Каждая хвоинка-витаминка

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

Каждая хвоинка-витаминка

Дроздова А.А. 1
1МОУ СОШ №12 с УИОП
Хромова И.Е. 1
1МОУ СОШ №12 с УИОП
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Введение

Каждый человек хочет быть здоровым. Здоровье - это то богатство, которое нельзя купить за деньги или получить в подарок. Но сохранить здоровье-непросто. На организм человека в течении жизни влияют многие негативные факторы: стресс, неправильное питание, экологическая обстановка. Из-за ослабления иммунной системы, многие заболевания протекают с осложнениями. Большое значение для поддержания иммунитета организма играют витамины и в, частности, витамин С. Витамин С является одним из самых мощных антиоксидантов, и впервые был выделен из сока лимона. Он прекрасно растворяется в воде, и это дает ему ряд преимуществ. Витамин - С помогает иммунной системе ликвидировать сбои в организме, запускает процессы, необходимые для здоровья и жизни человека.

Я уже определилась с выбором профессии. Свою жизнь я хочу связать с медициной. Это очень важная и благородная профессия. Я буду помогать людям быть здоровыми. Но для этого нужно много знать. Уже сейчас я увлекаюсь химией и биологией.

Изучая дополнительную литературу, я узнала, что витамин С не синтезируется в организме человека и поэтому так важно постоянное присутствие его в продуктах питания, что потребность в аскорбиновой кислоте повышается в холодном климате, в стрессовых ситуациях, при большой мышечной нагрузке. Человеку ежедневно необходимо потреблять витамин - С в количестве 80-100 мг. Основным компонентом витамина С является аскорбиновая кислота.

Для меня было открытием, что дополнительным источником аскорбиновой кислоты в рационе человека могут являться настои и отвары из хвойных растений. Хвоя - это настоящая кладовая полезных веществ и витаминов, в ней содержится от 250 до 350 мг витамина С.

Гипотеза:Я предполагаю, что в хвое древесных пород растений присутствует аскорбиновая кислота. Содержание аскорбиновой кислоты в хвое отличается в разное время года и изменяется с течением времени и при разной температуре.

Актуальность: химическая переработка древесной зелени хвойных пород является не только дополнительным источником аскорбиновой кислоты, но и представляет рациональное направление утилизации хвойных деревьев, позволяющая расширить ассортимент товарной продукции.

Цель:Определить и сравнить количество аскорбиновой кислоты в хвое древесных пород и дать рекомендации по использованию хвои в качестве дополнительного витаминного средства.

Задачи:

Изучить метод йодометрии для определения аскорбиновой кислоты.

Провести мониторинг содержания аскорбиновой кислоты в хвое ели обыкновенной и сосны обыкновенной с сентября 2019г по февраль 2020г.

Проанализировать сезонные изменения аскорбиновой кислоты в хвое.

Исследовать   стабильность витамина С при разной температуре.

Дать рекомендации по использованию полученных результатов для укрепления здоровья.

Теоретическая часть

Из истории открытия витаминов

В 1880 году были опубликованы данные по исследованию питания мышей русским ученым Н.И. Луниным. Он работал с двумя группами мышей. Одну группу мышей кормили цельным молоком и они развивались и росли нормально, а другую группу мышей кормили пищей, состоящей из основных частей молока: казеина, молочного жира, сахарозы и дистиллированной воды. Эти мыши погибли. Из этого Лунин сделал вывод, что в молоке, помимо казеина, жира, молочного сахара и солей, содержатся ещё и другие вещества, незаменимые для питания. Позже накопилось много данных о связи некоторых болезней с недостатком в пище каких-то специфических веществ. В 1912 году польский учёный К. Функ назвал существующие в продуктах питания жизненно важные вещества- витамины (от лат. vita – «жизнь»).

Витамины – незаменимые вещества, им отведена главная роль в обменных процессах. Они образуются в организме, но в малых количествах, поэтому недостаток восполняют с пищей или специальными препаратами.

Витамины делятся на водорастворимые – группа В, витамин С, жирорастворимые-  A, D, E и К.

Строение и свойства аскорбиновой кислоты

Основной компонент Витамина С - аскорбиновая кислота, которая является одним из наиболее широко распространенных в природе витаминов. Она синтезируется растениями и подавляющим большинством животных. Животные продукты более бедны витамином С. По богатству витамином С выделяются плоды шиповника, цитрусовые, черная смородина, красный перец и квашенная капуста.

Организм человека не способен сам синтезировать витамин С, и в нем нет сколько-нибудь значительных резервов витамина С, поэтому необходимо систематическое ежедневное поступление этого витамина с пищей.

Аскорбиновая кислота (С6Н8О6) имеет следующую химическую формулу:

Аскорбиновой кислоты - нестойкая и легко окисляется:

Это химическое свойство аскорбиновой кислоты имеет большое биологическое значение, в частности она участвует в окислительно-восстановительных процессах.

Аскорбиновая кислота – белый кристаллический порошок, хорошо растворимый в воде. Он оказывает комплексное воздействие на организм человека и, участвует во многих процессах:

1.образование гормонов

2. является составным компонентом ферментов

3. участвует в укреплении  иммунитета 

4. нейтрализует токсины в печени

5. укрепляет сосудистую стенку.

При недостатке аскорбиновой кислоты человек ощущает себя разбитым и вялым, настроение подавлено. Чаще возникают простудные заболевания, возможна кровоточивость десен. Развивается такое неприятное заболевание, как цинга.

Характеристика хвойных пород

Сосна обыкновенная

Сосна обыкновенная– это высокое стройное дерево с прямым стволом, покрытым красно-бурой, легко отслаивающейся корой и пирамидальной кроной. Возраст-несколько тысяч лет. Высота может достигать 70м. Светолюбивое растение. Сосны, растущие на открытом месте, имеют широкую раскидистую крону. Может произрастать на разных почвах, но чаще на песчанных и супесчанных почвах. Хвоя сосны длинная и узкая, хвоинки расположены парами. В таком же виде они и опадают осенью, когда происходит самое обильное сбрасывание "иголок". Хвоя сосны на ветках держится 2-3 года и достигает более 4 см в длину. Сосна обыкновенная подвергается интенсивной эксплуатации предприятиями лесного хозяйства, поэтому каких-либо особых ограничений в сборе сосновой хвои для лекарственных нужд нет. Лечебное значение имеют все части дерева: почки, хвоя, древесина, богатая смолой( живица). Из хвои, молодых побегов и шишек получают сосновое масло которое применяют как противовоспалительные и спазмолитические средства. Масло используют для ингаляций при заболеваниях лёгких. Из хвои производят сосновый экстракт для укрепляющих ванн. Очищенная живица сосны обыкновенной — терпентин применяется для производства пластырей. Масло терпентинное очищенное (скипидар) широко применяется в медицине.

Ель обыкновенная

Ель относят к семейству сосновых, классу хвойных. Это вечнозеленое растение довольно высокое, имеет пушистую пирамидальную крону. К почве не требовательна. Длина хвои 1 см, темно-зеленая окраска, одна хвоинка в пучке. Ветки на стволе начинаются низко, пирамидальная форма. Шишки удлиненные, светло-коричневые, чешуйки расположены плотно, света нужно мало. Корневая система неглубоко расположена, иногда выступает на поверхность, что делает ель неготовой к сильным ураганам. К почве не требовательна, предпочитает сырые места. Характерно ветроопыление. Семена содержатся в шишках, распространяются ветром. Живут до 300 лет и вырастают до 50 м в высоту. Еловые посадки, в отличие от сосновых, легко выносят тень. В качестве лекарственного сырья используют шишки ели обыкновенной, которые собирают летом до начала созревания семян, сушат на стеллажах под навесами. Шишки содержат эфирное маслосмолыдубильные вещества. Настой почек оказывает противомикробноеспазмолитическое и десенсибилизирующее действие. Отвар и настой шишек применяют для лечения заболеваний дыхательных путей и бронхиальной астмы.

Количество витамина С в хвое деревьев как сосны так и ели претерпевает значительные изменения в течении года, в конце весны и начале лета оно резко снижается (падение продолжается до осени), затем количество витамина С увеличивается и зимой оказывается наиболее высоким. При хранении в отапливаемом помещении количество витаминов быстро уменьшается за несколько дней.

Полезные свойства и польза сосновой хвои для человека

обладает мочегонным и потогонным свойством, укрепляет иммунную систему, профилактика и лечение простудных заболеваний, укрепляет сердечно-сосудистую систему, снимает головные боли, профилактика и лечение заболеваний дыхательной системы, устраняет суставные боли,

успокаивает нервную систему, снимает усталость, напряжение, раздражительность, нормализует сон.

Исследовательская часть

Исследование №1. Анкетирование

Я провела анкетирование среди учащихся 9-х классов. Ребятам было предложено ответить на следующие вопросы:

Знаете ли вы, что в хвое древесных растений содержится аскорбиновая кислота?

Какую функцию в организме человека выполняет аскорбиновая кислота?

Каким образом аскорбиновая кислота поступает в наш организм?

Что для вас является источником аскорбиновой кислоты?

Часто ли вы болеете простудными заболеваниями?

Знаете ли вы рецепт приготовления витаминного напитка из хвои?

В анкетирование приняли участие 60 человек.

Вывод: Мои одноклассники часто болеют простудными заболеваниями в осенне-зимний период (90%). Не все ребята 9-х классов знают, что в хвое древесных растений содержится аскорбиновая кислота (знают 70%). Только 6 человек (15%) знают рецепт приготовления витаминного напитка из хвои и пользуются им.

Приложение 1.

Исследование №2.

Определение аскорбиновой кислоты в хвое древесных растений методом йодометрии

Анализ основывается на взаимодействии витамина «С» с йодом.

Раствор иода (I2) способен окислять аскорбиновую кислоту с образованием бесцветной дегидроаскорбиновой кислоты, ионов водорода и иодид-ионов I-.

Взаимодействие аскорбиновой кислоты с йодом происходит по уравнению:

I2 (водн.) + С6Н8О6 (водн.) → С6Н6О6 (водн.) + 2Н+ (водн.) + 2I- (водн.)

Иод витамин С дегидроаскор-

биновая к-та

Для эксперимента взяли два вида хвои: сосны обыкновенной, ели обыкновенной. Анализ проводила методом йодометрии.

Эксперимент проводился с сентября 2019г по февраль 2020г. Для получения более точных и объективных результатов ежемесячно было выполнено по два параллельных определения каждой пробы. Было выполнено измерение аскорбиновой кислоты в контрольная пробе - таблетка аскорбиновой кислоты (100 мт).

Оборудование: фарфоровая ступка, весы, мерный цилиндр, бюретка, химические стаканы, химические плоскодонные колбы, воронка, фильтр.

Реактивы:

Раствор крахмала (индикатор) (1% раствор). Готовят разведением 1г крахмала в небольшом количестве холодной воды. Смесь доливают до 100 г горячей воды и перемешивают. Такой раствор годен в течение недели.

Раствор йода 5 % для титрования- аптечная йодная настойка.

Соляная кислота 10%. Кислота необходима для замедления процесса окисления витамина С кислородом воздуха.

Методика исследований:

1. На технических весах взвесила 5 г хвои каждого образца.

2. В фарфоровой ступке измельчила хвою и добавила 1 мл раствора соляной кислоты.

3. Полученную вытяжку перенесла в мерный стакан и долила до метки 50 мл дистиллированной воды.

4. Содержимое тщательно перемешала и отфильтровала.

5. 10 мл отфильтрованной жидкости отмерила и добавила к ней 2 мл раствора крахмального клейстера и по одной капле добавляю 5%-й раствор I2 в йодиде калия (KI).

Как только вся аскорбиновая кислота прореагирует с йодом, следующая его капля окрасит раствор в синий цвет.

7. Появление устойчивой синей окраски означает, что эксперимент закончен.

Расчет:

1. Посчитали, сколько капель содержится в 1 мл йодной настойки-

в 1 мл содержится 30 капель йода.

2. Определили объём раствора йода, израсходованного на титрование аскорбиновой кислоты.

3. Контрольная проба: таблетка аскорбиновой кислоты

1 мл 5% -ного раствора йода соответствует 35 мг аскорбиновой кислоты

Например: содержание аскорбиновой кислоты в хвое сосны обыкновенной в сентябре 2019 года

1 мл р-ра иода – 30 капель р-ра иода

Х мл р-ра иода - 12 капель р-ра иода, следовательно, на окисление

аскорбиновой кислоты потребовалось 0, 4 мл иода.

1 мл 5 % р-ра иода - 35 мг аскорбиновой кислоты

0,4 мл 5 % р-ра иода – Х мг аскорбиновой кислоты=>

Х =0,27*35/1 = 14 мг

Вывод: Результаты эксперимента показали, что аскорбиновая кислота содержится в хвое сосны и ели. Но наибольшее количество аскорбиновой кислоты содержится в хвое сосны обыкновенной.

Ее содержание достигает 270 мг/в 100г хвои.

Установили, что существует сезонная изменчивость содержания витамина С. А именно: уровень содержания аскорбиновой кислоты осенью меньше, чем зимой; в зимнее время её содержание увеличивается и сохраняется в течении холодного времени года.

Результаты эксперимента представлены в таблице в Приложении 2.

Исследование №3.

Исследование стабильности витамина С при разной температуре

Эксперимент проводили тем же методом, но в разных условиях.

1 проба(контрольная) – определение аскорбиновой кислоты в хвое сосны обыкновенной при комнатной температуре сразу после сбора

2 проба- определение аскорбиновой кислоты в хвое сосны обыкновенной при комнатной температуре через 72 часа хранения

3 проба - определение аскорбиновой кислоты в хвое сосны обыкновенной после кипячения водной вытяжки хвои в течении 5 минут

4 проба- определение аскорбиновой кислоты при кипячении 15 минут

5 проба- определение аскорбиновой кислоты в хвое после заморозки.

Вывод:

Через 24 часа хранения количество аскорбиновой кислоты уменьшилось на 63% по сравнению со свежей.

При кипячении водной вытяжки хвои в течении 5 минут количество аскорбиновой кислоты уменьшается на 52%.

При кипячении водной вытяжки хвои в течении 15 минут количество аскорбиновой кислоты уменьшается на 74%.

При замораживании хвои количество аскорбиновой кислоты уменьшается на 25%. Приложение 4.

Выводы:

На основании полученных данных можно сделать следующие выводы:

В хвое древесных растений содержится аскорбиновая кислота.

Наибольшее количество аскорбиновой кислоты содержится в хвое сосны обыкновенной.

В зимнее время содержание аскорбиновой кислоты в хвое больше, чем осенью.

При длительном кипячении (более 10 минут) количество аскорбиновой кислоты уменьшается.

При замораживании количество аскорбиновой кислоты уменьшается незначительно.

При хранении хвои при комнатной температуре аскорбиновая кислота разрушается. Уже на третьи сутки хранения при комнатной температуре количество аскорбиновой кислоты уменьшилось на 63 %.

При приготовлении витаминизированных напитков можно рекомендовать использовать для хранения хвои заморозку. А в процессе приготовления напитка не использовать длительное кипячение.

Рекомендации

Из хвои можно приготовить прекрасный витаминный напиток, который не только утолит жажду, не только насытит организм витаминами в том числе витамином С, но и пригодится для профилактики простудных заболеваний. И даже, если витамин С частично разрушится при термической обработке или хранении, все равно его достаточно для восполнения необходимого количества в организме.

Ведь витамина С в хвое 6 раз больше, чем в апельсине и лимоне.
Этот напиток очень вкусен и полезен. Выпив его, ощутишь прикосновение хвойного леса изнутри.

Рецепт витаминного напитка от простуды и для укрепления иммунитета.
Залейте 20 г измельченных хвоинок стаканом горячей воды. Дайте настояться 20 – 30 мин, затем процедите. Можно добавить дольку лимона (в кислой среде аскорбиновая кислота дольше сохраняется). Для улучшения вкуса добавьте мед. Для укрепления иммунитета рекомендуем пить по половине стакана два раза в день.

Приятного аппетита!

Противопоказания: данный напиток нельзя пить при гепатите в острой форме, при проблемах с почками, беременности и сильной сердечной недостаточности.

Заключение

В ходе работы над данной темой я изучила состав и свойства аскорбиновой кислоты, узнала какую глобальную биохимическую и физиологическую роль аскорбиновая кислота играет для здоровья человека. Я изучила и научилась применять йодометрический метод определения аскорбиновой кислоты. Моя гипотезе подтвердилась, цель достигнута, все поставленные задачи выполнены. На уроке химии были представлены результаты исследований одноклассникам и надеюсь, что рекомендации по приготовлению витаминных напитков из хвои пригодятся всем, кто заботится о своем здоровье. Также данные исследования имеют важное значение для определения способов получения из технической зелени продуктов, богатых витамином С, как дополнительного источника аскорбиновой кислоты в осенне-зимний период и их хранения.

Я верю, что знания, полученные в результате исследовательской работы, смогу использовать в будущей профессии, а в своей семье обязательно буду воспитывать культуру питания как часть здорового образа жизни.

Информационные источники

Азаров В.И., Буров А.В., Оболенская А.В. « Химия древесины и синтетических полимеров»: учебник. 2-е изд., испр. СПб.: Лань, 2010

Александрова М.С. « Хвойные растения в вашем саду.» М.: Фитон, 2000.

Вайс Р.Ф., Финтельман Ф. «Фитотерапия. Руководство»–М.: Медицина, 2004.

Габриелян О., Остроумов И., « Химия», - Асademia, 2002г

«Химическая информация. Справочник.» Химия,1988г

Гринкевич Н.Е.,СафроновичЛ.А. «Химический анализ лекарственных растений». М.: Медицина, 2000.

Горовой А.И. « Эфирные масла хвойных растений и перспективы их использования / А.И. Горовой, Р.Д. Колесникова, Ю.Г. Тагильцев // Естественные и технические науки. 2013. № 1(63). С. 79-82.

Кузнецова М.А. Лекарственное растительное сырье и препараты/: Высшая школа, 1987.

Электронные ресурсы:

1. http://www.calorizator.ru/vitamin/c

2. http://www.missfit.ru/krasota/vitamin_C/

3. https://ru.wikipedia.org

Приложение1.

Сравнительная характеристика хвои сосны и ели

Приложение2.

Результаты анкетирования

Приложение 3.

Определение аскорбиновой кислоты в хвое древесных растений методом йодометрии

Дата эксперимента

Количество капель, пошедших на титрование

Количество мл. раствора йода, пошедшего на титрование

Количество аскорбиновой кислоты, мг в 5г хвои

Среднее значение содержания аскорбиновой кислоты, мг в 5 г хвои

Сосна обыкновенная

сентябрь

6

0,2

7

7,0 мг

6

0,2

7

октябрь

7

0,23

8,05

8,75 мг

8

0,27

9,45

ноябрь

9

0,3

10,5

10,0 мг

8

0,27

9,45

декабрь

10

0,33

11,55

12,25 мг

11

0,37

12,95

январь

11

0,37

12,95

12,95 мг

11

0,37

12,95

февраль

11

0,37

12,95

12,95 мг

11

0,37

12,95

Ель обыкновенная

сентябрь

4

0,13

4,55

4,55 мг

4

0,13

4,55

октябрь

5

0,17

5,95

5,95 мг

5

0,17

5,95

ноябрь

5

0,17

5,95

6,5 мг

6

0,2

7,0

декабрь

7

0,23

7,0

7,0мг

7

0,23

7,0

январь

8

0,27

9,45

9,45 мг

8

0,27

9,45

февраль

8

0,27

9,45

9,45мг

8

0,27

9,45

Приложение 4.

 Исследование стабильности витамина С при разной температуре.

Условие эксперимента

Количество капель, пошедших на титрование

Количество мл. раствора йода, пошедшего на титрование

Количество аскорбиновой кислоты, мг в 5г хвои

Среднее значение содержания аскорбиновой кислоты, мг в 5 г хвои

Сосна обыкновенная

1.(сразу после сбора в январе 2020г)

8

0,27

9,45

9,45 мг

8

0,27

9,45

2. (при комнатной температуре через 72 часа хранения)

3

0,1

3,5

3,5 мг

3

0,1

3,5

3. (при кипячении 5 минут)

4

0,13

4,55

4,55

4

0,13

4,55

4. (при кипячении 15 минут)

2

0,07

2,45

2,45 мг

2

0,07

2,45

5. (после заморозки)

7

0,23

7,0

7,0 мг

7

0,23

7,0

Приложение 5.

Фотоотчет

Просмотров работы: 20