Международный Фестиваль «Звезды Нового Века» - 2013
Естественные науки (от 14 до 17 лет)
Научно-практическая работа на тему:
«Качественный и количественный анализ
витамина С в пищевых продуктах»
Мишук Мария, 15 лет
ученица 9 «А» класса
Руководитель работы:
,
преподаватель химии
МОБУ «Сясьстройская СОШ №2»
г. Сясьстрой Ленинградской области
2013г.
Содержание
Введение
Обоснование темы проекта и её актуальность стр. 3
1. Аналитический обзор
1.1 История открытия витамина С стр. 4
1.2 Физические свойства аскорбиновой кислоты стр. 5
1.3 Значение для организма человека стр. 5
1.4 Источники витамина С стр. 7
1.5 Влияние недостатка и избытка витамина С на
организм человека стр. 8
1.6 Нормы потребления витамина С стр. 10
2.Экспериментальная часть
2.1 Анализ раствора аскорбиновой кислоты
(качественные реакции) стр. 10
2.2 Определение содержания аскорбиновой кислоты
в различных напитках методом титрования стр. 12
2.3 Определение содержания аскорбиновой кислоты
в яблоках разных сортов стр. 15
2.4 Определение содержания аскорбиновой кислоты
в цельном коровьем молоке стр. 16
Выводы стр. 18
Список литературы стр. 19
Введение
Обоснование выбора темы проекта и ее актуальность:
Витамины необходимы для нормальной жизнедеятельности. Роль этих веществ в жизни человека несложно понять из их названия. Первая часть слова – vita – переводится с латыни, как «жизнь».
Человек получает большинство витаминов с пищей, потому что наш организм способен синтезировать только некоторые из них. Я стараюсь питаться правильно, а для хорошего самочувствия и крепкого здоровья необходимы витамины, причём в определённых количествах. Витамины не лекарство, которое необходимо только во время болезни. Витамины нужны всегда, ежедневно.
Для изучения я взяла конкретный витамин – витамин С и выполнила работу на тему «Качественный и количественный анализ витамина С в некоторых пищевых продуктах». Аскорбиновая кислота не образуется и не накапливается в организме человека. Данный витамин необходимо употреблять регулярно. Благодаря определению количества витамина С в некоторых продуктах и зная суточную потребность в этом витамине можно составить свой рацион питания.
Цель работы:
Доказать наличие витамина С в пищевых продуктах, рассчитать количество витамина С
Задачи:
1. Изучить литературу по данному вопросу;
2. Изучить качественные реакции на аскорбиновую кислоту;
3. Научиться определять количество витамина С в продуктах;
4. Определить условия, при которых витамин С разрушается или стабилизируется.
План работы над проектом
1. Изучение литературы по темам:
1.1. История открытия витамина С;
1.2. Физические свойства и значение для организма человека;
1.3. Источники витамина С и нормы потребления;
1.4. Последствия недостатка и избытка витамина С.
2. Выполнение практической части.
3. Формулирование выводов.
4. Оформление отчета о работе.
5. Создание компьютерной презентации на основе полученных в работе материалов.
6. Защита проекта.
1. Аналитический обзор
1.1 История открытия витамина С.
В эпоху Великих географических открытий, отправляясь в длительные плавания, люди умирали тысячами – запасы солонины и сухарей не спасали моряков от цинги. Например, из 160 участников экспедиции Васко да Гамы, прокладывавшей морской путь в Индию, от цинги погибли 100 человек.
В 1747 году шотландский врач Джеймс Линд пребывая в длительном плавании, провел своего рода эксперимент на больных матросах. Вводя в их рацион различные кислые продукты он открыл свойство цитрусовых предотвращать цингу. В 1753 году Линд опубликовал «Трактат о цинге», где предложил использовать лимоны и лайм для профилактики цинги. Однако эти взгляды получили признание не сразу, Адмиралтейство игнорировало их почти полвека. За это время, подсчитали эксперты, от цинги погибли еще около 100 тысяч британских моряков. Тем не менее Джеймс Кук на практике доказал роль растительной пищи в предотвращении цинги, введя в корабельный рацион кислую капусту, солодовое сусло и подобие цитрусового сиропа. В результате он не потерял от цинги ни одного матроса — неслыханное достижение для того времени. В 1795г лимоны и другие цитрусовые стали стандартной добавкой к рациону британских моряков.
Первооткрывателем «аскорбинки» считают венгерского ученого Сент-Дьерди. Сами по себе витамины его не интересовали, но в ходе экспериментов в 1927 году из апельсинов, капусты и красного перца он получил вещество, которое помогало переносить атомы водорода от одного соединения к другому. На самом деле он открыл целый комплекс витаминов и показал, что с рутином действие витамина С становится особенно мощным
Американец Чарльз Глен Кинг пытался выделить витамин С целенаправленно, он не только выделил его из капусты, но и доказал, что это и есть тот самый витамин С. Позже он установил структуру «аскорбинки».
1.2 Физические свойства аскорбиновой кислоты.
Аскорбиновая кислота (витамин С, антицинготный витамин) — бесцветное кристаллическое вещество, без запаха, обладает кислым вкусом, хорошо растворимое в воде.
В природных условиях встречается в трех формах: в виде аскорбиновой кислоты, дегидроаскорбиновой кислоты и аскорбигена. Больше всего (до 70%) в растениях аскорбигена. Он наиболее устойчив к окислению.
1.3 Значение для организма человека.
Витамин С - самый известный из витаминов. Человек, приматы и морские свинки не способны синтезировать аскорбиновую кислоту и должны получать ее с пищей. Большинство других видов животных и все растения могут синтезировать это соединение из глюкозы. Микроорганизмы не содержат аскорбиновой кислоты и не нуждаются в ней.
Значение данного витамина для человека очень велико.
1) стимулирует рост, участвует в процессах тканевого дыхания, обмене аминокислот, способствует усвоению углеводов;
2) участвует в синтезе и сохранении коллагена – белка, который служит основой образования соединительных тканей. Коллаген скрепляет сосуды, костную ткань, кожу, сухожилия, зубы;
3) нормализует уровень холестерина в крови, способствует усвоению железа из пищи.
4) витамин С - антиоксидант. Он противодействует токсическому действию свободных радикалов – агрессивных элементов, образующихся в организме при многих отрицательных воздействиях и заболеваниях;
5) участвует в выработке адреналина – гормона, увеличивающего частоту пульса, кровяное давление, приток крови к мускулам;
6) является фактором защиты организма oт последствий стресса;
7) помогает успешно справляться с эмоциональным и физическим бременем стресса. Надпочечники, которые выделяют гормоны, необходимые, чтобы действовать в стрессовых ситуациях, содержат больше аскорбата, чем любая другая часть тела. Витамин С помогает выработке этих стрессовых гормонов и защищает организм от токсинов, образующихся в процессе их метаболизма;
8) усиливает процессы регенерации, повышает устойчивость организма к инфекциям;
9) регулирует свертываемость крови, восстанавливает проницаемость капилляров, участвует в кроветворении, оказывает противовоспалительное действие, снижает воздействие различных аллергенов;
10) появились сведения о противоопухолевых свойствах витамина С. Известно, что у онкологических больных из-за истощения его запасов в тканях нередко развиваются симптомы витаминной недостаточности, что требует дополнительного их введения. Существуют данные, показывающие профилактическую роль витамина С в отношении рака толстой кишки, пищевода, мочевого пузыря;
11) улучшает способность организма усваивать кальций и железо, выводить токсичные медь, свинец и ртуть;
12) присутствии адекватного количества витамина С значительно увеличивается устойчивость витаминов В1, В2, A, E, пантотеновой и фолиевой кислот;
13) предохраняет холестерин липопротеидов низкой плотности от окисления и, соответственно, стенки сосудов от отложения окисленных форм холестерина;
14) существенно улучшает умственные способности. При проведении двойного слепого тестирования (двойной слепой метод заключается в том, что не только испытуемые, но и экспериментаторы остаются в неведении о важных деталях эксперимента до его окончания) было установлено, что прием витамина С способен повышать IQ (коэффициент интеллекта) в среднем на 5 пунктов (что довольно значительно).
Ключ к пониманию того, на сколько важен витамин С для работы мозга, заключается в особой физиологической системе организма, получившей название: "насос витамина С". Работа этого насоса осуществляется в две стадии: на первой витамин С извлекается из крови и концентрируется цереброспинальной жидкости, на второй насос извлекает витамин С из цереброспинальной жидкости и концентрирует в мозге. В результате концентрация витамина С в мозге превышает нормальную концентрацию в теле примерно в сто раз.
1.4 Источники витамина С.
Витамин С является самым основным витамином продуктов растительного происхождения. Пищевыми источниками витамина С являются щавель, листовые зеленые овощи, цветная и кочанная капуста, брюссельская капуста, брокколи, помидоры, болгарский перец, овес, красный перец, кайенский перец, петрушка, цитрусовые, дыня, земляника, черная смородина, абрикосы, яблоки, облепиха, персики, хурма, рябина, шиповник, люцерна, хвощ, крапива, корень лопуха, мята перечная, очанка, песчанка, ламинария, тысячелистник, подорожник, лист малины, красный клевер, листья фиалки, хвоя сосны.
Лучше всего употреблять их в сыром виде, так как при обработке витамин С распадается.
Витамин С хорошо растворяется в воде, поэтому многие фабрики, выпускающие витамины, производят его в виде таблеток.
Аскорбиновая кислота в пищевых добавках обозначается как Е 300.
1.5 Влияние недостатка и избытка витамина С на организм человека.
При недостаточном потреблении витамина С человек может заболеть цингой. В наше время эта болезнь не распространена, так как удовлетворить потребность организма в аскорбиновой кислоте довольно легко, достаточно разнообразно питаться, ведь он находится во многих продуктах.
Известно, что в осенне-весенний период у человека развивается авитаминоз, поэтому многие в целях профилактики принимают большие дозы витамина С, особенно это актуально при простуде. В этот период не стоит забывать, что все хорошо в меру, надо стараться пополнять запасы организма естественными витаминами, получаемыми вместе с пищей, а не таблетками и драже, полученными химическим путем.
Витамин С является водорастворимым витамином, поэтому он легко выводится с мочой, задерживаясь в организме всего на 4-6 часов. Кроме того, витамин С - это все же кислота, которая при таких дозировках может существенно повредить желудок.
Как определить, что человеку не хватает витамина С?
На начальной стадии у человека наблюдаются незначительные изменения: он становится вялым, апатичным, у него постепенно снижается работоспособность, как физическая, так и умственная, снижается иммунитет, вследствие чего человек начинает чаще болеть, а выздоровление наступает гораздо позже.
На следующей стадии гиповитаминоза С наблюдается резкое повышение чувствительности к холоду, появляется озноб без причины, человек быстро устает, ему постоянно хочется спать, снижается или пропадает аппетит. В некоторых случаях отмечается боль в ногах. На более серьезной стадии на кожном покрове появляются уплотнения в виде узелков, а сама кожа становится сухой и шершавой, так как происходит ороговение эпителиального слоя кожи.
Оказывается, что одного приема витамина С недостаточно, так как к гиповитаминозу ведет еще множество факторов. К ним относятся употребление алкоголя, курение, постоянные стрессы, постоянная повышенная температура тела. Как бы ни странно это звучало, к снижению количества витамина С в организме приводит ежедневный прием аспирина, антибиотиков и некоторых видов лекарств.
Кроме этого, вредные вещества (особенно на химическом или металлургическом производствах), воздействующие на организм, также являются причиной гиповитаминоза. К остальным причинам относятся беременность, чрезмерные физические нагрузки, хронические заболевания, гастрит, гепатит, неправильное кормление детей первого года жизни (без введения овощей и фруктов), а также отсутствие в рационе человека всех необходимых продуктов, в которых содержится витамин С.
Избыток витамина С в организме – гипервитаминоз - так же вреден, как и недостаток. Аскорбиновая кислота, принимаемая дозой более 2 грамм в сутки, приводит к недостатку витамина В12, а затем к малокровию. Для беременной женщины это может обернуться тем, что ее ребенок заболеет рикошетной цингой. К тому же избыток витамина С способствует развитию мочекаменной болезни.
1.6 Нормы потребления витамина С.
Необходимость в витамине С у нашего организма огромна. Норма приема витамина С зависит от состояния здоровья человека. Здоровому организму в сутки требуется примерно 100 мг витамина, для людей, занимающихся спортом или тяжелым физическим трудом — до 200 мг, беременным женщинам и матерям в период лактации — от 120 до 150 мг, а при респираторных заболеваниях — мг.
Оптимальная потребность в витамине С для взрослого человека 55-108 мг, беременных и кормящих женщин – 70-80 мг, детей первого года жизни – 30-40 мг.
При воздействии стрессогенных факторов, в том числе и химических (алкоголь, сигареты, лекарственные вещества), потребность может возрасти до 10 или даже 20г в день.
2. Экспериментальная часть
2.1 Анализ раствора аскорбиновой кислоты (качественные реакции)
В молекуле витамина С нет карбоксильной группы - носителя кислотных свойств в органической химии. Кислотные свойства этого вещества обусловлены лёгкой подвижностью водорода у третьего углеродного атома. При окислении аскорбиновая кислота переходит в дегидроаскорбиновую, которая уже не проявляет витаминных свойств.
Качественные реакции на витамин С основаны на его способности легко вступать в окислительно-восстановительные реакции и восстанавливать гексацианоферрат (III) калия, нитрат серебра, иод.
1. Реакция с нитратом серебра
В пробирку наливаю 1мл раствора аскорбиновой кислоты и добавляю в неё 2 капли раствора нитрата серебра.
Наблюдаю образование осадка серого цвета.
2. Реакция с красной кровяной солью
а) в одну пробирку наливаю 3мл раствора аскорбиновой кислоты, во вторую – 3мл дистиллированной воды;
б) добавляю в обе пробирки по 5 капель красной кровяной соли и по 5 капель раствора хлорида железа (III).
Раствор аскорбиновой кислоты приобретает синее или зелёное
окрашивание, а затем даёт тёмно-синий осадок – берлинскую лазурь. В пробирке с водой раствор имеет бурую окраску.
3. Реакция с раствором иода.
Поместила в пробирку 6 капель раствора аскорбиновой кислоты и добавила 1-2 капли раствора иода.
Наблюдаю обесцвечивание раствора иода.
2.2 Определение содержания аскорбиновой кислоты в различных напитках методом титрования.
1. Приготовление крахмального клейстера.
Всыпаю в стакан с небольшим количеством холодной воды немного крахмала, тщательно перемешиваю, добавляю к полученной смеси горячую воду и опять перемешиваю, крахмальный клейстер готов.
2. Приготовление водного раствора йода.
Растворила в 100 мл воды 20-30 капель спиртового раствора йода, чтобы окраска раствора по цвету напоминала крепкий чай. Наполнила шприц раствором йода.
3.Приготовление контрольного раствора аскорбиновой кислоты.
1. Растворила 2 таблетки аскорбиновой кислоты (по 0,025 г) в 50 мл воды.
2. Отобрала 5 мл полученного раствора в стакан для титрования.
3. Добавила несколько капель крахмального клейстера.
4. Медленно, по каплям, из шприца добавила раствор йода к анализируемому раствору, постоянно его взбалтывая.
5. Продолжаю добавлять йод, пока не появится устойчивая синяя окраска (не исчезает более 20 с).
6. Записала объем раствора йода, пошедший на титрование.
7. Повторила опыт еще раз с 5 мл контрольного раствора аскорбиновой кислоты.
8. Взяла среднее значение. Этот объем раствора йода V0 соответствует 5 мг аскорбиновой кислоты.
9. Провела анализ различных соков фирмы «Ледниковый период» на содержание аскорбиновой кислоты. Для этого в чистый стакан отмерила 5 мл исследуемого сока и выполните пункты 3-6.
10. Занесла результаты в таблицу. Для расчета массы аскорбиновой кислоты воспользовалась формулой: mn=5Vn:V0
Напиток | Количество мл раствора йода | Количество мг аскорбиновой кислоты в 5 мл раствора |
Контрольный раствор | V0 = 53,2 мл | m0 = 5мг |
№ 1 Апельсиновый сок | V1 = 17,3мл | m1 = (5·17,3)/53,2 = 1,63мг |
№ 2 Яблочный сок | V2 = 5,2мл | m2 = (5·5,2)/53,2 = 0,49мг |
№ 3 Персиковый сок | V3 = 5,9мл | m3 = (5·5,9)/53,2 = 0,55мг |
11. Провела дополнительное исследование на устойчивость аскорбиновой кислоты к кипячению. Приготовила контрольный раствор (пункт 1) и прокипятила его в течение 10 минут. Взяла 5 мл пробы и повторила пункты 2-6. Сравните полученный результат с данными для контрольного раствора.
12. Провела дополнительное исследование на устойчивость аскорбиновой кислоты к контакту с железом. Опустила в контрольный раствор аскорбиновой кислоты гвозди на 30 минут. Взяла 5 мл пробы и повторила пункты 2-6. Сравнила полученный результат с данными для контрольного раствора.
13. Провела дополнительное исследование на повышение стабилизации аскорбиновой кислоты при добавлении небольшого количества лимонной кислоты. Добавила в контрольный раствор аскорбиновой кислоты немного лимонной кислоты. Взяла 5 мл пробы и повторила пункты 2-6. Сравнила полученный результат с данными для контрольного раствора.
14. Результаты занесите в таблицу.
Фактор | Количество мл раствора йода | Количество мг аскорбиновой кислоты в 5 мл раствора | Процент оставшейся аскорбиновой кислоты | Процент разрушенной аскорбиновой кислоты |
Контрольный раствор | V0 = 53,2 мл | m0 = 5мг | ||
Кипячение | V1 = 51,1мл | m1 = (5·51,1)/53,2 = 4,80мг | ω1= (4,80·100)/5 = 96% | = 4% |
Контакт с железом | V2 = 46,1мл | m2 = (5·46,1)/53,2 = 4,33мг | ω2= (4,33·100)/5 = 86,6% | ,6 = 13,4% |
Кипячение с лимонной кислотой | V3 = 52,1мл | m3 = (5·52,1)/53,2 = 4,89мг | ω3= (4,89·100)/5 = 97,8% | 100- 97,8 = 2,2% |
Контакт с железом с лимонной кислотой | V4 = 48,6мл | m4 = (5·48,6)/53,2 = 4,57мг | ω4= (4,57·100)/5 = 91,4% | 100- 91,4= 8,6% |
2.3 Определение содержания витамина С в яблоках разных сортов.
1. Взвесила яблоко. Тонким ножом из нержавеющей стали вырезала из яблока пробу в виде ломтика, от кожуры до сердцевины.
2. Положила ломтик яблока в фарфоровую ступку с разбавленной соляной кислотой и тщательно растёрла пестиком. Добавила 10 капель раствора крахмала.
3. Перенесла без потерь содержимое ступки в химический стакан, смывая ступку водой.
4. Наполнила бюретку раствором иода, записала его начальный объём.
5. Медленно по каплям добавляла раствор иода к анализируемой пробе, постоянно его взбалтывала. Оттитровала пробу раствором иода до соломенно-жёлтого окрашивания.
6. Записала конечный объём жидкости в бюретке. Рассчитала, какое количество иода израсходовано.
7. Содержание аскорбиновой кислоты в процентах (Х) вычислила по формуле:
Х = = %
где V – объём 0,01н раствора иода, мл,
T – титр раствора иода, 0,008806г/мл,
m – масса яблока.
Масса образца яблока равна массе яблока целиком минус масса яблока без ломтика.
8. Результаты заполнила в таблицу:
Расчёты при титровании образца яблока
Параметры | Сорт яблока | |||
Гренни смит | Голден | Роял гала | Эконом | |
Масса яблока (г) | 119г | 117г | 119г | 116г |
Масса яблока без образцов (г) | 105г | 107г | 102г | 104г |
Масса образца яблока (г) | 14г | 10г | 17г | 12г |
Первоначальное показание бюретки (мл) | 5мл | 5мл | 5мл | 5мл |
Показание бюретки после титрования (мл) | 3,8мл | 4,0мл | 3.9мл | 3,7мл |
Объём раствора иода (мл) | 1,2мл | 1,0мл | 1,1мл | 1,3мл |
Содержание аскорбиновой кислоты (%) | 0,075% | 0,088% | 0,057% | 0,095% |
Содержание аскорбиновой кислоты (мг) в 100г яблока | 7,51мг | 8,8мг | 5,7мг | 9,5мг |
2.4 Определение содержания витамина С в цельном коровьем молоке.
Расчёты при титровании образца молока.
Параметры | Образцы молока | ||||
Натуральное коровье молоко | Консервированное молоко | ||||
свежее молоко | через 3 суток | после заморозки | «Большая кружка» | «Доярушка» | |
Масса пустого стакана (г) | 23 г | 23г | 23г | 26,5г | 24,2г |
Масса стакана с молоком (г) | 28,5г | 41,9г | 31,5г | 44,8г | 42,1г |
Масса образца молока (г) | 5,05г | 18,9г | 8,5г | 18,3г | 17,9г |
Первоначальное показание бюретки (мл) | 5мл | 5мл | 5мл | 5мл | 5мл |
Показание бюретки после титрования (мл) | 4мл | 2,1мл | 3,9мл | 1,1мл | 3,2мл |
Объём раствора иода (мл) | 1мл | 2,9мл | 1,1мл | 3,9мл | 1,8мл |
Содержание аскорбиновой кислоты (%) | 0,174% | 0,140% | 0,114% | 0,190% | 0,089% |
Содержание аскорбиновой кислоты (мг) в 100г молока | 17,4мг | 14,0мг | 11,4мг | 19,0мг | 8,9мг |
Выводы.
1. Полезнее всего пить апельсиновый сок, он содержит наибольшее количество витамина С.
2. При тепловой обработке количество витамина С понижается; поэтому лучше употреблять в пищу свежие фрукты и овощи и свежевыжатые соки
3. При контакте с металлом витамин С разрушается, значит варить варенье или другие блюда, компоненты которых содержат витамин С, в металлической посуде не рекомендуется
4. При добавлении лимонной кислоты количество витамина С стабилизируется, так как она замедляет процессы окисления аскорбиновой кислоты
5. Больше витамина С содержится в яблоках северных сортов, чем южных сортов; и больше в зелёных сортах, чем в красных.
Нормы содержания витамина С в яблоках (в мг на 100 г):
1) Яблоки северных сортов 20
2) Яблоки южных сортов 5-10
6. Больше всего витамина С содержится в свежем коровьем молоке. С течением времени и при заморозке количество витамина С понижается. В молоке длительного хранения содержание аскорбиновой кислоты меньше, чем в цельном молоке.
Список источников информации и иллюстраций:
Литература:
1. , “Всё о соках”, Москва, изд-во “Эпос”, 1984.
2. “Витамины – источники здоровья”, Москва, изд-во “Крон – Пресс”, 1997.
3. , Биологическая химия и молекулярная биология, Иваново, 2007.
4. , Лабораторно-практические работы по химии 10-11, М.,Владос,2007.
5. Опыты без взрывов, М., "Химия", 1986.
6. , Громова и микроэлементы. М., 2003.
7. , , Витамины и витаминотерапия. Серия "Медицина для вас". - Ростов н/д: "Феникс", 2000.
8. , Яковлев по витаминам. М., 1960.
9. Энциклопедия-словарь юного натуралиста, М. 1985.
Сайты в Интернете:
1. http://www. *****/read/olg14.html
Иллюстрации:
1. Фотографии из личного архива
