VIII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Определение крахмала в продуктах питания
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
1. Введение
Всем известно, что питание очень важно для человека, особенно если речь идет о детях. От их питания зависит, насколько здоровыми они вырастут. На уроке окружающего мира я узнал, что наша пища должна содержать и белки, и жиры, и углеводы. Углеводы нужны человеку для того, чтобы обеспечить организм энергией. А крахмал представляет собой основной источник углеводов. Мне стало интересно узнать о роли этого углевода в питании и я стал работать над этой темой.
Актуальность работы: подробное изучение крахмала поможет оценить пользу и вред продуктов, которые мы употребляем в пищу, и внести изменения в свой рацион питания.
Гипотеза: я предполагаю, что крахмал содержится во всех продуктах питания растительного происхождения.
Объектом моей исследовательской работы является крахмал.
Предмет исследования: физико-химические свойства крахмала.
Цель проекта: обработка и систематизация сведений о крахмале, поиск крахмала в продуктах питания и изучение его свойств.
Задачи:
1. Узнать, что такое крахмал и изучить его свойства;
2. Определить сферу применения крахмала;
3. Выяснить влияние крахмала на здоровье человека;
4. Выявить наличие или отсутствие крахмала в продуктах питания.
Методы исследования:
Теоретические: изучение и анализ литературы, просмотр видео по теме исследования.
Практические: проведение опытов
2. Теоретическая часть
2.1 Что такое крахмал?
Крахмал – это безвкусный аморфный порошок белого цвета, нерастворимый в холодной воде[6]. Крахмал образуется в зеленых растениях при поглощении ими энергии солнечного излучения. В клетках, содержащих хлорофилл, из углекислого газа и воды на свету синтезируется глюкоза, которая затем превращается в крахмал. Крахмал поэтому чрезвычайно широко распространен в природе [1].
Для растений крахмал является запасом питательных веществ и содержится в основном в плодах, семенах и клубнях. Наиболее богаты крахмалом зерна злаковых растений: риса (до 86 %), пшеницы (до 75 %), кукурузы (до 72 %), а также клубни картофеля (до 24 %)[6]. В горячей воде крахмал легко набухает, образуя вязкий коллоидный раствор — крахмальный клейстер[3].
Крахмал при взаимодействии с раствором йода дает синее окрашивание. Эту реакцию открыли в 1814 году Жан-Жак Колен и Анри-Франсуа Готье де Клобри[6]. При нагревании это окрашивание исчезает, а при охлаждении вновь появляется. Раствор йода используют для обнаружения крахмала, а раствор крахмала (клейстер) – для обнаружения йода[2].
2.2 Виды крахмала
Зерновые крахмалы: кукурузный, пшеничный, рисовый и сорговый.
Клубневые крахмалы: картофельный крахмал и тапиоковый крахмал (из клубней тропического растения — маниоки).
Что такое модифицированный крахмал?
Для нужд различных отраслей промышленности выпускают модифицированные крахмалы, которые получают путем физических, химических и биохимических воздействий на исходный крахмал[8]. Вещество под названием «модифицированный крахмал» не имеет никакого отношения к генетически модифицированным продуктам. Это обычный крахмал с добавками, необходимыми для определенных целей. В РФ разрешено применение более чем 20 видов модифицированных крахмалов[9].
2.3 Историческая справка
Производство пшеничного крахмала было известно в глубокой древности. По свидетельству ряда античных писателей, пшеничный крахмал получали на островах Средиземного моря, в Древней Греции и Риме. Начало производства крахмала из пшеницы в других европейских странах относится к XVI в., а в XVII в. почти одновременно с распространением культуры картофеля, завезенной из Америки, стали получать картофельный крахмал. Более широко распространилось производство картофельного крахмала почти во всех странах Европы в конце XVIII в. после изобретения ручной терки.
В 1842 г. по предложению американца Т. Кингсфорда впервые начали вырабатывать крахмал из кукурузы. С тех пор в США развилась наиболее крупная кукурузо-крахмалопаточная промышленность, так называемая индустрия мокрого помола[15].
Крупнейшим производителем натуральных крахмалов в настоящее время является ГПК «Ефремовский» (Тульская область). Второе место по объемам выпуска натуральных крахмалов в стране занимает ООО «Крахмальный завод «Гулькевичский» (Краснодарский край). Третье место принадлежит Липецкой области, где находится АО «Чаплыгинский крахмальный завод» [12].
2.4 Применение крахмала
Крупнейшим потребителем крахмалов является бумажная промышленность, получающая более 60% производимого крахмала [8].
Модифицированный крахмал является основным компонентом клея для обоев [6]. Декстриновым клеем, полученным из кукурузного крахмала, смазываются оборотная сторона марок и почтовые конверты [11].
В текстильной промышленности крахмал используют для обработки тканей.
В строительной промышленности для производства строительных смесей используются загустители и связующие вещества на основе кукурузного крахмала [14].
Крахмал применяется в фармацевтической промышленности в качестве наполнителя таблетированных форм лекарственных препаратов. Он присутствует в детских присыпках, мазях. На его основе производятся сиропы, микстуры, сорбиты [6].
Крахмал может быть использован как биоразлагаемая пластмасса, которая разрушается в окружающей среде под действием физических факторов и микроорганизмов, не загрязняя ее [5].
Крахмал используют в пищевой промышленности в следующих целях: непосредственно как клейстеризованный крахмал, кисель; для повышения вязкости благодаря загущающим свойствам (в супах, детском питании, соусах, подливах и т. д.); как стабилизатор благодаря высокой способности крахмала удерживать влагу; как связующее для закрепления массы и предотвращения высыхания в процессе приготовления (колбасы и мясные продукты) [8].
Применение в быту
Удаляет пятна от жира с любой поверхности, используется для чистки серебряных украшений и изделий из серебра, устраняет специфический запах старой бумаги, избавляет от разводов на стекле при мытье окон, используется для накрахмаливания предметов одежды [4]. Клейстер из крахмала применяют для приклеивания обоев, изготовления папье-маше [6].
Применение в косметологии
Используется для изготовления очищающих масок для кожи лица (крахмал улучшает цвет лица и функции кожи), разглаживает морщины на руках и смягчает огрубевшие участки кожи, убирает следы раздражения на коже ребенка, помогает избавиться от следов синяков на коже и устранить недостатки чувствительной кожи.
Применение в кулинарии
Добавляется для варки киселей, муссов, кондитерских изделий, используется для загущения соусов, начинок, помогает разъединять слипшиеся кулинарные изделия (зефир, мармелад и др.), придает пышность омлетам [4].
Крахмал используют также в народной медицине. Его можно применять от боли в горле, при кровоточивости ран, для лечения потертостей и воспалений кожи, при небольших термических ожогах, а также при обгорании под солнцем и укусах насекомых, при опрелостях у новорождённых [7].
2.5 Влияние крахмала на организм человека: польза или вред?
Биологическое значение крахмала для человека очень велико. Крахмал является основным углеводом рациона, в значительной степени обеспечивающим потребности человека в данном виде питательных веществ. Источниками крахмала в питании человека служат растительные продукты, прежде всего злаковые, картофель и продукты их переработки[8].
Роль крахмала в рационе человека – превращение в глюкозу для получения дополнительной энергии. Этот процесс начинается уже в тот момент, когда крахмалистая пища попадает в ротовую полость. На этом этапе слюна окружает молекулы крахмала, воздействуя на них, так возникает продукт расщепления – мальтоза, более простой углевод. Затем новое вещество попадает в тонкую кишку, где проходит очередные трансформации и превращается в глюкозу. И только после этого организм поглощает глюкозу (стенками кишечника), вещество попадает в кровь и уже по сосудам разносится по всему организму, снабжая каждую клетку энергией.
Меж тем организм не способен использовать за один «присест» сразу всю порцию глюкозы, полученной из крахмала. Лишнее хранится в виде гликогена в тканях печени и мышц. И когда организм переживает упадок сил, гликоген приходит ему на помощь[10].
Полезные свойства крахмала заключаются в следующем:
Снижает уровень холестерина в крови и в печени;
Выводит излишки воды из организма человека;
Участвует в поддержании уровня иммунитета человека;
Полезен для рациона питания людей, страдающих сахарным диабетом, так как его присутствие в пищевом тракте снижает скорость и интенсивность всасывания сахара в кровь человека, чем понижает уровень сахара после приема пищи;
Содействует организму в общей борьбе с воспалительными процессами и развитием опухолей, ростом патогенных клеток;
Крахмал – самый ценный в плане энергетической подпитки организма углевод, который дает организму 40-50% энергии касательно всего рациона и до 80% обеспечивает потребности организма суточной норме углеводов;
Влияет на понижение кислотности в пищевом тракте, имеет обволакивающие свойства, которые эффективно снижают риски язвенных образований в желудке.
Вред картофельного крахмала
Крахмал существует в двух видах:
1. Природный (фрукты, злаки, бобовые, овощи);
2. Рафинированный, полученный промышленном способом: крахмал и мука высшего сорта (белая), все пищевые изделия из них.
Крахмал в его природном виде не вреден для здоровья человека, при рациональном его употреблении без крайностей. Основной вред продукта заключается в употреблении модифицированного крахмала, полученного из растений путем обработки в промышленных целях.
Вред такого крахмала для здоровья заключается в том, что при переваривании организмом он: при злоупотреблении ведет к излишнему накоплению нерастраченной энергии, превращающейся в жировые клетки; приводит к развитию атеросклероза; нарушает гормональный баланс; утончает стенки сосудов крови; повышает риск развития различных заболеваний любого органа, особенно поджелудочной железы и желудка; вызывает расстройство желудка, метеоризм[13].
Крахмал принадлежит к числу продуктов, о пользе и вреде которых пока нет однозначного мнения. Отказаться от крахмала полностью нельзя, так как крахмал – это источник энергии. Меж тем, существует отличный совет, которым руководствовались люди в разные времена: всего должно быть в меру и тогда пища не будет во вред. Это касается и крахмала. Для того чтобы получить достаточное количество крахмала, примерно треть рациона должны составлять продукты, содержащие это вещество. Питание должно быть разнообразным. Нужно больше двигаться, заниматься спортом, есть свежие фрукты и овощи, поменьше мучных изделий и полуфабрикатов. И тогда никакой крахмал не навредит здоровью[10]!
3. Экспериментальная часть
В Интернет-источниках я прочитал следующее: «Крахмал – углевод, который присутствует в овощах, фруктах, злаках, бобовых, орехах. Нет ничего опасного в том, если мы будем употреблять крахмалистые плоды и злаки. Вредит здоровью крахмал, который в виде порошка добавляют в продукты питания, как наполнитель».
Спорить с утверждением мы пока не можем, а вот проверить наличие крахмала не сложно. Крахмал дает характерное синее окрашивание при взаимодействии с йодом (проба Сакса).
Обнаружить крахмал мне помогает настойка йода из домашней аптечки. Химики используют эту реакцию для того, чтобы установить, содержится ли в том или ином пищевом продукте крахмал, а если содержится, то в каком количестве по интенсивности окрашивания.
Проверяю реакцию йода с крахмалом.
Я взял две ёмкости: в одной чистую воду смешал с крахмалом, в другой – чистую воду.
Добавил йод в каждую ёмкость, наблюдаю изменение цвета жидкости.
Вывод: в результате взаимодействия йода с крахмалом, вода, содержащая крахмал, окрасилась в синий цвет. Следовательно, с помощью этого опыта я в домашних условиях проверю содержание крахмала в продуктах питания.
Для опытов я приготовил картофель и некоторые продукты питания, те, что оказались в холодильнике.
Я капнул настойкой на картошку и увидел, что бурый цвет йода превратился в темно-фиолетовый. Здесь происходит химическая реакция между йодом и крахмалом, который содержится в картофеле, и получается новое вещество сине-фиолетового цвета.
Остаётся ли крахмал в картофеле после тепловой обработки?
Я взял по две картофелины, подобрал одинаковые по размеру клубни. Один клубень почистил, а другой оставил «в мундирах».
Надрезал варёный картофель, повторил опыт с йодом. Срезы всех клубней стали синего цвета.
Вывод: крахмал остаётся в картофеле и после термической обработки.
Исследую продукты, которые ежедневно употребляем в пищу: сахар, соль. Капаю по капли. Йодное пятно не изменило цвет, значит в этих продуктах (сахар и соль) нет крахмала.
Исследую продукты, которые используем в пищу ежедневно – это молочные продукты молоко и кефир … В натуральных молочных продуктах крахмала быть не должно. Но некоторые производители для того чтобы сделать продукт более густым добавляют крахмал или муку. Провожу опыты.
Результат исследования молочных продуктов порадовал – йодные пятна остались коричнево-жёлтыми. Таких загустителей, как крахмал или мука, в этих продуктах нет.
Я также проверил на наличие крахмала куриное яйцо (желток и белок), зная что в натуральных продуктах крахмала не должно быть. Посмотрим.
Капнул по 1 капле йода на образцы. Результат тоже порадовал, йодные пятна остались коричневыми. Ни в желтке, ни в белке крахмала не обнаружено.
Проверяю морковь, яблоко и докторскую колбасу.
На этикетке докторской колбасы в списке ингредиентов указан крахмал, который мы и обнаружили экспериментально.
Крахмал содержится и в яблоке, и в моркови. Но судя по цвету пятен не в таком количестве как в колбасе.
.
Проверю также хлеб, вафли и крекер.
Капаю по капли йода. Пятна становятся ярко-синим, что доказывает- крахмал есть!
4.Заключение
Так что же теперь вообще отказаться от продуктов, которые содержат крахмал? Большинство книг, посвященных проблемам питания, обращает внимание на важность крахмала – это источник энергии. В нашем традиционном питании крахмал – важная часть в рационе питания. Значительная часть всей мировой сельскохозяйственной продукции, которая производится для нужд человека и животных, состоит из продуктов, содержащих крахмал. Совсем отказываться от крахмалосодержащих продуктов не надо, точнее даже важно, чтобы они были в рационе. Но! Их должно быть не более 20 процентов от всей пищи – пятая часть, а не 80-90, как это принято сейчас.
Выпечные изделия (кондитерский крем, наполнители, глазурь и т. д.), пищевые полуфабрикаты для быстрого приготовления, молочные продукты (йогурты, десерты), консервы, мороженое, некоторые напитки, лапша, растворимые супы, сухие супы, крекеры, в этих продуктах крахмал дополнительно обрабатывали, поэтому он тяжело усваивается организмом.
Рекомендации: меньше есть углеводистую пищу; из крахмалосодержащих продуктов выбирать только самые нужные и вкусные.
Но выбор всегда остается за вами.
Приятного аппетита.
5. Список литературы
1. Нифантьев Э.В., Цветков Л.А. Химия: Орган. химия: Учеб. для 10-11 кл. обще-образоват. учреждений. ˗˗ 3-е изд.˗˗ М.: Просвещение, АО «Моск. учеб.», 1999. ˗˗ 190 с.: ил.
2. Хомченко Г.П. Химия (для подготовительных отделений: Учебник. ˗˗ 2-е изд., перераб. и доп. ˗˗ М.: Высш. шк., 1988. ˗˗ 368 с.: ил.
3. Энциклопедия для детей. Том 17. Химия. /Глав. ред. В.А.Володин. ˗˗ М.: АВАНТА+, 2000. ˗˗ 640 с.: ил.
4. 25 способов применения крахмала в быту [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.dela-domashnie.ru/2016/06/sposoby-primeneija-krahmala-v-bytu.html
5. Биоразлагаемые полимеры в центре внимания [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.polymery.ru/letter.php?n_id=1687&cat_id=3
6. Википедия – свободная энциклопедия [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/Крахмал
7. Использование крахмала в народной медицине [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://medistok.ru/lekarstvennye-rasteniya/kartofelnyiy-krahmal-znakomyiy-neznakomets.html
8. Крахмал, патока, производство, свойства [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://agrogold.ru/krahmal,_patoka,_proizvodstvo,_svoy.
9. Крахмалы свойства [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://biopolymer147.ru/stati-po-tematike/131-pervaya-statya-3
10. Крахмал: свойства, польза и применение [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://foodandhealth.ru/komponenty-pitaniya/krahmal/
11. Кукурузный крахмал в промышленности [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://libtime.ru/byt/kukuruznyy-krahmal-v-promyshlennosti.html
12. Обзор российского рынка натуральных крахмалов [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.agroclub.ru/people/user/202/blog/2547/
13. Польза и вред картофельного крахмала: ценная «мука» из клубней [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://amazingwoman.ru/zdorovje/poleznye-produkty/polza-i-vred-kartofelnogo-kraxmala-cennaya-muka-iz-klubnej/
14. Технические модифицированные крахмалы [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://biopolymer147.ru/production/modifitsirovannyj-krakhmal
15. Технология крахмала и крахмалопродуктов – Часть 1 [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://pandia.ru/400449/