IX Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Значение йода в здоровье человека
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
Человеческий организм без йода, как и без воды существовать не может. Известно, что для нормального функционирования требуются определенные микроэлементы, в том числе йод. Он входит в состав гормонов щитовидной железы. Эти гормоны выполняют жизненно важные задачи: поддерживают нормальный углеводный, белковый и жировой обмен в организме, а также стабильное состояние психики. Известно, что нехватка любого минерального вещества может вызвать крайне негативные последствия для здоровья, но дефицит йода может иногда даже создать угрозу жизни. При недостатке йода нарушается обмен веществ в организме, перестает правильно функционировать щитовидная железа, появляется риск развития атеросклероза и ожирения, ослабляется иммунитет. Ухудшается состояние кожи, ногтей и волос, люди часто простужаются зимой, их преследуют бронхиты, они быстро утомляются, жалуются на раздражительность и головные боли.
Актуальность темы: В настоящее время в мире возросло внимание к проблеме дисбаланса йода в системе организма человека. Йод относится к жизненно важным микроэлементам, имеющим высокую биологическую активность. Его соединения играют важную роль в процессах обмена веществ в организме человека, и он не может быть заменен никаким другим химическим элементом. Часто йод поступает в организм в недостаточном количестве. Низкое содержание йода в почве и воде обуславливает низкое содержание его в продуктах питания и как следствие ведет к недостатку йода в организме человека. По различным литературным источникам от 70-80% йода в организм человека поступает с пищей. В условиях постоянного дефицита йода нормальная выработка гормонов щитовидной железы нарушается, способствуя развитию зоба. Территория Южного Урала находится в «зоне риска по йод дефициту», так как в нашей почве и воде йода нет. Как восполнить этот дефицит? Меня заинтересовал этот вопрос.
Гипотезой исследования: так как продукты питания не могут обеспечить человека суточной дозой йода, йод дефицит можно восполнить употреблением в пищу йодированных продуктов.
Цель работы: изучение проблемы дефицита йода и определение йода в некоторых продуктах питания.
Задачи исследования:
-изучить литературу по данному вопросу,
-подобрать методы исследования,
-определить содержание йода в поваренной и морской соли, некоторых пищевых продуктах.
-выявить факторы, влияющие на количество содержания йода в продуктах питания.
-сделать выводы
Предмет исследования: содержание йода в продуктах питания и его значение.
Объект исследования: йодированная и морская соль, морская капуста, йодированный хлеб, подсолнечные семечки.
Основные этапы работы:
Изучение литературы по проблеме исследования- сентябрь-октябрь.
Выявление наличия продуктов питания, обогащённых йодом, в торговой сети города Златоуста – ноябрь.
Определение содержания йода в поваренной и морской соли, некоторых пищевых продуктах – декабрь – февраль.
Для решения поставленных задач, использованы следующие методы исследования: изучение и анализ научно-популярных материалов по данной проблеме; метод «пятна»; обработка полученных данных.
Предполагаемый результат: повышение уровня осведомленности учащихся и их родителей на классных часах и родительских собраниях.
Глава 1 Йод. Его значение в организме человека
Йод - элемент главной подгруппы VII группы, пятого периода, с атомным номером 53. Обозначается символом I (лат. Iodum). Химически активный неметалл, относится к группе галогенов. Молекула вещества двухатомна (формула I2). Простое вещество йод при нормальных условиях — кристаллы чёрно-серого цвета с фиолетовым металлическим блеском, легко образует фиолетовые пары, обладающие резким запахом. Конфигурация внешнего электронного слоя — 5s2p5. В соединениях проявляет степени окисления −1, 0, +1, +3, +5 и +7 (валентности I, III, V и VII).Йод был открыт в 1811 г. Куртуа в золе морских водорослей, а с 1815 г. Гей-Люссак стал рассматривать его как химический элемент.
Йод — редкий элемент. Однако он чрезвычайно сильно рассеян в природе и, будучи далеко не самым распространенным элементом, присутствует практически везде. Йод находится в виде йодидов в морской воде (20—30 мг на тонну морской воды). Присутствует в живых организмах, больше всего в водорослях (2.5 г на тонну высушенной морской капусты, ламинарии). Известен в природе также в свободной форме, в качестве минерала, но такие находки единичны, - в термальных источниках Везувия и на острове Вулькано (Италия). Запасы природных йодидов оцениваются в 15 млн тонн, 99 % запасов находятся в Чили и Японии. В настоящее время в этих странах ведётся интенсивная добыча йода, например, чилийская Atacama Minerals производит свыше 720 тонн йода в год. Сырьём для промышленного получения йода в России служат нефтяные буровые воды, тогда как в зарубежных странах, не обладающих нефтяными месторождениями, используются морские водоросли, а также маточные растворы чилийской (натриевой) селитры, щёлок калийных и селитряных производств, что намного удорожает производство йода из такого сырья.
1.1 Физические свойства
Йод при обычных условиях — твёрдое вещество, чёрно-серые или тёмно-фиолетовые кристаллы со слабым металлическим блеском и специфическим запахом. При нагревании при атмосферном давлении йод сублимирует (возгоняется), превращаясь в пары фиолетового цвета; при охлаждении при атмосферном давлении пары йода кристаллизуются, минуя жидкое состояние. Пары имеют характерный фиолетовый цвет.
Слабо растворяется в воде (0,28 г/л), лучше растворяется в водных растворах иодидов щелочных металлов с образованием три йодидов. Жидкий йод можно получить, нагревая его под давлением.
1.2 Йод и щитовидная железа
У животных и человека йод входит в состав так называемых тиреоидинах гормонов, вырабатываемых щитовидной железой — тироксина и трийодтиронина, оказывающих многостороннее воздействие на рост, развитие и обмен веществ организма. В организме человека (масса тела 70 кг) содержится 12—20 мг йода. Суточная потребность человека в йоде определяется возрастом, физиологическим состоянием и массой тела. Для человека среднего возраста нормальной комплекции (нормостеник) суточная доза йода составляет 0,15 мг. Отсутствие или недостаток йода в рационе (что типично для некоторых местностей) приводит к заболеваниям (эндемический зоб, кретинизм, гипотиреоз). В связи с этим к поваренной соли, поступающей в продажу в местностях с естественным геохимическим дефицитом йода, с профилактической целью добавляют йодид калия, йодид натрия. Недостаток йода приводит к заболеваниям щитовидной железы (например, к базедовой болезни, кретинизму). Также при небольшом недостатке йода отмечается усталость, головная боль, подавленное настроение, природная лень, нервозность и раздражительность; слабеет память и интеллект. Со временем появляется аритмия, повышается артериальное давление, падает уровень гемоглобина в крови.
Йод ядовит. Смертельная доза 3 г. Вызывает поражение почек и сердечно-сосудистой системы. При вдыхании паров йода появляется головная боль, кашель, насморк, может быть отёк лёгких. При попадании на слизистую оболочку глаз появляется слезотечение, боль в глазах и покраснение. При попадании внутрь появляется общая слабость, головная боль, повышение температуры, рвота, понос, бурый налёт на языке, боли в сердце и учащение пульса. Через день появляется кровь в моче. Через 2 дня появляются почечная недостаточность и миокардит. Без лечения наступает летальный исход.
Минимальная суточная потребность в йоде для здорового взрослого человека составляет 20-50 мкг, а оптимальная 100-150 мкг. Избыточное потребление йода может быть опасно для больных с нарушениями функции щитовидной железы.
Природными источниками йода, прежде всего, являются морская капуста, морская рыба, рыбий жир, морепродукты. Поэтому жители приморских областей никогда не страдают болезнями, связанными с дефицитом йода. В таких странах, как Россия, где у многих людей наблюдается нехватка йода, специально выпускают обогащенные этим микроэлементом продукты: йодированные соль, хлеб, молоко, воду.
Изучив теоретический материал, мы узнали:
Йод- очень важный химический элемент для жизнедеятельности человека, так как он входит в состав гормонов щитовидной железы, оказывающих воздействие на рост, развитие и обмен веществ организма.
Суточная потребность человека в йоде в среднем составляет 0,15 мг.
Отсутствие или недостаток йода в рационе приводит к заболеваниям эндемический зоб, кретинизм, гипотиреоз, а так же отмечается усталость, головная боль, подавленное настроение, природная лень, нервозность и раздражительность; слабеет память и интеллект.
Территория Южного Урала - местность с естественным геохимическим дефицитом йода, поэтому в растительной и животной пище Южного Урала йода не содержится.
В некоторые пищевые продукты, поступающие в продажу, с профилактической целью добавляют йодид калия, йодид натрия.
Природными источниками йода, прежде всего, являются морская капуста, морская рыба, рыбий жир, морепродукты.
Йод ядовит. Смертельная доза 3 г.Применение йода в каплях спиртовой настойки является грубой ошибкой.
Для сохранения йода в продуктах необходимо: держать овощи и фрукты в сухом, темном, прохладном месте, не слишком продолжительное время. При варке продукты и соль быстро теряют йод.
Глава 2 Исследование пищевой и морской соли и некоторых продуктов
В практической части работы мы решили проверить свою гипотезу. Для этого мы использовали метод «пятна».
Данный метод основан на следующих превращениях:
2NaNO2 + Н2S04 → 2НNО2 + Na2SO4
2HNO2 + 2I- → I2 + 2NO + Н2О
I2 + крахмал → синяя окраска
50 мл 0,5%-ного раствора крахмала мы смешали с 10 каплями 1%-ного раствора нитрита натрия и 10 каплями 20%-ного раствора серной кислоты. Полученный раствор пригоден для анализа в течение 2—3 дней. Небольшое количество поваренной йодированной соли поместили в блюдце и увлажнили 2 каплями полученного раствора. Соль, содержащая йодид, сразу же должна посинеть, причем окраска сохраняется в течение нескольких минут. В нашем случае посинения соли не было (см. приложение 1).
Вывод: соль хранилась в неправильных условиях, йода в ней нет.
Подобным образом мы проверили йодированный хлеб, морскую капусту, морскую соль, креветки, подсолнечные семечки. Синий цвет наблюдали в морской капусте, в морской соли, едва заметное изменение цвета наблюдали в креветках (не подверженных тепловой обработке). В йодированном хлебе и подсолнечных семечках цвет не изменился (см. приложение 2,3)
Выводы:
Йод содержится в морепродуктах.
Йод сохраняется в продуктах, правильно хранящихся.
Семечки, возможно, выращены на территориях, где в почве не содержится йод.
Наша гипотеза: «так как продукты питания не могут обеспечить человека суточной дозой йода, йод дефицит можно восполнить употреблением в пищу йодированных продуктов» - не подтвердилась. Мы доказали, что необходимо вводить в пищу йодированные продукты, при условии правильного хранения (срок, освещенность, температура, тепловая обработка, герметичность упаковки). Но условия хранения и способы приготовления йодированных продуктов не позволяют в полной мере восполнить дефицит йода. Поэтому для профилактики заболеваний щитовидной железы необходимо принимать йодомарин, предварительно проконсультировавшись с лечащим врачом.
Заключение
В настоящее время в мире возросло внимание к проблеме дисбаланса йода в системе организма человека. Йод относится к жизненно важным микроэлементам, имеющим высокую биологическую активность. Территория Южного Урала находится в «зоне риска по йод дефициту», так как в нашей почве и воде йода нет. Как восполнить этот дефицит? После изучения теоретического материала и проведения исследования для проверки выдвинутой гипотезы, мы сделали следующие выводы:
Потребность в йоде взрослого человека колеблется в пределах 0,10—0,15 мг в день. Содержание же йода в пищевых продуктах обычно невелико (0,04 мг %). Наиболее богаты йодом продукты моря.
Так как в растительной и животной пище Южного Урала йода не содержится, необходимо вводить в пищу йодированные продукты, при условии правильного хранения (срок, освещенность, температура, тепловая обработка, герметичность упаковки). Но условия хранения и способы приготовления йодированных продуктов не позволяют в полной мере восполнить дефицит йода. Поэтому для профилактики заболеваний щитовидной железы необходимо принимать йодомарин, предварительно проконсультировавшись с лечащим врачом.
Для восполнения йоддефицита применение йода в каплях спиртовой настойки является грубой ошибкой.
Продукты, в которых содержится большое количество йода: морская рыба, креветки, морская капуста, орехи, хурма и др.
Список литературы
Астапенков, Барченко. Зобная болезнь. – Минск: Беларусь, 1978.
Глинка Н. Л. Общая химия. – Л., 1983
Драгомирова М. Л. Методы определения микроэлементов. М.: Химия, 1950. - С. 23-31.
Зверев И. Д. Книга для чтения по анатомии, физиологии и гигиене человека. – М.: Просвещение, 1989
Золотов Ю. А., Иванов В. М., Амелин В. Г. Химические тест-методы анализа. М.: Эдиториал-УРСС. 2002. 304 с.
Популярная медицинская энциклопедия, советская энциклопедия,1979
Славина Л. С. Заболевания эндокринных желёз. – Л., 1984
Скурихин И. М. Всё о пище с точки зрения химика.
Фомин Н. А. Физиология человека.
Приложения
Фотоотчет исследования.