VI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Исследование содержания йода в продуктах питания и проблема йодного дефицита

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Расторгуева В.А. 1

---

1МАОУ "Лицей №97 г. Челябинска"

Нуштайкина  О.А. 1

---

1МАОУ "Лицей №97 г. Челябинска"

Работа в формате PDF

1 MB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Существует теория, что гибель неандертальцев 30 000 лет назад связана с нехваткой йода в их питании. Это привело к снижению интеллектуальных способностей и выраженной физической слабости.

Берлин-Хеми Менарини

Введение

В настоящее время в мире возросло внимание к проблеме дисбаланса йода в системе «окружающая среда-организм человека». Низкое содержание йода в почве и воде обуславливает низкое содержание его в продуктах питания и как следствие ведёт к недостатку йода в организме человека. Современная жизнь ставит перед нами не мало проблем, связанных со здоровьем человека. Йод относится к жизненно важным микроэлементам, имеющим высокую биологическую активность, и часто поступает в организм в недостаточном количестве. Его соединения играют важную роль в процессах обмена веществ в организме человека. В этой своей функции йод не может быть заменен никаким другим химическим элементом. В условиях постоянного дефицита йода нормальная выработка гормонов щитовидной железой нарушается. Недостаток йода в организме вызывает нарушения обмена веществ, способствует развитию зоба. Проблема дефицита йода остаѐтся актуальной на всей территории Российской Федерации. За последние годы заболевание щитовидной железы стало самой распространѐнной эндокринной патологией и составляет 79,4% от всех эндокринологических заболеваний. Внешний признак йодной недостаточности — увеличение щитовидной железы. В результате недостатка йода щитовидная железа увеличивается, что бы обеспечивать организм достаточным количеством гормонов (защитная реакция организма). Эндокринная патология наблюдается у 30% населения г. Челябинска. По различным литературным источникам от 70 до 80 % йода в организм человека поступает с пищей. В последнее десятилетие на прилавках магазинов стали появляться различные йодированные продукты, на прилавках аптек - биологически активные добавки, содержащие соединения йода и призванные увеличить поступление йода в организм человека. В средствах массовой информации широко рекламируются йодсодержащие препараты, которые рекомендуются к применению. Меня заинтересовал данный вопрос. В начале работы была выдвинута гипотеза: продукты питания не могут обеспечить человека необходимой суточной дозой йода.

Цель исследования: изучение проблемы дефицита йода и определение содержания йода в некоторых продуктах питания.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

проанализировать литературу по данной проблеме;

провести анкетирование учащихся с целью выяснения, потребляют ли они продукты, содержащие йод.;

исследовать некоторые продукты на наличие в них йода;

проанализировать все результаты, сделать выводы и дать рекомендации.

Предметом исследования стала проблема йододефицита

Глава I. Йод вам необходим

Дефицитом  йода  страдают около 1,5 миллиарда  человек  в мире, а в России – примерно 70 % населения. В регионах с выраженным йодным дефицитом средний показатель умственного развития на 20 % ниже, чем в других местностях Каждому  человеку  необходимо следить за  содержанием   йода   в   организме, особенно женщинам и детям. Одно из самых грозных проявлений йододефицита:

врожденные уродства плода, рождение мертвых детей, бесплодие, невынашивание беременности, отставание детей в росте и развитии, умственная отсталость, риск развития рака щитовидной железы.

Признаки йодной недостаточности:

сильная усталость и быстрая утомляемость; повышенная раздражительность, чувство разбитости по утрам; гипотериоз, то есть недостаточная функция щитовидной железы; эндометрический зоб.

Существует два теста для  определения  йодной недостаточности. Первый – наиболее простой, но менее показательный. Однако с его помощью вы узнаете, нуждается ли ваш организм  в  йоде  вообще. Второй тест помогает выявить, насколько серьезен или нет йододефицита или же его нет вообще, то есть он наиболее точный. Итак, первый простой тест состоит в следующем. Обмакнув ватную палочку в спиртовой раствор йода, нанесите йодную сетку на любой участок кожи, кроме области щитовидной железы. На следующий день внимательно рассмотрите это место. Если вы ничего не обнаружите, то ваш  организм  нуждается в  йоде, если следы  йода  останутся – у вас нет йододефицита. А вот второй более точный тест. Перед тем как ложиться спать, нанесите на кожу в области предплечья три линии йодного раствора: тонкую, чуть толще и самую толстую. Если утром исчезла первая линия – с  йодом  у вас все в порядке. Если исчезли первые две – обратите внимание на состояние здоровья. А если не осталось ни одной линии – у вас явный недостаток  йод.

Как недостаток, так и избыток  йода   в   организме  оказывается вреден для него, хотя встречается очень редко. Это состояние характеризуется увеличением количества слизи в носу, появлением признаков простуды, крапивницы и других аллергических реакций. Суточная потребность взрослого  человека  в  йоде  составляет 0,1-0,2 мг. Она увеличивается у беременных и кормящих грудью женщин, в условиях очень высоких и низких температур окружающей среды, при недостатке кислорода. Больше всего  йода  содержится в морских водорослях: в 100 г сухой ламинарии – 26-180 мг  йода , в 100 г сухой морской капусты – 200-220 мг, в 100 г морской рыбы и морепродуктов – от 300 до 3000 мг. Также источником  йода  для  человека  являются мясо, молоко, яйца, овощи. В этом списке лидируют молочные продукты. На 100 г продукта  содержание   йода  следующее: молоко коровье – 16 мг, кефир – 14 мг, сливки – 9 мг, сметана – 8 мг. Овощи и фрукты чуть отстают, наиболее богатые  йодом: фасоль – 12 мг, чеснок – 9 мг, соя – 8 мг, виноград – 8 мг, салат зеленый – 8 мг, редис – 8 мг, свекла – 7 мг, помидоры – 6 мг, картофель – 5 мг, морковь – 5 мг, горошек зеленый – 5 мг; яблоки, апельсины, вишня, баклажаны – по 2 мг; груши, абрикосы, крыжовник, смородина черная – по 1 мг. Среди круп по  содержанию   йода  первое место занимает пшенная – 4,5 мг, за ней идет гречневая – 3,3 мг, затем пшеничная – 1,5 мг и рисовая – 1,3 мг

Основные источники  йода  – вода и пища, а также соль. Поскольку  содержание   йода  в овощах и крупах зависит от почвы, на которой они выращены, то оно может быть намного ниже приведенных стандартных значений, а значит, ориентироваться на них можно лишь условно. Другое дело плоды, выращенные на собственном участке. Хотя почвы Севера России и бедны  йодом, огородники могут использовать йодсодержащие удобрения, которые повысят  содержание  полезного элемента в овощах и фруктах. Для восполнения запасов  йода  необходимо как можно чаще употреблять морепродукты – креветки, устриц, крабы, морскую рыбу, морскую капусту, морские водоросли. Обязательно включайте в рацион богатые  йодом  овощи: редьку, спаржу, морковь, помидоры, шпинат, картофель, ревень, горох, клубнику, капусту, бананы, грибы, яичный желток, лук. Летом и осенью обогащайте свой стол ягодами, особенно черной смородиной и черным виноградом, черноплодной рябиной и свежими томатами. При длительном хранении и кулинарной обработке  содержание   йода  в пищевых продуктах уменьшается. В связи с этим йодированную соль следует добавлять в пищу после тепловой обработки.

Глава II. Экспериментальная часть.

С целью определения содержания йода в продуктах питания, нами были проведены исследования в лаборатории химического факультета ЧелГУ. Методы идентификации и количественного определения йода в пищевых продуктах, продовольственном сырье и биологически активных добавках к пище - одна из трудных процедур в аналитической химии.

Сложность анализа йода связана с его поливалентностью и летучестью, возможностью вступать в окислительно-восстановительные реакции с компонентами анализируемого продукта, а также его низким в ряде случаев содержанием в исследуемом объекте.

Метод основан на взаимодействии йодата калия с йодидом калия в кислой среде титровании выделившегося йода тиосульфата натрия:

KIO₃ + 5KI + 3H₂SO₄ = 3I₂ + 3K₂SO₄ + 3H₂O;

I₂ + 2Na₂S₂O₃ = 2NaI + Na₂S₄O₆

Средства измерений, вспомогательные устройства, реактивы:

1. Весы лабораторные по ГОСТ 24104-88, 2 класса с наибольшим

пределом взвешивания 200 г и допустимой погрешностью взвешивания

не более 0,002 г.

2. Пипетки стеклянные по ГОСТ 29227-91, вместимостью 10 мл , 5 мл, 1 мл

3. Колбы конические по ГОСТ 25226-82, вместимостью 250 мл

4. Бюретка по ГОСТ 29251-91, вместимостью 25 мл

5. Фильтры бумажные диаметром 9 мм.

6. Вода дистиллированная по ГОСТ 6709-72.

7. Калий йодистый (KI) по ГОСТ 4232-74.

8. Кислота серная (H₂SO₄ ) по ГОСТ 4204-77.

9. Натрий серноватистокислый пятиводный (тиосульфат натрия,

Na₂S₂O₃x5H₂O) по ГОСТ 27068-86 или фиксанал 0,1 г - экв.

10. Крахмал растворимый по ГОСТ 10163-76.

Приготовление реактивов

1. 0,005 М тиосульфат натрия (Na₂S₂O₃x5H₂O).

0,124 Na_2S2O₃x5H₂O развести в 100 мл дистилированной свежепрокипяченой воды. Так как кристаллический тиосульфат при хранении набирает влагу. Полученный раствор хранят в прохладном темном месте. При соблюдении условий хранения раствор стабилен не менее одного месяца.

2. 10% йодид калия (KI) свежеприготовленный. 10 г KI

растворяют в 100 мл воды. Хранят в прохладном темном месте.

3. Насыщенный раствор хлорида натрия (NaCl).

В колбу объемом250 мл с 80 мл воды постепенно добавляют при перемешивании и/или нагревании NaCl до тех пор, пока не прекратится его растворение. Хранят под пробкой. Раствор сохраняет свои свойства по крайней мере в течение года.

4. Индикаторный раствор крахмала.

В колбу объемом 250 мл вносят 1 г растворимого крахмала, добавляют 10 мл воды и нагревают до растворения крахмала. В полученную горячую смесь добавляют 90 мл насыщенного раствора NaCl и перемешивают. Полученного объема достаточно для анализа 50 проб. Готовый раствор хранят в прохладном темном месте. Раствор остается стабильным на протяжении месяца.

Проведение анализа

Этап 1. Навеску исследуемой пробы массой 10 г растворяют в 100 мл дистиллированной воды в конической колбе объемом 250 мл. Если полученный раствор мутный, его необходимо профильтровать.

Этап 2. К полученному раствору добавляют 1 мл 2н. H₂SO₄ перемешивают, добавляют 5 мл 10% раствора KI, перемешивают, закрывают колбу пробкой и помещают на 10 мин. в темное место.

Этап 3. К исследуемому раствору, приобретшему темно - желтую окраску, добавляют из бюретки при перемешивании 0,005 М Na₂S₂O₃ до перехода окраски в светло - желтую. Добавляют в исследуемый раствор примерно 2 мл индикаторного раствора крахмала, от чего смесь должна приобрести темно - синюю окраску, и продолжают титрование до тех пор, пока последняя не исчезнет. Отмечают объем раствора тиосульфата, пошедший на титрование.

Обработка результатов

Количество йода в мг на 1 кг исследуемой соли вычисляют по формуле:

x = (V*0,1057*1000)/10 = V*10,57 (мг/кг)

где V - объем 0,005 М Na₂S₂O₃, пошедший на титрование, мл

10 - навеска соли, взятой на анализ, г;

1000 - пересчет на 1 кг соли;

0,1057 - количество йода из йодата калия исследуемого образца соли, соответствующее 1 мл пошедшего на титрование этого образца 0,005 М Na₂S₂O₃

Произведя расчеты, мы определили содержание иода в морской капусте на 100 грамм  - составило 122 мкг.

Прямое определение I-иона с иодселективным электродом пищевых продуктах

Суть метода состоит в сравнении равновесного потенциала ионоселективного индикаторного электрода в растворе определяемого иона с потенциалом того же электрода, погруженного в стандартный раствор того же вещества.

Приборы, оборудование и реактивы

рН-метр милливольтметр 121.

Иод-селективный электрод CN-1872.

Хлоридсеребряный электрод сравнения.

Мешалка магнитная.

Стаканы химические низкие вместимостью 50 мл – 5 шт.

Колбы мерные вместимостью 100 мл – 5 шт.

Пипетка мерная вместимостью 20 мл.

Стандартный раствор NaI: 0,1000 моль/л. Готовят растворением 14,9894г в 1 лдистиллированной воды.

Порядок выполнения работы. Готовят в мерных колбах вместимостью 50,0 мл 1·10^-2, 1·10^-3, 1·10^-4, 1·10^-5 и 1·10^-6 М растворы NaI последовательным разбавлением исходного стандартного 0,1000 М раствора.

Калибруют иономер согласно инструкции, используя шкалу приготовленных растворов.

Снимают зависимость потенциала иодид-селективного электрода от концентрации иодид-иона. Для этого в пять стаканов вместимостью 50 мл наливают 30-40 мл приготовленных растворов и измеряют потенциал Е, переходя последовательно от меньших концентраций к большим. Величину Е фиксируют после установления равновесного потенциала. Затем строим градуировочный график (смотри рис. 1)

Определение иода в морской капусте и фруктах.

Берут некоторое количество продукта и измельчают его, затем взвешивают на аналитических весах для нахождения массы. Отделяют сок и его объем измеряют цилиндром (Таблица 1). Сок перенося в стаканчик и измеряют потенциал. После этого по градуировочному графику определяют концентрацию иода в продукте. Результаты измерений представлены в таблице 2.

Таблица 1

Сок перенося в стаканчик и измеряют потенциал. После этого по градуировочному графику определяют концентрацию иода в продукте. По формуле рассчитывают содержание иода в продукте. Результаты измерений представлены в таблице 2.

Формула для расчета концентрации иода в 100 г продукта

С(I) = (10^-pI * V*127*100*10³)/m, мкг/л

V – объём сока продукта, мл

127 – молярная масса I, г/моль

100 – коэффициент пересчета концентрации иода продукта массой m к массе 100 г.

10³ – коэффициент пересчета массы из мг в мкг

m – масса продукта, г

Таблица2

Таким образом, на основании всего выше сказанного можно сделать вывод:

1. продукты питания не могут обеспечить организм необходимой дозой йода;

2. основными мерами профилактики йододефицитных заболеваний является потребление в пищу морепродуктов (ламинария, сельдь, камбала, треска, горбуша), йодированной соли и йодированных хлебобулочных изделий и других продуктов, обогащенных йодом;

3. ассортимент йодированных продуктов на прилавках магазинов г. Челябинска небольшой, что не позволяет полноценно использовать их в целях профилактики;

4. возможно использование йодосодержащих медицинских препаратов, но только после консультации с врачом-эндокринологом.

Литература:

Е.Б. Бабский «Физиология человека» (учебник для студентов медицинских вузов) – М.Медицина, 2005 г.

Герасимов Г.А., Фадеев В.В., Свириденко Н.Ю., Мельниченко Г.А., Дедов И.И. «Йододефицитные заболевания. Простое решение сложной проблемы» - М., Адаманъ, 2002 г.

Драгун И.Е., Дубровина Н.В., Твердинова М.А., ст. Профилактика йододефицитных заболеваний у беременных.

Дедов И.И, Мельниченко Г.А., Фадеев В.В. Эндокринология (учебник для студентов медицинских вузов) – М. Медицина, 2000 г.

Журнал «Здоровье», февраль 2001 г.

Журнал «Не болей» ст. Г.А. Герасимова 2001 г.

Журнал «Будь здоров» №1 январь ст. Валентины Ефремовой, 2001 г.

Фадеев В.В., Мельниченко Г.А. Гипотиреоз (руководство для врачей) – М., «РКИ Северо пресс», 2003 г.

Для подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http://medicinform.net/ и http://health.passion.ru/1.php/chem-opasen-skytyigolod.htm - чем опасен йододефицит (Статья – автор Татьяна кузавлева – врач-терапевт).

Приложение №А

Основные источники йода [1]

Содержание йода в продуктах (мкг на 100г сырого продукта). [1]

Приложение № Б

Внешний вид щитовидной железы.

1 – щитовидный хрящ;

2 – щитовидная железа;

3 – трахея.

^{Заболевания щитовидной железы и их проявления.}

^{Группа людей, больных кретинизмом.}

^{Больная с резковыраженной формой базедовой болезни (слева). Справа - та же больная через год после операции (по Н.А. Шерешевскому).}

^{Лицо ребенка с йододермой: видны слившиеся пустулы, изъязвленные в центральной части и покрытые корками.}

^{Микседема (по Н.А. Шершевскому).}

Приложение № В

Результаты исследования учащихся.

класс	Количество учащихся	Количество учащихся с признаками йододефицита
1	14	3
2	4	1
3	15	4
4	9	1
5	18	6
6	21	5
7	21	7
8	14	9
9	23	5
10	12	2
11	20	6
итого	171	49

Приложение №Г

Результаты анкетирования, «Какие продукты вы чаще всего употребляете?»

Приложение №Д

Тест на определение йодной недостаточности.

Испытываете ли Вы чувство, будто у Вас комок в горле?

Страдал ли кто-нибудь из Ваших родственников болезнью щитовидной железы?

Снизился ли Ваш вес в последнее время без объективных причин?

Повысился ли Ваш вес в последнее время без объективных причин?

Увеличился ли Ваш аппетит?

Потеряли ли Вы аппетит?

Не замечаете ли Вы, что стали чаще потеть?

Мерзнете ли Вы в последнее время вне зависимости от погоды?

Горячие ли у Вас руки в последнее время?

Не становятся ли Ваши руки или ноги, вне зависимости от погоды, холодными?

Охватывает ли Вас смутное беспокойство?

Наблюдаются ли у Вас сонливость, медлительность, постоянная усталость?

Охватывает ли Вас неприятная дрожь?

Не учащается ли Ваш пульс?

Стала ли Ваша кожа сухой?

Стал ли обильным стул?

Страдаете ли Вы от запоров?

Если хотя бы на шесть вопросов теста Вы ответили положительно, значит, в Вашем организме наблюдается недостаток йода.