Влияние сезонных и возрастных факторов на содержание витамина С в хвое сосны обыкновенной и ели обыкновенной с. Красного Липецкой области

Латыпова О.И. 1

1МБОУ СОШ с. Красное Липецкой области

Ролдугина Е.Н. 1

1МБОУ СОШ с. Красное Липецкой области

Работа в формате PDF

131.3 KB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьника Свидетельство руководителя

Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Введение

В век безумных скоростей и активного ритма жизни наш организм все чаще и чаще испытывает стресс, физический и психологический. Витамин С помогает нам справиться с нагрузкой, поддерживает силы, дает заряд бодрости и энергии. Согласно исследованиям ученых - хвоя – подлинная кладовая витаминов. В 1 кг сухого вещества ее содержится: каротина = 350-360 мг; витамина Е = 340-350 мг; витамина К=12-20 мг; витамина В1=8-19 мг; витамина В2 = 10-11 мг; В3=16-28 мг; витамина В6=1,1-2 мг; витамина В с=7-8 мг; витамина Н=0,06-0,15 мг; витамина С = 10 000 – 15 000 мг; витамина Р=2180-3810; витамина РР=142-29[7].

В организме человека и животных витамин С является незаменимым химическим соединением, которое участвует во многих процессах обмена веществ, при этом данный продукт не образуется в организме, поэтому необходимо поступление данного соединения извне.

К сожалению, в настоящее время все чаще и чаще наблюдается недостаточность витамина С. Особенно эта проблема актуальна в осенне-зимний период.

Настойки и отвар сосны из хвои полезны для укрепления иммунной системы. Это целебное свойство использовали во время Великой отечественной войны в блокадном Ленинграде.[3] Опираясь на социологический опрос, мы выяснили, что о содержании витамина С, в хвои знают 50% опрощенных, а вот в какое время года и какого возраста следует собирать хвоинки, для получения наибольшего эффекта, хвоя сосны или ели содержит больше витамина С, не знает никто. Суточная потребность в витамина С у человека, для взрослых — 90 мг/сутки (беременным женщинам рекомендуется употреблять на 10 мг больше, кормящим — на 30 мг). Физиологическая потребность для детей — от 30 до 90 мг/сутки в зависимости от возраста. Верхний допустимый уровень потребления в России — 2000 мг/сутки. Для курящих людей и тех, кто страдает от пассивного курения, необходимо увеличить суточную норму потребления витамина C на 35 мг/сутки.[6] Если человек может восполнить другими продуктами, то для животных это особо актуально. Поэтому исследование как влияют климатические факторы и возраст хвои на ее целебные свойства становиться актуальным.

Гипотеза. Хвоя сосны и ели разного возраста, собранная в различное время года и в условиях различной освещённости содержит разное количество аскорбиновой кислоты, и, как следствие, неодинаково полезна.

Цель работы: определить влияние сезонных и возрастных факторов на количественное содержание витамина С в хвоинках сосны обыкновенной и ели обыкновенной.

Задачи:

Теоретически изучить методику определения содержания аскорбиновой кислоты, используя объект хвои сосны обыкновенной и ели обыкновенной.

Провести сезонное определение содержание витамина С в ели, однолетнего и двулетнего возраста.

Провести сезонное определение содержания аскорбиновой кислоты в хвоинках сосны обыкновенной, однолетнего и двулетнего возраста.

Провести сравнительный анализ содержания витамина С в хвоинках ели и сосны по сезонным и возрастным показателям

Проанализировать полученные результаты и установить влияние сезонных факторов и возраста хвоинок на уровень содержания аскорбиновой кислоты

Предмет исследования: интенсивность процесса накопления витамина С в хвоинках сосны обыкновенной (Pínus sylvéstris) и ели обыкновенной (Picea abies) разного возраста, в разное время года.

Объект исследования: содержание витамина С в хвоинках сосны обыкновенной и ели обыкновенной.

Методы исследования: йодометрия.

Этапы исследования: 1. Изучение методической литературы;

2. Химический эксперимент определение качественных показателей сосны обыкновенной и ели

3.Обработка результатов, выводы, практические рекомендации.

Глава1. Теоретическая часть

1.1. Химический состав витамина С. Роль в процессах жизнедеятельности.

Химическое строение (аскорбиновой кислоты) витамина С было впервые установлено Ч.Г. Кингом в 1923 г., это соединение он выделил из сока капусты. В 1928г этот витамин был получен А. Сент- Дьёрди в чистом виде и назван гексуроновой кислотой.[5] Витамин С относится к группе водорастворимых витаминов, он является необходимым веществом в пищевом рационе животных и человека. Витамин С необходим для формирования и нормального функционирования костной и соединительной ткани, он входит в состав коферментов, регулярное употребление витамина С, может укрепить иммунитет и сократить продолжительность простуды.

В организме человека и животных витамин С является незаменимым химическим соединением, он участвует во многих процессах обмена веществ, при этом данный продукт не образуется в организме, поэтому необходимо поступление данного соединения извне. Конечно, всем известно, что витамином С богаты растения, в продуктах животного происхождения их гораздо меньше.

Итак, кладезь аскорбиновой кислоты – это прежде всего цитрусовые, черная смородина, земляника, брокколи, листовые зеленые овощи, брюссельская, белокочанная и цветная капуста. А также помидоры, болгарский перец, рябина, хурма, яблоки, абрикосы и персики.

Из этих продуктов питания может получить витамин С человек, но есть еще продукт, который содержит большое количество витамина С, может быть полезным как человеку, так и животным. Это хвоя ели и сосны.

Скармливание скоту хвои не новое, а просто забытое старое дело. Еще в 17 веке ее использовали как лечебное и стимулирующее средство в кормлении не только крупного рогатого скота, но и свиней, лошадей. Производство хвойной муки в сравнении с травяной мукой выгоднее. Во-первых, сырьем для него являются отходы лесозаготовок – хвойные лапы, которые не нужно специально выращивать. На сплошных рубках ельника с каждого га можно собрать хвои, которой хватит на выработку 10-12 т витаминной муки, то есть такого количества, которое дают покосы 3-4 га культурных лугов за сезон. Во-вторых, в одинаковых условиях хранения хвойной и травяной муки потери каротина в хвойной муке на 15-20% ниже. В-третьих, хвойную муку можно производить, когда дефицит витаминов в кормах наибольший с октября по апрель. Заготавливать хвою можно только в осеннее -зимний период (с октября по март), когда в ней наибольшее количество каротина и наименьшее смолистых веществ. С началом сокодвижения в хвое накапливаются смолы и другие вредные вещества, которые могут вызвать отравление животных. В-четвертых, нет необходимости хранить хвойную продукцию более 2-3 месяцев.[5]

1.2. Определение продолжительности жизни хвои. Химический состав хвои.

Рис 1. Компоненты ветви хвойного дерева, служащие биоиндикатором.

А₁, А₂, А₃- побеги первого, второго и третьего года жизни; Б₁, Б₂, Б₃-хвоя в первого, второго и третьего года жизни; В - мутовка; Г - почки

1.2. Химический состав хвои.

Изучением химического состава хвои занимались ученые Ленинградской лесотехнической академии имени С.М. Кирова под руководством Н. И. Никитина, так же химический состав хвоинок сосны и ели изучали: И. М. Орлова и В. И. Шарков [2 c.38].

Для анализа хвою высушивали, измельчали, с помощью эфира удаляли смолистые вещества. На основе проведенных исследований установлено: в состав хвои входят: зола, углеводы, глюкозиды и спирты, дубильные вещества, кислоты, витамины и энзимы, целлюлоза и сосновая шерсть, воск, эфирные масла и смолы. Особенно богата хвоя зольными элементами, водорастворимыми и спирторастворимыми компонентами, пектиновыми веществами и протеином. В водорастворимой части кроме витамина С, сахарозы, глюкозы и фруктозы, пектиновых веществ и дубильных веществ присутствуют глюкозиды, пицеин и кониферин. Для жизни растений необходимы металлы (калий, кальций, магний, железо) и металлоиды (сера, фосфор, азот и др.), содержащиеся в них в значительных количествах, а также микроэлементы, содержащиеся в малых количествах, но необходимые для нормальной жизнедеятельности. [2, с.18. Целебные свойства сосны обыкновенной и ели, были известны еще с глубокой древности и использовались в народной медицине. Уже в Древней Греции знали о лечебных свойствах сосны. На Руси было принято жевать смолу сосны для укрепления зубов, десен, для дезинфекции полости рта. Сосна лечит даже дистанционно— вдыхая фитонциды в сосновом бору можно вылечить насморк, бронхит и даже туберкулез. Не зря санатории для больных туберкулезом размещают вблизи сосновых лесов. Среди 18 видов сосен, растущих на территории бывшего СССР, наибольшее распространение получила сосна обыкновенная (лат. Pinus sylvestris, англ. Pine). У сосны все идет вход, кроме корней: смола, хвоя, почки, а также производные из сосны: деготь, скипидар, канифоль, древесный уксус и др. [3 c. 36]. Из хвои сосны получают концентраты витамина С. Витамин С (аскорбиновая кислота) оказывает большое влияние на процессы жизнедеятельности: улучшает кровообращение в коже, разглаживает мелкие морщины, укрепляет волосы, иммунитет, оказывает противовоспалительное действия. Хвоя противопоказана:

Беременным и кормящим женщинам.

Людям с инфекционными кожными заболеваниями.

При острой форме гепатита.

В период обострения язвы желудка.

Сезонные колебания содержание витамина С составляют от 25 до 50%. В летний период происходит наиболее интенсивный рост, поэтому на построение тканей расходуется большое количество веществ, в том числе и белковых, поэтому в этот период содержание витамина С наименьшее. В осенне-зимний период процессы роста дерева замедляются и в это время происходит накопление белковых веществ, в конце зимы и в начале весны количество белков в хвоинках ели наибольшее соответствует (12.6%-9,2%). Зима - лучшее время для заготовки хвои сосны, ели, пихты и кедра. Интенсивность образования витамина С снижается в условиях загрязнения окружающей среды т. загрязняющие вещества вызывают свободное радикальное окисления, а аскорбиновая кислота является ингибитором данного процесса. Чем выше процент загрязнения окружающей среды, тем выше процесс расхода аскорбиновой кислоты, тем меньше ее накапливается в хвоинках сосны обыкновенной. Мы поставили задачу определить экспериментальным путем зависит ли количество содержания витамина С в хвоинках сосны обыкновенной от сезонных изменений и от возраста хвои

Экспериментальная часть.

2.1. Определение витамина С в хвое сосны обыкновенной.

Мы использовали йодометрический метод, (Приложение 1), который основан на способности аскорбиновой кислоты легко вступать в реакции окисления. Для эксперимента мы выбрали деревья сосны и ели растущих не далеко друг от друга, собирали хвоинки с нескольких деревьев, на одинаковой высоте в одно и тоже время, с побегов первого и второго года жизни. Приготовили вытяжки из хвои сосны обыкновенной и ели обыкновенной:5 г хвои растерли в ступке добавили 2мл HCl, все содержимое разбавили дистиллированной водой до 50мл, тщательно перемешиваем фильтруем, отмеряем 10 мл фильтра, прокипятили, добавляем 1мл крахмала и по раствор йода в иодиде калия до полного обесцвечивания. Проводили качественную реакцию на определение витамина С.

Вначале провели контрольный эксперимент: в два стакана налили по 10 мл воды, добавили по три капли йода, в один стакан добавляли по каплям аскорбиновую кислоту, в другой приготовленную вытяжку из хвои сосны обыкновенной и ели обыкновенной. В ходе эксперимента наблюдали: обесцвечивание раствора йода.

Это произошло потому, что раствор йода окисляет аскорбиновую кислоту с образованием бесцветной дегидроксокарбоновой кислоты.

Рис.1. Уравнение качественной реакции.

Опираясь на результат эксперимента, можно сделать вывод, хвоя сосны обыкновенной и ели обыкновенной содержит витамин С.

2.2. Определения содержания количества аскорбиновой кислоты в однолетней и двулетней хвое сосны обыкновенной и ели в разные времена года.

Цель: выяснить как влияет сезонные климатические условия и возраст хвои, на накопление витамина С;

Для проведения данного эксперимента собираем с ветки одного и того же дерева хвоинки первого и второго года жизни, отдельно готовим вытяжку молодых и двулетних хвоинок. (Приложение2)

Эксперимент рекомендуют проводить сразу после срезания хвои с дерева. Эксперимент проводился июле, октябре 2022 г и январе 2023г, апреле.

В каждый этап эксперимент проводился по одной методики

Готовили две вытяжки из молодой хвои (вытяжка 1) и двулетней хвои

(вытяжка два). Отмеряли равное количество вытяжки 1 и вытяжки 2., определяли объем йода, затраченного для фильтрования.

Расчёты: как узнать, сколько я израсходовала йодной настойки? Капли – это не единицы измерения. Я воспользуюсь вполне точным, методом, хотя и более долгим. С помощью той же пипетки посчитаю, сколько капель содержится в 1 мл (в 1 мл содержится 28 капель йода). Опираясь на полученные данные, вычислили объем йода, израсходованного на титрование. (Приложение 3)

Результаты расчетов отражены в таблице:

Таблица1. Объем йода, израсходованного на титрования вытяжки однолетней и двулетней хвои сосны обыкновенной в при разных сезонных условиях.

Месяцы	Объем вытяжки	Однолетняя хвоя		Двулетняя хвоя
Июль2022	50мл	1 капли	0,035 мл	1.капля	0,035мл
Октябрь2022	50 мл	3 капли	0.107мл	2 капли	0,071мл
Январь2023	50 мл	4 капли	0,14 мл	3капли	0,107мл
Апрель2022	50мл	2 капли	0,07мл	1 капли	0,035

Результат проведенного эксперимента показывает:

- содержание аскорбиновой кислоты в хвоинках сосны увеличивается от летнего периода к зимнему; (чем больше содержится витамина С, тем больше йода уходит на титрование.)

- из таблицы видно, что в январе в настое молодой хвои раствор йода перестал обесцвечиваться после 0,14мл, а в настое двухлетней хвои - после 0,107мл. Это ещё раз подтверждает, что в молодой хвое сосны обыкновенной витамина С больше, чем в двухлетней. Зная объем йода, затраченного на титрования, опираясь на методические рекомендации, определяем массу витамина С.

Концентрация раствора йода известна: 1 мл его 5% - ного раствора соответствует 35 мг аскорбиновой кислоты, зная объем затраченной кислоты на титрование можно определить содержание витамина с в вытяжке хвои ( В 1мл-35мг, а в 0,035-х)

Таблица 2. Содержание витамина С в исследуемом объекте.

Месяцы	Объем вытяжки	Однолетняя хвоя		Двулетняя хвоя
Июль 2022	50мл	0,035мл	1.23мг	0,035мл	1.23 мг
Октябрь 2022	50мл	0,107мл	3,74 мг	0,071мл	2,49мг
Январь2023	50мл	0,14 мл	4,9мг	0, 107 мл	3,75мг
Апрель2022	50мл	0,07мл	2,45мг	0, 035	1,23мг

Анализируя полученные данные, можно сделать вывод:

- Вытяжка однолетняя январской хвои хвоя содержит больше витамина С, почти в два раза чем в двулетней.

- В зимней период в хвоинках ели образуется больше витамина С. Количество витамина С увеличивается в осенне-зимний период.

2.3. Содержание аскорбиновой кислоты в молодой и двухлетней хвое ели обыкновенной.

Цель: установить зависимость освещенности и образование витамина С в хвоинках ели.

Для эксперимента нами выбрано два участка: участок 1(сосны, растущие в условиях ограниченной освещенности), участок 2(сосны- отдельно стоящие отдельно в условиях достаточной освещенности). Эксперимент проводили по технологии Тильманса. Исследовали хвоинки первого и второго года жизни.

На основе полученных исследований провели расчеты определения массы аскорбиновой кислоты. (Приложение 2) полученные данные отразили в таблице 4

Таблица4. Содержание аскорбиновой кислоты в молодой и двухлетней хвое ели,

Месяцы	Объем вытяжки	Однолетняя хвоя		Двулетняя хвоя
Июль2022	50мл	1 капли	0,035 мл	1.капля	0,035мл
Октябрь2022	50 мл	2 капли	0.07мл	1,5 капли	0,053мл
Январь2023	50 мл	3 капли	0,107 мл	2капли	0,107мл
Апрель2022	50мл	1 капли	0,035мл	1 капли	0,035

Таблица 5. Содержание витамина С в исследуемом объекте.

Месяцы	Объем вытяжки	Однолетняя хвоя		Двулетняя хвоя
Июль 2022	50мл	0,035мл	1.23мг	0,035мл	1.23 мг
Октябрь 2022	50мл	0,07мл	2,4 5мг	0,053мл	1,87мг
Январь2023	50мл	0,107 мл	3, 75мг	0, 107 мл	3,75мг
Апрель2022	50мл	0,035мл	1,23мг	0, 035	1,23мг

Из таблицы видно, что содержание аскорбиновой кислоты в хвое ели, собранной в зимний период больше чем в летний, молодая хвоя однолетнего побега содержит больше витамина С чем в двулетних

Заключение
Опираясь на полученные данные таблиц можно сделать вывод: содержание витамина С в хвое сосны обыкновенной больше чем в ели

2.Содержание витамина С зависит от сезонных факторов, и увеличивается от весенне-летнего к осенне-зимнему периоду, самое высокое содержание в зимний период.
3. В хвоинках молодых побегов(однолетних) содержание витамина Свыше чем в двулетних.

Результатами исследования мы подтвердили свою гипотезу о том, что сосновая хвоя и хвоя ели разного возраста, собранная в различное время года и в условиях различной освещённости содержит разное количество аскорбиновой кислоты, и, значит, неодинаково полезна.

Проведённое исследование позволяет дать несколько советов тем, кто использует сосновую хвою в качестве лекарства и источника витаминов.

1.Собирать хвою лучше зимой, хранить в холоде. Хвоя сосны обыкновенной содержит больше витамина С

2.Собирать хвою нужно вдали от дороги, т.к. она способна улавливать выхлопные газы.

3.Хвоя должна быть молодой, с хорошо освещённых солнцем деревьев.

Молодая хвоя сосны содержит больше аскорбиновой кислоты, чем многолетняя.

4.Зимняя хвоя сосны более богата витамином С, чем осенняя и весенняя.

Хвоя, получающая больше света, содержит больше аскорбиновой кислоты, чем растущая в тени.

В дальнейшем я планирую расширить исследование, установить зависимость содержания аскорбиновой кислоты в хвое сосны обыкновенной от влияния влажности и почвенного состава.

Выводы

1.В ходе исследования мы теоретически изучили методику определения содержания витамина С в хвое сосны обыкновенной, ели и применили ее на практике.

2.Количественное содержание витамина С в хвое сосны обыкновенной выше, чем в ели

3.В ходе эксперимента установлено что сезонное содержание витамина С в хвое отличается, в зимний период выше летнего.

4.В молодых хвоинках содержится больше витамина С чем в двулетних.

5. Анализируя полученные результаты разработали практические рекомендации для сбора и использования хвоинок сосны обыкновенной.

Список литературы:

1. Липин П.В. Лекарственные растения Севера: Использование в народной медицине и быту / П.В. Липин, В.В. Нагаев. - Сыктывкар, СГУ 1993.–108 с.

2.Маркаров А.М. Физиология растений в опытах / А.М. Маркаров, Г.А.Воробейков; М-во образования и науки РФ.- Сыктывкар: Коми гос. Пед.ин-т, 2008.-80с.

3.Ужегов Г.Н. Животворные источники (Лекарственные растения России) / Г.Н.Ужеговр Ростов-на-Дону: Фенис. 1996.- 608с.

4.http://www.aktivestudy.info/sostav_xvoi/. Химический состав хвои

5.https://vitamingid.ru/articles/metodika-opredeleniya Методика определения витамина С

6. https://www.rlsnet.ru/active-substance/askorbinovaya-kislota-24

7.https://www.vidal.ru/encyclopedia/osnovnye-komponenty/vitamin-c

Приложение 1. Приготовление витаминного напитка из настоя хвои сосны обыкновенной.

Первый способ приготовление витаминного напитка из хвои сосны обыкновенной.

Отделяем сосновые иголки от веток, измельчаем их. Четыре стакана измельченной хвои заливаем 0, 5 литрами холодной воды и добавляем 2 ложки лимонного сока. Можно использовать лимонную кислоту, столовый или яблочный уксус. Дело в том, что в кислой среде уксусная кислота дольше на разрушается и сохраняет свои свойства. Настаиваем три дня в темном месте. Процеживаем. Пьем по полстакана два раза в день, для улучшения вкуса добавляем мед или сахар. Стакан такого напитка обеспечивает суточное содержание витамина С на 80%

Второй способ

Витаминный напиток для повышения иммунитета.

Один стакан свеже- сорванной хвои сосны залить литром воды и довести до кипения. Дать настояться в течении суток. Принимать по полстакана перед едой. Курс лечения длиться три месяца.

Настой хвои от цинги и при заболевании органов дыхания.

25г измельченных игл, заваривают кипятком в соотношении 1:5. кипятят 10 мин, затем 10 мин настаивают принимают в течение суток.

Приложение 2.

Методика определения аскорбиновой кислоты методом йодометрии.

Аскорбиновая кислота легко окисляется благодаря наличию ендиольной группировки, поэтому для ее определения можно использовать различные методы, в том числе и такой относительно слабый окислитель, как йод. Количественное определение аскорбиновой кислоты основано на окислении ее раствором йода:

1) Приготовить вытяжку из хвои, для чего в фарфоровой ступке растереть 5 г хвои с 2 мл раствора HCL.

2) Полученную вытяжку аккуратно перенести в мерный стакан и долить до метки 50 мл дистиллированной воды.

3) Тщательно перемешать содержимое и отфильтровать.

4) Отмерить 10 мл отфильтрованной жидкости, добавить 1 мл крахмального клейстера и по одной капле раствор I₂ в йодиде калия.

5) Наблюдается обесцвечивание раствора I₂ в пробирке с вытяжкой из хвои.

Эксперимент №1. «Определение аскорбиновой кислоты в хвое сосны обыкновенной в осенне-зимний период» (Приложение №1).

Цель: изучить сезонную изменчивость содержания аскорбиновой кислоты в зависимости от условий.

Оборудование: пипетка, химические стаканы, химические плоскодонные колбы, мерный цилиндр, фарфоровая ступка, весы, воронка, фильтр.

Реактивы: йод, крахмальный клейстер, вода.

Объект исследования: хвоя сосны обыкновенной.

Метод исследования: йодометрия.

Анализ хвои необходимо проводить сразу же после срезания хвои с дерева. Я определяла наличие аскорбиновой кислоты в хвое сосны обыкновенной в осенне-зимний период методом йодометрии. Для этого:

1. Приготовила вытяжку из хвои, для чего в фарфоровой ступке растерла 5 г хвои с 2 мл раствора HCL.

2. Полученную вытяжку аккуратно перенесла в мерный стакан и долила до метки 50 мл дистиллированной воды.

3. Тщательно перемешала содержимое и отфильтровала.

4. Отмеряю 10 мл отфильтрованной жидкости, добавляю 1 мл крахмального клейстера и по одной капле раствор I₂ в йодиде калия.

5. Наблюдаю обесцвечивание раствора I₂ в пробирке с вытяжкой из хвои.

Расчёты: как узнать, сколько я израсходовала йодной настойки? Капли – это не единицы измерения. Я воспользуюсь вполне точным, методом, хотя и более долгим. С помощью той же пипетки посчитаю, сколько капель содержится в 1 мл (в 1 мл содержится 28 капель йода). Зная объём одной капли, можно довольно точно определить объём раствора йода, израсходованного на титрование аскорбиновой кислоты. Концентрация раствора йода известна: 1 мл его 5% -ного раствора соответствует 35 мг аскорбиновой кислоты

Приложение 3. Определение содержания витамина С на участке 1 и участке 2.

Участок 1 .Однолетняя хвоя

1мл-28 к

Х мл - 5 к

Масса витамина С