витамине С
Суточная потребность в витамине С 60-100 мг. Но на потребность в витаминах существенное влияние оказывают возраст человека, характер и интенсивность труда. Результаты исследований, проведенных Институтом питания РАМН, свидетельствуют о весьма тревожной ситуации, сложившейся в последние годы в России. Выявлено недостаточное потребление и все более нарастающий дефицит витаминов, например, дефицит витамина С обнаружен у 70% обследуемых. Выделяют III стадии витаминной недостаточности. I стадия – прегиповитаминоз (субнормальная обеспеченность витаминами). Недостаток витаминов на этой стадии возможно обнаружить только при помощи лабораторных исследований. II стадия – гиповитаминоз, является следствием относительного недостатка витаминов. III стадия – авитаминоз, или крайняя степень витаминной недостаточности. Важнейшими причинами гипо- и авитаминозов являются: I. Недостаточное поступление витаминов с пищей 1. Низкое содержание витаминов в рационе. 2. Снижение общего количества потребляемой пищи в связи с низкими энерготратами. 3. Потеря и разрушение витаминов в процессе технологической переработки продуктов питания, их хранения и нерациональной кулинарной обработки. 4. Отклонение от сбалансированной формулы питания вследствие национальных особенностей, религиозных запретов и извращений. 5. Анорексия (потеря аппетита). 6. Присутствие витаминов в некоторых продуктах в трудно утилизируемой форме. Поэтому необходима регулярная оценка элементного и витаминного статуса организма на уровне индивида и его корректировка с использованием современных технологий в медицине [3].
2. Материалы и методы исследования
2.1. Социологический опрос населения
В социологическом опросе участвовали 270 человек: подростки ‒ 90 человек; родители подростков ‒ 90 человек; бабушки и дедушки подростков ‒ 90 человек. Вопросы анкеты: рисунок 1-3.
2.2. Определение витамина С в плодах методом йодометрии
Был проведен количественный анализ содержания витамина С в таких плодах, как апельсин, яблоко, лимон, плоды шиповника.
Для проведения эксперимента была использована методика окисления аскорбиновой кислоты йодом ‒ «йодометрия» [4]. Сущность метода заключается в том, что при окислении аскорбиновой кислоты раствором йода происходит образование дегидроаскорбиновой кислоты по следующей схеме: I2 + C6H8O6 = C6H6O6 + 2HI
дегидроаскорбиновая кислота
Количество аскорбиновой кислоты рассчитали по количеству затраченного на титрование спиртового 0,125%-го раствора йода (5%-й аптечный йод разбавили в 40 раз). 1 мл данного раствора соответствует 0,875 мг аскорбиновой кислоты.
Для исследования готовили пробы фруктов без кожицы массой 10 г (приложение 1, рис. 1). Затем каждую пробу растирали пестиком в фарфоровой ступке. Перед титрованием сока яблока обрабатывали соляной кислотой, так как в яблоке есть фермент аскорбиноксидаза, который на воздухе быстро окисляет аскорбиновую кислоту (приложение1, рис. 2). После получения однородной массы добавили 2 мл раствора крахмала (приготовление: 1г крахмала развели в небольшом количестве воды, вылили в стакан кипятка и кипятили 1 мин).
Затем перешли к титрованию, для чего с помощью пипетки по капле добавляли 0,125%-ый спиртовой раствор йода, при этом считая количество капель (приложение 1, рис. 3). Титрование продолжали до появления синей окраски, что означало, что аскорбиновая кислота, содержащаяся в пробе фруктов, окислилась (Приложение 1, рис. 4). Используя количество капель, пошедших на титрование, рассчитали объем затраченного раствора йода (в одной капле содержится 0,13 мл раствора). Для каждой пробы испытуемых фруктов проводили опыт в 3-х кратной повторности, затем брали среднее значение объема раствора йода, пошедшего на окисление аскорбиновой кислоты, один контрольный опыт с 5 мл раствора аскорбиновой кислоты. Методика расчетов указана в приложении 2.
Глава 3. Результаты и их обсуждение
Анализ проведенного социологического опроса показал, что население всех возрастных групп имеет неполное представление о том, что такое витамины и какие продукты содержат витамин С. Не все участники социологического опроса в полной мере имеют представление о физиологической роли витамина С в организме. Что такое витамины не знают 16%, частично знают ‒ 72%, знают ‒ 12% опрошенных (рис. 1). Продукты, содержащих витамин С (аскорбиновую кислоту) не знают 12% опрошенных, частично знают ‒ 56%, знают ‒ 42% (рис. 2). Знания респондентов о физиологической роли витамина С в организме оказались довольно хорошими: частично знают 50% ,46% ‒ знают и 4% опрошенных не знают какова роль витамина С в организме человека (рис. 3).
Рис. 1. Ответы на 1 вопрос анкеты Рис. 2. Ответы на 2 вопрос анкеты
Рис. 3. Ответы на 3 вопрос анкеты
При сравнении результатов опытов оказалось, что в апельсине аскорбиновой кислоты больше, чем в лимоне и яблоке (табл. 1), что согласуется с литературными данными [3].
Таблица 1
Результаты анализа продуктов (массой 10г) на содержание витамина С
|
Название продукта |
Объем раствора йода |
Масса йода |
Масса витамина С |
|
Апельсин |
70,72 мл |
0,096 г |
0,0667 г |
|
Яблоко |
24,27 мл |
0,0334 г |
0,023 г |
|
Лимон |
46,93 мл |
0,0639 г |
0,044 г |
|
Свежий шиповник |
171,99 мл |
0,2343 г |
0,162 г |
Анализ результатов опытов показал, что в свежих плодах шиповника аскорбиновой кислоты больше, чем в исследуемых фруктах.
Выводы
1. Установлено, что витамины жизненно необходимы, т.к. входят в состав ферментов, способствуют поддержанию защитных сил организма. Витамин С единственный напрямую связан с белковым обменом и играет важную роль в сохранении эластичности стенок капилляров, способствует повышению антитоксической функции печени, и иммунитета организма, обладает антиоксидантными свойствами.
2. Показано, что население имеет неполное представление о витаминах и их физиологической роли.
3. Гипотеза не подтвердилась. Максимальное количество аскорбиновой кислоты содержится не в цитрусовых, а в плодах шиповника.
Литература:
1. Габриелян О.С. Химия 10 класс: Учебное пособие для общеобразовательных учреждений / О.С. Габриелян, Ф.Н. Маскаев, С.Ю. Пономарев, В.И. Теренин. Под редакцией В.И. Теренина ‒ М.: Дрофа, 2018. ‒ 304 с.
2. Канюков В.Н. Витамины: учебное пособие / В.Н. Канюков, А.Д. Стрекаповская, Т.А. Санаева ‒ Оренбург: Оренбурский государственный университет, 2012 ‒ 108 с.
3. Николаева Л.А. Биологическая роль витаминов в организме. Методы оценки витаминной обеспеченности организма человека. Методы определения витамина С. Учебно – методическое пособие / Л.А. Николаева, Е.В. Ненахова – Иркутск, ИГМУ, 2014. ‒ 71с.
4. Ольгин О.М. Опыты без взрыва ‒ М.: Химия, 2001. ‒ 192 с.
Приложения
Приложение 1
Рис. 1. Фрукты и плоды шиповника – источники витамина С.
Рис. 2. Приготовление 0,125% раствора йода
Рис. 3. Титрование свежеприготовленных соков яблока и шиповника
Рис. 4. Результаты опытов с растворами настоя шиповника, соков яблока, апельсина, лимона
.
Приложение 2
Рис. 5. Расчет количества аскорбиновой кислоты в плодах
д. Берёзовка, 2021