Клюква - северный лимон?

Управление образования Администрации Северодвинска

МОУДОД Детско-юношеский центр

XIV открытая городская учебно-исследовательская

конференция школьников

«Юность Северодвинска»

Секция биологии

Клюква - северный лимон?

Руссу Екатерина Димитривна

9Г класс МОУ «Общеобразовательная школа №24»

Руководитель:

 Чугай Людмила Игоревна,

учитель химии

первой квалификационной категории

Северодвинск

2012

оглавление

1. Введение                                                                                                                       3

 Основная часть

 Глава 1. Витамины и их роль в жизнедеятельности человека                                      

 1.1 Общая характеристика витаминов                                                                          5  

 1.2 Витамин С                                                                                                                 5

 1.3 Химический состав лимона                                                                                      7

1.4 Целебные свойства клюквы                                                                                       7  

 Глава 2. Количественное определение витамина С

 2.1 Методика определения витамина С                                                                         9

 2.2 Определение содержания аскорбиновой кислоты в соках                                   10

  3. Заключение                                                                                                              12

 4. Список  использованных источников                                                                      13  

 5. Приложение                                                                                                               14

Введение

Сдержанная природа Севера не менее щедра к своим обитателям, чем благодатный Юг. Мы живем на севере. Холода наступают рано, зима длинная. К весне особенно чувствуется нехватка витаминов. Многие люди болеют, накапливается усталость, происходит быстрая утомляемость. Привозные фрукты и овощи дорогие, много не купишь. К тому же содержание витаминов к этому времени в них кратно уменьшается. Бытует мнение, что человек должен употреблять те ягоды, фрукты, овощи, которые произрастают в той местности, где живет человек - они самые полезные. Природа продумала всё сама. Вот я и решила проверить, так ли это? Лимон и клюква совпадают по своим вкусовым качествам - очень кислые плоды. В лимоне содержится большое количество витамина «С». Интересно, а в клюкве - сколько? Несмотря на то, что клюква – широко распространенное растение на территории Северного полушария, эта ягода с некоторого времени ассоциируется именно с Россией.
 Можно сделать большие запасы на зиму. Я  думаю, что проблему восполнения аскорбиновой кислоты в организме для поддержания его нормальной жизнедеятельности можно решить при употреблении в пищу клюквы,  нежели покупать дорогие лимоны.

Перечисленные причины определили актуальность нашего исследования и его тему: «Клюква - северный лимон?»

Объект исследования: клюква, собранная в разных районах Архангельской области, лимон.

 Предмет исследования: количественное содержание витамина С в клюкве и лимоне.

Цель работы: определить количественное содержание витамина С в клюкве и лимоне.  

Гипотеза: « Клюква, наш «северный лимон», по содержанию витамина С и  своим полезным свойствам не уступает южному лимону? »

        Актуальность темы, предмет, цель и гипотеза обусловили постановку основных задач исследования:

1. Изучить литературу и Интернет ресурсы  по данной теме.
2. Рассмотреть значение витамина С и его воздействие на организм.
3. Изучить химический состав клюквы и лимона.
4. Подобрать методику определения витамина С в клюкве и лимоне.
5. Научиться титровать раствор.
6. Проанализировать результаты и сделать выводы.

Для достижения поставленной цели и решения задач использовались следующие методы исследования:

1. теоретические: анализ, синтез, систематизация литературы по проблеме исследования;
2. эмпирические:  наблюдение, химический эксперимент;

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

 Глава 1. Витамины и их роль в жизнедеятельности человека

1.1 Общая характеристика витаминов 

    Анализ литературы показал, что витамины, группа незаменимых для организма человека и животных органических соединений обладающих очень высокой биологической активностью.  Основное их количество поступает в организм с пищей,  а  некоторые синтезируются в кишечнике обитающими в нём полезными микроорганизмами, однако и в этом случае их бывает не всегда   достаточно. Витамины в большой степени обеспечивают нормальное функционирование нервной системы мышц и других органов и многих физиологических систем. От уровня витаминной обеспеченности питания зависит уровень умственной и физической работоспособности, выносливости и устойчивости организма к влиянию неблагоприятных факторов внешней среды, включая инфекции и действия токсинов.

Нарушения нормального течения жизненно важных процессов в организме  из-за длительного отсутствия в рационе того или иного витамина приводят к возникновению тяжёлых заболеваний, известных под общим названием авитаминозы. В настоящие время такие ситуации практически не встречаются. В редких случаях авитаминозы возможны вследствии заболеваний, результатом которых является прекращение всасывание витамина или его усиленное разрушение в желудочно-кишечном тракте. Достаточно распространённым явлением остаётся частичная витаминная недостаточность в той или иной степени выраженности - гиповитаминозы. Они протекают более легко, их проявления нечётки, менее выражены.  Избыточное потребление пищевых продуктов, чрезвычайно богатых витаминами, или самостоятельный излишний приём витаминных препаратов могут привести к гипервитаминозам [2].
     К настоящему времени известно и изучено около 30 витаминов [3]. К обеспечению здоровья человека причастны около 20 из них.

1.2 ВИТАМИН С

Изучив научную литературу, можно сделать вывод, что к числу наиболее известных с давних времен заболеваний, возникающих на почве дефектов в питании, относится цинга или скорбут. Наибольшее число жертв цинга уносила в могилу в зимнее и весеннее время года, когда население европейских стран было лишено возможности получать в достаточном количестве свежие овощи и фрукты. Окончательно вопрос о причинах возникновения и способов лечения цинги был разрешен экспериментально лишь в 1907-1912 гг. в опытах на морских свинках. Оказалось, что морские свинки, подобно людям, подвержены заболеванию цингой, которая развивается на почве недостатков в питании.

Стало очевидным, что цинга возникает при отсутствии в пищи особого
фактора. Этот фактор, предохраняющий от цинги, получил название витамина С, антицинготного, или антискорбутного.
   По словам академика В.А. Эндельгарта: "Витамины проявляют себя не свои присутствием, а своим отсутствием" [8]. Являясь составной частью ферментов, витамины определяют их нормальную функцию, которая может осуществляться на 50 или на 20% или же не осуществляться вовсе. Потребность взрослого человека в витамине С соответствует 50-100мг аскорбиновой кислоты в день, ребенка-50-70мг. Основными источниками витамина С являются растения. Авторы приводят различные данные о содержании витамина С в фруктах и овощах. Особенно много аскорбиновой кислоты в перце, хрене, ягодах рябины, черной смородины, земляники, клубники, в апельсинах, лимонах, мандаринах, капусте (приложение 1). Картофель хотя и содержит значительно меньше витамина С, чем вышеперечисленные продукты, но, принимая во внимание значение его в нашем питании, его следует признать наряду с капустой основным источником снабжения витамином С.

Витамин С предохраняет организм от многих вирусных и бактериальных инфекций, повышает эластичность и прочность кровеносных сосудов, улучшает состояние печени, ослабляет воздействие различных аллергенов, ускоряет заживление ран, ожогов, кровоточащих десен, повышает   сопротивляемость   организма   к   любым   неблагоприятным воздействиям, помогает усвоению железа, поддерживает уровень гемоглобина, защищает от окисления необходимые организму жиры и жирорастворимые витамины (особенно А и Е).

При гипервитаминозе (избытке витамина «С») отмечаются нарушение функций почек, печени, поджелудочной железы, образование камней в почках, расстройство работы желудочно-кишечного тракта, нарушения обмена кальция и усвоения витаминов группы «В», расстройство сердечной деятельности, нарушения сна и функций центральной нервной системы.

1.3  Химический состав лимона

Родина лимона — Индия, Китай и тихоокеанские тропические острова. В дикорастущем состоянии неизвестен, вероятнее всего гибрид, спонтанно возникший в природе и долгое время развивавшийся как отдельный вид. Широко культивируется во многих странах с субтропическим климатом. В СНГ культивируется на Кавказе и в Средней Азии.

Мякоть плодов содержит значительное количество органических кислот (лимонная, яблочная). Характерный запах лимона обусловлен наличием эфирного (лимонного) масла. Лимоны содержат: 7,1% углеводов в форме сахаров,11-16%  пектинов, 4-8% лимонной кислоты. В кожуре содержатся эфирные масла, которые обладают сильным бактерицидным действием. Лимоны богаты минеральными солями, и значительная часть из них – калиевые [11]. В разных сортах лимона содержание витамина «С» колеблется от 20 до 90 мг, причём в кожуре лимона витамина C содержится в два – три раза больше чем в мякоти. При нагревании лимонного сока в течение 5 минут до 100°C содержание витамина «С» почти не уменьшается (вот почему полезен чай с лимоном).

Плоды лимона человек начал использовать с незапамятных времён. В Х-ХI веках китайцы уже знали много различных рецептов использования плодов лимона и считали, что лимоны успешно лечат раны, цингу, заболевания легких, артериосклероз и т.д. Впоследствии это было подтверждено медициной.

1.4  Целебные свойства клюквы

    Родовое название образовано из двух греческих слов: oxys – кислый и kokkos – шар и характеризуют вкус и форму плодов клюквы. Видовое определение в переводе с латинского означает "болотный" по месту произрастания.

 В Архангельской области сбор ягод должен начинаться обычно не раньше второй декады сентября. Лучшей по качеству считается подснежная клюква, которую собирают весной, так как морозы способствуют накоплению в ней органических кислот, и она становится значительно слаще, хотя при этом и теряет долю витаминов. Согласно лесоустроительным данным общая площадь клюквенных угодий в Архангельской области составляет 4 756 800 гектаров [7]. Если считать, что в среднем 10 процентов этой площади ежегодно плодоносит, то общий запас клюквы составляет 47 568 тонн (при среднем урожае 100 килограммов с гектара). Особенно много клюквы произрастает и заготовляется в Каргопольском, Коношском, Вельском, Котласском и Красноборском районах. Любопытно, что жители Пинежского, Мезенского, Лешуконского районов почти не занимаются сбором клюквы не только для сдачи заготовительным организациям, но и для личного потребления.

Ягоды клюквы - ценный пищевой  и лечебный продукт. Ягоды клюквы содержат сахара (2,4-4,7 %) (в основном глюкоза и фруктоза), органические кислоты (2,8-3,5 %).  Из органических кислот встречаются яблочная, лимонная и бензойная. Именно бензойная кислота является естественным консервантом и позволяет сохранять ягоды клюквы без всякой переработки, только залив кипяченой водой. Выявлены также пектины (0,20-1,40 %), дубильные и красящие вещества, витамины, пентозаны, клетчатка, минеральные вещества, много макро- и микроэлементов калий, железо, марганец, молибден, медь [8].                                      Устойчивости плодов способствует также покрывающий их кутикулярный воск, в составе которого содержится бензойная кислота, и ряд других соединений, которые могут играть защитную роль против грибов, бактерий и насекомых. Пектиновые вещества клюквы отличаются высокой желирующей способностью, легко образуют нерастворимые соединения (хелаты) с тяжелыми и радиоактивными металлами (свинец, стронций, кобальт и др.), способствуя их детоксикации и выведению из организма.                                                                                                                                       Изучив литературу, я пришла к выводу, что витаминами клюква не богата. В осенних ягодах содержится 8-30 мг/100 г витамина С.

Ягоды и экстракт клюквы употребляют как жаропонижающее, прохладительное и противоцинготное средство, а также для усиления действия антибиотиков и сульфаниламидов. Морс и сироп клюквы применяют как противолихорадочное средство, при авитаминозах, воспалительных заболеваниях, для снижения температуры и утоления жажды. При лечении респираторных заболеваний, ревматизма, ангины хорошо есть клюкву с медом. При употреблении клюквы улучшается аппетит и пищеварение. Усиливается выработка желудочного и сока и сока поджелудочной железы. Это приводит к излечению при гастритах с пониженной кислотностью желудочного сока, а также воспалений поджелудочной железы. Клюква обладает тонизирующим и освежающим эффектом, повышает умственные и физические способности человека.

Глава II. Количественное определение витамина С

2.1 МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ  ВИТАМИНА С

Проведенное теоретическое исследование  позволило нам утверждать, что содержание витамина С в клюкве гораздо меньшее, чем в лимоне, поэтому в данной главе я уделю внимание  количественному определению витамина С в соках.

Метод количественного определения витамина С основан на характерной особенности аскорбиновой кислоты – лёгкости её окисления. Для анализа в качестве окислителя используется йод. Взаимодействие аскорбиновой кислоты с йодом происходит по уравнению: C6H806+I2 = C6H606  +2HI    (1) [5].

 Для экспериментальной части мною были использованы   реактивы:

1.  Раствор йода 0,125%. Готовят разведением аптечной йодной настойки в 40 раз. 1 мл такого раствора соответствует 0,875 мг аскорбиновой кислоты. К 1 мл йодной настойки добавить дистиллированной воды до общего объема 40 мл, т.е. разбавить настойку в 40 раз. Концентрация такого раствора будет 0,005 моль/литр.

2. В качестве индикатора используют коллоидный раствор крахмала. Его готовят разведением 1 г крахмала в небольшом количестве холодной воды. Смесь выливают в 1/2 стакана горячей и перемешивают. Такой раствор годен в течение недели.

3. Для замедления воды процесса окисления витамина С кислородом воздуха используют

соляную кислоту 10%

 Изучив литературу по интересующей меня проблеме, я приступила к работе.

Прежде чем приступить к анализу сока лимона и клюквы, я решила потренироваться на растворе, в котором содержание витамина «С» уже известно. Для этого я использовала  аптечную аскорбиновую кислоту в таблетках. Около 0,1 г. аптечной аскорбиновой кислоты растворяю в 500мл воды в мерной колбе и перемешиваю. Отбираю 25 мл приготовленного раствора, прибавляют к нему 2 мл  раствора крахмала и 1 мл раствора соляной кислоты. Осторожно, по каплям, добавляю из бюретки разбавленного раствора йода, постоянно взбалтывая содержимое. Как только вся кислота прореагирует  с йодом, следующая её капля окрасит раствор в синий цвет. У нас на титрование ушло 6 мл раствора йода. Следовательно, аскорбиновой кислоты в растворе было 0,88∙6 = 5,28 мг, а в исходной таблетке – в 20 раз больше, то есть 105,6 мг. Если таблетка содержала 0,1 г(100 мг) аскорбиновой кислоты, то это означает, что погрешность моего анализа (около 5 %) и можно переходить к дальнейшим опытам – определению витамина С в соках.

2.2 Определение содержания аскорбиновой кислоты в соках

Научившись титровать, я приступила к количественному определению витамина С  в исследованных соках.

Для работы приготовила сок свежевыжатого  лимона и сок клюквы. В коническую колбу на 50 мл я налила 10 мл исследуемого сока лимона, прибавляла 1 мл раствора крахмала и 5 капель HCl и титровала бюреткой. Конец титрования определяется по появлению голубовато-синей окраски от избытка йода, после того, как вся аскорбиновая кислота окислена йодом. Содержание витамина С в них определила по методике описанной выше [5].

        Рассчитаем содержания аскорбиновой кислоты. Так как концентрация, приготовленного раствора йода 0,005 моль/литр, то 1 мл раствора содержит 0,5•10-5 моль его. По уравнению (1): n(C6H8O6) = n(I2), следовательно, 1 мл раствора йода так же соответствует 0,5•10-5 моль аскорбиновой кислоты или 0,88 мг.

М(C6H8O6) = 176 г/моль

m(C6H8O6) = n•M = 0,5•10-5•176 = 884 •10-5 или 0,88мг.

  Так, как содержание аскорбиновой кислоты обычно рассчитывают в мг на 100г или мл продукта, то получившиеся результаты умножаем на 10 (10мл • 10 = 100мл).

Окончательная формула для расчета витамина С: m(C6H8O6) = V(I2) • 0,88 • 10

Усредненное значение содержания витамина «С» в  лимоне составляет (79,2+77,9+54,5+60,7):4=68мг.

Опыт проводила аналогичным способом, взяв 10 мл сока выжатого из клюквы. Для получения более точного результата опыт проводила 4 раза.

Усредненное значение содержания витамина «С» в  клюкве составляет (105+44+114+123):4=96,5мг.

Заключение

Занимаясь данной исследовательской работой я убедилась, что витамины есть жизненно необходимые соединения. Отсутствие  их в организме может привести к нарушениям физиологических процессов. Для С-витаминной недостаточности характерны снижение умственной работоспособности, сопротивляемости инфекциям, вялость. При избыточном содержании витамина С повышается  вероятность образования камней в почках. При приеме больших доз аскорбиновой кислоты  усвоении ее практически не увеличивается.

    Проведенные экспериментальные исследования позволяют сделать следующие выводы:

- я освоила методику определения витамина С в соках;

- результаты исследования показали, что в клюкве содержание витамина «С» немного выше, чем в лимоне;

- установлено, что 100мл лимонного, клюквенного сока  содержат аскорбиновую кислоту в количестве,  обеспечивающем  суточную потребность человека в витамине С;

- большее количество аскорбиновой кислоты в клюкве можно объяснить тем, что клюква местная ягода, а лимон – привозной;  

Данная работа носит как теоретический, так и прикладной характер, так как изучались научные данные о свойствах и физиологическом воздействии витамина С на организм человека;  экспериментальным путём доказано наличие витамина С в соках, даны рекомендации при выборе продуктов.

Таким образом, живя на севере вполне разумно собирать клюкву, чем покупать лимоны. Клюква и лимоны - удивительно вкусные и полезные  плоды, содержащие в себе не только витамин «С», но и ряд других полезных веществ.

 На вопрос «Клюква – северный лимон?» – можно ответить утвердительно. Так что выбор остается за вами.

Продукт, 100 г

Витамина C, мг

Авокадо

16

Ананас свежий

24

Ананас консервированный

9

Бананы

23

Виноград

4

Горох свежий в стручках

25

Грейпфрут и его сок

40

Перец зеленый

100

Петрушка

193

Капуста брюссельская (розовая)

94

Капуста вареная (белокочанная)

28

Капуста квашенная (белокочанная)

69

Капуста свежая (белокочанная)

69

Капуста цветная вареная

28

Капуста цветная свежая

69

Клубника

60

Хрен

125

Кукуруза свежая в початках

12

Лимон и лимонный сок

50

Лимон сладкий и его сок

27

Редька

136