XVI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке. Летняя площадка 2022

Химический анализ отходов переработки плодового сырья банана и перспективы применения

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Безушко И.В. 1

---

1МБОУ СОШ 13

Бергер Е.И. 1

---

1МБОУ СОШ 13

Работа в формате PDF

102.8 KB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

Бананы - многолетнее травянистое растение рода банан (лат. musa) семейства банановые (лат. Musaceae), привлекающее к себе внимание не только ярко-жёлтым цветом, но и мягким кремовым вкусом кожуры. Этот род объединяет около 70 видов бананов, часть из которых активно культивируется и используется в различных сферах.

Родиной банана, по мнению ученых, является регион Малайзии. Ещё в древние времена люди упоминали плоды этого растения в своих трудах. Так, самое раннее упоминание об экзотических плодах появилось в первом памятнике индийской литературы «Ригведа» (6-й век до.н.э). Также, банан упоминался в труде «История растений» древнегреческого философа Теофраста, который впервые попытался систематизировать растения. Географическое расположение произрастания бананов установил в труде «Центры происхождения культурных растений» Николай Иванович Вавилов – один из современников, ставших основоположником научной селекции.

Банан является одним из самых популярных плодов. Компания FruitNews провела исследование, согласно результатам которого было выявлено, что импорт фруктов и овощей на территорию Российской Федерации вырос на 17% и составил 7,1 млн. тонн (Сравнивались результаты, полученные в 2017-2018 годах). Из импортируемого объема фруктов 22% пришлось на бананы. В 2017 году Россия стала второй страной-импортером бананов в мире (1,5 млн т), обогнав Германию, но уступив первое место США.

Бананы не растут на территории Российской Федерации по причине неподходящих климатических условий, поэтому их доставляют из других стран. Крупнейшим импортером этих плодов является Эквадор. В июле 2018 года экспорт бананов с территории этого государства 96,5% от общего объема экспорта (106 тыс. тонн). Однако Эквадор не единственный поставщик бананов. Плоды также ввозятся с территорий Мексики, Гватемалы и Коста-Рики, но уже в меньших объемах.

С чем же связана столь высокая популярность банана среди населения? Ответ лежит на поверхности – людей привлекает яркая окраска плодов, а также неповторимый и нежный вкус. Кроме того, в банане содержится множество микро и макроэлементов, витаминов и минералов, которые нужны нашему организму. Химический состав плодов приведен в таблице 2 (табл. 2).

1.Гипотеза:

Предположим, что в бананах содержится большое количество витаминов и минералов, жизненно необходимых для человека. Бананы можно использовать и в других целях (хозяйственных, медицинских).

2.Цель нашего исследования:

стало изучение научной и патентной литературы, отражающей возможности использование отходов переработки плодов банана, химический анализ банановой кожуры и выводы о возможности применения данного вида сырья

3.Задачи исследования:

1) Найти сведения о вторичном использовании бананов;

2) Химический анализ отходов переработки плодов банана с применением качественных реакций на биологически активные вещества

3) Провести ряд практических опытов по вторичному использованию бананов.

4.Объект исследования:

Банан.

5.Предмет исследования:

Пищевая ценность бананов, возможность вторичного использования бананов.

6.Методы исследования:

Изучение материалов, сведений, касающихся бананов с помощью различных источников информации.

Анкетирование одноклассников и знакомых.

Проведение экспериментов.

Анализ и обобщение полученных результатов.

1.1Актуальность проблемы.

На сегодняшний день проблема складирования отходов выходит на первое место в рейтинге самых острых проблем. Продукты переработки, попадающие на свалки, остаются лежать там очень долго. Мусор в первую очередь загрязняет почву, делая ее не пригодной для использования. Также, отходы загрязняют воздух и воду, потому что при гниении выделяются вещества, опасные как для животных, так и для людей. Ежегодно в России на свалках выделяется в атмосферу 1,5 миллиона тонн метана и 21,5 миллиона тонн углекислого газа. Помимо этого в воздух также попадает аммиак и сероводород.

В 2019 году аналитическая компания Frost&Sullivan провела анализ отходов в России. По результатам исследования было выявлено, что на свалки попало 57 миллионов тонн твердых бытовых отходов. Также, изучая полученные результаты, было составлено процентное соотношение видов мусора, попавших на свалку, в Москве и Московской области. Бытовой мусор, который попадал ежегодно на свалку, превышал по весу 11 миллионов тонн, из них : 22% это пищевые отходы, 17% бумага и картон, 16% занимает стекло, 13% приходится на пластик. Металлы, ткань и древесина занимают по 3%, остальные виды отходов оценены в 20%.

Многие исследователи и ученые на протяжении многих лет пытаются решить проблему переработки мусора. Одним из вариантов решения является вторичное использование отходов. Однако на свалки попадает лишь 94% мусора, из которых 2% сжигается, а 4%- перерабатывается.

Все это заставляет нас задуматься о том, как можно усовершенствовать процессы переработки и использования мусора, с целью очищения окружающей среды.

Исходя из сказанного можно сделать вывод о необходимости разработки методов использования отходов разных групп. В нашей работе на анализ была взята группа пищевых отходов. Данный выбор был сделан исходя из следующих причин:

Заинтересованность в разработке метода использования отходов пищевого сырья.

Доступность.

Для исследования были взяты отходы переработки растительного сырья, оставшиеся после использования растений, а конкретно бананов.

1.2 Объекты и методы исследования.

Объектом исследования стала банановая кожура, полученная от плодов бананов, соответствующих требованиям ГОСТР 51603-2000 «Бананы свежие. Технические условия». Результаты анализа плодов банана на соответствия требованиям ГОСТ представлены в таблице 3 (табл. 3).

Далее, была сделана спиртовая настойка банановой кожуры по следующему механизму:

1. Банановая кожура была измельчена до порошкообразного состояния.

2. Полученное сырье было смешано с 40% раствором этанола в соотношении 1:5 (1часть – порошок банановой кожуры, 4 части - раствор этанола).

3. Полученная масса настаивалась в темном холодном месте в течение недели

Практическая часть

Следующим шагом нашего исследования стал химический анализ сырья и проведение качественных реакций с целью выявления биологически активных веществ. План проведения качественных реакций представлен на таблице.

Перед началом проведения качественных реакций спиртовая настойка была отфильтрована с помощью воронки и фильтровальной бумаги, а затем разлита в 5 одинаковых пробирок. В каждой из пробирок находился одинаковый объем вещества.

Опыт 1. Первая качественная реакция была проведена для выявления в растительном сырье дубильных веществ. В пробирку со спиртовой настойкой был добавлен раствор соли, содержащий в себе ионы железа (Fe3+). При наличии дубильных веществ раствор в пробирке должен стать черно-синего цвета. В результате реакции раствор, находящийся в пробирке, поменял цвет на светло-коричневый, а следовательно данная качественная реакция не показала наличие дубильных веществ в настойке, однако было выявлено содержание в растительном сырье халконов, флаванолов и ауронов.

Опыт 2. Вторая качественная реакция проводилась с целью выявления в спиртовой настойке флавоноидов. При добавлении в пробирку раствора, содержащего ионы свинца (Pb2+), флавоноиды должны выпасть в осадок. Осадок может быть от желтого до оранжево-красного цвета. В результате проведения качественной реакции выпал почти невидимый белый осадок. Исходя из этого можно сделать вывод о том, что данная реакция не подтвердила наличие флавоноидов в растительном сырье.

Опыт 3. Третья качественная реакция проводилась с целью выявления в растительном сырье аминокислот. По-другому эта реакция называется Биуретовая реакция и используется как качественная реакция для распознавания белков. При добавлении к содержимому пробирки раствора, содержащего ионы меди (Сu2+), белки дают фиолетовое окрашивание. Цвет комплекса, получаемый при проведении реакции, может отличаться. Результатом проведения качественной реакции стало получение голубого раствора в пробирке. При прогревании полученного раствора над пламенем спиртовки образовался осадок грязно-зеленого цвета. В конечном итоге мы не можем говорить о том, что реакция подтверждает или опровергает наличие в растительном сырье аминокислот, так как реакция не подходит ни под одно из описаний.

Опыт 4. Четвертая качественная реакция была проведена, чтобы доказать наличие в растительном сырье флавоноидов. По- другому эта реакция называется Цианидиновая проба. При добавлении в спиртовое извлечение нескольких капель концентрированной хлороводородной кислоты, а также 20-30 г порошка магния или цинка, окрашивание наступает моментально. Реакцию дают флавоны, флавонолы и флаваноны.

В результате проведения цианидиновой пробы содержимое пробирки поменяло цвет на ярко-оранжевый цвет. Это дает нам право утверждать, что в кожуре банана находятся флавоноиды.

Опыт 5. Пятая реакция проводилась для определения в спиртовой настойке сапонинов. При встряхивании извлечения должна образоваться густая устойчивая пена.

В результате проведения реакции обнаружения сапонинов была получена пена, которая не была устойчива и быстро пропадала. Исходя из этого можно сделать вывод, что данная реакция не выявила наличия сапонинов в растительном сырье.

Итоги химического анализа представлены в таблице.

Результаты исследования.

Исходя из результатов, полученных в ходе проведения химического анализа растительного сырья, было доказано наличие в спиртовом извлечении флавоноидов, что делает возможным рассмотреть возможности применения банановой кожуры в сфере медицины.

Свойства флавоноидов.

Флавоноиды активно применяются в медицине. Из растений, в которых содержится это биологически активное соединение, делают отвары, настои и другие виды препаратов.

Результаты исследования.

Банан можно по праву назвать «Поваром и доктором в одной кожуре». Банан - прекрасный десерт, кладовая витаминов, сырье, из которого можно изготовить лекарство, детское питание, средства для чистки обуви, ухода за растениями, косметическое средство…

Наша гипотеза подтвердилась: в бананах, действительно, содержится большое количество витаминов и минералов, жизненно необходимых для человека; природные свойства бананов можно использовать и в других целях (хозяйственных, медицинских). Нужно, чтобы знал каждый школьник, что если съедать одну ягоду на завтрак – улучшится память, внимание, ускорится мыслительный процесс. А ведь это так важно для хорошей учебы