XXV Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

КОЛИЧЕСТВЕННОЕ СОДЕРЖАНИЕ БЕТА – КАРОТИНА, АСКОРБИНОВОЙ КИСЛОТЫ И ИОНОВ ЖЕЛЕЗА В МЯКОТИ И СЕМЕНАХ РАЗЛИЧНЫХ СОРТОВ ТЫКВЫ

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Борисов А.Е. 1Чекушина М.Р. 1

---

1МБОУ "Гимназия 71" ("Радуга"), город Кемерово

Борисова Ю.В. 1

---

1МБОУ "Гимназия 71" ("Радуга"), город Кемерово

Работа в формате PDF

1 MB

Автор работы награжден дипломом победителя II степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

Исследования учёных Российской Академии наук выявили, что многие школьники сегодня пребывают в состоянии гиповитаминозов. Из-за этого у них снижены показатели общего физического развития, снижена активность иммунитета к различным заболеваниям. Своей работой мне хотелось убедиться самому и убедить своих сверстников в полезности самых доступных овощей. У людей, систематически включающих овощи в свой рацион, продолжительность жизни увеличивается на 10-15 лет.

Рынок предлагает нам огромный ассортимент заморских фруктов и овощей. А источник поливитаминов прекрасно выращивается на своих садовых участках. Тыква – незаменимый природный поливитамин, особенно в зимний и весенний периоды.

Актуальность: в условиях Сибири и в период бесконечных эпидемий инфекционных заболеваний необходимо знать, какие доступные продукты могут пополнять недостаток витаминов и минеральных веществ в организме человека. В магазине мы увидели плоды тыквы совсем не похожие на плоды, произрастающие на нашем огороде. Нам захотелось узнать, влияет ли различие формы и цвета плодов на вкус и полезные качества тыквы.

Цель: исследование количественного содержания бета - каротина, аскорбиновой кислоты и ионов железа в мякоти и семенах разных сортов тыквы.

Задачи: 1) изучить литературу о сортах тыквы и её пользе для организма человека;

2) определить экспериментальным путём количественное содержание каротина, аскорбиновой кислоты и ионов железа в разных сортах тыквы – Улыбка, Баттернат, Россиянка;

3) сравнить количественное содержание бета - каротина , аскорбиновой кислоты и ионов железа в мякоти и семенах разных сортов тыквы;

4) выявить - какие сорта тыквы наиболее вкусны и полезны.

Объект исследования: плоды разных сортов тыквы.

Предмет исследования: содержание бета-каротина, аскорбиновой кислоты , ионов железа в мякоти и семенах разных сортов тыквы.

Гипотеза: предполагаем, что ученики нашей гимназии недостаточно осведомлены о полезности самого доступного природного поливитамина.

Практическая значимость: узнали для себя и рассказали своим сверстникам о полезном овоще – тыкве и его свойствах.

Методы исследования:

1.Теоретический – сбор и анализ информационных источников по теме исследования.

2. Экспериментальный - метод определения бета-каротина с использованием пробирочной шкалы, основанный на определении массовой концентрации каротина в растворе, полученном после экстрагирования каротина из продуктов органическим растворителем. Сущность метода заключается в сравнении интенсивности окраски испытуемого раствора со шкалой стандартных растворов дихромата калия. Методика разработана учеными Евстигнеевым Г.М., Левиной З.В., Любивой А.И., Чадиной Е.И. и применяется на предприятиях пищевой промышленности; титриметрический метод – йодометрия - для определения количества аскорбиновой кислоты; бумажная хроматография - для обнаружения ионов железа , разработанный Констоном, Гордоном, Мартином и Сингом ; сравнение.

Исследования проводились на базе МБОУ «Гимназия № 71» («Радуга») г. Кемерово с 25 сентября 2024 года по 20 января 2025 года.

Новизна: в литературе приведены разрозненные сведения о содержании витаминов и микроэлементов в мякоти и семенах разных сортов тыквы. Опытным путём определили содержание аскорбиновой кислоты, бета - каротина и железа в мякоти и семенах трёх сортов тыквы в одной работе.

2.Тыква – уникальный овощ

Неприхотливая и полезная культура - тыква пришла к нам из жаркой Латинской Америки, где её выращивали индейцы ещё пять тысяч лет назад. Несмотря на это, вырастить её можно даже в Сибири, в условиях короткого и прохладного лета. Этот овощ имеет большое преимущество среди всех остальных - его можно долго хранить, а в пищу можно употреблять не только сочную мякоть, но и полезнейшие семена.

О настоящей ценности плодов и семян тыквы не всегда знают даже опытные огородники. Например, не каждый слышал, что в тыкве в 4-5 раз больше бета – каротина, чем в моркови. А семена тыквы не менее ценная составляющая плода, чем мякоть – это источник магния – минерала, способствующего усвоению организмом витамина Д; источник цинка, способствующего предотвращению развития рака пищевод;, а бета-каротин мякоти и семян защищает от развития рака лёгких. [2] Отваренные и высушенные кожура и семена тыквы являются эффективными очистителями воды – в течение 2-3 часов они очищают воду от ионов свинца. Существует множество сортов тыквы, отличающихся вкусовыми качествами и содержанием полезных веществ.

Раздельнополое, однодомное, однолетнее травянистое растение с ползучим стеблем, имеет достаточно крупный плод и свой особый вкус. Овощ богат витаминами группы В, С, Е, РР, Д, редким витамином Т и бета-каротином. Витамины входят в состав ферментов, ускоряющих обменные реакции в клетках организма, поэтому свежие овощи должны быть на столе в течение всего года.

При недостатке аскорбиновой кислоты повышается ломкость кровеносных капилляров и кровоточивость при чистке зубов – цинга, замедляется восстановление тканей, выпадают волосы, ломаются ногти. Гиповитаминоз витамина С приводит к снижению иммунитета, любая болезнь протекает долго и тяжело. По физиологической норме детям в возрасте 7-10 лет необходимо 45мг витамина в день, подросткам в возрасте 11-14 лет – 50 мг витамина в день, для взрослых – 60 мг, а в условиях Сибири его надо увеличить приблизительно на 50%. Витамин Е, содержащийся в большом количестве в тыкве – прекрасный антиоксидант, поддерживающий мышечный тонус и защищающий от разрушения витамин А, способствующий сохранению зрения и молодости. В мякоти, в зависимости от интенсивности окраски, содержится от 1,9до 6,2 мг каротина [4]. В организме человека одна молекула бета-каротина распадается сразу на две молекулы витамина А, который обладает мощным антиоксидантным свойством и защищает наши клетки от различных повреждений внешними воздействиями, отвечает за рост, улучшает состояние кожи, слизистых оболочек и сумеречное зрение. Суточная потребность в витамине А для взрослых – 0,9 – 1,5 мг, в бета – каротине – 5 мг; для детей 0,4 - 0,6 мг и 2,7 мг соответственно. [5] Высокое содержание витаминов В1, В2,В3, В5, В6, В9 улучшают обмены веществ и улучшают работу печени, омолаживают кожу и укрепляют нервную систему.

Овощ богат высокой концентрацией вещества Т – своеобразного синтеза фолиевой кислоты, витамина В12 и ДНК, который встречается практически только в тыкве. Благодаря этому веществу вредный холестерин легко выводится из организма. Это помогает ускорить обменные процессы, препятствует ожирению. Также этот витамин принимает участие в свёртывания крови и образования тромбоцитов. [3]

Ни один овощ не содержит столько железа как мякоть и семена тыквы – от 0,16 - до 1, 4 мг. Этот элемент способствует активному кроветворению и поддержанию оптимального показателя гемоглобина в крови. Без железа не может полноценно работать щитовидная железа и центральная нервная система. Состояние, когда гемоглобин в эритроцитах снижен, называется анемией. Чаще всего причиной анемии является недостаток в организме железа. Это железодефицитная анемия. Если у человека низкий гемоглобин, он становится вялым и апатичным, бледным. Ребенок часто переносит инфекционные заболевания. Чтобы такого не было необходимо употреблять продукты богатые железом. [6] Вместе с пищей в сутки должно поступать 10 мг железа для мужчин и 15 мг для женщин. Детскому организму железа необходимо – 18 мг в сутки. В нашей стране около трети школьников страдают от недостатка железа. Предполагается, что железо, полученное организмом с мясом усваивается только на 25-40%, а из овощей – на 80%, чему способствует наличие витамина С.

Изящная красавица мускатная тыква – Баттернат (Масляный орех), по форме напоминающая грушу, имеет оранжево-жёлтую мякоть, сладковатый нежный ореховый вкус , и называемая индейцами «зеницей бога».

Украшение огорода - Улыбка имеет ярко-оранжевую сладкую мякоть со вкусом дыни.

Сорт Россиянка имеет чалмовидную форму с нежной ярко-оранжевой сладковатой мякотью и ароматом дыни.

Тыквенные семечки положительно влияют на стабильность работы нервной системы, улучшают память и быстроту запоминания информации, положительно влияют на работу желудочно-кишечного тракта. В 100 граммах тыквенных семечек содержится 1,9 мг витамина С; 14,96 мг железа; 7,45мг цинка, который задерживает старение, а у детей нормализует развитие и иммунитет

Таблица 1

Данные литературные

Содержание витамина С и бета-каротина в мякоти и семенах тыквы, мг /100г

Из таблицы 1 видно, что витамина и бета – каротина больше всего в мякоти плодов сорта Улыбка.

3. Материалы и методика исследований

1. Определение каротина

Метод определения каротина с использованием пробирочной шкалы основан на определении массовой концентрации каротина в растворе, полученном после экстрагирования каротина из продуктов органическим растворителем. Сущность метода заключается в сравнении интенсивности окраски испытуемого раствора со шкалой стандартных растворов дихромата калия. Методика разработана учеными Евстигнеевым Г.М., Левиной З.В., Любивой А.И., Чадиной Е.И. и применяется на предприятиях пищевой промышленности.

Материалы и реактивы: бензин, дихромат калия, этиловый спирт, песок, штатив для пробирок, пробки для пробирок, пробирки, ступка с пестиком, стеклянная палочка, мерный цилиндр, электронные весы.

Отобранные образцы мякоти и семян тыквы взвешивали и определяли содержание бета-каротина методом извлечения его из навески бензином и сравнении полученного окрашенного испытуемого раствора со стандартным.

2. Определение содержания аскорбиновой кислоты

Титриметрический метод – йодометрия.

Проведение исследований на количественное содержание аскорбиновой кислоты в мякоти и семенах разных сортов тыквы.

Материалы и реактивы: Пипетка, химические стаканы, ступа, пестик, электронные весы, шприц

Реактивы: крахмал (крахмальный клейстер), 5% раствор йода, вода.

Для исследования были взяты: плоды сортов тыквы Улыбка, выращенные на своём садовом участке и плоды сортов Баттернат и Россиянка, купленные в магазине.

Содержание каротина в мякоти и семенах тыквы определяли при помощи стандартных растворов.

Для приготовления стандартных растворов 3,6 г дихромата калия растворяли в 1литре дистиллированной воды. 1мл этого раствора соответствует по окраске 0,0208 мг каротина. Брали 10 пробирок. В первую пробирку наливали 0,2 мл этого раствора, в каждую следующую - на 0,2 мл раствора дихромата калия больше, доливая до 10 мл дистиллированной водой. Пробирки закрывали пробками, хорошо перемешивали и нумеровали.

Ход анализа

1) Отвешиваем навеску 1 мг массы измельченной мякоти тыквы и переносим в фарфоровую ступку.

2) Добавляем 10 мг промытого и прокалённого песка и 1,2 мл этилового спирта. Тщательно перетираем массу пестиком.

3) Наливаем 1 мл бензина и снова растираем.

4) Получился жёлтый раствор. Сливам его в мерный цилиндр. Операцию с бензином (без добавления спирта) повторяем до тех пор, пока в цилиндре не наберётся 30мл вытяжки.

5) Берём из вытяжки в чистую пробирку 10 мл раствора и сравниваем окраску вытяжки с пробирками шкалы на фоне белой бумаги.

6) Находим содержание каротина в свежей тыкве.

Также проделывали с мякотью и семенами трёх сортов тыквы. [Приложение 1,2,3].

Определяем содержание аскорбиновой кислоты.

Ход исследования

1) Приготовили крахмальный клейстер.

2) Подсчитали сколько капель йода содержится в 1 мл его. В 1 мл 5 % раствора йода содержится 28 капель раствора йода.

3) Концентрация йода – 1мл 5% раствора йода содержит 35 мг аскорбиновой кислоты.

4) Метод титрования основан на том, что аскорбиновая кислота вступает в реакцию с йодом до тех пор, пока весь витамин не израсходуется и не исчезнет из раствора. Следующая капля йода прореагирует с крахмалом и образует синее окрашивание. Титрование проводим до тех пор, пока синее окрашивание будет держаться в течение одной минуты.

Определяем содержание аскорбиновой кислоты в свежевыжатом соке мякоти тыквы сорта Улыбка.

Тонким ножом из нержавеющей стали вырезали пробу - 35 г в виде ломтика.

Измельчили ломтик, перенёс в фарфоровую ступку и тщательно растёр пестиком.

Отжали сок, перенесли его в химический стаканчик.

Добавили в стаканчик 1 мл крахмального клейстера.

По каплям добавляли 5% раствора йода. На титрование израсходовано8 капель раствора йода.

Произвели расчёты: 1мл раствора йода –28 капель раствора йода;

Х мл раствора йода - 8 капель раствора йода, значит, на окисление аскорбиновой кислоты потребовалось 0,32 мл раствора йода.

1 мл 5% раствора йода - 35 мг аскорбиновой кислоты, а 0,32 мл - Х мл аскорбиновой кислоты, тогда Х = 0,32 х 35 =11,2 мг. [Приложение 4]

Определяем содержание аскорбиновой кислоты в семенах тыквы сорта Улыбка. На титрование израсходовано 2 капли раствора йода; Х мл раствора йода – 2 капли раствора йода, значит, на окисление аскорбиновой кислоты потребовалось 0,07 мл раствора йода. 1 мл 5% раствора йода – 35 мг аскорбиновой кислоты, а 0,07 мл – Х мл аскорбиновой кислоты, тогда Х= 0,07 х 35 = 2,45мг.

Тоже самое проделали с мякотью и семенами всех трёх сортов тыквы.

3. Определение наличия ионов железа в тыкве.

Самый доступный способ разделения и обнаружения веществ в минимальных количествах – это бумажная хроматография. Бумажная хроматография — метод анализа состава исследуемого образца. Был открыт в 1944 году Констоном, Гордоном, Мартином и Сингом, которые использовали его для анализа смесей аминокислот. Мартин и Синг впоследствии были удостоены Нобелевской премии за открытие распределительной хроматографии. [1]

Ход исследования

1. На бумажном диске из фильтровальной бумаги диаметром 9 см определили центр, с помощью пинцета проколол в центр отверстие. Диски пронумеровали.

2. Отвешивали по 30 г исследуемого образца. Измельчали мякоть тыквы в ступке и выжал сок. В центр каждого диска наносили по капле сока исследуемых образцов.

3. Высушили образцы, с помощью пипетки в центр диска нанёсли ещё по капле исследуемых образцов (в течение 3 часов через каждые 15 минут, так , чтобы диаметр был не больше 0,5 мм.

4. После того, как образцы высохли, поместили их на чашки Петри, в которые налили по 5 мл этилового спирта. В центр каждого диска вставили свёрнутую трубочкой фильтровальную бумагу.

5. Для сравнения результатов опыта приготовили эталон. Для этого на бумажный диск, с помощью пипетки , нанёсли 1 каплю 1% раствора хлорида железа (III), так, чтобы диаметр был не более 0,5 мм. Через час образцы с результатами опытов опрыскали 10% раствором гексациано-11феррата калия: если в образце присутствует железо, появляется синее окрашивание – образование берлинской лазури. Это качественная реакция на ионы железа (III). [Приложение 5] Рассмотрели образцы и сравнил их с эталоном.

4. Результаты исследований

Результаты исследований представлены в таблице 2.

Таблица 2

Содержание витамина С и каротина в мякоти и семенах тыквы, мг/100г

Из таблицы можно сделать вывод: наименьшее количество аскорбиновой кислоты и бета - каротина содержится в тыкве Баттернат. Сорта тыквы Улыбка и Россиянка имеют одинаковую витаминную ценность мякоти. Семена сорта Улыбка превосходят все сорта по витаминной ценности.

Вывод по результатам исследования с помощью бумажной хроматографии:

После опрыскивания практически на всех хроматограммах проявились синие следы. Наиболее ярко окрасились хроматограммы под № 1,3,4. Очень слабое окрашивание показала хроматограмма в образце под номером 2.

Так как для образца был взят раствор хлорида железа (III) с массовой долей 1% , что составляет 1 г в 100 г раствора, и он дал очень интенсивную окраску, по окраске исследуемых растворов можно сказать, что содержание железа в тыкве гораздо меньше, и выражается в миллиграммах. То есть этот способ можно использовать для обнаружения веществ даже в очень маленьких количествах.

По интенсивности окраски хроматограмм видно, что содержание железа в разных состояниях тыквы неодинаково. Хроматограммы показали, что наибольшее содержание железа оказалось в мякоти тыквы сорта Улыбка, где сок приобрел темную окраску. Самое маленькое содержание железа было в мякоти тыквы сорта Баттернат.

5. Заключение и выводы

Тыква считается одним из самых полезных овощей. Тыква – это не только полезная , вкусная оранжевая мякоть и сладкий сок, это ещё и семена – универсальный продукт, который содержит в себе все необходимые нашему организму вещества. Экстракт из семян тыквы- кукурбитин парализует двигательную активность паразитов- ленточных и круглых червей. Никакие заморские красивые и вкусные фрукты и овощи не заменят нашу королеву осени - тыкву. К тыкве у нас порой ещё не уделяется должного внимания, и мы недостаточно широко используем её в своём питании. Тыква не только вкусна, но и полезна. Тыква богата витаминами и микроэлементами, так необходимыми нашему организму. Основные источники витаминов можно определить по трём критериям:

1) качественный состав и количественное содержание витаминов и микроэлементов в тыкве;

2) устойчивость витаминов и микроэлементов к хранению и видам технологической обработки;

3) частота и количество употребляемого в пищу продукта.

Выводы:

1. Узнали, что витамин А помогает бороться со старением, улучшает память, помогает справляться с депрессией и бессонницей. Продукты растительного происхождения не содержат витамина А нет, но в тыкве содержится в достаточном количестве провитамин А – каротин. Каротин значительно снижает риск раковых заболеваний. Узнал, что для образования 1 мг витамина А человеку надо употребить 6 мг каротина. Узнал о значении витамина С для организма человека.

2. Познакомились с методами определения: каротина в тыкве при помощи пробирочной шкалы, витамина С – йодометрией, ионов железа - бумажной хроматографией.

3. Определили экспериментальным путём количественное содержание каротина, аскорбиновой кислоты и железа в трёх сортах тыквы и их семенах;

4. Сравнили количественное содержание каротина и аскорбиновой кислоты в мякоти разных сортах тыквы и их семенах; выявил, в мякоти и семенах какого сорта тыквы, больше витаминов.

5. Поделились результатами своих исследований со сверстникам в гимназии.

6. Список литературы

1. Березкин, В.Г., Бочков А.С. Количественная тонкослойная хроматография. [Текст]: М.: Наука, 1980, 183

2. Борисенко, В. В., Фолиянц Б. В. Изучение биохимического состава плодов тыквы сорта «Витаминная». [Текст]: // Молодой учёный. 2015.- № 22 (102).

4. Завьялова, Т.И., Костко И.Г. Биологическая ценность тыквы и продуктов её переработки. [Текст]: / Завьялова И.Т., Костко И.Г.// Известия Санкт – Петербургского государственного аграрного университета.- 2015.- № 39. – С. 45-58

5.Николаенко, С.Н. Каротиноидный состав плодов тыквы. [Текст]: / С.Н. Николаенко, С.А. Волкова, В.И. Николаенко. Текст: непосредственный //Молодой ученый . – 20015.- №1 (81) – С.166-168

6. Фримантл М. Химия в действии. [Текст]: в 2 ч. /М. Фримантл: пер. с англ. Е.Л. Розенберга. – Москва: Мир, 1991.

7. Приложения

Приложение 1

Таблица разведения для определения содержания каротина

№	Объем (мл) стандартного раствора дихромата калия	Объем (мл) воды	Содержание каротина ( мг/100г)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10	0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0	9,8 9,6 9,4 9,2 9,0 8,8 8,6 8,4 8,2 8,0	1,08 2,15 3,22 4,29 5,37 6,44 7,52 8,58 9,65 10,73

Приложение 2

Приготовили стандартные растворы дихромата калия

Приложение 3

Так выглядит тыква снаружи и внутри

Приложение 4

Тыквы сорта Россиянка и Баттернат купленные в магазине

Приложение 5

Определяем содержание каротина в тыкве

Приложение 6

Определяем содержание витамина С в тыкве

Приложение 7

Определяем содержание железа в тыкве