VI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ЧАЯ И КОФЕ

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Мурманцева В.С. 1

---

1МАОУ "МБЛ"

Иванова Н.А. 1

---

1МАОУ "МБЛ"

Работа в формате PDF

270.7 KB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

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, %;

T_i — 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, %;

T_j — 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, %;

T_i - 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, %;

T_i —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;

T_i — 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, %;

T_i - 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, %;

T_i - 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.

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.

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.

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.