XVIII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Куриное яйцо - источник здоровья человека
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
ВВЕДЕНИЕ
Здоровье – это то, что необходимо ценить, и к чему бережно относиться, ведь не случайно существует пословица: «Здоровье за деньги не купишь». Но, к сожалению, у подрастающего поколения всё больше учащаются случаи проблем со здоровьем глаз.
По статистике в возрасте 12-14 лет, у подростков наблюдается прогрессирование имеющейся ранее близорукости, либо её появление. На это влияют многие факторы: общее состояние здоровья организма, чрезмерные зрительные нагрузки, низкая физическая активность, недостаточная освещенность рабочей зоны и многое другое. Поэтому многие задаются вопросом: «Как сохранить здоровье глаз?». Существует несколько правил профилактики, одно из них - правильное питание.
Правильное питание включает в себя употребление необходимых организму витаминов и минералов, поэтому нужно включить в свой рацион максимальное количество продуктов, полезных для глаз.
Одними из таких обязательных продуктов являются яйца, включающиеся в специальную диету при заболеваниях глаз, потому что в них содержится большое количество лютеина и зеаксантина, которые защищают органы зрения от воздействия ультрафиолетовых лучей и препятствуют развитию патологий. Но тогда возникает другой вопрос: «А как понять, что яйцо, которое вы съели на завтрак, действительно было полезно, и в нем было достаточное количество лютеина и зеаксантина?». Этот вопрос и является проблемой моего проекта.
Актуальность
Я выбрала эту тему по четырем причинам. Во-первых, я очень хотела, чтоб мой проект был хоть немного связан с моей дальнейшей профессией (научный сотрудник в области химии/химик-исследователь). Во-вторых, еще в ходе участия в Химических турнирах меня очень заинтересовала тема химии пигментов. В-третьих, в ходе поиска необходимой информации о цвете желтка, стало известно, что он зависит от наличия каротиноидов и их типа, но никаких точных данных о их содержании в яичном желтке нам с моим руководителем найти не удалось. В-четвертых, все больше и больше лицеистов сталкиваются с проблемами со зрением, а лютеин, в свою очередь, является основным элементом, полезным для глаз. Известно, что он содержится в белокочанной капусте, брокколи и яйцах.
Гипотеза
Количество лютеина в домашнем яйце больше, чем в яйцах от промышленных производителей.
Цель
Количественная оценка содержания лютеина в составе желтков куриных яиц разных производителей.
Задачи
Изучить информацию о том, какие бывают яйца;
Узнать, когда человек начал употреблять яйца в пищу;
Найти информацию о том, какие вещества содержатся в курином яйце;
Узнать, в чем польза витаминов группы B, витамина A, витамина D, Омега-6, а так же микроэлементов: железа, йода и цинка для человека;
Узнать, что такое лютеин и зеаксантин, и в чём их польза;
Вспомнить, что такое экстракция, и решить, какие растворители нужны для исследования;
Изучить метод йодометрии;
Понять, в чем заключается суть метода Маргошеса, найти, что необходимо для проведения титриметрического определения йодного числа по этому методу.
Глава 1. Теоретическая часть
Какими бывают яйца?
Яйца бывают разные. Наиболее популярны в пищу куриные, гусиные и утиные яйца, но еще едят индюшачьи, страусиные, перепелиные и яйца других птиц.
А также куриные яйца, поступающие в продажу, разделяют по категориям. Категории по свежести разделяются на столовые и диетические. По типу – на третьи, вторые, первые, отборные и высшие.
. Когда человек начал употреблять яйца в пищу?
Люди начали есть яйца с тех пор, как появились первые люди – около 6 миллионов лет назад. В яйцах содержится много белка, и их было очень легко достать.
К 7000 г. до н. э. в Китае и Индии люди начали держать куриц в домашнем хозяйстве и употребляли уже домашние яйца, поэтому перестало быть необходимо добывать их в дикой природе. Но на Западе куриные яйца получили распространение гораздо позднее, только к 800 г. до н. э. или даже позже. А люди в Южной части Африки не начали есть куриные яйца примерно до 500 г. до н. э. До этого европейцы и жители Западной Азии выращивали только уток и гусей, питались их яйцами.
1.3. Какие вещества содержатся в курином яйце?
В химическом составе куриного яйца больше десяти основных витаминов - витамины группы B (холин, B1, B2, B6, B9, B12), A, C, D, E, K, H и PP, а также Омега-6, лютеин, зеаксантин и практически вся таблица химических элементов Д. И. Менделеева – железо, йод, цинк, калий, кальций, магний, селен, медь, марганец, хлор, сера, хром, фтор, молибден, бор, ванадий, олово, титан, кремний, кобальт, никель, алюминий, фосфор и натрий.
Куриное яйцо состоит из белка и желтка. Белок – поставщик натурального легкоусваиваемого протеина. А желток, в свою очередь, содержит жирорастворимые витамины, а также холестерин. Яичный куриный желток содержит высокое количество жира, но это, в основном, полиненасыщенные жирные кислоты и мононенасыщенные жирные кислоты, на насыщенные жирные кислоты приходится меньший процент содержания.
В чем польза витаминов группы B, витамина A, витамина D, Омега-6, а также микроэлементов: железа, йода и цинка для человека?
Витамины группы B – это целая группа соединений, в состав которых входит азот. Они являются водорастворимыми и играют важную роль в обмене веществ, а также:
нормализуют работу нервной и сердечно-сосудистой системы;
улучшают работу кишечника, состояние кожи;
поддерживают эмоциональное здоровье, помогают справляться со стрессами, депрессиями, повышенными эмоциональными нагрузками;
участвуют в росте клеток, в энергообмене и в работе мышц;
укрепляют иммунитет и увеличивают сопротивляемость организма к различным заболеваниям.
Каждый витамин имеет не только свой номер, но и название, а также свое назначение.
Холин – витамин, ответственный за сахар в крови. Этот витамин важен для нормальной работы нервной системы, полезен при стрессах, кроме успокаивающего действия, холин оказывает помощь мыслительным способностям. Но главное – этот витамин регулирует уровень сахара в крови. Также нормализует жировой обмен.
B1 (тиамин) – витамин энергии. Помогает превращать энергию в жиры, белки и углеводы. Укрепляет нервную систему и улучшает мыслительные способности.
B2 (рибофлавин) – витамин красоты. Принимает участие во всех обменных процессах организма. Улучшает состояние кожи, слизистых оболочек, ногтей, волос, полезен для зрения, способствует выработке гемоглобина.
B6 (пиридоксин) – витамин для нервной системы. Участвует в регуляции активности нервной системы, выработке эритроцитов, синтезе гемоглобина и антител, способствует нормальному обменууглеводов.
B9 (фолиевая кислота, витамин M) – женский витамин. Незаменим для беременных женщин, так как помогает плоду правильно развиваться. Фолиевую кислоту необходимо принимать и детям в период роста организма. Также способствует легкому протеканию беременности, а также нормализации эмоционального фона до и после родов.
B12 (кобаламин) – витамин против анемии. Участвует в процессах роста и деятельности нервной системы, способствует образованию эритроцитов. Предотвращает развитие анемии.
Витамин A включает значительное число жирорастворимых соединений, важнейшими среди которых являются ретинол, ретиналь, ретиноевая кислота и эфиры ретинола. Данный витамин выполняет множество функций в организме: способствует росту и регенерации тканей, обеспечивает эластичность кожи и волос. Оказывает антиоксидантное действие, повышает иммунитет, усиливает сопротивляемость организма к инфекциям. Одна из важных функций - предотвращение гемералопатии (нарушение сумеречного зрения/куриная слепота).
Витамин D способствует задержанию в организме человека фосфора и кальция, и построению зубов и костной ткани. В организм человека данный витамин поступает с продуктами питания, но также может образовываться в организме человека под действием ультрафиолетовых лучей солнца или кварцевой лампы.
Омега-6 регулирует работу мозга, рост и развитие организма в целом, стимулирует рост волос и обновление клеток кожи, регулирует обмен веществ, поддерживает здоровье костей и репродуктивной системы, а также стимулирует воспалительные процессы.
Железо необходимо нашему организму, так как этот микроэлемент участвует в транспорте по телу кислорода при помощи красных кровяных телец, тем самым способствуя процессу дыхания, также с помощью кровотока генерирует магнитное поле и электромагнитные импульсы в нервных клетках, а еще помогает образованию тканей и подаче в них питательных веществ.
Йод - «микроэлемент жизни». Именно от этого элемента зависит практически вся работа организма, так как его основная роль - участие в образовании гормонов щитовидной железы. Тироидные гормоны отвечают за обмен веществ, управляя расходом белков, жиров и углеводов, регулируют деятельность мозга и нервной системы, половых и молочных желез, а также рост и развитие ребенка.
Цинк - микроэлемент, который регулирует рост человека, предохраняет печень и желчь от воздействия вредных веществ, предупреждает диабет, обеспечивает нормальное функционирование органов чувств человека, а также стимулирует деление клеток.
Что такое лютеин и зеаксантин, и в чём их польза?
Лютеин - это пигмент природного происхождения, относящийся к группе оранжевых каротиноидов.
Лютеин и образующийся из него в тканях глаза зеаксантин являются главным пигментом желтого пятна, расположенного в центре сетчатой оболочки глаз. Именно эта область отвечает за ясное и качественное зрение. Лютеин и зеаксантин избирательно поглощают вредоносную голубую часть спектра светового потока (защитная экранирующая функция) и нейтрализуют разрушающее воздействие, если какая-то часть лучей все же проникла в нежные структуры сетчатки (антиоксидантная функция). Обнаружено это было только в 1985 году и произвело настоящую сенсацию. Через несколько лет во всем мире начались многочисленные клинические исследования. Оказалось, что дефицит лютеина приводит к накоплению разрушительных изменений в тканях глаза и к необратимому ухудшению зрения. Особенно актуально это стало сейчас, когда из-за уменьшения озонового слоя возросло количество ультрафиолетовых лучей, и когда в нашу жизнь активно вошли компьютеры.
Что такое экстракция? Какие растворители нужны для исследования?
Экстракцией называют процесс извлечения вещества, растворенного в одном растворителе, другим растворителем (экстрагентом), который не смешивается с первым и лучше растворяет извлекаемое вещество.
Экстракцию широко применяют в фармации для извлечения из растительного сырья эфирных масел, алкалоидов и других физиологически активных веществ.
Экстракция основана на законе распределения: извлечение вещества тем полнее, чем больше коэффициент его распределения, отличается от единицы.
Экстракция может быть однократной, когда экстрагент добавляется в один прием, и дробной - добавление экстрагента проводится порциями в несколько приемов. После добавления экстрагента, встряхивания и отстаивания проводят разделения фаз.
Так как входе эксперимента необходимо отделить лютеин от желтка, то нужно растворить это вещество в специальном растворителе. Для этой цели подойдут: ацетон, метилэтилкетон, дихлорметан, хлороформ, диоксид углерода, метанол, этанол, пропан-2-ол, гексан.
В чем сущность метода йодометрии? Что означает «йодное число»?
Йодометрия - метод окислительно-восстановительного титрования, основанный на реакциях, связанных с окислением восстановителей свободным йодом I2 или с восстановлением окислителей йодидом калия KI.
К достоинствам метода йодометрии можно отнести следующие:
Большая точность по сравнению с другими методами окислительно-восстановительного титрования.
Растворы йода окрашены, и титрование можно проводить без индикатора. Желтая окраска ионов I3− при отсутствии других окрашенных продуктов отчетливо видна при очень малой концентрации (5∙10−5н.).
Йод хорошо растворяется в органических растворителях, поэтому метод широко применяется для титрования в неводных средах.
Йодное число — масса йода (в г), присоединяющегося к 100 г органического вещества. Йодное число, которое характеризует содержание двойных связей в ненасыщенном соединении, определяют при исследовании жиров, а также при анализе жирных кислот и установлении содержания реагирующих с йодом примесей в ароматических углеводородах.
Йодное число вычисляют по формуле:
где V1 – объем натрия тиосульфата раствора 0,1 М, израсходованный на титрование в основном опыте, мл; V2 – объем натрия тиосульфата раствора 0,1 М, израсходованный в контрольном опыте, мл; a – навеска испытуемого вещества, г; 0,01269 – титр натрия тиосульфата раствора 0,1 М по йоду, г/мл.
В чем заключается суть метода Маргошеса? Что необходимо для проведения титриметрического определения йодного числа по этому методу?
Метод Маргошеса является ускоренным методом определения йодного числа. Хотя он и уступает по точности вышеописанным методам, но может использоваться для анализа жиров, содержащих жирные кислоты с сопряженными кратными связями. В качестве реагента используется раствор Маргошеса, содержащий йодноватистую кислоту.
В спиртовых растворах образование из йода йодноватистой кислоты происходит в ничтожных количествах, но ускоряется в присутствии ненасыщенных связей и особенно в избытке воды. Образующаяся йодноватистая кислота взаимодействует по этиленовым связям быстрее галоидов. Избыток непрореагировавшего йода оттитровывают тиосульфатом натрия.
Глава 2. Исследование
2.1. Выбор метода исследования
Чтобы достичь поставленной мною цели, мне необходимо выбрать метод научного исследования, при котором объект моего исследования - куриные яйца, будет изучаться в специально созданных условиях. Таковым методом является эксперимент.
Эксперимент, как метод исследования, относится к эмпирической группе. Этот метод строится индивидуально в зависимости от выбранной области, на основании теорий или выдвинутых гипотез и происходит в специально контролируемых или управляемых условиях, удовлетворяющих запросу исследования. Стратегия эксперимента предполагает целенаправленно выстроенное наблюдение за выбранным явлением или объектом в заранее определенных гипотезой условиях.
2.2. Выбор методики эксперимента
В ходе анализа найденной информации о строении каротиноидов, а именно наличии в их молекулах кратных связей, я решила использовать йодометрию.
Существует множество методик определения йодного числа, но ускоренным и доступным для проведения в условиях школьной лаборатории является Метод Маргошеса, поэтому я подробно его изучила.
2.3. Техника безопасности при проведении эксперимента
1. Категорически запрещается работать одному в лаборатории, так как в экстренном случае будет некому оказать пострадавшему первую помощь и ликвидировать последствия неудавшегося эксперимента. Работать следует только в отведенное время под контролем преподавателя или других сотрудников.
2. Необходимо соблюдать тишину, чистоту и порядок. Поспешность и неряшливость в работе часто приводят к несчастным случаям. Запрещается держать на лабораторном столе посторонние предметы (сумки, учебники и т.д.).
3. Категорически запрещается принимать, пить и хранить пищу.
4. Каждый должен знать, где находятся средства индивидуальной защиты, аптечка, средства для тушения пожара. Кроме очков, в лаборатории должны быть защитные маски, респираторы и противогазы. Во всех лабораториях в легкодоступных местах находятся средства для пожаротушения.
5. В лаборатории необходимо находиться в застегнутом хлопчатобумажном халате. Это обеспечивает некоторую индивидуальную защиту и позволяет избежать загрязнения одежды.
6. Приступать к работе можно после усвоения всей техники ее выполнения. Если вы испытываете какие-либо сомнения в методике проведения эксперимента или в технике безопасности, прежде чем продолжить работу, проконсультируйтесь с преподавателем.
7. Нельзя проводить опыты в загрязненной посуде. Посуду следует мыть сразу после окончания эксперимента.
8. Категорически запрещается пробовать химические вещества на вкус. Нюхать вещества следует осторожно, не поднося сосуд близко к лицу, а лишь направляя к себе пары или газы легким движением руки, при этом не следует делать полный вдох. Жидкие органические вещества и их растворы запрещается набирать в пипетки ртом, для этого необходимо использовать резиновые груши и другие приспособления.
9. В процессе работы необходимо следить, чтобы вещества не попадали на кожу, так как многие из них вызывают раздражение и ожоги кожи и слизистых оболочек.
10. Все банки, в которых хранятся вещества, должны быть снабжены этикетками с соответствующими названиями.
11. Запрещается нагревать, смешивать и взбалтывать реактивы вблизи лица. При нагревании нельзя держать пробирку или колбу отверстием к себе или в направлении работающего товарища.
12. Необходимо пользоваться защитными очками в следующих случаях:
а) при работе с едкими веществами (с концентрированными растворами кислот и щелочей, при дроблении твердой щелочи и т.д.);
б) при перегонке жидкостей при пониженном давлении и работе с ваккум-приборами;
в) при работе со щелочными металлами;
г) при определении температуры плавления вещества в приборе с концентрированной серной кислотой;
д) при работе с ампулами и изготовлении стеклянных капилляров.
13. Запрещено выливать в раковину остатки кислот и щелочей, огнеопасных и взрывоопасных, а также сильно пахнущих веществ. Для слива этих веществ в вытяжном шкафу должны находиться специальные сосуды с плотно притертыми крышками и соответствующими этикетками («СЛИВ КИСЛОТ», «СЛИВ ЩЕЛОЧЕЙ», «СЛИВ ОРГАНИКИ»).
Работы с легковоспламеняющимися жидкостями (ЛВЖ) следует проводить подальше от огня. Запрещается нагревать летучие и легковоспламеняющиеся жидкости (ацетон, эфиры, спирты, петролейный эфир, бензин, бензол, сероуглерод) на открытом пламени.
Категорически запрещается выливать ЛВЖ в канализацию, ведра и ящики для мусора, так как случайно брошенная спичка может вызвать пожар.
16. Не разрешается бросать в раковину стекла от разбитой посуды, бумагу и вату.
17. После завершения работы необходимо отключить газ, воду, вытяжные шкафы и электроэнергию.
2.4. Эксперимент
Для проведения эксперимента были взяты пять куриных яиц первой категории, но разных производителей, а именно:
«Доброе Подворье». Изготовитель: ЗАО «Птицефабрика «Пышминская», Тюменская область, Тюменский район, с. Онохино;
«Здоровая ферма». Изготовитель: АО «Птицефабрика «Комсомольская», Пермский край, Кунгурский район, п. Комсомольский;
Яйцо домашней курицы
«Деревенское». Изготовитель: АО «Птицефабрика «Евсинская», Новосибирская область, Искитимский район, ст. Евсино;
«Покровские яйца». Изготовитель: ООО «Нижнетагильская птицефабрика», Свердловская область, г. Нижний Тагил.
Необходимое оборудование, приборы и реактивы
Оборудование и приборы: пипетка, бюретка, мерная колба, мерный цилиндр, мерная мензурка, пробирка, стаканы, коническая колба, круглодонная колба, воронки, бюкс, чашка Петри, чашка для выпаривания, химическая ложка, стеклянная палочка, медицинский шприц, фильтровальная бумага, весы, штатив.
Реактивы: яйца, 0,1 н раствор тиосульфата натрия, йод, этиловый спирт, хлороформ, вода, раствор крахмала (индикатор).
2.4.2.Ход работы (для опыта с одним яйцом)
Приготовить 0,1 н раствор тиосульфата натрия (для всех опытов);
Приготовить раствор Маргошеса, растворив 0,625 г йода в 25 мл этилового спирта;
Приготовить раствор крахмала. Так как он будет служить индикатором, то некоторое количество крахмала смешиваем с водой и нагреваем над пламенем спиртовки до набухания. Готовый раствор переливаем из пробирки в бюкс;
Приготовить 10 мл раствора этилового спирта и хлороформа в отношении 10:1;
Взвесить массу необходимого количества желтка;
Влить раствор из п.1 в желток и тщательно перемешать стеклянной палочкой;
Отфильтровать полученную смесь;
К анализируемой пробе добавить 25 мл. раствора Маргошеса;
Оставить раствор в темном месте на 5 минут;
Влить в данную смесь 200 мл дистиллированной воды и хорошо перемешать;
Оттитровать полученную смесь раствором тиосульфата натрия до перехода коричневой окраски в желтую;
Добавить раствор крахмала пипеткой и продолжить титрование до исчезновения фиолетовой окраски.
Данные действия повторяем с остальными желтками. Контрольный опыт проводим с теми же реактивами, но без яиц.
2.5. Результаты исследования
Данные, полученные в ходе опытов, я оформила в таблицу, посчитав йодное число каждого из яиц:
|
№ анализируемого образца |
V1 (Na2S2O3), мл |
V2 (Na2S2O3), мл |
a, г |
I1* |
|
1 |
29,9 |
2,08 |
9,2735 |
|
|
2 |
27,6 |
2,85 |
7,7921 |
|
|
3 |
24,9 |
45,1 |
2,56 |
10,0132 |
|
4 |
38,2 |
2,62 |
3,3420 |
|
|
5 |
35,5 |
2,40 |
5,0760 |
Вывод: таким образом, исходя из приведенной таблицы, можно сказать, что в яйце под номером «3» содержится большое количество ненасыщенных жирных кислот, витамина А и лютеина.
Глава 3. Практическая часть
Создание буклета
Продуктом моего проекта является буклет, в котором кратко изложена информация о том, когда человек начал употреблять яйца в пищу; какие полезные вещества содержатся в яйцах; указано необходимая суточная норма куриных яиц, немного о холестерине и интересный факт о Эркюле Пуаро известной английской писательницы Агаты Кристи.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
По результатам эксперимента оказалось, что йодное число в домашнем яйце наибольшее, и таким образом можно сказать, что количество полезных жирных кислот, витамина А и лютеина в домашних яйцах выше, чем в яйцах от промышленных производитей.
Как итог можно сказать, что в рацион нужно добавлять домашние куриные яйца, потому что в них содержится большое количество микроэлементов, витаминов полезных для здоровья, и редко когда в них содержатся химические примеси.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Barker FM 2nd, Snodderly DM, Johnson EJ, Schalch W, Koepcke W, Gerss J, Neuringer M. Nutritional manipulation of primate retinas, V: effects of lutein, zeaxanthin, and n-3 fatty acids on retinal sensitivity to blue-light-induced damage. Invest Ophthalmol Vis Sci. 2011 Jun 6;52(7):3934-42. Print 2011 Jun. PubMed;
Perrone S, Longini M, Marzocchi B, Picardi A, Bellieni CV, Proietti F, Rodriguez A, Turrisi G, Buonocore G. Effects of lutein on oxidative stress in the term newborn: a pilot study. Neonatology. 2010;97(1):36-40. Epub 2009 Jul 7. PubMed;
Bettler J, Zimmer JP, Neuringer M, DeRusso PA. Serum lutein concentrations in healthy term infants fed human milk or infant formula with lutein. Eur J Nutr. 2010 Feb;49(1):45-51. Epub 2009 Aug 12. PubMed
Renzi LM, Johnson EJ J Nutr Elder. 2007;26(3-4):139-57. Lutein and age-related ocular disorders in the older adult: a review