VI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Белый волшебник-крахмал
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
Использование крахмала человеком известно давно. В настоящее время заинтересованность в изучении крахмала объясняется тем, что он, являясь полисахаридом, способствует увеличению массы тела. Некоторые диетологи считают крахмал главной причиной ожирения. Но нельзя забывать о положительных свойствах крахмала.
Актуальность темы заключается в том, что крахмал получил достаточно широкое применение. Так, например, он используется в пищевой промышленности, в фармацевтических и медицинских целях, в строительной области, в бумажной промышленности, используется как наполнитель, в текстильной промышленности, используется для обработки тканей. Из всех углеводов в рационе человека, крахмала он потребляет больше всего. Это связано с тем, что крахмал содержится в большинстве основных продуктов питания: муке, крупах, овощах. Повсеместное использование крахмала в России начиналось с 13 века, когда Пётр I привёз из Европы картофель.
В своей работе я поставила себе цель:
Изучить свойства вещества крахмал и научиться самой получать его.
Для этого мне нужно было решить следующие задачи:
1. Изучить строение крахмала. Его физические и химические свойства.
2. Научиться получать крахмал в домашних условиях.
3. Узнать, как обнаружить крахмал в природе.
4. Изучить области применения крахмала.
Предположили, что если подробнее изучим крахмал, познакомимся с его свойствами, то эти знания помогут нам оценить пользу и вред продуктов, которые мы употребляем в пищу и, возможно, внести изменения в свой рацион питания.
Методика: анализ литературы, информационных ресурсов, проведение опытов.
Началось всё с того времени, когда меня заинтересовал фокус, который мама проводила на кухне. Почему, если в компот добавить какой-то белый порошок и нагреть, то он превратится в кисель. Так что же это за порошок? Что за волшебство?
Ответ я нашла в науке «Химии». А это рассыпчатое вещество называют крахмалом.
Появление крахмала в жизни людей
К рахмал появился в жизни людей с того момента, когда человек начал собирать клубни, стебли, плоды различных растений, для употребления в пищу.
Слово «КРАХМАЛ»
Слово «КРАХМАЛ» произошло от немецкого Kraftmehl (состоит из двух корней Kraft – «сила» и Mehl – «мука». В русском языке звучало как «скорб»- скрипучий хруст порошка.
Строение крахмала
Современная химия говорит, что Крахмал – это углевод, органическое вещество, состоящее из УГЛЕРОДА, ВОДОРОДА и КИСЛОРОДА.
Его Химическая формула (С6Н10О5)n (Це шесть Аш десять О пять) в энной степени. Это - длинная цепочка соединенных между собой молекул альфа-глюкозы. Крахмал — химический родственник сахара. Но его молекулы слишком большие, поэтому для нашего языка крахмал безвкусный.
К рахмал на самом деле состоит из смеси амилозы и амилопектина.
Молекулы амилозы похожи на спираль. Молекула амилопектина выстроена в виде веточки. Общее число звеньев глюкозы в амилозе и амилопектине может достигать десятков и сотен тысяч!
Амилоза и амилопектин образуют крахмальное зерно: веточки амилопектина образуют каркас шарика, а внутри упакованы клубочки молекулы амилозы.
Крахмальные зерна или одна крупинка крахмала - очень маленькие, в 10 раз меньше миллиметра, а по форме напоминают слегка вытянутые шарики.
У всех растений крахмальные зёрна отличаются: картофельные и рисовые – круглые, у риса - меньше размером, а банановые - овальные и крупные.
А в стебле на рисунке крахмал расположен там, где окрашено синим цветом, остальное - волокна растения и другие вещества.
Образование крахмала в растениях
Крахмал, в растениях образуется под действием света. Крахмал — это питательное вещество.
Растения откладывают его «про запас». Крахмал содержится в листьях и стеблях почти всех растений.
Человек уже давно использует в пищу богатые крахмалом растения — картофель, рис, пшеницу, кукурузу, рожь, ячмень, овёс. Это сытный продукт.
А в тропических странах известны такие растения: батат (сладкий картофель), крахмалы маниока и сага.
Физические и химические свойства
Физические свойства.
Б елый безвкусный порошок
в холодной воде не растворяется;
в горячей воде набухает и образует густой гель;
порошок крахмала при сжатии в руке "хрустит».
Х имические свойства.
Крахмал может гореть. Например, когда я нагрела соль на сковороде, то она стала горячей, но не изменила ни запах, ни цвет. А нагрев крахмал, я увидела, что он начинал дымиться.
В 1815 г. Ф. Штромейер открыл качественную реакцию на крахмал (посинение при добавлении йода). Теперь я знаю, как определить крахмал в продукте. Капнул йод и смотришь: есть синий цвет - есть крахмал!
Крахмал под действием ферментов или нагревании с кислотами подвергается гидролизу. Образуются сначала декстрины, а затем – глюкоза. При переходной стадии образуется сладкая патока – смесь декстринов и глюкозы (как в конфетах «Коровка»).
Например, если я долго жую кусочек белого хлеба - он становится сладким (потому что образуется сладкая глюкоза).
Получение крахмала
К РАХМАЛ ИЗ КАРТОФЕЛЯ я теперь научилась делать СВОИМИ РУКАМИ!
Очистила пару картофелин, и натёрла их на мелкой тёрке. Кашицу размешала в миске с холодной водой. Крахмальные зёрна перейдут в воду. Вода при этом помутнела.
Когда крахмал осел на дно, я осторожно слила воду.
Осадок выложила на чистый лист бумаги.
Положила на окно над батареей, где тепло и дождалась, когда высохнет. Крахмал готов!
И, наконец, я решила проверить, в каких же продуктах содержится крахмал.
Д ля этого мне понадобиться пипетка и йод-реактив. А также различные продукты. Я проверила на содержание крахмала РИС, ХЛЕБ, МАКАРОНЫ, ГРЕЧКУ, в целом 20 продуктов.
Р езультаты моей проверки показаны в таблице.
П риведу некоторые примеры:
Конфета «Коровка» не реагирует на йод, нет синей окраски, ведь в составе содержится патока, а не чистый крахмал.
Так же и печенье дает синюю реакцию на йод, но затем цвет быстро исчезает. Я думаю, это происходит потому, что крахмала в печенье немного.
Хлеб и макароны дают сильную реакцию на крахмал (хлеб - большую, макароны - меньшую). Реакция на йод ярко синяя.
У картофеля легко отделяется его сок, окрашенный йодом в синий цвет.
Неожиданные результаты получились при анализе колбасы и кетчупа.
На таблице эти строки выделены красным цветом.
Я обнаружила в этих продуктах крахмал.
Оказывается, иногда крахмал кладут в продукты не для хорошего вкуса, а для большего веса продукта, или сделать его более густым. Часто такими продуктами выступают такие вкусности, как мёд, сметана, колбаса.
В моем опыте сметана, копчёная колбаса и мёд были хорошего качества, а вот куриный рулет содержал незначительное количество крахмала (Показать на таблице!!!).
Применение крахмала
Зёрна крахмала не изменяются тысячелетиями, и этим пользуются археологи. С помощью анализа крахмальных зёрен, прилипших, например, к каменной мотыге или черепку определяют, что выращивали и употребляли в пищу древние люди.
В промышленности давно используют свойства крахмала:
В Древнем Китае бумагу покрывали слоем рисового крахмала.
В Древнем Египте 4000 лет назад склеивали листы папируса клейстером.
В Европе пудрили парики и лицо.
А с 16-го века начали изготавливать спирт.
Делали краску для рисования.
Использовали как основу для лекарств.
Получали клей для обоев и ткани.
Римляне уже в I веке нашей эры применяли крахмал не только как клей, но и при стирке белья.
Крахмалили бельё и в средневековой Европе, и на Руси, особенно пышные рюши и кружевные воротники.
Плёнка крахмала делает ткань плотнее, защищает от загрязнения.
В наше время крахмал используют для тех же целей, что и в далёком прошлом (ну разве что волосы не пудрят).
В кулинарии, например, готовят кисель, а ещё загустители для кремов, соусов, начинок. Для производства тортов и конфет.
А теперь немного фантастики! Необычное применение нашли ученые в 90-е годы 20-го века
Новый специальный крахмал можно использовать:
К ак стиральный порошок,
Как удобрение для растений.
Как огнезащитное покрытие для деревянных домов.
Как эффективный огнетушитель при пожарах в лесу, например.
Известно также, что в Америке и Китае разрабатывают вариант топлива для автомобилей из растительного сырья, богатого крахмалом (из кукурузы, например).
Заключение
За время моего исследования я многое узнала о крахмале.
Научилась получать его в чистом виде. Я достигла цели и разгадала, почему компот превращается в кисель. Крахмал - не просто белый безвкусный порошок. Это «белый волшебник», у которого еще много тайн. В будущем я продолжу изучение свойств крахмала и других химических тайн .
Список литературы
1. Аликберова Л.Ю. Занимательная химия. М. «Аст-Пресс», 1999
2. Ольгин О. Забавная химия для детей. М.: «Детская литература», 1997
3. Савина Л.А. Я познаю мир. Химия. М.: Издательство «АСТ», 1999
4. Материал из Википедии – свободной энциклопедии
5. http://tolkslovar.ru/
6. http://www.slova.ru/article/14184.html
ОТЗЫВ на исследовательскую работу
Ученик(ца) (фамилия, имя полностью) ______________________________________________________________________
МБОУ Школа № _____________класс_____________________
Руководитель работы (фамилия, имя полностью) _______________________________________________________________________
Название работы _____________________________________________________________________________________________________________________________________________
Критерии оценивания работы:
Соблюдение требований к оформлению работы ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________Объем изученного материала ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Познавательная ценность, актуальность, практическая и теоретическая значимость изученного материала ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Проблема, гипотеза, цель, задачи работы ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Исследовательское мастерство (аргументы, выводы; грамотность, логичность изложения материала, соблюдение научного стиля изложения) ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Достоинства работы ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
ЗАКЛЮЧЕНИЕ: работа рекомендована к защите на городской межшкольной конференции «Первые шаги в науку» в секции ___________________________________________________________________
Подпись рецензента (расшифровка подписи)
«____»___________201__года