V Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Химия в пакетике чая

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Конева А.Д. 1Морозова  А.И. 1

---

1МОУ Лицей №8 "Олимпия"

Стесякова М.В. 1Гаджиева Е.М. 2

---

1МОУ Лицей №8 "Олимпия", 8"Г

2МОУ Лицей №8 "Олимпия"

Работа в формате PDF

739.5 KB

Автор работы награжден дипломом победителя II степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителяСвидетельство руководителя

Введение

Актуальность: всем известно, что здоровье-это самая большая ценность человеческой жизни, которую необходимо поддерживать. Прежде всего, не стоит забывать о том, что наше здоровье во многом зависит от правильного приема пищи и любимого всеми напитка-чая. Этот напиток занимает второе место после воды и оказывает благоприятное влияние на наш организм.

Но, в настоящее время существует мнение, что различные сорта чая содержат большое количество примесей. Поэтому все более актуальной становится проблема контроля качества, тем более что в силу импортозамещения количество потребляемого людьми отечественного продукта увеличилось. В связи с этим производители для снижения себестоимости товара и увеличения объема продукции стали использовать больше различных добавок. Наиболее распространенным способом подделки бывают части сырья, поменявшие окраску, некоторые части неядовитых растений, которые не соответствуют данному виду сырья.

В условиях школьного кабинета химии, с учётом имеющихся оборудования и реактивов наиболее приемлемыми методами идентификации чая могут быть органолептический и химический анализ содержимого чайных пакетиков.

Цель: определение содержания полезных веществ и примесей в различных сортах чая с помощью реактивов школьной лаборатории, предложить рекомендации по правильному выбору и употреблению чая.

Задачи:

изучить литературу о влиянии чая на организм человека

провести анкетирование учащихся с целью выявления предпочтений в выборе сорта чая

изучить состав чая, выбранных сортов

провести эксперимент по определению качественного состава некоторых сортов чая

Объект исследования: чай разных марок: «Lipton», «Принцесса Нури. Высокогорный», «Greenfield».

Предмет исследования: состав и свойства чая разных торговых марок.

Методы исследования: изучение литературы, эксперимент, анализ, синтез.

Гипотеза:Если мы исследуем чаи разных марок, то мы сможем определить с помощью реактивов, полученных в школьной лаборатории, подлинность и качество этих напитков. Выяснить какой из них лучше по качеству, предложить рекомендации по правильному выбору чая и посоветовать их ученикам лицея №8 «Олимпия».

Практическая значимостьнашей работы заключается в том, что в школьной лаборатории можно проводить органолептические и химические анализы различных продуктов. Кроме того, методики проведения экспериментов можно использовать при проведении факультативных занятий и элективных курсов для старшеклассников.

1.Теоретическая часть.

1.1 Что такое чай и как он появился в России?

Сначала мы решили разобраться: что вообще такое чай? Мы заглянули в толковые словари и поискали, как понимают это слово люди.

В толковом словаре Ожегова даны несколько формулировок термина чай: 1.Культивируемое вечнозеленое растение, высушенные и особо обработанные листья которого при заварке дают ароматный тонизирующий напиток.

2. Напиток, настоянный на таких листьях.

3. Настой из заваренных сушеных листьев или плодов какого-нибудь растения, ягод. [1]

А в четырехтомном словаре Даля мы нашли такое определение: Чай – это чайное-дерево, или подсушенные листья его, и самый настой этих листьевъ, напитокъ. [2]

Чай – напиток получаемый варкой, завариванием или настаиванием листа чайного куста, который предварительно подготавливается специальным образом. Чаем также называется сам лист, предназначенный для приготовления этого напитка. В широком смысле – любой растительный настой или отвар, употребляемый в питьё.

А вот вы задумывались зачем мы пьем чай? Ради чего? Мы задали этот вопрос нашим одноклассникам, но четкого ответа не получили.

Пить чай заведено с очень давних времен, к примеру, первое упоминание этого термина в рукописях- 2700 г до нашей эры. Производить и употреблять чай начали в Китае, в IV веке н.э.

Россия раньше Европы познакомилась с этим чудным китайским напитком «тцай-е», превратившийся у нас с веками в «чай».

Как так получилось, что Россия узнала о чае? В 1638 г. русский посол Василий Старков привез царю Михаилу Федоровичу Романову 4 пуда высушенных листьев чая в дар от монгольского Алтын-Хана. При царском дворе напиток полюбился, но его запасов было мало и хватило не на долго, а потом как-то позабыли за государственными делами. Но 40 лет спустя, все же был заключен договор о поставках «сушеной травы» в Российскую империю.

Чай очень разнообразен, существуют сотни, тысячи видов и сортов. Самые известные сорта-это черный, белый, красный, зеленый и желтый. Сейчас в магазинах на полках можно найти любой из них разных производителей. Какие в нашей стране популярны? Несомненно, это: «LIPTON», «Greenfield», «Green Tea», «Tess», «Ahmad tee», «Принцесса Нури», «Принцесса Ява», «Принцесса Гита» и др. И каждого множество видов с разными вкусами и запахами.

1.2. Состав чая

В чае содержится около 300 различных химических веществ. Чтобы понять из чего делают чай, из чего он может состоять, а чего в нем не должно быть, мы изучили ГОСТ РФ о чае. Согласно требованиям ГОСТ в состав чая должны входить:

Дубильные (фенольные)

вещества

Кофеин

ЧАЙ

Витамины

Эфирные масла

Минеральные вещества

Алколоиды, которых содержится 1-5%: теофиллин, теобромин, ксантин, аденин, гипоксантин, параксантин, метилксантин, изатин, диуретин, гуанин, лецитин и др. Но самый главный и известный-это кофеин! Эфирные масла, именно им приписывают свойство чая, такое как аромат. Химических компонентов в с составе масел доходит в готовом чае около 20-30. Насчитывается около 30 видов масел для чая.

Дубильные (фенольные) вещества: окисленные (ферментированные) полифенолы, они же делятся на танины (придающие чаю знакомый вяжущий вкус), содержание которых доходит до 35%, не окислённые полифенолы. Витамины — В1, В2, Р, РР, С.

Минеральные вещества (калий, кальций, фосфор, магний и др.), которых в чае до 4-7%:Калий - 17, 90; кальций – 4, 70; магний – 2,20; железо – 0,20.Хлорофилл и пигменты (которых содержится в чае около 1-12%). Отвечает за цвет чая (в особенности зеленого).

Растворимые вещества: Хлорофилл; каротин; ксантофилл; теофлавин; теарубигин.

Кислоты, пектины, которые образуют остатки галактуроновой кислоты; аминокислоты; органические кислоты (количество их не превышает 1%).

1.3. Польза чая

Люди пили, пьют и будут пить чай из-за его огромной пользы для организма. Давайте узнаем, чем же этот напиток так полезен.

В крепком чае много кофеина, он способствует высокой выработке организмом инсулина, как результат в мозге повышается содержание гормона серотонина - "гормона радости". Так же в чае огромное множество витаминов. Ещё в этом напитке присутствуют вещества, тонизирующие нервную систему, увеличивающие мочеотделение, оказывающие возбуждающее действие на сердце. Он нормализует секрецию пищеварительных соков, дыхание, кровоток, работу мозга и снижает аппетит. А если регулярно употреблять чёрный чай, то восстановление после стрессовой ситуации будет происходить гораздо быстрее. Средний по крепости чай немного сбивает жар, снижает проницаемостью и ломкость кровеносных сосудов. Нельзя исключать, что чай улучшает умственную деятельность человека, снимает усталость, стимулирует обмен веществ, приводит в норму деятельность сердца и кровеносный сосудов. Так же предотвращает кариес, в особенности у детей. Он нормализует микрофлору кишечника, полезен при болезнях желудочно-кишечного тракта. В нем много танинов, выводящих из организма радионуклиды и соли тяжелых металлов, и обладающих антибактериальным действием. А из-за содержащегося в чае витамина Р улучшается кровообращение в мелких сосудах, поэтому им полезно промывать воспалённые глаза. В дополнение ко всему выше сказанному, чёрные сорта чая содержат вещество- кварцетин, - которое препятствует образованию тромбов в сосудах, способствует обновлению эндотелия и снимает тошноту, успокаивая желудок.

1.4. Вред чая

У всего есть и плюсы, и минусы. У чая они, к сожалению, тоже присутствуют. Например, чёрный чай может спровоцировать расширение вен, ухудшение пищеварения, сердцебиение, бессонницу, быструю утомляемость, запоры. Так же заваривание чёрного чая фторированной водой может быть опасно для здоровья, так как чай становиться вреден уже через час после его заварки. Ещё, слишком крепкий чай, не смотря на сорт, повышает температуру и способен вызвать тахикардию - учащение и сбой ритма сердца.

1.5. Примеси в чае

Что такое примеси?

Допустимые органические примеси - это части сырья, поменявшие окраску (почерневшие, побуревшие, выцветшие и др.), но принадлежащие конкретному виду. К таким примесям относятся и другие части неядовитых растений (солома, прутья, сено), которые не соответствуют этому виду сырья.

Во всех продуктах в наше время множество примесей, как безвредных, так порой и опасных. О разрешенных примесях чая мы решили поискать так же в ГОСТе.

Минеральные примеси состоят из земли, песка, камешков.

К недопустимым примесям относят стекло, металл, помет грызунов и птиц, части ядовитых растений, а также всевозможные части других похожих растений так как, будучи неядовитыми, они обладают другим действием.

В соответствии с Государственной фармакопеей (ГФ), ФС, ОФС, ФСП, ГОСТ или ОСТ для растительного сырья допускается лимитированный процент примесей. Показатели допустимых и недопустимых примесей указаны в разделе «чистота» в нормативной документации на определенное лекарственное вещество или сырье.

Для допустимых примесей установлены следующие нормы: органическая примесь должна составлять не более 1 %; минеральная примесь – не более 1%; содержание сырья, утратившего цвет, свойственный данному виду- не более 3 %; другие части растения, не соответствующие определенному описанию сырья - не более 2 %, если в фармакопейной статье или нормативной документации не указано другое.

1.6. Сорта чая. Их влияние на организм человека.

Чёрный чай

В чёрном чае много кофеина. Поэтому он сильно бодрит, как и зеленый чай. Кофеина в этих сортах около 71 мг на чашку!

Чёрный чай обладает мощным противовоспалительным и антимикробным действием. Полифенолы и танины в его составе прогоняют микробов, укрепляют иммунитет, смягчают слизистые оболочки дыхательных путей и улучшают их микроциркуляцию.

Биоактивные соединения чайного листа (ферменты, аминокислоты, витамины Р, К, группы В, растительные белки) борются со старением.

2. Зелёный чай

Зеленый чай из-за содержания витамина Р благоприятствует укреплению кровеносных сосудов, повышая их упругость, понижает артериальное давление и уровень холестерина и глюкозы в организме. Вещества, имеющиеся в зеленом чае, обладают сильным антибактериальным и противовирусным функциями. Регулярное употребление зеленого чая замедляет процесс окисления клеток, ускоряет обмен веществ, и способствует выводу токсинов с организма.

Зеленый чай используется в косметологии, в парфюмерии, в лекарствах.

Зеленый чай не менее распространен, чем чёрный. Его так же производят очень многие марки, некоторые даже совпадают: «Lipton», «Greenfield», «Принцесса Ява», «Akbar», «Tess», «Ahmad tee», «Майский», «Зелёный дракон» и др.

3. Красный чай

В Красном чае много полезных веществ: витамины, полифенолы, аминокислоты. Проведенные в Китае исследования показали, что именно Красный чай лучше других повышает иммунитет и способствует долголетию.

Ну и красный чай многие марки не забывают. «Lipton», «Greenfield», «Принцесса Ява», «TESS», «Чёрный дракон» и т.д.

2.Экспериментальная часть

2.1. Социологический опрос

Для того чтобы узнать какой чай: в пакетиках или заварной, какой марки и на сколько крепкий – чай пьют ученики нашего лицея был проведен социологический опрос. Было опрошено 50 человек.

Какую марку чая вы выбираете?

Какой чай вы предпочитаете: в пакетиках или заварной?

Какой чай вам больше по душе: чёрный, зелёный, красный, «Каркаде» или другой?

Сколько кружек чая вы выпиваете в день?

Насколько крепкий чай вы пьете?

По итогам анкетирования мы получили такие результаты.

Вывод: учащиеся нашего лицея предпочитают чай в пакетиках чёрный и зелёный, средней крепости, марок: «Lipton», «Greenfield» и «Принцесса Нури. Высокогорный», выпивают в день в среднем 3-4 кружки этого напитка.

По результатам анкетирования для эксперимента нами были выбраны следующие марки чая: «Lipton», «Greenfield» и «Принцесса Нури. Высокогорный».

2.2 Сравнение по органолептическим показателям

Органолептические показатели, по которым проводилось сравнение:

Цвет: Темно-коричневый, с отливом золотистого.

Крепость: Зависит от времени заварки. 1-2 минута – некрепкий чай; 2-3 минуты – средней крепости; 3-5 минут – крепкий чай.

Вкус: Горький.

Аромат: Приятный, нерезкий.

Вывод: по массе все пакетики чая соответствуют заявленным на упаковках данным, а по внешнему виду с заявленными данными совпадает только «Greenfield». (Приложение 1)

Следующим этапом нашей работы стал химический анализ содержимого пакетиков чая. (Приложение 2)

2.3. Опыт №1. Обнаружение кофеина в составе чая

Нашим опытом стало выделение кофеина в составе чая в пакетиках. Опыт был проведен на тех же марках чая.

Методика: содержимое пакетика чая смешивается с 2,0 г оксида магния (MgO) и помещается в фарфоровую чашу. Далее эта смесь нагревается на спиртовке закрытая сверху круглодонной колбой с холодной водой. Выделившийся кофеин кристаллизуется на холодной поверхности. Затем то, что мы получили в результате опыта необходимо поместить на фарфоровую пластинку, капнуть 1-2 капли концентрированной азотной кислоты (HNO₃) и нагреть до полной сухости. Кофеин останется оранжевой амалиновой кислотой.

Вывод: в чае «Greenfield» больше всего кофеина было найдено, мало найдено в «Принцесса Нури. Высокогорный», в чае «Lipton» кофеин обнаружен в меньших количествах, чем в «Greenfield».

2.4 Опыт №2. Определение уровня pH в чае

Методика: Необходимо заварить чай в течении 5 минут, затем измерить уровень рН с помощью универсального индикатора.

Вывод: В пакетированном чае «Lipton» среда близка к нейтральной, в пакетиках чая «Greenfield» кислая среда, а в «Принцессе Нури. Высокогорном» слабокислая среда.

2.5 Опыт №3. Определение танинов в составе чая.

Танин или галлодубильная кислота (C₁₄H₁₀O₉) -вяжущего вкуса аморфный порошок, растворимый в воде, спирте и уксусном эфире, нерастворимый в эфире, бензоле и др.; оптически недеятелен; даёт с хлорным железом в водном растворе чёрно-синий осадок, что применяется как качественная реакция на соли окиси железа; легко окисляется, поглощая в присутствии щелочей кислород из воздуха и восстанавливая закись меди из солей её окиси и соли серебра; осаждается из водных растворов (в отличие от галловой кислоты) клеем, сырой кожей, алкалоидами, альбуминатами, слабыми соляной и серной кислотами и многими солями.

Методика: Заварить чай, затем добавить в эту заварку 40 мг воды, далее несколько капель хлорида железа (FeCl₃) В состав танина входит галловая кислота, поэтому уравнение реакции в упрощенном виде можно представить так:

Вывод: все марки чая содержат танин.

2.6 Опыт 4. Выделение витамина С в чае.

Методика: Поместить в колбу 2 мл чая и добавить воду до объема 10 мл. Затем добавить немного раствора крахмала. Далее по 1 капле добавлять раствор иода до появления устойчивого синего окрашивания, не исчезающего 10-15с.

Вывод: Больше всего витамина С в «Greenfieldе», среднее в «Принцессе Нури. Высокогорном», а меньше всего в «LIPTONе».

2.7. Изменение цвета в холодной воде.

Натуральный чай в холодной воде практически не заваривается. Поэтому появление окраски в холодной воде говорит о наличии искусственных красителей.

Методика: Заваривать чай в холодной воде в течении 5 минут.

Вывод: В чае «Greenfield» много искусственных красителей, в чае «Принцесса Нури. Высокогорный» их меньше, но тоже присутствуют, в «Lipton» их меньше всего.

2.8. Итоги эксперимента

Заключение

Таким образом, в процессе работы мы изучили литературу, касающуюся состава чая разных марок. Узнали о пользе и вреде чая. Провели анкетирование учащихся. Провели органолептический и химический анализ трех марок чая: «Lipton», «Принцесса Нури. Высокогорный», «Greenfield»

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

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

3. Наиболее качественной по органолептическим показателям, содержанию танина и кофеина, по структуре чая следует признать чай марки «Greenfield».

4. Все исследуемые чаи имеют в своём составе природные полезные вещества: танин, отчасти кофеин, но большинство сортов содержат также и искусственные красители.

Рекомендации в выборе чая в пакетиках

1. Хороший пакетированный чай стоит дороже рассыпного той же марки.

2. Посмотрите на дно коробки - там не должно быть пыли, так как настоящая заварка не может высыпаться через чайное пакетики.

3. Натуральный чай, не содержащий искусственных красителей, не может окрашивать холодную воду.

4. Старым считается чай, хранившийся год и более.

5. Покупайте чай, каждый пакетик которого упакован в специальную герметичную упаковку, предохраняющую от влаги и посторонних запахов.

Список источников и литературы

1. С. Ожегов. Толковый словарь Ожегова онлайн. (IOC) [Электронный ресурс]. URL: http://slovarozhegova.ru/ (дата обращения 25.12.17)

2. Владимир Даль. Толковый словарь живого великорусскаго языка Владимира Даля [текст]:/ - М.: Издательская группа «Прогресс» «Универс», 1994 – 1280-1281с

3. Танины. Википедия. (IOC) [Электронный ресурс]. URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/ Танины (дата обращения 25.01.18)

4. Польза и вред чёрного и зелёного чая. (IOC) [Электронный ресурс]. URL: http://osoznanie.org/1420-chay-polza-i-vred.html (дата обращения 25.12.17)

5. ГОСТ РФ о чае. (IOC) [Электронный ресурс]. URL: http://docs.cntd.ru/document/1200109613 (дата обращения 25.01.18)

Приложения

Приложение 1

Фотографии 1,2,3. Марки чая, выбранные для эксперимента.

Приложение 2

Фотография 4. Органолептические показатели и уровень рН чая.

Фотография 5. Органолептические показатели чая (Внешний вид)

Приложение 3

Фотография 6. Выделенный в чае «Greenfield» кофеин.

Фотография 7. Выделенный в чаях витамин С

Фотографии 8 и 9. Выделенный танин в составе чая.

Фотография 10. Заваривание чая в холодной воде.