XVIII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Исследование влияния йода на организм человека
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
К наиболее жизненно важным химическим микроэлементам относится йод, который в природе встречается крайне редко. Мы все знаем о его существовании, часто пользуемся им в качестве антисептического средства, но мало кто из нас задумывается о его значении в жизни человека.
Йод – это элемент минимальный по своему количественному содержанию, но очень важный для нормального функционирования человеческого организма. Примерно, каждый шестой житель Земли страдает от недостатка йода в организме, а в России примерно 70% населения. В условиях постоянного дефицита йода нарушается нормальная выработка гормонов щитовидной железой. Некоторые исследователи полагают, что йодный дефицит способствует более частому развитию рака щитовидной железы. За последние годы это стало самой распространенной эндокринной патологией. Самое страшное последствие недостатка йода – рождение умственно отсталых детей. В регионах с выраженным йодным дефицитом средний показатель умственного развития на 20% меньше, чем в других местностях.
Многие люди не знают, как влияет йод на организм и какие продукты нужно употреблять для восполнения его недостатка. Узнав об этой проблеме, я решила подробнее изучить свойства йода и выяснить его влияние на наш организм в своей работе «Исследование влияния йода на организм человека».
Для исследования данного вопроса выдвинула гипотезу: йод – самый важный микроэлемент для организма человека.
Цель работы: выяснить, какую роль играет йод в жизни человека.
Задачи работы:
изучить литературу, а также ресурсы Интернета по данной теме;
провести анкетирование учащихся на знание свойств йода;
определить содержание йода в организме учащихся школы;
разработать памятку о йоде.
Предмет исследования влияние йода на организм человека.
Объект исследования – йод.
Методы исследования: теоретические (изучение литературы по теме работы и ее анализ); практические (анкетирование, беседа, определение содержания йода).
Содержание методических задач определило этапы работы.
Подготовительный этап (декабрь 2022 года) включализучение и анализ литературы по данному вопросу.
В поисково – экспериментальный этап(январь 2023 года) входило анкетирование, определение содержания йода в организме учащихся школы, анализ наличия йодированных продуктов в магазинах города.
Заключительный этап (февраль) предусматриваланализ полученных результатов, дальнейшее развитие проекта.
Практическая значимость исследования. Материалы работы можно использовать при проведении уроков биологии, химии, классных часов и бесед с учащимися школы, родительских собраний.
В ходе написания научно-исследовательской работы познакомилась с материалами Интернет-ресурсов, учебных пособий. Данная работа носит исследовательский характер и состоит из теоретической и практической частей. В теоретической части описаны история открытия йода, нахождение в природе и организме человека, в каких продуктах питания содержится йод, а также интересные факты и способы его определения в организме человека. В практической части описаны результаты анкетирования и определения содержания йода в организме учащихся школы, дан анализ наличия йодированных продуктов в магазинах города.
Основная часть
Глава I. Теоретическая часть
1.1 История открытия йода
Йод был открыт в 1811 году французским химиком-технологом, фармацевтом, фабрикантом мыла и селитры Бернаром Куртуа.
При изучении золы морских водорослей, из которой тогда добывали соду, он заметил, что медный котел, в котором выпаривались зольные растворы, разрушается слишком быстро. Проделывая серию опытов, фармацевт взял две колбы, в одну из которых поместил серную кислоту с железом, а в другую – золу морских водорослей со спиртом. На плече у ученого во время опытов сидел его любимый кот. Однажды он неожиданно спрыгнул, опрокинув колбы, содержимое их смешалось. Куртуа увидел, что над лужицей, которая образовалась при падении сосудов, поднимается фиолетовое облачко. Впоследствии специально нагревая маточный (неразбавленный) раствор золы морских водорослей с концентрированной серной кислотой, он наблюдал выделение «паров великолепного фиолетового цвета», которые осаждались в виде темных блестящих пластинчатых кристаллов. «Удивительная окраска, неизвестная и невиданная ранее, позволяла сделать вывод, что получено новое вещество»,– писал Куртуа в своих воспоминаниях.
В 1813 году появилась первая научная публикация об этом веществе, его стали изучать химики разных стран, в том числе такие светила науки, как французский химик Жозеф Гей-Люссак и английский химик Хэмфри Дэви. Год спустя эти ученые доказали элементарную природу вещества, открытого Куртуа, а Гей-Люссак назвал новый элемент йодом (от греческого iodes - похожий цветом на фиалку, темно-синий, фиолетовый) [5].
1.2 Нахождение в природе
Йод – редкий элемент. Будучи не самым распространенным элементом, он присутствует практически везде: в морской воде, в живых организмах, больше всего его содержится в водорослях, минералах (йодобромит, эмболит, майерсит) [3].
1.3Йод в организме человека
В организме человека содержится от 20 до 50 мг йода, из них не менее 60% сосредоточено в щитовидной железе, 40% ‒ в мышцах, яичниках, крови.
Суточная потребность человека в йоде составляет примерно 3 мкг на 1 кг массы и определяется возрастом, физиологическим состоянием и массой тела. Во время беременности, при усиленном росте и переохлаждении тела эта потребность увеличивается.
Итак, большая часть йода находится в щитовидной железе, которая играет ведущую роль в организме, регулируя обмен веществ, рост и развитие организма.
Йодпринимает участие в регуляции:
энергетического обмена, температуры тела;
скорости биохимических реакций;
обмена белков, жиров, водно-электролитного обмена;
метаболизма ряда витаминов;
процессов роста и развития организма, включая нервно-психическое развитие.
Кроме того, йод повышает потребления кислорода тканями.
Отсутствие, недостаток или избыток йода в организме человека приводит к различным заболеваниям.
Если в день поступает менее 10 мкг возникает дефицит йода. Его недостаток приводит к заболеваниям щитовидной железы. При дефиците йода отмечается усталость, головная боль, подавленное настроение, природная лень, нервозность и раздражительность; слабеет память и интеллект. Со временем появляется аритмия, повышается артериальное давление, падает уровень гемоглобина в крови. Также происходит: увеличение выработки гормонов щитовидной железы; возникновение йододефицитных патологий (приложение 1) [6].
Избыток йода в организме может стать причиной разрушения клеток щитовидной железы, что приводит к серьезным сбоям в ее работе [4]. Токсической дозой в сутки для человека считается 2-5 мг, летальной ‒ 35 - 350 мг. При длительном избыточном применении препаратов йода возможно появление йодизма: характерные проявления этого заболевания: головная боль, гнойничковые высыпания на коже, отеки, тошнота, рвота, кашель, насморк, конъюнктивит, лихорадочное состояние, боли в суставах, понос, нарушение сна, повышенная возбудимость, сильное и резкое похудение.
1.4 Продукты, содержащие йод
Каждый человек знает, что питание и среда обитания влияют на состояние его здоровья и пытается предотвратить неблагоприятное воздействие внешней среды на свой организм. Большую часть йода человек получает с пищей, но это составляет около 90%, остальное количество доступно только для жителей прибрежных районов, где воздух богат данным минералом.
Изучив литературу, выяснил, в каких продуктах встречается повышенное содержание йода. Лидерами является клюква и морская капуста (ламинария).
В 100 г клюквы содержится примерно 350 мкг йода. Если добавлять клюкву в выпечку, салаты и соусы суточная норма йода будет обеспечена. Кроме того, клюква содержит в себе огромное количество антиоксидантов, ценных витаминов, элементов и веществ, среди которых ‒ витамин С, витамин К, способствующие лучшему усвоению кальция, клетчатки и йода.
Морская капуста настоящий рекордсмен по содержанию йода наравне с клюквой ‒ 300 мкг в 100 г, это больше суточной нормы в два раза! В морской капусте йод содержится вместе с витаминами и другими важными микроэлементами, такими как калий, бром, магний, в результате такого соседства он легче усваивается организмом и медленнее из него выводится. Ламинария также способствует улучшению работы желудка и повышает защитные способности человеческого организма. Кроме того, в морской капусте всего 25 калорий (на 100 г), почти нет жиров и углеводов ‒ настоящая находка для вечно худеющих. Но покупая в магазине готовые салаты из такой капусты, необходимо обращать внимание на состав ‒ майонезные соусы не оставят от низкокалорийности и следа. Кстати, именно из морской капусты делаются те самые листы (нори), с помощью которых «закручиваются» роллы. Для того, чтобы ввести в организм оптимальное количество йода, нужно употреблять в пищу те продукты, которые содержат большое количество йода (приложение 2).
Однако, следует помнить, что кулинарная обработка и длительное хранение уменьшают содержание йода в продуктах. Поэтому, йодированная соль, к примеру, должна добавляться в пищу уже по окончании процесса приготовления блюда. В 1 г йодированной соли содержится примерно 30 мкг йода, поэтому если человек потребляет 5 г (одну чайную ложку) йодированной соли, то получает суточную дозу йода.
В настоящее время происходит выпуск продуктов с повышенным содержанием йода: минеральной воды, бульонных кубиков, соков, сахара, молочных продуктов, хлеба и даже водки.
Содержание йода в продуктах питания зависит от многих факторов, но главное, что норму йода достаточно просто получить даже вдалеке от моря. Продукты, содержащие йод, будут весьма неожиданными, и точно найдутся на каждой кухне! [7]
1.5 Интересные факты про йод
А знаете ли вы что:
содержание йода в крови человека зависит от времени года: с сентября по январь концентрация йода в крови снижается, с февраля начинается новый подъём, а в мае – июне йодное зеркало достигает наивысшего уровня;
первый в России йодный завод был построен в 1915 г. в Екатеринославле (ныне Днепропетровск);
получали йод из золы черноморской водоросли филлофоры; за годы первой мировой войны на этом заводе было добыто 200 кг йода;
если грозовое облако «засеять» йодистым серебром или йодистым свинцом, то вместо града в облаке образуется снежная крупа: засеянное такими солями облако проливает дождём и не вредит полям;
чем глубже живут водоросли, тем больше в них этого микроэлемента: у водорослей, обитающих близ берегов Калифорнии на глубине 10 м, содержание йода увеличивается в 10 раз, а в Баренцевом море на больших глубинах может возрасти в 400 раз;
за всю жизнь человек употребляет всего 3-5 г йода (примерно одну чайную ложку);
организм человека содержит около 25 мг йода, из которых 15 мг находятся в щитовидной железе;
дефицит йода – это проблема для 153 стран мира;
в Европе только 4 страны никогда не сталкивались с дефицитом йода и его последствиями, это ‒ Исландия, Финляндия, Норвегия и Швеция;
существует теория, что гибель неандертальцев 30 000 лет назад связана с нехваткой йода в их питании, это привело к снижению интеллектуальных способностей и выраженной физической слабости;
в эпоху Возрождения «припухшая» женская шея с увеличенной щитовидной железой считалась очень красивой. На картинах того времени большинство женщин и детей (включая Мадонну с младенцем Иисусом) имеют все признаки диффузного зоба. Вероятно, это связано с широчайшим распространением этого заболевания в то время [1].
1.6 Способы определения йода
Для определения йода в организме человека можно использовать следующие методы [2, 8].
1способ: Метод Старожука Б.А.
С вечера наносится йодная сетка на внутреннюю часть бедра или нижнюю часть живота. Для этого ватную палочку смочите ее 3-5%-ным спиртовым раствором йода и начертите на коже вертикальные и горизонтальные пересекающиеся полосы так, чтобы получилась табличка с квадратиками 1см на 1 см. Но главное – дать просохнуть сетке.
Если йодная сетка исчезнет через 1 час - острый дефицит йода, если через 3 часа – имеется дефицит йода, 6 часов - нехватка йода не так заметна, через сутки – содержание йода в организме в норме либо даже в избытке.
Но не следует использовать йодную сетку для пополнения запасов йода – пользы это не принесет, потому что настойка йода – это сильнейшее бактерицидное средство, которое при попадании на кожу убивает не только микробы, но и здоровые клетки.
2 способ:
Мозоль или огрубевшая кожа на внешней части больших пальцев свидетельствует о нарушении обменных процессов в организме, патологии щитовидной железы и, естественно, йодной недостаточности.
3 способ:
Оригинальный, но нетрадиционный. Это потребность в… фиолетовом цвете! Психологи установили, что предпочтение цвету паров йода – фиолетовому – отдают люди, подверженные усталости, легковозбудимые, с расшатанными нервами, со слабой иммунной системой и… - смотрите перечень всех симптомов, возникающих при дефиците йода.
4 способ: Тест на йодную недостаточность.
Дайте ответ на каждый вопрос «да» или «нет».
Испытываете ли вы чувство кома в горле?
Ваши родители страдали болезнями щитовидной железы?
За последнее время вы заметно поправились?
Вы похудели без диеты?
Увеличился ли ваш аппетит?
Стал ли аппетит меньше?
Не замечали вы, что стали сильнее и чаще потеть?
Бывает такое, что вы мерзнете, даже когда тепло?
У вас в последнее время горячие руки?
Ноги часто становятся холодными?
Вами часто овладевает смутное беспокойство?
Появилась сонливость, медлительность, постоянная усталость?
Часто стала охватывать непонятная дрожь?
Участился пульс в состоянии покоя?
Кожа стала более сухой?
Стул стал более обильным?
Вы стали страдать от запоров?
Если дано шесть или более положительных ответов, то, скорее всего, ваш организм страдает от недостатка йода.
Глава II. Практическая часть
2.1 Анкетирование
В рамках работы было проведено анкетирование среди учащихся школы, в котором приняли участие 68школьников (приложение 3).
Получены следующие результаты:
‒ На вопрос «Знаете ли Вы, в каких продуктах содержится йод?» 58,8% учащихся знакомы с морской капустой.
‒ На вопрос «Как часто вы употребляете морскую капусту?» ответили: часто – 20,6%, редко – 58,8%, никогда – 20,6%. Как оказалось, морская капуста есть в рационе многих анкетируемых учеников.
‒ На вопрос «Знаете ли вы, какое воздействие производит йод на организм человека?» – 38,2% ребят знают, какое воздействие оказывает йод на организм человека.
‒ 14, 7 % школьников знают, какие медицинские препараты содержат йод.
В результате анкетирования выяснила, что большинство учащихся знают в каких продуктах содержится йод, но не все знают какое влияние он оказывает на их организм.
2.2. Анализ наличия йодированных продуктов в магазинах города
Следующим этапом работы стал анализ наличия йодированных продуктов питания в магазинах города.
Посетила самые большие и популярные супермаркеты в поселке: «Пятерочка», «Магнит». Обнаружила, что в сетях магазина «Пятерочка», «Магнит» присутствуют йодированная соль разных производителей и большой ассортимент морской капусты (приложение 4).
2.3. Определение йода в организме учащихся школы
На следующем этапе своей работы определила содержание йода в организме ребят нашей школы. Для его определения использовала метод Б. А. Старожука.
В исследовании приняли участие 15 школьников (приложение 5).
Проба была проведена методом йодной сетки. Учащимся было предложено:
взять 3-5% раствор йода и смочить им ватную палочку;
нанести раствор йода на внутреннюю поверхность руки в виде сетки (либо в виде трех полосок, разной ширины);
после нанесения сетки пронаблюдать, через какое время она исчезнет.
Если сетка исчезает через:
3-4 часа, то йод организму просто необходим;
6-8 часов – нехватка йода не так заметна;
сутки – йод в организме в норме.
Результаты показали, что в среднем у учащихся наблюдается достаточный уровень йода в организме, однако, около 20% имеют очень низкий уровень, это указывает на необходимость профилактики йододефицита. Иначе недостаток йода может привести к тяжелым заболеваниям.
Заключение
В ходе работы была изучена польза йода для организма человека. Цель, поставленная в начале работы, достигнута. Задачи, которые были определены для достижения цели, были выполнены. Таким образом, гипотеза о том, что йод – самый важный микроэлемент для организма человека, подтверждена.
Йод играет важную роль в процессах развития, обмена веществ в организме человека. Он не может быть заменен никаким другим химическим элементом. В своем исследовании выяснила, что содержание йода в организме очень важно, нельзя допускать его недостатка, а также переизбытка, так как оба случая опасны.
Недостаток этого микроэлемента в организме человека приводит к заболеваниям щитовидной железы: эндемического зоба, кретинизма или врожденной умственной отсталости. Кроме того, люди чувствуют повышенную усталость, апатию, нервные расстройства и другие симптомы «неясной болезни». Особо опасен йодный дефицит для интеллектуального развития детей.
Избыток йода, так же может быть опасен для здоровья человека. В высоких концентрациях йод проявляет токсичность, приводит к патологии щитовидной железы, поражениям кожи и дыхательных путей, ощущению усталости, слабости, депрессии.
В период полового созревания количество йода в организме уменьшается, так как возрастает умственная нагрузка в школе, нужно большее количество микроэлементов для нормальной работы организма. А так как наиболее употребляемая пища не богата йодом, возникает его дефицит. Выровнять и поддерживать уровень йода можно с помощью медицинских препаратов, содержащих йод, но перед этим лучше проконсультироваться с врачом.
С целью профилактики йододефицитных состояний в питании учащихся в обязательном порядке 1-2 раза в неделю должна включаться рыба, морепродукты, фрукты, приготовление блюд обязательно с применением йодированной морской соли.
Также считаю, что для улучшения ситуации по данной проблеме необходимо вести и просветительскую работу среди населения. Необходимо следить за содержанием йода в организме и тогда Вы будете здоровы!
В результате изучения литературы и интернет-ресурсов, анкетирования школьников, определения содержания йода в их организме была создана информационная памятка про йод (приложение 6).
Список литературы
Аликберова Л.Ю. Книга по химии для любознательных. М.: Химия, 1995 г.
Гельджинс, Ю.А. Определение содержания йода в продуктах питания/ Ю.А. Гельджинс, П.Л. Синкевич // Химия в школе. – 2007. – № 1.
Интернет-ресурсы:
https://ru.m.wikipedia.org/wiki/Иод
https://krdgp3.ru/novosti/rol-yoda-v-organizme/
https://mobile.studbooks.net/1917590/meditsina/nemnogo_istorii
https://okd-center.ru/devyat-priznakov-nedostatka-yoda-v-organizme
https://the-challenger.ru/eda/produkty/10-produktov-v-kotoryh-bolshe-vsego-joda/
https://studfile.net/preview/7800895/
Приложение 1
Йододефицитные патологии
гипотиреоз (крайние проявления у детей – кретинизм (фото 1), у взрослых микседема (фото 2);
базедовая болезнь (в большей степени страдает женский пол, которой в той или иной форме болеют около 20% граждан) (фото 3);
эндимический зоб (фото 4);
упадок сил, снижение работоспособности, сонливость, развитие отеков конечностей, туловища, лица;
повышенный уровень холестерина;
прибавление массы тела;
брадикардия (вид аритмии с низкой частотой сердечных сокращений);
запоры;
понижение интеллектуального уровня: замедление умственной реакции, нарушение когнитивных функций, внимания.
г лухонемота;
различные виды параличей.
Фото 1. Кретинизм Фото 2. Микседема
Фото 3. Базедова болезнь Фото 4. Эндемический зоб
Приложение 2
Продукты, содержащие йод
1 . Клюква содержит в себе огромное количество антиоксидантов, ценных витаминов, элементов и веществ, среди которых ‒ витамин С, витамин К, способствующие лучшему усвоению кальция, клетчатки и йода. В 100 г клюквы содержится примерно 350 мкг йода.
2 . Клубника: в этой сладкой красной ягоде достаточное количество йода ‒ в одной чашке почти 10% суточной нормы потребления, около 13 мкг. Кроме того, клубника укрепляет иммунитет за счёт витамина C, регулирует кровяное давление, а также, согласно исследованиям, снижает уровень «плохого холестерина».
3 . Чернослив ‒ всего в пяти штучках чернослива содержится 13 мкг йода. Кроме того, он препятствует появлению серьёзных болезней (например, рака); регулирует уровень сахара в крови, что может спасти от появления диабета 2 типа и ожирения; снижает холестерин и укрепляет кости. В черносливе также содержится витамин К, а ещё бета-каротин. Согласно исследованию, проведённому The Harvard School of Public Health в 2013 году, потребление продуктов, содержащих этот растительный пигмент, улучшает настроение и делает людей счастливее.
4 . Креветки ‒ 100 г этих ракообразных содержится около 40 мкг йода. Но креветки станут отличным вариантом ужина не только из-за этого ‒ они являются чуть ли не единственным источником мощнейшего антиоксиданта астаксантина. Особенно хорошо астаксантин сумел себя проявить в улучшении работы мозга и центральной нервной системы. Согласно исследованию, астаксантин положительно влияет на память человека и снижает риск заболеваний мозга.
5. Треска ‒ превосходный источник белка для тех, кто следит за своим питанием: белая рыба имеет мало жиров и калорий, но много витаминов и элементов, включая йод. В одной порции (100 г) содержится 110-135 мкг йода. Также треска богата кальцием, магнием, калием, фосфором, витамином Е и витаминами группы В, особенно витамином В12, который принимает участие в нормальной работе сердечно-сосудистой системы.
6. Тунец более жирная рыба, чем треска, но от этого не менее полезная. В тунце много калия, фосфора, кальция, магния, железа и йода (в 100 г около 18 мкг). Среди ценных свойств тунца ‒ его способность предотвратить инсульт. Недавние исследования смогли обнаружить, что у тех, кто потребляет тунца четыре-пять раз в неделю, риск возникновения инсульта снижен на 30%.
7 . Грудка индейки ‒ ещё один отличный и здоровый источник йода (около 37 мкг на 100 г). Индейку любят все: и спортсмены за большее количество белка, и худеющие за маленький процент жира. Но любить её стоит и за высокую концентрацию полезных веществ: кальция, калия, цинка, железа, фосфора и витаминов группы В.
8. Картофель. Многие стараются оградить себя от потребления картофеля, ведь в нём много крахмала, который может принести лишние килограммы. Но иногда включать в свой рацион картофель всё-таки нужно: он содержит железо, фосфор, кальций и цинк — все вместе они способствуют улучшению здоровья костей; витамин В6, который правильно усваивает белки и жиры и предотвращает нервные расстройства; а также калий, магний и йод. В одной средней картофелине присутствует около 60 мкг йода, что является почти половиной нормы суточного потребления. Но есть картофель лучше в запечённом виде, нежели в виде пюре, в которое ещё добавляется сливочное масло и жирное молоко.
9 . Белая фасоль. Блюда из фасоли не только вкусны и богаты йодом, но ещё и очень полезны: в бобах полно клетчатки, преимущества потребления, которой нам уже хорошо известны. Вместе с тем бобы обладают низким гликемическим индексом, что чрезвычайно важно для диабетиков, так как уровень ГИ способствует повышению/понижению уровня сахара в крови. Помимо клетчатки и белка, белая фасоль богата магнием, медью, цинком, фолиевой кислотой, которая необходима для создания новых клеток в организме и поддержания их в нормальном состоянии, и, конечно же, йодом ‒ в 100 г фасоли его содержится чуть больше 30 мкг.
10. Морская капуста настоящий рекордсмен по содержанию йода наравне с клюквой ‒ 300 мкг в 100 граммах, это больше суточной нормы в два раза! Кроме того, в морской капусте всего 25 калорий (на 100 г), почти нет жиров и углеводов ‒ настоящая находка для вечно худеющих.
Приложение 3
Анкетирование
Знаете ли Вы, в каких продуктах содержится йод? Назовите их.
Как часто вы употребляете морскую капусту?
Знаете ли вы, какое воздействие производит йод на организм человека?
Знаете ли Вы, какие медицинские препараты содержат йод? Назовите их.
Приложение 4
Фото 5. Йодированная соль
Фото 6. Салат из морской капусты Фото 7. Салат из морской капусты
П риложение 5
Фото 8. До начала исследования Фото 9. Через 3 часа
П риложение 6