XVII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Чай —кладезь пользы для здоровья

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Суханова А.С. 1

---

1МБОУ СШ №7 им. А.П.Гайдара

Храбалова О.С. 1

---

1МБОУ СШ №7 им. А.П.Гайдара

Работа в формате PDF

3.3 MB

Автор работы награжден дипломом победителя II степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

Человек знаком с чаем уже несколько тысячелетий и кропотливо изучает его уникальные свойства, обусловленные содержанием химических веществ в чайном листе.

Известно, что в чае содержится более 500 различных по составу и строению химических соединений. Именно они составляют базу, на основе которой формируется качество и характерные свойства данного напитка.

Пить чай полезно для здоровья, так как он обладает лечебно-профилактическими свойствами (укрепляет иммунитет, предохраняет организм от некоторых видов раковых заболеваний, повышает выносливость к стрессам).

В данной работе мы собран материал о полезных свойствах чая, которые основываются на его химическом составе.

Цель: исследовать химический состав черного чая различных марок.

Задачи:

1. Изучить литературу по теме исследования: происхождение чая, его классификация, химический состав и его влияние на организм человека.

2. С помощью социологического опроса выявить предпочтения учащихся и учителей в употреблении чая и знания его состава.

3. Подобрать методику проведения эксперимента и исследовать химический состав чая.

4. Сравнить исследуемые марки чая по химическому составу и свойствам.

Объект исследования: различные марки листового и пакетированного чая.

Предмет исследования: компоненты чая и их влияние на организм человека.

Методы исследования: теоретические (анализ и синтез), эмпирические (опрос, эксперимент, сравнение), математические (таблицы, диаграммы).

Глава 1. Обзор литературы.

1.1. Появление чая в России и его классификация.

Чай – это древний напиток, родина которого Китай.

В России чай появился в XVII веке. Началом истории чая в России можно смело считать 20 сентября 1638 года. В этот день русский посол Василий Старков привез чай ко дворцу царя Михаила Федоровича в качестве подарка, но до конца века его использовали только как лекарство, лишь позднее его стали пить для удовольствия. Купить чай можно было лишь в Москве, но цена на него была очень высокой, и не каждый мог позволить себе такое удовольствие.

К началу XIX века чай стал доступен многим слоям общества. Благодаря стараниям группы ботаников и ученых, в Никитском ботаническом саду в Крыму был выращен первый отечественный куст чая. Так в России появился чай собственного производства. Не далеко от Батуми, в Грузии, были заложены первые российские плантации. Поэтому цена на чай постепенно снизилась. Его брали с собой в путешествия и военные походы, использовали его во время эпидемий. Большую популярность завоевал черный чай [3].

С тех пор, да и по сей день, чай является самым популярным горячим напитком в нашей стране.

В классификации чая выделяют 6 видов напитка: черный (красный), зеленый, белый, желтый, улун и пуэр. Отличаются они степенью ферментации (это время воздействия на чайный лист воздуха, флаги, ферментов и солнечного света) и способом обработки, но растение одно Камелия китайская (Camellia sinensis) [4].

1.2. Химический состав чая и их влияние на организм человека.

Целебные свойства чая обусловлены многообразным химическим составом:

• Дубильные вещества. Это танины (обладают высокой Р-витаминной активностью, способствуют лучшему восприятию организмом витамина С) и катехины (подавляют вирусные инфекции, являются антиоксидантами и препятствуют росту опухолей) [6].

• Алкалоиды (кофеин). Оказывает возбуждающее действие на нервную систему: тонизирует, увеличивает двигательную активность, снижает усталость и сонливость, повышает умственную работоспособность, действует как мягкий антидепрессант.

• Витамины. Играют огромное значение для нормального обмена веществ и жизнедеятельности организма: входят в состав ферментов, участвуют в процессах распада и синтеза веществ.

• Эфирные масла. Это многокомпонентная смесь органических веществ (спирты, альдегиды, фенолы, кетоны, кислоты и т.д.), обладающая целым спектром лечебно-профилактических свойств.

• Минеральные вещества. Например, фтор предохраняет зубы от кариеса, йод оказывает антисклеротическое действие, фосфор и его соединения, необходимы для питания нервных тканей.

• Белки – высокомолекулярные органические вещества, являются источником аминокислот. Основная «чайная» аминокислота – теанин в 5 раз усиливает защитную функцию организма.

• Углеводы (крахмал, сахароза, клетчатка и т.д.). Используются либо как прямой источник тепла, обладают антисклеротическм действием и обеспечивают сохранение в чае витамина В.

• Органические кислоты. Улучшают пищеварение, поддерживают кислотно-щелочной баланс и уменьшают риск желудочно-кишечных заболеваний [2].

Глава 2. Место и методика исследования.

Исследование проводилось в январе 2022 г. на базе МБОУ СШ №7 г. Арзамаса.

2.1. Социологический опрос.

Для того чтобы выяснить, какие предпочтения в чае у учеников и учителей нашей школы, мы провели социологический опрос. В опросе приняло участие 104 человека. Мы предложили ответить им на следующие вопросы: нравится ли вам пить чай; какой чай чаще пьете; количество выпитого чая в день, знаете ли вы родину чая; знаете ли вы химический состав чая; в каком виде предпочитаете чай?

Вывод: социальный опрос показал, что 88% опрошенных любят пить чай. Большая часть предпочитают черный - 61%. Половина опппонентов не пренебрегает большим количеством выпитого напитка. Не все знают родину чая (65%) и всего лишь 12% могут назвать его химический состав. 75% опрошенных предпочитают пить пакетированный чай (прил. 1).

2.2. Определение химического состава чая.

Для проведения исследования в качестве объектов использовались разные сорта чая: образец №1, образец №2, образец №3, образец №4, образец №5, образец №6.

2.2.1. Определение кофеина. Качественная реакция на кофеин.

Кофеин – это 1,3,7-триметилксантин (прил. 2, рис.1).

В фарфоровую чашку поместили 2 г чая измельченного в ступке и 2г оксида магния. Смешили оба вещества и нагрели в течение 15 минут на электрической плитке (предварительно положив под нее асбестовую сетку) в вытяжном шкафу. Смесь была сверху накрыта чашкой Петри [7].

В присутствии оксида магния кофеин возгоняется. Попадая на холодную поверхность, он оседает на дне чашки в виде бесцветных кристаллов (прил. 2, фото 1-3).

Для идентификации кофеина провели качественную реакцию с концентрированной азотной кислотой. 3 капли кислоты нанесли на образовавшийся налет на чашке Петри. В результате окисления кофеина образовалась амалиновая кислота (тетраметилаллоксантин) желто-оранжевого цвета (прил. 2, рис.2). Визуально (по интенсивности окрашивания) определили содержание кофеина в образцах.

Данные анализа сравнили с эталоном, полученным из таблетки цитрамона, содержащего 43% кофеина.

Вывод: наличие кофеина было обнаружено во всех образцах чая. Интенсивность окрашивания была больше выражена в образцах №1 и №6, а меньше всего в образце №3 (прил. 2, фото 4).

2.2.2. Обнаружение витамина C.

В колбу поместили 2 мл раствора чая и воды до отметки 10 мл. Затем добавили 3 мл раствора крахмала. По каплям из бюретки добавляли раствор йода до появления синего цвета, не исчезающего 10 секунд (титриметрический метод). Молекулы аскорбиновой кислоты легко окисляются йодом (прил. 2, фото 5-7).

Для подсчета содержания витамина С (аскорбиновая кислота) использовалась 5%-ая йодная настойка. Поскольку содержание витамина С в чае невелико, то йодную настойку разбавили в 40 раз. 1 мл такого йодного раствора соответствует 0, 88 мг аскорбиновой кислоты [5]. Подсчитали сколько капель в 1 мл йодного раствора (28 капель). Определив число капель израсходованного раствора йода, мы нашли его объем, а затем посчитали содержание витамина С в образцах чая.

Вывод: наибольшее количество витамина C было обнаружено в образцах №2 (6,7 мг) и №4 (5,4 мг). Меньше всего (2,4 мг) аскорбиновой кислоты содержится в образце №6 (приложение 2, табл.2).

Глава 3. Результаты исследования и их обсуждение

Изучив литературу, мы узнали о происхождении чая в России. Чай с древних времен славится своими целебными свойствами, которые напрямую зависят от его химического состава.

Выяснили, что существует классификации чая, основанная на способе ферментации растения Camelia sinensis.

Большинство учащихся и учителей предпочитают пить черный пакетированный чай. Возможно, потому что такой вид чая так же обладает богатым ароматом и насыщенным вкусом, а современный ритм жизни не оставляет времени на заваривание листового чая.

Экспериментально выделили составные компоненты чая: кофеин, аскорбиновую кислоту. Следует отметить, что содержание кофеина и витамина С в образцах отличается, а значит действие чая на организм будет разное. Менее бодрящим действием обладает образец №3, а вот образцы №1, 6 будут лучше повышать работоспособность, так как в них содержится больше кофеина. Образцы №2, 4 быстрее повысят сопротивляемость организма к инфекционным заболеваниям, за счет большего содержания витамина С.

Заключение

Все исследуемые сорта чая пригодны к употреблению и показали неплохие результаты в ходе проведения опытов. Какой черный чай выбрать и приобрести каждый выбирает сам. Если исходить из количественного содержания витамина С, мы бы порекомендовали образец №2 и №4. Если больше интересует содержание кофеина, то образец №1 и №6.

Но следует помнить, что чай может оказать и вредное воздействие. Поэтому не стоит им злоупотреблять, особенно тем людям, которые страдают сердечно-сосудистыми заболеваниями, бессоницей, повышенной возбудимостью.

Список литературы

1. Трапезникова Н.Н., Чирков Н.В. Как исследовать качество чая. // Журнал «Химия в школе. - № 8. - 2009г.

2. Биохимия чая. Основные группы веществ, входящие в состав чая// Чайный портал «Все о чае» URL: https://www.tea-terra.ru/2014/06/16/16894/ (дата обращения: 15.01.2022).

3. Великий чайный путь, история распростанения чая в Росии и традиции русского чаепития // Дорогами Срединного пути URL: https://anashina.com/velikij-chajnyj-put/ (дата обращения: 16.01.2022).

4. Каким бывает чай: самый полный гид по видам вашего любимого напитка // TEA. Ru URL: https://tea.ru/blog/article/kakim-byvaet-chay-samyy-polnyy-gid-po-vidam-vashego-lyubimogo-napitka/ (дата обращения: 27.12.2021).

5. Количественное определение витамина С в продуктах питания методом йодометрии // Научный журнал молодых ученых, №1, 2019 год URL: https://cyberleninka.ru/article/n/kolichestvennoe-opredelenie-vitamina-s-v-produktah-pitaniya-metodom-yodometrii/viewer (дата обращения: 10.01.2022).

6. Польза чая // Русская чайная компания URL: https://www.rusteaco.ru/tea-coffee/tea/Polza_chaya/ (дата обращения: 26.12.2021).

7. Синтез кофеина из чая, кофе, какао // Энциклопедия Технологий и методик URL: http://patlah.ru/etm/etm-22/kaif/sintez_kofeina/sintez_kofeina.htm (дата обращения: 9.01.2022).

Приложение 1

Социологический опрос

Приложение 2

Определение кофеина. Качественная реакция на кофеин.

Фото 1. Возгонка кофеина Фото 2. Кофеин из цитрамона

Фото 3. Кофеин Фото 4. Качественная реакция на кофеин

Рис.1. Кофеин (1,3,7-триметилксантин) Рис. 2. Амалиновая кислота

Приложение 2

Обнаружение витамина С

Фото 5. Титрование раствора чая Фото 6. Окрашивание раствора чая

Фото 7. Оттитрованные образцы чая

Таблица 2. Подсчет содержания витамина С в образцах чая