XX Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Особенности ферментированного напитка, полученного из листьев плодово-ягодных культур

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Чернова А.С. 1

---

1МБОУ ДСОШ №3

Леднева Д.Н. 1

---

1МБОУ ДСОШ №3

Работа в формате PDF

1.2 MB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

IВведение

В наше время растёт тренд на экологически чистую продукцию. Её преимущества перед массовой очевидны: такие продукты не только более насыщены по вкусу, но и совершенно безопасны для организма. Ферментированные травяные напитки всё популярнее. На сегодняшний день, каждый человек, имеющий приусадебный участок, с растущими на нём кустарниками и травами, пробовал заваривать травяной напиток.

Основное преимущество данного напитка состоит в том, что у них богатый полезными веществами состав. В нём не содержится кофеин, а наибольшую пользу для организма составляют флавоноиды и дубильные вещества. Но на самом деле так ли это? Вот и я решила исследовать настоящий ферментированный чай, для того, чтобы выявив его химический состав, сделать вывод о пользе данного напитка.

Актуальность работы обусловлена выявлением флавоноидов, танинов, алкалоидов в ферментированном напитке, которые являются доступными для укрепления здоровья каждого человека.

Гипотеза: можно ли, изучив химический состав ферментированного напитка в условиях школьной лаборатории, выявить положительное влияние на здоровье человека.

Цель: исследовать химический состав ферментированного напитка.

Для достижения поставленной цели были выдвинуты следующие задачи.

Задачи:

1. Изучить научные основы химического состава ферментированного напитка

2. Провести анкетирование социума школы по заявленной проблеме.

3. Исследовать химический состав напитка, полученного из листьев, путем ферментации

4. Установить зависимость между химическим составом исследуемых напитков и влиянием их на организм человека.

Объект исследования: различные ферментированные напитки.

Предмет исследования: химический состав и свойства ферментированных напитков.

Практическая значимость исследования заключается в возможности применения результатов исследования для повышения информированности обучающихся, педагогического состава по данной теме и ориентации их на здоровьесберегающее поведение.

Сроки реализации: июль 2022 – январь 2023 г.

II Основная часть

1.Химический состав ферментированного напитка и его влияние на организм человека

Ферментация представляет собой биохимический процесс, широко используемый в пищевой промышленности.

Актуальность использования ферментированного чая описала Фозилова В.В. в статье «Разработка и исследование потребительских свойств чайных напитков». «В настоящее время государство рассматривает «политику здорового питания» как важный фактор укрепления здоровья граждан России. В связи с этим особую актуальность приобретают вопросы научно обоснованного и рационального использования доступного и широко распространенного отечественного растительного сырья как важного источника физиологически функциональных ингредиентов и разработка с их использованием продуктов здорового питания – чайных напитков». [4]

В настоящее время в г. Мичуринске Тамбовской области ведется большая работа по ферментации листьев плодово-ягодных растений, для получения фиточаев на их основе. В статье Ефремова Ю.Е., Винницкая В.Ф. «Расширение ассортимента фруктовых и фито чаев из сушёных фруктов, листьев и трав» сказано, что : « содержание аскорбиновой кислоты, каротиноидов и Р-активных веществ в сухих листьях смородины, яблони, вишни, земляники, малины довольно велико». [ 1]

В напитках, полученных путем ферментации, содержатся флавоноиды и дубильные вещества, которые и составляют наибольшую пользу для организма.

«Флавоноиды — фенольные соединения, в основе структуры которых лежит скелет, состоящий из С6 — С3 — С6-углеродных единиц. Флавоноиды в большем или меньшем количестве содержатся почти во всех высших растениях, локализуются главным образом в листьях…». [ 8] (см. рисунок 1 приложение 1)

В статье Куркин В.А., Куркина А.В., Авдеева Е.В. «Флавоноиды как биологически активные соединения лекарственных растений» рассказано о влиянии флавоноидов на организм человека: «Флавоноиды, будучи эволюционно адекватными организму человека, обусловливают антиоксидантные, ангиопротекторные, гепатопротекторные, желчегонные, диуретические, нейротропные и другие важнейшие фармакологические свойства». [2] (см. рисунок 2 приложение 1)

«Дубильные вещества составляют от 15 до 30 % состава чая. Своему основному, терпкому вкусу чай обязан именно им, и в особенности танину. Танины имеют мощные бактерицидные, кровоостанавливающие, ранозаживляющие, противовоспалительные и вяжущие свойства».[3,9] (см. рис. 3,4 приложение 2)

Листья плодово-ягодных растений также богаты полезными веществами:

1.Листья малины содержат «витамины — А, С, Е, групп В и К; минералы — калий, кальций, фосфор, магний, хлор; флавоноиды; минеральные соли — оксалаты и салицилаты; смолы; органические фруктовые кислоты — молочная; дубильные фенольные соединения; пектины; слизи; сахара» и обладают «рядом полезных свойств: противовоспалительным, отхаркивающим, потогонным, кровоостанавливающим, антитоксическим, иммуностимулирующим ». [7]

2.«Листья вишни богаты полезными веществами, такими как: кверцетин, флавоноиды, фитонциды, аскорбиновая кислота, витамины A, B, C, P, кумарин, эфирные масла, дубильные вещества. микро- и макроэлементы кальций, марганец, магний, фосфор» и помогают «снизить повышенное давление, справиться с тахикардией, головной болью, сонливостью». [5]

3.Листья черной смородины «доказывают высокую эффективность смородины в отношении простудных инфекций благодаря высокой концентрации фитонцидов. Листья смородины проявляют хорошее дезинфицирующее действие, что незаменимо при лечении воспалительных и инфекционных заболеваний». [6]

Таким образом, знакомство с химическим составом напитка показывает, что в основу входят большое количество веществ, полезных для организма человека.

2. Методика исследований

Работа проводилась на базе МБОУ Дятьковская СОШ № 3 и включала в себя несколько этапов:

1. Прием сплошной выборки, анализа и синтеза информации о ферментированном напитке.

2. Сбор и ферментация листьев плодово-ягодных растений.

3. Органолептический анализ напитка, полученного путем ферментации

4. Химический анализ на выявление веществ, содержащихся в напитке из листьев

5. Также в основу легли эмпирические методы:

а) анкетирование

б) опрос

в) обобщение информации

2.1. Социологическое исследование

В период с 3 по 17 октября в школе проводился соцопрос, целью которого было узнать осведомленность обучающихся и педагогического коллектива о напитке, полученном путем ферментации листьев плодово-ягодных растений. В исследовании приняли участие 55 человек. (см. приложение 4) Им были заданы следующие вопросы:

1.Пробовали ли вы ферментированный напиток?

а) да б) нет в) не знаю

2. Вы когда-нибудь готовили напитки из растений, собранных самостоятельно?

а) да б) нет в) не знаю

3.Предпочли бы вы этот напиток, чаю из масс-маркета?

а) да б) нет в) не знаю

4.Смогли бы вы заменить им другие напитки?

а) да б) нет в) не знаю

2.2. Органолептический анализ напитка, полученного путем ферментации

Для проведения исследования в августе 2022 года были заготовлены листья растений( см. приложение 3):

1.Малина обыкновенная (Rubus idaeus L.) - Образец № 1

2.Смородина чёрная (Ribes nigrum L.) - Образец № 2

3.Вишня обыкновенная (Cerasus vulgaris Mill.) - Образец № 3

Органолептический анализ чая проводили по следующим показателям: аромат, вкус, цвет, запах( см.приложение 6).

2.3. Химический анализ на выявление веществ, содержащихся в напитке из листьев

Для проведения химического анализа напитка используют качественные реакции на определяемые ионы в заварке.

2.4.Определения количества витамина С в напитке

Техника определения основана на том, что молекулы аскорбиновой кислоты легко окисляются йодом. Как только йод окислит всю аскорбиновую кислоту, следующая же капля, прореагировав с йодом, окрасит йод в синий цвет. Это определение проводим с помощью йодометрического метода.

Йодометрический метод: помещаем в колбу 2 г чая и добавляли воду до объёма 10 мл, а затем немного раствора крахмала. Далее по каплям добавляли раствор йода до появления устойчивого синего окрашивания, не исчезающего в течении 10-15 с.

2.5. Определение рH раствора

В пробирку с напитком мы опускали индикаторную бумагу, а затем сравнивали образцы между собой с помощью эталона.

2.6. Определение танина в напитке

К 1 мл раствора напитка мы добавляли 1-2 капли хлорида железа (Ⅲ). Из-за наличия танина в чае наблюдалось окрашивание раствора в темный цвет. Содержание танина в разных видах напитка мы определяли визуально-колориметрическим методом.

Подробно изучив методику и проведя исследования, мной были получены следующие результаты.

3. Результаты исследований и их анализ

Насколько известно обучающимся школы и педагогическому составу о ферментированном напитке и возможности его приготовления в домашних условиях показал социологический опрос.

3.1.Анализ статистических данных

В ходе проведения социологического опроса среди обучающихся 9-11 классов МБОУ ДСОШ № 3, учителей (всего 55 респондентов) были получены следующие результаты (см. приложение 5):

1.На вопрос «Пробовали ли вы ферментированный напиток?» :14 человек (25% респондентов) ответили: «да», 23 человека (42% респондентов )ответили: «нет» и 18 (33% респондентов) – « не знаю» (см. диаграмма 1 приложение 5).

2.На вопрос «Вы когда-нибудь готовили напитки из растений, собранных самостоятельно?»: 3 человека (5% респондентов) ответили: «да», 33 человека (60% респондентов )ответили: «нет» и 19 (35% респондентов) – « не знаю» (см. диаграмма 2 приложение 5).

3.На вопрос «Предпочли бы вы этот напиток, чаю из масс-маркета?» : 16 человек (29 % респондентов) ответили: «да», 17 человек (31 % респондентов) ответили: «нет» и 22 (40% респондентов) –«не знаю» (см. диаграмма 3 приложение 5).

4.На вопрос «Смогли бы вы заменить им другие напитки?» : 23 человек (42 % респондентов) ответили: «да», 25 человек (45 % респондентов )ответили: «нет» и 7 (13% респондентов) – « не знаю» (см. диаграмма 4 приложение 5).

Из анализа анкеты можно сделать вывод, что большинство опрошенных любят пить чай, некоторые даже знают о ферментированных напитках, но не умеют правильно готовить, потому и не могут их применять в повседневной жизни.

3.2. Анализ органолептических показателей напитков, полученных путем ферментации

Органолептические исследования качества напитка показали, что на первое место по вкусу, аромату и цвету можно поставить напиток из листьев малины Rubus idaeus L. Он имеет приятный насыщенный фруктовый вкус, малиновый аромат и светло-коричневый цвет. Второе место – напиток из листьев вишни Cerasus vulgaris Mill. (приятный насыщенный травяной вкус и аромат, зеленый цвет). Третье место – напиток из листьев черной смородины Ribes nigrum L.(приятный насыщенный травяной вкус с кислинкой, зеленый цвет). (Приложение 10 таб. 1).

Таким образом, можно говорить о том, что вкусовые качества ферментированного напитка не уступают пакетированным чаям, приобретенным в масс-маркетах.

3.3. Анализ показателей химических веществ, содержащихся в напитках, полученных методом ферментации листьев

Проанализировав данные, полученных химических показателей заварки ферментированных листьев у исследуемых образцов, представленные в таблице 2 (приложения 10), можно сделать следующие выводы:

1. Определение реакции водной среды с помощью универсального индикатора дало следующие результаты: в образцах № 1, № 2 (рН = 6)присутствовала слабокислая среда, а в образце № 3– нейтральная (рН = 7). (см. приложение 7).

2. Исследования содержания витамина С в ферментированных напитках показали, что наибольшее количество витамина С находится в чае из листьев образца № 1, 2, а в образце № 3 содержание витамина С незначительное (см. приложение 8).

3. Наглядно показал наличие танина в разных видах напитка опыт по появлению темного окрашивания при добавлении к раствору хлорид железа (Ⅲ). Больше всего танина оказалось в образце № 1. (см. приложение 9).

Таким образом, в результате проведенных качественных реакций для определения витамина С, танинов и рН в исследуемых образцах, нами подтвердилось их наличие в листьях растений: малины Rubus idaeus L, вишни CerasusvulgarisMill. и черной смородины Ribes nigrum L., причем наибольшее содержание данных веществ присутствует в образцах №1 и №2.

4. Выводы

После проведения всех работ и обсуждения полученных результатов я пришла к следующим выводам:

1. В ходе работы над исследованием были воплощены основные задачи, которые ставились вначале, достигнута главная цель, гипотеза подтвердилась.

2. Результаты социологического опроса показали, что существует проблема потребления ферментированных напитков, поэтому необходимо вести просветительскую работу по данному вопросу.

3. Органолептический анализ ферментированных напитков показывает, что они ничуть не уступает пакетированным чаям.

4. Все исследуемые напитки имеют в своём составе природные полезные вещества - танины, витамин С.

Поэтому стоит целесообразно проводить пропаганду ферментированных напитков, особенно сейчас в условиях активного импортозамещения, ведь, ферментированные листья с приусадебного участка содержат больше полезных веществ, влияющих на организм человека.

III Заключение

Подводя итоги теоретического и экспериментального исследований можно утверждать, что наша гипотеза подтвердилась. В современном мире многие люди стремятся вести здоровый образ жизни, употребляя в пищу продукты, богатые витаминами. И ферментированные напитки тому доказательство, поскольку разные сорта листьев имеют яркий, насыщенный красный, рубиновый или темно-коричневый цвета.

На практике убедилась, что если знать самим и рассказать окружающим о пользе ферментированных напитков, то это повысит экологическую культуру и будет служить пропагандой здорового образа жизни.

В ходе исследовательской работы, я в первую очередь, задумалась, принесет ли она пользу для общества, а сейчас, с уверенностью могу сказать, что цель и задачи достигнуты, гипотеза доказана, а польза от проделанной мною работы есть. Ведь ферментация листьев позволяет сделать очень вкусный, ароматный и насыщенный по цвету напиток, богатый различными полезными веществами, в том числе витамином С.

IV Список использованной литературы

1. Ефремова Ю.Е., Винницкая В.Ф. Расширение ассортимента фруктовых и фито чаев из сушёных фруктов, листьев и трав // Основы повышения продуктивности агроценозов: матер. Междунар. науч.-практ. конф.24-26 ноября, посвящ. Памяти И.А. Муромцева и А С. Татаринцева - Мичуринск: ООО «БиС», 2015. - С.233-236.

2. Куркин В.А., Куркина А.В., Авдеева Е.В. ФЛАВОНОИДЫ КАК БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ ЛЕКАРСТВЕННЫХ РАСТЕНИЙ // Фундаментальные исследования. – 2013. – № 11-9. – С. 1897-1901; URL: https://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=33478

3. Томбасов, Д. С. Определение флавоноидов, танинов и алкалоидов в ферментированном чае из листьев кипрея узколистного (иван-чай) / Д. С. Томбасов, Т. С. Томбасова. — Текст : непосредственный // Юный ученый. — 2021. — № 4 (45). — С. 70-76. — URL: https://moluch.ru/young/archive/45/2396/

4. Фозилова В.В. Разработка и исследование потребительских свойств чайных напитков на основе кипрея узколистного. Автореф. дис. канд. тех. наук. Кемерово, 2014. 16 с.

5. Листья вишни: лечебные свойства и противопоказания. Режим доступа:
https://polzavred-edi.ru›listja-vishni-lechebnye-svojstva.

6. Листья смородины – лечебные свойства, противопоказания и рецепты применения. Режим доступа: https://marya-iskysnica.livejournal.com/5882152.html

7. Ферментированный чай из листьев садовых и дикорастущих растений. Режим доступа: https://hlebopechka.ru/index.php?option=com_smf&topic=389380.0

8. Флавоноидные красители [Электронный ресурс]. –Режим доступа: https://studwood.net/1797186/matematika_himiya_fizika/flavonoidnye_krasiteli

9. Черный чай, состав, польза и вред черного чая [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.inflora.ru

Приложение 1

Рис.1. Структурные формулы флавоноидов

Рис.2. Структурная формула галловой кислоты

Приложение 2

Р ис.3 Биологическая роль флавоноидов

Р ис.4 Биологическая роль танинов

Приложение 3

Сбор листьев для ферментации

Ф ерментированные листья плодово-ягодных растений

Приложение 4

Проведение социологического опроса в МБОУ ДСОШ № 3

Приложение 5

Д иаграмма 1 Пробовали ли вы ферментированный напиток?

Д иаграмма 2 Вы когда-нибудь готовили напитки из растений, собранных самостоятельно?

Д иаграмма 3 Предпочли бы вы этот напиток, чаю из масс-маркета?

Диаграмма 4 Смогли бы вы заменить им другие напитки?

Приложение 6

Выявление органолептических показателей ферментированного напитка

Приложение 7

Определение рН

Приложение 8

Исследования содержания витамина С в ферментированных образцах

Приложение 9

Определение танина в исследуемых образцах

Приложение 10

Таблица 1. Органолептические показатели качества ферментированных напитков

Таблица 2. Химические  показатели  содержащиеся в напитке, полученном методом ферментации листьев