Определение витамина С в соках промышленного производства и некоторых фруктах

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Соловьёв Г.П. 1

---

1ГАОУ МО "Долгопрудненская гимназия ", 9 класс

Бойкова А.А. 1

---

1ГАОУ МО "Долгопрудненская гимназия "

Работа в формате PDF

548.9 KB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

Витамин С – повышает иммунитет организма, очень полезен при пониженной работоспособности и при различного рода кровотечениях. Хорошие результаты даёт применение аскорбиновой кислоты для заживления ран и костных переломов. Витамин С не обладает способностью накапливаться в организме. Его нужно применять регулярно. Физиологическая потребность человека в витамине С в среднем составляет 90 мг в сутки. Потребность в витамине С возрастает при простудных, инфекционных заболеваниях и воспалительных процессах. Для профилактики и лечения простудных заболеваний следует употреблять по 250 мг витамина С 4 раза в день во время приёма пищи. По витамину С проведено множество исследований, но мне стало интересно провести собственное исследование и разобраться в этой теме самому. Многие пьют соки и не думают о содержании в них витамина С, я решил узнать в каком количестве он встречается в магазинных соках и морсах разных марок. Многие слышали об этом веществе, но я думаю, что далеко не все знают, что это за вещество и где его можно встретить? В чём его польза/вред? На все эти вопросы я попытаюсь ответь в данной работе.

Цель работы: определить витамин С в соках промышленного производства и некоторых фруктах.

Задачи:

- узнать, что такое витамин С

- определить методом йодометрии и выяснить в каких фруктах и производственных соках содержится витамин С

- сравнить две формулы подсчета витамина С

- сравнить полученные данные с литературными источниками

- узнать пользу и вред витамина С

- узнать, сколько витамина С необходимо потреблять человеку в сутки

- разработать рекомендации по употреблению некоторых фруктов и соков промышленного производства.

Гипотеза: в готовых соках промышленного производства и фруктах содержится достаточное количество витамина С, поэтому их можно рекомендовать для регулярного употребления для повышения иммунитета.

Предмет исследования: витамин С

Объекты исследования: свежевыжатые соки яблока, мандарина, груши, а также некоторые производственные соки (в дальнейшем Образец №1, Образец №2, и т.д.)

Методы исследования: анализ, сравнение, титрование, йодометрия.

Теоретическая часть

Что такое витамин С?

Витамин С - Аскорбиновая кислота представляет собой белое порошкообразное вещество с кисловатым вкусом и нейтральным запахом. Она хорошо растворяется в воде и спирте, быстро разрушается при высоких и низких температурах, воздействии ультрафиолетовых лучей.

С химической точки зрения витамин С является донором электронов или восстановителем. Именно этой его способностью объясняется большинство известных науке физиологических эффектов. Вступая в биологические реакции, витамин С выполняет роль коэнзима, способствует регенерации клеток костной и соединительной ткани, действует как антиоксидант, помогая организму в борьбе со свободными радикалами.

Участвовать в биохимических реакциях способна только L-аскорбиновая кислота, которую и называют витамином C или биологической добавкой Е 300. Она не накапливается в организме и выводится почками. Соединение является очень нестабильным, легко разрушается при термической обработке и длительном хранении, что часто обуславливает его дефицит.

Польза и вред витамина С

Аскорбиновая кислота — это органическое соединение, которое является незаменимым элементом человеческого организма. Ее можно найти в питательном составе определенных овощей и в особенности фруктов. Еще одно название аскорбиновой кислоты — витамин С.

Витамин С приносит неоспоримую пользу: способствует укреплению иммунной защиты, возвращению потерянных сил, нормализации метаболических процессов. Аскорбиновая кислота — это польза при борьбе организма с различными инфекциями и вирусами. Она помогает при воспаленных лимфатических узлах, укрепляет стенки сосудов, способствует очищению крови и устранению свободных радикалов.

Витамин С помогает бороться организму с дерматологическими и аллергическими проблемами, улучшает состояние кожи, способствует ее омоложению, волосы становятся более ухоженными, а железы вырабатывают гормоны как часовой механизм. Кислота улучшает усвояемость железа, свертываемость крови, а также нормализует обмен веществ, способствуя образованию липидов, белков и расщеплению жиров. Аскорбиновая кислота приносит пользу при таких негативных проявлениях:

бессонница, плохой сон с кошмарами;

кровоточивость десен и расшатывание зубов;

болевые ощущения в нижних конечностях;

продолжительное заживание ран;

бледность кожи;

общая слабость и разбитость

частые простудные заболевания;

субфебрильная температура.

Аскорбиновая кислота приносит не только пользу, но и вред. Качественный медпрепарат с содержанием аскорбиновой кислоты считается безопасным для здоровья. Однако его следует употреблять в меру, передозировка чревата побочными проявлениями. Особенно осторожными нужно быть людям, которые имеют язву, гастрит или другие проблемы с желудком. В больших количествах витамин С вызывает диарею, расстройство желудка и мочевого пузыря, болезненные ощущения в области живота, а иногда даже судороги. Также длительное и избыточное употребление этого элемента чревато образованием камней в почках, при наличии предрасположенности. Как и другие препараты, аскорбиновая кислота может вызывать аллергические реакции. В таком случае нужно прекратить прием и обратиться к врачу. Принесет аскорбиновая кислота пользу или вред, зависит правильности ее употребления и индивидуальных особенностей организма.

Физико-химические свойства витамина С

Аскорбиновая кислота представляет собой органическое соединение, родственное глюкозе, в виде белого кристаллического порошка кислого вкуса. Выполняет биологические функции восстановителя и кофермента некоторых метаболических процессов, является антиоксидантом. Витамин С легко разрушается тепловой обработкой продуктов, светом и смогом. Потеря витамина С может возникнуть при неправильной обработке пищи и длительном хранении готовых пищевых продуктов. Сохранность витамина С обеспечивает правильная кулинарная обработка овощей и плодов. Овощи не следует подолгу оставлять на воздухе очищенными и разрезанными, при варке их надо закладывать в кипящую воду непосредственно после очистки. Замороженные овощи необходимо опускать в кипящую воду, так как медленное оттаивание увеличивает потерю витамина С.

Способы получения

1)Получение органического витамина С из шиповника
На просторах интернета я нашел курсовую статью о получении органического витамина С из шиповника. Плоды шиповника подают в диффузор (температура 70—75° С). Диффузионный сок направляют через фильтр-пресс в трехкорпусной выпарной аппарат, где сок сгущают до плотности 60% и перекачивают далее в распылительную сушилку для получения порошкообразного концентрата с витамином С, идущего на таблетирование.

2)Получение синтетического витамина C
В промышленных масштабах витамин С синтезируют. Витамин C в промышленности производится из D-глюкозы по методу Рейхштейна — Грюсснера. D-Глюкозу каталитически гидрируют водородом под давлением, получая D-сорбит. D-сорбит ферментативно (Acetobacter suboxydans) окисляют его в L-сорбозу. Циклическую форму α -L-сорбофуранозы действием ацетона и серной кислоты превращают в диизопропилиденсорбозу. Ацетонирование сорбозы при низких температурах (–5 °С) дает существенное повышение выхода ди-О-изопропилиденового производного. Дальнейшее окисление диацетонсорбозы до кислоты обычно выполняется с помощью гипохлорита натрия в присутствии сульфата никеля. Изопропилиденовые защитные группировки снимают действием хлороводородной кислоты в безводной среде (этанол-хлороформ, 65 °С, 50 ч). Образующаяся циклическая форма переходит в 2-оксогулоновую кислоту, при действии на которую кислоты происходит лактонизация; промежуточно образующееся соединение затем енолизуется, давая аскорбиновую кислоту. L-Аскорбиновая кислота представляет собой кристаллическое вещество белого цвета, проявляющее достаточно сильные кислотные и восстановительные (окислительный потенциал равен +127 мВ) свойства.

Титриметрический анализ

Чтобы обнаружить витамин С в продуктах надо провести титриметрический анализ. Что это такое?

Количественные определения, осуществляемые титрованием, объединяются под общим названием титриметрический анализ или сокращенно – титриметрия.

Титриметрический анализ основан на точном измерении количества реагента, затраченного на реакцию с определяемым веществом в ходе титрования.

Титрование – это процесс постепенного добавления небольшими порциями стандартного раствора реагента (рабочего раствора) к раствору определяемого вещества. Стандартный или рабочий раствор – это раствор с точно известной концентрацией активного вещества (реагент R).

Стандартный (рабочий) раствор, который используется при проведении титрования, называется титрантом. При добавлении каждой порции титранта в тируемом растворе протекает химическая реакция между определяемым (титруемым) веществом А и введенным в раствор реагентом R, содержащимся в титранте, и в системе устанавливается равновесие.

Эту реакцию называют реакцией титрования, а уравнение можно записать в общем виде как

aA + rR ' продукты реакции.

Титрование продолжают до тех пор, пока не будет достигнуто стехиометрическое соотношение между количеством определяемого компонента и количеством реагента.

Точка, соответствующая стехиометрическому соотношению реагирующих веществ, называется точкой стехиометричности (ТС), или точкой эквивалентности (ТЭ).

Момент окончания титрования (КТТ) можно установить при помощи химической реакции или по изменению некоторого физико-химического свойства раствора. В классических вариантах титриметрии чаще используют индикаторы – органические красители. Индикаторами называют вещества, которые при изменении концентрации определяемого вещества или титранта изменяют свою окраску, степень люминесценции или образуют осадок в ТЭ или вблизи нее. Присутствуя в достаточно малых концентрациях, они не требуют ощутимого количества титранта в процессе титрования. Цветные индикаторы должны сами проявлять свойства, положенные в основу соответствующей титриметрической реакции.[13]

Практическая часть

Свое исследования я проводил в школьной лаборатории (приложение фото исследования).

Материалы и методы исследований. 

Оборудование и материалы: пипетка, химические стаканы, химические плоскодонные колбы, мерный цилиндр.

Реактивы: йод, крахмал, вода, тиосульфат натрия

Объекты исследования: свежевыжатые соки яблока, мандарина, груши, а также некоторые производственные соки (в дальнейшем Образец №1, Образец №2, и т.д.)

Методы исследования: йодометрия.

Количественное определение содержания витамина С в продуктах питания йодометрическим методом

У аскорбиновой кислоты есть свойство, которого нет у всех остальных кислот: быстрая реакция с йодом. Поэтому мы использовали количественное определение содержание витамина С в продуктах питания йодометрическим способом. Одна молекула аскорбиновой кислоты – C₆H₈O₆ , реагирует с одной молекулой йода – I₂.

C₆H₈O₆ + I₂ → C₆H₆O₆ + 2HI

Для определения витамина С в соках необходимо взять аптечную йодную настойку. Однако, аскорбиновой кислоты в некоторых соках может так мало, что на титрование определенного объема сока (например, 20 мл) уходит всего 1-2 капли йодной настойка. При этом ошибка анализа оказывается очень большой. Чтобы результат был точнее, нужно брать много сока, либо разбавить йодную настойку. В обоих случаях число капель йода, израсходованных на титрование, увеличивается, и анализ будет точнее.

Для анализа соков удобно к 1 мл йодной настойки добавить дистиллированной воды до общего объема 40 мл, то есть разбавить настойку в 40 раз концентрация такого раствора будет соответствовать 0,005 моль/л.

Рассчитываем содержание аскорбиновой кислоты. Так как концентрация приготовленного раствора иода будет 0,005 моль/литр, то 1 мл раствора содержит 0,5 * 10 ^-5 моль его

0,005 моль – 1000мл

Х моль – 1 мл

Х = 1 мл * 0,005 моль/ 1000мл = 0,000005 моль или 0,5 * 10 ^-5 моль его в 1 мл

По уравнению взаимодействия

n(C₆H₈O₆) =  n (I₂) , следовательно 1 мл иода соответствовать 0,5 * 10 ^-5 моль аскорбиновой кислоты

1 моль (C₆H₈O₆)  - 176 г (C₆H₈O₆) 

0,5 * 10 ^-5 моль (C₆H₈O₆)  - Х г (C₆H₈O₆) 

Х = 0,5 * 10 ^-5 моль * 176 г / 1 моль = 88 *10 ^-5 г = 0,88 мг (в 1 мл раствора)

Далее готовим крахмальный клейстер: для этого вскипятим ½ кружки воды, пока вода нагревается, размешаем 1/4 чайную ложку крахмала с ложкой холодной воды, так чтобы не было комочков. Выльем в кипящую воду и охладим. Отмеряем 10 мл каждого сока и добавляем 1 мл крахмального клейстера. Тёмные соки (по типу виноградного) разбавляем водой 1:5

Результаты экспериментальных исследований

Аскорбиновая кислота является одним из наиболее широко распространенных в природе витаминов. Она синтезируется растениями и подавляющим большинством животных. Животные продукты в общем более бедны витамином С, хотя отдельные органы содержат относительно высокие концентрации. С другой стороны, семена и зерна высших растений лишены витамина С. Однако с первых дней прорастания в них появляется

В нашем случае роль рабочего раствора (титранта) играл раствор йода, роль определяемого вещества соки фруктов и овощей, а также магазинные соки. Роль же индикатора играл раствор крахмала. Когда мы в процессе титрования добавляли раствор йода к сокам то йод обесцвечивался, но как только количество витамина С и йода уравнивалось раствор становился ярко синего цвета – это крахмал вступал в реакцию с йодом и показывал нам, что весь витамин С прореагировал, а дальше нам уже оставалось только найти количество витамина С по формуле:

C(витамина С в соке)=С(йода)*V(йода):V(сока) (первая формула)

Чтобы найти С(йода) нужно было провести стандартизацию раствора йода с помощью тиосульфата натрия известной молярной концентрации 0.8 моль/л Na2S2O3

C(йода)=С(Na2s2O3)*V(Na2S2O3):V(йода), где V(йода) всегда = 5 мл

C(йода)=0.8 моль/л*0.0003л : 0.005л=0.0048моль/л

Потом находим концентрацию витамина С в соке и во фруктах по формуле:

С (витамина С в соке) = С(йода)*V(йода):V(сока),

V(сока) – объем сока, который берут для титрования, объем всегда постоянный (5мл, 10 мл, 15 мл)

С(йода) – которую нашли при титровании, всегда постоянная

V(йода) – объем йода, который потратили на титрование (объем меняется)

Приложение Таблица 1

Находим массу витамина С по формуле:

m(C6H8O6)=M(C6H8O6) * C(витамина С в соке) * V(общий объём сока)

В результате исследования я определил, что наибольшее содержание витамина С в общем объеме сока находится в соке из яблока и черноплодной рябины, апельсиновом соке «Bonvida» и мандарина. Наименьшее количество в свежевыжатом яблочном соке.

Приложение таблица 2

Находим массу витамина С в 100 мл (0,1 л) / 100 г (Приложение Таблица 3)

Считаем массу витамина С по второй формуле

Количество иода уже посчитали, и она равна 0,48 * 10 ^-5 моль

C₆H₈O₆ + I₂ → C₆H₆O₆ + 2HI

По уравнению взаимодействия

n(C₆H₈O₆) =  n (I₂) , следовательно 1 мл иода соответствовать 0,48 * 10 ^-5 моль аскорбиновой кислоты

1 моль (C₆H₈O₆)  - 176 г (C₆H₈O₆) 

0,48 * 10 ^-5 моль (C₆H₈O₆)  - Х г (C₆H₈O₆) 

Х = 0, 48* 10 ^-5 моль * 176 г / 1 моль = 84,48 *10 ^-5 г = 0,8448 мг (в 1 мл раствора)

Считаем сколько аскорбиновой кислоты содержится в 100 г сока по формуле

С = V (израсх. йода) * 0,8448 * 100 / V(сока) (вторая формула)

V(сока) который взяли (например, 10 мл, 15 мл, 25 мл)

(Приложение таблица 4)

В литературе написано, что для человека средняя суточная норма витамина С 90 мг. Я выяснил, что наибольшее количество витамина С на 100 г содержится в мандарине, апельсиновом соке «Bonvida», а вот наименьшее количество в свежевыжатом яблочном соке.

Я сравнил данные витамина С по литературным источникам [1,2,3,4,5,6] на 100 г и сравнил с полученными результатами количественного определения витамина (Приложение таблица 5).

Сравнивая полученные результаты с литературными данными, я выяснил, что в апельсиновом соке «Bonvida» и мандарине количество витамина С даже немного превышено, чем по литературным источникам. Все остальные значения находятся в диапазоне нормы.

Я сравнил две формулы для подсчета количества аскорбиновой кислоты, и выяснил, что получаются одинаковые результаты. Значит, для изучения количества витамина С можно использовать любую формулу. Сравнивая свои полученные результаты с литературными данными, я выяснил, что данные не сильно расходятся. Из этого можно сделать вывод: используя две разные формулы, мы получили одинаковые результаты, следовательно, можно использовать любую из этих формул и подсчёты будут правильные.

В своей работе я решил провести опрос (приложение вопросы опроса и диаграмма) среди учащихся гимназии с целью узнать, что они знают про витамин С. Всего было опрошено 72 ученика. В результате опроса я выяснил, что ребята знают про витамин С, знают его пользу, но некоторые не знают, что он может быть опасен для человека, и может содержаться в соках промышленного производства.

На основе своего исследования можно сделать такие рекомендации по употреблению соков некоторых фруктов.

Cвежевыжатые соки, которых достаточно одного стакана (250 мл), для получения суточной нормы витамина С (30-120 мг) и рекомендую к употреблению:

- Свежевыжатый сок мандарина – одной порции фрукта хватит, чтобы получить суточную норму витамина С;

- Свежевыжатый сок груши – одной порции фрукта хватит, чтобы получить суточную норму витамина С.

Cвежевыжатый соки, которого понадобится больше одного стакана, для получения суточной нормы витамина С (30-120 мг), не рекомендую употреблять в больших количествах для восполнения витамина С:

- Свежевыжатый яблочный сок - для получения суточной нормы витамина С понадобится 20 порций фрукта, смертельной дозой для человека является 18 порций фрукта.

Вывод

Я определил содержание витамина С в производственных соках, используя разные анализы вычисления витамина С и разные формулы, после чего сравнив их с литературными данными и выяснив на практике полезность разных соков и фруктов и сделал вывод, что в некоторых готовых фруктов содержится достаточное количество витамина С, поэтому их можно рекомендовать для регулярного употребления для повышения иммунитета. Также составил рекомендации к употреблению некоторых свежевыжатых соков и фруктов. Ещё я узнал больше о самом витамине С. В чём его польза и вред для человека и суточную норму потребления. В дальнейшем я планирую определить витамин С у производителей соков.

Литература и источники

Иванова Н.Н. Нутриентный профиль виноградного сока: сайт вопросы питания, URLhttps://www.voprosy-pitaniya.ru/ru/jarticles_diet/679.html?SSr=2401343de001ffffffff27c__07e4091c011809-fd0

Иванова Н.Н. Нутриентный профиль яблочного сока: сайт вопросы питания, URLhttps://www.voprosy-pitaniya.ru/ru/jarticles_diet/573.html?SSr=420134b04e16ffffffff27c__07e70216102a2d-2ab5

Иванова Н.Н. Нутриентный профиль томатного сока: сайт вопросы питания URLhttps://www.voprosy-pitaniya.ru/ru/jarticles_diet/621.html?SSr=420134b04e16ffffffff27c__07e70216102a2d-2ab5

Иванова Н.Н. Нутриентный профиль апельсинового сока: сайт вопросы питания, URL https://www.voprosy-pitaniya.ru/ru/jarticles_diet/598.html?SSr=420134b04e16ffffffff27c__07e70216102a2d-2ab5

Иванова Н.Н. Нутриентный профиль вишневого сока: сайт вопросы питания, URLhttps://www.voprosy-pitaniya.ru/ru/jarticles_diet/650.html?SSr=420134b04e16ffffffff27c__07e70216102a2d-2ab5

Тазетдинова И.И. Нутриентный состав яблочного сока: сайт студенческий научный форум – 2020; URLhttps://scienceforum.ru/2020/article/2018021655

Содержание витамина C в продуктах: сайтFitAudit. URL https://fitaudit.ru/categories/fds/vitamin_c

Определение витамина С в яблочном соке: сайт ИнфоУрок,URLhttps://infourok.ru/opredelenie-vitamina-s-v-yablochnom-soke-nauchno-issledovatelskaya-rabota-prakticheskoy-napravlennosti-2932071.html

Содержание витамина «С» в соках промышленного производства: сайт Алые Паруса, URLhttps://nsportal.ru/ap/library/drugoe/2019/09/10/soderzhanie-vitamina-s-v-sokah-promyshlennogo-proizvodstva

Сравнительная оценка содержания аскорбиновой кислоты в различных соках промышленного производства: сайт студенческий научный форум – 2014, URLhttps://scienceforum.ru/2014/article/2014006785

Черноплодная рябина (Арония): сайт Еда, URLhttps://edaplus.info/produce/chokeberry.html

Польза и вред брусники. Чем полезна ягода и когда от нее лучше воздержаться: сайт Food.ru , URLhttps://food.ru/articles/4428-polza-i-vred-brusniki

Неорганическая химия Электронный учебник; сайт studfile; URL https://studfile.net/preview/4391498/page:24

Витамин C – нужно ли принимать добавки или это коммерческий ход?: сайт habr; https://habr.com/ru/post/484692/

Методы и средства исследования, Электронный учебник; URL https://core.ac.uk/download/73978329.pdf

Приложение

Таблица 1

Таблица 2

Таблица 3

Таблица 4

Таблица 5

Диаграмма результаты опроса «Витамин С»

Опрос «Витамин С»

Вы знаете/слышали что-то о витамине С?

а) Да б) Не много/неуверен в) Нет

2) Вы знаете/слышали какая норма потребления витамина С в день для человека?

а) Да б) Не много/неуверен в) Нет

3) Знаете ли вы в каких продуктах встречается витамин С?

а) Да б) Не много/неуверен в) Нет

4) Знаете ли вы что витамин С встречается в магазинных соках?

а) Да б) Не много/неуверен в) Нет

5) Как вы считаете витамин С полезен для человека?

а) Да б) Не много/неуверен в) Нет

6) Как вы считаете витамин С может быть вреден для человека?

а) Да б) Не много/неуверен в) Нет

Фото исследования