V Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Анализ содержимого чайных пакетиков в условиях школьной химической лаборатории

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Иванова О.А. 1

---

1МБОУ СОШ №1

Степанова Л.Г. 1

---

1МБОУ СОШ №1

Работа в формате PDF

2.9 MB

Автор работы награжден дипломом победителя II степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

В современных условиях как никогда раньше необходим контроль качества и чистоты продуктов питания. В связи с широким применением химикатов в сельскохозяйственной и перерабатывающей промышленности люди обеспокоены возможной угрозой для их здоровья, связанной с присутствием в пищевых продуктах токсичных веществ.

Пакетированный чай – один из самых популярных в мире напитков. С конца 1970- х годов он практически вытеснил с рынка выпускавшийся до этого прессованный таблетированный и плиточный чай. По качеству продаваемые в пакетиках чаи достаточно разнообразны. Некоторые производители выпускают в пакетированной форме высококачественные и дорогие листовые чаи. Из таких пакетиков получают весьма качественный напиток. Впрочем, такой пакетированный чай дорог и встречается нечасто. Обычно для производства пакетированного чая используют мелколистовой чай или отходы, нередко восполняя недостатки аромата и вкуса сырья ароматизаторами и вкусовыми добавками. Тем не менее, в Европе доля потребления пакетированного чая составляет 77%, а в Англии –90%. Пакетики прочно заняли нишу в недорогих заведениях общественного питания и стали стандартом для офисного чаепития.

Цель нашей работы: исследование разных марок пакетированного чая с помощью доступных химических реактивов.

Задачи:

изучить литературу по заявленной теме;

провести анкетирование учащихся нашей школы по заявленной теме;

провести экспериментальное исследование разных марок пакетированного чая в школьной химической лаборатории;

выявить наиболее качественную марку пакетированного чая;

предложить простейшие рекомендации потребителям чая.

Обзор литературы Состав и свойства чая

Число входящих в состав чая веществ точно не установлено. Их уже обнаружено более 300.Чаи почти наполовину состоит из растворимых в воде веществ. Из них самые важные составные части чая – дубильные вещества, эфирные масла, алкалоиды, аминокислоты, пигменты и витамины.

Танины-дубильные вещества, придающие чаю знакомый вяжущий вкус. Содержание их доходит до 35%. Тани́ны (от фр. tanins [1][2]) — группа фенольных соединений растительного происхождения, содержащих большое количество групп —OH. Танины обладают дубильными свойствами и характерным вяжущим вкусом. Дубящее действие танинов основано на их способности образовывать прочные связи с белками, полисахаридами и другими биополимерами.

Танины содержатся в коре, древесине, листьях, плодах (иногда семенах, корнях, клубнях) многих растений — дуба, каштана, акации, ели, лиственницы, тсуги канадской, эвкалипта, чая, какао, гранатового дерева, черёмухи, хурмы, хинного дерева, сумаха, квебрахо и других. Танины придают листьям и плодам терпкий вяжущий вкус. Танины подавляют рост патогенных для многих растений микроорганизмов, защищают растения от поедания животными.

Ученые установили интересный факт: содержание танина в растениях не является статическим показателем. Концентрация вещества способна меняться не только в разные сезоны, но даже на протяжении светового дня. Так, максимальное содержание дубильной кислоты в растениях наблюдается в весенние месяцы, пик концентрации – вовремя бутонизации. Кроме того, известно, что в ранние часы растение также содержит больше танина, чем в полдень, а к вечеру концентрация опять повышается, поэтому корм поедается неохотно, но не ядовит.

Дубящие вещества обладают рядом полезных свойств, которые позволили применять танины в медицинской практике. В частности, их способности, напоминающие действие антибактериальных, противовоспалительных и кровоостанавливающих средств, не остались вне внимания врачей. Также применяют это вещество для выведения токсинов и солей тяжелых металлов, или как вяжущее средство при расстройствах желудка.

Эффективны танины при лечении воспалений (особенно в полости рта) и кожных болезней (вызванных бактериями, воспалениями и инфекциями), применяются для снятия интоксикации (вызванной тяжелыми металлами).

И что самое важное – безопасны для применения на время беременности, лактации, а также для младенцев. Кроме того, улучшают свертываемость крови и укрепляют сосуды, а также известны как вещества, способствующие лучшему усвоению витамина С. Кремы на основе танинов, избавляют от отеков и зуда, а дубильное вещество в форме порошка используют в качестве добавки для ванн.

Свойства медицинского танина:

• снимает зуд;

• лечит разного рода воспаления;

• избавляет от микробов, вызывающих болезни;

• предотвращает обезвоживание эпидермиса;

• борется с вирусами при экземах, герпесах, ветряной оспе;

• заживляет послеоперационные раны;

• применяется в урологии, гинекологии, проктологии;

• эффективен для заживления ожогов первой степени;

• действенное лекарство при дерматозах у детей.

Эфирные масла – количество их незначительно (0,02%), но они отвечают за чайный аромат.

Алкалоиды – обширный класс азотсодержащих органических соединений, к их числу относится и кофеин. Он представляет собой бесцветные кристаллы с горьковатым вкусом. Растворяется в воде и в спирте. Формула- C₈H_10N2O_2.

Любопытно подчеркнуть, что равном весе чая и кофе первый содержит в 2 раза больше кофеина. Но при приготовлении чая используется небольшое количество чайного листа в сравнении с массой завариваемого кофейного порошка, что является причиной более низкого содержания кофеина в чайном напитке. Кроме того, кофеин чая вступает в реакцию с танинами, образуя кофеиновый танат, действующий на организм более мягко и замедленно, чем чистый кофеин. Поэтому возбуждающее действие чая слабее выражено, не причиняет бессонницы и сердцебиения.

Углеводы – содержание в чае незначительно. Большинство из них нерастворимо в воде и не усваиваются организмом (12%), содержание растворимых (глюкозы, фруктозы, мальтозы)- 2-3%. Такое малое количество считается положительным качеством чая, так как обеспечивает сохранение витамина В.

Органические кислоты – количество их не превышает 1%. Они являются возбудителями секреции поджелудочной железы, улучшают пищеварение, способствуют нормальной перистальтике кишечника.

Витамины. Чай богат витаминами. В 100 граммах байхового чая содержится витаминов: В₁- 0,07 мг, В₂-1 мг, РР- 8 мг, С- 10 мг. В свежих чайных листьях витамина С в 4 раза больше, чем в лимонах, но прифабричной обработке он в значительной степени уничтожается.

Пигменты- определяют цвет чая.

История пакетированного чая

Считается, что предшественник чайного пакетика был изобретён торговцем Томасом Салливаном в 1904 году, причём совершенно случайно. Традиционно чай продавали в жестяных банках, но Салливан решил, что выгоднее использовать мелкую расфасовку, а в качестве тары применил шёлковые мешочки. Клиенты обнаружили, что чай удобнее заваривать в самом мешочке. Затем шёлк был заменён на более дешёвую марлю, а навеска чая уменьшилась до одной порции. Пакетированный чай широко использовался на фронте во время Первой мировой войны. Но метод заваривания чая в фильтрующем материале был известен гораздо раньше.

В знаменитой кулинарной книге Елены Молоховец издания 1901 года имеется рецепт № 3495: «У кого большая семья или собирается много гостей, там необходимо делать так: иметь вместо чайника чисто сохраняемый самоварчик, вскипятить его, прикрыть крышкою. И как только вода перестанет кипеть ключом, тогда спустить до половины самовара чай, завязанный в чистенькую кисейку, и длинную прикреплённую к ней тесёмочку перекинуть через самовар, чтобы можно легко вынуть эту кисейку».

Современный чайный пакетик был изобретён Адольфом Рамбольдом в 1929 году в Дрездене. Главным сырьём стала марля, а чуть позже – специальная бумага из манильской конопли, а затем – из фильтровальной бумаги. Сейчас в Европе распространены прямоугольные пакетики, которые могут быть однокамерными и двухкамерными (в последнем случае пакетик представляет собой два прямоугольных пакетика с одной общей стороной и имеет больший внутренний объём), существуют также пирамидальные и круглые формы. Пакетик закрепляется металлической скобкой, так как клей отрицательно сказывается на качестве чая. Большинство чайных пакетиков имеют длинную нитку, за которую пакетик легко вытащить из готового чая.

Состав фильтр – бумаги: натуральное древесное волокно (66-75%), термопластиковое волокно (15-23%), волокно табака (10%). Такая бумага хорошо пропускает воду, не влияет на вкус чая, химически нейтральна, не растворяется в воде и ничего в неё не выделяет. В последнее время некоторые производители, в частности Lipton, начали выпускать пакетики из мелкоячеистой пластиковой сетки. Поры такой сетки достаточно крупные, она не отфильтровывает мелкую пыль, поэтому подходит лишь для крупно порезанного сырья.

Достоинства чайных пакетиков:

не требуется никакой посуды, кроме питьевой;

заварка не даёт чаинок;

удобство в дороге;

использование чайных пакетиков в кафе и ресторанах даёт определённую гарантию качества чая и отсутствия в нём посторонних примесей;

использованные чайные пакетики легко выбросить и не надо мыть заварочную посуду.

Недостатки чайных пакетиков:

пакетированный чай дороже, чем рассыпной из-за цены упаковки;

пакетированные чаи менее ароматны, исключение составляют ароматизированные чаи, но их аромат синтетический;

вкусовые качества чайных листов только тогда полностью раскрываются, когда они свободно плавают в воде;

часто на изготовление пакетированного чая идут отходы чайного производства: пыль, крошка, ветки;

любители чая считают употребление пакетированного чая признаком низкой культуры.

Целебные свойства чая

Народная мудрость выражает своё отношение к чаю во многих пословицах и поговорках: «Чай - аптека в стакане», «Выпьешь чаю – прибавятся силы», «Чай не пить, так на свете не жит», «От чая лиха не бывает». Чай издавна прославляли как исцеляющий напиток и вначале применяли его как лекарственное средство. Восточный философ и врач Ибн Сина говорил: "Чай освежает тело, укрепляет дух, смягчает сердце, пробуждает мысли, прогоняет леность". И сейчас редко кто откажется от чашки душистого горячего чая и в жару, и в холод. Но вряд ли всем известны его полезные свойства.

Какое же действие оказывает чай на наши внутренние органы и центральную нервную систему? Прежде всего, крепкий чай действует как хорошее средство при расстройствах желудка (при остром расстройстве больной принимает фактически только чай).

В наше время научно доказано, что чай не только вкусный и бодрящий, но еще и очень полезный. Польза его заключается в следующем:

Чай эффективен для лечения и профилактики многих сердечно-сосудистых заболеваний и инсультов;

Защищает от кариеса, так как содержащиеся в нем танины препятствуют образованию зубного налета и разрушительному воздействию пищи на зубную эмаль;

Улучшает умственную деятельность, память, способность перерабатывать и усваивать информацию. Японские ученые утверждают, что минимум две чашки чая в день помогут пожилым людям сохранить свою память;

Полезен для сохранения красоты и молодости, чай борется с морщинами, чтобы долго оставаться молодыми и красивыми, нужно пить хотя бы одну чашечку чая в день;

Пить чай необходимо всем, ведь жиры откладываются и на стенках сосудов, а полезные вещества, содержащиеся в чае, препятствуют этому. Таким образом, чай обладает целебными свойствами, а это значит, что чай - лекарство.

Чай - это долгий разговор добрых людей

Ещё народная мудрость гласит: «Чай - это долгий разговор добрых людей», «Где есть чай, там и под елью рай», «Коль чаем угощают, значит, уважают».

В старину в России пили чай из самовара. И, пожалуй, до сих пор считается, что из самовара чай вкусней. Самовар – русское изобретение. Он является таким же символом России, как балалайка и матрёшка.

Нынешнее русское чаепитие выглядит очень достойно. Находятся любители красиво накрыть стол, заварить ароматный чай и погрузиться в долгие разговоры, без которых и чай не сладок, и зима затянулась, и весь жизненный уклад россиянина, словно с изъяном — без тепла и уюта, если не "откушать чашку чая". В русском чаепитии, прежде всего, важна компания. Пожалуй, радует именно то, что за столом сидят хорошие люди, что разговор течет мирно и степенно и что вообще есть такая возможность - вырваться на часок-другой из суеты, забыть обо всех делах и просто выпить чаю - именно она и является самой важной частью русского чаепития.

После чаепития улучшаются общее состояние, настроение. За чаем не скажешь плохого, он не может пробудить недоброе, и, даже наоборот, настраивает душу на самые лучшие её проявления. Люди становятся более благодушными и миролюбивыми, т. е. создаётся известный "моральный" эффект от чая. Этим можно объяснить тот факт, что при деловых встречах, в дипломатических кругах обычно переговоры ведутся за чашкой чая.

Материалы и методы. Результаты и их обсуждение

Исследования проводились на базе лаборатории школы №1. Использовались пакетированные чаи разных марок: «Lipton», «Майский», «Аhmad», «Greenfield», «Теss», «Принцесса Нури», и разных производителей: ООО «Юнилевер Русь», ООО «Май Россия», ООО «Ахмад Россия», ООО «Орими Россия».

В анкетировании приняли участие 75 респондентов – учеников нашей школы. Анкета состояла из следующих вопросов:

Какой чай вы предпочитаете употреблять – развесной или пакетированный?

Какую марку чая в пакетиках вы предпочитаете?

Содержит ли, по вашему мнению, пакетированный чай полезные вещества? (да, нет, не знаю)

Вопрос 1: Какой чай вы предпочитаете употреблять – развесной или пакетированный?

Рисунок 1 – Предпочтение чая

Ученики распределили свои предпочтения: 33% употребляют развесной чай, а 67% - пакетированный.

Вопрос 2: Какую марку чая в пакетиках вы предпочитаете?

Рисунок 2 – Марки чая

Предпочтения распределились следующим образом: «Принцесса Нури» -35%, «Теss» -20%, «Lipton»-15%, «Greenfield»-12%, «Майский»-10%, «Аhmad» -7% и прочие - 1%.

Вопрос 3: Содержит ли пакетированный чай, по вашему мнению, полезные вещества? (да, нет, не знаю)

Рисунок 3 – Ответы учеников

Ученики: 40% -да, 25% -нет, 35% - не знаю.

Таким образом, пакетированный чай употребляет большинство респондентов, отдавая предпочтение маркам: «Принцесса Нури» -35%, «Теss» -20%, «Lipton»-15%, «Greenfield»-12%. У большинства вызывает сомнение наличие в пакетированном чае полезных веществ, что делает весьма актуальным наше исследование.

Экспериментальное исследование содержимого чайных пакетиков.

а) Изучение состава чайных пакетиков.

Таблица 1

Состав чайных пакетиков

Вывод: на пачках пакетированного чая есть информация о фирме – производителе, массе чайного пакета, способе заварки, но нет информации о качестве чая, его происхождении, форме обработке листа, категории чая.

б) Сравнительный анализ состава чайных пакетиков.

Таблица 2

Органолептические показатели

Вывод: большинство исследуемых чайных пакетиков содержат не размельчённые листья, а чайную пыль и ветки; наиболее приемлемыми являются чаи «Greenfield» и «Теss».

в) Наличие натурального красителя - танина

Лимонная кислота вступает в реакцию с красящими веществами чая. Поэтому мы добавляли дольки лимона в заваренный чай и сравнивали исходную окраску с окраской через 5 минут.

Таблица 3

Наличие натурального красителя

Вывод: самое большое содержание танина – натурального красителя в чаях «Lipton», «Принцесса Нури», «Майский».

Чем выше сорт чая, тем больше в нем танинов. Китайские сорта уступают индийским и цейлонским по содержанию этого вещества.

Ученые установили интересный факт: содержание танина в растениях не является статическим показателем. Концентрация вещества способна меняться не только в разные сезоны, но даже на протяжении светового дня. Так, максимальное содержание дубильной кислоты в растениях наблюдается в весенние месяцы, пик концентрации – вовремя бутонизации.

Кроме того, известно, что в ранние часы растение также содержит больше танина, чем в полдень, а к вечеру концентрация танинов опять повышается. Собирать чай рекомендуется в утреннее и вечернее время.

г) Обнаружение танина

Методика обнаружения танина

К заварке пакетированного чая добавим 40 мл воды, затем несколько капель хлорида железа(III).

В состав танина входит галловая кислота, поэтому уравнение реакции в упрощенном виде можно представить так

Таблица 4

Обнаружение танина

Рисунок 4 – Результаты опыта

Вывод: танин во всех марках исследуемого чая содержится в выраженных количествах.

д) Изменение цвета чая в холодной воде

Натуральный чай в холодной воде практически не заваривается. Поэтому появление окраски в холодной воде говорит о наличии искусственных красителей. Мы опускали пакетики в холодную воду и наблюдали ее окрашивание.

Рисунок 5 – Результаты опыта

Вывод: самое быстрое и интенсивное окрашивание (1-2 мин) наблюдалось в чаях «Майский», «Greenfield», «Аhmad»», что говорит об изрядной порции искусственных красителей, а чаи «Принцесса Нури», «Lipton», «Теss» изменили окраску холодной воды в течение 4-5 минут.

е) Уровень рН

Мы заваривали чай в течение 5 минут и измеряли значение рН с помощью универсального индикатора.

Таблица 5

Уровень рН

Рисунок 6 – Результаты опыта

Вывод: все исследуемые чаи имеют слабокислую среду, однако, чай «Принцесса Нури» имеет среднекислую среду, что вредно при повышенной кислотности желудка.

ж) Обнаружение кофеина

Методика: На фарфоровую чашечку поместили 0,1г. чая, добавили 2-3 капли концентрированной азотной кислоты. Смесь осторожно выпаривали досуха. В результате окисления кофеина образуется тетраметилалоксантин оранжевого цвета. При реакции с концентрированным раствором аммиака это вещество превращается в пурпурат аммония.

Рисунок 7 – Результаты опыта

Вывод: в результате опытов по обнаружению кофеина его следы были обнаружены в «Принцессе Нури» и «Greenfield».

Заключение

Изучив литературу по заявленной теме выяснили, что в состав чая входят различные вещества: танины, алкалоиды(кофеин), витамины, органические кислоты, пигменты. Чай был открыт случайно, культурным героем Шэнь-Нуном, покровителем земледелия и медицины, в 2737 году до н. э., одним из Трёх Великих, создавших все ремёсла и искусства. Отвар чая может быть, как полезен, так и вреден для здоровья.

Результаты анкетирования показали, что существует проблема грамотного потребления пакетированного чая, поэтому необходимо вести просветительскую работу по данному вопросу.

Производители пакетированного чая не указывают важную информацию о способе производства, сорте чая и добавках на упаковке.

Большинство исследуемых чайных пакетиков содержат не размельчённые листья, а чайную пыль и ветки, наиболее приемлемыми являются чаи «Greenfield» и «Теss».

Все исследуемые чаи имеют в своём составе природные полезные вещества: танин, отчасти кофеин, но все сорта содержат изрядную дозу искусственных красителей.

Литература

Аликберова Л. Ю. Полезная химия: задачи и истории / Л. Ю. Аликберова, Н. С. Рукк. – М.: Дрофа, 2005. – 192с.

Аранская О. С. Проектная деятельность школьников в процессе обучения химии: методическое пособие: 8-11 классы / О. С. Аранская, И.Б Бурая. – М.: Вентана – Граф, 2005. – 280с.

Новая энциклопедия школьника / под ред. Е.Бубновой. – М.: Махаон, 2010. – 384с.

Ольгин О. Опыты без взрывов / О.Ольгин. – 2-е изд. – М.: Химия, 1986.—192 с.

Ольгин О. Опыты без взрывов / О.Ольгин. – М.: Детская литература, 1997. – 156с.

Скурихин И. М. Всё о пище с точки зрения химика: справочное издание / И. М. Скурихин – М.: Высшая школа, 1991. — 288 с.

Чай для вас [Электронный ресурс]. – URL: http://www.tea4you.ru/

Эткинс П. Молекулы / П.Эткинс – М.: Мир, 1991 г. – 216с.