XXIV Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Исследование различных сортов чая и их физиологическое воздействие на организм человека

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Мещерякова Д.В. 1

---

1МОУ «СОШ №1 г. Пугачева им. Т.Г. Мазура»

Сафонова Т.В. 1

---

1МОУ «СОШ №1 г. Пугачева им. Т.Г. Мазура»

Работа в формате PDF

728.9 KB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

Чай – полезный и любимый мнoгими напиток. Сегодня егo можно назвать самым главным напитком. Без негo нельзя представить ни праздника, ни каждодневного стола. Пo примерным подсчетам он является oсновным напитком почти для 2,5 млрд. людей на земле.

В чае сoдержится кофеин, который является главным виновником тяги людей к чаю как тонизирующему напитку.

Фитoтерапевты многих стран утверждают, что постоянное потребление чая снижает риск возникновения онкологических заболеваний. Чай хорошо воздействует на oрганизм человека, снимает утомление и головную боль, повышает физическую активность, стимулирует работу головного мозга и сердца.

В чайном растении происходит синтез катехинов и витаминов, а также в нем много минеральных веществ. Биологически полезные вещества чая, благоприятно воздействуют на организм человека.

Актуальность Мы пьем чай на завтрак, обед или ужин. В то же время редко задаемся вопросом, что сoдержит этот наш «друг» и чем один вид чая отличается от другого? Может быть, зная сoстав различных чаев, мы использовали бы их иначе: иначе заваривали и иначе пили?

Объект исследования – различные виды чая.

Предмет исследования – химические вещества, входящие в состав чая.

Гипотеза – ­­­ мы исследуем чаи разных видов черный, зеленый и красный, и предполагаем, что наиболее полезно пить красный чай.

Цель - изучить химический состав разных сортов чая и узнать и их воздействие на организм человека.

Задачи:

1. Изучить литературу по данному вопросу;

2. Изучить биологическую роль чая и его влияние на здоровье человека;

3. Проведение анализа состава различных видов чая;

4. Сравнить чаи разных видов;

5. Провести анкетирование учащихся.

Глава 1 Теоретические основы исследования чая

1. История открытия чая

Чай – в перевoде с китайского означает «молодой листочек». Родиной чая считают Китай. Первое упоминание о чае было около 5000 лет назад. В китайской летописи можно прочесть о благоприятном влиянии чая: «Усиливает дух, смягчает сердце, удаляет усталость, облегчает и освежает тело, пробуждает мысль и не дoзвoляет поселиться лености, проясняет восприимчивость».

В Европу чай завезли в 1517 г. португальские моряки, но как напиток он получил распространение только в XVIII в. В 1638 г. было прислано в Москву четыре пуда чая в подарок царю Михаилу Федоровичу от монгольского Алтын-хана «ради варения чая».

В Туле были изобретены самовары для чая. Но, несмотря на широкое распространение этого напитка, выращивание чайных растений и изготовление чая было секретом Китая, который стал известен в России в конце XIX в.

Первый чайный куст как диковинка был посажен в 1814 г. в Крыму в Никитском ботаническом саду. Оттуда в 1833 г. несколько чайных кустов переправили в Закавказье. Затем началось широкое культивирование чая. Основная площадь чайных плантаций была сосредоточена в Грузии, Азербайджане, Краснодарском крае. Чай можно выращивать на всех почвах, пригодных для сельскохозяйственных культур. Селекционеры постоянно улучшают сорта чая, учитывая климатические условия данной местности.

2. Классификация чая

Чай классифицируется:

• По цвету – черный, зеленый, красный, желтый.

• По месту произрастания – Китайский, Цей­лонский, Индийский, Грузинский, и т.д.

• По качеству – букет, в/с, 1/с, 2/с, 3/с.

• По технологии изготовления – байховый, плиточ­ный, гранулированный, ароматизированный, кирпичный, разовой заварки.

К чаю предъявляют определенные требования. Важное значение имеют физико-химические показатели качества чая. Из показателей безопасности в чае нормируется содержание токсичных элементов – свинца, мышьяка, кадия, меди, радионуклидов – цезия-137 и стронция-90, а также из микробиологических показателей – плесени.

При определении внешнего вида сухого чая обращают внимание на цвет, ровность, однородность и скрученность чаинок, а также на дефекты чая.

Фруктовый и травяной чаи нельзя считать настоящим чаем, поскольку чайного листа в них нет. Фруктовые чаи (заваренные сухие кусочки фрук­тов), хороши тем, что не содержат кофеина и их можно пить на ночь.

Наконец, чайные напитки — это напитки, изготовленные из цветов, плодов, ягод, почек, листьев и других компонентов, разрешенных к примене­нию в качестве пищевого сырья.

Наибольший интерес представляют шесть основных растворимых веществ чая: дубильные вещества, эфирные масла, алкалоиды, аминокислоты, пигменты и витамины.

В чае кофеина содержится больше, чем в кофе, но чайный кофеин действует мягче, чем кофейный. Объясняется это тем, что на заварку идет меньше чая, нежели кофе, а также тем, что в чае кофеин выступает не изолированно, а в комплексе с танином, образуя соединение таннат кофеина, а оно более мягко действует на сердечно-сосудистую и центральную нервную сис­тему.

Помимо кофеина, в состав чая входят в незначительном количестве дру­гие алкалоиды – растворимые в воде теобромин и теофиллин, которые являются хорошими сосудорасширяющими и мочегонными средствами.

Таблица 1 – Витамины, входящие в состав чая

3. Воздействие чая на организм человека

Употребление чая оказывает благотворное воздействие на самые различные системы органов человека, что позволяет говорить о нём не только как о повседневном напитке, но и как о профилактическом и даже лечебном медицинском средстве.

Центральная нервная система. Общеизвестен эффект действия чая на работоспособность человека и психическое состояние: чай действует как средство, одновременно успокаивающее, снимающее сонливость, повышающее общую работоспособность, снимающее головную боль и усталость, способствующее творческому мышлению.

Сердечно-сосудистая система. Совместное действие танина и кофеина приводит к нормализации работы сердца, расширению сосудов, устранению спазмов, нормализации артериального давления.

Китайские исследования 1980-х годов подтвердили, что настои красного чая способствуют ликвидации тромбов, улучшению состояния сосудов и сильно понижают уровень холестерина в крови.

В отличие от ряда других тонизирующих средств, в том числе кофе, какао или чистого кофеина, чай действует длительно, мягко и не вызывает в нормальных дозах отрицательных эффектов для сердечнососудистой системы.

Органы дыхания. При простудных заболеваниях органов дыхания чай полезен не только как потогонное и общеукрепляющее средство, но и как стимулятор дыхательной деятельности.

Желудочно-кишечный тракт. Крепкий чай нормализует пищеварение, в том числе при тяжёлых желудочно-кишечных расстройствах.

Танин оказывает благотворное влияние на тонус желудочно-кишечного тракта. Употребление чая после еды облегчает переваривание пищи, в том числе «тяжёлой» (жирной, мясной).

Теотанин обладает сильным бактерицидным действием. Исследования С. Я. Бердыевой подтвердили эффективность зелёного чая при лечении даже таких заболеваний, как дизентерия и брюшной тиф.

Мочеполовая система и печень. Теобрамин и кофеин стимулируют работу почек, поскольку обладают лёгким мочегонным действием. По некоторым данным, постоянное употребление чая снижает риск образования камней в почках, мочевом пузыре, а также в печени. Отмечено, что в Индии, Китае, где в больших количествах употребляются качественные зелёные и красные чаи, подобные заболевания распространены сравнительно мало.

Обмен веществ. Стимулирующее действие, оказываемое чаем на отдельные системы органов, а также высокое содержание в нём витаминов, теоретически, должно приводить к общему улучшению обмена веществ и, следовательно, состояния организма.

Выведение радиоактивных веществ. Некоторые современные исследования подтверждают действенность зелёного чая как средства выведения из организма вредных веществ, в частности, радиоактивных изотопов. Так, подтверждено, что применение зелёного чая приводит к ускоренному выводу из организма изотопа стронций-90.

В комплексе данные свойства чая современными научными методами до настоящего момента не исследовались, хотя с древности чай рекомендовали как средство, способное улучшить общее состояние человека и излечить болезни, которые мы сейчас определяем, как нарушения обмена веществ: ожирение, подагра, золотуха, отложение солей.

Возможное негативное влияние чая:

В целом можно сказать, что, на уровне нынешних знаний о действии чайного напитка на человеческий организм, не выявлено явных отрицательных последствий потребления нормального чая (чай, который правильно хранился, был правильно заварен и употреблён в не чрезмерном количестве).

Грубое нарушение технологии заваривания чая может нанести вред здоровью. При вываривании чая, его кипячении, длительном прогревании заварки многие полезные вещества чая разрушаются, а в настой выделяются нерастворимые обычно алкалоиды, которые могут оказать вредное воздействие.

Реальную опасность может представлять только некачественный чай, изготовленный с нарушениями технологии, либо хранившийся рядом с вредными веществами. Чай чрезвычайно легко впитывает пары посторонних веществ, и в случае хранения совместно с ядохимикатами, моющими средствами или другими вредными веществами может стать просто ядовитым.

Глава 2. Химический анализ чайной заварки.

Для исследования я взяла четыре вида чая: Образец №1, Образец №2 Образец №3 Образец №4

(Приложение, фотография №1)

1. Определение рН чая

Важным показателем чая, как напитка является качество воды. Одним из основных показателей, влияющих на качество воды является кислотно-щелочное равновесие или соотношение в ней кислоты и щелочи.

Кислотно-щелочное равновесие характеризуется специальным показателем рН. При рН равном 7,0 говорят о нейтральной среде. Чем ниже уровень рН - тем среда более кислая (от 6,9 до 0). Щелочная среда имеет высокий уровень рН (от 7,1 до 14,0).

Наш организм имеет слабощелочную среду. Кислотно-щелочной баланс в нашем организме постоянно поддерживается на одном стабильном уровне и в очень узком диапазоне: от 7,26 до 7,45. И даже незначительное изменение рН крови, выходящее за эти границы, может привести к болезням.

В пробирку с чаем, я опускала индикаторную бумагу для определения рН, а затем сравнивал её с эталоном. Определила pH чая.

Приложение, фотография №2

Таблица 2 – pH чая

2. Определение изменения окраски в зависимости от среды

Заваренный чай имеет различную окраску. Особенно насыщенным цве­том обладает чай «Образец №2», т.к. он приготовлен из ярких цветков растения гибискус. Окраска зависит от содержания антоцианов – красящих веществ кле­точного сока цветков, плодов и овощей. Окраска антоцианов может меняться в зависимости от реакции среды.

К напиткам я добавляла небольшие количества щелочи и кислоты, наблюдала изменения окраски.

Наиболее интересные опыты по изменению окраски произошли с чаем «Образец №2». Поэтому его можно использовать в качестве индикатора кислотно-щелочного состояния используемой для чая воды. Приложение, фотографии №3,№4

Таблица 3 – Изменение окраски чая в зависимости от рН среды

3. Определение содержания танинов

К 1 мл раствора чая я добавила 1-2 капли хлорида железа (Ш). При наличии танина в чае наблюдали появление тёмно-фиолетового окрашивания. Содержание танина в чае определяли визуально-колориметрическим методом. Все сорта чая содержат танин. (фенол растительного происхождения) (Приложение, фотография №5)

4. Определение содержания кофеина

В фарфоровую чашечку я поместила 0,1 г чая, добавляли 2-3 капли концентрированной азотной кислоты. Смесь осторожно выпарила досуха. В результате окисления кофеина образуется тетраметилаллоксантин оранжевого цвета. При реакции с концентрированным раствором аммиака это вещество превращается в пурпурат аммония.

Данные анализа сравнивали с эталоном, полученным из таблетки цитрамона, содержащего 43% кофеина. Все сорта чая содержат кофеин.

Приложение, фотография №6

С₈Н₁₀N₄O_{2 →} С₄Н₁₁N₄O

5. Определение содержания витамина С

Это определение проводим с помощью йодометрического метода. Помещаем в колбу 2 мл чая и добавляем воду до объёма 10 мл, а затем немного раствора крахмала.

Далее по каплям добавляли раствор йода до появления устойчивого синего окрашивания, не исчезающего 10-15 с.

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. (Приложение, фотографии №7, №8)

6. Расчет количества витамина С.

С помощью 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%-нoго раствора соответствует 35 мг аскорбиновой кислоты.

Расчеты:

1 мл р-ра иода – 28 капель р-ра иода

Х мл р-ра иода – Y капель р-ра иода

Тогда 1 мл р-ра иода – 35 мг аскорбиновой кислоты

Х мл р-ра иода – Z мг аскорбиновой кислоты

Все образцы чая содержат витамин С.

Таблица 4 Содержание витамина С в чае

7. Определение наличие красителей

Качественно искусственный краситель красного цвета клеточного сока цветов чая легко можно обнаружить методом, основанным на изменении рН среды раствора. Это происходит путем добавления любого щелочного раствора (аммиака, соды и даже мыльного раствора) в объеме, превышающем объем напитка. При изменении рН среды на щелочные натуральные красители красного цвета меняют окраску на оттенки грязно-синего, темно-зеленого цвета.

Синтетические красители в данных условиях не изменяют цвет.

Клеточный сок желтого, красного и зеленого цветов после добавления щелочного раствора необходимо прокипятить примерно 2-3 минуты. При термической обработке натуральные красящие вещества (каротин, ксантофилл) довольно быстро разрушаются. Цвет натуральных красителей изменяется: желтые и красные - обесцвечиваются (полностью или частично). Зеленые становятся буро - или темно-зелеными. Синтетические красители не изменяют свой цвет.

Приложение, фотография №9

Таблица 5 – Определение красителей в чае

Глава 3. Социологический опрос учащихся 8-11 классов

В опросе участвовало 130 человек.

Из них 83% часто употребляют чай.

При выборе чая 56% предпочитаю и черный, и зеленый чаи. 62% опрошенных предпочитают чай средней крепости.

Заключение

В результате проведенного исследования мною были изучены четыре вида чая: Образцы №1-4. Заваренный чай имел различную окраску.

Окраска зависит от содержания антоцианов – красящих веществ кле­точного сока цветков, плодов и овощей. Окраска антоцианов может меняться в зависимости от реакции среды.

Окраска черного и зеленого чая сильно не изменилась, так как они приготовлены из листьев и не содержат антоцианы. Наиболее интересные опыты по изменению окраски произошли с чаем Образец №2. Поэтому его можно использовать в качестве своеобразного индика­тора рН.

Чай богат витамином С. Однако в процессе переработки чайного листа содержание этого витамина резко уменьшается. Больше витамина С было обнаружено в красном и зеленом чаях. По оценке наличия красителей, наши опыты показали, что почти во всех чаях присутствуют синтетические красители, кроме красного чая Образец №2

Все чаи содержат танин и кофеин. Чайный танин – теотанин, дает чаю приятную терпкость, которая создает его основной вкус.

Цель работы достигнута, гипотеза подтверждена, и я подготовила ряд рекомендаций:

1. Не пить чай натощак – это может быть вредно для пищеварительной системы

2. Не пить слишком горячий или слишком холодный чай.

3. Не пить чересчур крепкий чай. Высокая концентрация кофеина в таком напитке плохо влияет на самочувствие человека. Особенно, не рекомендуется пить крепкий чай людям, страдающим гипертонией, глаукомой, при обострении язвы желудка.

4. Не заваривать чай слишком долго – это ухудшает его вкусовые и питательные качества.

5. Не заваривать многократно черный чай.

6. Не запивать чаем лекарства, так как они могут плохо усваиваться. Лекарства вообще лучше всего запивать чистой водой.

7. Не пить вчерашний чай – он не только не содержит полезных веществ, но и может навредить организму.

Список литературы

1. Гиляров М.С., Баев А. А. Биологический энциклопедический словарь / М.С. Гиляров. А.А. Баев // М.: Сов. Энциклопедия - 1989.

2. Кролевец А.А. «Не попить ли нам чайку» / А.А. Кролевец // Химия в школе – 2008 - №9 – С.

3. Ольгин О.М. Давайте похимичим! / О.М. Ольгина // Занимательные опыты по химии. М.: Детская литература - 2002.

4. Ольхин О. Опыты без взрывов / О. Ольхин // М.: Химия -1986.

5. Соколова О.Е. «Чай: как он приятен, крепок, вкусен, ароматен» / О.Е. Соколова // Химия в школе – 2001. - №7 – С.17.

6. Стёпин Б. Д., Аликберова Л. Ю. Занимательные задания и эффектные опыты по химии / Б.Д. Стёпин, Л.Ю. Аликберова — М.: Дрофа – 2002.

7. Яковишин Л.А. «Химические опыты с чаем каркадэ» / Л.А. Яковишин //Химия в школе – 2011 - №6. – С.

Приложение