XXVIII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Определение аскорбиновой кислоты во фруктах и ягодах

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Рубан А.Н. 1

---

1 МБОУ Сургутский естественно-научный лицей

Ященко Н.В. 1

---

1МБОУ Сургутский естественно-научный лицей

Работа в формате PDF

597 KB

Автор работы награжден дипломом победителя II степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

Актуальность темы

Результаты популяционных исследований, проведенных Институтом питания РАМН, свидетельствуют о весьма тревожной ситуации, сложившейся в последние годы в России. Отмечаются крайне недостаточное потребление и все более нарастающий дефицит витаминов.

Мы живем в северном крае. Без здоровой и эффективно работающей иммунной системы организм ослабевает и чаще страдает от вирусных и бактериальных инфекций. Давно известно, что витамины необходимы для образования защитных клеток, антител и сигнальных веществ, участвующих в иммунном ответе. Одним из таких витаминов является витамин С, дефицит которого выявлен у 70-90% обследуемых. Он необходим для поддержания иммунитета, но организм сам его не вырабатывает, человек получает его из пищи.

Именно поэтому определение наличия витамина С в отдельных продуктах является актуальным.

Цель

Определить содержание витамина С в свежих фруктах, ягодах и образцах, которые стояли сутки

Задачи

1. Собрать, проанализировать и изучить литературные источники по теме исследования;

2. Изучить иодометрический метод количественного анализа;

3. Определить содержание аскорбиновой кислоты в свежих растворах фруктов и простоявших сутки;

4. Провести анализ полученных результатов (определить, уменьшается ли количество аскорбиновой кислоты спустя сутки после приготовления раствора).

Предмет исследования

Аскорбиновая кислота.

Объект исследования

Яблоко, апельсин, лимон, фейхоа, брусника, сироп шиповника, сухой шиповник.

Методы работы

1. Сбор данных;

2. Статистическая обработка данных;

3. Анализ;

4. Сравнение;

5. Химический эксперимент;

6. Алгебраические расчеты;

7. Работа с литературными источниками.

Основная часть

Историческая справка

С давних времен люди страдали от многочисленных тяжелых болезней, причины которых были неизвестны. Одна из таких болезней — цинга, ею обычно болеют люди на Крайнем Севере. Великие мореплаватели Васко да Гама, Колумб, Магеллан потеряли более половины экипажей своих судов. Бери-бери — бич южных стран, где население питается почти одним рисом. Пеллагра поражает людей, питающихся преимущественно одной кукурузой. Встречается и так называемая куриная слепота: заболевший ею человек перестает видеть в сумерках, а иногда и вовсе слепнет. Дети, родившиеся нормальными, нередко заболевают рахитом; у них размягчаются кости, искривляются ноги, задерживается появление зубов. [5, выпуск №11, с.5]

Общую причину всех таких заболеваний открыл в 1880 г. русский ученый Н. И. Лунин. Сейчас уже установлена прямая связь между многими заболеваниями и недостатком в организме определенных витаминов. Известно и содержание витаминов в основных продуктах питания. Лунин доказал, что в естественных пищевых продуктах кроме белков, жиров, углеводов и минеральных веществ содержатся еще и другие вещества, необходимые для нормальной жизнедеятельности животных и человека. Он обнаружил, что белые мыши, получавшие цельное молоко, росли хорошо и были здоровы, но погибали, когда их кормили смесью из основных составных частей молока: белка-казеина, жира, молочного сахара, солей и воды. [7, с.247]. Термин «витамины» в 1912 г. предложил польский ученый К. Функ. До открытия Н. И. Лунина считали, что для нормальной жизнедеятельности организма достаточно определенного содержания в пище белков, жиров, углеводов, минеральных солей и воды. [2, с.94] Между тем уже давно было известно о существовании болезней, связанных с неполноценным питанием, но встречающихся у людей, в пище которых не отмечалось недостатка основных компонентов рациона. Веками участники длительных путешествий, лишенные свежих овощей, фруктов и свежего мяса, страдали от цинги. Известно, что в экспедиции Васко да Гама от цинги погибло около 60% моряков, такая же судьба постигла русского мореплавателя В. Беринга и многих членов его экипажа в 1741 г., русского полярника Г.Я. Седова в 1914 г. и др. За время существования парусного флота от цинги погибло моряков больше, чем во всех морских сражениях, вместе взятых.

В настоящее время известно около 60 различных витаминов, но в лечебной практике применяются немногим более 20. Установлена и их химическая структура; это дало возможность организовать промышленное производство витаминов не только путём переработки продуктов, в которых они содержаться в готовом виде, но и искусственно, путём их химического синтеза.

Витамин С (аскорбиновая кислота, оскорбутный витамин) - C6H8O6 относится к широко распространенным в природе витаминам. [3, с. 7]. Много витамина С в перце, салате, капусте, хрене, укропе, ягодах рябины, черной смородины и особенно в цитрусовых (лимон). Из непищевых источников богаты витамином С шиповник, листья черной смородины, экстракты из которых могут полностью удовлетворить потребности организма. А также хвоя. Самое известное целительное свойство хвойных деревьев, которое использовали еще в древности, а также во время различных войн и лихолетий - противоцинготное. Ученые отмечают, что, хвоя наших северных деревьев (сосны, ели, кедра сибирского и кедрового стланика, пихты) по содержанию витамина С может быть приравнена к лимонам и апельсинам.

Витамин С или аскорбиновая кислота - водорастворимый витамин, поэтому запас его в организме должен постоянно пополняться. При скрытой недостаточности наблюдается: уменьшение аскорбиновой кислоты в плазме крови и лейкоцитах, повышенная ломкость кровеносных капилляров. У детей — задержка роста, неустойчивость к инфекциям. При выраженной недостаточности наблюдается: цинга — ломкость и хрупкость кровеносных капилляров, болезненность и отечность десен, кровоточивость, гингивит, кровоизлияния в десны, мышцы, слизистые и серозные оболочки, эпикард, перикард. Основное биологическое свойство витамина С – мощный антиоксидант, и об этом рассказывают в своей статье «Антиоксиданты против болезней» доктор химических наук Я.И. Яшин и кандидаты химических наук А.Я. Яшин и Н.И. Черноусова. укрепляет иммунитет, защищает кровеносные сосуды, укрепляет кости и зубы, участвует в синтезе гормонов, регулирует обмен холестерина [4, с.7].

Врагами витамина С являются воздух, тепло, вода, также длительное хранение; средства, нейтрализующие кислотность: алкоголь, антидепрессанты, стероиды, противозачаточные таблетки.

Отсутствие или недостаток витаминов в организме приводит к нарушению обмена веществ и в конечном итоге вызывает гиповитаминозы и авитаминозы. Однако, и употребление витаминов в количествах, значительно превышающих физиологические нормы, нежелательны, так как могут развиться гипервитаминозы. [10, с. 24-26]

Аскорбиновая кислота (витамин С) — это витамин над витаминами. Он участвует практически во всех окислительно-восстановительных реакциях, активирует пищеварительные ферменты, способствует синтезу белка коллагена, входящего в состав тканей суставов, стенок кровеносных сосудов, обеспечивает нормальный гематологический и иммунологический статус организма и его устойчивость к инфекциям и стрессу, усиливает активность фагоцитов—клеток крови, уничтожающих возбудителей болезней. [8, выпуск № 4]

Аскорбиновая кислота была открыта в 1927 году венгерским учёным А. Сент-Дьёрдьи, который выделил её из апельсинового и капустного соков. Он назвал вещество гексуроновой кислотой, а когда в 1932 году были доказаны его противоцинготные свойства—аскорбиновой («против скорбута», от латинского скорбут—цинга). Строение аскорбиновой кислоты было установлено в 1932-33 гг. Мишелем и Хирстом. Бесцветные кристаллы аскорбиновой кислоты хорошо растворимы в воде, хуже - в спирте, плохо – в глицерине и ацетоне. [1, с.528]

Аскорбиновая кислота—сильный восстановитель и легко окисляется даже слабыми окислителями, превращаясь при этом в дегидроаскорбиновую кислоту. При взаимодействии с растворами щелочей она образует феноляты, с хлорангидридами высших жирных кислот – сложные эфиры, с катионами металлов (Ca2+, Mg2+, Fe3+) – комплексы. [9, с.9]

Суточная потребность человека в витамине С составляет от 50 до 100 мг (в среднем 70 мг). Для профилактики С- витаминной недостаточности врачи рекомендуют аскорбиновую кислоту в комплексе с витамином P и каротином. Все эти витамины наиболее полно представлены в овощах, ягодах, зелени и пряных травах. [ 6, с.241]

Содержание витамина С в некоторых пищевых продуктах (в мг на 100 г) (подробная информация в приложении 1).

Практическая часть

Перед началом работы необходимо ознакомиться с техникой безопасности (информация в приложении 2).

Йодометрия — титриметрический (объёмный) метод определения веществ, основанный на реакциях окисления-восстановления с участием иода или иодида калия. Индикатором в методе йодометрии служит крахмал. Это чувствительный и специфический индикатор, образующий адсорбционное соединение синего цвета.

Объекты исследования:

• Яблоко;

• Апельсин;

• Лимон;

• Фейхоа;

• Брусника;

• сухой шиповник;

Оборудование и расходные материалы:

• Шприц объемом 10 мл;

• Колбы;

• Мерные стаканы;

• Стеклянные палочки;

• Ступка;

• Пестик;

• Воронка;

• Фильтровальная бумага;

• Весы.

Реактивы:

• 0,125%-ный раствор йода, 1 мл которого соответствует 0,875мг аскорбиновой кислоты;

• Свежеприготовленный 0,5%-ный раствор крахмала;

• Соляная кислота (1:1);

• Дистиллированная вода.

Порядок работы:

• Тонким ножом из нержавеющей стали вырезать из фрукта пробу в виде ломтика, от кожуры до сердцевины.

• Взвесить пробу на весах и перенести её в фарфоровую ступку.

• Добавить к пробе 2-3 капли разбавленной соляной кислоты и тщательно растереть пестиком.

• К полученной массе добавить 100 мл воды, перемешать и отфильтровать полученный раствор.

• К фильтрату добавить 1мл крахмального клейстера.

• Титровать раствором йода (йод добавлять по одной капле).

• Как только йод полностью окислит всю аскорбиновую кислоту, следующая его капля окрашивает раствор в синий цвет. Это означает, что титрование закончено.

• По окончании титрования рассчитываем содержание аскорбиновой кислоты на 100г продукта.

• Повторяем с каждым образцом.

Расчёт содержания витамина С на 100 г продукта:

Х = 0,875*V_иода

Y = (100 * Х) / m_{образца}

Полученные результаты приведены в таблице:

Сравним средние значения в образцах разных дней:

Процесс был запечатлен на фото (приложение 3).

Результаты:

Установлено, что среди образцов больше всего аскорбиновой кислоты содержит сухой шиповник, лимон, апельсин.

Установлено, что чем дольше образец находится под воздействием внешних факторов, тем меньше витамина С в нем остается.

Таким образом, при хранении фруктов при воздействии солнечным лучей потери витамина С значительно увеличиваются. Поэтому рекомендуется хранить фрукты в условиях холодильной камеры и без доступа солнечного света, а также употреблять в свежем виде.

Заключение

В результате проделанной работы, мной было собрано большое количество литературных данных по вопросу содержания и определения аскорбиновой кислоты во фруктах и ягодах. В ходе выполнения проекта я научилась определять содержание аскорбиновой кислоты методом иодометрии.

Я убедилась, что в условиях обычной школьной химической лаборатории экспериментально можно определить содержание аскорбиновой кислоты в фруктах, ягодах с помощью иодометрического метода.

По результатам исследовательской работы, я бы рекомендовала употреблять в пищу свежие фрукты и ягоды, в частности лимон, апельсин, настойку из сухого шиповника. Факт о разрушении витамина С под воздействием внешних факторов был подтвержден на практике.

Мне очень понравилось выполнять эту работу. Я убедилась, что учебная исследовательская работа достаточно сложна и кропотлива, приучает добиваться результатов и приносит радость. Я улучшила навыки обработки результатов, их представления и публичной защиты своей учебной исследовательской работы.

Используемая литература и интернет-ресурсы

1. Биохимия / Под ред. Е.С. Северина. – М.: ГЭОТАР-Медиа, 2005-779 с. 1

2. Габриелян О.С.  Химия. 10 класс. Углублённый уровень. Методическое пособие к учебнику к учебнику О.С. Габриеляна, ДРОФА, 2013. 2

3. Крицман В.А., Станцо В.В. Энциклопедический словарь юного химика. – М.: «Педагогика» 2000г. 4

4. Научно-методический журнал «Химия в школе» № 3, 2008, А.А. Королевец,  С. 7 – 16. 5

5. Научно-популярный журнал «Химия и жизнь», 2007. № 11 www.hij.ru 6

6. Романовский В.Е., Синькова Е.А. Витамины и витаминотерапия. Серия «Медицина для вас». – Ростов – на – Дону: «Феникс», 2000. – 320 с. 7

7. Слесарев В.И. Химия. Основы химии живого. Учебник для вузов. – СПБ.:Химиздат, 2000. – 768 с. 8

8. Статья: Витамины за и против, Вестник ЗОЖ, № 4 (330) 2007 г. 9

9. Ширшикова О. А. Методические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине «Методы оценки качества пищевых продуктов» / Киров: КГМА, 2005. 11

10. Яшин Я.И., Яшин А.Я., Черноусова Н.И. Антиоксиданты против болезней. Химия и жизнь, 2007, № 11. С. 24-26 12

Приложение № 1. Таблица содержания витамина С в различных продуктах

Приложение № 2. Техника безопасности

1. Использовать специальную одежду (халат), застёгивающийся на все пуговицы.

2. Поддерживать чистоту и порядок на рабочем месте.

3. Не работать в лаборатории одному.

4. Не пробовать вещества на вкус. Для определения запаха вещества следует осторожно направить пары или газы от сосуда к лицу рукой.

5. Использовать только неповреждённую и чистую лабораторную посуду.

6. Твёрдые реактивы брать исключительно с помощью шпателя, пинцета или ложечки. Использование рук категорически запрещено.

7. Не возвращать неиспользованные реактивы обратно в исходные сосуды. Все сосуды, в которых хранятся реактивы, должны быть подписаны.

8. По окончании работ необходимо выключить воду, газ, электричество и прибрать своё рабочее место.

Приложение № 3. Фотоотчет