XVIII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Количественное определение аскорбиновой кислоты в соках промышленного производства

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Костенников А.Д. 1

---

1МОУ СОШ #27

Трофимова А.А. 1

---

1МОУ СОШ #27

Работа в формате PDF

141.3 KB

Автор работы награжден дипломом победителя II степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

1. ВВЕДЕНИЕ

В представленной исследовательской работе на тему "Количественное определение аскорбиновой кислоты в соках промышленного производства" рассматривается история выявления витаминов как химической составляющей продукта, а также их роль в жизни и здоровье человека. Проект содержит формулы вычисления количества аскорбиновой кислоты в соках промышленного производства.

Цель исследования: исследовать содержание аскорбиновой кислоты в соках промышленного производства.

Задачи исследования:

изучить теоретический материал об аскорбиновой кислоте;

провести количественный анализ соков промышленного производства;

сравнить результаты анализа.

Объект исследования: соки.

Предмет исследования: аскорбиновая кислоты

Методы исследования: титрометрический количественный анализ (йодометрия), расчет по формулам.

Область практического использования результатов:

в рационе спортсменов, у которых требуется постоянное пополнение витаминов.

в рекомендации покупателю для выбора более полезных соков.

2. ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

2.1. Что такое витамины?

Витамины – это жизненно важные вещества, играющие важную роль в обмене веществ и поступающие с пищей из вне. Витамины способствуют укреплению здоровья, увеличивают сопротивляемость организма к простудным и инфекционным заболеваниям, повышают работоспособность.
С давних времен известно, что если в питании человека отсутствуют свежие овощи и фрукты, у него развиваются тяжелые заболевания.

Химическая природа витаминов была открыта после установления их биохимической роли. Их условно обозначали буквами латинского алфавита А, В, С, D т. д. эти обозначения сохранились до наших дней.

2.2. Историческая справка о витаминах

От неизвестной болезни умирали целые экипажи исследователей в полярных экспедициях, а также моряки в дальних плаваниях.

Двухмачтовый борт «Иркутск» получивший задание обследовать северное побережье Сибири от устья Лены до Колымы, вышел 20 августа 1735 года из Ленской дельты в открытое море, имея на борту 50 человек команды.

Но уже через 9 дней корабль был затерт льдами и стал на зимовку. Через некоторое время среди зимовщиков вспыхнула тяжелая болезнь. Люди постепенно слабели, у них воспалялись и начинали кровоточить слизистые оболочки и десны, выпадали зубы, распухали суставы.

Это была цинга – бич длительных морских и полярных путешествий. К концу зимовки из экипажа «Иркутск» уцелели всего 9 человек. Остальных, включая капитана, унесла цинга.

Некоторые мореплаватели еще в 18 веке подметили, что цинга возникает при питании однообразной пищей и легко излечивается, если больные начинают получать пищу, богатую овощами и фруктами. Но причины вызывающие цингу, продолжали оставаться неизвестными.

2.3. Открытие витаминов

Еще в XVII в. Имелись отдельные сообщения ученных о том, что у человека при длительном и скудном питании могут возникать опасные болезни (цинга, рахит, куриная слепота и др.), часто заканчивающиеся смертельным исходом.
Во второй половине XIХ в. У ученых не было сомнений, что исходные симптомы болезней наблюдается у ряда домашних животных. Для выяснения причин возникновения этих опасных болезней был проведен ряд исследований, в основе которых лежало применение различных искусственно составленных пищевых смесей.

В 1880 г. Николай Иванович Лунин проводил опыты с белыми мышами, питавшимися цельным молоком и его искусственным аналогом. Он доказал, что кормление мышей искусственным заменителем молока приводило к их гибели.

На основании этих опытов Лунин пришел к выводу, что для поддержания нормального физиологического состояния организма необходимы какие-то неизвестные вещества, содержащиеся в молоке и отсутствующие в искусственной пищевой смеси.

В 1912 г. польский ученый КазимежФунк выделил из рисовых отрубей вещество, излечивающее от заболевания бери-бери, и назвал его витамином (от лат. Vita – жизнь и амин), т.к. решил, что характерным признаком подобных веществ является наличие азота.

Позднее оказалось, что некоторые из них могут совсем не содержать азота, однако термин «витамины» получил широкое распространение и упрочился в науке.

Исследования Функа послужили началом всестороннего широкого изучения витаминов. В результате витаминология (учение о витаминах) выросла в большую, бурно развивающуюся область знаний.[4]

2.4. Витамины в химии

Витамины – низкомолекулярные органические вещества разного химического строения, объединенные по признаку их строгой необходимости для жизнедеятельности организмов.

Исследования последних лет показали, что в нашем организме витамины участвуют в образовании ферментов. Отсутствие витаминов приводит к задержке образования ферментов и к нарушению биохимических реакций, которые они обусловливают.

Это приводит к серьезным расстройствам веществ. Вот почему недостаток или отсутствие в организме какого-либо витамина приводит к тяжелому нарушению обмена веществ.

Классификация и номенклатура витаминов

Витамин С (аскорбиновая кислота) представитель водорастворимых витаминов, белое кристаллическое вещество, хорошо растворимое в воде, кислое на вкус. Так же витамин С проявляет фармакологические свойства.

2.5 Симптомы и болезни при недостатке витаминов

Бледная кожа, ломкие волосы, потухший взгляд – с таким печальным видом провожает зиму большая часть населения. Вердикт врачей, как правило, один вам бедный организм просто изголодался по витаминам.

При недостатке того или иного витамина возникает гиповитаминозом, который ведет к ослаблению организма. Отсутствие в пище какого-либо витамина ведет к глубоким нарушениям обмена веществ – авитаминозу, к тяжелым заболеваниям, которые могут закончиться гибелью организма. К отравлению организма – гипервитаминозу – может привести излишнее употребление витаминов.

Нехватку витаминов принято называть авитаминозом, но это ошибка. Авитаминоз – это серьезная болезнь, которая может появиться скорее у жителей Севера.

Симптомы при нехватке каких-либо витаминов

Если своевременно не получать витамин С в нужном количестве развивается тяжелая болезнь – цинга. И если не лечиться вовремя, человек умирает. Суточная потребность витамина С для взрослого человека составляет 50-75 мг.

Когда организм совсем не получает витамин А (ретинол) или получает в недостаточном количестве, поражаются различные органы: наружная оболочка глаза, легкие, кишечник. Эти органы воспаляются, а иногда на них появляется гнойнички.

При недостатке витамина А у людей повышается восприимчивость к инфекционным болезням, а иногда возникает и особое заболевание, так называемое «куриная слепота». Т.е. витамин А необходим для нормального зрения. Витамин А влияет и на рост молодого организма. При недостатке этого витамина в пище дети плохо растут. Суточная потребность витамина А примерно составляет 1мг.

Витамины группы В регулируют многие ферментативные реакции обмена веществ, особенно белков, аминокислот, нуклеиновых кислот.

Витамин В1 влияет на многие процессы обмена веществ. Его наличие в организме необходимо для нормальной деятельности нервной системы. Когда организм не получает витамин В1, возникает тяжелый авитаминоз.

У заболевших таким авитаминозом людей расстраивается деятельность нервной системы: начинались судороги, развивались параличи. Это болезнь приводила к смертельному исходу. Так же отсутствие или недостаток витамина В1 может привести к болезни «бери-бери». В сутки нашему организму требуется 2 – 3 мг витамина В1.

Витамин В12 необходим для нормального кроветворения, при его недостатке развивается малокровие. Суточная потребность этого витамина составляет 0,001 мг.

Витамин В6 необходим организму для белкового и жирового обмена. Он синтезируется так же флорой человека, но организм нуждается в дополнительном поступлении с пищей. Суточная потребность 2-3 мг.

Витамин Д играют важную роль в обмене кальция и фосфора. Когда в пище не хватает витамина Д, у детей развивается рахит. При рахите рост ребенка замедляется, скелет неправильно формируется, так как содержание солей в костях оказывается пониженным.

В связи с этим у больных детей искривлены ноги, голова непомерно велика, изменение в строении ребер и деформация грудной клетки, живот увеличен, запаздывает и нарушается образование зубов. Также витамин Д синтезируется в коже под действием ультрафиолетовых лучей солнца.

Витамин РР необходим для нормального протекания в организме окислительно-восстановительных процессов, участвует в образовании гормонов над почечников. При недостатке витамина РР развивается болезнь – пеллагра, при которой происходит нарушение функции органов пищеварения, появляются слабость и нарушение психики, на коже пузыри и пятна. Человек в сутки должен употреблять около 20 мг витамина РР.

Фрукты и овощи, содержащие витамины

2.6. Как сохранить витамины в продуктах?

При кулинарной обработке пищи часто разрушаются находящиеся в ней витамины. Поэтому каждый должен знать, как нужно готовить пищу, чтобы сохранить в ней как можно больше витаминов.

Установлено, что витамин А во время варки пищи почти не разрушается. Но при длительном хранении пищевых продуктов, например при сушке, происходит его разрушение. Более сильное действие оказывает высокая температура на витамины группы В.

Так, мясо теряет после варки от 15 до 60% этих витаминов. В результате тепловой обработки продукты растительного происхождения теряют около 1/5 витаминов группы В.

Витамин С разрушается очень легко под воздействием различных условий. Так, например, к его разрушению ведет соприкосновение с воздухом. И овощи, в которых содержится этот витамин, надо очищать и нарезать только перед самой варкой и ставить на огонь в кастрюле с закрытой крышкой.

Витамин С разрушается и под действием высокой температуры в присутствии воздуха. Чтобы избежать большой его потери, продукты, в которых он содержится, не следует класть перед варкой в холодную воду. Лучше опускать их сразу в кипящую воду и варить недолго. Соприкосновение с металлом также ведет к разрушению витамина С.

Поэтому овощи лучше всего варить в эмалированной посуде. Если сваренную пищу съедают лишь через несколько часов после приготовления, то за это время витамин С почти полностью разрушается. Значит, овощные блюда нужно употреблять сразу после их приготовления.

Каждый человек должен ежедневно получать с пищей продукты, которые содержат все необходимые витамины. Много их в свежих овощах и фруктах. Зимой, когда нам особенно не хватает витаминов, источником некоторых из них могут быть, например яблоки, сырая морковь, капуста, сливочное масло, яйца. Кроме того к пище, по указанию врачей добавляют препараты витаминов, изготовляемые на фармацевтических фабриках.[3]

2.7 Фрукты и овощи, которые содержат самое наибольшее количество витамина С

3. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

3.1. Определение содержания аскорбиновой кислоты в соках промышленного производства

Я решил проверить действительно ли содержание аскорбиновой кислоты соответствует рекламным данным на упаковке с соком. Методика определения аскорбиновой кислоты в 100%-ных соках промышленного производства аналогична методике анализа фруктов – йодометрия.

В качестве пробы взяли три образца сока разных марок, купленного в магазине. Постарались приобрести соки разной ценовой категории. Отобрали по 10 мл каждого сока и разбавили водой до 100 мл. получили по 100 мл раствора каждого сока.

3.1.1.Определение содержания аскорбиновой кислоты в апельсиновом соке «ОБРАЗЕЦ 1»

На титрование пробы сока «ОБРАЗЕЦ 1» затрачено 440 капли йода.

V(I2)р-ра= 440*0,13 мл= 57,2 мл

m(I2)p=57,2мл*1,09г/мл=62,348 г

Зная массу раствора йода, вычислили чистую массу йода в растворе:

m(I2)=(62,348*0,125)/100=0,078 г

v(I2)=0,078г/254(г/моль)=0,0003 моль

(I2): (С6Н8О6)= 1:1, значит (С6Н8О6)=0,0003 моль

m (С6Н8О6)= (С6Н8О6) * M (С6Н8О6);

m (С6Н8О6)= 0,0003 моль* 176 г/моль=0,052 г (масса витамина С в 10мл сока)

Расчет массы аскорбиновой кислоты в 100 мл сока:

m(C6H8O6)=(0,052г*100мл)/10мл=0,52 г

Расчет содержания аскорбиновой кислоты в 100 мл сока:

(C6H8O6)=(0,052г*100%)/100 г=0,52%

3.1.2.Определение содержания аскорбиновой кислоты в апельсиновом соке «ОБРАЗЕЦ 2»

На определение аскорбиновой кислоты затрачено 321 капели йода.

V(I2)р-ра= 321*0,13 мл= 41,73 мл

m(I2)p=41,73мл*1,09г/мл= 45,49 г

Зная массу раствора йода, вычислили чистую массу йода в растворе:

m(I2)=(45,49*0,125)/100=0,057 г

v(I2)=0,057г/254(г/моль)=0,0002 моль

(I2): (С6Н8О6)= 1:1, значит (С6Н8О6)=0,0002 моль.

m (С6Н8О6)= (С6Н8О6) * M (С6Н8О6);

m (С6Н8О6)= 0,0002 моль* 176 г/моль=0,0352 г (масса витамина С в 10 мл сока)

Расчет массы аскорбиновой кислоты в 100 мл сока:

m(C6H8O6)=(0,0352г*100мл)/10мл=0,352 г

Расчет содержания аскорбиновой кислоты в 100 мл сока:

(C6H8O6)=(0,352г*100%)/100 г=0,352%

3.1.3.Определение содержания аскорбиновой кислоты в апельсиновом соке «ОБРАЗЕЦ 3»

На титрование пробы яблочного сока «ОБРАЗЕЦ 3» затрачено 195 капель йода.

V(I2) р-ра= 195*0,13 мл= 25,35 мл

m(I2)p=25,35мл*1,09г/мл= 27,63 г

Зная массу раствора йода, вычислили чистую массу йода в растворе:

m(I2)=(27,63*0,125)/100=0,0345 г

v(I2)=0,0345г/254(г/моль)=0,0001 моль

(I2): (С6Н8О6)= 1:1, значит (С6Н8О6)=0,0001 моль.

m (С6Н8О6)= (С6Н8О6) * M (С6Н8О6);

m (С6Н8О6)= 0,0001 моль* 176 г/моль=0,0176 г (масса витамина С в 10 мл сока)

Расчет массы аскорбиновой кислоты в 100 мл сока:

m(C6H8O6)=(0,0176г*100мл)/10мл=0,176 г

Расчет содержания аскорбиновой кислоты в 100 мл сока:

(C6H8O6)=(0,176г*100%)/100 г=0,176%

3.2. Результаты анализа соков промышленного производства

Таблица 1. Результаты анализа соков промышленного производства

Из Таблицы 1 видно, что апельсиновый сок «ОБРАЗЕЦ 1», содержит больше аскорбиновой кислоты, чем остальные.

4.ВЫВОДЫ

Мной был проведен количественный анализ соков промышленного производства. После проведения анализа и обработке полученных данных установлено, что в соках промышленного производства содержится норма аскорбиновой кислоты для употребления в пищу, но больше всего аскорбиновой кислоты содержится в соке «ОБРАЗЕЦ1».

Использование результатов исследования

В области здорового и рационального питания;

В рационе спортсменов, у которых требуется постоянное пополнение витаминов;

В рекомендации покупателю для выбора более полезных соков;

В составлении меню сбалансированного питания

5.СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ:

1. Балабанова В. В., Максимцева Т.А. Предметные недели в школе: биологии, экологии, здоровый образ жизни. Волгоград: Учитель, 2001.

2. Габриелян О.С., Маскаев Ф.Н. и др. Химия-10. М.: Дрофа, 2001.

3. Энциклопедия для детей. Химия. М.: Аванта+, 2001.

4. Елина О.Ю. Открытие витаминов. Химия (ИД «Первое сентября»), 1997, № 43, с. 2 – 3.

5. Андреева С.Ю., Солянкина Н.Л. Рекомендации к организации исследовательской работы учащихся. Красноярск: ККИПКР, 2000.