ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ЧАЯ И КОФЕ

VI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке

ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ЧАЯ И КОФЕ

Мурманцева В.С. 1
1МАОУ "МБЛ"
Иванова Н.А. 1
1МАОУ "МБЛ"
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Введение

Актуальность работы. К наиболее значимым для повседневной жизни человека относятся чай и кофе. Их объединяет высокое содержание биологически активных веществ, преимущественно фенольного, алкалоидного и флавоноидного характера.

Чай и кофе хорошо воздействует на организм человека, снимает утомление и головную боль, повышает физическую активность, стимулирует работу головного мозга и сердца. В чайном растении происходит синтез катехинов и витаминов, а также в нем много минеральных веществ. Биологически полезные вещества чая и кофе, благоприятно воздействуют на организм человека. Чай хорошо адсорбирует вредные вещества (тяжелые металлы, радионуклиды) и выводит их из организма. Они хорошо действует на пищеварение и нервную систему, стимулирует деятельность сердца и сосудистой системы и повышает жизненную энергию человека.

В настоящее время для оценки качества чая все чаще применяют различные объективные методы (химические, физические, биохимические), которые проводят в конце каждого процесса производства на основании характерных физико-химических изменений, свойственных данному этапу обработки чайного листа. Биохимический анализ позволяет установить состав чая. Более приемлемы в этом отношении такие физико-химические методы анализа чая, как рефрактометрический метод количественного определения экстрактивных веществ, спектрофотометрический метод определения кофеина в чае и другие, которые позволяют с помощью приборов определять в чайном настое вещества и их свойства. Однако по их результатам невозможно оценить качество чая в целом.

Цель и задачи исследований. Целью исследований является определения химического состава чая и кофе при помощи титраметрического, визуально-колориметрического и спектрофотометрического оценки качества чая и кофе.

В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:

– сделать анализ научно-технической отечественной и зарубежной литературы;

- провести качественный анализ на кофеин и танин;

– произвести определение содержания витамина С в чае и кофе на основе титраметрического анализа;

– спектрофотометрическая оценка компонентов чая и кофе.

Объекты и методы исследований. В качестве объектов исследования

использовали: чай листовой зеленый и черный, а также пакетированный; натуральный кофе жареный и растворимый.

Глава 1-ИСТОРИЯ ЧАЯ

§1.1.История чая и кофе

История чая насчитывает уже не одно тысячелетие. Чайный напиток впервые упоминается в рукописях 2700 г. до нашей эры. Культивировать чай начали в Китае, в IV веке н.э. Известна древняя китайская легенда о появлении чая. Буддийский монах, пришедший в Китай из Индии, посвятил свою жизнь молитвам. Он молился и днем, и ночью, но однажды от усталости заснул. Очнувшись от сна, он так рассердился на себя, что отрезал свои веки и бросил их на пол. В этом месте вырос чайный куст. Монах приготовил из листьев напиток, который придал ему столько сил, что он мог совсем не спать. Россия раньше Европы познакомилась с удивительным китайским напитком «тцай-е» трасформировавшимся у нас веками в чай.

В 1638 г. русский посол Василий Старков привез царю Михаилу Федоровичу 4 пуда высушенных листьев чая в дар от монгольского Алтын-Хана. При царском дворе заморский напиток пришелся по душе, но его запасов хватило ненадолго и о нем, как-то позабыли за государственными заботами. Поэтому только 40 лет спустя, был заключен договор о поставках «сушеной травы» в Россию.

Впервые выпитая чашка кофе вызывает различные чувства по отношению к вкусовым достоинствам этого напитка (от неприязни до пылкого восторга), но никого не оставляет к себе равнодушным. Прежде всего, кофе используют как вкусовой возбуждающий напиток. Две трети населения земли, независимо от этнографических условий, пьют кофе по этим причинам. Сейчас уже нет сомнений в том, что родиной кофейного растения является Эфиопия, точнее, горная местность Каффа в юго-западной части современной Эфиопии (на арабском языке «кофе» звучит как «кахва»).

По легенде человек познакомился с кофе благодаря козам. Автор одного из трактов о кофе, маронисткий писатель конца 18 века Банезий, приводит известную притчу об арабском или эфиопском пастухе Калди, который пришел жаловаться шаману соседнего суфийского братства на свое стадо. «Два или три раза в неделю стадо не только оставалось бодрствовать всю ночь, но при этом прыгало и скакало весьма необычным образом». Полагая, что поведение животных может объясняться пищей, которую они ели, шаман отправился в то место, где козы обнаруживали волнение. Там он нашел кустики, на которых росли ягоды, и решил их попробовать сам.
Велев обдать ягоды кипятком и выпив затем эту воду, шаман нашел, что и он может не спать всю ночь без малейшего беспокойства. Воодушевленный этим опытом он предписал своим дервишам «ежедневное употребление этого напитка, который отвращает их от сна, позволяет им охотно и наверняка отдаваться молитвам, кои они обязаны были совершать по ночам».
В Россию кофе попал благодаря Петру 1, который пристрастился к нему в Голландии, однако широкое признание он получил только после Отечественной войны 1812 года. Первое же упоминание о кофе встречается в «Повести временных лет», в которой говорится о том, что князь Владимир Святославович (XII век) употреблял напиток «кава». Следующее упоминание о кофе в России относится к 1665 году. Придворный лекарь прописал кофе как лекарство «от насморков и главоболений» царю Алексею Михайловичу. Горячей сторонницей кофе была и русская императрица Анна Иоанновна. В 1740 году по ее высочайшему велению в России были открыты первые кофейные дома.

Основными чаепроизводящими странами мира остаются государства Азии: Индия, Китай, Шри-Ланка, Индонезия, Пакистан, Япония, Малайзия, Бирма, Таиланд, Вьетнам, Иран. В Европе производителями чая являются Грузия, Азербайджан, Россия, имеющая небольшие плантации на юге Краснодарского края, в Причерноморье. В Африке выращиванием и производством чая занимаются в Кении, Судане, Уганде, Танзании, Зимбабве, Замбии, Мозамбике, Камеруне, Руанде, Бурунди, Мали, Мадагакаре, ЮАР, а также на островах Маврикии и Азорских. В Южной Америке чай выращивают в Бразилии, Аргентине, Перу и в незначительных количествах – в Чили, Колумбии и Боливии, а в Центральной Америке – в Мексике и Гватемале. Наконец, плантации чая можно встретить теперь в Северной Австралии, в Папуа Новая Гвинея и на островах Фиджи.

Кофе выращивают в 80 тропических и субтропических странах мира, от 23-й параллели на севере до 25-ой параллели на юге. Это так называемый кофейный пояс: Эфиопия, Кения, Уганда, Бразилия, Колумбия, Гватемала, Коста-Рика, Индия, Индонезия, Вьетнам.
По месту произрастания кофе делят на три группы: американский, африканский и азиатский. Каждая группа включает множество сортов кофе, которые имеют название в зависимости от страны, где их выращивают или порта, через которые их отправляют на экспорт.

§1.2.Химический состав листового чая
Следует обратить внимание на шесть самых важных групп или составных частей чая: дубильные вещества, эфирные масла, алкалоиды, аминокислоты, пигменты и витамины.
Дубильные вещества - один из существенных компонентов чая и чайного настоя. Они составляют 15-30% чая и представляют собой сложную смесь более трёх десятков полифенольных соединений, состоящую из танина и различных (по крайней мере семи) катехинов, полифенолов и их производных.
Ферменты, чт энзимы, содержатся в час в основном в нерастворимом, связанном состоянии. Это биологические катализаторы. С их помощью происходят все химические превращения как в живом чайном растении при его росте, так и в процессе фабричного приготовления чая. Основных ферментов чая три. а всего больше десяти. Главные из них - поли(|>енодоксидаза1 пероксидам и каталаза.
Эфирные масла имеются как в зелёном листе, так и в готовом час. Несмотря на их крайне незначительное содержание, они более других веществ привлекали внимание человека: именно им справедливо приписывали неповторимый чайный аромат. От них. следовательно, зависит и качество чаёв. Теперь установлено, что эфирных масел в зелёном листе чая содержится всего лишь 0,02%. Это значит, что для получения 100 г этих масел в чистом виде надо переработать больше полутоны чайного листа. Хотя при переработке чайного листа потеря эфирных масел достигает 70-80%. при этом происходит и другой процесс - появление новых эфирных масел.
Белковые вещества вместе со свободными аминокислотами составляют от 16 до 25% чая. Белки - важнейшая составная часть чайного листа. Белками являются вес ферменты. Кроме того, белки служат источником тех аминокислот, которые появляются в процессе переработки чайного листа в готовый чай. Но содержанию белков и их качеству, а следовательно. по питательности чайный лист не
уступает бобовым культурам. Особенно богаты белками зелёные чаи (среди них более всего японские).
Органические кислоты (около 1%) образуют другую группу растворимых органических соединений в чае. В их состав входят щавелевая, лимонная, яблочная, янтарная, пировиноградная, фумаровая и ещё две-три кислоты. В составе чая они ещё слабо исследованы, но ясно, что в целом они повышают пищевую и диетическую ценность чая.
Углеводы в чае содержатся разнообразные - от простых сахаров до сложных полисахаридов. Чем выше в чае процент содержания углеводов, тем ниже его сорт. Поэтому они являются своего рода балластом. К счастью. большинство из них нерастворимо. Причём нерастворимы как раз ненужные человеку полисахариды - крахмал, целлюлоза, гемицеллюлоза, составляющие от 10 до 12% чая. Зато полезные углеводы - сахароза, глюкоза. фруктоза, мальтоза (их в час от 1 до 4%) — растворимы.
Пигменты, входящие в состав чая, играют также немаловажную роль. Способность чайного настоя принимать разную окраску, давая всевозможные оттенки от светло-зелёного до тёмно-оливкового и от желтоватого и розоватого до красно-коричневого и тёмно-бурого, давно была замечена людьми и связывалась с наличием в час различных красителей.
Тщательные исследования последних лег показали, что цветность настоя связана главным образом с двумя группами красящих веществ - тсарубпгинами и теафлавинами. Первые, дающие красновато-коричневые тона. составляют 10% сухого чая, вторые, дающие золотисто-желтую гамму. - лишь 2%.
Пектиновые вещества - это коллоидные вещества со сложным составом. Содержание их в час колеблется от 2 до 3%. В присутствии сахаров и кислот они могут образовывать студенистые массы - желе. Пектины имеют немаловажное значение для сохранения качества чая: с ними связано такое физическое свойство чая, как его гигроскопичность. При недостатке в чае пектиновой кислоты его гигроскопичность резко повышается, л следовательно, чай портится быстрее. Дело в том, что пектиновая кислота покрывает каждую чаинку тонкой, слабопроницаемой для влаги желатиновой плёнкой и таким образом играет для чая роль своеобразного плаща.
В чае присутствуют почти вес витамины. В нем имеется провитамин витамина А - каротин. важный для зрения, а также обширная группа витамина В. Имеется в нём и витамин С В окэкссорванном чайном листе его в 4 раза больше, чем в соке лимона и апельсина. Но основной витамин чая - это витамин Р. Витамин Р (или С>) в комплексе с витамином С резко усиливает эффективность аскорбиновой кислоты, способствует ее накоплению н задержанию в организме

§1.3.Химический состав кофе .

Кофе является одним из немногих напитков естественного происхождения, состоящего из огромного набора различных веществ, как органического, так и неорганического происхождения, существенно влияющих практически на все структуры и системы организма человека. В свежесваренном кофе без сахара содержится около 1200 натуральных компонентов, из которых больше половины — ароматические соединения, определяющие вкус напитка. Кофеин относят к группе алкалоидов, возбуждающих деятельность центральной нервной системы. Впервые кофеин был получен именно из кофейных зерен, отчего и получил свое название. Тонизирующим действием, повышающим умственную и физическую работоспособность, напиток обязан именно кофеину. По современным требованиям, при изготовлении кофе кофеина в нем должно быть не менее 0,7%, что напрямую зависит от степени вызревания кофейных зерен и их обжарки. При такой концентрации, в одной чайной ложке свежесмолотого натурального кофе, будет содержаться 0,1-0,2 грамма чистого кофеина, чего вполне достаточно для получения соответствующего тонизирующего эффекта. Не рекомендуется превышение дозы кофеина выше 0,3 грамма за один прием в течение 3-4 часов — регулярное превышение дозировки стимулирует проявление повышенной возбудимости, нарушений сна, усиленную работу сердца. Тригонеллин — алкалоид, в чистом виде без вкуса и запаха, однако при тепловой обработке преобразуется в пиридин — вещество, придающее кофе специфический аромат. Еще одним ярким химическим свойством тригонеллина является его тесная химическая взаимосвязь с никотиновой кислотой (витамином В3). Молекула никотиновой кислоты входит в состав тригонеллина и легко высвобождается при нагревании, что обеспечивает постоянное количество витамина В3 в напитке. Витамин В3 играет важнейшую роль в обмене веществ в организме, стимулирует деятельность нервной системы. Недостаток этого витамина приводит к такому заболеванию, как пеллагра. Никотиновая кислота — не единственный витамин группы В, содержащийся в кофейных зернах. После соответствующей обработки натурального кофе, в напитке найдена вся палитра витаминов данной группы, а также: обязательное присутствие витамина А, участвующего в росте и развитии; витамина D, улучшающего всасывание кальция и фосфора в кишечнике; витамина Е, который является участником процессов размножения и стимулятором иммунной системы. В кофе содержится значительное количество сложных органических соединений. Это белки и аминокислоты, выполняющие питательную и энергетическую функции для клеток организма. Кофейные зерна — один из редких продуктов растительного происхождения, в котором содержатся незаменимые аминокислоты, которые организм получает из мяса и рыбы. Такие аминокислоты не синтезируются в организме человека и участвуют в восстановительных функциях клеточных механизмов и поддерживают иммунитет на достаточно высоком уровне. Структура молекулы кофеина Общий объем углеводов в сыром кофейном зерне составляет около 50% от его массы. Эти энергетические ценные для организма вещества представлены, как простыми сахарами — сахароза и фруктоза, так и сложными полисахаридами — целлюлоза, клетчатка, пектиновые вещества, которые представляют собой незаменимую основу питания нервных клеток головного мозга. Вам будет интересно, стоит ли пить кофе во время беременности. Из минеральных веществ в состав кофе входят калий, магний и кальций. Эти неорганические элементы входят в состав костей, обеспечивают работу мышц, регулируют работу сердца, сосудов и мозга. В сыром кофейном зерне содержится около 850 различных эфирных соединений, а в обжаренном — около 350, чем кофе заслуженно было присвоено звание самого душистого напитка.

§1.4.Чай и здоровье
С давних времён чай ставился своими целебными свойствами. Недаром изначально его использовали исключительно в качестве лекарственного средства, позже - как ритуальный напиток, и лишь потом он вошел в повседневное употребление. В древности люди называли чай снадобьем, избавляющим от десяти тысяч болезней. Лечебное действие чая подробно описывается во многих классических медицинских трактатах. Древние китайские мудрецы писали о том, что чай отгоняет сон. умиротворяет дух. проясняет зрение, снимает жар. очищает от яда и дарит долголетие. Поэтому нс случайно первыми сторонниками употребления чая в Европе были именно врачи. Чай полезен для здоровья. Чудодейственный эликсир под названием «чай* восхваляли многие народы на протяжении веков.
Древние представления о пользе чая до сих пор не только не были опровергнуты, но и. наоборот, постоянно подтверждались и продолжают подтверждаться новыми научными открытиями. В наше время камелия китайская официально включена в реестр лекарственного растительного сырья. С каждым днём учёные узнают всё больше о лечебных и профилактических свойствах этого уникального растения, что открывает новые возможности для восстановления и поддержания здоровья человека.
Фармакологические свойства чая обусловлены его химическим составом. Чай - это богатейший природный комплекс, в котором содержится целый спектр витаминов, микроэлементов и нескольких сотен других биологически активных веществ. Перечислим лишь несколько наиболее важных лечебно- профилактических свойств чая.
1. Чай препятствует развитию сердечнососудистых заболеваний. Результаты научных исследований позволяют предположить, что потребление чая снижает риск развития сердечно-сосудистых заболеваний. В чём же причины такого воздействия? Во-первых, чай способствует нормализации кровяною давления. Слабоферментированные сорта, богатые полифенолами (природными соединениями, обладающими высокой биологической активностью), помогают снизить давление. Употребление же черного чая. особенно крепкого, повышает давление и приводит к расширению сосудов, облегчая процесс кровообращения. Во-вторых, чай обогащает кровь витаминами, делает стенки сосудов белее упругими и эластичными и. кроме того, эффективно снижает уровень сахара и холестерина в крови. Регулируя углеводный и холестериновый обмен, этот напиток уменьшает риск развития атеросклероза - одного из наиболее распространённых заболеваний сердечно-сосудистой системы.
2. Чай снижает вероятность развития онкологических заболеваний. С 70-х гг. XX в. учёные исследовали антираковое действие чая. Результаты исследований показали, что любители чая гораздо реже страдают раковыми заболеваниями, чем люди, практически не употребляющие этот напиток. Это уникальное свойство чая напрямую связано с высоким содержанием в нём полифенольных веществ. Чайные полифенолы подавляют процесс перерождения здоровых клеток и превращения их в злокачественные. В зелёном чае содержание чайных полифенолов значительно выше, чем в более ферментированных сортах. Так японцы, для которых зелёный чай уже давно стал национальным напитком, болеют раком гораздо реже, чем жители других стран.
3. Чай стимулирует процессы пищеварения и способствует похудению. Не случайно у многих народов обильные трапезы традиционно завершаются чаепитием. Например, жители Тибета всегда употребляли много тяжелой мясной и жирной пищи, поэтому чан стал неотъемлемой частью их рациона.
4. Чай усиливает активность пищеварительного тракта и нормализует микрофлору кишечника. Крепкий чайный настой очищает органы пищеварения - желудок, почки и печень - от различных вредных веществ. Многие сорта чая благотворно влияют на слизистые оболочки пищевода и желудка, обволакивая их и создавая своеобразный защитный стой. Например, чай пуэр значительно снижает риск развития гастритов, язв и других заболеваний желудка Многие сорта чая активизируют обменные процессы, способствуют расщеплению жиров и выведению их из организма. Особенно эффективны в *том отношении зелёный чай, улуны и пуэр. Кроме того, чайный напиток, практически не содержащий калорий, достаточно питателен - в его состав входят белки и необходимые человеку витамины. Вот почему чай - неотъемлемая часть большинства диет: он помогает организму поддерживать работоспособность даже при скудном питании.
5. Чай замедляет старение организма. С давних времён люди считали чай омолаживающим средством Современной науке известно. что старение связано с влиянием особых •молекул-разрушителей*, которые повреждают клетки организма и угнетают их жизнедеятельность. Чай (в частности, зеленый). богатый витаминами С. Е и полифенолами. позволяет нейтрализовать вредоносное воздействие этих молекул и тем самым замедляет старение организма. Болезни нередко наносят организму непоправимый вред и как следствие способствуют преждевременному старению. В состав многих сортов чая (как чёрного, так н зелёного) входит особый вид веществ, которые повышают иммунитет - защитные функции организма и его сопротивляемость различным инфекциям. Полифенолы зелёного чая активно воздействуют даже на вирусы гриппа. Усилить целебный эффект чая могут травы, бальзамы и мёд
6. Чай оказывает на организм тонизирующее воздействие. Его по праву называют эликсиром бодрости. Благодаря содержанию кофеина и некоторых других полезных веществ чай активизирует деятельность центральной нервной системы, в частности головного мозга. Чайный напиток бодрит, поднимает настроение, повышает работоспособность и снимает усталость. Научные исследования показали, что чай способствует улучшению умственных способностей, внимания и памяти. Многие ароматизированные цветочные чаи. например с жасмином или с лепестками розы, обладают антистрессовым ц расслабляющим действием. Благодаря содержанию целого рада витаминов и микроэлементов чай оказывает на ор1анизм комплексное оздоравливающе действие, укрепляет зубы и улучшает зрение. Безусловно, чай не стоит считать панацеей от всех болезней. однако многовековой опыт н современные исследования доказывают его эффективность как натурального оздоровительного средства.
7. Все перечисленные свойства относится только к качественному и правильно заваренному чаю, который употреблён в нужное время и в должной мере. Не следуй пить недоброкачественный чай. полученный в результате неправильной обработки или подвергавшийся неправильному хранению. Кроме того, не рекомендуется пить слишком крепкий и обжигающе горячий чай, а также злоупотреблять чайным напитком (4-5 чашек не очень крепкого свежезаваренного чая в день вполне достаточно для здорового взрослого человека).
8. Содержание в чае важнейших биологически активных веществ, а, следовательно, и полезные свойства напитка зависят от многих факторов. Только качественный чай, собранный и обработанный, но всем правилам чайного искусства, а затем хранившийся при оптимальных условиях, поможет укрепить здоровье н подарит «арии жизненной энергии

ГЛАВА 2.ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Для определения кофеина, танина, витамина С и углеводов были использованы титриметрический и визуально-колориметрический методы анализа.
§2.1.Качественная реакция на кофеин.
В фарфоровую чашку учащиеся поместили 0,1 г чая, добавили 2-3 капли концентрированной азотной кислоты. Смесь осторожно выпаривали досуха. В результате окисления кофеина образуется тетраметилаллоксантин оранжевого цвета. При реакции с концентрированным раствором аммиака это вещество превращается в пурпурат аммония.
Данные анализа сравнивали с эталоном полученным из таблетки цитрамона, содержащего 43% кофеина.

§2.2.Определение глюкозы.

В пробирку помещали 1 мл чая и каплю реактива Фелинга. Держа пробирку наклонно, осторожно нагревали верхнюю часть раствора. При этом нагретая часть раствора окрашивалась в оранжево-желтый цвет вследствие образования гидроксила меди (I), который в дальнейшем переходит в красный осадок оксида меди (I)

§2.3.Определения танина

К 1 мл раствора чая добавляли 1-2 капли хлорида железа(Ш). При наличии танина в чае наблюдали появление темно-фиолетового окрашивания.

§2.4.Определение витамина С.

Основная реакция исследования

Йод очень легко и быстро окисляет аскорбиновую кислоту. В нашем эксперименте использовалось это свойство йода для определения концентрации аскорбиновой кислоты в пробах чая.

Для этого применялся метод титрования. В растворы проб вводился крахмал, который после титрования приобретал синюю окраску.

При прямом титровании аскорбиновой кислоты раствором йода происходит следующая реакция:

C6H8O6 + I2= C6H6O6 + 2HI

Таким образом, 1 моль аскорбиновой кислоты реагирует с 1 моль йода с образованием 1 моль дегидроаскорбиновой кислоты и 2 моль йодид – ионов. Следовательно, эквивалентная масса аскорбиновой кислоты в данной реакции составляет:

Э (С6Н8О6) / 2 =176 / 2 = 88 г/моль.

Это значение потребуется для проведения последующих расчетов.

§2.5.Подготовка раствора титранта и титрование

5%- ю спиртовую настойку йода разбавили дистиллированной водой в 40 раз. Концентрация йода составила 0,005 моль/л.

Раствор крахмала приготовили из расчета 1 г крахмала на 200 мл кипящей воды.

Титрование

Бюретку заполнили раствором йода. Уровень раствора йода вывели на ноль. В коническую колбу для титрования с помощью пипетки отобрали пробу чая, добавили 0, 5 мл раствора крахмала.

Титровали раствором йода при энергичном перемешивании до появления синей окраски, не исчезающей в течении 20 с.

Для точности эксперимента опыт для каждого раствора был выполнен трижды.

ГЛАВА 3. РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ

§3.1.Расчет концентрации витамина С

Расчёт концентрации витамина С в пробах производили по формуле:

с (вит. С) = V(I2) * c(I2) / V(чая);

где с (вит. С) – концентрация витамина С;

V (I2) – объём раствора йода, определённый экспериментально в ходе титрования;

С(I2) – концентрация раствора йода;

V (сок) – объем пробы чая.

Далее был произведен расчет массы витамина С в пробах растворов по формуле:

m(вит.С)= с(вит.С) * 100 * Э(С6Н8О6)

m(вит.С)= с(вит. С) * 100 * 88

m(вит.С)= с(вит. С) * 8800

Таким образом, были рассчитаны значения для всех подготовленных растворов. Все данные были сведены в таблицу.(см Таблица 1)

§3.2.Спектрофотометрическая оценка качества чая и кофе

Оценка качества чая

Навеску чая измельчают до размеров частиц менее 0,1 мм и хранят в

эксикаторе над хлористым кальцием. Для анализа помещают 2,0 г измельченного чая в плоскодонную колбу на 500 мл, вносят 200 мл горячей дистиллированной

воды. Колбу соединяют с обратным холодильником и кипятят

на слабом огне в течение 1 часа, периодически вращая колбу. Затем

содержимое колбы охлаждают под струей водопроводной воды, переносят

в колбу на 500 мл, доводят дистиллированной водой до метки, хорошо перемешивают и фильтруют через бумажный фильтр. После этого отбирают

пипеткой 1 мл фильтрата, переносят его в мерную колбу на 50 мл, доводят

дистиллированной водой до метки и хорошо перемешивают. Полученный

раствор используют для спектрофотометрических измерений. В качестве

контроля используют дистиллированную воду. Спектр снимают через каждые 5 нм в диапазоне 200-350 нм. При таком разведении (40 мг чая на 500

мл воды) в кювете толщиной10 мм для любого образца чая в ультрафиолетовой области от 200 до 350 нм измеряют значения величин светопропускания Т (в процентах).

а) Определение алкалоидов (кофеина)

Математическая зависимость между спектрофотометрическими данными

и результатами химических анализов получена на основе испытаний образцов чая.

Получено уравнение регрессии для расчета кофеина (в %):

КФ = 0,945 + 0,496 lgT220 + 2,504 lgT225 - 1,909 lgT230 -1,526 lgT235+ 2,526lgT285 - 5,434 lgT295 - 17,744 lgT320+ 17,255 lgT325+ 16,736 lgT335 – 11,874lgT345,

где КФ - содержание кофеина, %;

Ti — значение светопропускания при заданной длине волны i, %.

б) Определение фенольных соединений (танина, катехинов)

Получены уравнения регрессии для расчета танина и катехинов (в %):

Т = -33,154 + 1,392 lgT220 - 4,0091gT225 - 4,2671gT260 + 6,233 lgT270 -

- 11,924 lgT300 -11,948 lgT320 - 33,546 lgT325 - 10,386 lgT335 +

+ 56,639 lgT340 +31,652 lgT360,

где Т - содержание танина, %;

Tj — значение светопропускания при заданной длине волны i, %.

КТ = - 83,021 + 9,702 IgT220 - 6,492 lgT230 - 33,248 lgT235 +

+ 64,807 lgT240 - 38,051 lgT260 + 71,812 lgT285 - 27,751 lgT295 -

- 174,259 lgT300 - 291,095 lgT325 + 499,613 lgT335 - 175,347 lgT345 -

+152,202 lgT350,

где KT - содержание катехинов, %;

Ti - значение светопропускания при заданной длине волны i, %.

в) Определение углеводов

Получено уравнение регрессии для расчета углеводов (в %):

СК = - 28,914 - 2,894 lgT225 + 6,086 lgT235 - 30,524 lgT260 +

+ 15,694 lgT265 - 41,672 IgT295 + 56,145 lgT300 - 70,258 lgT305 +

+ 53,920 lgT310 + 57,123 lgT315 - 119,268 lgT325 + 44,899 lgT340 +

+ 55,838 lgT350.

где CK — содержание сырой клетчатки, %;

Ti —значение светопропускания при заданной длине волны i, %.

г) Определение массовой доли золы и экстрактивных веществ

Получены уравнения регрессии для расчета золы и экстрактивных веществ

(в %):

3 = 22,82208 + 0,38220 Т220 - 0,37346 Т240 + 0,53962 Т272 - 0,46386 Т276 -

- 0,57925 Т294 + 0,81853 Т310 + 0,43024 Т320 - 0,79344 Т340,

где 3 — содержание золы, г;

Ti — значение светопропускания при заданной длине волны i, %.

ЭВ = 100,9268 - 0,73257 Т200 + 0,91746 Т239 + 1,70840 Т266 -4,77343 Т283 + 2,08337 Т290 + 4,44314 Т299 -3,43252 Т306 - 1,38729 Т359,

где ЭВ — содержание экстрактивных веществ, %;

Ti - значение светопропускания при заданной длине волны i, %.

2. Оценка качества кофе

Навеску кофе измельчают до размеров частиц менее 0,1 мм и хранят в

эксикаторе над хлористым кальцием. Для анализа помещают 10,0 г измельченного кофе в стакан, вносят 100-150 мл кипящей дистиллированной

воды и кипятят 5 минут. Затем содержимое стакана охлаждают, переносят

в мерную колбу на 200 мл, доводят дистиллированной водой до метки, хорошо перемешивают, отстаивают 2-3 минуты и фильтруют через бумажный фильтр (первые порции фильтрата выбрасывают). После этого отбирают пипеткой 1 мл фильтрата, переносят его в мерную колбу на 100 мл,

доводят дистиллированной водой до метки и хорошо перемешивают. Далее

отбирают пипеткой 10 мл фильтрата, переносят его в мерную колбу на

100 мл, доводят дистиллированной водой до метки и хорошо перемешивают.

Полученный раствор используют для спектрофотометрических измерений.

В качестве контроля используют дистиллированную воду.

Спектр снимают через каждые 5 нм в диапазоне 200-350 нм. При таком

разведении (10 мг кофе на 200 мл воды) в кювете толщиной 10 мм для любого образца кофе в ультрафиолетовой области от 200 до 350 нм измеряют

значения величин светопропускания Т (в процентах).

а) Определение алкалоидов (кофеина)

Математическая зависимость между спектрофотометрическими данными

и результатами химических анализов получена на основе испытаний образцов кофе.

Получено уравнение регрессии для расчета кофеина (в %):

КФ = 6,921891 - 0,04196 T200 + 0,05544 Т220 + 0,13840 Т260 - 0,09285 T269 -

- 0,12384Т360,

где КФ - содержание кофеина, %;

Ti - значение светопропускания при заданной длине волны i, %.

б) Определение массовой доли золы и экстрактивных веществ

Получены уравнения регрессии для расчета золы и экстрактивных веществ

(в %):

3 = 3,745938 + 0,51198 Т208 - 0,70708 T219 - 0,00612 Т295 - 1,04799 Т324 +

+ 1,27291 Т327,

где 3 - содержание золы, г;

Ti - значение светопропускания при заданной длине волны i, %.

ЭВ = 26,67354 - 0,846231Т204 + 6,66861 T211 - 5,99091 T212 + 0,71608 Т311 -

- 0,54873 Т339,

где ЭВ - содержание экстрактивных веществ, %;

Ti - значение светопропускания при заданной длине волны i, %.

Обсуждения результатов.

Для определения кофеина, танина и углеводов использовали визуально-колориметрический методы, которые показали, что кофеина в зеленом листовом чае содержится больше, чем в зеленном пакетированном. Не большое количество кофеина находилось в черном чае, что судили по окраске, сравнивая со стандартом (43% кофеина в таблетке цитрамона). Исследования чая на танин показали, что фиолетовая окраска после добавления хлорида железа (III) у зеленого чая была интенсивнее, чем у черного. На основание этого опыта сделали вывод, что танина содержится в зеленом чае больше, чем в черном. Качественная реакция на углеводы показали, что они содержатся в чае в небольшом количестве, так как осадка наблюдали в небольшом количестве.

Для определения аскорбиновой кислоты использовали титриметрический метод.

Результаты исследования представлены в таблице 1. Как видно из неё, витамина С в зеленом чае больше, чем в черном. Содержание аскорбиновой кислоты во время переработки листа значительно снижается, что связано с высокой температурой при сушке, при которой витамин легко разрушается, и с окислительными процессами во время скручивания и ферментации. Поэтому содержание витамина С в зеленом чае примерно в два раза больше, чем в черном.

Таблица 1. Содержание витамина С в чае.

п/п

Наименование чая

V (раствора йода), мл

V(р-р чая), мл

m (вит. С), г

   

1

2

3

средние

   

1.

Азерчай (зеленый)

31

30

31

30,7

35

38,97

2.

Сауасен (черный)

22

22

22

22

50

19,36

3

Пакетированный чай «Зеленый дракон»

23

24

25

24

42

25,14

4

Пакетированный чай «Цейлонский»

25

25

24

24,7

47

23,40

Новый спектрофотометрический метод для оценки качества чая и кофе позволяет практически получить большой объем информации с такой же точностью, как и традиционные методы. Применение экспресс- методов позволяют использовать зависимость между спектральной характеристикой и содержанием кофеина, танина, катехина, сырой клетчатки, золы и экстрактивных веществ в чае и кофе.

Оценим информативность спектрофотомерии по отношению к основным показателям качества кофе.

На рисунках 1, 2 и 4 представлены несколько кривых зависимость оптической плотности (а) и светопропускания (б) от длины волны, так как для получения оптимальных результатов измерения и соответствия закону Ламберта - Бера необходимо, чтобы поглощение было в диапазоне линейности прибора. Подходящий диапазон оптимальных измерений, в котором коэффициент поглощения прямо пропорционален концентрации, должен находиться в диапазоне 0,3 <D <2,5. Результаты исследования показали, что необходимо основной раствор кофе разводить в 10 раз, а черный пакетированный чай – в 5 раз.

Каждое вещество поглощает свет по-разному, существует уникальная и конкретная взаимосвязь между веществом и его спектром. Спектр использовали для количественного определения пищевкусовых веществ в чае и в кофе, которые представлены на рисунках 1 - 6. Высота пиков поглощения прямо пропорциональна концентрации вещества. Таким образом, в уравнение регрессии использовали светопропускания при заданной длине, которой соответствует диапазон увеличение коэффициенту пропусканию.

См. Приложение 1

Из таблицы 2 видно, что содержание кофеина и экстрактивных веществ одинаково в растворимом натуральном и натуральным жаренным кофе. Количество минеральных веществ (определяемое вещество зола) в жаренном натуральном кофе больше, чем в растворимом. Содержание определяемых веществ в натуральном жаренном кофе соответствуют кофе высшего сорта [1].

Таблица 2. Содержание алкалоидов, золы и экстрактивных веществ в кофе.

Название кофе

Определяемые вещества, в %

Кофеин

зола

Экстрактивных веществ

Натуральный жаренный кофе «Эспрессо» 1

0,70

3,94

26,45

Натуральный жаренный кофе «Эспрессо» 2

0,004

2,66

26,46

Растворимый натуральный кофе 1

0,73

2,19

28,87

Растворимый натуральный кофе 2

-2,90

14,98

22,63

Чайный лист характеризуется богатым набором химических компонентов, большинство которых в процессе технологической переработки подвергается биохимическим, термохимическим и теплофизическим изменениям. В основе производства чая лежат три типа процессов: ферментативный, термический и механический. Содержания катехинов и сырой клетчатке в зеленном чае должно быть больше, чем в черном, согласно [2,3]. Расчётные значения этих веществ, которые представлены в таблице 3, выше в черном чае, чем в зеленном, так как спектр снимали через 4 дня. Это, по – видимому, связано с окислительными процессами, которые происходят с чаем под действием кислорода воздуха.

Содержания кофеина в зеленном чае больше, чем в черном (таблица 3), что хорошо коррелируют с визуально-колориметрическим методом.

Таблица 3. Содержание алкалоидов, углеводов, золы и экстрактивных веществ в чае.

Названия чая

Определяемые вещества, в %

Кофеин

Танин

Катехин

Сырая клетчатка

зола

Экстрактивных веществ

Зеленый чай пакетированный

1,51

11,92

30,58

18,52

5,93

5,29

Зеленый листовой чай

1,82

10,53

23,44

14,21

3,84

18,12

Черный листовой чай

1,21

15,78

32,61

29,66

8,63

-15,94

Черный пакетированный чай 1

1,56

16,14

40,47

29,01

6,17

-16,69

Черный пакетированный чай 2

2,94

7,00

20,99

2,16

14,25

-1,74

Черный пакетированный чай 3

2,36

10,78

29,28

13,34

2,00

15,85

Выводы:

Определены визуально-колориметрическим методом кофеин, танин и углеводы.

Титраметрическим методом рассчитана концентрация витамина С. Доказали, что L- аскорбиновой кислоты в зеленом чае в два раза больше, чем в черном.

Предложен, спектрофотометрический метод для оценки качества чая, который позволяет по уравнении регрессии рассчитать процентное содержания кофеин, танин, катехин, сырую клетчатку, минеральные вещества и экстрактивные вещества.

Предложен, спектрофотометрический метод для оценки качества кофе, который позволяет по уравнении регрессии рассчитать процентное содержания кофеин, минеральные вещества и экстрактивные вещества.

Доказано, что кофеина и экстрактивных веществ больше в зеленом чае.

Для снятия спектра на спектрофотометре необходимо проводить в день приготовления растворов для исключения окислительных процессов.

ЛИТЕРАТУРА.

http://studbooks.net/792169/marketing/ekspertiza_kachestva_rastvorimogo_kofe

http://jhana.ru/tea/26-tea-encyclopedia-chapten5.html#Изменения химического состава чайного листа при производстве зеленого чая

http://bookitut.ru/Encziklopediya-czelebnogo-chaya.15.html#a15.Khimicheskij-sostav-chajnogo-lista

https://ru.wikipedia.org/wiki/

http://www.hemi.nsu.ru/slovar.htm

https://znaytovar.ru/new2148.html

http://volshebnaya-eda.ru/product/prochee-product/poleznye-svojstva-chaya-ximicheskij-sostav-chaya/

Лабораторно-практические работы по химии . 10 – 11 / Н.С. Куприянова. – М: Гуманитар. Изад. Центр ВЛАДОС, 2007. – 239с



Приложения 1

а) б)

Рис. 1. Зависимость оптической плотности (а )и светопропускания (б) от длины волны для молотого кофе.

а) б)

Рис. 2. Зависимость оптической плотности (а) и светопропускания (б) от длины волны для растворимого кофе.

а) б)

Рис. 3. Зависимость оптической плотности (а) и светопропускания (б) от длины волны для черного листового чая.

а) б)

Рис. 4. Зависимость оптической плотности (а) и светопропускания (б) от длины волны черного пакетированного чая.

а) б)

Рис. 5. Зависимость оптической плотности (а) и светопропускания (б) от длины волны для зеленого листового чая.

а) б)

Рис. 6. Зависимость оптической плотности (а) и светопропускания (б) от длины волны для зеленого пакетированного чая.

Просмотров работы: 826