V Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Определение аскорбиновой кислоты (витамина С) в яблочном соке методом титрования

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Попов  А.Д. 1

---

1МОУ «Средняя общеобразовательная школа № 75»

Суханова  Н.А. 1

---

1МОУ «Средняя общеобразовательная школа № 75»

Работа в формате PDF

1.6 MB

Автор работы награжден дипломом победителя II степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение.

Мы живем в северном крае. Иммунная система защищает нас от воздействия внешних неблагоприятных факторов, это своего рода "линия обороны" против агрессивного действия бактерий, грибков, вирусов и т.д. Без здоровой и эффективно работающей иммунной системы организм ослабевает и чаще страдает от вирусных и бактериальных инфекций. Иммунная система защищает организм от его собственных клеток, у которых нарушена организация и которые утратили свои нормальные характеристики и функции. Она находит и уничтожает такие клетки, являющиеся потенциальными источниками рака. Давно известно, что витамины необходимы для образования иммунных клеток, антител и сигнальных веществ, участвующих в иммунном ответе. Суточная потребность в витаминах может быть небольшой, но именно от обеспеченности витаминами зависит нормальная работа иммунной системы и энергетический обмен.

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.

Так, дефицит витамина С выявился у 70-90% обследуемых. При этом витаминный дефицит носит сочетательный характер и обнаруживается не только зимой и весной, но и в летне-осенний период. Общую ситуацию можно рассматривать как массовый круглогодичный гиповитаминоз С. Витамин С содержится во многих продуктах питания, фруктах, овощах, соках. Яблочный сок — несомненно, самый популярный сок в России. Яблочный сок отжимается или вываривается из яблок. Он низкокалорийный, содержит много железа (помогает при малокровии), фруктовые кислоты (препятствуют старению), пектиновые вещества (очищают организм от шлаков) и витамины. Поэтому цель данной работы определить наличие витамина С в разных марках яблочного сока и наиболее богатые рекомендовать для регулярного употребления.

Цель:

определить в условиях школьной лаборатории наличие витамина С в яблочном соке разных производителей методом титрования.

Задачи:

Выяснить значение витамина С в образовании ферментов, веществ антиоксидантов, уничтожающих перекисные соединения в организме, повышающие иммунитет.

Ознакомиться с биохимическими свойствами витамина С.

Методом йодометрии, выяснить в каких именно яблочных соках содержится наибольшее количество витамина С и рекомендовать их для употребления.

Провести опрос-анкету учащихся, как часто они употребляют продукты питания, содержащие витамин С.

Гипотеза:

если выяснить, в торговых марках каких яблочных соков содержится наибольшее количество витамина С, то эти соки можно рекомендовать для регулярного употребления.

Поставленные цель и задачи, выдвинутая гипотеза определили:

Предмет исследования: витамин С.

Объект исследования : яблочные соки разных торговых марок.

Были использованы методы исследования:

метод эксперимента – йодометрия;

анкетирование (в котором принимало участие 55 человек).

Данная работа носит как теоретический, так и прикладной характер, так как изучались научные данные о свойствах и физиологическом воздействии витамина С на организм человека; экспериментальным путём доказано наличие витамина С в отдельных продуктах, даны рекомендации при выборе продуктов.

В процессе работы была использована литература:

В книге «Опыты без взрывов» О.Ольгина познакомились с методом определения витамина С йодометрия, по которой провели эксперименты. Книга «Физиология человека» С.И. Гальперина помогла узнать основные симптомы дефицита витамина С.

Справочники и учебники по химии рассказали о классификации витаминов по растворимости в воде и жире.

Глава 1. Основная часть: витамин С и яблочный сок.

История открытия витаминов.

Русский ученый Н.И. Лунин в 1880 году опубликовал данные опытов на мышах. Если белых мышей вскармливать цельным молоком, то они развиваются и растут нормально. Но если мышей кормить пищей, состоящей из основных частей молока: казеина, молочного жира, сахарозы и дистиллированной воды, то они быстро гибнут. Из этого Лунин сделал вывод, что в молоке, помимо казеина, жира, молочного сахара и солей, содержатся ещё и другие вещества, незаменимые для питания.

Позже накопилось много данных о связи некоторых болезней с недостатком в пище каких-то специфических веществ. В 1912 году польский учёный К. Функ назвал существующие в продуктах питания жизненно важные вещества витаминами(от лат. vita – «жизнь»).

Классификация витаминов.

Действие витаминов было установлено до выяснения их строения и послужило основой при их классификации. Первоначально была введена буквенная классификация и, несмотря на то что она не отражает ни биологической, ни физической сущности витаминов, ею широко пользуются. В настоящее время открыто несколько десятков витаминов. Для удобства изучения их классифицируют по физическим свойствам: а) витамины, растворимые в жирах, б) витамины, растворимые в воде.

Жирорастворимые витамины: витамин A, витамин D, витамин E, витамин K. Водорастворимые витамины: витамин С, витамин PP, витамин А (ретинол).Так же как вода и минеральные соли, витамины являются источниками энергии, их значение для организма чрезвычайно велико. Большинство людей испытывает дефицит в витамине С.

Физиологическая роль витамина С.

Физиологическое значение витамина С теснейшим образом связано с его окислительно-восстановительными свойствами. Возможно, что этим следует объяснить и изменения в углеводном обмене при скорбуте (заболевание, обусловленное недостатком в организме человека витаминов С и Р, то же что и цинга), заключающемся в постепенном исчезновении гликогена из печени и вначале повышенном, а затем пониженном содержании сахара в крови. По-видимому, в результате расстройства углеводного обмена при экспериментальном скорбуте наблюдается усиление процесса распада мышечного белка и появление креатина в моче. Большое значение имеет витамин С для образования коллагена (фибриллярный белок, составляющий основу соединительной ткани животных и обеспечивающий ее прочность) и функции соединительной ткани. Витамин С играет роль в гидроксилировании и окисления гормонов коры надпочечников. Нарушение в превращениях тирозина, наблюдаемое при цинге, также указывает на важную роль витамина С в окислительных процессах.

Недостаточное поступление витамина С с пищей проявляется в форме авитаминоза (цинги). Основные симптомы С-витаминной недостаточности в порядке их развития следующие: снижение мочевой экскреции аскорбиновой кислоты, уменьшение концентрации аскорбиновой кислоты в плазме крови и лейкоцитах, повышенная ломкость кровеносных капилляров, общая слабость, апатия, повышенная утомляемость, снижение аппетита, задержка роста, повышенная восприимчивость к инфекциям, болезненность дёсен, их отечность, разрыхленность, кровоточивость при чистке зубов.

Наиболее часто встречаются С-гиповитаминозные состояния. При этом часто имеются лишь субъективные признаки, которые выражаются в понижении общего тонуса организма. Люди с гиповитаминозом С более подвержены заболеваниям, причем эти заболевания протекают, как правило, длительно и тяжело. Особенно часто С-гиповитаминозные состояния возникают в период повышенной потребности организма в витамине С при беременности, кормлении, усиленной физической и умственной работе, при инфекционных заболеваниях. Чаще гиповитаминоз можно наблюдать в весенние месяцы, когда, с одной стороны, уменьшается употребление овощей, а с другой – содержание в них витаминов вследствие длительного хранения.

Биохимические свойства витамина С.

Поскольку цепи питания существуют не одну сотню лет, некоторые биологически активные вещества не вырабатываются в организме, а берутся из пищи в готовом виде. К ним относится и витамин С.

Аскорбиновая кислота - это белый кристаллический порошок кислого вкуса. Легко растворим в воде (1:3,5), с образованием кислых растворов, растворим в спирте. Растворы для инъекций готовят с добавлением натрия гидрокарбоната и стабилизаторов.

Аскорбиновая кислота, особенно ее дегидроформа, является весьма неустойчивым соединением. Превращение в дикетоулоновую кислоту, не обладающую витаминной активностью, является необратимым процессом, который заканчивается обычно окислительным распадом. Наиболее быстро витамин С разрушается в присутствии окислителей в нейтральной или щелочной среде при нагревании.

Организм человека не способен сам синтезировать витамин С, и в нем нет сколько-нибудь значительных резервов витамина С, поэтому необходимо систематическое ежедневное поступление этого витамина с пищей. Недостаток или отсутствие его приводят к развитию гипо- или авитаминоза (цинги).

Источники содержания витамина С.

Аскорбиновая кислота является одним из наиболее широко распространенных в природе витаминов. Она синтезируется растениями и подавляющим большинством животных. Животные продукты в общем более бедны витамином С, хотя отдельные органы содержат относительно высокие концентрации. С другой стороны, семена и зерна высших растений лишены витамина С. Однако с первых дней прорастания в них появляется аскорбиновая кислота. Богаты витамином С листья, плоды, несколько беднее корнеплоды.

По богатству витамином С выделяются плоды шиповника, дающие экстракты хорошего вкуса. Синтез и накапливание аскорбиновой кислоты в одном и том же виде растений варьируют в зависимости от многих условий: почвы, агротехники, удобрений, освещенности, водного режима, температуры и др. Растения изменяются в онтогенезе. Для некоторых культур сортовые колебания очень велики. Так концентрация аскорбиновой кислоты в разных сортах черной смородины колеблется от 69 до 250 мг, а в яблоках – от 1 до 30мг. В картофеле, капусте, а также в женском молоке часть витамина С находится в связанной форме, которая не выявляется обычными методами определения.

Содержание витамина С в некоторых пищевых продуктах (в мг на 100 г) в приложении 1. Таким образом, мы выяснили, что самые богатые витамином С являются фрукты: апельсины, смородина черная, шиповник и овощи: перец, капуста. По проведённому опросу большая часть учащихся 43,6 % предпочитают употреблять яблоки или яблочный сок.

1.6.Суточная потребность в витамине С.

Суточная потребность человека в витамине С зависит от ряда причин:

возраста, пола, выполняемой работы, состояния беременности или кормления грудью, климатических условий, вредных привычек.

Болезни, стрессы, лихорадка и подверженность токсическим воздействиям (таким, как сигаретный дым) увеличивают потребность в витамине С.

В условиях жаркого климата и на Крайнем Севере потребность в витамине С повышается на 30-50%. Молодой организм лучше усваивает витамин С, чем пожилой, поэтому у лиц пожилого возраста потребность в витамине С несколько повышается.

Средневзвешенная норма физиологических потребностей составляет 60-100 мг в день. Обычная терапевтическая доза составляет 500-1500 мг ежедневно. (приложение 2).

1.7.Яблочный сок – самый доступный и популярный для наших людей. К тому же яблочный сок очень полезный и по пользе для организма не уступает апельсиновому. В яблочном соке содержится много железа – это первое лекарство при малокровии, яблочный сок содержит витамины «А», «В-1», «В-2», «В-6», «С», «Р», «РР». Такой кладезь витаминов очень полезен людям, у кого частые бронхиты, а также заядлым курильщикам, у кого почечные камни и проблемы с сердечно-сосудистой системой. Яблочный сок очищает организм человека от шлаков. Рекомендуемая норма - полтора стакана яблочного сока в день.

Яблочный сок применяют при атеросклерозе, болезнях печени, мочевого пузыря, почек, мочекаменной болезни, воспалении суставов, артрите, а также для снижения веса. Пектин из яблочного сока с мякотью нормализует работу кишечника; его большое количество создает в кишечнике желеобразную массу, которая впитывает различные яды. Высокое содержание сахаров и органических кислот способствует быстрому восстановлению после физических нагрузок. Сок особенно полезен для кожи, волос и ногтей, при малокровии, гастрите с пониженной кислотностью. Яблочный сок предупреждает и лечит простудные заболевания, грипп и кишечные инфекции, выводит токсины из кишечника, устраняет запоры и расстройства желудка. Полезен занимающимся умственным трудом. Выводит из организма соли мочевой кислоты. Способствует омоложению организма и замедлению процессов старения.

Однако есть у яблочного сока и недостатки. Из-за его кислой среды он абсолютно противопоказан людям, у которых гастрит с повышенной кислотностью или язва желудка. Также нельзя пить яблочный сок тем, у кого серьезные проблемы с поджелудочной железой, в частности людям, страдающим панкреатитом. Не стоит также давать яблочный сок слишком маленьким детям, склонным к аллергии.

Яблочный сок можно смешивать и с другими фруктовыми и овощными соками — морковным, свекольным, соком сельдерея, персиковым, виноградным. Кроме того, сок из зелёных и красных яблок — один из важных ингредиентов коктейлей. Из него готовят кисель, мусс, желе. Из забродившего яблочного сока делают яблочный уксус.

Все соки богаты витамином С??? В отношении витаминов удивило содержание аскорбиновой кислоты, которую все мы ожидаем получить из фруктовых соков. Оказывается яблочный сок в этом смысле не помощник, он относиться к бедным по содержанию витамина С сокам. Исключение – если он изготовлен с добавлением аскорбиновой кислоты или хотя бы с мякотью. В яблоках содержится до 12мг/100г аскорбиновой кислоты, в натуральных и тем более восстановленных яблочных соках содержание этого витамина не нормируется. Витамин С не любит высоких температур и присутствия кислорода. А при изготовлении восстановленных соков продукт проходит нагревание 2 раза: первый, когда получают концентрат путем выпаривания части воды, второй, когда после восстановления сок пастеризуют или стерилизуют перед розливом. Так что шансы у яблочного витамина С на выживание ничтожно малы.

Глава 2. Практическая часть.

2.1. Методика определения аскорбиновой кислоты методом титрования.

Для исследования были выбраны яблочные соки 5 торговых марок: «Любимый сад», «Дары Кубани», «Фруктовый сад», «Агуша», «Здрайверы с витаминами».

Оборудование:

стаканы, пипетка или шприц на 5 мл (без иглы), мерный цилиндр, ступа, пестик, штатив, спиртовка, чашка для выпаривания веществ.

Реактивы:

таблетки аскорбиновой кислоты, раствор йода, крахмальный клейстер, фруктовые соки, железные гвозди.

Порядок работы:

Приготовление крахмального клейстера.

1. Всыпьте в стакан с небольшим количеством холодной воды немного крахмала.

2. Тщательно перемешайте.

3. Добавьте к полученной смеси горячую воду и опять перемешайте.

4. Крахмальный клейстер готов.

Приготовление водного раствора йода.

1. Растворите в 100 мл воды 20-30 капель спиртового раствора йода, чтобы окраска раствора по цвету напоминала крепкий чай.

2. Наполните пипетку или шприц раствором йода.

3. Подсчитайте сколько капель содержит 1 мл раствора иода.

Приготовление контрольного раствора аскорбиновой кислоты.

1. Растворите 2 таблетки аскорбиновой кислоты (по 0,025 г) в 50 мл воды.

2. Отберите 5 мл полученного раствора в стакан для титрования.

3. Добавьте несколько капель крахмального клейстера.

4. Медленно, по каплям, из пипетки или шприца добавляйте раствор йода к анализируемому раствору, постоянно его взбалтывая.

5. Продолжайте добавлять йод пока не появится устойчивая синяя окраска (не исчезает более 20 с).

6. Запишите объем раствора йода, пошедший на титрование.

7. Повторите опыт еще раз с 5 мл контрольного раствора аскорбиновой кислоты.

8. Возьмите среднее значение. Этот объем раствора йода V0 соответствует 5 мг аскорбиновой кислоты.

9. Проведите анализ различных соков на содержание аскорбиновой кислоты. Для этого в чистый стакан отмерьте 5 мл исследуемого сока и выполните пункты 3-5 методики.

Для расчета массы аскорбиновой кислоты воспользуйтесь формулой: m1=5V1:V0 , m2=5V2:V0 и т.д.

10. Расположите соки в порядке уменьшения содержания аскорбиновой кислоты.

11. Проведите дополнительное исследование на устойчивость аскорбиновой кислоты к кипячению. Приготовьте контрольный раствор (пункт 1) и прокипятите его в течение 10 минут. Возьмите 5 мл пробы и повторите пункты 2-5. Сравните полученный результат с данными для контрольного раствора.

12. Проведите дополнительное исследование на устойчивость аскорбиновой кислоты к контакту с железом. Опустите в контрольный раствор аскорбиновой кислоты гвозди на 30 минут. Возьмите 5 мл пробы и повторите пункты 2-5. Сравните полученный результат с данными для контрольного раствора.

13. Уравнение реакции:

I₂ + С₆ H₈ O₆ --> C₆ H₆ O₆ + 2HI

2.2. Анализ результатов.

Анализируя полученные данные, можно расположить данные торговые марки яблочного сока в порядке уменьшения содержания в них аскорбиновой кислоты: «Здрайверы», «Агуша», «Любимый сад» и «Фруктовый сад», «Дары Кубани».

Как выяснилось по дополнительным исследованиям витамин С действительно разрушается при контакте с металлами и при нагревании.

Заключение.

На основании полученных данных исследования, можно сделать вывод, что наиболее богатые витамином С являются свежие фрукты и овощи (черная смородина 250мг, красный перец - 250мг, цветная капуста - 75мг, апельсин - 50мг, яблоко - 20мг). Но по разным причинам (материальным, сезонным, объективным) мы не всегда можем употреблять в пищу круглый год свежие фрукты и овощи, в этом случае можно заменить данные продукты соками. Проводя эксперименты, доказывая наличие витамина С в яблочном соке , мы подтвердили выдвинутую гипотезу и можно порекомендовать:

ввиду того, что черная смородина наиболее богата витамином С, предлагаем вам употреблять её в свежем виде, в соках, в морсах и в компотах. Также употреблять апельсины, яблоки и соки, в основе которых содержатся эти фрукты. В вашем рационе должны присутствовать сладкий красный перец и цветная капуста. Из исследуемых соков лучшее предпочтение можно отдать витаминизированному соку «Здрайверы».

Соки лучше употреблять за 30–40 минут до еды либо в промежутках между приемами пищи. Особенно тщательно эту рекомендацию нужно соблюдать для соков из сладких фруктов. Если выпить сладкий сок после обеда, он может усилить брожение в кишечнике и спровоцировать вздутие живота.

Яблочный сок обладает выраженным желчегонным и мочегонным действием. Особенно полезен людям умственного труда. Так, американским ученым из University of Massachusetts Lowell удалось выяснить, что именно яблоки и яблочный сок могут помочь сохранить ясность ума в старости. Результаты показали, что вещества, содержащиеся в яблочном соке, способны защищать клетки мозга от оксидантного стресса, ведущего к потере памяти и снижению интеллекта. Также яблочный сок показан склонным к инфекционным заболеваниям и простудам людям, а также тем, кто страдает запором, мигренью и ожирением. Свежеприготовленные соки надо пить сразу. Даже кратковременное хранение в холодильнике снижает лечебную ценность сока, хотя вкус при этом может не меняться.

Используя данные исследования, мы выступали на школьной конференции, планируем рассказать о здоровом образе жизни учащимся и родителям. Данную методику можно использовать и в домашних условиях, для определения витамина С в разных напитках.

Материал работы можно использовать на уроках биологии, при изучении темы «Витамины» и на элективных курсах по химии и биологии.

Список литературы:

Ольгин О. Опыты без взрывов. Изд. 2-е, переработанное.- М.: Химия, 1986.-192с.

Тутельян В.А. Витамины: 99 вопросов и ответов.- М.- 2000.- 47 с.

Энциклопедия для детей том 17, Химия, -М. Аванта+, 200.-640с.

Общая химия. 20-е издание, испр. Л.,»Химия», 1978. 720 с.

Интернет ресурсы.

Приложение 1. Содержание витамина С в различных продуктах.

Приложение 2.Рекомендуемая суточная потребность в витамине С.

Приложение 3. Результаты анкетирования.

В анкетировании приняло участие 55 детей: 29 человек – учащиеся 6 класса и 26 человек учащиеся 9 класса. Было предложено 2 вопроса:

Какие фрукты ты употребляешь чаще всего?

Что ты предпочитаешь: фрукт или сок из этого фрукта?

На первый вопрос:

Яблоки – 24 человека.

Мандарины – 12 человек.

Груши – 9 человек.

Бананы – 7 человек.

Апельсины – 3 человека.

На второй вопрос : 73 % (40 человек) предпочитают сок.

Приложение 4. Фотоматериалы.

Приложение 5. Рекомендации по приготовлению соков.

Используйте для получения сока только свежие фрукты и овощи без червоточин и гнили;

Готовьте соки сами;

Соки необходимо употребить не более чем через 10 минут после их приготовления;

Соки пьют небольшими глотками, как можно лучше смачивая их слюной;

Овощи и фрукты необходимо очищать непосредственно перед приготовлением сока;

Самые полезные соки — это соки, содержащие клетчатку исходного продукта, например, сок из яблок с мякотью;

Соки пьют за 30 минут до еды;

Сок из косточковых плодов (слив, персиков...) ни с какими другими соками не смешивают;

Предварительно плоды нужно тщательно промыть кипяченой водой, стараясь не вымачивать их, чтобы не допустить потери витаминов B и C

В соковыжималку нельзя класть жесткие и волокнистые части плодов — сердцевину ананаса, листья сельдерея, косточки абрикосов, слив, персиков, вишен, семечки дыни;

Овощи и фрукты с тонкой кожурой (яблоки, груши, абрикосы, помидоры) чистить необязательно;

Нельзя получить сок из мягких плодов папайи, авокадо, манго, инжира, бананов — только пюре;

Соки некоторых овощей, фруктов и ягод могут окрасить пластмассовые детали соковыжималки. Цветные пятна можно оттереть пищевой содой или растительным маслом.