XXIV Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Крахмал и его свойства
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
Всем известно, что питание очень важно для человека, особенно если речь идет о детях. От их питания зависит, насколько здоровыми они вырастут. На уроке окружающего мира я узнала, что наша пища должна содержать и белки, и жиры, и углеводы. Углеводы нужны человеку для того, чтобы обеспечить организм энергией. А крахмал представляет собой основной источник углеводов.
Я предполагаю, что крахмал содержится во всех продуктах питания растительного происхождения.
Актуальность работы: подробное изучение крахмала поможет оценить пользу и вред продуктов, которые мы употребляем в пищу, и внести изменения в свой рацион питания.
Тема исследования: Крахмал и его свойства.
Предмет исследования: крахмал.
Проблема: что это за продукт, крахмал? Какими свойствами он обладает? Полезен ли крахмал для здоровья?
Гипотеза: если дети будут владеть научно обоснованной информацией о свойствах крахмала, в том числе и о его воздействии на организм человека, то возникнет осмысленное отношение к процессу применения и употребления крахмала.
Цель проекта: обработка и систематизация сведений о крахмале, поиск крахмала в продуктах питания и изучение его свойств.
Задачи:
1. Узнать, что такое крахмал и изучить его свойства;
4. Определить сферу применения крахмала;
3. Выяснить влияние крахмала на здоровье человека;
4. Выявить наличие или отсутствие крахмала в продуктах питания;
5. Получить крахмал в домашних условиях;
6. Провести эксперименты с использованием крахмала.
Методы исследования:
- изучение литературы и интернет – ресурсов;
- изучение свойств, анализ и опыты.
Основная часть.
1.Что такое крахмал?
Крахмал – это безвкусный аморфный порошок белого цвета, нерастворимый в холодной воде. Крахмал образуется в зеленых растениях при поглощении ими энергии солнечного излучения. В клетках, содержащих хлорофилл, из углекислого газа и воды на свету синтезируется глюкоза, которая затем превращается в крахмал. Крахмал поэтому чрезвычайно широко распространен в природе.
Для растений крахмал является запасом питательных веществ и содержится в основном в плодах, семенах и клубнях. Наиболее богаты крахмалом зерна злаковых растений: риса (до 86 %), пшеницы (до 75 %), кукурузы (до 72 %), а также клубни картофеля (до 24 %) . В горячей воде крахмал легко набухает, образуя вязкий коллоидный раствор — крахмальный клейстер.
Крахмал при взаимодействии с раствором йода дает синее окрашивание. Эту реакцию открыли в 1814 году Жан-Жак Колен и Анри-Франсуа Готье де Клобри. При нагревании это окрашивание исчезает, а при охлаждении вновь появляется. Раствор йода используют для обнаружения крахмала, а раствор крахмала (клейстер) – для обнаружения йода.
2. Виды крахмала
Существуют нативные (или растительные) крахмалы – это крахмалы, содержащиеся в растениях и не подвергавшиеся модификации. Они считаются пищевыми продуктами, а за страшным словом «нативный» скрывается природное происхождение крахмалов.
Зерновые крахмалы: кукурузный, пшеничный, рисовый и сорговый.
Клубневые крахмалы: картофельный крахмал и тапиоковый крахмал (из клубней тропического растения — маниоки).
Модифицированные крахмалы в свою очередь это крахмал, свойства которого направленно изменены в результате физической, химической, биохимической или комбинированной обработки. В результате получают углевод, с измененным строением особых клеток – амилопластов, которые влияют на физические свойства крахмала. Это уже не пищевой продукт, а пищевая добавка.
3. Историческая справка
Производство пшеничного крахмала было известно в глубокой древности. По свидетельству ряда античных писателей, пшеничный крахмал получали на островах Средиземного моря, в Древней Греции и Риме. Начало производства крахмала из пшеницы в других европейских странах относится к XVI в., а в XVII в. почти одновременно с распространением культуры картофеля, завезенной из Америки, стали получать картофельный крахмал. Более широко распространилось производство картофельного крахмала почти во всех странах Европы в конце XVIII в. после изобретения ручной терки.
В 1842 г. по предложению американца Т. Кингсфорда впервые начали вырабатывать крахмал из кукурузы. С тех пор в США развилась наиболее крупная кукурузо-крахмалопаточная промышленность, так называемая индустрия мокрого помола [15].
Крупнейшим производителем натуральных крахмалов в настоящее время является ГПК «Ефремовский» (Тульская область). Второе место по объемам выпуска натуральных крахмалов в стране занимает ООО «Крахмальный завод «Гулькевичский» (Краснодарский край). Третье место принадлежит Липецкой области, где находится АО «Чаплыгинский крахмальный завод»
4. Где применяется крахмал?
Крупнейшим потребителем крахмалов является бумажная промышленность, получающая более 60% производимого крахмала.
Модифицированный крахмал является основным компонентом клея для обоев.
В текстильной промышленности крахмал используют для обработки тканей.
В строительной промышленности для производства строительных смесей используются загустители и связующие вещества на основе кукурузного крахмала.
Крахмал применяется в фармацевтической промышленности в качестве наполнителя таблетированных форм лекарственных препаратов. Он присутствует в детских присыпках, мазях. На его основе производятся сиропы, микстуры, сорбиты.
Крахмал может быть использован как биоразлагаемая пластмасса, которая разрушается в окружающей среде под действием физических факторов и микроорганизмов, не загрязняя ее..
Крахмал используют в пищевой промышленности в следующих целях: непосредственно как клейстеризованный крахмал, кисель; для повышения вязкости благодаря загущающим свойствам (в супах, детском питании, соусах, подливах и т. д.); как стабилизатор благодаря высокой способности крахмала удерживать влагу; как связующее для закрепления массы и предотвращения высыхания в процессе приготовления (колбасы и мясные продукты).
Применение в быту. Удаляет пятна от жира с любой поверхности, используется для чистки серебряных украшений и изделий из серебра, устраняет специфический запах старой бумаги, избавляет от разводов на стекле при мытье окон, используется для накрахмаливания предметов одежды. Клейстер из крахмала применяют для приклеивания обоев, изготовления папье-маше.
Применение в косметологии. Используется для изготовления очищающих масок для кожи лица (крахмал улучшает цвет лица и функции кожи), разглаживает морщины на руках и смягчает огрубевшие участки кожи, убирает следы раздражения на коже ребенка, помогает избавиться от следов синяков на коже и устранить недостатки чувствительной кожи.
Применение в кулинарии. Добавляется для варки киселей, муссов, кондитерских изделий, используется для загущения соусов, начинок, помогает разъединять слипшиеся кулинарные изделия (зефир, мармелад и др.), придает пышность омлетам.
Крахмал используют также в народной медицине. Его можно применять от боли в горле, при кровоточивости ран, для лечения потертостей и воспалений кожи, при небольших термических ожогах, а также при обгорании под солнцем и укусах насекомых, при опрелостях у новорождённых.
Влияние крахмала на организм человека: польза или вред?
Биологическое значение крахмала для человека очень велико. Крахмал является основным углеводом рациона, в значительной степени обеспечивающим потребности человека в данном виде питательных веществ. Источниками крахмала в питании человека служат растительные продукты, прежде всего злаковые, картофель и продукты их переработки.
Роль крахмала в рационе человека – превращение в глюкозу для получения дополнительной энергии. Этот процесс начинается уже в тот момент, когда крахмалистая пища попадает в ротовую полость. На этом этапе слюна окружает молекулы крахмала, воздействуя на них, так возникает продукт расщепления – мальтоза, более простой углевод. Затем новое вещество попадает в тонкую кишку, где проходит очередные трансформации и превращается в глюкозу. И только после этого организм поглощает глюкозу (стенками кишечника), вещество попадает в кровь и уже по сосудам разносится по всему организму, снабжая каждую клетку энергией.
Меж тем организм не способен использовать за один «присест» сразу всю порцию глюкозы, полученной из крахмала. Лишнее хранится в виде гликогена в тканях печени и мышц. И когда организм переживает упадок сил, гликоген приходит ему на помощь .
Полезные свойства крахмала заключаются в следующем:
- снижает уровень холестерина в крови и в печени;
- выводит излишки воды из организма человека;
- участвует в поддержании уровня иммунитета человека.
Полезен для рациона питания людей, страдающих сахарным диабетом, так как его присутствие в пищевом тракте снижает скорость и интенсивность всасывания сахара в кровь человека, чем понижает уровень сахара после приема пищи;
Содействует организму в общей борьбе с воспалительными процессами и развитием опухолей, ростом патогенных клеток;
Крахмал – самый ценный в плане энергетической подпитки организма углевод, который дает организму 40-50% энергии касательно всего рациона и до 80% обеспечивает потребности организма суточной норме углеводов;
Влияет на понижение кислотности в пищевом тракте, имеет обволакивающие свойства, которые эффективно снижают риски язвенных образований в желудке.
Вред картофельного крахмала.
Крахмал существует в двух видах:
- природный (фрукты, злаки, бобовые, овощи);
- рафинированный, полученный промышленном способом: крахмал и мука высшего сорта (белая), все пищевые изделия из них.
Крахмал в его природном виде не вреден для здоровья человека, при рациональном его употреблении без крайностей. Основной вред продукта заключается в употреблении модифицированного крахмала, полученного из растений путем обработки в промышленных целях.
Вред такого крахмала для здоровья заключается в том, что при переваривании организмом он: при злоупотреблении ведет к излишнему накоплению нерастраченной энергии, превращающейся в жировые клетки; приводит к развитию атеросклероза; нарушает гормональный баланс; утончает стенки сосудов крови; повышает риск развития различных заболеваний любого органа, особенно поджелудочной железы и желудка; вызывает расстройство желудка, метеоризм.
Крахмал принадлежит к числу продуктов, о пользе и вреде которых пока нет однозначного мнения. Отказаться от крахмала полностью нельзя, так как крахмал – это источник энергии. Меж тем, существует отличный совет, которым руководствовались люди в разные времена: всего должно быть в меру и тогда пища не будет во вред. Это касается и крахмала. Для того чтобы получить достаточное количество крахмала, примерно треть рациона должны составлять продукты, содержащие это вещество. Питание должно быть разнообразным. Нужно больше двигаться, заниматься спортом, есть свежие фрукты и овощи, поменьше мучных изделий и полуфабрикатов. И тогда никакой крахмал не навредит здоровью!
Практическая часть
1.Изучение физических свойств крахмала
Для опыта потребуется: крахмал.
Я рассматривала крахмал невооруженным глазом, пыталась определить запах крахмала, пробовал его на вкус, растирала его между пальцами.
Вывод: крахмал – это сыпучий порошок белого цвета. Крахмал не имеет никакого запаха; вкус, свойственный крахмалу, не сильно выражен. На ощупь крахмал рыхлый. При сжатии крахмала он издает характерный скрип.
2.Растворимость крахмала в воде
Для опыта потребуется: крахмал, стакан, ложка.
Сначала я проверила растворимость крахмала в холодной воде. Для этого в стакан с водой добавила ложку крахмала и перемешала. Сначала вода помутнела, но через некоторое время весь крахмал осел на дне стакана.
Вывод: крахмал не растворяется в холодной воде.
Далее я нагрела эту суспензию при постоянном помешивании, она загустела. Получился клейстер, это свойство крахмала используется для склеивания, для накрахмаливания белья, при приготовлении желе, киселя и других блюд.
Вывод: при нагревании взвесь крахмала в воде превращается в вязкую массу (клейстер).
-
Взаимодействие крахмала с йодом
Для опыта потребуется: два стакана с водой, крахмал, йод, пипетка и ложка.
Я налила воду в два стакана. В один стакан добавила немного крахмала. Затем в каждый стакан я добавила по 5 капель йода. В первом стакане была чистая вода. После добавления йода она пожелтела. Во втором стакане, где был крахмал, появилось синее окрашивание.
Вывод: при взаимодействии крахмала с йодом происходит химическая реакция и образуется новое вещество сине-фиолетового цвета. Это качественная реакция на крахмал, химики используют ее для обнаружения крахмала.
-
Определение крахмала в продуктах питания
С помощью раствора йода я провела анализ некоторых продуктов питания на содержание в них крахмала.
Исследование наличия крахмала в овощах и фруктах
Первыми на наличие крахмала прошли испытания фрукты и овощи.
Для опыта потребуется: ломтики чеснока, картофеля, яблока, банана, лимона, лука, помидора, моркови, раствор йода, пипетка.
Я капнула на образцы по 1 капле йодного раствора. Синее окрашивание появилось на срезах картофеля, яблока, банана, помидора, моркови. Значит, эти фрукты и овощи содержат крахмал. Йодное пятно не изменило цвет на срезах чеснока, лимона, лука.
Вывод: не все фрукты и овощи содержат крахмал.
Исследование наличия крахмала в крупах и других продуктах ежедневного использования
Далее я исследовала продукты, которые мы ежедневно употребляем в пищу.
Для опыта потребуется: манной крупы, макаронных изделий, батона, ржаного хлеба, риса, гороха, овсяных хлопьев, муки, сахара, соли, гречки.
Я капнула по 1 капле йода на образцы. Пятно йода посинело на образцах манной крупы, макаронных изделий, батона, ржаного хлеба, риса, овсяных хлопьев, муки. Крахмал не обнаружен в сахаре, соли.
Из опыта видно, что крахмал есть и в муке, и в продуктах, изготовленных из нее (батон и ржаной хлеб). Значит, крахмал сохраняется в продуктах при термической обработке.
Вывод: крахмал присутствует во всех крупах. Крахмал сохраняется в продуктах при термической обработке.
5.Получение картофельного крахмала в домашних условиях
Для эксперимента потребуется: клубни картофеля, терка, вода, марля, тарелки.
Я помыла клубни картофеля, очистила от кожуры. При помощи мелкой терки измельчила клубни. Натертую массу соединила с холодной водой и тщательно перемешала. Полученную смесь процедила через несколько слоев марли, отжала. Оставшуюся кашицу еще раз промыла в небольшом количестве воды, снова отжала и соединила с ранее полученной жидкостью. Отфильтрованные порции воды оставила отстояться для того, чтобы крахмал осел на дно. Затем, не взбалтывая, осторожно слила верхнюю жидкость. Высушила оставшийся на дне крахмал, время от времени перемешивая. Из 598 г картофеля у меня получилось 57 г крахмала.
Вывод: в домашних условиях можно получить крахмал из картофеля, но в небольшом количестве.
6 .Приготовление киселя
Для опыта потребуется: замороженная вишня, сахар, крахмал, вода.
Сварила морс из вишни и сахара. Смешала 1 чайную ложку крахмала с небольшим количеством воды. Вылила тоненькой струйкой этот раствор в горячий морс, постоянно помешивая. Морс загустел, получился вкусный кисель.
Вывод
По результатам проведенных экспериментов можно сделать следующие выводы:
Крахмал – порошок белого цвета. Он не имеет никакого запаха; вкус, свойственный, крахмалу, не сильно выражен. На ощупь крахмал рыхлый. При сжатии крахмала он издает характерный скрип, вызванный трением частиц.
Крахмал не растворяется в холодной воде. При нагревании превращается в вязкую массу (клейстер).
При нагревании крахмал обугливается.
Крахмал при взаимодействии с раствором йода дает синее окрашивание.
Исследование крахмала в составе различных образцов с помощью качественной реакции показало его наличие в составе многих продуктов.
Моя гипотеза, что крахмал содержится во всех продуктах растительного происхождения не подтвердилась. Крахмал содержится во многих овощах, фруктах и злаках, но есть продукты питания растительного происхождения, которые не содержат крахмал.
В домашних условиях можно получить крахмал из картофеля, но в небольшом количестве.
Результаты исследования.
В ходе исследовательской работы из литературных источников я узнала много новой, интересной и полезной информации:
Крахмал широко распространен в природе, он образуется в растениях в процессе фотосинтеза.
Крахмал еще в древности был известен человеку.
Сфера применения крахмала очень широка.
Биологическое значение крахмала для человека очень велико. Крахмал является основным источником углеводов для организма, внося наибольший вклад в энергетическую ценность рациона. Однако, в случае злоупотребления может нанести вред здоровью человека. Чтобы этого не случилось, питание должно быть разнообразным. Нужно больше двигаться, заниматься спортом, есть свежие фрукты и овощи, поменьше мучных изделий и полуфабрикатов.
Список использованной литературы
1.Большая детская энциклопедия. Химия, К.Люцис,2000.
2.Малая детская энциклопедия. Химия, К.Люцис, 2001
3.Забавная химия для детей. О. Ольгин. «Детская литература»,1997
4.Интернетные ресурсы.