Наукова робота. Вплив фізичних факторів на вміст вітаміну С у фруктах

Роботу виконала:
Толстяк Маргарита,
учениця 8 класу
Криворізької загальноосвітньої
школи І-ІІІ ступенів № 26

Керівник:
Дейнега Оксана Володимирівна,
учителька хімії
Криворізької загальноосвітньої
школи І-ІІІ ступенів № 26,
лауреатка IV Всеукраїнського Інтернет-конкурсу
„УЧИТЕЛЬ РОКУ–2019” за версією
науково-популярного природничого журналу
„КОЛОСОК” у номінації „Хімія”

ВСТУП

Всього в світі протягом року на ГРВІ хворіють приблизно 500 млн. осіб. Гострі інфекційні вірусні захворювання не просто на першому місці, а діагностуються у 95% випадків інфекційної патології взагалі. При пандеміях одномоментно захворює половина населення. Майже 2 мільйона людей, більшість з яких – новонароджені та діти дошкільного віку, щорічно гинуть від РВІ. Класифіковано близько 200 різновидів хвороби. Половина людства переносить ГРВІ хоча б раз на рік, але частіше — два. Хто частіше хворіє ГРВІ? У групі ризику: новонароджені; діти дошкільного віку; жінки під час вагітності; люди з хронічними захворюваннями дихальних органів, патологіями бронхіально-легеневої системи та алергією, які складають близько 10% від усіх інших; люди похилого віку. Чим небезпечне захворювання? Приблизно п’ята частина всіх епізодів гострої респіраторної вірусної інфекції закінчується ускладненнями. Для тих, хто страждає хронічними захворюваннями шанси придбати ускладнення зростають, а у людей з різними дихальними проблемами, наприклад, бронхіальною астмою вони тяжіють до 100%. Кількість синуситів становить 20% від загальної кількості ускладнень ГРВІ у дорослих, а у дітей, майже поголовно, під час ГРВІ відзначаються симптоми збільшення аденоїдів і запалення глоткової мигдалини. Приблизно 80% дітей, паралельно з застудою, переносить отит. Якщо жінка випадково хворіє ГРВІ, майже в 3 з 10 випадків на ранніх термінах вагітності відбувається викидень. У перші місяці внутрішньоутробного розвитку існує величезний ризик виникнення серйозних вад та патологій плоду після перенесеного грипу або іншого ГРВІ. Якщо мати і дитя інфікуються ГРВІ в період пологів, можливі кровотечі та інші післяпологові ускладнення. Рівень захворюваності в епідсезон 2016-2017 років майже на 20% перевищує торішні показники аналогічного періоду.

Про це повідомляє Український центр з контролю і моніторингу захворювань МОЗ України, передає «Слово і Діло». У епідсезоні 2016-2017 років в Україні зареєстровано 472 054 хворих на грип і ГРВІ. З 3 по 23 жовтня за оперативними даними територіальних органів охорони здоров’я перехворіло 1,1% населення. Діти до 17 років складають 70,1% від загальної кількості хворих. В той же час кількість противірусних препаратів недостатня, тому на перший план виходить профілактика ГРВІ та грипу, що включає правильне харчування, використання вітамінів, насамперед аскорбінової кислоти.

Мета роботи: встановити, які з фізичних факторів найменше руйнують вітамін С при зберіганні фруктів

Завдання:

• Ознайомитись зі складом, біологічною дією та добовою потребою у вітаміні С.
• Обрати алгоритм визначення вітаміну С в фруктах.
• Визначити, які з фізичних факторів найменш руйнують вітамін С в фруктах при їх зберіганні.
• Розробити рекомендації щодо зберігання фруктів з метою зменшення втрат вітаміну С.

Предмет дослідження: вміст вітаміну С в фруктах .

Об’єкт дослідження: свіжі, свіжозаморожені, термічно оброблені фрукти.

Методи дослідження:

• пошук в науковій літературі
• пошук в інтернеті
• експеримент
• аналітичне визначення вітаміну С
• математична обробка статистичних даних

РОЗДІЛ І. ХАРАКТЕРИСТИКА ВІТАМІНУ С

1.1. Історія відкриття, склад та фізичні властивості вітаміну С

Вітаміни – це група низькомолекулярних органічних біологічно активних сполук різної хімічної природи, які синтезуються переважно в рослинних організмах і в невеликих кількостях потрібні для забезпечення нормальної життєдіяльності людини і тварин. Відомо близько 30 вітамінів і вітаміноподібних речовин, серед яких близько 20 використовуються для лікування і профілактики різних захворювань. При недоліку або надлишку вітамінів можуть розвинутись особливі хворобливі стани-гіповітамінози або гіпервітамінози. Із історії відомо, що у 1535 році на берег острова Ньюфаунленд, який розташований біля східних берегів Північної Америки, зійшли учасники експедиції Жака Картьє. За час подорожі Атлантичним океаном 25 членів екіпажу зі 100 загинули від цинги, інші були важко хворі. В очікуванні близької загибелі моряки молили про чудо. Чудо прийшло у вигляді індіанця, який напоїв їх відваром хвої.

Вітамін С (раціональна назва – аскорбінова кислота, тривіальна назва-антискорбутний фактор) є похідним L-гулонової кислоти(2,3-ендіол-L-гулоно-1,4-лактон). У природі аскорбінова кислота існує лише в L-формі (мал.1).

Мал.1

На початку XX ст. Хольст і Фреліх за допомогою спеціально розроблених раціонів викликали експериментальну модель цинги у морських свинок. Згодом з’ясувалось, що всі тваринні організми, за винятком людини, приматів і морських свинок, здатні синтезувати речовину, що запобігає розвитку цинги. У 1020 р. І. Дремонд виділив цю речовину і назвав її анти скорбутною. У 1922 р. М.О. Безсонов виділив майже чистий препарат цієї речовини з соку капусти і добув його в кристалічному вигляді. В 1933 р. було здійснено хімічний синтез аскорбінової кислоти. Аскорбінова кислота отримана у 1934 р. Тадеушем Рейхштейном.

За зовнішнім виглядом аскорбінова кислота біла, кристалічна речовина без запаху, кисла на смак, добре розчинна у воді і не розчинна в жирових розчинниках(бензині, ефірі, хлороформі). Один грам кристалічної аскорбінової кислоти розчиняється в 5 мл води, 25 мл спирту або 100 мл гліцерину. Точка плавлення аскорбінової кислоти 190ºС. В кристалічному стані вона досить стійка і може зберігатися тривалий час без доступу кисню і вологи. Водні розчини її малостійкі. Аскорбінова кислота в них швидко руйнується , особливо в нейтральному і лужному середовищах, а також при значному підвищенні температури при наявності іонів важких металів(Cu²⁺, Fe²⁺). Розчини аскорбінової кислоти , приготовлені на бідистильованій воді, що не містить розчиненого кисню та іонів важких металів, не руйнуються навіть при стерилізації в запаяних скляних ампулах. Добувають аскорбінову кислоту в основному синтезом з глюкози та її похідного- спирту сорбіту. Важливе значення має також мікробіологічний синтез з застосуванням оцтовокислих бактерій. Виділення аскорбінової кислоти з природних джерел має другорядне значення.

1.2. Біологічна дія, поширення та потреба в вітаміні С

Аскорбінова кислота виконує такі функції:

• антиоксидантну;
• синтезуєколаген;
• синтезуєкарнітин;
• синтезує нейромедіатори (норепінефрині серотонін);
• детоксикації і виведення хімічних речовин;
• модуляціїімунітету;
• розкладу і виведенняхолестерину;
• сприяє абсорбції заліза;
• захищає фолати і вітамін Е від окиснення і підтримує ці вітаміни в активній формі;
• контролює рівень гістаміну в крові.

Джерелами аскорбінової кислоти є:

Бузина, ківі, апельсин, лимон, малина,сік грейпфрутів, буряк, цибуля, спаржакапуста, печінка,червоний солодкий перець (табл.1). Багато вітаміну «С» містить хрін, який слід натирати відразу ж на оцет, так як кислота сприяє збереженню вітаміну. Саме тому кисла капуста зберігає вітамін протягом цілого року.

Таблиця 1.

Вміст вітаміну С в деяких продуктах

Варка овочів, бобів, гороху з содою прискорює руйнування вітаміну, так само як і повільне нагрівання. При приготуванні їжі слід кидати овочі та картоплю в киплячу воду і споживати відразу, не даючи довго стояти звареній їжі. Ягоди, плоди та овочі найкраще вживати сирими або у вигляді свіжих соків і сиропів.

Добова потреба у аскорбіновій кислоті зростає з віком (табл.2):

Таблиця 2.

Добова потреба у вітаміні С

РОЗДІЛ ІІ. ПРАКТИЧНА ЧАСТИНА

2.1. Методика визначення аскорбінової кислоти

Для визначення аскорбінової кислоти використовують індофенольний та йодометричний методи. Ми використовували йодометричний метод.

Реактиви:

1% розчин HCl

1% розчин H₂C₂O₄

Розчин I₂

6 N розчин H₂SO₄

0,5% розчин крохмалю

Посуд та прилади:

Бюретка на 25 мл, конічні колби для титрування,магнітна мішалка, терези технічні, холодильник, електропіч, хімічні стакани, мірні циліндри на 100 мл, мірні піпетки на 5 мл, терка пластмасова, ніж керамічний, терка капронова для гомогенатів, ступка фарфорова з товкачиком, песочний годинник на 5 хвилин, піпетка Мора на 20 мл (фото 1, фото 2).

Фото 1. Ступки з товкачиками

Фото 2. Колби для аналізу

Приготування реагентів для аналізу

• 1% розчин HCl готували із концентрованого розчину HCl (фото 3).

Фото 3. 1% розчин хлоридної кислоти

• 1% розчин H₂C₂O₄ готували з кристалогідрату H₂C₂O₄∙2H₂
• 0,5 % розчин крохмалю готували на дистильованій воді з картопляного крохмалю.
• Розчин титранту I₂ готували з фіксаналу. Спочатку приблизно 0,05N, а потім розводили його в 10 разів до приблизно 0,005N.

Підготовка проб до аналізу

1. Фрукти(хурму, апельсин, яблуко, журавлину) подрібнювали за допомогою керамічного ножа і пластмасової тертки.
2. Наважку 30 г (зважували на технічних терезах у капроновій тарі) переносили у фарфорову ступку та додавали 20 мл 1% розчину HCl.
3. 5 хвилин ретельно розтирали товкачиком до гомогенного стану.
4. Гомогенат кількісно переносили в мірний циліндр на 100 мл , при цьому залишки гомогенату змивали 1% розчином H₂C₂O₄ (фото 4, фото 5).

Фото 4. Гомогенат апельсину

Фото 5. Гомогенат хурми

5. Об’єм гомогенату доводили до 100 мл 1% розчином H₂C₂O₄.

6. 5 хвилин перемішували за допомогою магнітної мішалки( фото 6)

Струшували і залишали у спокої на 5 хвилин.

Фото 6. Гомогенат апельсину перемішуємо магнітною мішалкою

5. Гомогенат фільтрували через вату і залишали на 5 хвилин (фото 7).

Фото 7. Фільтрування гомогенату журавлини

6. З отриманого екстракту відміряли 20 мл піпеткою Мора для визначення аскорбінової кислоти у свіжих фруктах, а залишок, попередньо вимірявши об’єм, 5 хвилин кип’ятили на електропічці.

7. Охолоджений до кімнатної температури екстракт доводили дистильованою водою до попереднього об’єму( табл.3) і відбирали піпеткою Мора пробу 20 мл.

Визначення H₂Asc (аскорбінової кислоти) у пробах зі свіжих,заморожених, кіп’ячених фруктів

1. У конічну колбу на 100 мл вносимо пробу екстракту фрукту.
2. Додаємо 2 мл 6N H₂SO₄.
3. Додаємо 2 мл 0,5% розчину крохмалю.
4. Титруємо пробу стандартним розчином I₂ (0, 0048N) до тих пір, поки не з’явиться стійке синє забарвлення розчину, яке не зникає на протязі 10 секунд.
5. Вимірюємо об’єм витраченого титранту (розчину I₂) на титрування по бюретці.
6. Розрахунок концентрації аскорбінової кислоти у фруктах здійснюємо за наступною формулою:

C(H₂Asc) , мг/100 г/100 г фрукта=

C тиранту, моль/ л−молярна концентрація, еквівалентна стандартному розчину I₂ (фактор еквівалентності 1/2);

Vтитр., мл−об’єм титранту I₂ , витрачений на титрування проби екстракту фрукта;

Vзаг. екстракту, л−загальний об’єм екстракту фрукта;

М(H₂Asc)=88 г/моль(фактор еквівалентності ;

1000−коефіцієнт переходу від г H₂Asc до мг фрукту;

100−перерахунок на 100 г фрукту.

1. Ми перевіряли, чи витрачається титрант на взаємодію з екстрагентами H₂C₂O₄ , HCl. Зміна забарвлення розчину на синій відбувалась від однієї краплини І₂, що вказує на те, що витрати титранта на екстрагенти не було.

2.2. Результати досліджень

Результати досліджень занесені в таблицю 3.

Таблиця 3.

Результати досліджень

Висновки

1. У журавлині втрати вітаміну після заморожування та кіп’ятіння становлять відповідно 52 %, 54 %.
2. У хурмі втрати вітаміну після заморожування та кіп’ятіння становлять відповідно 8,77%, 29,8 %.
3. За нашими спостереженнями барвник журавлини вступає в реакцію з І₂ (інший відтінок), а потім відбувається окислення H₂Asc.
4. Яблуко виявилось невдалим об’єктом для визначення H₂Asc методом титрування, вміст H₂Asc порівняно з нормами малий, тому нам не вдавалось зафіксувати точку еквівалентності (різкої зміни забарвлення не спостерігалось). По яблуку занижений вміст вітаміну.

ВИСНОВКИ

1. Аскорбінова кислота відіграє велику роль у профілактиці простудних захворювань, важлива для діяльності нервової системи, виконує антиоксидантну функцію. Тому для споживачів важливо знати, як краще зберігати фрукти, де вміст вітаміну один з найбільших.
2. Аскорбінова кислота руйнується під дією світла, низьких та високих температур, при контакті з металевими поверхнями, при тривалому зберіганні фруктів. У свіжих фруктах вміст вітаміну більший, ніж у тих, що зберігались довго.
3. Для досліджень на визначення вмісту аскорбінової кислоти слід обирати фрукти, що мають неінтенсивне забарвлення, так як барвник вступає в реакцію з йодом (або використовувати хроматографічні методи).
4. Дослідами з хурмою та журавлиною встановили, що при заморожуванні втрачається аскорбінової кислоти менше, ніж при кіп’ятінні.
5. У журавлині втрати вітаміну відповідно після заморожування та кіп’ятіння становлять 52%, 54 %.
6. У хурмі втрати вітаміну відповідно після заморожування та кіп’ятіння становлять 8,77%, 29,8%.

СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ

1. Боєчко Ф.Ф. Біологічна хімія: Навч. посібник.-2-ге вид., перероб. і допов.- К.: Вища шк., 1995.-536с.:іл.
2. Пилипенко А.Т., Пятницкий И.В. Аналитическая химия: В двух книгах: кн.1-М.:Химия, 1990.-480 с.: ил.
3. Сорока Н.Ф. Питание и здоровье.- Мн.: Беларусь,1994.-350с.:ил.

https://uk.wikipedia.org/wiki/%D0%92%D1%96%D1%82%D0%B0%D0%BC%D1%96%D0%BD_C

https://missfit.com.ua/krasota/vitamin_c/default.htm

http://prowomantoday.ru/dieta/1463-vitamin-s-askorbinova-kislota.html

http://teacherjournal.com.ua/shkola/ximya/26170-proekt-qviznachennya-vtamnu-s-u-fruktovix-sokax-metodom-jodometrq.html

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!