XXII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Витамин С – важный микронутриент для нашего организма, «вещество жизни»
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
В современном мире очень актуальна проблема питания. Питание — это источник энергии, а правильное питание — это залог хорошего самочувствия, способности лучшего восприятия и переработки информации, скорости мышления, физического и психического здоровья человека.
Витамины необходимы всем нам для нормальной жизнедеятельности. Витамины входят в состав ферментов и гормонов, они необходимы для обмена веществ и имеют огромное значение для слаженной работы всех органов.
Витамин С (или аскорбиновая кислота) – водорастворимый витамин, который в изобилии содержится во многих фруктах и овощах. Сегодня его считают не просто витамином, поскольку он обладает действительно важными свойствами для поддержания иммунной системы.
Иммунная система защищает нас от воздействия внешних неблагоприятных факторов, это своего рода "линия обороны" против агрессивного действия бактерий, грибков, вирусов и т.д. Без здоровой и эффективно работающей иммунной системы организм ослабевает и чаще страдает от вирусных и бактериальных инфекций.
Недостаточное поступление витаминов в организм человека – проблема мирового масштаба.
Мне стало интересно какое количество аскорбиновой кислоты содержится в продуктах растительного происхождения, и я решила провести исследование.
Цель данного исследования:
определить в условиях лаборатории наличие витамина С в отдельных продуктах питания.
Задачи:
1. Используя литературные источники и Интернет – ресурсы изучить историю открытия и классификацию витаминов, значение витамина С для организма человека.
2. Познакомиться с биохимическими свойствами витамина С.
3. Методом йодометрии, выяснить в каких именно овощах и фруктах содержится наибольшее количество витамина С и рекомендовать их для употребления (см. Приложение1 рис. 1).
Актуальность
данной темы заключается в том, что аскорбиновая кислота играет в организме человека фундаментальную биохимическую и физиологическую роль.
Объект исследования
Продукты (овощи, фрукты)
Предмет исследования:
витамин С (аскорбиновая кислота)
Гипотеза исследования:
я предполагаю, что в свежих овощах и фруктах содержится большое количество витамина С.
1.Обзор литературы
История открытия витаминов
Русский ученый Н.И. Лунин в 1880 году опубликовал данные опытов на мышах. Если белых мышей вскармливать цельным молоком, то они развиваются и растут нормально. Но если мышей кормить пищей, состоящей из основных частей молока: казеина, молочного жира, сахарозы и дистиллированной воды, то они быстро гибнут. Из этого Лунин сделал вывод, что в молоке, помимо казеина, жира, молочного сахара и солей, содержатся ещё и другие вещества, незаменимые для питания.
Позже накопилось много данных о связи некоторых болезней с недостатком в пище каких-то специфических веществ. В 1912 году польский учёный К. Функ назвал существующие в продуктах питания жизненно важные вещества витаминами (от лат. vita – «жизнь»).
Классификация витаминов
Действие витаминов было установлено до выяснения их строения и послужило основой при их классификации. Первоначально была введена буквенная классификация и, несмотря на то что она не отражает ни биологической, ни физической сущности витаминов, ею широко пользуются. В настоящее время открыто несколько десятков витаминов. Для удобства изучения их классифицируют по физическим свойствам: витамины, растворимые в жирах и витамины, растворимые в воде.
Жирорастворимые витамины: А, D, Е, К.
Водорастворимые витамины: С, группа В, РР.
Так же как вода и минеральные соли, витамины являются источниками энергии, их значение для организма чрезвычайно велико. Большинство людей испытывает дефицит в витамине С.
Физиологическая роль витамина С
Физиологическое значение витамина С теснейшим образом связано с его окислительно-восстановительными свойствами. Возможно, что этим следует объяснить и изменения в углеводном обмене при скорбуте (заболевание, обусловленное недостатком в организме человека витаминов С и Р, то же что и цинга), заключающемся в постепенном исчезновении гликогена из печени и вначале повышенном, а затем пониженном содержании сахара в крови. По-видимому, в результате расстройства углеводного обмена при экспериментальном скорбуте наблюдается усиление процесса распада мышечного белка и появление креатина в моче. Большое значение имеет витамин С для образования коллаген (фибриллярный белок, составляющий основу соединительной ткани животных и обеспечивающий ее прочность) и функции соединительной ткани. Витамин С играет роль в гидроксилировании и окисления гормонов коры надпочечников. Нарушение в превращениях тирозина, наблюдаемое при цинге, также указывает на важную роль витамина С в окислительных процессах.
Недостаточное поступление витамина С с пищей проявляется в форме авитаминоза (цинги). Основные симптомы С-витаминной недостаточности в порядке их развития следующие: снижение мочевой экскреции аскорбиновой кислоты, 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, разрыхленность, 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.
Особенно часто С-гиповитаминозные состояния возникают в период повышенной потребности организма в витамине С при беременности, кормлении, усиленной физической и умственной работе, при инфекционных заболеваниях. Чаще гиповитаминоз можно наблюдать в весенние месяцы, когда, с одной стороны, уменьшается употребление овощей, а с другой – содержание в них витаминов вследствие длительного хранения.
Биохимические свойства витамина С
Поскольку цепи питания существуют не одну сотню лет, некоторые биологически активные вещества не вырабатываются в организме, а берутся из пищи в готовом виде. К ним относится и витамин С.
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. Недостаток или отсутствие его приводят к развитию гипо- или авитаминоза (цинги).
2. Основная часть
2.1 Методика исследования
-
Использование литературы и Интернет – ресурсов;
-
Провести эксперимент по определению содержания витамина С в свежих овощах и фруктах методом йодометрии;
Определение витамина С в чёрной смородине
Определю наличие витамина С в черной смородине методом йодометрии. Для этого:
1. Отмеряем 20 мл отжатого сока чёрной смородины и разбавляем его водой до объёма 100 мл.
2. Добавляем 1 мл крахмального клейстера.
3. Добавляем по каплям 5 % р-ра йода до появления устойчивого синего окрашивания, не исчезающего в течении 10-15 сек (см. Приложение 2 рис. 1,2).
Расчёты: как узнать, сколько мы израсходовали йодной настойки? Капли – это не единицы измерения. Мы воспользуемся вполне точным, методом, хотя и более долгим. С помощью той же пипетки посчитаем, 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 нам известна: 1 мл его 5%-ного раствора соответствует 35 мг аскорбиновой кислоты.
1 мл р-ра йода – 28 капель р-ра йода
X мл р-ра йода – 70 капель р-ра йода, отсюда следует, что на окисление аскорбиновой кислоты потребовалось 2,5 мл йода.
1 мл 5 % р-ра йода - 35 мг аскорбиновой кислоты
2,5 мл 5 % р-ра йода – Х мг аскорбиновой кислоты=> Х =2,5 х 35 = 87,5 мг
Определение витамина С в свежевыжатом соке апельсина
Определим наличие витамина С в свежевыжатом соке апельсина методом йодометрии (см. Приложение 3 рис. 1,2).
Расчёты: 1 мл р-ра йода – 28 капель р-ра йода
Х мл р-ра йода - 32 капли р-ра йода, отсюда следует, что на окисление аскорбиновой кислоты потребовалось 1,14 мл йода.
1 мл 5 % р-ра йода - 35 мг аскорбиновой кислоты
1,14 мл 5 % р-ра йода – Х мг аскорбиновой кислоты => Х = 1,14х35 = 40 мг
Определение витамина С в свежевыжатом соке яблока
Здесь мы встречаемся с таким затруднением: в яблоках содержится фермент аскорбиноксидаза, в присутствии которого аскорбиновая кислота быстро окисляется на воздухе. Чтобы этого не произошло, анализ нужно проводить в кислой среде (см. Приложение 4 рис. 1,2).
1. Взвешиваем яблоко - 260 г (до эксперимента).
2. Тонким ножом из нержавеющей стали вырезаем из предварительно взвешенного
яблока пробу (30 г) в виде ломтика, от кожуры до сердцевины с семечками.
3. Ломтик переносим в фарфоровую ступку с разбавленной соляной кислотой и тщательно растираем пестиком.
4. Определяем наличие витамина С в свежевыжатом соке яблока методом йодометрии.
Расчёты: 1 мл р-ра йода – 28 капель р-ра иода
Х мл р-ра йода - 4 капли р-ра йода, отсюда следует, что на окисление аскорбиновой кислоты потребовалось 0,14 мл йода.
1 мл 5 % р-ра йода - 35 мг аскорбиновой кислоты 0,14 мл 5 % р-ра йода – Х мг аскорбиновой кислоты=> Х = 0,14х35 = 4,9 мг
4,9 мг аскорбиновой кислот – 30 г яблока
Х мг аскорбиновой кислоты – 100г яблока, тогда в 100 г яблока содержится 17 мг
аскорбиновой кислоты, а в целом яблоке массой 260 г – 42 мг.
Вывод: наиболее богатыми витамином С являются фрукты: черная смородина (87,5 мг/100 г), далее апельсин (40 мг/100 г) и яблоки (17 мг/100 г).
Определение витамина С в свежевыжатом соке красного перца
1. Взвешиваем красный сладкий перец m=130г (до эксперимента).
2. Тонким ножом из нержавеющей стали вырезаем из предварительно взвешенного перца пробу (35г) в виде ломтика, от кожуры до сердцевины с семечками.
3. Ломтик переносим в фарфоровую ступку, тщательно растираем пестиком.
4. Определяем содержание витамина С в свежевыжатом соке красного перца методом йодометрии (см. Приложение 5 рис. 1,2).
Расчёты: 1 мл р-ра йода – 28 капель р-ра иода
Х мл р-ра йода – 40 капель р-ра йода, отсюда следует, что на окисление аскорбиновой кислоты потребовалось 1.4 мл йода.
1 мл 5 %р-ра йода – 35 мг аскорбиновой кислоты
1.4 мл 5 % р-ра йода – Х мг аскорбиновой кислоты => Х = 1,4х35= 49 мг
49 мг аскорбиновой кислоты - 35 г перца
Х мг акорбиновой кислоты – 100 г перца, тогда в 100 г содержится 140 мг, а в целом перце (m=130г) содержится 182 мг аскорбиновой кислоты.
Определение витамина С в свежевыжатом соке цветной капусты
1. Берём 30г цветной капусты.
2. Переносим её в фарфоровую ступку и тщательно растираем пестиком.
3. Определяем содержание витамина С в свежевыжатом соке цветной капусты методом йодометрии (см. Приложение 6 рис. 1,2).
Расчёты: 1 мл р-ра йода – 28 капель р-ра йода
Х мл р-ра иода – 11 капель р-ра йода, отсюда следует, что на окисление аскорбиновой кислоты потребовалось 0,39 мл йода.
1 мл 5 % р-ра иода - 35 мг аскорбиновой кислоты
0,39 мл 5 % р-ра иода – Х мг аскорбиновой кислоты => Х = 0,39х35 = 13,7 мг
13,7 мг аскорбиновой кислоты - 30 г цветной капусты
Х мг аскорбиновой кислоты – 100 г капусты, тогда в 100 г содержится 46 мг.
Так как цветную капусту не все употребляют в сыром виде, то я решила узнать, сколько витамина С содержится в цветной капусте после термической обработки.
Определение витамина С в цветной капусте после термической обработки
1. Берём 30 г цветной капусты и пропариваем.
2. Переносим пропаренную капусту в фарфоровую ступку и тщательно растираем пестиком.
3. Определяем содержание витамина С в цветной капусте методом йодометрии.
Расчёты: 1 мл р-ра йода – 28 капель р-ра иода
Х мл р-ра йода – 6 капель р-ра йода, отсюда следует, что на окисление аскорбиновой кислоты потребовалось 0,21 мл йода.
1 мл 5 % р-ра йода - 35 мг аскорбиновой кислоты
0,21 мл 5 % р-ра йода – Х мг аскорбиновой кислоты => Х = 0,21х35 = 7,5 мг
7,5 мг аскорбиновой кислоты - 30 г цветной капусты
Х мг аскорбиновой кислоты – 100 г капусты, тогда в 100 г содержится 25 мг.
Проведенный эксперимент доказал, что в свежем соке цветной капусты содержится большое количество витамина С (46 мг в 100 г), но по своим вкусовым качествам цветную капусту чаще употребляют в варёном виде. Нужно отметить, что в таком виде теряется много витамина С (с 46 мг до 25 мг в 100 г, т.е. в 1,84 раза).
-
Провести анализ полученных данных и сделать вывод.
2.2. Результаты исследований
1. Из литературных источников и Интернет – ресурсов я узнала информацию об истории открытия и классификацию витаминов, значение витамина С для организма человека.
2. Познакомилась с биохимическими свойствами витамина С.
3. Выяснила, с помощью метода йодометрии, в каких именно овощах и фруктах содержится наибольшее количество витамина С. Теперь буду рекомендовать их для употребления.
3. Заключение
3.1 Вывод
Из вывода по эксперименту видно, что на 100 грамм свежих продуктов питания наибольшее количество витамина С содержится в соке черной смородины (87,5 мг), в красном перце (140 мг), цветной капусте (46 мг), апельсине (40 мг) и яблоке (17 мг).
Проводя эксперименты, доказывая наличие витамина С в продуктах, я подтвердила выдвинутую мною гипотезу и могу порекомендовать:
Ввиду того, что черная смородина наиболее богата витамином С, предлагаю употреблять её в свежем виде, в соках, в морсах и в компотах. Также употреблять апельсины, яблоки и соки, в основе которых содержатся эти фрукты. В нашем рационе должны присутствовать сладкий красный перец и цветная капуста.
Используя данные исследования, я провела беседу для учащихся 5 классов, выступала на школьной конференции, планирую рассказать о здоровом образе жизни ребятам в старших классах (см. Приложение 7 рис. 1).
3.2 Рекомендации
1. Использовать материал данной работы для уроков и занятий внеурочной деятельности.
2. Провести эксперимент с другими овощами и фруктами.
3. Познакомить ребят с методом йодометрии для определения витамина С в домашних условиях.
Список использованной литературы
1.Гальперин С.И. Анатомия и физиология человека. – М.: Высшая школа, 1984.- 468 с.
2. Общая химия. 20-е издание, испр. Л., «Химия», 1978. 720 с.
3. Организация лечебного питания детей в стационарах /Под ред. Баранова А.А., Ладодо К.С. - М.: "Эвита-Проф". 2001.- с.81.
4. Ольгин О. Опыты без взрывов. Изд. 2-е, переработанное.- М.: Химия, 1986.-192с.
5. Строганова Л.А., Александрова Н.И. Хронические расстройства питания у детей раннего возраста.- Санкт-Петербург: СПбМАПО, 1996.- 62 с.
6. Тутельян В.А. Витамины: 99 вопросов и ответов.- М.- 2000.- 47 с.
7. Учебник: Биология. 8 класс. А.Г. Драгомилов, Р.Д. Маш. – М.: Вентана-Граф, 2015 г.
8. Энциклопедия для детей том 17, Химия, - М.: Аванта+, 2000.- 640с.
9. Куприянова Н. С. Лабораторно-практические работы по химии. М.: Владос, 2007.
10. Ребров В. Г., Громова О. А. Витамины и микроэлементы. М., 2003.
Интернет - источники
-
http://vio.uchim.info/Vio_87/cd_site/articles/art_4_1.htm
-
http://nsportal.ru/ap/drugoe/library/rol-vitamina-s-v-organizme-ego-soderzhanie-v-fruktakh-i-ovoshchakh
-
http://vegetarianstvo.narod.ru/mikroelementi.htmlкаротин
Приложение 1.
Рис. 1 Метод йодометрии для определения витамина С.
Приложение 2.
Рис. 1,2Определение витамина С в черной смородине
П риложение 3.
Рис. 1,2 Определение наличия витамина С в свежевыжатом соке апельсина
Приложение 4.
Рис. 1,2 Определение наличия витамина С в свежевыжатом яблочном соке
Приложение 5.
Рис. 1,2 Определение наличия витамина С в свежевыжатом соке красного перца
Приложение 6.
.Рис. 1,2 Определение наличия витамина С в свежевыжатом соке цветной капусты ицветной капусте после термической обработки
Приложение 7
Рис. 1 Первые шаги к медицинской профессии