XIX Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Исследование возможности широкого применения капусты

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Малова А.Д. 1

---

1МБОУ школа №7

Куимова О.К. 1

---

1МБОУ школа №7

Работа в формате PDF

1.3 MB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

Всё самое сложное кроется в самом простом.

Д. И. Менделеев

Большое количество известных ученых находилиинтересные факты в самых простых вещах. Мы часто смотрим на них, привычно пользуемся ими, даже не догадываясь, сколько полезной и удивительной информации они заключают в себе.

Возьмём хотя бы капусту. С детства мы знаем пословицу «Щи да каша-пища наша», «Без капусты щи не густы» и другие.

Название "Капуста " произошло от древнеримского слова "caputium ", означающего "голова". Кочаны капусты и впрямь по форме напоминают голову человека. С головой громовержца связана и легенда, рассказывающая о происхождении капусты. В ней говорится о том, будто капуста выросла из капель пота, скатившихся на Землю с чела отца богов Юпитера, размышлявшего в муках о противоречиях бытия.

Впервые ее начали возделывать древние египтяне, а позже овладели технологией выращивания капусты древние греки и римляне. Пифагор ценил ее полезные свойства и занимался разведением.

Актуальность

Сейчас очень важно следить за своим здоровьем и не забывать про профилактику. Можно защищаться от простуд витаминами, кучами разнообразных таблеток, но у приема лекарств есть множество минусов, например, аллергические реакции, побочные явления, высокие цены. Но витамины и другие полезные вещества входят в состав овощей и фруктов, которые всегда можно найти в ближайших магазинах. Есть бюджетные варианты. Можно выбрать тот овощ, на который нет аллергии, и тот, который нравится по вкусу.

Одним из таких продуктов является капуста. Лечебные свойства капусты и ее выращивание были рассмотрены Орлова Ж. И. Всё об овощах (7).

Лечебные свойства капусты объясняются её составом, который подробно рассмотрен И.А.Пугачевым (2), Андреевой Е.В. (3) и Маркушевичем А.И. (4)

По вопросу влияния фитонцидной активности на здоровье человека были рассмотрены статьи «Фитонцидная активность оранжерейных растений» авторы: Нелли Гетко, Татьяна Ладыженко, Анна Шутова (5), а также «Фитонцидные растений Курганской области как объект исследования учащихся» автор Н.Б. Булдакова (2).

Результаты литературного обзора показали, что капуста может использоваться не только как продукт питания людей. Существуют другие области ее применения, которые рассматриваются в работе.

Цель работы: доказать на примере простой сельскохозяйственной культуры, капусты, насколько интересна её история и многогранны области применения помимо продукта питания.

Задачи:

1.Познакомиться с капустой - сельскохозяйственной культурой: изучить её классификацию, способы выращивания и хранения, узнать о наиболее распространённых в России сортах.

2.Рассмотреть состав капусты.

3.Изучить возможные области применения капусты.

4.Провести экспериментальную работу, подтверждающую многогранность практического капусты на основании химического состава.

Объект исследования – капуста краснокочанная и белокочанная.

Предмет исследования – химический состав и свойства капусты, предполагающие разнообразие областей применения.

Методы исследования – анализ источников информации, химический эксперимент, формулирование выводов и практических рекомендаций.

Глава I. Характеристика капусты

1. 1. Капуста как сельскохозяйственная культура

Капуста огородная (Brássica olerácea) —растение рода КапуBrassica) семейства Капустные (Крестоцветные), относится к группе холодостойких овощных культур. К этому семейству относятся: белокочанная, краснокочанная, брюссельская, китайская, савойская, цветная капуста и др.

Все, кроме цветной и китайской капусты- двулетние растения, то есть семена у них образуются на второй год жизни. Овощ адаптируется к умеренно-континентальному климату, отличается холодостойкостью, любит солнечный свет, открытую и прогреваемую землю, очень прихотлива к влажности почвы и воздуха. Кочан – это зимующая верхушечная почка, в которой запасаются питательные вещества, которые растение будет использовать на второй год жизни. У ранних сортов капусты кочан маленький и не такой плотный, как у поздних, а чем плотнее кочан, тем лучше он хранится, и тем больше в нем сохраняется полезных веществ. В Киевской Руси первые письменные упоминания о кочанной капусте относятся к 1073 году. В этот период ее семена стали ввозить для выращивания из европейских государств. Капуста на Руси пришлась ко двору.

Его крепкие белые кочаны, обладающие отличным вкусом, выращивали в каждом крестьянском дворе. Капусту употребляли и в свежем, и в вареном виде. Но больше ценили квашеную капусту за ее способность сохранять "оздоровительные" свойства в зимний период (7, 90).

Краснокочанная капуста — овощ, кочан огородной капусты разновидности Brassica oleracea var. capitata f. rubra с характерной красно-фиолетовой окраской листьев. Строение кочана аналогично белокочанной капусте. Кочан представляет собой стебель-кочерыгу, на которой расположены плотно свитые листья, прикрывающие боковые и верхушечную ростовые почки.

1.3. Химический состав капусты

Капусту часто называют овощем номер один. Она содержит достаточное количество витаминов и минеральных веществ, чтобы стать постоянным и полноценным продуктом для всех, кто заботится о состоянии здоровья. В химическом составе капусте находятся витамины. Различные микроэлементы, фруктоза, фолиевая кислота и пантотеновая кислота, клетчатка и грубые пищевые волокна.

Из всех сортов капусты были выбраны белокочанная и краснокочанная. Более подробно рассмотрим их химический состав (Таблицы 1- 3).

Таблица 1. Химический состав белокочанной капусты

Как видно из таблицы, белокочанная капуста характеризуется низкой калорийностью, большим содержанием воды, высоким содержанием моносахаридов, витаминов А, С, К, В9 и макро-и микроэлементов (особенно бора).

Таблица 2. Содержание белков и аминокислот в составе белокочанной капусты

Таблица 3. Химический состав краснокочанной капусты

Анализ табличных данных позволяет говорить о большем содержании в составе краснокочанной капусты витамина С, фолиевой кислоты, меньшем содержании моносахаридов.

Таким образом, химический состав кочанной капусты очень разнообразен. Все компоненты чрезвычайно важны для нормальной работы человеческого организма, что определяет возможность широкого применения этой культуры.

Глава II. Применение капусты.

2.1 Капуста в медицине, косметологии, кулинарии

Капуста белокочанная или огородная является самым распространенным среди российских дачников растением из семейства Капустных. Причиной этого являются полезные пищевые и лечебные свойства белокочанной капусты (7, 25).

• Лечебные свойства капусты были известны давно, листья белокочанной капусты прикладывали к воспалённым местам и натруженным венам, такой компресс, оставленный на ночь, уменьшал отёки и неприятные и болезненные ощущения.

• Также капуста имеет противовоспалительные свойства, она оказывает стимулирующее действие на обменные процессы организма, стимулирует выработку желудочного сока, положительно влияет на сердечную деятельность.

• Капустный и морковный соки помогают очистить ротовую полость от инфекций, ведущих к пародонтозу.

• Домашний капустный сок излечивает от запоров, которые часто приводят к высыпаниям на коже.

• Для лечения хронических гастритов с пониженной кислотностью, болезни печени и селезенки полезно выпивать по 0,5 стакана теплого сока за час до приема пищи. Сок хранят в холодильнике не более 2 дней.

• Эффективным лечебным средство является капустный сок. Он излечивает язву двенадцатиперстной кишки, очищает организм и помогает снизить вес.

• При разбавлении капустного сока сахаром, он отлично помогает при хриплом голосе и грудном кашле. Для лечения нужно принимать 1 чайную ложку 2-3 раза в день. Если смешать сок с медом, то получится эффективное средство для борьбы с заболеваниями дыхательных путей.

• Употребление капусты дает хорошие результаты при лечении подагры. Ее употребляют в свежем виде в салатах и дополнительно прикладывают свежие листья к болевым точкам.

• Также свежие листья прикладывают к больным местам при экземе, головной боли, радикулите и ожоге.

• Эффективно прикладывать листья с тертым хозяйственным мылом на больные участки при остеохондрозе.

• Отвар капусты используют для лечения рахита у детей.

• Небольшая калорийность и богатый химический состав сделали капусту обязательным продуктом для похудения, очистки организма от токсинов, холестерина, других шлаков. При этом основу благоприятного воздействия составляет не маленькое количество калорий, а полезные свойства входящих в состав веществ.

• У пожилых людей отмечена связь между сниженным потреблением метионина и продолжительностью жизни. Предположительный механизм эффекта связан с избыточным синтезом белков клетками стареющего организма, который замедляется при недостатке метионина.

• Фармакологический препарат метионина способствует снижению содержания холестерина в крови.

• Уникальный состав продукта дает возможность успешно использовать его в косметологии для улучшения состояния кожного покрова, повышения тургора и эластичности эпидермиса.

• Белокочанная капуста – практически универсальный овощ, её едят в свежем виде в салатах, квасят и маринуют, варят, жарят, тушат и запекают. Многие любят капустные котлеты, оладьи и запеканки, капуста отлично сочетается с яйцами, пироги и блинчики с начинкой из капусты – классика русской кухни, как и голубцы, щи-борщи. Редкий овощ можно заготавливать на зиму так разнообразно, как белокочанную капусту (6.40). Капуста с давних времен используется в пище, так как проста в приготовлении и имеет приятный сладкий вкус.

Врачи и диетологи относят данный овощ к тем, которые в обязательном порядке должны быть включены в рацион человека. Можно с уверенностью утверждать, что уникальная польза капусты белокочанной скрыта в химическом составе растения.

2.2. Природный индикатор

Индикатор от латинского «указатель» соединение, позволяющее определить водородный показатель рН или изменение концентрации компонента в растворе при титровании (метод основанный на измерении объёма раствора реактива точно известной концентрации, расходуемого для реакции с определяемым веществом).

В ходе контакта с исследуемыми составами химические индикаторы меняют строение своих молекул. В результате изменяется и их цвет.

Химические индикаторы разных видов постоянно востребованы в промышленных, биохимических, научных, медицинских лабораториях.

Чаще всего индикаторами являются окрашенные вещества, так как в их составе имеются биологические пигменты, которые входят в состав тканей организмов. Цвет пигментов определяется наличием в их молекулах хромофорных групп, избирательно поглощающих свет в определённой части видимого спектра солнечного света.

На примере краснокочанной капусты можно доказать, что биологические пигменты могут являться индикаторами. Краснокочанная капуста имеет своеобразную окраску листьев – синевато-фиолетовую или пурпурную, причем, такой расцветкой обладают даже сеянцы этого вида. Такую оригинальную окраску придает содержащийся в капусте в большом количестве антоциан.

Рис.6. Общая структурная формула антоцианов

Антоцианы очень часто определяют цвет лепестков цветков, плодов и осенних листьев. Пигментация зависит от pH в вакуолях, где накапливаются антоциановые соединения.

Так как в составе капусты содержатся вещества, имеющие хромофорные группы атомов (особенно в краснокочанной капусте), эту сельскохозяйственную культуру можно предположительно использовать в качестве природного индикатора.

2.5. Фитонцидные свойства капусты

В состав капусты входят фитонциды (φυτóν — «растение» и лат. caedo — «убиваю») - биологически активные вещества, убивающие или подавляющие рост и развитие бактерий, микроскопических грибов, простейших и играющие одну из основных ролей в иммунитете растений. Они являются природными антибиотиками, которые человек научился использовать в практических целях.

Фитоорганические соединения подавляют патогенную микрофлору в атмосфере и способствуют лечению и профилактике различных инфекционных заболеваний. Благодаря фитонцидным свойствам, белокочанную капусту издавна использовали при воспалительных заболеваниях кожи. Древнейший способ консервирования - квашение капусты. Готовый продукт содержит немного калорий, зато массу витаминов и микроэлементов. Ферментация улучшает способность кишечника усваивать из готового продукта больше питательных веществ.

Входящие в состав фитонциды губительны для туберкулезных палочек, гноеродного золотистого стафилококка (7, 120).

III Практическая часть.

Объекты исследования: №1-белокочанная капуста, №2 -краснокочанная капуста, №3-квашеная капуста (см. Приложение Экспериментальная часть Рис. 1).

Предмет исследования: состав и свойства капусты

Цель работы: доказать возможность широкого применения капусты на основании состава.

3.1. Определение антоцианов.

Оборудование: пробирки, пипетки, сок образцов капусты, раствор перманганата калия.

Ход работы: в пробирки помещаем по 2 мл. сока образцов капусты, пробирка №1 – контрольная. В пробирки добавляем несколько капель перманганата калия (Таблица 10).(см Приложение Экспериментальная часть Рис. 2).

Таблица 10. Обнаружение антоцианов

Выводы; наибольшее количество антоцианов обнаружено в свежей белокочанной капусте. Обнаружить антоцианы в составе краснокочанной капусте предположительно нельзя из-за наличия пигментов, которые придают окраску соку капусты (использование более разбавленного раствора дает положительный эффект) (Приложение Экспериментальная часть Рис 3,4).

3.3 Определение витаминов А и D в капусте

Оборудование: пробирки, пипетки, сок белокочанной, краснокочанной и квашеной капусты, аптечный раствор витаминов А и Д, растворы хлорида железа (III) и спиртовой раствор иода.

Ход работы: в пробирки помещаем по 2 мл. сока образцов капусты. В пробирки добавляем несколько капель 1%-ного раствора хлорного железа для определения витамина А и спиртового раствора иода для определения витамина Д. (Таблица 11). (см Приложение Экспериментальная часть Рис. 9-13).

Таблица 11. Определение витаминов А и D.

Вывод: Окрашивание соков капусты указывает на наличие во всех сортах витаминов А и D (наименьшее- в квашеной капусте).

3. 4. Исследование различных видов капусты на наличие витамина С.

Оборудование: пробирки, пипетки, сок белокочанной, краснокочанной и квашеной капусты, спиртовой раствор иода, крахмальный клейстер

Ход работы: для обнаружения витамина С использовали метод аскорбинометрии. К раствору сока, содержащего аскорбиновую кислоту, добавляют крахмальный клейстер, а затем по каплям добавляют йод. В растворе аскорбиновой кислоты йод становится бесцветным. Как только йод окислит всю аскорбиновую кислоту, следующая же его капля, прореагировав с крахмалом, окрашивают раствор в синий цвет. Когда вытяжки капусты станут синего цвета, как и контрольная пробирка, в которой нет витамина С, можно посчитать количество капель йода и определить, где больше аскорбиновой кислоты (табл. 12) (См. Приложения Экспериментальная часть, Рис. 14-17)

Таблица 12. Определение витамина С.

Вывод: больше всего аскорбиновой кислоты в квашеной капусте, чуть меньше в соке свежей белокочанной капусты.

3.5 Исследование капусты на наличие фитонцидов.

Оборудование: стерилизованные стеклянные стаканы, чашки Петри, сваренные яйца, сок белокочанной капусты, сок вареной краснокочанной капусты, квашеной капусты, семена гороха.

Ход работы: сок каждого вида капусты поместили в стакан, один стакан контрольный (эталон). Яйца подвесили на небольшой высоте от капусты. Закрыли стаканы чашками Петри. Стаканы оставили в лаборатории при комнатной температуре (см. Приложение, Экспериментальная часть Рис. 18-29).

Таблица 13. Определение фитонцидов и их свойств.

Вывод: Лучше всего яйца сохранились с соком краснокочанной капусты и без всего, совсем плохо с соком квашеной и белокочанной капусты. Следовательно, фитонциды красной капусты наиболее сильно подавляют жизнедеятельность гнилостных бактерий.

3.5.1. Исследование капусты на наличие фитонцидов.

Оборудование: малые чашки Петри, большие чашки Петри, фильтровальная бумага, пластмассовые чашечки, соки белокочанной, краснокочанной и квашеной капусты, семена гороха.

Ход работы: в чашки Петри малого размера на дно поместили обильно смоченную фильтровальную бумагу, чашечку с исследуемой капустой, вокруг чашечки – семена гороха. Закрыли большими чашками Петри. Один стакан контрольный – без сока капусты. Наблюдения велись в течение нескольких дней (Таблица 14),(Приложение, Экспериментальная часть Рис.30-45).

Таблица 14. Исследование фитонцидных свойств капусты

Вывод: при сравнении количества проросших горошин я выяснила, что фитонциды краснокочанной капусты ускоряют процесс прорастания семян, белокочанная нейтральна, квашеная капуста вызывает гибель семян.

IV Выводы.

• В работе мы доказали высказывание Д.И. Менделеева: «Всё самое сложное кроется в самом простом», на примере кочанной капусты. Эта культура кажется привычной для многих людей. Однако, существует немалое количество сортов этой сельскохозяйственной культуры, которые различаются не только по внешним качествам, но и по различным другим характеристикам.

• Благодаря богатому составу (содержание большого количества витаминов, микро- и макроэлементов) капуста нашла широкое применение в народной медицине и косметологии. Народная поговорка «Здоровье не запустим, будем есть капусту» в очередной раз подтверждает это.

• Капуста с давних времен используется в пище, так как проста в приготовлении и имеет приятный вкус. Она используется как самостоятельное блюдо, но в сочетании с другими продуктами он просто незаменима. «Ни один рот без капусты не живет» -говорила наши предки.

• В экспериментальной части работы мы доказали, что из краснокочанной капусты можно приготовить индикаторы для определения кислотной и щелочной среды, что может оказаться полезным при ведении приусадебного хозяйства и решения вопросов, связанных с выбором культуры на том или ином участке.

• В состав капусты входят фитонциды - биологически активные вещества, убивающие или подавляющие рост и развитие бактерий, микроскопических грибов, простейших и играющие одну из основных ролей в иммунитете растений. Они являются природными антибиотиками, которые человек научился использовать в практических целях. В экспериментальной части работы было доказано, что фитонциды краснокочанной капусты наиболее сильно подавляют жизнедеятельность гнилостных бактерий. Это свойство можно использовать для сохранения скоропортящихся продуктов.

• Сок краснокочанной капусты позволяет ускорить прорастание семян перед посадкой.

Таким образом, мы доказали, что применять кочанную капусту можно не только в качестве продукта питания, но и во многих других областях жизнедеятельности человека.

Данная работа будет представлена на уроках химии учащимся 8-9 классов, а также на занятиях в начальной школе в рамках проекта «Школа Ментора», что позволит и далее увеличивать интерес школьников к предмету Химия.

Область исследования данной привычной, но вместе с тем, такой интересной сельскохозяйственной культуры можно продолжить. С точки зрения автора, кажется важным изучение проблемы нитратов в капусте и др.

V Список литературы.

1. Андреева Е.В. Химия жизни. Л., «Детская литература», 1967. 191 с.

2. Булдакова Н.Б. «Фитонцидные растений Курганской области как объект исследования учащихся». Капуста белокочанная // Товарный словарь / И. А. Пугачёв (главный редактор). — М.: Государственное издательство торговой литературы, 1957. — Т. III. — Стб. 271-276 — 527 с.

3. Лизгунова Т. В. Капуста // Культурная флора СССР / Под ред. акад. Брежнева Д. Д., Коровиной О. Н. — Ленинград: Колос, 1984. — Т. XI. — 328 с.

4. Маркушевич А.И. Наука о жизни «Детская энциклопедия» изд.4 1972. 107-109с.

5 Николаева М. А. Капустные овощи // Товароведение плодов и овощей. — М.: Экономика, 1990. — С. 205—209. — 288 с.

6. Нелли Гетко, Татьяна Ладыженко, Анна Шутова «Фитонцидная активность оранжерейных растений».

7. Орлова Ж. И. Всё об овощах. — Москва: Агропромиздат, 1986. — С. 58. — 222 с.

8. Основы аналитической химии / под ред. Ю. А. Золотова. — 3-е , перераб. и доп. — М.: Высш. шк., 2004. — Т. 2. — 503 с.

9. https://parfum-asmodeus.ru/proper_nutrition/kalorijnost-belokocannoj-kapusty-i-polnyj-sostav-40-nutrientov.htmls://foodandhealth.ru/mineraly/mikroelementy/

Приложение 1. Практическая часть.

Рис. 1 Образцы-объекты исследования

Рис.2 Определение антоцианов в составе образцов пробирка 1- р-р KMnO₄, пробирки 2,3,4-образцы №1,2,3.

Рис. 3. Вытяжка красной капусты (№1 и №2) Рис. 4 Вытяжка краснокочанной капусты раствор перманганата калия (№3). (№1), обесцвеченная вытяжка (№2), раствор п перманганата калия (№3).

Рис. 5.Исследование индикаторных Рис. 6. Исследование индикаторных свойств

свойств белокочанной капусты краснокочанной капусты

Рис. 7. Исследование индикаторных свойств

квашенной капусты

Рис. 8,9,10 . Определение витамина А в составе сока белокочанной, краснокочанной и квашенной капусты.

Рис. 11,12,13 Определение витамина D в составе сока белокочанной, краснокочанной и квашенной капусты.

Рис. 14 Определение вит. С Рис. 15. №1-сок краснокоч капусты, №2 -

крахмальный клейстер с 1 каплей иода,

№3 – сок капусты с 5 каплями иода

Рис. 16. Сок белокочанной капусты Рис. 17. Сок квашенной капусты

(без и с 15 каплями иода) (без и с 17 каплями иода)

Сок варенной красной капусты – эталон (№1), сок вареной красной капусты и (№2).

Рис. 18 Исследование фитонцидных свойств капусты. Начало эксперимента. Сок белокочанной капусты (№1), сок красной капусты (№2), сок квашенной капусты (№3), контрольный образец.

Рис. 19. Образец 1 через сутки. Рис.20.Образец 2 через сутки. Рис. 21. Образец 3 через сутки

Рис. 22. Контрольный образец через сутки

Рис.23.Образец контр через 2дня.Рис.24.Образец 1 через 2 дня.Рис. 25.Образец 2 через 2 дня .

Рис.25.Образец 3 через 2 дня. Рис. 26. Слизь на образце 3

Рис.26.Образец контр через 4 дня. Рис.27. Образец 1 через 4 дня

Рис.28. Образец 2 через 4 дня. Рис.29. Образец 3 через 4 дня.

Рис. 30. Контрольный образец, семена гороха Рис. 31 Образец №1 и семена гороха

Начало эксперимента Начало эксперимента

Рис. 32. Образец №2 и семена гороха Рис. 33. Образец №3 и семена гороха

Начало эксперимента Начало эксперимента

Рис. 34. Контрольный образец, и семена гороха Рис. 35 Образец №1 и семена гороха

через 1 день через 1 день

Рис. 36. Образец №2 и семена гороха Рис. 37. Образец №3 и семена гороха

через 1 день через 1 день

Рис. 38. Контрольный образец Рис. 39. Образец №1 через 4 дня

через 4 дня

Рис. 40. Образец №2 Рис. 41 Образец №3 через 4 дня через 4 дня

Приложение 2. Домострой

Рис.42. Фрагмент текста из Домостроя.