XXIII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Сравнительный анализ содержания аскорбиновой кислоты в томатах различныйх сортов в процессе их хранения методом йодаметрии

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Струцкая С.Н. 1

---

1АННОО "Пушкинская школа"

Фесенко Н.А. 1

---

1АНОО "Пушкинская школа"

Работа в формате PDF

632.9 KB

Автор работы награжден дипломом победителя I степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

Здоровье человека зависит от большого количества факторов. Одним из важнейших элементов здоровья является сбалансированное полноценное питание. В составе пищи, которую мы едим, содержаться различные вещества, необходимые для нормальной работы всех органов и систем, способствующие укреплению и развитию организма. К незаменимым, жизненно важным компонентам питания наряду с белками, жирами и углеводами относятся витамины.

Все жизненные процессы в организме протекают при непосредственном участии витаминов, которые входят в состав ферментов, запускающих огромное число реакций, регулирующих обмен веществ. Большое значение в жизнедеятельности организма играет аскорбиновая кислота (витамин С), которую большинство биохимиков считают одним из величайших чудес природы. Витамин С регулирует обмен холестерина, участвует в обменных процессах, повышает устойчивость организма к внешним воздействиям и инфекциям, поддерживает прочность кровеносных сосудов, положительно влияет на функции нервной и эндокринной систем, способствует усвоению железа и нормальному кроветворению. [2]

Общеизвестно, что аскорбиновая кислота соединение нестойкое, она легко разрушается при нагревании, воздействии кислорода и солнечного света, длительном хранении. Ускоряет потери витамина С хранение овощей, фруктов и ягод в тепле и на свету.

Для выполнения своих биохимических функций витамин С должен поступать с пищей ежедневно, его запасы в организме малы, а расход для жизнедеятельности непрерывен, поэтому особо актуальным для здорового образа жизни становится выбор фруктов, ягод и овощей с максимально возможным для данного вида растений содержанием аскорбиновой кислоты [1]

Цель работы: проанализировать динамику содержания аскорбиновой кислоты в томатах различных сортов в процессе их хранения в условиях школьной лаборатории

Задачи:

1. Изучить литературу о свойствах и роли витамина С для организма человека.

2. Ознакомиться с методами определения витамина С

3. Определить методом йодометрии динамику содержания аскорбиновой кислоты в томатах различных сортов в начале через 3 дня и через 7 дней от начала хранения.

Объектом данной работы являются томаты различных сортов,

Предметом исследования – количество аскорбиновой кислоты.

Гипотеза: Действительно ли в процессе хранения количество аскорбиновой кислоты уменьшается.

Актуальность работы: Недостаточное поступление витаминов в организм человека – проблема мирового масштаба. Для выполнения своих биохимических функций витамин С должен поступать с пищей ежедневно, его запасы в организме малы, а расход для жизнедеятельности непрерывен, поэтому особо актуальным для здорового образа жизни становится выбор фруктов, ягод и овощей с максимально возможным содержанием аскорбиновой кислоты .

Глава 1. Общие сведения и роль витамине С для живых организмов.

1. 1. История открытия и изучения витаминов

Витамины (от латинского vita (жизнь) и «амины» (содержащие азот)) – группа органических соединений разнообразной химической природы, необходимых для питания человека, животных и других организмов в ничтожных количествах по сравнению с основными питательными веществами (белками, жирами, углеводами и солями), но имеющих огромное значение для нормального обмена веществ и жизнедеятельности.

Витамины либо входят в состав ферментов, либо являются компонентами ферментативных реакций. При отсутствии витаминов в организме нарушается деятельность ферментных систем, в которых они участвуют, а следовательно, и обмен веществ. Известно несколько сот ферментов, в состав которых входят витамины, и огромное количество катализируемых ими реакций.[2]

Открытие витаминов связано с именем русского ученого Н. И. Лунина, который в 1880 году экспериментально установил, что в пищевых продуктах имеются неизвестные факторы питания, необходимые для жизни. Он проводил свои опыты на мышах, содержавшихся на искусственно приготовленной пище. Эта пища состояла из смеси очищенного казеина (белок молока), жира молока, молочного сахара, солей, входящих в состав молока, и воды. Казалось, налицо были все необходимые составные части молока; между тем мыши, находившееся на такой диете, не
росли, теряли в весе, переставали поедать даваемый им корм и, наконец, погибали. В то же время контрольная партия мышей, получавшая натуральное молоко, развивалась совершенно нормально. На основании этих работ Н. И. Лунин пришел к следующему заключению: "... если, как вышеупомянутые опыты учат, невозможно обеспечить жизнь белками, жирами, сахаром, солями и водой, то из этого следует, что в молоке, помимо казеина, жира, молочного сахара и солей, содержатся еще другие вещества, незаменимые для питания".

В развитие витаминологии внесли свой вклад и другие ученые: Казимир Функ, Х. Эйкман, Ф. Г. Хопкинс; А. Сент-Дьери сделал открытия в области процессов биологического окисления, связанные в особенности с изучением витамина С.[2]

1.2 История открытия аскорбиновой кислоты

Аскорбиновая кислота (витамин С) – органическое соединение, родственное глюкозе, является одним из основных питательных веществ в человеческом рационе, которое необходимо для нормального функционирования соединительной и костной ткани. Впервые в чистом виде витамин С был выделен в 1928 году, а в 1932 году было доказано, что именно отсутствие аскорбиновой кислоты в пище человека вызывает цингу. В те далекие времена эта болезнь особенно поражала мореплавателей. Сильные, отважные моряки были бессильны перед цингой, которая к тому же часто вела к смертельному исходу. Болезнь проявлялась общей слабостью, кровоточивостью десен, вследствие чего выпадали зубы, появлялась сыпь, кровоизлияния на коже.[2]

В середине XVIII века шотландский судовой врач Джеймс Линд, потрясенный масштабами воздействия цинги на экипаж корабля, в поисках спасительного средства обнаружил у цитрусовых прежде неизвестное свойство, препятствующее возникновению цинги (позже мы узнали его под именем витамина С). В 1753 году Линд опубликовал результаты своего открытия, но Адмиралтейство игнорировало их почти полвека. За это время, подсчитали эксперты, от цинги погибли еще около 100 тысяч британских моряков. Примерно в 1800 году морское начальство, вспомнив-таки о выводах Линда, обязало иметь на борту каждого корабля запас лаймов. С тех пор британцев на всех морях стали называть limeys (от англ. lime – лайм). [2]

Доктор Роберт Аткинсон в своих исследованиях с витамином С утверждал, что он имеет такое огромное значение для здоровья, что его можно рекомендовать при любых болезнях, таких как рак, простуда, гипертония астма и т.д.

Огромная заслуга в исследовании свойств аскорбиновой кислоты принадлежит Лайнусу Полингу. Лайнус Карл Полинг один из немногих ученых, дважды в своей жизни удостаивавшихся высшей мировой оценки заслуг перед человечеством — Нобелевской премии. Лайнус Полинг — один из основателей современной химии и молекулярной биологии.[3]

Работу по выявлению таинственных компонентов пищи продолжил польский ученый Казимир Функ. В 1911 году прочитав исследования о питательных веществах неочищенного риса, он выделил в кристаллическом виде его активное вещество – витамин В₁. Это дало старт череде других великих открытий.

 Годы после окончания первой мировой войны были ознаменованы бурным развитием работ, направленных на выделение неуловимого витамина. И в США, и в Европе развернулась настоящая гонка, в финале которой победителя ожидали огромный научный престиж и солидная финансовая поддержка. Соломон Цильва и его группа в Листеровском институте лихорадочно пытались выделить витамин С изконцентрированных цитрусовых соков. И хотя полученный ими препарат обладал сильнейшим антискорбутным действием, все попытки получить чистое кристаллическое вещество оставались тщетными. Крушение надежд испытала также и ведущая американская группа под руководством Чарльза Кинга из Питсбургского университета. Основным камнем преткновения было то, что витамин С, будучи углеводоподобным веществом, очень трудно поддавался очистке от других углеводов, присутствующих в концентрированных фруктовых соках. И тут, несмотря на кропотливую и самоотверженную работу названных групп, по иронии судьбы на сцене появился никому не известный венгерский ученый Альберт Сент-Дьёрдьи. Сами по себе витамины его не интересовали, но в ходе экспериментов в 1927 году из апельсинов, капусты и красного перца он получил вещество,  которое помогало переносить атомы водорода от одного соединения к другому. Наоборот, американец Чарльз Глен Кинг пытался выделить витамин С целенаправленно, он не только выделил его из капусты, но и доказал, что это и есть тот самый витамин С. Позже он установил структуру «аскорбинки».[2]

1.3 Свойства аскорбиновой кислоты

Аскорбиновая кислота, или витамин С, относится к водорастворимым витамином, является мощным антиоксидантом, играющим немаловажную роль в организме. Участвуя в окислительно-восстановительных процессах, витамин С способствует наиболее оптимальному протеканию тканевого обмена, предохраняет гемоглобин эритроцитов от окисления, стимулирует синтез тропоколлагена фибробластами и образование коллагеновых структур, участвует в восстановительных процессах, играет важную роль в поддержании нормального состояния капиллярной стенки, способствует созданию запасов гликогена в печени и повышает ее антитоксическую функцию, участвует в синтезе стероидных гормонов коры надпочечников и в обмене тироксина, участвует в поддержании нормальной структуры и функции клеточных мембран, повышает защитные механизмы и сопротивляемость организма, оказывает защитное действие в отношении токсических веществ (анилин, свинец, нитрозамины, сероуглерод и др.), оказывает антибластомогенное действие.[3]

Биологические эффекты витамина С в организме:
1. Антиоксидант – тормозит процессы перекисного окисления липидов, белков.
2. Анти радикальное действие – защита компонентов клетки о повреждения.
3.Противомикробное и противовирусное действие.
4. Стимулирует адаптивные реакции организма.
5. Необходим для созревания коллагена (основного вещества соединительной ткани).
6.Антистрессовое действие.
7.Капилляроукрепляющий эффект.
8.Противовоспалительное действие.
9. Антигеморрагическое действие – регулирует процессы свертывания крови.
10. Иммуностимулирующее действие.[4]

Рис.1 Формула аскорбиновой кислоты:C₆H₈O₆

1.4 Суточная норма потребления витамина С

Суточная потребность человека в витамине С зависит от ряда причин: возраста, пола, выполняемой работы, состояния беременности, климатических условий, вредных привычек (см. табл. 1.).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.[3]

Таблица 1

Суточная норма потребления аскорбиновой кислоты (витамина C)[4]

2 Методы исследования аскорбиновой кислоты

2.1 Реактивы и оборудование.

Оборудование: пипетка, химические стаканы, мерный цилиндр, ступка, пестик.

Реактивы: йод 5%, крахмальный клейстер, аптечная аскорбиновая кислота 0,5 г, вода дистиллированная.

Объект исследования: различные сорта томатов.

2.2. Методы определения

Для качественного и количественного определения аскорбиновой

кислоты существует множество химических и физических методов.

А) Фотометрический  метод 

Этот метод  основан  на  переводе  определяемого  вещества  в поглощающее  свет  соединение.  Причем,  это  вещество  определяется  с помощью измерения света 5%, поглощения раствора полученного соединения. По окраске  растворов  окрашенных  веществ  можно  определять концентрацию этого или иного компонента или визуально, или при помощи фотоэлементов–приборов, превращающих световую энергию в электрическую.

Б) Флуорометрический метод

Этот метод основан на переводе определяемого вещества в флуоресцирующее соединение и измерении интенсивности флуоресценции при длинах волн 350 нм возбуждаемого и 430 нм излучаемого света.

В) Метод йодометрии

Это титриметрический метод анализа основан на окислении исследуемого вещества (аскорбиновой кислоты) йодом. Титриметрический анализ (титрование) — метод количественного/массового анализа, который часто используется в аналитической химии, основанный на измерении объёма раствора реактива точно известной концентрации, расходуемого для реакции с определяемым веществом.

Содержание витамина С определяли йодометрическим методом по стандартной методике в вытяжке из разных сортов томатов в начале (см. Приложение), на 3-й и на 7-й день хранения. Все томаты хранились в одинаковых условиях в бытовом холодильнике при температуре -2 ^оС. Эксперимент проводился методом йодометрии. В качестве окислителя использовали аптечную йодную спиртовую настойку с концентрацией йода 5%.

Схема реакции: С6Н402(ОН)4 + I2 = C6H4O4(OH)2 + 2HI.

Все анализы проводились в трех аналитических сериях.[6]

3 Йодометрический метод определения количество аскорбиновой кислоты

3.1Определение количества аскорбиновой кислоты

Вначале сделали контрольный опыт с чистой аптечной аскорбиновой кислотой (0,5 г).Для этого приготовили раствор крахмала: 1/2 чайной ложки крахмала развели в ½ стакана холодной воды и добавили в стакан кипятка. 0,5 г аптечной аскорбиновой кислоты растворили в 500 мл воды и отобрали с помощью мерного стакана 25 мл раствора. Раствор поместили в пол-литровую банку. Добавили еще примерно полстакана воды и чайную ложку крахмального клейстера. Затем осторожно, по каплям, добавляли из аптечной пипетки йод, взбалтывая содержимое, считали капли и следили за цветом раствора. Как только йод окислял всю аскорбиновую кислоту, следующая его капля, прореагировав с крахмалом, окрашивала раствор в синий цвет. В аптечной банке с 5% йодом (10 мл) содержится 280 капель, в 1 мл 28 капель йода.

Расчеты: Поскольку, капли – это не единицы измерения, с помощью пипетки мы посчитали сколько капель содержится в 1 мл (в 1 мл содержится 28 (капель йода). Зная объем одной капли, определили объем раствора йода, израсходованное на титрование аскорбиновой кислоты.

Концентрация раствора йода нам известна: 1 мл его 5%-ного раствора соответствует 35 мг аскорбиновой кислоты.

Исследование №1 «Определение содержания витамина С в свежевыжатом соке томата».

Оборудование: пипетка, электронные весы ,химические стаканы, мерный цилиндр, ступа, пестик, воронка, фильтровальная бумага

Реактивы: йод, крахмальный клейстер, вода дистиллированная.

Объекты исследования: томаты.

Методы исследования: йодометрический метод анализа.

Определим наличие витамина С в свежевыжатом соке методом йодометрии.

Для этого:

1. Для приготовления вытяжки мякоть томатов (50 г) растирали в ступке и заливали водой. Через 10 минут смесь отфильтровывали. Отмеряем 20мл отжатого сока томата и разбавляем его водой до объема 100 мл;

2. Добавляем 1 мл крахмального клейстера;

3. Добавляем по каплям 5% раствор йода до появления устойчивого синего окрашивания, не исчезающего в течении 10-15 секунд.

Расчеты: поскольку, капли – это не единицы измерения, с помощью

пипетки мы посчитали сколько капель содержится в 1 мл (в 1 мл содержится 48капель йода). И для достоверности данных обратились к интернет-источникам. Приложение N 10
к Правилам изготовления и отпуска лекарственных
препаратов для медицинского применения аптечными
организациями, индивидуальными предпринимателями,
имеющими лицензию на фармацевтическую деятельность,
утв. приказом Министерства здравоохранения РФ
от 26 октября 2015 г. N 751н . Таблица 2.3.1[5]

Таблица 2.

Количество капель в 1 грамме и 1 миллилитре, масса 1 капли жидких лекарственных средств при 20°С по стандартному каплемеру с отклонениями 5%.

Взвешиваю красный томат m=114г (до эксперимента). Из предварительно взвешенного томата, отобрала мякоть и взвесила ее (50 г). Мякоть перенесла в фарфоровую ступку, тщательно растираю пестиком. Определяю содержание витамина С в свежевыжатом соке красного томата методом йодометрии.

Определим наличие витамина С в свежевыжатом соке томата красного (Краснодар) методом йодометрии.

1 мл р-ра йода – 48 капель р-ра йода

Х мл р-ра йода – 19 капли р-ра йода,

Отсюда следует, что на окисление аскорбиновой кислоты потребовалось 0,39 мл йода.

1 мл 5% р-ра йода – 35 мг аскорбиновой кислоты

0,39 мл 5% р-ра йода – Х мг аскорбиновой кислоты

Х (Аскорбиновой кислоты) = 0,39*35=13,65 мг

Проводили серию опытов по определению содержания аскорбиновой кислоты по той же схеме в двух аналитических сериях.

Вывод :

1. Изучить литературу о свойствах и роли витамина С для организма человека.

2.Ознакомились с методами определения витамина С

3.Выявили методом йодометрии динамику содержания аскорбиновой кислоты в томатах различных сортов в начале через 3 дня и через 7 дней от начала хранения.

3.2 Результаты исследования

Динамика содержания аскорбиновой кислоты в томатах различных сортов отражена в таблице 3.1. Наибольшее содержание витамина С в расчете на 100 г мякоти плодов в начале хранения выявлено в томатах: Банч на ветке (Турция) – 13,8 мг, Бакинские (Азербайджан) – 13,7 мг. Наименьшее содержание исследуемого вещества в начале хранения определялось в испанских томатах Черри (желтые) – 7,5 мг и Черри (красные) – 8,8 мг. Немного больше содержали аскорбиновой кислоты мордовские томаты Черри – 10,0 мг.

Таблица 3.1

Динамика содержания аскорбиновой кислоты в вытяжке из томатов различных сортов в процессе хранения

К концу недели хранения (см. Рис. 3.1) наибольшая концентрация аскорбиновой кислоты отмечались в тех же группах томатов – Банч на ветке (Турция) – 11,3 мг, Бакинские (Азербайджан) – 12,5 мг и красные (Краснодар)– 12,4 мг, при этом сорт Банч на ветке (Турция) демонстрировал большую тенденцию к потерям витамина С.

Рис. 3.1 Динамика содержания аскорбиновой кислоты в вытяжке из томатов различных сортов в процессе хранения

см. приложение 1

Таким образом, наибольшее содержание витамина С в начале хранения отмечалось у томатов сортов Банч на ветке (Турция), Бакинские (Азербайджан), томаты красные (Краснодар).
В процессе хранения наибольшее количество витамина С сохранялось в томатах сортов Бакинские (Азербайджан), томаты красные (Краснодар). Относительно небольшим содержанием аскорбиновой кислоты характеризуются плоды Черри различных производителей.

Следует заметить, что к концу недели хранения у плодов сортов Бакинские (Азербайджан) и красные (Краснодар) отмечались признаки гниения. У плодов остальных сортов признаки гниения отсутствовали.

4. Заключение

Человеческий организм не может обойтись без ежедневного поступления витаминов с пищей. Особенно велика роль витамина С (аскорбиновой кислоты), потребности в котором возрастают в холодное время года, при стрессах, простудных заболеваниях и т.д. При дефиците аскорбиновой кислоты человек заболевает, у него отмечается повышенная утомляемость, кровоточивость, снижение иммунитета. Для предотвращения подобных симптомов важно употреблять в пищу полноценные продукты, в том числе овощи и фрукты, содержащие максимально возможные концентрации аскорбиновой кислоты и минимум искусственных химических примесей.

В результате наших исследований выявлено, что в Краснодарских томатах содержится достаточно большое количество витамина С по сравнению с плодами, завезенными из других стран (особенно из Испании), в чем не последнюю роль, вероятно, играют сроки хранения. Неплохо зарекомендовали себя с позиций динамики концентрации аскорбиновой кислоты Бакинские томаты. Можно предположить, что в этих сортах содержатся в минимальном количестве искусственные химические примеси, замедляющие процессы гниения и увеличивающие срок хранения, но эти вопросы не входили в задачи нашего исследования и неосуществимы для нас с технической точки зрения.

Учитывая все выше сказанное, томаты красные (Краснодар) и Бакинские (Азербайджан) можно рекомендовать для преимущественного употребления в пищу, для разнообразия рациона и поступления в организм витамина С

Список использованных источников и литература

1. Витамины. Макро- и микроэлементы : справочник / В. В. Горбачев, В. Н. Горбачева. - Москва : Медицинская книга, 2011. - 428 с. - Общая химия. 20-е издание, испр. Л., «Химия», 1978. 720 с.

2. Витамины: от истории открытия-до наших дней / Е. В. Жбанова ; Рос. акад. с.-х. наук, Всерос. НИИ генетики и селекции плодовых растений им. И. В. Мичурина. - Мичуринск : МичГАУ, 2009. - 231 с.

3. Витамины / И. В. Маев, А. Н. Казюлин, П. А. Белый. - Москва : МЕДпресс информ, 2011. - 544 с.

4. Витамины в овощных, плодовых и ягодных растениях средней полосы России : монография / [П. Д. Бухарин и др.] ; отв. ред. А. С. Демидов]; Рос. акад. наук, Гл. ботан. сад им. Н. В. Цицина. - Москва : Наука, 2005. – 143.с

5. Приложение N 10. Количество капель в 1 грамме и 1 миллилитре, масса 1 капли жидких лекарственных средств при 20°С по стандартному каплемеру с отклонениями 5% | ГАРАНТ (garant.ru) https://base.garant.ru/71385104/b89690251be5277812a78962f6302560/?ysclid=ldcr2vj4iq361392345

6. Химия.7кл.: рабочая тетрадь к учебнику О.С Габриеляна, И.Г Остроумова, А.К Ахлебинина «Химия. Вводный курс. 7 класс»/О.С Габриелян, Г.А. Шипарева.-10-е изд., стереотип. М.: Дрофа,2019.- 107,с.

Приложение 1.

Томаты Черри красные (Испания)

Томаты Черри желтые (Испания)

Томаты сорт Яблонька России (Россия)

Томаты сорт Синий (Россия)

Томаты Бакинские (Азербайджан)

Томаты красные (Краснодар)