Что полезнее: морковь или смородина?

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

Что полезнее: морковь или смородина?

Шихавцова И.В. 1Достовалова П.А. 1
1МБОУ-СОШ №8
Ивашко И.В. 1
1МБОУ-СОШ №8
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.

Казалось бы – морковь и смородина! Какие разные растения! Что может быть у них общего? Овощ и ягода, оранжевое и чёрно-фиолетовое … А общего очень даже много! И главное – они растут в Сибири, и радуют нас всю зиму!

Как известно, для полноценного питания человеку помимо белков, жиров и углеводов требуются ещё и витамины, а также многие минеральные вещества, полезную составляющую которых называют обычно «микроэлементами». Главными источниками этих веществ, как известно, являются овощи, фрукты или их производные – соки, морсы, компоты. О полезности этих продуктов в зимний период имеются в литературе противоречивые сведения: с одной стороны – польза безусловная, с другой стороны – фрукты в большинстве своём привозные, долгохранящиеся, с применением консервантов, а напитки вообще сплошная «химия»: красители, подсластители, консерванты, разбавители – словом, сплошная фальсификация. Так как же восполнять зимой сибирякам дефицит витаминов и минеральных веществ? И здесь сам собой напрашивается закономерный вывод: употребляя в пищу те ягоды, фрукты и овощи, которые произрастают в нашей местности, то есть привычны, а потому полезны нашему организму. Проанализировав исследовательские работы из интернета на подобную тематику, мы заметили, что объектом исследования в соках являются или витамин «С», или красители, а вот минеральный состав исследован мало. Кроме того, основу профессионального анализа состава соков составляет метод хроматография с использованием таких реактивов, которых нет в школьной лаборатории. Но в ходе поисков методики исследования мы нашли способ определения составов ионов по образующимся кристаллам солей, и решили опробовать этот метод для определения состава сока. Для исследования решили взять морковь и также замороженные ягоды чёрной смородины, выращенные на даче, составляющие естественный запас витаминов сибиряков в зимнее время. Кто же из них победит? Какое растение окажется более «богатым» на полезные вещества?

1.2 Цель.

Исследование химического состава овощей и ягод на примере моркови и смородины чёрной.

1.3 Задачи.

Изучить информацию о химическом составе моркови и чёрной смородины, а также о влиянии этих веществ на организм.

Выявить и систематизировать методики по определению состава растений, в том числе качественные реакции на витамины и минеральные вещества.

Провести химический анализ состава морковного сока и сока чёрной смородины.

Проанализировать полученные результаты, сделать выводы.

1.4. Объект исследования – химический состав растений.

1.5. Предмет исследования – морковь и чёрная смородина.

1.6. Гипотеза. Так как морковь – овощ, а смородина – ягода, они различаются по своему химическому составу.

1.7. Методы исследования.

Теоретический: обзор литературных и интернет-источников, анализ и систематизация полученных сведений, сравнение, формулирование выводов.

Практический: проведение химического эксперимента по качественному обнаружению химических веществ в составе морковного сока.

II.Основная часть

2.1.Степень изученности вопроса о химическом составе моркови и чёрной смородины, а также о влиянии этих веществ на организм.

Из литературных источников и сети Интернет мы узнали:

о входящих в состав овощей и ягод полезных веществах;

о влиянии этих веществ на организм;

об использовании моркови и чёрной смородины в лечебных целях;

о мерах предосторожности при употреблении данных продуктов.

Систематизировав данную информацию, мы получили следующее:

2.1.1. Витамины и минеральные вещества, входящие в состав моркови и смородины, мг/100 г

Наименование

Na

К

Са

Mg

Р

Fe

Mn

мкг

β-каротин

(провитамин А)

В1

В2

РР

С

Морковь

21

130

19

7

26

0,6

200

9,0

0,01

0,02

0,16

5,0

Смородина

32

350

36

31

33

13

180

0,1

0,03

0,04

0,4

200

2.1.2. Значение некоторых витаминов и микроэлементов для организма.

Название

Роль в организме

Витамин А (Ретинол)

необходим для роста, дифференциации и сохранения функций эпителиальных и костных тканей, а также для размножения, важен в механизме зрения

Витамин В1, тиамин

 модулирует передачу нервного импульса, оказывает антиоксидантное действие,повышает усвояемость пиши, способствует лучшему обмену

Витамин В2 рибофлавин

входит в состав зрительного пурпура, защищая сетчатку глаза от вредного действия ультрафиолетовых лучей.

Витамин С

укрепляет организм против инфекционных заболевании

Ион натрия

межклеточный и внутриклеточный элемент, участвующий в создании необходимой буферности крови, регуляции кровяного давления, водного обмена, активизации пищеварительных ферментов, регуляции нервной и мышечной ткани.

Ион калия

регулирует кислотно-щелочное равновесие крови, участвует в передаче нервных импульсов, активизирует мышечную работу сердца, благотворно влияет на работу кожи и почек.

Ион кальция

составляет (вместе с фосфором) основу костной ткани, влияет на процессы, происходящие в нервно-мышечной и сердечно-сосудистой системах, влияет на свертываемость крови.

Ион магния

участвует в формировании костей, регуляции работы нервной ткани, обмене углеводов и энергетическом обмене, улучшает кровоснабжение сердечной мышцы

Сера (сульфат-ион)

входит в состав белков в виде серосодержащих аминокислот (метионина и цистина), а также в состав некоторых гормонов и витаминов, необходим для деятельности печени.

Фосфор (фосфат-ион)

важнейший элемент, входящий в состав белков, нуклеиновых кислот, костной ткани. Соединения фосфора принимают участие в обмене энергии, с их превращениями связаны мышечная и умственная деятельность, жизнеобеспечение организма. Фосфор влияет на деятельность сердца и почек.

Ион железа

влияет на кроветворение, участвует в образовании гемоглобина, в дыхании, в реакциях иммунитета.

Витамин РР (никотиновая кислота)

участвуюет в клеточном дыхании и обмене белков, регулирует высшую нервную деятельность и функции органов пищеварения.

Вывод:

По витаминному составу смородина лидирует в витамине С, а морковь – в провитамине А. По элементному составу более богата смородина.

Таким образом, смородину можно считать ягодой, отвечающей за наш иммунитет, а морковь – овощ, охраняющий наше зрение, что очень важно в холодное, тёмное время года – зимой.

2.1.3. Использование моркови и чёрной смородины в лечебных целях.

Название

Использование в лечебных целях.

Морковь

Поливитаминный продуктам, а значит укрепляет здоровье в целом и повышает иммунитет.

Оказывает благотворное влияние на работу органов пищеварения, стимулирует перистальтику кишечника и помогает от запора, избавляет от глистов.

Противовоспалительное действие - при лечении кашля и насморка: им можно полоскать горло и капать в нос.

При наружном применением можно лечить повреждения кожи: ожоги, обморожения, воспаления, угри.

Смородина

Поливитаминное средство, содержащее поливитамины С и Р, для повышения сопротивляемости и улучшения аппетита

Мочегонное, противопоносное, потогонное средство; при туберкулезе лимфатических желез, заболевании печени и желчевыводящих путей, почечнокаменной болезни; золотухе, воспалении мочевого пузыря.

Сироп из свежих плодов назначают при коклюше, заболеваниях горла.

Сок черной смородины повышает эластичность кровеносных сосудов, улучшает память, снимает отеки, обладает спазмолитическим действием.

При чувствительных, кровоточащих деснах.

Вывод.

1. Сходство: поливитаминные средства, повышают иммунитет, оказывают благотворное влияние на пищеварительную систему, применяют при простуде.

2. Различие: разное действие на работу кишечника, у смородины сильнее выражено противовоспалительное действие благодаря повышенному содержанию витамина С.

2.1.4. Меры предосторожности при употреблении данных продуктов.

Название

Противопоказания

Причины

Морковь

При сахарном диабете

При обострении гастрита или язвенной болезни

Витамин А не так безобиден. При употреблении в чрезмерных количествах он может вызвать даже симптомы интоксикации: вялость, головную боль, тошноту и рвоту.

Слишком сладкий

В нем содержится достаточно большое количество органических кислот и витамина С

Смородина

При тромбофлебите, длительное и неограниченное ее потребление может привести к повышенной свертываемости крови.

При повышенной кислотности желудка, язве желудка и двенадцатиперстной кишки, при гиперацидных гастритах

При гепатите.

100% сок черной смородины может вызвать аллергическую реакцию особенно у детей, хотя в разумных дозах способствует повышению гемоглобина в крови.

высокое содержание в черной смородине витамина К и фенольных соединений

много кислот

Вывод. При наличии серьёзного заболевания или в период его обострения необходимо с осторожностью относиться к своему питанию.

2.2. Обзор методик обнаружения веществ, входящих в состав растений.

Выявив, что в состав растений входят белки, жиры, углеводы, витамины, красители и неорганические вещества, мы изучили методики их обнаружения (Приложение 2-5) и провели сравнительный анализ методов обнаружения соединений, входящих в состав растений, оценив доступность каждого способа, его достоинства и недостатки. Результаты оформили в виде таблицы.

Сравнительный анализ методов определения состава растений

Метод определения

Определяемое вещество

Достоинства

Недостатки

Вывод: возможность использования в школьной лаборатории

Хроматография

Витамины, ионы, красители, органические вещества, красители

Высокая точность

Использование токсичных реагентов, возможность ошибки при неточности проведения, отсутствие материалов

Частичное использование

Качественные реакции (цветные)

Ионы, витамины, белки, углеводы

Наглядный результат

Содержание определяемого вещества должно быть значительным. Реактивы на многие витамины ядовиты.

Применим при определении больших количеств веществ.

Микрокристалло

Скопический метод

Ионы

Количественное определение вещества

Неточность определения

Применим, вызывает интерес

Адсорбция

Красители

Количественное определение вещества

Неточность

Применим

Титрование

Витамин С, кислоты и др.

Количественное определение вещества

Возможная неточность

Применим

Вывод.В результате данного этапа исследования мы определились с выбором методов обнаружения состава моркови и черной смородины: витамин С будем обнаруживать титрованием, ионы методом микрокристаллоскопии, а глюкозу – качественной реакцией. Определение же красителей проведем всеми способами, но в сравнении с магазинными соками.

III. Практическая часть.

3.1. Определение витамина С методом иодометрического титрования.

Оборудование и реактивы: пипетки , химические стаканы, спиртовой раствор йода (5%), раствор крахмала (1%), свежевыжатый морковный сок, сок чёрной смородины.
Ход работы:
Отмерить 20 мл сока и разбавить его водой до объема примерно 100 мл , добавить несколько капель крахмала. В качестве окислителя используется раствор йода. Для удобства 5%-ный раствор йода разбавить водой в 40 раз, при этом получится 0,125%-ный раствор, 1 мл которого соответствует 0,875 мг аскорбиновой кислоты. Затем провести титрование этим раствором йода исследуемого сока до появления устойчивого синего окрашивания крахмала, которое говорит о том, что вся аскорбиновая кислота окислилась.

Перевести мл затраченного раствора иода в мг аскорбиновой кислоты, решая пропорцию.

Результат.

Реагент

Количество иода, мл

Количество аскорбиновой кислоты, мг в 100 мл

Данные по аскорбиновой кислоте из литературы

Погрешность, %

1.

Морковь

1,2

5.25

5

5%

2.

Смородина

49

214

200

7%

Вывод. Иодометрическое титрование является достаточно точным методом количественного определения содержания аскорбиновой кислоты. Однако яркоокрашенные соки моркови и чёрной смородины затрудняют точное определение изменения окраски.

3.2. Микрокристаллоскопическое определение ионов.

Реактивы: дистиллированная вода; 10%-ный раствор соляной кислоты (HCl), 1%-ные растворы серной (H2SO4), азотной (HNO3) и щавелевой кислот; 1%-ные растворы солей гидротартрата натрия, молибдата аммония ((NH4)2MoO4), ацетата свинца (Pb(CH3COO)2), нитрата серебра (AgNO3); смесь следующего состава: 1 г гидрофосфота натрия ( Na2HPO4), 4 г хлорида аммония (NH4Cl ), 6 г гидроксида аммония (NH4O ), 2 г лимонной кислоты в 250 мл воды; этиловый спирт.

Ход работы.

1. Провёли контрольные реакции на обнаружение ионов химических элементов кальция, фосфора, серы (в составе сульфат – ионов ), калия, магния. В качестве контроля использовали готовые растворы солей, содержащих эти элементы. Во время сравнительного эксперимента использовали разбавленные и профильтрованные соки моркови и смородины.

2. На предметное стекло стеклянной палочкой помещали рядом две капли – исследуемого раствора и необходимого реактива.

3. При помощи чистой стеклянной палочки с заострённым концом соединяли обе капли перемычкой ( в результате взаимодействия растворов образуются продукты реакции ).

4. Оставляли препараты на сутки сохнуть в теплом месте.

5. Рассматривали образовавшиеся кристаллы в микроскоп.

6. Фиксировали изображение кристаллов с помощью документ-камеры через компьютер.

7. Сравнивали образовавшиеся кристаллы с контрольными кристаллами из реактивов и с эталонными рисунками из первоисточников.

Приложение № 6. Микрокристаллоскопическое определение ионов

химический

элемент

реактив

химическая реакция

1. Кальций (Ca )

1) 10% серная кислота, H2SO4

2) щавелевая кислота,

H2C2O4

CaCl2 + H2SO4 = CaSO4↓ + 2HCl

сульфат

кальция

H2C2O4 + CaCl2 = CaC2O4↓ + 2HCl

оксалат

кальция

2. Фосфор (P )

1) молибдат

аммония,

(NH4)2MoO4

_________

4. Сера ( S )

1) нитрат серебра,

AgNO­3

2) ацетат свинца,

Pb(CH3COO)2

K2SO4 + 2AgNO3 = Ag2SO­4↓ + 2KNO3

сульфат

серебра

K2SO4 + Pb(CH3COO)2 =

= PbSO4+ 2CH3COOK

сульфат

свинца

5. Калий ( K )

гидротартрат

натрия –

натриевая соль винной кислоты,

NaHC4H4O6

2NaHC4H4O6 + K2SO4 =

= 2KHC4H4O6+ Na2SO4

гидротартрат

калия

6. Магний ( Mg )

реактив из смеси

гидрофосфата натрия, хлорида аммония, гидроксида аммония и

лимонной кислоты

___________

Результаты. Результат представлен в виде таблицы Приложение 7.

Были обнаружены ионы Ca2+, K+, Mg2+, SO42-,PO43-.

Форма кристаллов зависит от скорости кристаллизации.

Одиночные кристаллы лучше видны в разбавленных растворах.

Не все обнаруженные кристаллы совпадают по форме с эталонным рисунком (в частности, кристаллы виннокислого калия).

Ионы кальция очень хорошо обнаруживаются реактивом серной кислотой с образованием кристаллов гипса, а реакция с щавелевой кислотой не получилась.

Приложение 7. Результаты микрокристаллоскопического исследования соков моркови и чёрной смородины.

Ион

Формула кристалла

Фото кристалла в исследуемом образце моркови

Фото кристалла в исследуемом образце смородины

Рисунок кристалла

Фото кристалла реактива (контроль)

К+

KHC4H4O6

       

Ca2+

CaSO4

       

Mg2+

         

SO42-

PbSO4

       

РО43-

         

Выводы: 1. Микрокристаллоскопический метод обнаружения ионов позволяет идентифицировать ионы в очень разбавленных растворах.

2. И морковь, и смородина содержат одинаковые ионы.

3.3. Обнаружение глюкозы.

В пробирку наливают 1-2 мл раствора сока и равный объем 10%-ного раствора гидроксида натрия. К смеси прибавляют при встряхивании по каплям 5%-ный раствор сульфата меди(II) до появления неисчезающей мути. Осторожно нагревают верхнюю часть содержимого пробирки. Появляется желтое окрашивание (гидроксид меди(I)), переходящее в оранжево-красное (оксид меди (I)), что указывает на наличие глюкозы.

Результат. И морковь, и смородина содержат глюкозу.

3.4. Сравнение свойств натуральных и искусственных пигментов.

Были использованы все методы определения красителей (Приложение 3).

Для сравнения с красителями моркови и смородины были взяты растворы искусственных красителей красного, желтого и зеленого цветов.

Все способы наглядно показали отличия искусственных красителей от натуральных.

Вывод.

Натуральные красители моркови и смородины разрушаются в щелочной среде, не окрашивают шерстяную нить и не адсорбируются активированным углем и мелом.

Данные методики позволяют обнаружить искусственные красители в соках и других пищевых продуктах.

IV. Результаты

1. По литературным источникам и сети Интернет мы узнали о химическом составе моркови и смородины, об их использовании, в том числе и в лекарственных целях.

2. Для проведения химического исследования в школьной лаборатории мы рассмотрели многие способы обнаружения веществ в составе растительного сырья, сравнили их и отобрали для своего эксперимента.

3. Провели качественное обнаружение в моркови и ягодах чёрной смородины глюкозы, ионов магния, кальция, калия, сульфата и фосфата, а также количественное определение аскорбиновой кислоты (витамина С).

4. Опробовали метод микрокристаллоскопии для обнаружения ионов.

5. Использовали для фиксирования микроснимков документ-камеру.

6. Сделали выводы по каждому этапу исследования.

V. Выводы.

1. Морковь и смородина – ценные источники витаминов, углеводов, макро- и микроэлементов, а потому незаменимы в питании сибиряков в зимнее время. Химический состав их сходен. По витаминному составу смородина лидирует в витамине С, а морковь – в провитамине А. По элементному составу более богата смородина. Таким образом, смородину можно считать ягодой, отвечающей за наш иммунитет, а морковь – овощ, охраняющий наше зрение, что очень важно в холодное, тёмное время года – зимой.

2. В школьной лаборатории возможно качественное определение состава растений, особенно витамина С, глюкозы, ионов кальция, магния.

3. Микрокристаллоскопический метод обнаружения ионов позволяет идентифицировать ионы в очень разбавленных растворах. А современная техника помогает запечатлеть в фотографии то, что раньше зарисовывали вручную.

VI. Список литературы

1. В.И. Астафуров. Основы химического анализа. – М., «Просвещение», 1982.

2. А.П. Крешков. Основы аналитической химии. В 2х томах. – М., «Химия», 1970, 160 стр.

3. Г.В. Крылов. Травы жизни и их искатели. Зап-Сиб кн. изд-во, 1972. Страниц: 448.

4. Ольгин О.М. Опыты без взрывов. - Москва, "Химия", 1986, 260 с.

5. Химический анализ лекарственных растений. Под редакцией проф. Н.И. Гринкевич, доц. Н.Л. Сафронич. – Москва, «Высшая школа», 1983 г.

6. Методика обнаружения красителей. http://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_94303/?frame=38

7. http://olife.tv/blog/plants/chem-polezen-morkovnyiy-sok-sostav-kaloriynost-poleznyie-svoystva-protivopokazaniya.html Чем полезен морковный сок: состав, калорийность, полезные свойства, противопоказания

Просмотров работы: 30