VII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Обнаружение витамина С в продуктах питания
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
В 1880 году Н.И. Лунин показал, что естественные пищевые продукты содержат дополнительные, еще не известные факторы питания. Именно это положение легло в основу создания теории витаминов. [3]
Витамины— это группа веществ разнообразной химической природы, которая необходима для роста, выживания и размножения организмов. Они не относятся к аминокислотам, которые человек или животные должны получать извне полностью или частично. [3]
Они играют каталитическую роль, входя в состав ферментов, либо выполняют сигнальные функции экзогенных прогормонов и гормонов.
Они необходимы для всех жизненных процессов и при поступлении в организм сразу оказывают влияние на биохимические процессы, протекающие в различных органах и тканях. Они имеют одну общую черту – ни один из них не может синтезироваться в достаточном количестве самим организмом, поэтому витамины должны поступать с пищей. Недостаточное поступление в организм отдельных витаминов или нарушение их усвоения ведет к развитию патологических процессов в виде специфических гиповитаминозов1 и авитаминозов2. [4]
Восполнить недостаточность витаминов можно путем назначения диеты с соответствующим содержанием овощей, фруктов, продуктов животного происхождения. Это самый простой путь устранения гиповитаминоза, тем более что в пище содержится комплекс витаминов. Однако, дозировка витаминов при этом трудноопределима. Использование пищевых витаминов малоэффективно, если нарушено всасывание витаминов. Так же, в повышенных дозах витамины используются в лечебных целях в качестве мощных неспецифических фармацевтических средств.
В настоящее время известно несколько десятков витаминов, но в лечебной практике используются лишь около 20 из них и пока известно 13 витаминов,
жизненно необходимых человеку. Организм испытывает потребность лишь в очень небольшом их количестве – от нескольких микрограммов, например, витамин В12 до нескольких десятков миллиграммов, например, витамин С, который участвует в образовании коллагена и желчи, имеет высокую антивирусную активность, снимает артериальное давление и участвует образовании антител.
Актуальность работы: Витамины – один из важных компонентов правильного питания, и их недостаток плохо сказывается на здоровье человека, поэтому необходимо знать какая суточная норма потребления того или иного витамина.
Цель: определить количество витамина С в продуктах питания и сравнить полученные результаты.
Задачи:
Исследовать содержание витамина С в продуктах;
Изучить методы обнаружения Витамина С;
Изучить дополнительную литературу по данной теме.
Объект исследования: морковный сок свежевыжатый, лимонный сок свежевыжатый, яблочный сок (домашний) свежевыжатый, яблочный сок магазинный, апельсиновый сок свежевыжатый, мандариновый сок свежевыжатый
Предмет исследования: процессы, при которых мы можем выявить наличие витамина С в продуктах питания.
Методы исследования: эксперимент, анализ дополнительной литературы по данной теме.
Гипотеза: выявление содержания витамина С в продуктах питания возможно в домашних условиях.
Глава I
§1. Потребность в витаминах
Потребность в витаминах зависит как от состояния организма (внутренние факторы), так и от влияния окружающей среды (внешние факторы). Витаминная недостаточность – это патологическое состояние организма, которое вызвано недостатком в организме витамина или комплекса витаминов. Выделяют III стадии витаминной недостаточности.
Iстадия – прегиповитаминоз (субнормальная обеспеченность витаминами). Недостаток витаминов на этой стадии возможно обнаружить только при помощи лабораторных исследований.
IIстадия – гиповитаминоз, является следствием относительного недостатка витаминов.
IIIстадия – авитаминоз, или крайняя степень витаминной недостаточности. В настоящее время в социально-экономически развитых странах диагностируется редко.
Гиповитаминозы встречаются часто, особенно у лиц пожилого возраста, беременных, кормящих, лиц с тяжелой физической работой, спортсменов, у больных с хронической патологией желудочно-кишечного тракта, детей. Витамины не могут синтезироваться в организме, а должны поступать извне с продуктами питания.
Витамины участвуют в виде коферментов в биохимических процессах организма.
Интенсивная физическая нагрузка, работа на вредном производстве, беременность, лактация, климатические условия, инфекционные заболевания, интоксикация, эндокринная патология повышают потребность в витаминах. [1]
§2. Классификация витаминов
Витамины подразделяются на жирорастворимые и водорастворимые
Жирорастворимыми витаминами являются:
Витамин А необходим для развития организма и нормального зрения, формирование скелета и нормальное существование клеток эпителия кожи и слизистых оболочек глаз, дыхательных, пищеварительных и мочевыводящих путей. При небольшом дефиците витамина А отмечаются сухость и шелушение кожи, образование угрей, фурункулез, сухость и тусклость волос, нарушение сумеречного зрения, частые инфекционные заболевания верхних дыхательных путей и желудочно-кишечного тракта. Происходят изменения в состоянии пищеварительных и мочевыводящих путей; задержка роста у детей; нарушение функций нервной системы, органов дыхания, пищеварения и других органов и систем; кожные и другие заболевания. [1]
Витамин D служит для формирования скелета. D-гиповитаминоз у детей проявляется в виде рахита, у взрослых – остеопороза и остеомаляции. Особенно широко распространена недостаточность витамина D среди детей раннего возраста [1]
Недостаточность витамина D у взрослых развивается редко и проявляется, как указывалось выше, в форме остеопороза и остеомаляции. Дефицит витамина D у взрослых возникает лишь в особых условиях, в частности у беременных, длительно лишенных солнечного света и потребляющих высоко углеводистые пищевые рационы, разбалансированные по соотношению в них кальция и фосфора; у лиц пожилого возраста, исключающих из употребления продукты животного происхождения; у лиц, проживающих на Крайнем Севере, при неправильном построении пищевых рационов и отсутствии профилактики D-витаминной недостаточности. Гипервитаминоз D и у детей, и у взрослых развивается достаточно редко. [1]
Витамин К влияет на формирование сгустка крови и повышает устойчивость стенок сосудов, участвует в энергетических процессах, нормализует двигательную функцию желудочно-кишечного тракта и деятельность мышц. Недостаточность витамина К у человека приводит к замедлению свертывания крови и возникновению трудно останавливаемых кровотечений, как наружных (при повреждении кожи, из носа), так и внутренних (желудочных, мочевыводящих путей и т.п.) [1]
Витамин Е обладает антиоксидантными свойствами, т.е. защищает полиненасыщенные жирные кислоты и липиды клеточных мембран от перекисного окисления и повреждения свободными радикалами. Потребность в витамине Е взрослого человека составляет 8–10 мг смеси природных токоферолов. Симптомом гиповитаминоза-Е является усиленный распад эритроцитов, обусловленный нарушением стабильности их мембран.
Он подавляет свободно радикальные процессы и нормализует структуру биомембран. Все эти витамины содержатся в мясе, рыбе, печени, масле, молоке, яйцах, моркови, капусте. [1]
Водорастворимыми витаминами являются:
Витамин В1 (тиамин) способствует окислению продуктов распада углеводов (пировиноградная, молочная кислота), участвует в обмене аминокислот, в образовании ненасыщенных жирных кислот, в переходе в организме углеводов в жиры. Тиамин необходим для нормальной деятельности центральной и периферической нервной системы, сердечно-сосудистой и эндокринной систем. Витамин В1 нормализует кислотность желудочного сока, двигательную функцию желудка и кишечника, повышает сопротивляемость организма инфекциям и другим неблагоприятным факторам внешней среды. В1-гиповитаминоз характеризуется нарушениями функции нервной, сердечно-сосудистой и пищеварительной систем. Симптомы авитаминоза В1 включают хроническую усталость, апатию, замедленные рефлексы, запоры, несварение желудка, пониженную кислотность в желудке и, при длительном авитаминозе, нарушения работы сердца, ослабление сердечной мышцы.
Тиамин используют при лечении невритов, радикулитов, невралгий, периферических параличей, заболеваний печени, желудка, кишечника, сердца и сосудов, кожных заболеваний, а также в акушерской практике и после операций.[1]
Витамин В2 (рибофлавин) —Дефицит витамина В2 проявляется ангулярным стоматитом, глосситом и специфической пигментацией языка, десквамацией эпителия у слизисто- кожной границы губ с покраснением, блеском и воспалением, себорейным фолликулярным кератозом в области носогубных складок, носа и лба, дерматитом в области половых органов и чувством жжения подошвенной поверхности. Часто наблюдаются конъюнктивит, блефароспазм, фотофобия, чувство жжения, слезотечение и васкуляризация роговицы со снижением остроты зрения. Симптомы авитаминоза развиваются при недостатке витамина В2 в пище либо при заболеваниях желудочно-кишечного тракта и печени. Применяют витамин В2 для лечения заболеваний сердца, органов пищеварения, нервной, эндокринной систем, глазных, кожных, инфекционных заболеваний, в акушерской практике. [1]
Витамин В3 (ниацин, витамин РР, никотиновая кислота) влияет на высшую нервную деятельность и функции всех органов пищеварения, на обмен холестерина и образование эритроцитов, на сердечно-сосудистую систему, в частности расширяет периферические мелкие сосуды, улучшая кровообращение в коже и подкожных тканях и усиливая выведение отходов и подачу питательных веществ. Гиповитаминоз витамина В3 может месяцами и годами протекать без специфической клинической картины. Отмечаются вялость, апатия, утомляемость, головокружение, головная боль, раздражительность, бессонница, сердцебиение, снижение аппетита, запоры, падение веса, иногда цианоз губ, щек и кистей рук, бледность и сухость кожи. Снижается сопротивляемость организма инфекции. Ранними симптомами авитаминоза В3 (пеллагры) являются поносы и изменения в полости рта .
Применяется для профилактики и лечения пеллагры, при болезнях печени, спазмах сосудов, при лечении желудочно-кишечных, инфекционных и других заболеваний. [1]
Витамин В6 (пиридоксин) служит для нормального функционирования нервной системы, кожи, органов кроветворения.
Дефицит витамина В6 встречается редко, так он содержится во многих продуктах питания и образуется в организме кишечной микрофлорой. Гиповитаминоз может возникнуть при повышенной потребности организма в пиридоксине из-за воздействия факторов внешней среды (большая физическая нагрузка, работа на холоде и др.); при беременности, длительном избытке в питании белков, богатых аминокислотами; приеме лекарств, подавляющих образование и обмен в организме пиридоксина; при кишечных инфекциях, заболеваниях печени, лучевой болезни. Применяют пиридоксин при атеросклерозе, малокровии, болезнях почек, печени, желудка, при туберкулезе, бессоннице, токсикозе у беременных, дрожательном параличе. Особенно благотворное действие он оказывает при невритах. [1]
Витамин В12 обеспечивает образование фермента, необходимого для продукции липопротеида в миелиновой ткани. Этот витамин стимулирует рост, благоприятно влияет на жировой обмен в печени, состояние центральной и периферической нервной системы. Дефицит витамина В12 приводит к синтезу дефектной ДНК, которая присутствует в каждой клетке. При дефиците витамина В12 отмечаются нередко выраженная анемия из-за нарушения нормального образования эритроцитов, изменения языка (жжение и покалывание), нарушения со стороны нервной системы. Характерны слабость, повышенная утомляемость, головокружение, головные боли, сердцебиение и одышка при физической нагрузке, снижение аппетита, бледность с легкой желтушностью кожи, чувство онемения и ползания мурашек по телу. При обычном питании в печени имеются большие запасы витамина В12. Поэтому симптомы недостаточности могут появляться иногда через несколько лет после начала заболевания. Гораздо более опасен авитаминоз В12 (злокачественная анемия), являющийся следствием нарушения образования в желудке вещества, необходимого для всасывания в кишечнике поступающего с пищей витамина В12. Дефицит витамина В12 встречается при длительном строгом вегетарианском питании. Витамин В12 применяется для лечения анемии, нервных, кожных, аллергических и других заболеваний. [1]
Витамин С стимулирует процесс образования коллагена. Этим он способствует поддержанию нормальной проницаемости капилляров, принимает участие в обменных процессах, являясь переносчиком водорода, контролирует различные фазы белкового обмена, влияет на скорость образования ДНК клеточного ядра, контролирует сложные биохимические реакции в клетках центральной нервной системы, оказывает стабилизирующее действие на молекулы адреналина путем их защиты от окисления, повышает фагоцитарные свойства крови за счет нарастания фагоцитарной активности лейкоцитов, участвует в метаболизме соединительной ткани и образовании здоровой кожи. Для начальных стадий С-гиповитаминоза характерны неспецифические симптомы: снижение умственной и физической работоспособности, вялость, слабость, снижение сопротивляемости инфекциям, замедление выздоровления при различных заболеваниях. Далее при С-гиповитаминозе наблюдается повышенная чувствительность к холоду, беспричинная зябкость, очень быстрая утомляемость, сонливость или плохой сон, подавленность и раздражительность, снижение аппетита, слабость в ногах. Иногда отмечаются боли в ногах и пояснице, сердцебиение при небольшой физической нагрузке. Эти симптомы имеют разную степень выраженности, возникают не одновременно и могут мало тревожить больного. При осмотре выявляются рыхлые, отечные межзубные сосочки и края десен. Десны набухают, становятся синюшно-красными, легко кровоточат после надавливания и чистки зубной щеткой. Кожные покровы бледные, иногда появляется синий цвет губ и щек, возможны сухость кожи и участки ее шелушения. Дефицит витамина С ведет к развитию цинги. Основные проявления С-авитаминоза могут возникать в сочетании друг с другом или раздельно. Отмечается потеря аппетита, нарушение секреторной и двигательной функции желудочно-кишечного тракта. Часто возникают артериальная гипотония, сердцебиение, боли и ощущение сжатия в сердце. Важнейшие меры профилактики авитаминоза и гиповитаминоза С: постоянное потребление в достаточном количестве свежих овощей и фруктов.
Много этих витаминов содержится во фруктах и овощах. [1]
Глава II
§1. Количественное определение содержания витамина С в продуктах питания йодометрическим методом
У аскорбиновой кислоты есть свойство, которого нет у всех остальных кислот: быстрая реакция с йодом. Поэтому мы использовали количественное определение содержание витамина С в продуктах питания йодометрическим способом.
Одна молекула аскорбиновой кислоты – C6H8O6 , реагирует с одной молекулой йода – I2.
C6H8O6 + I2 → C6H6O6 + 2HI
Для определения витамина С в соках необходимо взять аптечную йодную настойку. Однако, аскорбиновой кислоты в некоторых соках может так мало, что на титрование определенного объема сока (например, 20 мл) уходит всего 1-2 капли йодной настойка. При этом ошибка анализа оказывается очень большой. Чтобы результат был точнее, нужно брать много сока, либо разбавить йодную настойку. В обоих случаях число капель йода, израсходованных на титрование, увеличивается, и анализ будет точнее.
Для анализа соков удобно к 1 мл йодной настойки добавить дистиллированной воды до общего объема 40 мл, то есть разбавить настойку в 40 раз и 1 мл его соответствует 0,088 мг аскорбиновой кислоты.[2]
Далее готовим крахмальный клейстер: для этого вскипятим ½ кружки воды, пока вода нагревается, размешаем 1/4 чайную ложку крахмала с ложкой холодной воды, так чтобы не было комочков. Выльем в кипящую воду и охладим.
Глава III
§1 Определение аскорбиновой кислоты в продуктах
Выявлять содержание витамина С мы будем титриметрическим3 методом.
Мы взяли 20 мл исследуемого сока, а именно это был морковный сок, и добавили туда крахмальный клейстер. Затем провели титрование раствором йода до появления ярко выраженной синей окраски крахмала. Синяя окраска крахмала, содержащегося в данном продукте, говорит о том, что вся аскорбиновая кислота окислилась (приложение 1). Записали количество раствора йода, пошедшего на титрование, и произвели расчет. Для это мы составили пропорции, зная, что 1 мл раствора йода окисляет 0,088 мг аскорбиновой кислоты.
§2 Обработка полученных материалов. Расчеты
Определяем число капель и, следовательно, объём израсходованного раствора йода, рассчитываем содержание витамина в растворе по формуле:
0.088* V = А мг, где V- объём раствора йода.
На титрование 20 мл морковного сока ушло 75 мл раствора йода.
Составим пропорцию:
1 мл йодного раствора – 0,088 мг аскорбиновой кислоты
75 мл – х, тогда
Х= 0,088 * 75=6,6 (мг)
Таким образом, в 20 мл морковного сока содержится 6,6 мг аскорбиновой кислоты, тогда в 100 мл сока:
20 мл – 6,6 мг
100 мл – х, тогда
Х= (6,6 * 100) ÷ 20 = 33 (мг)
Таким образом, в 100 мл морковного сока содержится 33 мг витамина С.
Таким же способом мы рассчитали содержание витамина С в остальных продуктах. Занесли полученные результаты в диаграмму. (приложение 2)
Вывод: В ходе проведенных экспериментальных исследований было выявлено, что в каждом исследуемом продукте концентрация витамина была различна: из всех изученных продуктов наибольшее содержание витамина С наблюдается в морковном соке - 33 мг, меньше аскорбиновой кислоты в апельсиновом соке – 30 мг, чуть меньше в свежевыжатом яблочном соке - 27 мг, примерно одинаковое количество витамина С в мандариновом и в яблочном соке, который был куплен – 22 мг, а наименьше количество аскорбиновой кислоты содержится в лимонном соке - 19 мг.
Заключение
Подтверждая свою гипотезу, мы можем сделать вывод, что обнаружение витамина С возможно в домашних условиях, так как для проведения опытов нам не понадобились специализированные химические вещества.
Исходя из выведенных расчетов, мы можем определить, что для восполнения суточной потребности витамина С, необходимо выпить два стакана морковного или апельсинового сока или же два с половиной стакана домашнего яблочного сока. Выпив 3 стакана магазинного яблочного сока или свежевыжатого мандаринового, мы так же сможем восстановить концентрацию витамина в организме. Три с половиной стакана лимонного сока потребуется на восполнение содержания аскорбиновой кислоты.
Так же проанализировав концентрации витамина С в яблочном домашнем и магазинном соке, мы обнаружили, что доля аскорбиновой кислоты в домашнем соке больше, чем в соке, который был куплен.
Исходя из полученных результатов, был развеян миф о том, что наибольшая концентрация витамина С содержится в лимонном соке.
Список используемой литературы
Л. А. Николаева, Е. В. Ненахова учебно-методическое пособие «Биологическая роль витаминов в организме. Методы оценки витаминной обеспеченности организма человека. Методы определения витамина С», ИГМУ, Иркутск, 2014.
И. Бохан реферат на тему «Определение содержания витамина С в продуктах питания», Абакан, 2015.
Пособия для поступающих в ВУЗы под редакцией академика РАО Н.В. Чебышева, С.В. Кузнецова, С.Г, Зайчикова, С.И. Гуленков, М.В. Козарь, издание 2-е. Изд-во «Новая волна», 2015
Т.А. Шустанова под редакцией А.А Бурикова репетитор по биологии для старшеклассников и поступающих в ВУЗы, издание седьмое. Изд-во«Феникс», 2012
Поисковая система http://ru.wikipedia.org/wiki
Поисковая система http://www.yandex.ru
Приложения
Приложение №1
Определение количественного содержание витамина С в соках
Приложение №2
Сравнение результатов содержания витамина С в соках
1 Гиповитаминоз - болезненное состояние, возникающее при недостаточном поступлением в организм витаминов по сравнении с их расходованием.
2 Авитаминоз - заболевание, являющееся следствием длительного неполноценного питания, в котором отсутствуют какие-либо витамины.
3 Титрование - метод количественного/массового анализа, основанный на измерении объёма раствора реактива точно известной концентрации, расходуемого для реакции с определяемым веществом