V Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Волшебный напиток – чай

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Суворова М.Н. 1

---

1МБОУ СОШ №11, 9 класс

Титова Е.А. 1Ушакова М.Б. 1

---

1МБОУ СОШ №11

Работа в формате PDF

248.9 KB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителяСвидетельство руководителя

Глава I.   Введение

  Чай – самый распространённый напиток на земном шаре,  но это не просто напиток среди других напитков. Потребление чая связано с национальными и историческими традициями разных стран. Для  многих людей он является продуктом первой необходимости. Мы пьем чай каждый день и не задумываемся о его происхождении,  составе, качестве, пользе.      Необходимо заботиться о том, чтобы потребление чая приносило максимум пользы, было основано не только на привычках и традициях, но прежде всего на знаниях, на современных научных представлениях о продукте.

  Почти 98 % в мировой торговле чаем составляют чёрные чаи. Они обладают наибольшим разнообразием торговых сортов, имеют самую богатую гамму оттенков вкуса и аромата. 

  Мы решили провести исследование черного чая, чтобы больше узнать о любимом напитке.

Проблема:  покупателю трудно выбрать в  магазине среди большого ассортимента  качественный и бюджетный чай.

Актуальность: чай является самым распространенным напитком мира. Спрос на него постоянно растет. Вкусовые свойства чая зависят от его качества, поэтому важно уметь правильно выбирать чай, ориентируясь по определенным показателям и  информации на упаковке.

Гипотеза: листовой чай качественнее пакетированного, а значит, он более полезен.

Цель работы:  изучение состава, качества разных сортов черного чая и  влияния на организм.

Задачи:

• изучить имеющуюся литературу по данной теме;
• проанализировать маркировку на упаковке чая;
• рассмотреть механический состав образцов чая;
• описать органолептические свойства выбранных образцов;
• сравнить чай разных торговых марок по составу и свойствам;
• определить некоторые физико-химические показатели чая;
• выявить в составе чая витамин С;
• изучить стоимость исследуемого чая;
• определить влияние чая на артериальное давление человека;
• выяснить воздействие чая на прочность костей.

Предмет исследования: качество чая.

Объект: черный чай разных торговых брендов.

Методы исследования: информационный; исследовательский;  анализ.

Мир чая

  Классификация и ассортимент чая

  Для производства чая используются листья чайного куста. Это многолетнее вечнозеленое растение с блестящими темно-зелеными и упругими листьями.

  Чай делят  на четыре основных типа: чёрный, зелёный, красный и жёлтый. Цвет является внешним отражением различий в биохимических процессах обработки чайного листа, что оказывает влияние на химический состав и основные вкусовые и ароматические признаки каждого типа чая.

  В своей работе мы рассматриваем черный чай, так как он обладает наибольшим разнообразием торговых сортов и большим спросом у потребителей.

  Черный чай получают при последовательном выполнении основных стадий обработки: завяливания, скручивания, ферментации, и сушки листа.

  По характеру механической обработки черный чай бывает рассыпной, прессованный и экстрагированный. Более распространен черный рассыпной байховый чай. Он в свою очередь бывает крупнолистовой, листовой, резаный (ломаный), мелкий – высевка и крошка. Крупнолистовой чай во всем мире считается лучшим по вкусовым и целебным свойствам.

  Пакетированному чаю отдают предпочтение почти 70% населения планеты. [2, с. 21].

Пищевая и биологическая ценность чая

  Чай – очень сложное и разнообразное по своему химическому составу растение. В настоящее время в нем обнаружено около 300 химических элементов. Химический состав в сухом чае в отличие от  свежего зелёного чайного листа разнообразнее и сложнее.

  Важнейшим показателем качества чайного сырья и готового чая является содержание экстрактивных веществ, т.е. растворимых в воде частей.  Из них, прежде всего, следует обратить внимание на шесть самых важных составных частей чая: это дубильные вещества, эфирные масла, алкалоиды, аминокислоты, пигменты и витамины.

  Дубильные вещества составляют 15-30 % чая и представляют собой сложную смесь более трёх десятков полифенольных соединений, состоящую в основном из танина и катехинов.

  Эфирное масло в чистом виде представляют собой жидкость лимонно-желтого цвета, которая возбуждающе действует на организм человека. Компоненты масла отвечают за аромат чая.

  Алкалоиды -  наиболее стабильные вещества, мало изменяющиеся в процессе переработки чайного листа. Основными алкалоидами чая являются: кофеин, который представляет собой бесцветные кристаллы с горьковатым вкусом.  Белковые вещества существенно влияют на формирование качества готового чая, их содержание достигает 30 – 32% сухой массы. Однако из них всего 12 – 13% являются водорастворимыми и переходят в экстракт.  Пигменты чая - хлорофилл, ксантофилл и каротин. По мере роста и огрубения листа содержание хлорофилла в нем увеличивается. Поэтому чем выше содержание хлорофилла, тем ниже качество исходного чайного сырья.

  Витамины в чае представлены в широкой гамме: каротин, В1, В2, С, Р, РР, К.    Кроме перечисленных шести важнейших групп веществ, немалое значение имеют минеральные, неорганические, смолистые вещества, а также органические кислоты, содержащиеся в чае в меньших количествах [2, с. 46].

Глава II.   Практическое исследование

Место проведения:  исследование проводилось с февраля по сентябрь 2017 года в школьной химической лаборатории МБОУ СОШ № 11 нп. Раякоски.

Методика: 1. Изучение маркировки

  Маркировку изучали на упаковке исследуемых образцов чая и устанавливали ее соответствие требованиям ГОСТ Р 51074-2003 «Продукты пищевые. Информация для потребителя. Общие требования».

2. Органолептическая оценка

  Оценку проводили в помещение с достаточным количеством света. Установили внешний вид чая (уборку), степень интенсивности настоя, аромат, вкус, цвет разваренного листа.

  Внешний вид чая (уборка). Образец чая высыпали на белую бумагу и определяли однородность массы, цвет, скрученность чаинок, присутствие стеблей и пыли.

  Цвет настоя, вкус, аромат, цвет разваренного листа. Для оценки аромата, вкуса, настоя, цвета разваренного листа образец чая тщательно перемешивали и отбирали среднюю пробу.

Навеску чая 3 г помещали в чайник и заваривали кипящей водой (125 мл) в специальном фарфоровом чайнике. Через 5 мин настой из чайника сливали в специальную белую фарфоровую чашку так, чтобы разваренные чаинки не попали в настой. Чайник несколько раз встряхивали для того, чтобы в чашку полностью стекли последние наиболее густые капли настоя. Анализ чая проводили через 1 мин после слива настоя в чашку. Интенсивность цвета, оттенок и прозрачность настоя определяли визуально. Аромат определяли в парах разварки чая, быстро снимали крышку с заварника, подносили его к носу и делали вздох. Затем определяли вкус чая, пили небольшими глотками и фиксировали первые вкусовые ощущения.  Цвет разваренного листа определяли после выкладывания его на крышку чайника [4].

3. Определение массовой доли мелочи

  Навеску чая массой 2 г, взяли  из объединенной пробы, взвешивали, помещали  на сито и просеивали в течение 3 мин путем равномерного встряхивания.

  Массовую долю мелочи (Х1, %), прошедшей через сито, устанавливали по формуле  Х1=  *100    где m3 – масса мелочи с погрешностью взвешивания не более 0,01 г;      m4 – масса навески чая, г. [4].

4. Получение кофеина

  Растирали в ступке пестиком исследуемые образцы чая. Взвешивали на электронных весах образцы  по 10 грамм, часовое стекло. Образцы поочередно помещали в фарфоровую чашку. Закрывали навеску часовым стеклом и нагревали на медленном огне, наблюдали возгонку вещества, который оседал на верхнем стекле в виде длинных, слегка окрашенных игл. Предположили, что это кофеин.

  Проводили качественную реакцию на кофеин. К полученному веществу приливали несколько капель 5%-го раствора перекиси водорода и 1 каплю соляной кислоты. Смесь выпаривали досуха на водяной бане. Полученный остаток  смачивали 1-2 каплями раствора аммиака. Появление пурпурной окраски – признак наличия кофеина.

  Взвешивали часовое стекло с кофеином каждого образца.  Получили массу часового стекла с кофеином, от которого отняли массу  чистого часового  стекла, получили массу чистого кофеина [3, с. 10].

5. Проведение качественной реакции на танин

  К 1 мл настоя чая добавляли 1 – 2 капли хлорида железа (III), наблюдали за изменением окраски раствора [1, с. 32]. 

6. Определение витамина С в чае (йодометрический метод)

  Помещали в колбу 2 г чая и наливали воды до объема 10 мл, а затем немного раствора крахмала. Далее по каплям добавляли раствор йода до появления устойчивого синего окрашивания, не исчезающего 10-15 секунд.

  Техника определения основана на том, что молекулы аскорбиновой кислоты легко окисляются йодом. Как только йод окрасит всю аскорбиновую кислоту, следующая же капля йода окрасит раствор в синий цвет[1, с. 32]. 

7. Изучение стоимости чая в супермаркете и расчёт стоимости  2 г  чая пакетированного и листового.
8. Измерение изменений температуры, давления и пульса в течение 5 дней у группы людей, разного возраста (от 7 до 55 лет), до и после выпитого чая различных сортов.
9. Изучение влияния черного чая на костную ткань курицы в результате серии опытов.

                                     Результаты исследований

  В работе использовали сокращения: (п) – пакетированный чай, (л) – листовой чай. 1.  Объем информации на упаковке изучаемых марок чая соответствует требования ГОСТ Р 51074-2003. На упаковке «Азерчая» нет информации о месте происхождения чая, но указан сорт, в отличие от других упаковок. С 1 июля 2015 года в России введен новый стандарт на чай, изменения внесены в ассортимент и сортирование.  В новом стандарте не предусмотрено деление чая на торговые сорта.  К сожалению, на упаковке чая не указывается дата сбора, соответственно не знаем, какой промежуток времени прошел между сбором и фасовкой, а это значит, мы можем купить как свежий, так и старый лежалый чай под разным брендом (см. прил. 1).

2. Чай «Greenfield», «Азерчай» (п), «Принцесса Нури» (п) содержат включения стеблей, а «Акбар» (п), «Принцесса Нури» (л) содержат большое количество частей стебля.  Наличие в чае стеблей или волокон древесины свидетельствует о том, что чай выработан из грубого сырья и плохо отсортирован. Чем больше черешков или волокон древесины содержит чай, тем ниже его качество.  «Азерчай», «Акбар» (л) представляют собой листовой, целый, неповрежденный, непокрошившийся чай. Это лучший чай из образцов, так как целый листок лучше сохраняет аромат, меньше выдыхается, меньше впитывает влагу.

  Настои образцов чая (кроме «Принцессы Нури») помутнели при охлаждении, появился яркий темно-оранжевый цвет с красноватым оттенком (смесь кофеина с катехинами)  — признак чая высокого качества. Настой чая «Принцесса Нури» не помутнел, значит он плохого качества (см. прил. 2).

  Чай «Принцесса Нури» (л) и (п), «Greenfield» (п), «Акбар» (п) можно условно отнести к первому сорту. «Акбар» (л), «Greenfield» (л), «Азерчай» (п)  – к высшему.  «Азерчай» (л) – к «Букету», что соответствует указанному сорту на упаковке.  «Greenfield» (л) заявлен как сорт «Букет», однако по результатам органолептической оценки отмечен терпкий вкус, внешний вид настоя чая оценен как средней интенсивности,  что не соответствует требованиям для сорта «Букет» — вкус должен быть сильно терпкий, настой выше средней интенсивности. На упаковке чая «Азерчай» (п) заявлен сорт Букет, однако по своим показателям он соответствует высшему сорту [5]. Обнаружили посторонний привкус и аромат в чае «Акбар» (п), «Принцесса Нури», это результат нарушения технологического процесса или неправильного хранения продукции (см. прил. 3).

3. Больше всего массовой доли мелочи содержится в пакетированном чае «Greenfield» - 13,5 %, «Принцесса Нури» - 13%, «Азерчай» - 10%. Это  показывает на низкое качество чая.  ГОСТ 1938-90 устанавливает значение не более 5%, однако изготовитель производит данный товар по техническим условиям, поэтому данное требование для него не является обязательным. Мелочь — это высевка и крошка – доброкачественные отходы чайного производства (получают при сортировке чая). «Принцесса Нури» листовой содержит 3 % мелочи (см. прил. 4).  
4.    «Азерчай» (л)  содержит больше кофеина по сравнению с другими марками листового чая. В пакетированном чае кофеина меньше, чем в листовом, а значит листовой чай более высокого качества. Так как чем больше кофеина, тем качественнее чай. В  своей работе мы получили примерные результаты, так как выделилось совсем небольшое количество кофеина (см.рис.1). В черном чае его содержится гораздо больше. В дальнейшем планируем вычислить количество кофеина более точно, используя другую методику (см. прил. 5).

  Появление  пурпурной окраски указывает на наличие кофеина (см. рис.2).

5. Танин во всех марках исследуемого чая содержится в выраженных количествах (см. прил. 6).
6. Витамин С содержится во всех марках исследуемого чая.
7. Самый бюджетный чай – «Принцесса Нури», самый дорогой – «Акбар». Приемлемый по цене, хорошего качества – «Айзерчай» (см. прил. 7).
8. После проведения измерений (температура, давление, пульс) получили следующие результаты (см. прил.8): температура тела ни изменялась по сравнению с исходными данными; в старшей возрастной группе (40 – 55 лет), артериальное давление повышалось (если до чая давление было пониженным), понижалось (если изначально давление было высоким), снижение частота пульса; в средней группе (14 – 17лет), артериальное давление понижалось, повышение частоты пульса; в младшей групп (7 – 10 лет) повышение артериального давления и учащение пульса (изначально давление было пониженным).
9. Опыты проводились на необработанных трубчатых костях курицы и костях, вымоченных в настое чая в течение трех дней. Затем действовали на кости разными грузами массой от 1 до 10 кг. В результате кости выдержали одинаковую нагрузку, но на обычной кости образовалась небольшая вмятина, а кость пропитанная чаем осталась без повреждений. К сожалению, дальше этот опыт продолжить не было возможности по причине отсутствия больших   разновесов.

Глава III. Заключение

  Исследовали чай (пакетированный и листовой) четырех брендов и пришли к выводу: наиболее качественными являются «Азерчай», «Акбар» листовой. Они соответствует по органолептическим показателям  сорту «Букет» и высшему сорту. Представляют собой листовой, целый, неповрежденный, непокрошившийся чай. Содержат большее количество кофеина, что указывает на их высокое качество.

  Листовой чай выбранных брендов лучше по качеству, чем пакетированный тех же брендов. В пакетированном содержится значительное количество частей стеблей,  мелочи, меньше кофеина, что отражается на качестве чая.  

  Все исследуемые чаи имеют в своём составе природные вещества: танин, кофеин, витамин С.

  В «Азерчае» сочетается хорошее качество и невысокая цена. Самый дешевый, но низкого качества – «Принцесса Нури». Листовой чай обходится по цене дешевле, чем пакетированный (включена стоимость пакетика). Понятно, что сейчас не всегда можно позволить себе потратить время, чтобы заварить чай и наслаждаться его вкусом и ароматом. Каждый человек сам выбирает себе чай по вкусу и по цене.

  Исходя из полученных результатов, рекомендуем для чаепития листовой чай «Азерчай»,  «Акбар», «Greenfield», пакетированный чай марки «Азерчай».

  Чай полезен.  Но химический состав чая сложен и  биологическое действие его на организм разнообразно. Употребление чая разными людьми вызывает различные реакции в отношении артериального давления.  Все дело в количестве рецепторов в стенках кровеносных сосудов, одни из них реагируют на кофеин (давление повышается), а другие — на катехины (давление снижается). Гипертоникам следует пить чай с осторожностью, а в периоды обострения отказаться от употребления крепко заваренного чая. Лучше всего пить чай понемногу и свежезаваренным.  Не стоит употреблять чай на ночь. Черный чай отличается высоким содержанием катехинов, благодаря этому, он сохраняет тонус сосудов и стабилизирует артериальное  давление. Следует ограничить употребление крепкого чая детям и подросткам[5].     

Практическая значимость: приобретенные знания помогут правильно выбирать чай для чаепития, а результаты работы могут быть использованы для проведения бесед о чае в школе.

 Список литературы и источников:

1. Ольгин О. М. «Чудеса на выбор, или Химические опыты для новичков. М.: Дет. лит., 1986. - 127 с.
2. Похлёбкин В. В. «Чай, его типы, свойства, употребление». М.: Центрполиграф, 2001. - 121с.
3. Шитова Э.П. Опыты по химии с экологической направленностью: Методические рекомендации / Благовещенск: БГПУ,  1993.  - 24 с.
4. Цоциашвили И. И. Химия и технология чая. — М.: Агропромиздат,
5. - 391 с.
6. http://kivahan.ru/vliyanie-chaya-na-krovyanoe-davlenie/ (10.09.2017)
   

Приложение 1. Анализ маркировки исследуемых образцов чая

Приложение 2. Механический состав образцов чая

Приложение 3.  Органолептическая оценка

Приложение 4. Определение массовой доли мелочи

Приложение 5. Получение кофеина

   Рис. 1.   Кофеин в виде длинных  игл                Рис. 2. Качественная реакция на кофеин

Приложение 6. Проведение качественной реакции на танин

Приложение 7. Изучили стоимость чая, выбранных брендов

Приложение 8. Основные показатели организма