Введение
На состояние здоровья современного человека влияют многие негативные факторы: снижение уровня жизни, повсеместное ухудшение экологической обстановки, хроническое переутомление провоцируют рост заболеваний. Многие заболевания протекают с осложнениями из-за того, что иммунная система организма человека ослаблена. Большое значение для поддержания иммунитета организма играют витамины и в, частности, витамин С. Витамин С является одним из самых мощных антиоксидантов, и впервые был выделен из сока лимона. Он прекрасно растворяется в воде, и это дает ему ряд преимуществ – помогать иммунной системе ликвидировать сбои в организме, и запускать процессы, необходимые для здоровья и жизни человека.
Актуальность проблемы
Я живу в городе, где находятся крупные промышленные предприятия: ДААЗ, НИИАР, ХИММАШ. Эти предприятия и транспорт являются основными загрязнителями окружающей среды, оказывая негативное воздействие на здоровье людей, заметно снижая активность иммунной системы. Давно известно, что для образования иммунных клеток необходимы витамины. Результаты исследований, проведенных Институтом питания РАМН, свидетельствуют о витаминном дефиците, сложившемся в последние годы в России. Особенно неблагополучно обстоит дело с витамином С, недостаток которого был выявлен у 80-90% обследуемых, поэтому не случайно мною выбрана тема проекта «Хвоя сосны обыкновенной как источник аскорбиновой кислоты». Работая с литературой, я выяснила, что недостаток аскорбиновой кислоты у подростков снижает в 2 раза способность лейкоцитов уничтожать попавшие в организм болезнетворные микробы т.е. снижает иммунную защиту, в результате чего частота острых респираторных заболеваний увеличивается на 26-40%, и наоборот, прием аскорбиновой кислоты значительно снижает показатель частоты ОРЗ, т.к. повышается активность иммунной системы, а значит защитные свойства организма. Хвоя сосны- это настоящая кладовая полезных веществ и витаминов, в ней содержится от 250 до 350 мг витамина.
Цель:
Установить наличие аскорбиновой кислоты в хвое сосны и целесообразность использования хвои в качестве витаминного средства при гиповитаминозе витамина С.
Задачи:
Провести исследование содержания аскорбиновой кислоты в хвое сосны обыкновенной в осенне-зимний период.
Проанализировать сезонную изменчивость витамина С в хвое сосны в условиях г. Димитровграда.
Дать рекомендации по использованию полученных результатов для укрепления здоровья школьников и формирования стремления к здоровому образу жизни.
Объект исследования:
хвоя сосны обыкновенной, естественно произрастающей в относительно чистых условиях района Химмаш г. Димитровграда.
Предмет исследования:
содержание аскорбиновой кислоты в хвое сосны обыкновенной.
Гипотеза
Известно, что, хвоя сосны содержит аскорбиновую кислоту. Вероятно, содержание этого витамина различно в разное время года. С течением времени и при различной температуре содержание аскорбиновой кислоты изменяется.
Теоретическое обоснование
Источники содержания аскорбиновой кислоты.
Аскорбиновая кислота является одним из наиболее широко распространенных в природе витаминов. Она синтезируется растениями и подавляющим большинством животных. Животные продукты более бедны витамином С. По богатству витамином С выделяются плоды шиповника, цитрусовые, черная смородина, красный перец и квашенная капуста. Даже в северных лагерях системы ГУЛАГ СССР отвар хвои использовался как профилактическое средство и лекарство. Генерал армии, Герой Советского Союза, А.В.Горбатов, в конце 1930-х в находившийся в качестве заключенного на Колыме, в своих воспоминаниях писал: «Так что же делать? Объявить, что болен, нельзя: урежут хлеб, а чем будут лечить? От всех болезней одно лекарство — настой хвои. Тогда уж одна дорога — под бугор! Значит, тяни, пока можешь...». Типично блокадным продуктом стала «хвойная вода» — её изобрели в Спецлаборатории МПВО Порта в декабре 1941 года как лекарство от цинги. Хвойную настойку делали на Ленинградском ликероводочном заводе ЛИВИЗ. Это было превосходное лекарство с большим содержанием витамина С — памятки для ленинградцев даже утверждали, что в хвое его больше в шесть раз, чем в лимоне.
Суточная потребность в аскорбиновой кислоте.
Суточная потребность человека в витамине С зависит от ряда причин:
возраста, пола, выполняемой работы, состояния беременности или кормления грудью, климатических условий, вредных привычек.
• болезни, стрессы, лихорадка и подверженность токсическим воздействиям (таким, как сигаретный дым) увеличивают потребность в витамине С.
• в условиях жаркого климата и на Крайнем Севере потребность в витамине С повышается на 30-50 процентов. Молодой организм лучше усваивает витамин С, чем пожилой, поэтому у лиц пожилого возраста потребность в витамине С несколько повышается.
Средневзвешенная норма физиологических потребностей составляет 60-100 мг в день. Обычная терапевтическая доза составляет 500-1500 мг ежедневно.
Рекомендуемые нормы потребления аскорбиновой кислоты, обеспечивающие оптимальное состояние зависящих от нее физиологических функций, составляют для детей до 3 лет – 30-50 мг, дошкольников – 50-60 мг, подростков (11-17 лет) – 70 мг, взрослых мужчин – 70-100 мг, женщин – 70-80 мг, во время беременности – 90-100 мг и при кормлении грудью – 110-120 мг в сутки. Потребность в аскорбиновой кислоте возрастает при курении, интенсивном физическом труде, нервно-эмоциональном стрессе, в условиях холодного климата.
Организм человека не способен сам синтезировать витамин С, и в нем нет сколько-нибудь значительных резервов витамина С, поэтому необходимо систематическое ежедневное поступление этого витамина с пищей.
Химическое строение и свойства аскорбиновой кислоты.
Аскорбиновая кислота (С6Н8О6) имеет следующую химическую формулу:
Аскорбиновая кислота легко окисляется даже слабыми окислителями до дегидроаскорбиновой кислоты:
Это химическое свойство аскорбиновой кислоты имеет большое биологическое значение, в частности она участвует в окислительно-восстановительных процессах.
Физиологическое действие аскорбиновой кислоты на организм человека.
Аскорбиновая кислота играет в организме человека фундаментальную биохимическую и физиологическую роль. Недостаточное поступление витамина С с пищей проявляется в форме авитаминоза (цинги). Основные симптомы С-витаминной недостаточности в порядке их развития следующие: уменьшение концентрации аскорбиновой кислоты в плазме крови и лейкоцитах, повышенная ломкость кровеносных капилляров, общая слабость, апатия, повышенная утомляемость, снижение аппетита, задержка роста, повышенная восприимчивость к инфекциям, болезненность дёсен, их отечность, кровоточивость при чистке зубов.
Наиболее часто встречаются С-гиповитаминозные состояния. При этом часто имеются лишь субъективные признаки, которые выражаются в понижении общего тонуса организма. Люди с гиповитаминозом С более подвержены заболеваниям, причем эти заболевания протекают, как правило, длительно и тяжело.
Аскорбиновая кислота необходима для нормального развития соединительной ткани, процессов регенерации и заживления, устойчивости к различным видам стресса, обеспечения нормального иммунологического статуса организма и поддержания процессов кроветворения.
Одна из важнейших функций аскорбиновой кислоты – ее участие в процессах созревания соединительно-тканного белка коллагена и эластина кровеносных сосудов, с чем связана повышенная их ломкость и склонность к кровоизлияниям при дефиците витамина С.
Аскорбиновая кислота также необходимый участник в процессах обезвреживания и выведения из организма токсичных продуктов обмена, чужеродных веществ, лекарств и ядов.
Аскорбиновая кислота блокирует образование канцерогенных веществ.
Аскорбиновая кислота обладает выраженными антиоксидантными.
Важное значение аскорбиновой кислоты для системы клеточного иммунитета связанно также с ее антиоксидантными свойствами и защитой мембраны фагоцитов от разрушающего действия продуцируемых этими клетками свободнорадикальных форм кислорода и хлора.
Аскорбиновая кислота является поставщиком водорода для образования ядерной ДНК.
Аскорбиновая кислота принимает участие в биохимических превращениях других витаминов.
Аскорбиновая кислота необходима для образования и обмена гормона адреналина.
Аскорбиновая кислота повышает устойчивость организма к различным инфекционным заболеваниям, т.к. недостаток витамина С приводит к снижению иммунобиологической сопротивляемости организма. В своей книге «Витамин С и здоровье» лауреат Нобелевской премии Л.Полинг предлагает принимать витамин С в больших дозах- до 10 г в день для профилактики и лечения простудных заболеваний. При первых же признаках простуды целесообразно принять 1-1,5 г аскорбиновой кислоты в виде таблеток или порошка, через 4 часа еще столько же - и так в течение первых суток (есть сведения о том, что аскорбиновая кислота активирует действие интерферона, который защищает нас от вирусов). Если эффект налицо, то лечение продолжают и в последующие сутки (1 г витамина С 4-5 раз в день), а затем в течение нескольких дней постепенно снижают дозы до обычных. Но если после первых суток лучше не стало, то это значит, что патологический процесс зашел слишком далеко, защитные барьеры дали «сбой» и физиологическое лекарство - витамин С тут уже бессилен. В таком случае принимают обычные лекарственные препараты и витамины в обычных дозах.
Витамин С оказывает влияние на активность лейкоцитов.
Витамин С способствует лучшему усвоению железа и тем самым усиливает образование гемоглобина и созревание эритроцитов.
Аскорбиновая кислота не только активизирует защитные силы организма, но и способствует обезвреживанию токсина, выделяемых патогенными микроорганизмами.
Витамин С применяется в хирургической практике как средство, ускоряющее заживление ран, срастание костей и послеоперационных швов.
Экспериментальная часть.
Методика определения аскорбиновой кислоты методом йодометрии.
Аскорбиновая кислота легко окисляется благодаря наличию ендиольной группировки, поэтому для ее определения можно использовать различные методы, в том числе и такой относительно слабый окислитель, как йод. Количественное определение аскорбиновой кислоты основано на окислении ее раствором йода:
1) Приготовить вытяжку из хвои, для чего в фарфоровой ступке растереть 5 г хвои с 2 мл раствора HCL.
2) Полученную вытяжку аккуратно перенести в мерный стакан и долить до метки 50 мл дистиллированной воды.
3) Тщательно перемешать содержимое и отфильтровать.
4) Отмерить 10 мл отфильтрованной жидкости, добавить 1 мл крахмального клейстера и по одной капле раствор I2 в йодиде калия.
5) Наблюдается обесцвечивание раствора I2 в пробирке с вытяжкой из хвои.
Эксперимент №1. «Определение аскорбиновой кислоты в хвое сосны обыкновенной в осенне-зимний период» (Приложение №1).
Цель: изучить сезонную изменчивость содержания аскорбиновой кислоты в зависимости от условий.
Оборудование: пипетка, химические стаканы, химические плоскодонные колбы, мерный цилиндр, фарфоровая ступка, весы, воронка, фильтр.
Реактивы: йод, крахмальный клейстер, вода.
Объект исследования: хвоя сосны обыкновенной.
Метод исследования: ЙОДОМЕТРИЯ.
Анализ хвои необходимо проводить сразу же после срезания хвои с дерева. Я определяла наличие аскорбиновой кислоты в хвое сосны обыкновенной в осенне-зимний период методом йодометрии. Для этого:
1. Приготовила вытяжку из хвои, для чего в фарфоровой ступке растерла 5 г хвои с 2 мл раствора HCL.
2. Полученную вытяжку аккуратно перенесла в мерный стакан и долила до метки 50 мл дистиллированной воды.
3. Тщательно перемешала содержимое и отфильтровала.
4. Отмеряю 10 мл отфильтрованной жидкости, добавляю 1 мл крахмального клейстера и по одной капле раствор I2 в йодиде калия.
5. Наблюдаю обесцвечивание раствора I2 в пробирке с вытяжкой из хвои.
Расчёты: как узнать, сколько я израсходовала йодной настойки? Капли – это не единицы измерения. Я воспользуюсь вполне точным, методом, хотя и более долгим. С помощью той же пипетки посчитаю, сколько капель содержится в 1 мл (в 1 мл содержится 28 капель йода). Зная объём одной капли, можно довольно точно определить объём раствора йода, израсходованного на титрование аскорбиновой кислоты. Концентрация раствора йода известна: 1 мл его 5% -ного раствора соответствует 35 мг аскорбиновой кислоты
Октябрь 2015 года
1 мл р-ра йода – 28 капель р-ра йода
Х мл р-ра йода- 7 капель р-ра йода, отсюда следует, что на окисление
аскорбиновой кислоты потребовалось 0, 25 мл йода.
1 мл 5 %р-ра йода - 35 мг аскорбиновой кислоты
0,25 мл 5 % р-ра йода – Х мг аскорбиновой кислоты =>
Х =0,25*35/1 = 8, 75 мг
Ноябрь 2015 года
1 мл р-ра йода – 28 капель р-ра йода
Х мл р-ра йода- 7 капель р-ра йода, отсюда следует, что на окисление
аскорбиновой кислоты потребовалось 0, 25 мл йода.
1 мл 5 %р-ра йода - 35 мг аскорбиновой кислоты
0,25 мл 5 % р-ра йода – Х мг аскорбиновой кислоты =>
Х =0,25*35/1 = 9, 75 мг
Декабрь 2015 года
1 мл р-ра йода – 28 капель р-ра йода
Х мл р-ра йода- 10 капель р-ра йода, отсюда следует, что на окисление
аскорбиновой кислоты потребовалось 0, 36 мл йода.
1 мл 5 %р-ра йода - 35 мг аскорбиновой кислоты
0,36 мл 5 % р-ра йода – Х мг аскорбиновой кислоты =>
Х =0,36*35/1 = 12, 6 мг
Январь 2016 года
1 мл р-ра йода – 28 капель р-ра йода
Х мл р-ра йода- 16 капель р-ра йода, отсюда следует, что на окисление
аскорбиновой кислоты потребовалось 0, 56 мл йода.
1 мл 5 %р-ра йода - 35 мг аскорбиновой кислоты
0,56 мл 5 % р-ра йода – Х мг аскорбиновой кислоты =>
Х =0,56*35/1 = 19,95 мг
Февраль 2016 года
1 мл р-ра йода – 28 капель р-ра йода
Х мл р-ра йода- 15 капель р-ра йода, отсюда следует, что на окисление
аскорбиновой кислоты потребовалось 0, 54 мл йода.
1 мл 5 %р-ра йода - 35 мг аскорбиновой кислоты
0,54 мл 5 % р-ра йода – Х мг аскорбиновой кислоты =>
Х =0,54*35/1 = 18,9 мг
Март 2016 года
1 мл р-ра йода – 28 капель р-ра йода
Х мл р-ра йода- 13 капель р-ра йода, отсюда следует, что на окисление
аскорбиновой кислоты потребовалось 0, 46 мл йода.
1 мл 5 %р-ра йода - 35 мг аскорбиновой кислоты
0,46 мл 5 % р-ра йода – Х мг аскорбиновой кислоты =>
Х =0,46*35/1 = 16, 1 мг
Эксперимент №2 «Определение аскорбиновой кислоты в хвое сосны обыкновенной в осенне-зимний период при нагревании» (Приложение №2).
Определение аскорбиновой кислоты в хвое сосны обыкновенной.
Цель: изучить сезонную изменчивость содержания аскорбиновой кислоты в зависимости от условий.
Оборудование: пипетка, химические стаканы, химические плоскодонные колбы, мерный цилиндр, фарфоровая ступка, весы, воронка, фильтр, штатив, спиртовка.
Реактивы: йод, крахмальный клейстер, вода.
Объект исследования: хвоя сосны обыкновенной.
Метод исследования: ЙОДОМЕТРИЯ.
Анализ хвои необходимо проводить сразу же после срезания хвои с дерева. Я определяла наличие аскорбиновой кислоты в хвое сосны обыкновенной в осенне-зимний период методом йодометрии. Для этого:
1) Приготовила вытяжку из хвои, для чего в фарфоровой ступке растерла 5 г хвои с 2 мл раствора HCL.
2) Полученную вытяжку аккуратно перенесла в мерный стакан и долила до метки 50 мл дистиллированной воды.
3) Тщательно перемешала содержимое и отфильтровала.
4) Отмеряю 20 мл отфильтрованной жидкости в химическую колбу и начинаю кипятить в течении 10 минут, оставшиеся 10 мл перенесла в химический стакан.
5) Добавляю 1 мл крахмального клейстера и по одной капле раствор I2 в йодиде калия.
6) Наблюдаю обесцвечивание раствора I2 в пробирке с вытяжкой из хвои.
Октябрь 2015 года
1 мл р-ра йода – 28 капель р-ра йода
Х мл р-ра йода- 9 капель р-ра йода, отсюда следует, что на окисление
аскорбиновой кислоты потребовалось 0, 32 мл йода.
1 мл 5 %р-ра йода - 35 мг аскорбиновой кислоты
0,32 мл 5 % р-ра йода – Х мг аскорбиновой кислоты =>
Х =0,32*35/1 = 11, 2 мг
Ноябрь 2015 года
1 мл р-ра йода – 28 капель р-ра йода
Х мл р-ра йода- 7 капель р-ра йода, отсюда следует, что на окисление
аскорбиновой кислоты потребовалось 0, 32 мл йода.
1 мл 5 %р-ра йода - 35 мг аскорбиновой кислоты
0,32 мл 5 % р-ра йода – Х мг аскорбиновой кислоты =>
Х =0,32*35/1 = 12, 2 мг
Декабрь 2015 года
1 мл р-ра йода – 28 капель р-ра йода
Х мл р-ра йода- 13 капель р-ра йода, отсюда следует, что на окисление
аскорбиновой кислоты потребовалось 0, 46 мл йода.
1 мл 5 %р-ра йода - 35 мг аскорбиновой кислоты
0,46 мл 5 % р-ра йода – Х мг аскорбиновой кислоты =>
Х =0,46*35/1 = 16, 1 мг
Январь 2016 года
1 мл р-ра йода – 28 капель р-ра йода
Х мл р-ра йода- 19 капель р-ра йода, отсюда следует, что на окисление
аскорбиновой кислоты потребовалось 0, 68 мл йода.
1 мл 5 %р-ра йода - 35 мг аскорбиновой кислоты
0,68 мл 5 % р-ра йода – Х мг аскорбиновой кислоты =>
Х =0,68*35/1 = 23, 8 мг
Февраль 2016 года
1 мл р-ра йода – 28 капель р-ра йода
Х мл р-ра йода- 18 капель р-ра йода, отсюда следует, что на окисление
аскорбиновой кислоты потребовалось 0, 64 мл йода.
1 мл 5 %р-ра йода - 35 мг аскорбиновой кислоты
0,64 мл 5 % р-ра йода – Х мг аскорбиновой кислоты =>
Х =0,64*35/1 = 22,4 мг
Март 2016 года
1 мл р-ра йода – 28 капель р-ра йода
Х мл р-ра йода- 17 капель р-ра йода, отсюда следует, что на окисление
аскорбиновой кислоты потребовалось 0, 6 мл йода.
1 мл 5 %р-ра йода - 35 мг аскорбиновой кислоты
0,6 мл 5 % р-ра йода – Х мг аскорбиновой кислоты =>
Х =0,6*35/1 = 21 мг
Вывод по экспериментам
В ходе исследования я практически подтвердила первоначальную гипотезу и убедилась в наличии аскорбиновой кислоты в хвое сосны. Уровень содержания аскорбиновой кислоты осенью и ранней весной меньше, чем зимой; в зимнее время её содержание увеличивается и сохраняется в течении холодного времени года. Таким образом, хвойные растения содержат много витамина С и могут служить альтернативным источником природного витамина С, особенно в зимний период, когда наблюдается рост инфекционных заболеваний. Выяснив в ходе исследования, что переход аскорбиновой кислоты в раствор осуществляется только в кислой среде при кипячении, я рекомендую рецепт витаминизированного напитка из хвои сосны обыкновенной.
Заключение
В результате изучения свойств аскорбиновой кислоты, физиологического действия витамина С на организм человека и проведенного эксперимента, я убедилась, что:
основные свойства аскорбиновой кислоты связаны с ее участием в окислительно-восстановительных процессах, которое осуществляется вследствие окисления кислоты аскорбиновой в дегидроаскорбиновую.
аскорбиновая кислота играет в организме человека фундаментальную биохимическую и физиологическую роль. Она необходима для нормального развития соединительной ткани, процессов регенерации и заживления, устойчивости к различным видам стресса, обеспечения нормального иммунологического статуса организма и поддержания процессов кроветворения.
для подростков здоровье является основополагающей и движущей силой, поэтому пища должна содержать важные органические вещества – витамины, а особенно витамин С. Он единственный связан напрямую с белковым обменом, способствует увеличению сопротивляемости организма к простудным заболеваниям, к различным видам стрессов.
витамин С содержатся в свежих овощах и фруктах, но не каждый человек может позволить себе фрукты в зимнее время в связи с их дороговизной. Листья хвойных деревьев являются богатым источником витамина С – аскорбиновой кислоты.
Практическая значимость.
Данная работа носит как теоретический, так и практический характер, так как изучались научные данные о свойствах и физиологическом воздействии витамина С на организм человека. Для меня эта работа представляет интерес и ценность, как для будущего врача. Зимой для профилактики авитаминоза и вирусных заболеваний можно предлагать витаминный напиток из хвои (Приложение 3). Я верю, что знания, полученные в результате исследовательской работы, смогу использовать в будущей профессии, а в своей семье обязательно буду воспитывать культуру питания как часть здорового образа жизни.
Список используемой литературы.
Артеменко А.И. Органическая химия: Учебник для студентов средних специальных учебных заведений. – М.: Высшая школа, 1998.
Березин Б.Д., Березин Д.Б. Курс современной органической химии: Учебное пособие для вузов. – М.: Высшая школа, 1999.
Вайс Р.Ф., Финтельман Ф. Фитотерапия. Руководство. Перевод с немецкого. – М.: Медицина, 2004.
Спиричев В.Б. Витамины, витаминоподобные минеральные вещества: Справочник. – М.: МЦФЭР, 2004.
Чухрай Е.С. Молекула, жизнь, организм. М.: Просвещение, 1991.-276 с.
http://www.inflora.ru/fitness/fitness255.html
https://ru.wikipedia.org/wiki/Хвоя
http://narodnymisredstvami.ru/elovaya-hvoya/
http://www.rasteniya-lecarstvennie.ru/2797-hvoya-sosny-lechenie-v-narodnoy-medicine.html
Приложения
Приложение №1;
Приложение 2;
Приложение 3.
Сосна дарит здоровье
Светло-желтый, немного зеленоватый напиток с ароматом тайги и Нового года — это сосновый чай. О целебных свойствах сосны известно было еще много веков назад. Народы Зауралья, Дальнего Востока, Сибири верили, что вечнозеленое дерево может наделить человека крепким здоровьем, долголетием, отгонит старость, добавит сил. Из сосновых веток делали веники, из хвои и почек заваривали чай. Хвойный чай прекрасно снимает усталость, тонизирует, стимулирует иммунитет и регенерацию тканей, нормализует обмен веществ, улучшает микроциркуляцию в тканях, повышает эластичность сосудов, обладает мягким успокаивающим эффектом.
Первый способ приготовление витаминного напитка:
Отделяем сосновые иголки от веток, измельчаем их.
Четыре стакана измельченной сосновой хвои заливаем 0,5 литра холодной кипяченой воды, добавляем две чайных ложки лимонного сока.
Можно использовать лимонную кислоту, столовый или яблочный уксус. Дело в том, что в кислой среде аскорбиновая кислота (витамин С) дольше не разрушается, сохраняя свои свойства.
Настаиваем три дня в темном месте. Процеживаем.
Пьем по полстакана два раза в день. Для улучшения вкуса добавляем мед или сахар.
Второй способ приготовления витаминного напитка:
Приготовить витаминный напиток можно быстрее.
Для этого на стакан кипящей воды берется 10 г (примерно половина столовой ложки) тщательно измельченной сосновой хвои, половина чайной ложки лимонной кислоты.
Эту смесь кипятим 20 минут. Охлаждаем, процеживаем.
Пьем с сахаром или медом. Стакан такого напитка обеспечивает примерно 80 % суточной нормы витамина С.
Третий способ приготовления витаминного напитка:
витаминный напиток для повышения иммунитета: 1 стакан свеже — сорванной хвои сосны залить 1 литром воды и довести до кипения. Дать настояться в течение суток. Принимать по полстакана в день перед едой. Курс лечения должен длиться 3 месяца.
настой хвоиот цинги и при заболеваниях органов дыхания: 25г измельчённых игл заваривают кипятком (соотношение1:5), кипятят около 10 минут, затем ещё 10 минут настаивают, принимают эту дозу в течение суток.