Исследование качества зеленого и черного чая

Муниципальное общеобразовательное учреждение

«Падунская средняя общеобразовательная школа»

ИССЛЕДОВАНИЕ КАЧЕСТВА ЗЕЛЕНОГО И ЧЕРНОГО ЧАЯ

Номинация: проект

Автор: Толпекина Елена

Владимировна

Класс: 10

Руководители:

,

учитель химии,

,

учитель ОБЖ.

 

 

Падунская

2013

Муниципальное общеобразовательное учреждение

«Падунская средняя общеобразовательная школа»

ИССЛЕДОВАНИЕ КАЧЕСТВА ЗЕЛЕНОГО И ЧЕРНОГО ЧАЯ

Номинация: проект

Автор: Толпекина Елена

Владимировна

Класс: 110

Руководители:

,

учитель химии,

,

учитель ОБЖ.

Данная работа позволяет показать практическую направленность изучения химии на профильном уровне.

 

Падунская

2013

Содержание

Введение …………………….………………………………………. 1. История чая …………………………………………………… 2. Общие представления о чае ………………………………….. 3. Чай и здоровье человека………………………………………. 4. Химический состав чая……………………..………………… 5. Экспериментальная часть…………………………………….. Заключение………………………………….………………………. Список литературы………………………………………………… Приложения……….……….……………………………………......

3 4 4 5 8 14 16 17 18

Введение

В настоящее время одной из важнейших задач, стоящих перед человеческим обществом, является улучшение состояния здоровья населения, и в первую очередь детей, подростков и молодёжи. Это особенно актуально для России, где в последнее десятилетие значительно увеличились заболеваемость, смертность и снизились рождаемость и продолжительность жизни. Так, по данным статистики, сегодня только 20% новорожденных считаются здоровыми. Около 50% юношей и девушек выходят из школы, уже имея 2-3 диагноза различных болезней, а в целом лишь 15% выпускников можно считать практически здоровыми.[4, c 84]

Одним из составляющих нашего здоровья является то, что мы пьем и едим, так почти каждый человек в нашем мире каждый день обязательно пьет чай. Но совсем не каждый задумывается о его пользе или вреде, в чем разница между сортами, ведь на сегодняшний день разновидностей чая более чем достаточно. Важно научиться задумываться о качестве приобретаемого товара, уметь выбрать правильно, в соответствии с потребностями и требованиями к товару.

Хотя чай изучают на протяжении веков, а над раскрытием его химического состава ученые трудятся, по меньшей мере, полтораста лет, только за последние десятилетия стало возможным получить сравнительно полное представление о том, какие химические вещества входят в состав чая.

Исходя из выше сказанного, цель своего проекта определили следующим образом: изучение разных типов чая на содержание в них кофеина, танина, витамина С, углеводов.

Задачи:

1.  Проанализировать литературные данные о составе и влиянии разных типов чая на человеческий организм.

2.  Провести качественные реакции для определения содержания кофеина, витамина С, танина, углеводов в зеленом и черном чае.

1. История чая

История чая насчитывает уже не одно тысячелетие. Чайный напиток впервые упоминается в рукописях 2700 г. до н. э.

Культивировать чай начали в Китае в 4 в. н. э.

Получают чай из листьев тропического вечнозеленого растения чайный куст китайский (Thea sinensis), которое относится к семейству чайных (Theaceae). [5, с.356]

Слово «чай» произошло от китайского «ча» (напиток) или «чау» -

чай (в листьях). Появление чая окутано множеством легенд. По одному из преданий, открытие напитка принадлежит императору

Шэнь Нуну-Божественному Земледельцу (ок.гг. до н. э)

В Россию чай привез в 1638 г. русский посол Василий Старков царю Михаилу Федоровичу. Высушенные листья были даром от монгольского Алтын-хана. Первые плантации чая в России были заложены в 1936 году в Краснодарском крае. Эта культура возделывается там и сейчас.

2. Общие представления о чае

География чая. Большинство любителей чая привыкли различать сорта чая в основном по району произрастания: индийский, цейлонский, грузинский и т. д., но это мнение ошибочно. Чай – вечнозеленое растение, которое существует всего в двух видах: китайский чай (это кустарник, родина которого - горные районы Юго-Восточной Азии) и ассамский чай (это дерево, растущее в Индии). Их естественный гибрид - цейлонский чай.

Типы чая. Все многообразие чаев сводится к четырем основным типам. Это черный, зеленый, красный и желтый чаи. Такое деление обусловлено различиями в процессах обработки чайного листа и, в первую очередь, наличием или отсутствием этапа ферментации, что, в конечном счете, оказывает влияние на химический состав и основные вкусовые и ароматические признаки каждого типа чая.

Что влияет на качество чая. Чай – привередливое растение. На его развитие оказывают влияние многие факторы, так среднесуточная температура летом не ниже + 20ºС, а зимой – не выше +10ºС и не ниже -3ºС. От продолжительности светового дня и количества солнечных дней зависит концентрация ароматических веществ в чайном листе. При недостатке света и солнца чай приобретает грубый вкус, становится неароматным и травянистым.

Способы приготовления чая. На вкусовые качества чая оказывает влияние и способ приготовления. Так вода должна быть чистой и без запаха, противопоказано железо. Не подходит для чая и жесткая вода. Заварочный чайник может быть керамическим, фарфоровым или стеклянным. Разогревать чайник необязательно.

Зеленый чай заваривают в течение 2 – 3-х минут, а затем процеживают. Черный чай заваривают до 4 – 5-и минут, чтобы большее количество дубильных веществ растворилось в воде.

Чай не только напиток, но и элемент культуры многих народов. В Японии чай служит центром особой изысканной и торжественной, чайной церемонии. Каждый приглашенный участвовать в ней чувствует себя польщенным: это символ большого внимания и признания. [6, с.393]

3. Чай и здоровье человека

Изначально чай использовали в качестве лекарственного средства, позже – как ритуальный напиток, и лишь потом он вошел в повседневное употребление.

Лечебное действие чая описывается во многих классических медицинских трактатах. Ученые узнают все больше о лечебных и профилактических свойствах растения. Фармакологические свойства чая обусловлены его химическим составом. Чай – это богатейший природный комплекс, в котором содержится целый спектр витаминов, микроэлементов и нескольких сотен других биологически активных веществ.

Лечебно-профилактические свойства чая.

1. Чай препятствует развитию сердечно-сосудистых заболеваний, нормализует кровяное давление особенно слабо ферментативные сорта, богатые полифенолами (зеленый чай). Употребление же черного чая повышает давление и приводит к расширению сосудов, облегчая процесс кровообращения. Чай обогащает кровь витаминами, делает стенки сосудов более упругими и эластичными, эффективно снижает уровень сахара и холестерина в крови, уменьшая риск развития атеросклероза.

2. Чай снижает вероятность развития онкологических заболеваний. Это свойство чая напрямую связано с высоким содержанием в нем полифенольных веществ. В зеленом чае их содержится значительно больше, чем в черном.

3. Чай стимулирует процессы пищеварения и способствует похудению. Например, жители Тибета всегда употребляли много тяжелой мясной и жирной пищи, поэтому чай стал неотъемлемой частью их рациона. Крепкий чайный настой очищает органы пищеварения – желудок, почки и печень от различных вредных веществ. Чайный напиток практически не содержит калорий, но в его состав входят белки и необходимые человеку витамины, поэтому чай – неотъемлемая часть большинства диет.

4. Чай замедляет старение организма. Чай богатый витаминами С, Е и полифенолами позволяет нейтрализовать вредоносное воздействие особых «молекул» разрушителей и тем самым замедляет старение организма. Полифенолы зеленого чая активно воздействуют на вирусы гриппа.

5. Чай оказывает на организм тонизирующее воздействие – это эликсир бодрости. Благодаря содержанию кофеина чай активизирует деятельность центральной нервной системы, в частности головного мозга. Благодаря содержанию витаминов и микроэлементов чай оказывает на организм комплексное оздоравливающее действие, укрепляет зубы и улучшает зрение. Все перечисленные свойства относятся только к качественному и правильно заваренному чаю, который употреблен в нужное время и в должной мере.

Не следует пить недоброкачественный чай, полученный в результате неправильной обработки или подвергавшийся неправильному хранению. Не рекомендуется пить слишком крепкий и обжигающе горячий чай, а также злоупотреблять чайным напитком (4 – 5 чашек не очень крепкого свежезаваренного чая в день вполне достаточно для здорового взрослого человека). Только качественный чай, собранный и обработанный по всем правилам чайного искусства, а затем хранившийся при оптимальных условиях, поможет укрепить здоровье и подарит заряд жизненной энергии.

Говоря о пользе чая, следует напомнить о некоторых предосторожностях:

Не пейте чай на пустой желудок;

Не пейте слишком горячий, обжигающий чай. Из-за сильной стимуляции горла, пищевода и желудка могут возникнуть болезненные изменения этих органов;

Не пейте холодный чай, он дает побочные эффекты: застой холода и скрепление мокроты;

Не злоупотребляйте крепким чаем, особенно на ночь. Крепкий чай с высоким содержанием кофеина и теина может стать причиной бессонницы и головной боли;

Не запивайте чаем лекарство, он его разрушает;

Не стоит пить чай ни сразу же после еды, ни, тем более, перед едой. Между чаем и едой должен быть перерыв 20 – 30 минут;

Не пейте перестоявшийся чай. Если чай заваривать более 30 минут начинается процесс самопроизвольного окисления ароматических составляющих: фенола, липоидов, эфирных масел. Многократное заваривание не приносит удовольствия, а лишь один вред. Первый настой извлекает из чая 50 % полезных веществ, второй - до 30 %, третий лишь 10 %, а четвертая заварка только 1-2 % ;

Не злоупотребляйте количеством;

Следует сократить употребление чая или совсем исключить беременным женщинам. Кофеин, содержащийся в чае негативно влияет на развитие плода и может привести к недостаточности веса;

Страдающим атеросклерозом и гипертонией не стоит пить крепкий чай. Это связано с возбуждающим действием кофеина и теофиллина на центральную нервную систему.

Больным с высокой температурой чай не только не полезен, но и вреден. Британские фармакологи установили, что крепкий чай не только не приносит пользы страдающим жаром, но, наоборот, теофиллин, содержащийся в чае, повышает температуру тела. [3, с 41]

4. Химический состав чая

Чайный лист состоит из воды, сухих веществ, экстрактивных веществ, алкалоидов, фенольных соединений, углеводов, азотсодержащих веществ неалкалоидной природы, гликозидов, пигментов, органических кислот, минеральных веществ, эфирных масел, альдегидов, смол, витаминов и ферментов.

Чай состоит на 30 – 50 % из растворимых в воде частей. Зеленые чаи содержат до 50 % растворимых веществ, а черные чаи 30 – 45 %. Кроме того, чем моложе, выше качеством листья чая, тем богаче растворимыми веществами полученный из них сухой чай. Из растворимых веществ следует обратить внимание на 6 самых важных групп или составных частей чая: дубильные вещества, эфирные масла, алкалоиды, аминокислоты, пигменты, витамины.

Дубильные вещества составляют 15 – 30 % чая и представляют собой сложную смесь из трех десятков полифенольных соединений, состоящую из танина и различных катехинов, полифенолов и их производных. Танин и катехины обладают свойствами витамина В. Содержание танина в зеленых чаях значительно выше, чем в черных почти вдвое. Ибо в зеленых чаях танин находится почти в неокисленном состоянии, в то время как в черном байховом чае до 40 – 50 % танина окислено. Танин придает южным чаям более резкий чайный вкус. В грузинских чаях танина бывает больше в листьях июньского, июльского и августовского сборов. Танины оказывают успокаивающее действие на желудок и кишечник. Дубильные вещества чая не остаются неизменными, продукты их окисления - хиноны, возникающие ходе производства чая, производят окисление других веществ и образуют многие ароматические продукты, участвующие в создании аромата чая. Чем больше в чае дубильных веществ, тем выше качество чая, лучше цвет, терпкость и аромат.

Эфирные масла. Им приписывают неповторимый чайный аромат. Установлено, что эфирных масел в зеленом листе чая содержится около 0,02 %. Число химических компонентов в составе эфирных масел доходит в готовом чае, по одним данным, до 20 и выше. Химически чистые эфирные масла представляют собой алифатические и ароматические углеводороды, альдегиды, кетоны, фенолы, сложные кислоты и другие летучие, легкоиспаряющиеся соединения. Содержание и состав эфирных масел и их растворимость в различных видах чая различны.

Наибольшее их количество в красных чаях. В зеленых и желтых чаях они находятся в связанном состоянии и менее выходят в настой. Там аромат создается, в первую очередь, за счет танина.

Алкалоиды. Среди алкалоидов самым известным остается кофеин или теин. Он является главным виновником тяги людей к чаю как тонизирующему напитку. В чистом виде это бесцветное, не имеющее запаха, но горькое на вкус вещество. В чае его до 4 %. Через чай мы получаем в сутки микроскопическую дозу кофеина – 0,01 грамма, в то время как допускаемая доза в 30 раз больше. Разные сорта чая содержат разный процент кофеина. Первый листочек куста содержит 4 – 5 % кофеина, второй – 3- 4 % , третий – 2,5 %, остальные – 1,5 %. Чаи высокого качества содержат больше кофеина, чем чаи из грубого сырья. В цейлонском чае кофеина содержится меньше, чем в китайских чаях. В состав чая входят и другие алкалоиды. Это растворимые в воде теобромин и теофиллин.

Белковые вещества вместе со свободными аминокислотами составляют от 16 до 25 % чая. Белками являются все ферменты. Кроме того, белки служат источником тех аминокислот, которые возникают в процессе переработки чайного листа в готовый чай. По содержанию белков чайный лист не уступает бобовым культурам, особенно богаты белками зеленые чаи. В зеленом листе присутствуют главным образом белки растворимые в щелочах, - глютелины, и в меньшей степени – белки, растворимые в воде, - альбумины. В зеленом чае альбуминов больше, а в черных чаях содержатся глютелины. В чае обнаружено 17 аминокислот. Наиболее важная - глютаминовая, которая способствует восстановлению истощенной нервной системы.

Пигменты играют также немаловажную роль. В окраске чайного настоя принимают участие различные пигменты: хлорофилл, содержащийся в зеленом чае, а также ксантофилл и каротин в черных чаях. Красновато-коричневые тона дает теарубигин и составляет 10 %, а золотисто-желтую гамму - теафлавин, который составляет 2 %. Соотношения теафлавинов и теарубигинов в хорошем чае 1:10, а в плохом 1:20. Если соотношение выше 1:25, то чай не пригоден к употреблению и должен быть снят с продажи.

Установление этих показателей может быть произведено в любой биохимической или медицинской лаборатории.

Минеральные и другие неорганические вещества в чае содержатся до 7 %. Это соли железа, магний, марганец, натрий, кремний, калий, кальций. Они крайне важны для питания разных тканей человека и особенно для образования в нашем организме центров электростатических и радиоактивных явлений. В чае содержатся такие микроэлементы как фтор, йод, медь, золото служащие антисклеротическим средством. Особо следует указать на фосфор и его соединения: фитин, гексозоманофосфат, гексозодифосфат, ортофосфорная кислота, служащая для питания нервной ткани. Чем выше сорт чая, тем больше в нем фосфора и калия, который важен для поддержания нормальной деятельности сердечно-сосудистой системы. Фиксаторами чайного аромата является группа смолистых веществ, входящих в состав чайного листа. Они же придают чаю клейкость, давая возможность для его прессования. Около 1 % в чае находятся органических кислот: щавелевая, лимонная, яблочная, янтарная, пировиноградная, фумаровая. Они повышают пищевую и диетическую ценность чая.

Ферменты и энзимы содержатся в чае в нерастворимом связанном состоянии. Это биологические катализаторы. С их помощью происходят все химические превращения. Каждый фермент действует только на определенное вещество. Основных ферментов три: полифенолоксидаза, пераксидаза и каталаза. Они вызывают ферментацию чая.

Пиктиновые вещества. Коллоидные вещества со сложным составом содержатся в чае до 3 %. С ними связано физическое свойство чая гигроскопичность. Пиктиновая кислота покрывает каждую чаинку тонкой желатиновой пленкой. Хороший по качеству чай содержит больше водорастворимых пиктинов, чем плохие сорта.

Углеводы содержатся от простых сахаров до сложных полисахаридов. Чем выше процент содержания углеводов, тем ниже сорт чая. К счастью большинство их нерастворимы. Это крахмал, целлюлоза, гемицеллюлоза. Их до 12 % в чае. К растворимым и полезным углеводам относятся сахароза, глюкоза, фруктоза, мальтоза. Их до 4 %. Углеводы делают чай идеальным антисклеротическим напитком.

В сочетании с йодом и витамином Р обеспечивают сохранение в чае витамина В.

В чае присутствует множество витаминов:

- провитамин А – каратин, важный для нашего зрения и обеспечивающий нормальное состояние нежнейших слизистых оболочек носа, глотки, гортани, легких, бронхов, мочеполовых органов;

- витамины группы В – В1 (тиамин) способствует нормальному функционированию всей нервной системы, а также принимает участие в деятельности желез внутренней секреции,

В2 (рибофлавин) делает кожу красивой, эластичной, предотвращает шелушение, сухость, излечивает экземы, применяют для лечения тяжелых заболеваний печени, а также при дистрофии миокарда,

В15 (пантотеновая кислота) препятствует развитию кожных заболеваний и выступает катализатором в усвоении поступающих веществ,

РР (никотиновая кислота) противоаллергический витамин. Содержание никотиновой кислоты в чае в сотни раз больше, чем витамина В1,.

- витамин С. В свежем чайном листе его в 4 раза больше, чем в соке лимона и апельсина, но при фабричной обработке часть его теряется. В зеленых и желтых чаях аскорбиновой кислоты в 10 раз больше, чем в черных.

- витамин Р с витамином С усиливает эффективность аскорбиновой кислоты. Витамин Р укрепляет стенки кровеносных сосудов, предотвращает внутренние кровоизлияния. По содержанию витамина Р чай не имеет себе равных в растительном мире. Наибольшей Р-витаминной активностью обладает зеленый чай. Выпивая 3 – 4 стакана зеленого чая хорошей крепости, мы обеспечиваем свой организм суточной профилактической дозой витамина Р.

- витамин К способствует образованию в печени протромбина, необходимого для поддержания нормальной свертываемости крови.

5. Экспериментальная часть

Экспериментальная часть проекта включала в себя исследования черного и зеленого чая трех сортов «Липтон», «Гринфилд», «Акбар» на определение в них кофеина, танина, витамина С, кислотно-щелочного баланса. При этом были использованы титриметрический и визуально-колориметрический методы.

Качественная реакция на кофеин.

На фарфоровую пластину поместили 0,1г. чая, добавили 2-3 капли концентрированной азотной кислоты. Смесь осторожно выпаривали досуха. В результате окисления кофеина образуется тетраметилалоксантин оранжевого цвета. При реакции с концентрированным раствором аммиака это вещество превращается в пурпурат аммония. Данные анализа сравнили с эталоном, полученным из таблетки цитрамона, содержащего 43% кофеина. (см Приложение 1)

Вывод: Опытным путем установлено:

В результате исследования обнаружено, что черные сорта чая содержат кофеина больше, чем зеленые.

Определение витамина С в чае.

Это определение проводили с помощью йодометрического метода. В колбу помещали 2 мл чая и добавили воду до объема 10 мл, а затем немного раствора крахмала. Далее по каплям добавляли раствор йода до появления устойчивого синего окрашивания, не исчезающего 10-15 с. Техника определения основана на том, что молекулы аскорбиновой кислоты легко окисляются йодом. Как только йод окислит всю аскорбиновую кислоту, следующая его капля, окрасит раствор в синий цвет.

Вывод: Результаты показали, что и черный, и зеленый чай содержит витамин С. Для изменения цвета раствора зеленого чая требовалось больше капель йода, что указывает на большее содержание витамина С в этих сортах. (см Приложение 2)

Определение кислотно-щелочного баланса.

В пробирку с чаем поместили индикаторную бумажку для определения рН, а затем сравнили с эталоном.

Вывод: При сравнивании индикаторной бумажки с эталоном определили, что у чая слабощелочная реакция среды.

Определение танина в чае.

К 1 мл раствора чая добавили 1-2 капли хлорида железа (III). При наличии танина в чае наблюдали появление темно-фиолетового окрашивания. Содержание танина в чае определяли визуально-колориметрическим методом.

Вывод: Содержание танина в чае наблюдали по темно-фиолетовому окрашиванию. Опыт показал, что зеленые сорта чая имеют более интенсивное темно-фиолетовое окрашивание, что доказывает наличие в них большее количество танина. (см Приложение 3)

Заключение

Чай используется не только в качестве напитка. Например, чайное масло по составу близко к оливковому. Применяется в различных отраслях промышленности:

1.  В приборостроении как смазочное масло для тонких и точных механизмов.

2.  Полученное холодной прессовкой, используется вместо оливкового.

3.  В мыловаренной промышленности для получения мыла из масла горячей прессовки, содержащего ядовитое вещество сапанин, которое обладает хорошими моющими и мыльными свойствами, отличается твердостью и меньше стирается.

4.  В последнее время чайное сырье становится источником получения красителей. Они отличаются стойкостью, естественным цветом, безвредностью.

5.  Гигроскопические свойства чая используются для очистки гладких и блестящих поверхностей, где требуется особая чистота.

6.  В кулинарии: в сухом виде как специфическая приправа, особенно к мясным блюдам и к дичи, свежие чайные листья едят как салат, из них варят суп, употребляют в пищу и квашеный чай.

7.  В косметологии чай применяют для смягчения огрубевшей сухой кожи рук.

Чтобы волосы были блестящими и здоровыми, рекомендуется ополаскивать их после каждого мытья настоями, содержащими чаи.

Исходя из выше сказанного, делаем вывод, что наиболее полезен зеленый чай, так как он содержит больше веществ, обладающих антиоксидантной активностью. Витаминов С и Е зеленый чай содержит на порядок выше. Этим объясняется возрастающая последнее время популярность именно этого вида чая. Однако стоит отметить, что любой чай благотворно влияет на организм человека.

Список литературы

1.  Биология: Энциклопедия для детей. Т 2 / Гл. ред. – М: Аванта+, 2003. С. 355 – 357.

2.  Игошаев, исследовать качество чая [текст] / , , // Химия в школе – 2009. - № 10 – С.64 – 68.

3.  Королевец, А. А. Не попить ли нам чайку [текст] / // Химия в школе – 2008. - № 9 – С. 7 – 13.

4.  Назарова, проектной деятельности по химии [текст] / – Волгоград: ИТД «Корифей», 2007. – 128 с.

5.  Харина, чая. Неизвестное об известном [текст] / , // Химия в школе – 2010. - № 1 – С. 66 – 71.

6.  Человек: Энциклопедия для детей. Т 18 / Гл. ред. В. Володин – М: Аванта+, 2004. С. 393.

7.  www. *****/

8.  www. *****

9.  www. greenfieldtea. co. uk/

Приложение 1

Определение содержания кофеина
в разных сортах и типах чая

(рабочие моменты)

Сравнение с эталоном кофеина из таблетки «цитрамон» (43%)

Приложение 2

Йодометрический метод определения
содержания витамина С

в разных сортах и типах чая (рабочий момент)

зеленые сорта чая

содержат витамина С больше, чем черные

Приложение 3

Определение содержания танина
в разных сортах и типах чая (рабочий момент)

зеленые сорта чая

содержат танина больше, чем черные