VI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Тайны и секреты крахмала
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
ВВЕДЕНИЕ.
Сейчас много говорят о здоровом питании. Но врачей тревожит – появление лишнего веса у современных школьников. На уроке окружающего мира мы узнали, что питание человека должно быть разнообразным и полезным. Особенно сильно влияет характер питания на рост и развитие детей. Источником энергии являются - углеводы. Они содержатся в хлебе, картофеле, макаронах, крупах, сладостях, сахаре, мёде.
На протяжении жизни человек в среднем потребляет около 14 тонн углеводов. За день мы получаем из пищи от 50 до 70% углеводов. Потребность в углеводах зависит от энергетических трат организма. Спортсмену, который тратит во время тренировок, соревнований много энергии потребуется значительно больше углеводов, чем человеку, не затрачивающему много физических сил.
Изучая вопрос потребления углеводов, мы отметили, что противники лишнего веса «обвиняют» во всех бедах крахмал. Что за тайна содержится в обычном пакетике крахмала, который находится в шкафу на кухне? Мы решили узнать о секретах крахмала и поставили цель: определить роль крахмала в жизни человека.
Нами были определены задачи:
выяснить историю возникновения крахмала;
проверить наличие или отсутствие крахмала в продуктах питания;
изготовить крахмал в домашних условиях;
провести исследования по определению свойств крахмала;
показать роль крахмала в жизни человека.
Предметом исследования является: крахмал.
Объектом исследования мы определили: создание домашней лаборатории по получению и определению свойств крахмала.
В ходе работы мы использовали методы: изучение научно-популярной литературы и средств Интернета, анализ собранной информации, наблюдение и обобщение сведений в ходе проведения экспериментов с крахмалом в домашних условиях.
Новизной в нашей работе является: создание домашней лаборатории с целью выявления секретов и тайн крахмала.
Актуальность нашей работы заключается: оценить пользу и вред продуктов, содержащих крахмал и, возможно, внести изменения в свой рацион питания.
I I.1. ТОЛКОВАНИЕ СЛОВА «КРАХМАЛ».
В результате работы с научно-популярной литературой мы определили научные определения крахмала:
В «Большом энциклопедическом словаре» приводится научное определение крахмала: «КРАХМАЛ– (слово из польского языка, с польского krochmal, немецкого Kraftmehl) запасной углевод растений; состоит из двух полисахаридов – амилозы и амилопектина, образованных остатками глюкозы. Накапливается в виде зерен, главным образом в клетках семян, луковиц, клубней, а также в листьях и стеблях. Крахмал – основная часть важнейших продуктов питания: муки (75-80%), картофеля (25%) и другие. Крахмал и его производные применяются при производстве бумаги, текстильных изделий, клеев, в литейном и других производствах, а также в фармацевтической промышленности».
В «Толковом словаре живого великорусского языка» В. И.Даля мы прочитали: «КРАХМАЛ– чисто мучнистая часть семян, особенно хлебных растений; добывается мочкою зёрен, в виде белого порошка, более из пшеницы и картофеля; по клейкости своей, идёт для придания жёсткости и глади белью, почему и называется также скорбилом (скорбнуть).
«Толковый словарь русского языка» под редакцией Д. Н. Ушакова помог уточнить биологический процесс появления крахмала в растениях: «КРАХМАЛ – углевод особого состава, образующийся в виде мельчайших зёрнышек в зелёных частях растений из углекислоты воздуха под действием света (хим., бот.). || Продукт из таких зёрнышек различных растений, употребляется в пищевой, химической и текстильной промышленности, в стирке белья».
За разъяснениями мы обратились к учителю биологии и химии. Бажкова Наталья Викторовна постаралась нам объяснить, что крахмал – сложный углевод, организму человека необходимо много трудиться для расщепления этого вещества. Поэтому сторонники здорового питания предпочитают углеводы, который легко усваивается организмом, например, мёд.
Таким образом, из книжных источников и объяснений педагога мы выяснили, что крахмал – сложный углевод, он образуется в растениях и является для них запасным питательным веществом. Крахмал хорошо переваривается и усваивается организмом человека.
I I.2. ИСТОРИЯ ПОЯВЛЕНИЯ КРАХМАЛА.
Производство крахмала было известно в глубокой древности. По свидетельству ряда античных писателей, пшеничный крахмал получали на островах Средиземного моря, в Древней Греции и Риме (Приложение 1). Зерна пшеницы замачивали подслащенной водой в деревянных чанах, подвергали брожению, после чего разминали ногами, затем массу пропускали через льняную ткань или сито; полученную крахмальную суспензию осаждали в специальных отстойниках, сырой крахмал намазывали на камни и высушивали на солнце (Приложение 2). Начало производства крахмала из пшеницы в других европейских странах относится к XVI в., а в XVII в. почти одновременно с распространением культуры картофеля, завезенной из Америки, стали получать картофельный крахмал. Более широко распространилось производство картофельного крахмала почти во всех странах Европы в конце XVIII в. после изобретения ручной тёрки.
I I.3. ПРИГОТОВЛЕНИЕ КРАХМАЛА В ДОМАШНИХ УСЛОВИЯХ.
Из научно-популярной литературы мы узнали, что крахмал получали из картофеля и пшеницы. Мы решили приготовить крахмал в домашних условиях из картофеля (Приложение 3).
Для приготовления крахмала берём два сорта картофеля – белый и красный. Отмываем картофель от почвы и очищаем клубни от кожуры, взвешиваем. Весы показали, что масса очищенного картофеля составляет 300 гр. Натираем картофель на металлической тёрке. Полученную массу заливаем небольшим количеством воды, чтобы крахмал не потемнел, перемешиваем и фильтруем через марлю. Картофельную гущу, два-три раза разбалтываем с водой и пропускаем через сито. Вода вымывает крупицы крахмала из картофеля. Отфильтрованные порции воды собираем в кастрюлю и оставляем отстояться. Не взбалтывая, осторожно сливаем верхнюю жидкость, вновь добавляем чистой воды и даём отстояться. Эту процедуру необходимо повторить несколько раз пока вода не станет прозрачной, тогда крахмал становится белым.
Аналогично выделяем крахмал из картофеля красного сорта.
Жидкость, выделившаяся после натирания картофеля с красной кожурой и желтой мякотью более тёмного цвета, но при многократном промывании крахмал становится белым.
При взвешивании весы показывают разницу в 2 гр в пользу белого картофеля.
Таким образом, мы смогли в домашних условиях выделить крахмал из картофеля.
I I.4. СВОЙСТВА КРАХМАЛА.
С помощью простых опытов, опираясь на определения крахмала, изучаем его свойства (Приложение 4).
Опыт №1
Цель опыта: изучить внешний вид, вкус, цвет, звук и запах крахмала.
Сравниваем крахмал, изготовленный в домашних условиях, и промышленный продукт, результаты заносим в таблицу:
|
Наименование параметров |
Крахмал промышленного производства |
Крахмал, полученный в домашних условиях |
|
Внешний вид |
Кристаллический порошок |
|
|
Цвет |
Белый, состоит из зёрнышек |
Белый |
|
Запах |
Не имеет |
|
|
Вкус |
Не имеет |
|
|
Звук |
При сжатии рукой издаёт скрип |
|
Из таблицы видим, что отличий у крахмала, изготовленного в домашних условия и в промышленном производстве, не наблюдается.
Опыт №2
Цель опыта: определить взаимодействие крахмала с водой.
Берём 2 ёмкости, кладём в них крахмал. В первую ёмкость наливаем холодную воду. Вода становится мутной. На дне ёмкости появляется осадок - крахмал осел на дно ёмкости и не растворился в холодной воде. Во вторую ёмкость наливаем горячую воду. В горячей воде раствор набухает (растворяется), становится прозрачным, образуя вязкий раствор – клейстер.
Таким образом, при взаимодействие с водой крахмал не растворяется в холодной воде, но растворяется в горячей воде.
Опыт №3
Цель опыта: определить взаимодействие крахмала с йодом.
Берём две ёмкости, наливаем в обе ёмкости воды. В первую ёмкость кладём чайную ложку крахмала. В обе ёмкости добавляем йод. В первой ёмкости вода окрашивается в темно-фиолетовый цвет, во второй ёмкости цвет воды изменяется на коричневый.
Таким образом, в результате взаимодействия йода с крахмалом, вещество, содержащее крахмал, окрашивается в синий цвет.
I I.5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КРАХМАЛА В ПРОДУКТАХ ПИТАНИЯ.
Во многих ли продуктах, которые мы употребляем в пищу, таится крахмал? Предупреждают ли производители, что в составе того или иного продукта есть крахмал? С помощью раствора йода мы проверили наличие или отсутствие крахмала в различных продуктах питания (Приложение 5):
1.Возьмём картофель: сырой и отварной. Йодные пятна на срезе клубня стали синими – так реакция с йодом обнаруживает крахмал в картофеле. Вареный картофель окрасился ярче, чем сырой. Крахмал находится в сырых овощах как в коробочках, а при варке коробочки разрушаются, и йоду легче добраться к крахмалу и прореагировать с ним.
2. Крахмал присутствует и в зернах пшеницы, значит что он есть во всех злаках. Хлебный мякиш окрасился в тёмно-фиолетовый цвет, значит, в состав белого и ржаного хлеба входит крахмал. Размешиваем пшеничную муку с водой и добавляем йод. Пятно синеет – крахмал содержится в муке, в манке (эту крупу производят из зёрен пшеницы).
3. Овощи и фрукты показали, что и в них содержится крахмал . Для этого мы нанесли капельку йодной настойки на ломтики моркови, баклажана, лимона, капусты, топинамбура. На топинамбуре, капусте и баклажане синих пятен не появилось. Есть растения, овощи, которые не содержат крахмал: лук, огурец, брюква, ревень, помидоры, укроп, баклажан, брокколи, морковь, одуванчик, крапива, лук-порей, щавель.
4. Соль и сахар крахмал не имеют в своем составе.
5. Исследуем молочные продукты - сметана, кефир, творог, йогурт. В натуральных молочных продуктах крахмала не бывает. Но производители молочных продуктов для того чтобы сделать продукт более густым добавляют крахмал или муку. Результат исследования сметаны, кефира и творога нас порадовал – йодные пятна остались коричнево-жёлтыми, таких загустителей, таких как крахмал или мука, в этих продуктах нет. В йогуртах разных производителей: «Danone» и «Нежный» мы увидели, что пятно йода окрасилось в синий цвет. Это говорит о том, в состав входит крахмал. Производители используют его как загуститель, но на упаковке в составе не указывают.
6. Подвергнем проверке майонез, колбасу и сыр. По синеватому оттенку пятен на продуктах, можно сделать вывод - есть крахмал. Предупреждает ли производитель о наличии крахмала в данных продуктах? На упаковке майонеза «Ряба» указано «без крахмала». Проверяем! Пятно остаётся коричневым – в этом продукте нет крахмала. А вот на этикетке колбасы «Докторской», в списке ингредиентов есть крахмал.Через 10 минут после нанесения йода, пятно изменило цвет.
Таким образом, в результате проведенных исследований мы установили, что многие продукты содержат крахмал. Крахмал дает характерное синее окрашивание при взаимодействии с йодом. Мы увидели, что крахмал присутствует практически во всех продуктах, но в разных количествах.
Так что же отказаться от продуктов, которые содержат крахмал? Большинство книг, посвященных проблемам питания, обращает внимание на важность крахмала – это источник энергии. В нашем питании крахмал – важная часть. Большая часть продуктов содержит крахмал. «Совсем отказываться от крахмалосодержащих продуктов не надо, точнее даже важно, чтобы они были в рационе. Но! Их должно быть не более 20 % от всей пищи – пятая часть, а не 80-90%, как это принято сейчас», – объяснила нам Багдасарян Лилия Гурамовна, медицинский работник школы.
II.7. ПРАКТИЧЕСКОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КРАХМАЛА.
В ходе работы мы смогли получить крахмал в домашних условиях, провели опыты по определению свойств крахмала, исследовали продукты, в которых содержится крахмал, а где используют крахмал. За информацией мы обратились к заведующей школьной столовой Любимовой Алёне Валерьевне. Она нам рассказала, что, что из сухого крахмала повара варят кисель, используют его для приготовления соусов, добавляют к тесту при замешивании лапши, выпечке пирожных.
Из научной литературы мы узнали, что крахмал используется как загуститель при изготовлении колбас, конфет. Его применяют при изготовлении бумаги и картона. Выполняют поделки в технике папье-маше, используя клейстер. Крахмал идёт на производство спичек, красок. Даже Рембрандт добавлял в краски пшеничный крахмал, делавший краски более вязкими, густыми и прозрачными.
Картофельный крахмал служит основой для различных мазей, таблеток, порошков, присыпок, компрессов, используется в качестве обволакивающего, смягчающего и противовоспалительного средства при заболеваниях желудочно-кишечного тракта. Он предохраняет слизистую оболочку кишечника от раздражения при приеме лекарств. Ванны из крахмала снимают зуд диатеза у маленьких детей.
Уют в доме создают накрахмаленные скатерти, салфетки, шторы. Подкрахмаленное постельное бельё выглядят опрятно, долго сохраняют свежий вид.
В домашних условиях с крахмалом можно провести различные фокусы:
1.Возьмём стакан крахмала, полстакана воды, 100 гр клея ПВА, воздушный шарик. Смешаем воду и крахмал, выльем клей и перемешаем массу ложкой, пока она не получится плотная, вязкая и тягучая. Переливаем массу в
воздушный шар, завязываем, получается игрушка для малышей – «лизун». Игра с ним, развивает мелкую моторику детей. (Приложение 6)
2. Возьмём крахмал, воду, йод, лист бумаги, кисть. Крахмал разведём водой, добавим в раствор йод, получатся вязкие синие чернила. Этими чернилами сделаем надпись на белом листе бумаги. Когда надпись подсохнет, проведём рукой по буквам, надпись исчезнет. Мы получили «секретные чернила», с помощью них мы можем показывать фокусы. (Приложение 6)
3.Возьмём крахмал, воду, распылитель, йод, лист бумаги, кисть.
Сделаем из крахмала клейстер, с помощью клейстера кистью на листе бумаги напишем буквы или выполним рисунок. Ёмкость с распылителем наполним раствором йода с водой. После высыхания клейстера, разбрызгиваем на белый лист бумаги раствор йода, проявляется надпись. (Приложение 6)
Таким образом, проведя исследования,мы выяснили, что отказываться от крахмалосодержащих продуктов не стоит. Дело не в крахмале, а в нашем отношении к своему здоровью. Больше необходимо двигаться, заниматься спортом, есть свежие фрукты и овощи, поменьше булочек и полуфабрикатов. И никакой крахмал не навредит вашему здоровью, а принесет пользу.
III. ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
Главный источник энергии для человеческого организма — углеводы. Основной представитель углеводов в питании человека — крахмал. Он образуется в зеленых частях растений под действием лучей солнца. Чтобы понять, какую роль играет крахмал в питании человека, мы постарались узнать о нём как можно больше, изучили литературу по теме исследования. При более внимательном изучении крахмала с помощью наблюдений и опытов и исследований, мы пришли к следующим выводам:
крахмал – сложный углевод, который при тепловой обработке (в выпечке, консервах и т.д.) плохо усваивается организмом;
крахмал - белый безвкусный порошок, который хранит много тайн и секретов;
крахмал – важная часть в рационе питания человека;
крахмал добавляют в качестве загустителя в продукты питания;
крахмал – вещество, которое помогает выполнять «фокусы» для детей и взрослых.
В результате можно сделать вывод, что цель работы достигнута, выполнены все поставленные задачи. Предполагаемый результат нашёл своё подтверждение в нашем исследовании. Это исследование убедило нас в том, что для получения ответов на вопросы можно просто устроить лабораторию дома!
IV. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.
Большая детская энциклопедия. Химия/Сост. К. Люцис. М.: Русское энциклопедическое товарищество. 2000.
Малая детская энциклопедия. Химия./Сост. К. Люцис. М.: Русское энциклопедическое товарищество, 2001.
Ольгин О. Забавная химия для детей. М.: «Детская литература», 1997.
Я познаю мир. Химия. Автор-составитель Л.А.Савина. - М.: Изд-во «АСТ», 1999.
Интернет-ресурсы:
http://www.pandia.ru/400449/
http://www.sergey-osetrov.narod.ru/Raw_material/Starch_production_Technology.htm
http://malahov-plus.com/forum/topic_2113/28
http://artyx.ru/news/item/f00/s06/n0000690/index.shtml
Уроки волшебства:
http://www.alhimik.ru/teleclass/pract/prac010203.shtml
http://goodmagic.ru/ischezayushchie-chernila
http://www.lmagic.info/krahmal_v_deystvii.html
http://www.a2005-l15.narod.ru/3a/17_zacshita.html
http://x-creators.ru/video/6-zabavniyopyt.html
http://adalin.mospsy.ru/l_01_00/op11.shtml
V. ПРИЛОЖЕНИЕ.
Приложение 1.
Приложение 2.
Приложение 3.
Приложение 4.
Опыт №1
Опыт №2
Опыт №3
П риложение 5.
Приложение 6