Наукова робота. Якість природних джерел харчування

Роботу виконав:
Дяченко Іван Сергійович,
учень 11 класу
Сіверського закладу загальної
середньої освіти І-ІІІ ступенів №2
Сіверської міської ради
Бахмутського району Донецької області
Науковий керівник:
Миронова Надія Геннадіївна
вчитель хімії та біології
Сіверського закладу загальної
середньої освіти І-ІІІ ступенів № 2
Сіверської міської ради
Бахмутського району Донецької області
фіналістка V Всеукраїнського Інтернет-конкурсу
„УЧИТЕЛЬ РОКУ – 2020”
за версією науково-популярного
природничого журналу „КОЛОСОК”
у номінації „Хімія”

Вступ

Однією з найсуттєвіших проблем сучасного суспільства є якість продуктів харчування. Звичайно що про «фаст-фуд» і говорити нічого, але сучасна «здорова їжа» також не завжди є еталоном якості. На сьогодні справді важливо слідкувати за своїм раціоном харчування. Якість харчування безпосередньо пов’язано із здоров’ям людини і його імунітетом. Харчовий фактор відіграє важливу роль не тільки в профілактиці, але і в лікуванні багатьох захворювань. Я, наприклад, також є прихильником здорового способу життя. Я знаю як неправильне харчування може вплинути на наш організм. Тому я вирішив перевірити якість одних з найкорисніших продуктів харчування: молоко та мед. З самого дитинства нам розповідали, що молоко потрібно вживати, щоб мати сильні м’язи, а мед- щоб мати міцне здоров’я. Звичайно відомо, що не від цього це залежить, але корисність цих продуктів залишається такою ж.

Мета дослідження: хімічними методами перевірити якість органічних продуктів харчування, що входять в раціон нашого харчування. А саме: мед, молоко та сир. За мету взято наступні завдання:

1. Перевірити актуальність данних продуктів;
2. Практично дослідити якість продуктів харчування;
3. Зробити висновок щодо якості сучасних продуктів харчування;

Об’єкт дослідження: історія актуальності різних продуктів харчування (молоко, мед, сир), актуальність цих продуктів на сьогодні, самі продукти.

Предмет дослідження: якість молока, меду, сир.

РОЗДІЛ 1. ОБ’ЄКТИ ТА МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕНЬ

Свої дослідження я проводив у місті Сіверськ Артемівського района Донецької області починаючи з 1 листопада 2015 року. При цьому я використовував емпіричні наукові методи та теоретичні наукові методи дослідження. А саме: наукові закони, теорії, експерименти, спостереження та поріняльно-описові методи.

1.1 МОЛОКО

Молочна промисловість – одна з найважливіших галузей сільського господарства. Вона забезпечує населення високобілковими і живильними продуктами харчування. Молочна промисловість України має значний виробничий потенціал, який, однак, використовується дуже нераціонально. Для розширення цієї галузі необхідно мати високий рівень економіки країни і сільського господарства в цілому, а також високий попит на молоко і продукти його переробки.

Молоко – повноцінний і корисний продукт харчування. Воно містить всі необхідні для життя живильні речовини, потрібні для розвитку організму. Природне призначення молока в природі полягає в забезпеченні живленням молодого організму після народження. Молоко є незамінним джерелом найважливіших фізіологічно активних речовин, необхідних для нормальної життєдіяльності людини.

З точки зору фізіології харчування цінність молока як продукту пояснюється його універсальним складом. Молоко вміщує більше основних поживних речовин, ніж будь-який інший харчовий продукт. Воно являється важливим джерелом для задоволення потреб організму в кальції, фосфорі і рибофлавіні. Крім того, в нього входить повноцінний білок, особливо багатий на амінокислоти.

Молоко відвіку використовується як лікувальний засіб від багатьох хвороб: при лікуванні серця, нирок і інших органів. По науково обґрунтованим нормам молоко і молочні продукти повинні складати одну третину харчового раціону.

Включення молочних продуктів в будь-який харчовий раціон підвищує його повноцінність, істотно змінює якість їжі, сприяє кращому засвоєнню інших компонентів раціону. Молоко сприятливо діє на секрецію травних залоз. Воно засвоюється при мінімальній їх напрузі. При цьому енергії вимагається в 3–4 рази менше, ніж для засвоєння, наприклад, хлібу. Питне молоко характеризується високими споживними властивостями, які визначаються його хімічним складом, засвоюваністю, енергетичною цінністю, органолептичними показниками, використанням. Вміст білків і цукрів у питному молоці такий як в свіжовидоєному. Кількість жирів в окремих видах питного молока нормується стандартами. Жири питного молока засвоюються краще, ніж свіжовидоєного. Це пояснюється їх дрібнодисперсним станом. Енергетична цінність молока невисока. Вона залежить, насамперед, від вмісту жиру і коливається від 30 до 80 ккал/100 г. Біологічна цінність питного молока визначається вмістом повноцінних білків, полі ненасичених жирних кислот, фосфатидів, мінеральних речовин, вітамінів. Молоко забезпечує потребу організму людини у жиророзчинних вітамінах на 20–30 %, у вітамінах   і   – на 70 %, у вітаміні   – майже на 100 %. Всі речовини у молоці знаходяться в оптимальному співвідношенні. Молоко характеризується високими органолептичними властивостями: ніжним і приємним смаком, привабливим білим кольором з жовтуватим відтінком. Воно необхідне для функціонування багатьох органів людини, насамперед печінки.

1.2 МЕД

Мед уживається людьми з незапам’ятних часів. Якщо вірити наскельному живопису, то збирали дикий мед ще 13 000 років до н.е. Вироблення меду починається в організмі бджіл-збирачок. Ще під час роботи на квітках до нектару в медовий зобик додаються ферменти, виділені підглотковою залозою. Під впливом одного з них — інвертази відбувається гідроліз (розщеплення) сахарози на глюкозу і фруктозу. Приймальниці одержують нектар від збирачок, продовжують обробку. Вони переносять солодкі краплини в комірки, багато разів випускають із зобика на кінчик хоботка і вбирають назад. Від цього нектар збагачується ферментами. Сахарози стає менше, а глюкози і фруктози — більше. Крім хімічних перетворень, знижується вміст води під впливом активного випаровування. У зв’язку з цим під час доброго взятку в гнізді потрібно мати достатню кількість стільників для набризкування нектару. Якщо в сім’ї мало бджіл або не вистачає місця для свіжого нектару, затримується його збирання і дозрівання, від чого медозбір помітно послаблюється. В гнізді із свіжим кормом бджоли посилюють вентиляцію. У результаті складної роботи щодо перетворення нектару змінюється хімічний склад зрілого продукту, він стає густим, легко засвоюваним і придатним для тривалого зберігання. Готовий мед бджоли запечатують у комірках восковими кришечками. Ця ознака покладена в основу визначення його зрілості і строків відкачування. Незапечатаний мед має не тільки підвищену водність, а й містить значну кількість нерозщепленої сахарози, що знижує його якість. В недозрілому стані він скисає, зброджується, тому зберігатись не може.

В складі меду виявлено близько 300 речовин і зольних елементів. В ньому концентрується весь склад нектару, збагачений виділеннями спеціальних залоз бджіл. Деякі компоненти утворюються в результаті хімічних реакцій у комірках стільників.

Склад меду: перший компонент — фруктоза (21,7 % — 53,9 %) і глюкоза (20,4 % — 44,4 %); другий — органічні кислоти; третій — хімічні елементи, кількість яких майже така ж, як і в крові людини; четвертий — білки (ензими), які прискорюють проходження хімічних процесів в живих організмах; п’ятий — інвертаза, діастаза, каталаза та інші складові; шостий — вітаміни; сьомий компонент меду — вода. Нормальна її кількість в меді становить від 15% до 20%.

У високоякісних сортах меду близько 75 % простих цукрів. Глюкози, як правило, менше (близько 35 %) ніж фруктози (40 %). Співвідношення їх дуже впливає на фізичні властивості меду. Із збільшенням кількості глюкози підвищується здатність до кристалізації, а від фруктози він солодший на смак і більш гігроскопічний (здатність вбирати в себе вологу, що є в навколишньому середовищі). За даними Української дослідної станції бджільництва, різні сорти медів України містять в середньому 68,5— 74,1 % інвертного цукру. Вітаміни групи В, а також аскорбінова кислота (С) у суміші з іншими компонентами, що містяться в меді, дуже корисні для людського організму.

1.3 СИР

Сир — один з давніх кисломолочних продуктів, дуже корисний для нашого організму. Цей знаменитий кисломолочний продукт містить у собі всі незамінні амінокислоти і засвоюється краще, ніж м’ясо. Виготовляють сир з коров’ячого самосквашеного молока. Для цього свіже молоко поміщають в тепле місце на 12-24 години для сквашування, яке відбувається за допомогою молочнокислих бактерій, що містяться в молоці. Потім посуд зі сквашеним молоком поміщають на 10-15 хв в парову баню для згортання згустка, регулюючи температуру (50-55° С) та слідкуючи за відділенням сироватки. Зварений згусток викладають на друшляк, вистелений марлею, дають стекти сироватці, скручують тканину до утворення твердої головки. Сир можна зберігати за температури до +8 °C не більше як 72 години. Домашній сир широко застосовують для приготування різноманітних страв української кухні:сирників, начинок для вареників, налисників та пирогів, запіканок, закусок та десертів.

Сир необхідний для росту і відновлення всіх тканин організму, особливо кісткової тканини. Сир зміцнює волосся, нігті, зуби , корисний для роботи нервової системи, допомагає зміцнити серцевий м’яз, сир містить амінокислоти метіонін і триптофан, що беруть участь в процесі кровотворення. Також сир включають в дієтичне харчування при захворюваннях серця, шлунково -кишкового тракту, печінки, жовчного міхура і т.д.

Головне достоїнство продукту — здатність швидко і легко засвоюватися. Вчені довели, що білки, одержувані з сиру, потрапляють в тканини набагато швидше, ніж білки з молока, м’яса і риби. Наприклад, молоко через годину засвоюється лише на 30 %, а сир за той же самий час на 91 %. Тому його рекомендується їсти і дітям, і дорослим, і літнім людям. Більше 100-150 грамів сиру за один раз їсти недоцільно, тому що наш організм в змозі засвоїти не більше 35 грамів чистого білка, що і складає 100-150 грамів сиру, в залежності від його жирності.

РОЗДІЛ 2. ХІМІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ ОБ’ЄКТІВ ДОСЛІДЖЕННЯ

2.1 МОЛОКО

Загальний вміст білків у молоці коливається від 2,9 до 4 %. Білки молока різноманітні за будовою, фізико-хімічними властивостями і біологічною функціями. Вони необхідні для забезпечення нормального розвитку теляти, а також мають особливе значення в харчуванні людей. У молоці міститься ціла система білків, серед яких виділяють дві головні групи: казеїни і сироваткові білки. Загальний білок можна визначити за допомогою метода К’єльдаля, для визначення поживної цінності.

Також молоко містить різні аміносполуки, серед яких безпосередньо аміак. У великих концентраціях аміак здатен отруїти організм людини, інколи навіть з летальними наслідками. Визначити кількість аміаку в молоці можна за допомогою одного не важкого методу.
(дослідження молока в розділі 3.1)

2.2 МЕД

Якість меду сильно залежить від його натуральності. Купуючи мед в магазині, чи на базарі, не маєш точної впевненості щодо якості цього продукту. Перевірити натуральність меду можна за допомогою розглядання меду під мікроскопом.

Також часто можна зустріти домішки крохмалю або муки у меді. Для визначення домішок крохмалю або муки у меді я використав йод.

Окрім цього в меді можуть зустрітися домішки крейди. Для їх виявлення я використовував оцтову кислоту.

(дослідження меду в розділі 3.2)

2.3 СИР

Багато виробників додають до сиру крохмаль. Це допомагає істотно збільшити масу. Перевірити його наявність нескладно. Для цього я використав йод.

Перевірити наявність рослинних жирів в сирі мені допоміг інший спосіб. Для цього я залишив сир у відкритій ємності на кілька годин при кімнатній температурі.

(дослідження сиру в розділі 3.3)

РОЗДІЛ 3. ЕКСПЕРИМЕНТИ

3.1 Дослідження натуральності молока

Дослід 1. Визначення загального білка методом К’єльдаля (додаток А)

1. Підготовка досліду:
500 г гідроокису натрію розчинив у 1000 мл дистильованої води. 2г метилового червоного та 1г метилового блакитного розчинив у 1000 мл 96 %-го етилового спирту.

2. Проведення досліду:

У колбу К’єльдаля помістив декілька скляних намистин, 10г сірчанокислого калію, 0.04г сірчанокислої міді. У бюксу з кришкою відмірив 5 мл молока, кришку закривив і зважив з точністю до 1 міліграма. У колбу додав 20 мл сірчаної кислоти. Колбу закрив грушоподібною скляною пробкою і обережно круговими рухами перемішав вміст колби.

Колбу в похилому положенні під кутом 45º  почав нагрівати.

Я продовжував нагрівання колби до тих пір, поки не припиниться піноутворення і вміст колби не стане рідким.

Потім я продовжив спалювання при інтенсивнішому нагріванні. Ступінь нагрівання вважав достатнім, коли кипляча кислота конденсується в середині горловини К’єльдаля.

Час від часу вміст колби перемішував. Нагрівання продовжував до тих пір, поки рідина не стане досконало прозорою і злегка голубуватою.

Після освітлювання розчину нагрівав протягом 1,5 години, після чого колбі дав остигнути до кімнатної температури. Додавши 150 мл дистильованої води, і декілька шматочків свіжо прожареної пемзи, знову перемішав і знову охолодив.

У конічну колбу відмірив 50 мл розчину борної кислоти, додав 4 краплі індикатора і перемішав. Конічну колбу сполучив з холодильником за допомогою алонжу і гумової пробки так, щоб кінець алонжа був нижчий за поверхню розчину борної кислоти в конічній колбі. Колбу К’єльдаля сполучив з холодильником за допомогою краплеуловлювача, що проходить через одну пробку з ділильною воронкою. Градуйованим циліндром відмірив 80 мл розчину гідроокису натрію і через краплинну воронку вносив його до колби К’єльдаля. Відразу ж після виливання розчину закрив кран крапельної воронки для уникнення втрати аміаку, що утворюється.

Зміст колби К’єльдаля обережно змішав коловими обертами і нагрів до кипіння, уникавши ціноутворення.

Продовжував перегонку до тих пір, поки рідина не почала скипати поштовхами. При цьому регулюючи ступінь нагріву так, щоб час дистиляції був менше 20 хвилин.

Перед закінченням перегонки я опустив конічну колбу так, щоб кінець алонжу опинився над поверхнею розчину борної кислоти, і продовжують перегонку протягом 1–2 хвилин.

Зупинивши нагрівання я від’єднав алонж. В конічну колбу змив зовнішню і внутрішню поверхні алонжу невеликою кількістю дистильованої води.

Титрував дистилят 0,1 н розчином соляної кислоти до переходу зеленого кольору в фіолетовий.

Паралельно проводив контрольний аналіз так же, як і основний, використовуючи 5 мл дистильованої води замість молока. Контрольний аналіз проводиться в кожній серії визначень кількості білка та при кожній зміні реактивів.

3. Обробка результатів:

(табл.1) Масову частку загального білка вирахував по формулі  X=1,4*0,1К(V₁–V₀)6,38/m, де 1,4 – кількість азоту, еквівалентне 1 мл 0,1н. розчину соляної кислоти, мг;

0,1 – нормальність розчину соляної кислоти;

К – коефіцієнт поправки розчину соляної кислоти;

V₁  – об’єм 0,1 н. соляної кислоти, витраченої на титрування дистиляту в основному аналізі, мл;

V₀ – об’єм 0,1 н. соляної кислоти, витраченої на титрування дистиляту в контрольному аналізі, мл;

6,38 – коефіцієнт для переходу масової частки загального азоту на масову частку загального білка;
m – маса молока, взятого на аналіз, г.
За кінцевий результат випробування прийняв середнє арифметичне результатів двох паралельних визначень, розбіжність між якими склала всього 0.019 %.

Таблиця 1

Дослід 2. Визначення аміаку в молоці

1. Підготовка досліду:
В стакан помістив 20 мл молока і нагрівав протягом 2.5 хвилин на водяній бані при температурі 40-45° С.

2. Проведення досліду:
Піпеткою з ватою на нижньому кінці для запобігання попадання козеїну відібрав 2 мл відстояної сироватки та переніс в пробірку. В ту ж саму пробірку додав 1 мл реактиву Несслера та одразу перемішав зміст, спостерігаючи при цьому зміну забарвлення суміші протягом 1 хвилини.

3. Обробка результатів:

Таблиця 2

Як відомо поява рожевого кольору різної інтенсивності вказує на присутність аміаку вище природної норм. Але в моєму досліді я отримав лише появу жовтого кольору, що вказує на нормальний вміст аміаку, що не є шкідливим нашому організму. (табл.2)

Дослідження натуральності меду (додаток Б)

Дослід 1. Визначення натуральності меду

1. Проведення досліду:

На предметне скельце тонким шаром наніс мед і помістив на предметний столик мікроскопу.

2. Обробка результатів:

Кристали зірчастої, або голчастої форми свідчать про натуральність меду. А наявність кристалічних грудок свідчать про фальсифікацію меду. Але я спостерігав лише кристали голчастої форми, що свідчить про натуральність меду, який я досліджував. (табл.3)

Таблиця 3

Дослід 2. Визначення домішок крохмалю або муки у меді

1. Проведення досліду:

У пробірку налив 5 мл. дистильованої води, у ній розчинив мед 1:2. Нагрівши до кипіння, охолодив до кімнатної температури і крапнув 5 крапель йоду.

2. Обробка результатів:

В моєму випадку з розчином нічого не трапилось. Але якщо він посинів би, то це свідчило б про наявність домішок крохмалю або муки. (табл.4)

Таблиця 4

Дослід 3. Визначення домішок крейди у меді

1. Проведення досліду:

У пробірку налива 5 мл. дистильованої води, у ній розчинив мед у пропорції 1:2, додаав 3 крапелі оцтової кислоти.

2. Обробка результатів:

Якщо у меді були б домішки крейди то відбулося б вскипіння у наслідку виділення вуглекислого газу. В моєму ж випадку, я не виявив наявності крейди у меді.

Дослід 4. Визначення цукрового меду

1. Проведення досліду:

У свіжому гарячому  молоці розчинив ложку меду.

2. Обробка результатів:

Якщо мед цукровий, то молоко згорнулося б, а якщо натуральний то ні. В моєму випадку я отримав 3 результати: в одній склянці молоко ніяк не прореагувало на мед, в другій молоко згорнулося, а в третій згорнулась незначна кількість молока. Це свідчить про те, що 1 зразок меду був натуральним, 2 інших- цукровий та змішаний. (табл.5)

Таблиця 5

3.3 Дослідження натуральності сиру (додаток В)

Дослід 1. Перевірка на наявність крохмалю

1. Проведення досліду:

Я взяв деяку кількість сиру різного виду (домашній, купований на базарі та в магазині). До кожного зразку сиру  я додав по 2 краплі йоду.
2. Обробка результатів:

В магазинному і базарному сирі з’явились деякі зміни кольору- вони придбали синьо-фіолетового відтінку, що є ознакою присутності крохмалю. Домашній сир же залишився с коричнево-жовтою плямою. (див. додаток )

Дослід 2. Перевірка на наявність рослинних жирів

1. Проведення досліду:

Я залишив сир у відкритій ємності на кілька годин при кімнатній температурі
2. Обробка результатів:

Ненатуральний сир з магазину при таких умовах змінив колір і придбав скоринку, але запах і смак залишаться колишніми. Домашній і базарний сири залишилися такі ж самі на вигляд, але смак і запах мали прокислий.

РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛІДЖЕННЯ ТА ВИСНОВКИ

Після власних досліджень, я можу зробити висновок щодо якості сучасних продуктів харчування. Як показали досліди, серед сучасних продуктів харчування можливо знайти ті, що можуть нашкодити нашому здоров’ю через якісний склад цих продуктів. Але таких продуктів не так багато. Не важко знайти й якісні продукти харчування.
Внаслідок своїх експерементів я можу підтвердити якість невеликої кількості молочних заводів та домашнього молока. Досліди з медом також показали, що купуючи мед у міських пасічників, ви майже сто-відсотково  купуєте якісний мед, чого не скажеш про мед з базару, що був привезений з інших міст. Навіть магазинний мед показав результати якості кращі за базарний мед. Серед кисло-молочних продуктів все трохи складніше. Як показали досліди, знайти сир з крохмалем легко, а ось з рослинними жирами важче.
Отже, серед сучасних продуктів харчування зустрічаються й ті, що не можуть похвалитися своєю якістю, але якщо захотіти, то завжди можна знайти якісні продукти. На прикладі своїх дослідів я з`ясував, що чотири з п’яти зразків молока, два з трьох зразків меду та один з трьох зразків сиру є якісними та натуральними.

Список джерел інформації

• Козлов В.М. Усім про молоко. – К.: Урожай, 1990. – 272 с.
• В. П. Поліщук (1983). Довідник пасічника. Київ: Урожай.
• Рудавська Г.Б., Тищенко Є. В. Молочні та яєчні товари: Підручник. / – К.: Книга, 2004. – 392 с
• И. П. Чепурной (1987). Заготовка и переработка меда. Москва: Агропромиздат

ІНТЕРНЕТ-РЕСУРСИ

• http://emuna.com.ua
• https://uk.wikipedia.org
• http://www.zelenaplaneta.kiev.ua

Редакція може не поділяти думку авторів і не несе відповідальність за достовірність інформації. Будь-який передрук матеріалів з сайту може здійснюватись лише при наявності активного гіперпосилання на e-kolosok.org, а також на сам матеріал!