VII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Исследование содержания ионов железа и витамина С в зимних сортах яблок .
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение.
Яблоки – самые доступные и вкусные фрукты для множества людей, они распространены повсеместно, недорогие в любое время года и очень вкусные. В сочных плодах содержится множество витаминов и макроэлементов: В, А, С, Е, Н, К, РР, Fe, K, P, Na, Mg, I.
Я очень люблю яблоки. У меня с детства пониженный гемоглобин. И часто от докторов я слышала: Пейте железо или кушайте побольше яблок. Меня заинтересовало это высказывание и я задумалась. А правда ли в яблоках содержится железо. Рассказав маме свое предположение, мы вместе решили проверить и доказать это опытным путем.
Природа очень бережлива к человеку и дает ему все свои дары для того, чтобы онбыл здоров и полон сил. Много полезного для нашего здоровья мы берем из пищевых продуктов, в том числе из фруктов.
Потребление фруктов каждый день полезно для здоровья. В нашей стране самым распространённой и любимой фруктовой культурой является яблоня. Издавна известны целебные свойства яблок. Это заметил ещё Гиппократ и советовал применять их при лечении малокровия, т.к. в яблоках содержится большое количество железа.
В настоящее время приобрести фрукты, в том числе и яблоки, не составляет труда в любое время года. Но, в последнее время, всё чаще можно услышать, что большинство продукции, которую мы покупаем на рынках и в магазинах не соответствует стандартам качества, так как производители добавляют много искусственных добавок. Поэтому всегда так ценится натуральный продукт.
Органические кислоты, содержащиеся в яблоках, способствуют лучшему пищеварению, усиливая перистальтику кишечника. Натуральная глюкоза, содержащаяся в яблоках, снимает усталость. Железо, содержащееся в яблоках, поднимает уровень гемоглобина в крови.
Но все ли яблоки одинаково полезны ? Я слышала, что наиболее богаты железом и витаминами яблоки зеленого цвета. Так ли это?
А действительно влияет ли окраска и сорт яблок на содержание в них веществ необходимых нашему организму? Все ли они равной степени полезны для организма человека? На эти вопросы я постаралась ответить в своей работе.
Цель- исследование химического состава разных сортов яблок с использованием лаборатории НаукоЛаб, метода бумажной хроматографии и йодометрии.
Задачи:
Изучить научную литературу по интересующему меня вопросу .
Провести опрос учителей и учащихся школы , чтобы выявить знания опрашиваемых о составе яблок.
Определить химический состав яблок (желтого, красного, зеленого) с использованием лаборатории НаукоЛаб, метода бумажной хроматографии и йодометрии .
Выяснить влияние разных по окраске и по сорту яблок на организм человека.
Гипотеза: предположим, что в зеленых яблоках содержится больше железа и витамина С.
Объект исследование: яблоки разных сортов.
Предмет исследования: определение железа и витамина С в яблоках разных сортов.
Методы исследования:
Соц. Опрос.
Исследовательский метод.
Практический метод.
I.Теоретическая часть
1.Немного истории
Если верить легенде, то яблоня появилась уже на третий день после начала «работ по сотворению мира». По документам же первые «следы» яблони обнаружены в середине третьего тысячелетия до нашей эры. Где бы ни появлялась эта красавица, она сразу завоевывала симпатии людей. Этому способствовала удивительная красота во время цветения, совершенная форма, высокие вкусовые, диетические и целебные свойства плодов .
Яблоко – плод дерева яблоня. Яблоня относится к семейству розоцветных. Имеет шаровидныесладкие или кисло-сладкие плоды .
Интересно, что даже слово «рай» по-кельтски означает «страна яблок».
Колыбелью яблоневой культуры принято считать Древнюю Грецию. Затем культура яблони распространились по Западной Европе, а затем и охватила весь мир.
Среди культурных растений яблоня занимает одно из почетных мест. В древних мифах, сказках и легендах неизменно встречается этот неприхотливый, всеми любимый плод. Шли века, развивалась наука. Яблоки были исследованы, определён химический состав и воздействие на организм человека.
Яблоки придают силу, продлевают молодость, помогают бороться с болезнями. Не потому ли англичане – большие ценители этих фруктов – говорят: «В день по яблоку – и врач не нужен» .
1.2. Сорта яблок.
В России яблоня - одна из любимых плодовых культур, которая насчитывает множество сортов. Однако широкой известностью пользуются не более 200 из них. Плоды раннеспелых культур собирают в начале июля ,а поздних –в конце октября. Многие сорта хорошо сохраняются до весны, а некоторые даже до нового урожая. Яблоки обладают высокими вкусовыми качествами, транспортабельны, пригодны для переработки. Они содержат свыше 40 химических элементов, необходимых человеку: обширный набор витаминов и ферментов, легкоусвояемые сахара и клетчатку, минеральные и дубильные вещества, что позволяет отнести эти плоды к диетическим продуктам питания. Рассмотрим некоторые сорта яблок, встречающиеся на прилавках магазинов:
Гренни Смит – это осенне-зимний сорт яблок. Сорт яблок, созданный в 1868 году в Австралии. Название сорта переводится как «бабуля Смит» в честь Анны Марии Смит. Занимаясь выведением новых сортов, Мария Смит провела скрещивание французской яблони-дички и местной яблони. Яблоки Смит имеют круглую или овальную форму и светло зеленый цвет. Поды у этого сорта довольно крупные, в среднем 300 грамм. Мякоть яблока твердая, а вкус довольно кислый.
Галла – это осенне-зимний сорт яблок. Выведен в Новой Зеландии. Крупные бледно-красные яблоки с золотыми полосами. Очень сладкие и ароматные.
Глостер - сорт зимнего срока созревания. Плоды крупные (150-170 г) конической формы, серебристые зеленовато-желтые с сплошным темно-красным румянцем. Мякоть желтая, очень сочная, плотная, ароматная, кисло-сладкого вкуса.
Фуджи – осенне-зимний сорт. Большие крупные яблоки желтого цвета с красными бочками. Сорт был выведен в Японии. Сохраняет свои вкусовые качества даже после термической обработки, что обеспечивается твердой кожурой и густой сладкой мякотью.
Бельфлер - китайка. Дерево крупное. Плоды выше средней величины, очень хорошего кисло-сладкого вкуса позднелетнего созревания.
В пору плодоношения вступает относительно поздно. Урожайность не всегда хорошая.
II. Значение железа для организма человека.
2.1.Железо присутствует в организмах всех растений и животных как микроэлемент, то есть в очень малых
Примерно 70 % железа в организме содержится в гемоглобине крови. Гемоглобин обеспечивает клетки и ткани организма кислородом. Уровень гемоглобина можно узнать, сдав общий анализ крови. У здорового ребенка уровень гемоглобина около 11 - 13 грамм. Состояние, когда гемоглобин в эритроцитах снижен, называется анемией. Чаще всего причиной анемии является недостаток в организме железа. Это железодефицитная анемия. Дефицит железа в организме ребенка сказывается на его состоянии. Он становится плаксивым, вялым и раздражительным. Снижается аппетит. Ребенок бледнеет. Особенно бледность заметна на коже под ногтями и на губах. Дефицит железа неблагоприятно влияет на развитие центральной нервной системы и на формирование мозга, умственной деятельности.
Ребенок часто переносит инфекционные заболевания. Чтобы такого не было необходимо употреблять продукты богатые железом.
Суточная потребность человека в железе составляет от 6-20 мг.Она с избытком покрывается пищей. Продукты, повышающие гемоглобин – это мясо, печень, яйца, хлеб, шпинат, гранаты, свекла и в том числе яблоки.
Железо — микроэлемент, главная роль которого — обеспечение организма кислородом, участие в окилительно-восстановительных реакциях.
Входя в состав крови, железо участвует в переносе кислорода от легких ко всем тканям, органам и системам нашего организма. А ведь кислород очень важен для жизнедеятельности человека, без него человек не проживет и нескольких минут. Это связано с тем, что жизнедеятельность всех живых клеток невозможна без постоянного получения энергии, выработку которой обеспечивают протекающие в них сложные биохимические реакции, идущие с участием кислорода. Непосредственную доставку кислорода к каждой клетке осуществляет входящее в состав крови специальное белковое соединение гемоглобин. (М.Фриматл, 1991)
Впервые он был обнаружен в 1839 году немецким исследователем Р. Хюнефельдом в составе красных кровяных телец - эритроцитов. Гемоглобин состоит из двух частей: крупной белковой молекулы - глобина и встроенной в нее небелковой структуры - гема, в середине которого располагается ион железа. Это железо легко вступает в связь с кислородом и именно соединение кислорода с железом окрашивает кровь в красный цвет. Кислород - это окислитель. Ион железа молекулу кислорода переносит к месту окисления. Атом железа гема способен присоединять и отдавать молекулу кислорода. При этом валентность железа не меняется, т. е. он остается двухвалентным. За это свойство английский физиолог, один из основателей науки о дыхании Дж. Баркрофт, назвал гемоглобин "самым удивительным веществом в мире". Кроме того, гемоглобин выполняет и другую очень важную функцию - выведение с места окисления углекислого газа. ( Морозов А.А., 2005)
2.2.Влияние недостатка железа на человека.
Дефицит железа проявляется анемией, головокружением и головными болями, слабостью, снижением работоспособности и концентрации внимания, приводит к частым болезням. Анемия - это уменьшение в крови количества гемоглобина и красных кровяных телец - эритроцитов. Чаще всего диагностируется ЖДА — состояние, при котором в организме не хватает одного из основных компонентов гемоглобина, уникального микроэлемента — железа (Fe). Причиной дефицита является несбалансированное питание, кровопотери, гормональные нарушения, хронический гастрит с пониженной кислотообразующей функцией, дисбактериоз.(А.С.Егоров, 2004)
2.3Нормы потребления железа в яблоках.
Яблоки – богатейшие витаминами фрукты. Они очень полезны, особенно при пониженном гемоглобине, простуде вирусных заболеваний.
Суточная потребность для мужчин — 10 мг/сут, для женщин — 18 мг/сут, в период беременности и лактации — 33—38 мг/сут.
В организме взрослого человека содержится около 3-5 г железа; почти две трети этого количества входит в состав гемоглобина. Считается, что оптимальная интенсивность поступления железа составляет 10-20 мг/сутки. Если железа будет поступать в организм меньше, то может развиться его дефицит. Порог токсичности железа для человека составляет 200 мг/сутки.
( Ольгин О.,2009)
III. Практическая часть.
3.1. Анализ анкет учащихся класса
Было проведено анкетирование учащихся класса, с целью выявить вкусовые пристрастия по отношению к яблокам. В анкетировании приняли участие 25 человек, которым были на дом выданы анкеты (приложение 1).
В ходе анкетирования выявлено:
66 % одноклассников (18 человек) употребляют яблоки ежедневно
73 % одноклассников (18 человек) считают, что все яблоки одинаково полезны.
48 % одноклассников (15 человек) ответили, что их привлекает вкус.
Самыми популярными сортами, среди учащихся класса, являются яблоки сортов «Фуджи», «Глостер», «Галла», «Семеренко».
Анкетирование показало, что наиболее популярными среди учащихся класса, являются яблоки сортов «Глостер», «Грени», «Фуджи», «Галла».
Учащиеся класса любят эти фрукты и употребляют их с удовольствием. О содержании в яблоках витаминов и микроэлементов учащиеся не задумываются, считают, что яблоки всех сортов одинаково полезны. При выборе сорта ориентируются только на вкусовые пристрастия.
Объекты исследования
Для проведения исследования были взяты яблоки 3 сортов: желтое-«Глостер», красное-«Галла», зеленое-«Семеренко». Обозначим их под номерами 1- желтое, 2 – красное, 3- зеленое.
3.2. Определение яблочной кислоты в исследуемых образцах.
Как известно в яблоках содержится яблочная кислота. Мы решили, выяснитьа в наших исследуемых образцах присутствует кислота или нет. Для этого мы натерли яблоко, выжили сок. Сок исследуемых образцов яблок мы исследовали с помощью прибора определения РН лаборатории «НаукоЛаб».
Вывод: Нормой РН считается показатель =5,7. У наших исследуемых образцов следующие результаты: зеленое яблоко – 3,3 , красное- 3,9, желтое- 3,6. То есть во всех яблоках содержится яблочная кислота и мы это доказали.(Приложение 2).
Яблочная кислота считается важным продуктом в промежуточном звене обмена веществ человека, способствует улучшению тонуса, помогает людям страдающим гипертонией, оказывает положительное действие: на усвояемость лекарственных препаратов, на работу печени и почек. Допустимое количество употребления в сутки - не установлено.
3.3.Определение железа в исследуемых образцах
Всем известно, что в яблоках содержится железо, мы решили выяснить, а содержится ли железо в наших исследуемых образцах? Сначала мы выяснили с помощью самого простого способа , описанного в Детской энциклопедии.
Мы взяли исследуемые образцы яблок, разрезали. Одну половину мы смазали лимоном, а другую оставили чистой. Через некоторое время наблюдали, что не тронутая половинка взятых для исследования образцов яблок стала светло коричневого цвета, (сильнее всего потемнело красное яблоко, желтое менее темное, а зеленое совсем практически не потемнело), а что была смазана соком лимона, осталась белой.
Вывод: Мы доказали, что железо содержится во всех исследуемых образцах, но меньше всего его в зеленом яблоке.
В яблоках содержится железа, а в соединениях железо бывает двухвалентным и трёхвалентным. Когда яблоко целое, всё железо в нём двухвалентное, а его соединения имеют светло-зелёную окраску. При повреждении яблока (откусили) железо вступает в реакцию с кислородом и становится трехвалентным, т.е приобретает коричнево-бурую окраску. Потемнение происходит из-за окисления железа, содержащегося в яблоке, кислородом воздуха. А аскорбиновая кислота, содержащаяся в лимоне, - природный антиоксидант, замедляющий процессы окисления.
Но на этом мы тоже не остановились и решили провести эксперимент в лаборатории «Науколаб» МАОУ Казанская СОШ.
1Эксперимент №1 «Определение содержания ионов железа (III)в яблоках разных сортов методом бумажной хроматографии».
Используя методику из книги О. Ольгина «Хроматография на дому. Занимательные опыты по химии», мы провели исследование по определению содержания ионов железа (III). В состав сока яблок входят ионы железа (II), эти ионы не устойчивы и на воздухе окисляются до ионов железа (III). Ионы железа (III) имеют более темную окраску, считается, что яблоки темнеют на воздухе из-за этого процесса.
Ход работы.
Мы на бумажном диске (из фильтровальной бумаги) диаметром 9 см определили центр, с помощью пинцета прокололи в центре отверстие. Диски пронумеровали.
На лабораторных весах отвесили по 30г каждого образца. Измельчили образцы в ступке и выжали сок. В центр каждого дискананесли по капле сока исследуемых образцов.
Высушили образцы, с помощью пипетки, в центр диска нанесли еще по капле исследуемых образцов (в течение 3-х часов, через каждые 15 минут, так чтобы диаметр был не больше 0,5 мм.).
После того как образцы высохли, поместили их на чашки Петри, в которые налили по 5 мл этилового спирта. В центр каждого диска вставили свернутую трубочкой фильтровальную бумагу.
Для сравнения результатов опыта, мы приготовили эталон. Для этого на бумажный диск, с помощью пипетки, нанесли 1 каплю 1% раствора хлорида железа (III), так чтобы диаметр был не больше 0,5 мм.Через час образцы, с результатами опытов, опрыскали раствором гидроксида натрия.
Это качественная реакция на ионы железа (III). В случае присутствия этих ионов должно появиться бурое окрашивание - образование берлинской лазури.
6.Мы рассмотрели образцы и сравнили их с эталоном. Результаты занесли в таблицу. ( Приложение 2)
Вывод: По результатам исследования с помощью бумажной хроматографии наибольшее количество железа содержится в желтом яблоке, а наименьшее в зеленом.
3.4.Определение витамина С в яблоках.
В пробирку с водой налить 2мл. яблочного сока, 10мл. дистиллированной воды и немного крахмального клейстера. Далее по каплям добавлять спиртовой раствор йода до появления устойчивого синего окрашивания, не исчезающего 10-15сек. Методика определения основана на том, что аскорбиновая кислотыа легко окисляется йодом. Как только йод окислит всю аскорбиновую кислоту, следующая же капля прореагирует с крахмалом, окрасит раствор в синий цвет.
Вывод: Мы наблюдали синее окрашивание во всех исследуемых образцах. Значит витамин С присутствует во всех трех образцах.(Приложение 2)
Витамин С выполняет роль регулятора окислительно-восстановительных процессов и обмена веществ, повышает сопротивляемость организма к инфекциям и нормализует проницаемость сосудов, оказывает антитоксическое действие при отравлении многими ядами и бактерицидными токсинами, ускоряет заживление ран. Витамин С нормализует уровень холестерина в крови и участвует в синтезе адреналина – гормона коры надпочечников. Способствует полноценному усвоению организмом железа из продуктов растительного происхождения. Считается, что витамин С предупреждает развитие онкологических заболеваний.
Заключение
Яблоки — это не просто фрукт, наполненный клетчаткой ,но и ценный витаминно-минеральный комплекс.В яблоках содержатся витамины и микроэлементы: калий, кальций, йод (в семечках яблочных), кремний, железо, магний. Вкусовые качества яблок зависят от соотношения содержащихся в них сахаров и органических кислот: яблочной (72%), лимонной (17%) и янтарной (6,8%). На долю остальных кислот приходится около 4%.
Какое же яблочко съесть: желтое, красное или зелёное? Какое яблоко полезнее? Красное и желтое яблоки оказались слаще, чем зеленые. В красном яблоке содержится больше железа, чем в желтом и зеленом. Во всех исследуемых образцах присутствуют витамины С . Зелёные яблоки гипоаллергенные. В то время как яркий цвет яблок может вызывать алергию. Яблоки зелёного цвета помогают желудку переваривать достаточно жирную пищу. Поэтому при запекании утки или гуся тушки фаршируют яблоками зелёного цвета. Яблоки зелёного цвета полезно есть людям, больным диабетом, а так же людям с пониженной кислотностью желудка. Кислота яблок зелёного цвета препятствует образованию кариеса.
Выводы
Анкетирование показало, что наиболее популярными среди учащихся класса, являются яблоки сортов «Семеренко», «Галла», «Глостер».Учащиеся класса любят эти фрукты и употребляют их с удовольствием. О содержании в яблоках витаминов и микроэлементов учащиеся не задумываются, считают, что яблоки всех сортов одинаково полезны. При выборе сорта ориентируются только на вкусовые пристрастия.
Из всех исследуемых сортов яблок, наиболее богаты ионами железа яблоки сорта «Глостер», наименее богаты – яблоки сорта «Семеренко».
Из исследуемых сортов яблок наибольшее содержание витамина «С» определяется в яблоках сорта «Семеренко», наименьшее в яблоках сорта «Гала».
Значение железа очень велико для нормальной жизнедеятельности живого организма.
Таким образом, гипотеза, о том , что зеленое яблоко содержит больше железа оказалась неверной. В дальнейшем я хочу продолжить работу над этой темой и сравнить домашние яблоки с яблоками купленными в магазине.
Ведь недаром говорится в русской пословице «В доме, где едят яблоки, не нужен врач». Будьте здоровы!
Список литературы
Березкин В.Г., Бочков А.С. Количественная тонкослойная хроматография. М.: Наука, 1980, 183
Гусева И. Советы садоводам-любителям «Яблони»., комплект 18 фото. М.: «Планета», 1989.
Курсы по выбору: выбор за вами/ Ред.-сост.Л.Г.Пройчева.-М.: Центрхимпресс, 2007.
Лурье Ю.Ю. Справочник по аналитической химии. – М.:Химия, 1967.
Помология. Сибирские сорта плодовых и ягодных культур ХХ столетия. Сиб.отд-ние, ГНУ НИИСС им. М.А.Лисавенко. – Новосибирск: ООО «Юпитер», 2005.
Ромашов Ф.Н., Фролов В.А. Жить без лекарств. – 3-е изд., перераб и доп, - М.: Сов.Россия, 1983.
Скурихин И.М. Все о пище с точки зрения химика. – М.: Высшая школа, 1991.
Трайтак Д.И. Книга для чтения по ботанике: для учащихся/ сост.Д.И.Трайтак. – 2-е изд., перераб. - М.:Просвещение, 1985.
А.С.Егоров, Н.М. Иванченко, К.П. Шацкая. Химия внутри нас. Ростов-на-Дону, издательство «Феникс», 2004г., с.80-82;
Железо в продуктах питания и в организме человека http://www.azbukadiet.ru/2012/08/13/zhelezo-v-produktax-pitaniya.html;
Коллоидная химия - http://samorazvitie.net/book/620-kolloidnaya-ximiya-metodicheskie-ukazaniya-pismenko-vt/8-laboratornaya-rabota-6-xromatografiya;
Энциклопедический словарь юного химика /сост. В.А.Крицман, В.В. Станцо/, М.: Педагогика, 1990г.,с. 81-83.;
Лабораторная диагностика. Методика определения содержания железа в яблоках разных сортов. - http://bioximia.narod.ru/index/0-43;
Микеш О.Г. Лабораторное руководство по хроматографическим и смежным методам. В 2 т. Под ред. О. Микеш М.: Мир, 1982, т. 1–2, 783 с.;
Морозов А.А. Хроматография в неорганическом анализе. М.: Высш. шк., 2005, 233 с.;
Нифантьев Э.Е. Внеклассная работа по химии с использованием хроматографии.; Москва «Просвещение» 1982;
О.Ольгин. Опыты без взрывов. М.: Химия. 1986. С. 76-80;
Ольгин О.Хроматография на дому. Занимательные опыты по химии, М.: «Детская литература», 2009, 235 с. ;
Содержание железа в яблоках- http://ndb.nal.usda.gov/ndb/foods/show/2 1;
Твоя диета - http://your-diet.ru/?p=1111;
М.Фриматл. Химия в действии. М.: Издательство «Мир», 1991г., том 2, с. 147-148;
Штемплер Г.И. Химия на досуге Москва «Просвещение» 1996;
Я познаю мир: Детская энциклопедия Москва АСТ 1997.