исследовательская работа "Изучение состава чая"

Муниципальная научно-практическая конференция

«Шаг в науку»

Тема исследования

«Изучение состава чая»

Российская федерация

Муниципальное общеобразовательное учреждение:

Средняя общеобразовательная школа №14

                                          Авторы: Полехина Софья  

                                           ученица 9 класса

                       Научный  руководитель: Боротюк Т.С

                                   учитель химии II категории МКОУ СОШ № 14

                                                          2011 г.

Исследовательская работа по химии

«Изучение состава  чая»

Авторы: Полехина Софья

Российская Федерация

Муниципальное общеобразовательное учреждение:

Средняя общеобразовательная школа № 14, 9 класс

Аннотация  

Для своего исследования  мы выбрала чай, полезный и любимый многими напиток. Сегодня его можно назвать напитком №1.В тоже время мы редко задаемся вопросом, что содержит этот наш «знакомец» и чем один вид чая отличается от другого? Какова история чая? От чего зависит его качество и аромат? В процессе исследования знакомый напиток открыл нам много тайн.  

Цель работы: Изучение состава чая, проведение опытов с ним.  

Для достижения цели исследования, мы воспользовались следующими методами: 1)теоретическими: анализ (анализировали литературу касающуюся истории, химического состава, видов и значения чая), анализировали полученные  результаты, формулировали выводы.  2) эмпирическими: сравнение (сравнивали исследуемые объекты и полученные результаты с уже известными), наблюдение (наблюдали за изменениями происходящими с веществами), анкетирование (показало уровень знаний учащихся о чае), эксперимент (доказал наличие в составе чая кофеина, витамина С, танина и других веществ).3) математическими: (построение таблиц и диаграмм)

Итог работы. В результате проведенной исследовательской работы можно сделать следующие выводы:   История чая очень интересна и занимательна

 70% учащихся потребляют чай, предпочитая черный.

 Химический состав чая очень разнообразен и сложен.

  Экспериментально в обычной лаборатории можно выделить составные компоненты чая и провести с ними занимательные опыты.

 Биологическое действие чая на организм многогранно.

 Для заваривания полезного, ароматного чая нужна хорошая вода.

 Гипотеза  подтвердилась. Действительно в обычной лаборатории можно выделить составные компоненты чая и провести с ними опыты. Мы доказали это своим исследованием.

  Цель и задачи, которые были поставлены выполнены. Мы узнали многое  интересного и полезного. Эти знания нам пригодятся  в дальнейшей жизни.                                                                                                      

План исследования

  Для подтверждения популярности напитка и его состава  было проведено исследование.  

Гипотеза исследования: в обычной школьной лаборатории можно выделить компоненты чая и провести опыты

Методика проведения исследования.

1. Анкетирование

Цель: выявление уровня знаний учащихся о чае.

Вопросы анкеты.  

1. Нравится ли вам чай?  
2. Какой чай вы употребляете:  А) черный, Б) зеленый В) «Каркадэ»  
3. Предпочитаете пить чай: А) крепкий, Б) некрепкий  
4. Количество стаканов в день: А)1-2, Б)3-5 В) более 5  
5. Какой химический состав имеет чай?  
6. Какое влияние оказывает на организм чай?        

В анкетировании приняло участие102человека, учащиеся 11А,11Б 9А,9Б,9В,6А,6Б классов.  (Приложение II)  

2.  Исследование состава чая - химический эксперимент  

Цель: провести химические опыты, подтверждающие качественный состав чая.

Для исследования было взято три вида чая: пакетированные  черный, зеленый и чайный напиток  «Каркадэ»

Опыт №1 Качественная реакция на кофеин

На фарфоровую пластину  поместили 0,1 г чая, добавляли 2-3 капли концентрированной азотной кислоты. Смесь осторожно выпарили досуха. В результате окисления кофеина образуется тетраметилаллоксантин оранжевого цвета. При реакции с концентрированным раствором аммиака это вещество превращается в пурпурат аммония.

Данные анализа сравнивали с эталоном, полученным из таблетки цитрамона, содержащего 43% кофеина.

Опыт №2 Определение витамина С в чае

Это определение проводим с помощью иодометрического метода.

Поместим в колбу 2 мл чая и добавим воду до объёма 10 мл, а затем немного раствора крахмала. Далее по каплям добавляем раствор иода до появления устойчивого синего окрашивания, не исчезающего 10-15 с. Техника определения основана на том, что молекулы аскорбиновой кислоты легко окисляются иодом. Как только иод окислит всю аскорбиновую кислоту, следующая же капля, прореагировав с иодом, окрасит иод в синий цвет.

Опыт №3 Определение кислотно-щелочного баланса

В пробирку с чаем, опускаем индикаторную бумажку для определения рН, а затем сравниваем её с эталоном.

Опыт №4 Определение танина в чае

К 1 мл раствора чая добавляли 1-2 капли хлорида железа (Ш). При наличии танина в чае наблюдали появление тёмно-фиолетового окрашивания. Содержание танина в чае определяем визуально-колориметрическим методом.  

Опыт №5Изменение окраски чая в зависимости от рН среды.  

Заваренный чай имеет различную окраску. Особенно насыщенным цветом обладает чай « Каркадэ», т.к. он приготовлен из ярких цветков растения гибискус (суданской розы).

Окраска зависит от содержания антоцианов - красящих веществ клеточного сока цветов, плодов и овощей. Окраска антоцианов может меняться в зависимости от реакции среды. В связи с этим было интересно исследовать, будет ли изменяться окраска чая от действия на него кислот и щелочей.

               Опыт №6 Получение  экологически  чистого  кипятка.  

Для приготовления ароматного, вкусного, полезного чая нужна достаточно чистая вода. Водопроводная вода, как известно, содержит много нежелательных  и даже токсичных примесей. Это могут быть ионы металлов, прежде всего железа, меди и цинка. Ионы железа попадают в воду за счет коррозии стальных труб, медь-за счет коррозии различной запорной арматуры, а цинк – из оцинкованных водопроводных труб. Содержание железа в водопроводной воде не должно превышать 0,3 мг/л, содержание меди – 1,0мг/л, цинка- 1,0 мг/л. Кроме того, за счет хлорирования воды образуются очень токсичные хлорорганические соединения – диоксины. Регулярное использование неочищенной водопроводной воды может нанести существенный вред здоровью.  

Предлагаем дополнительный способ очистки воды в электрочайниках с помощью таблеток активированного угля.  

Для этого понадобится активированный уголь в таблетках, который продается в аптеках и очень дешев. Одноразовые пакетики можно изготовить из одноразовых пакетиков для заваривания чая. Для этого использованный пакетик высушивают, вскрывают его нижнюю кромку ножницами, высыпают использованную заварку и помещают туда 2 таблетки активированного угля (на 1л.). Кромку пакета заворачивают и герметизируют с помощью степлера. Полученный фильтр на ниточке помещают в электрочайник, включают его и как обычно получают кипяток для чая. При нагревании воды до температуры кипения происходит интенсивное поглощение активированным углем ионов металлов и вредных органических веществ. В результате получают 1л. экологически чистого кипятка.

           Дополнительную информацию по теме исследования мы нашли в следующих изданиях. «Чай.…Это короткое созвучье впитало в себя смысл легенд и научных трудов, народной молвы и государственных документов. Историческую жизнь чая …регламентировали императоры и богословы, врачи и гурманы, поэты и купцы, философы и художники, ученые и политики, правительство и контрабандисты,… Разные виды чая могут быть совершенно непохожи один на другой и даже прекраснейший чай можно по разному готовить и по разному воспринимать–и как вожделенный нектар, и как подкрашенный напиток…»Так начинает свою книгу «Наш друг чай» талантливый грузинский публицист и большой энтузиаст чая М.Д.Давитошвили. (7) В    Биологическом  энциклопедическом словаре (1) дается следующая информация: « В настоящее время, по единодушному мнению ученых, родиной чайного растения следует считать Юго-западный Китай. Именно здесь обнаружена древняя первичная форма чая. Чай – растение долговечное, живет и плодоносит 100 и более лет». Изучая книгу Коробкина З.В. «Товароведение и экспертиза вкусовых товаров»(2) понятно, что «чай- это сложнейшее по своему химическому составу растение. Оно содержит более 300 химических веществ и соединений. 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. Степкин Б.Д. ,Аликберова Л.Ю. в своей книге  «Занимательные задания и эффектные опыты по химии»(3) предложили методику проведения опытов для  исследования чая.  

                                         Исследовательская работа по химии

«Изучение состава чая»

Описание работы  

                                                                I. ВВЕДЕНИЕ    

За чаем не скучаем – по семь чашек выпиваем.  

Чай крепче, если он с добрым другом разделен.

Чай не пить, так на свете не жить.  

Чай не пьешь – откуда силу возьмешь?  

Народные пословицы. 

Актуальность темы. Чай – полезный и любимый многими напиток. Сегодня его можно назвать напитком №1. Без него нельзя представить ни праздника, ни каждодневного стола. По примерным подсчетам он является основным напитком почти для 2,5 млрд. людей на земле. Фитотерапевты многих стран утверждают, что постоянное потребление чая снижает риск возникновения онкологических заболеваний.    

Чай пьем на завтрак, обед или ужин …. В то же время мы редко задаемся вопросом, что содержит этот наш «знакомец» и чем один вид чая отличается от другого? Может быть, зная состав различных чаев, мы использовали бы их иначе: иначе заваривали и иначе пили.

Цель исследования: изучение состава чая, проведение опытов с ним.  

 Объект исследования: чай различных видов

Предмет исследования: химический вещества входящие в состав чая.

Задачи исследования: 1)изучить литературу, касающуюся истории, химического состава, видов и значение чая.

2)познакомиться с методикой и осуществить эксперимент по выделению компонентов чая.

3)провести анкетирование.

4)проанализировать полученные результаты, сформулировать выводы.

Гипотеза исследования: в обычной школьной лаборатории можно выделить компоненты чая и провести опыты.  

Методы исследования: теоретические (анализ и синтез), эмпирические (наблюдение, сравнение, эксперимент), математические (статистические, диаграммы, таблицы)  

 Практическая значимость исследования: раскрывает связь химии с жизнью, ориентирует на здоровьесберегающей поведение. Простота проведения эксперимента и доступность реактивов, выбранных для исследования, позволяют проводить данные опыты и в домашних условиях.

Новизна исследования: исследование проводиться впервые.

                                2.1.Из истории чая

       Чай.…Это короткое созвучье впитало в себя смысл легенд и научных трудов, народной молвы и государственных документов. Историческую жизнь чая …регламентировали императоры и богословы, врачи и гурманы, поэты и купцы, философы и художники, ученые и политики, правительство и контрабандисты,… Разные виды чая могут быть совершенно непохожи один на другой и даже прекраснейший чай можно по разному готовить и по разному воспринимать–и как вожделенный нектар, и как подкрашенный напиток…»Так начинает свою книгу «Наш друг чай» талантливый грузинский публицист и большой энтузиаст чая М.Д.Давитошвили. (7)

Широкое распространение среди народов всех континентов получил замечательный напиток, чай, и сегодня его смело назвать напитком №1. По примерным подсчетам он является основным напитком для 2,5 млрд. людей на земле. 37 стран мира имеют свои чайные плантации, а производство сухого чая в мире приближается к 3 млн. тонн.  

Появление чая окутано множеством легенд. По одной из них, открытие этого напитка принадлежит прославленному императору Шэнь Нуну — Божественному Земледельцу (ок. 2737-2697 гг. до н. э.), который в китайской традиции также является богом — покровителем медицины. Однажды, прогуливаясь по своим бескрайним владениям, Шэнь Нун долго плутал среди неприступных горных вершин. Истомившись от жажды, он присел отдохнуть возле небольшого деревца, листья которого источали чудесный аромат. Внезапно подул сильный ветер, и с ветви деревца сорвался молодой листочек, который плавно опустился прямо в чашу с чистой родниковой водой. Попробовав получившийся настой, император, был восхищён его нежно-зелёным цветом, удивительным вкусом и необычайно приятным ароматом. Сделав несколько глотков, он сразу ощутил прилив сил.

       Другая легенда гласит, что знаменитый буддийский монах Бодхитхарма как-то уснул нечаянно во время молитвы. Проснувшись, он в гневе отрезал себе веки, чтобы глаза никогда больше не закрывались. Но из выброшенных ресниц выросли чайные деревья. И с тех пор не требуются такие суровые меры - достаточно попить чаю, чтобы не уснуть (кстати, во время молитвы чаша с чаем шла по кругу - так начиналась чайная церемония).(2)  

Откуда же взялось слово чай? В древних китайских сочинениях чай именовали «тоу», «тсе», «чунь», «минг». Самый благоухающий напиток получается из самых молодых листьев, и к названиям чая прибавили слово «ча», что значит «молодой листок». Известное всем русское слово «чай» произошло от монгольского «цай». Японцы называют чай «тья» или «тя» отсюда английское название «tea».(2)

  Вопрос о родине чая до нашего времени оставался спорным. Чайное растение произрастает в Китае и в Индии, в провинции Ассам. Однако если китайский чай представляет собой вечнозеленый куст с мелкими глянцевидными, упругими, зубчатыми листочками, достигающий в зрелом возрасте 2-3 метров в высоту, то ассамский чай – это мощное дерево, порой высотой 15 метров, с крупными, в несколько раз большими листьями, и к тому же не таким плотным как у китайского чая. Учитывая эти различия, стали различать 2 вида чая – китайский и ассамский.(1)

В настоящее время, по единодушному мнению ученых, родиной чайного растения следует считать Юго-западный Китай. Именно здесь обнаружена древняя первичная форма чая. Чай – растение долговечное, живет и плодоносит 100 и более лет.(1)

В Европы чай завезли в 1517 г. португальские моряки, но как напиток он получил распространение только в XVIII в. В Россию чай попал из Азии совершенно самостоятельно, независимо от Западной Европы, через Сибирь. Еще в 1567 г., в годы правления царствования Ивана Грозного, побывавшие в Китае казачьи атаманы Иван Петров и Бурнаш Ялышев, описали неизвестный в России напиток – чай. Но только столетие спустя, в 1638 году чай привез посол Василий Старков в качестве подарка царю Михаилу Федоровичу от Алтын – Хана из Монголии довольно значительный запас чая – 64 кг. Русским чай понравился. В Туле были изобретены самовары для чая. В России чаепитие стало не просто застольем, а  особенным общественным институтом. За чашкой чая решались важные семейные дела, происходили знакомства, заключались торговые сделки, обсуждались политические дела.(1)

                                                 2.2.   Как заваривать чай

Чтобы приготовить хороший чай нужно в первую очередь выбрать качественную заварку. При выборе следует обратить внимание на внешний вид заварки.
Во-первых, цвет должен соответствовать виду чая: черный чай должен быть именно черного цвета, зеленый – зеленого или светло зеленого. Полутона – признак заварки низкого качества.
Во-вторых, хороший чай не включает посторонних примесей и выглядит однородным.
Вода для приготовления чая, как и для приготовления, пищи, вообще должна быть максимально мягкой. Для заваривания хорошего чая нужна хорошая вода. Чтобы чай заварился, как следует, то есть, говоря химическим языком, легко экстрагировался, в воде должно быть мало примесей. Вода должна быть без запаха (в том числе хлора). Минеральная вода непригодна, когда  в ней растворены соли, мешающие экстракции. Жесткая вода лишает чай вкуса и аромата. На улицах Пекина некогда продавали для чая ключевую воду, привезенную с гор. Но самой лучшей считается «персиковая» и «сливовая» вода – из снега, выпавшего весной на только что распустившиеся цветы персика и сливы. Воду для чая по степени пригодности можно выстроить в такой ряд: ключевая вода, вода горных рек, вода проточных ледниковых озер. Если в вашем распоряжении только обычная водопроводная вода, то дайте ей, хотя бы ночь отстояться., чтобы выдохся хлор и осели взвешенные частицы.
Существует множество способов заваривания чая – от классических до экзотических. Черный и зеленый чай завариваются по-разному.
Одним из наиболее распространенных способов заваривания черного чая является следующий. В чистой посуде подогревают воду. Кипятить ее не стоит, так как это ухудшит вкус напитка. Оптимальная температура для заваривания черного чая – 95 ºС.
Чтобы чай лучше заварился, заварочный чайник следует предварительно прогреть. На востоке для этого его целиком окунают в горячую воду. Однако можно поступить и по-другому, например, подержать чайник над горелкой газовой плиты или поместить в духовку на короткое время.
Далее в заварочный чайник засыпается заварка. Количество ее – дело вкуса каждого, тут все подбирается экспериментальным путем. Сразу же после засыпания заварки заливаем ее кипятком, примерно до 1/3 чайника. Накрываем чайник льняным полотенцем или другой подходящей тканью и ждем 1-2 минуты. Затем доливаем кипятка до 3/4 чайника и опять же накрываем, не давая чайнику слишком быстро остыть. Так чай заваривается еще минут 5-10. Затем можно разливать заварку по чашкам, доливая по вкусу кипятком.
О добавлении сахара в чай существуют разные мнения: кто-то считает, что сахар не позволяет полностью ощутить настоящий вкус чая, кто-то, напротив, без сахара чай не представляет. Тут опять же дело вкуса. То же самое можно сказать и о добавлении в чай лимона или молока.
Заваривание зеленого чая отличается от заваривания черного в первую очередь тем, что зеленый чай можно заваривать многократно – до 10 раз. В Китае при заваривании зеленого чая пользуются следующим рецептом:
Как и для приготовления черного чая берут воду с минимальным содержанием минеральных солей. Заварочный чайник также прогревают. Заварки кладут из расчета 1 чайная ложка с горкой на 150-200 мл воды. Заливают заварку водой, подогретой до температуры 75-80 ºС, дают настояться в течение 1,5-2 минуты, а после сливают в специальную посуду, которую китайцы называют «чахай». В принципе для этого может подойти любая керамическая или стеклянная емкость. Затем процедуру повторяют, заливая заварку горячей водой и сливая настой в «чахай», каждый раз увеличивая время настаивания на 15-20 секунд. Хорошие сорта зеленого чая позволительно повторно заваривать до 10 раз. После того, как заварка исчерпает себя, чай из «чахая» разливают по чашкам.(2)

                 2.3 Химический состав чая

.Чай- это сложнейшее по своему химическому составу растение. Оно содержит более 300 химических веществ и соединений.

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.  (2)

           Вода — главная составная часть чайного листа и та среда, в которой происходит взаимодействие веществ. Высокое содержание воды способствует энергичному протеканию биохимических реакций, а её дефицит приводит к снижению активности ферментных систем и, следовательно, к замедлению скорости протекания реакций.

Сухие вещества можно условно разделить на растворимые в горячей воде и нерастворимые. К первой группе относятся вещества, положительно влияющие на качество чая: фенольные соединения (танин, катехины,  фенолкарбоновые кислоты и т. д.), эфирные масла и альдегиды, кофеин, теобромин и теофиллин, аминокислоты, витамины, ферменты, водорастворимые углеводы,  микро- и макроэлементы и др. Ко второй группе относятся балластные вещества, т. е. отрицательно влияющие на качество чая: высокомолекулярные полимеры (целлюлоза, гемицеллюлоза, лигнин, протопектин, пектиновая кислота), хлорофиллы, нерастворимые белки и т. п.

При огрублении чайного сырья содержание веществ первой группы постепенно уменьшается, а второй — увеличивается.

Экстрактивными веществами или экстрактом называют водорастворимую фракцию сухого вещества. Нерастворимую фракцию, состоящую из балластных веществ, которые остаются в чае после заваривания, называют разваркой. Чем больше экстрактивных веществ, тем выше качество и биологическая ценность чая

      Алкалоиды — азотсодержащие вещества, широко распространённые в растительном мире. В чайном листе содержатся также алкалоиды, которые принадлежат к гетероциклическим соединениям и представляют собой органические основания, поэтому они дают соли с кислотами (винной, яблочной, лимонной и др.). В чайном листе находятся производные пурина — кофеин, теобромин и теофиллин:

В чайном растении образуется и накапливается преимущественно кофеин, содержание которого может достигать 2-3%. Высокое содержание кофеина в чае указывает на его качество.

Кофеин широко применяется в медицине как стимулятор ЦНС, вызывает повышение жизнедеятельности всех тканей организма, усиливает обмен, дыхание и кровообращение, возбуждение корковых процессов, обладает также диуретическим действием. Субъективно общий эффект от физиологического воздействия кофеина на организм человека часто связывают с подъёмом активности, бессонницей и способностью сосредоточиться на утомительных работах. Такой эффект длится примерно 30 мин. Несмотря на то что кофеин в организме не накапливается, чрезмерное потребление чая (более 600 мг кофеина в день, что соответствует примерно 6 чашкам чая) может привести к своеобразному наркологическому заболеванию — «кофеизму» (беспокойство, сердцебиение, бессонница, головная боль и т. д.). Смертельная доза кофеина для человека составляет около 10 г (примерно 200 чашек чая). Поэтому отравления кофеином не происходит.Как показывают последние исследования, кофеин и теофиллин способствуют уничтожению в организме энзима — вещества, которое может вызвать некоторые виды рака и образование тромбов.

Фенольные соединения. Эта группа составляет наиболее ценную часть зелёного чайного листа и представлена в основном катехинами  и их галловыми эфирами. Фенольные соединения включают в себя свыше 30 близких по природе соединений, их содержание достигает 25% сухой массы чайного листа. На катехины приходится 60-70% всех фенольных соединений. Они принимают участие в окислительно-восстановительных процессах, которые протекают при ферментации чайного листа, и тем самым влияют на вкус, цвет настоя и частично — аромат готового чая. Кроме катехинов в чайном листе присутствуют гликозиды, а также простые полифенолы — фенолкарбоновые кислоты.

Галловая кислота в чайном растении содержится как в свободной, так и в связанной форме. Она легко выделяется при щелочном или ферментативном гидролизе сложных катехинов:  

Эллаговая кислота в незначительном количестве содержится в японском чае:

Кофейная кислота обнаружена в индийском чайном листе ассамской разновидности:

       Углеводы — важная группа химических соединений, входящих в состав чайного растения.

Водорастворимые углеводы — глюкоза и фруктоза имеют одинаковую эмпирическую формулу С6H12О6. Они отличаются тем, что в глюкозе содержится альдегидная группа, а во фруктозе — кетонная:При соединении одной молекулы глюкозы и одной молекулы фруктозы образуется дисахарид — сахароза:

Со временем в чайном листе увеличивается содержание моносахаридов и сахарозы.

Среди полисахаридов в чае обнаружены целлюлоза, гемицеллюлоза и крахмал. Целлюлоза — основной структурный полисахарид клеточной стенки растения. В зависимости от вегетационного периода содержание целлюлозы составляет от 6 до 10%. По мере старения листа её количество резко увеличивается. В производстве чая её считают балластным веществом, так как она не участвует в формировании качественных показателей продукции.

Азотсодержащие вещества не алкалоидной природы представляют собой белковые вещества, аминокислоты и амиды чая. Белки — сложные высокомолекулярные природные соединения (полипептиды), построенные из остатков А-аминокислот. Белки делятся на простые, или протеины, и сложные, или протеиды. Протеины состоят из остатков аминокислот, а протеиды — из протеинов, с которыми прочно связаны соединения небелковой природы (углеводы, липиды, нуклеиновые кислоты, металлы и т. д.).

Гликозиды рассматривают как сложные вещества, которые состоят из двух компонентов, соединённых гликозидным гидроксилом: одного - сахара, а другого - несахара, или агликона. В гликозидах сахарами могут быть глюкоза, фруктоза, и др. В качестве агликонов могут быть различные соединения: альдегиды, спирты, кетоны, фенолы, и т. д. Все они могут принимать определённое участие в формировании качественных показателей готового чая. Большинство из них окрашенные соединения (кроме лейкоантоцианов), кроме того, все они характеризуются вяжущим, горьковатым вкусом и в различной степени обладают Р-витаминными свойствами.

Флавонолы в чайном листе представлены моно-, ди- и тригликозидами трёх агликонов — кемпферола, кверцетина и мирице-тина: обусловливают целую гамму различной окраски

Антоцианы — пигменты, объединяющие группу красящих веществ растений, которые участвуют в окраске плодов, листьев, цветков и других органов растений. Они состоят из агликонов — антоцианидинов и углеводной части, которая в основном представлена глюкозой, рамнозой и галактозой.

Антоцианиды, входящие в состав антоцианов, обычно делят на три группы — пеларгонидина, цианидина и дельфинидина:

дельфинидин

Лейкоантоцианы — вещества, которые накапливаются в органах чайного растения в сравнительно меньшем количестве, чем другие гликозиды. Агликонами этих гликозидов являются лейкоцианидин и лейкодельфинидин:

Органические кислоты выполняют в жизни растения весьма важные и многообразные функции. В чае содержатся такие кислоты, как лимонная, яблочная, щавелевая, янтарная, а также уксусная, пировиноградная, ке-тоглутаровая, щавелево-уксусная и ряд кислот фенольной природы.

Минеральные вещества содержатся как в чайном листе, так и в готовой продукции. В состав минеральных веществ входят калий, фосфор, кальций, магний, сера, железо, марганец, фтор и др. Существует прямая корреляция между качеством чая и содержанием в нём растворимой части минеральных веществ.

Калий. Его содержание в чайном листе составляет 50-60% от массы минеральных веществ. Калий играет огромную роль в жизнедеятельности чайного растения. Ему отводится большое значение, как в общем обмене веществ, так и в синтезе углеводов и белковых соединений.

Фосфор. Содержание фосфора в чайном листе составляет 15-20% от массы всех минеральных веществ. В почке и в первом листе этого элемента больше, чем в нижних и грубых листьях чайного побега.

Магний входит в состав молекулы хлорофилла.

Медь и железо. Несмотря на незначительное содержание этих элементов, они входят в состав некоторых физиологически важных органических соединений, таких, как ферменты ортодифенолоксидазы (медь) и пероксидазы (железо).

Марганец. Существенная роль в окислительно-восстановительных процессах принадлежит марганцу, содержание которого составляет 1-4% от общей массы минеральных веществ.

Один из важнейших показателей качества чая — аромат, который обусловлен наличием эфирного масла и смолистых веществ.

Эфирное масло — сложная смесь веществ, относящихся к самым разнообразным классам соединений, растворимых в органических растворителях и обладающих способностью улетучиваться с водяным паром.

В образовании аромата чая существенную роль играют ароматические альдегиды. В составе эфирных масел содержатся ванилин, п-гидроксибензальдегид.

С учетом специфики потребления чая в виде водного экстракта особое внимание уделено водорастворимым витаминам в составе сырья и готовой продукции.

Витамины — это группы сравнительно низкомолекулярных органических соединений разнообразной химической природы. По растворимости они подразделяются на две большие группы: растворимые в жирах и растворимые в воде. К жирорастворимым относятся витамин А, отсутствие которого связывается с нарушением роста; витамин D — антирахитический фактор; витамин К, необходимый для нормального свёртывания крови; витамин Е (токоферолы) — антигеморрагический фактор. К водорастворимым относятся витамины группы В, витамины 33, 3 и С, биотин, инозит, я-аминобензойная и фолиевая кислоты, витамин U (метилметионин). С учётом того, что потребление чая осуществляется в виде водного экстракта, особое внимание уделено водорастворимым витаминам в составе чая.

Витамин С. Чайный лист богат витамином С (L-аскорбиновая кислота). Однако в процессе переработки чайного листа содержание этого витамина резко уменьшается, особенно при ферментации и сушке. Это происходит вследствие того, что витамин С принимает самое активное участие в окислительно-восстановительных процессах.

        Витамин B (тиамин, аневрин). Этот витамин содержит ядра пиримидина и тиазола. Он играет важную роль в процессах превращений углеводов, так как входит в состав пиуватдекарбоксилазы:

Содержание витамина В, в чае в среднем составляет 0,3-10 мг на 1 кг сухого сырья.

Витамин В2 (рибофлавин, лактофлавин). Это азотистое основание жёлто-оранжевого цвета, которое содержит остаток пятиатомного спирта рибита:

Рибофлавин вместе с фосфорной кислотой входит в состав окислительно-восстановительных ферментов — оксиредуктаз. В процессе переработки чайного листа рибофлавин не разрушается и почти полностью переходит в готовый чай.

Таким образом, знакомство с химическим составом чая показывает, что природа создала в чайном листе своеобразный химический склад.

       2.4 ЧАЙ И ЗДОРОВЬЕ

               С давних времён чай славился своими целебными свойствами. Недаром изначально его использовали исключительно в качестве лекарственного средства, позже — как ритуальный напиток, и лишь потом он вошёл в повседневное употребление. В древности люди называли чай снадобьем, избавляющим от десяти тысяч болезней. Лечебное действие чая подробно описывается во многих классических медицинских трактатах. Древние китайские мудрецы писали о том, что чай отгоняет сон, умиротворяет дух, проясняет зрение, снимает жар, очищает от яда и дарит долголетие. Поэтому не случайно первыми сторонниками употребления чая в Европе были именно врачи. Чай полезен для здоровья. Чудодейственный эликсир под названием «чай» восхваляли многие народы на протяжении веков.

Чай препятствует развитию сердечнососудистых заболеваний. Результаты научных исследований позволяют предположить, что потребление чая снижает риск развития сердечно-сосудистых заболеваний. В чём же причины такого воздействия? Во-первых, чай способствует нормализации кровяного давления. Слабоферментированные сорта, богатые полифенолами (природными соединениями, обладающими высокой биологической активностью), помогают снизить давление. Употребление же чёрного чая, особенно крепкого, повышает давление и приводит к расширению сосудов, облегчая процесс кровообращения. Во-вторых, чай обогащает кровь витаминами, делает стенки сосудов более упругими и эластичными и, кроме того, эффективно снижает уровень сахара и холестерина в крови. Регулируя углеводный и холестериновый обмен, этот напиток уменьшает риск развития атеросклероза — одного из наиболее распространённых заболеваний сердечно-сосудистой системы.

Чай снижает вероятность развития онкологических заболеваний. С 70-х гг. XX в. учёные исследовали антираковое действие чая. Результаты исследований показали, что любители чая гораздо реже страдают раковыми заболеваниями, чем люди, практически не употребляющие этот напиток. Это уникальное свойство чая напрямую связано с высоким содержанием в нём полифенольных веществ. Чайные полифенолы подавляют процесс перерождения здоровых клеток и превращения их в злокачественные. В зелёном чае содержание чайных полифенолов значительно выше, чем в более ферментированных сортах. Так, японцы, для которых зелёный чай уже давно стал национальным напитком, болеют раком гораздо реже, чем жители других стран.Чай стимулирует процессы пищеварения и способствует похудению. Не случайно у многих народов обильные трапезы традиционно завершаются чаепитием.

Чай усиливает активность пищеварительного тракта и нормализует микрофлору кишечника. Крепкий чайный настой очищает органы пищеварения — желудок, почки и печень — от различных вредных веществ. Многие сорта чая благотворно влияют на слизистые оболочки пищевода и желудка, обволакивая их и создавая своеобразный защитный слой. Например, чай пуэр значительно снижает риск развития гастритов, язв и других заболеваний желудка. Многие сорта чая активизируют обменные процессы, способствуют расщеплению жиров и выведению их из организма. Особенно эффективны в этом отношении зелёный чай, улуны и пуэр. Кроме того, чайный напиток, практически не содержащий калорий, достаточно питателен — в его состав входят белки и необходимые человеку витамины. Вот почему чай — неотъемлемая часть большинства диет: он помогает организму поддерживать работоспособность даже при скудном питании.

Чай замедляет старение организма. С давних времён люди считали чай омолаживающим средством. Современной науке известно, что старение связано с влиянием особых «молекул-разрушителей», которые повреждают клетки организма и угнетают их жизнедеятельность. Чай (в частности, зелёный), богатый витаминами С, Е и полифенолами, позволяет нейтрализовать вредоносное воздействие этих молекул и тем самым замедляет старение организма. Болезни нередко наносят организму непоправимый вред и как следствие способствуют преждевременному старению. В состав многих сортов чая (как чёрного, так и зелёного) входит особый вид веществ, которые повышают иммунитет — защитные функции организма и его сопротивляемость различным инфекциям. Полифенолы зелёного чая активно воздействуют даже на вирусы гриппа. Усилить целебный эффект чая могут травы, бальзамы и мёд.

 Чай оказывает на организм тонизирующее воздействие. Его по праву называют эликсиром бодрости. Благодаря содержанию кофеина и некоторых других полезных веществ чай активизирует деятельность центральной нервной системы, в частности головного мозга. Чайный напиток бодрит, поднимает настроение, повышает работоспособность и снимает усталость. Научные исследования показали, что чай способствует улучшению умственных способностей, внимания и памяти. Многие ароматизированные цветочные чаи, например с жасмином или с лепестками розы, обладают антистрессовым и расслабляющим действием. Благодаря содержанию целого ряда витаминов и микроэлементов чай оказывает на организм комплексное оздоравливающее действие, укрепляет зубы и улучшает зрение. Безусловно, чай не стоит считать панацеей от всех болезней, однако многовековой опыт и современные исследования доказывают его эффективность как натурального оздоровительного средства.

Все перечисленные свойства относятся только к качественному и правильно заваренному чаю, который употреблён в нужное время и в должной мере. Не следует пить недоброкачественный чай. полученный в результате неправильной обработки или подвергавшийся неправильному хранению. Кроме того, 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).

Содержание в чае важнейших биологически активных веществ, а, следовательно, и полезные свойства напитка зависят от многих факторов. 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  

                            2.5 Практическая часть

Для подтверждения  популярности напитка, его состава,  а  также для подтверждения выдвинутой гипотезы было проведено исследование.  

Методика проведения исследования.

1. Анкетирование

Цель: выявление уровня знаний учащихся о чае.

Вопросы анкеты.  

7. Нравится ли вам чай?  
8. Какой чай вы употребляете:  А) черный, Б) зеленый В) «Каркадэ»  
9. Предпочитаете пить чай: А) крепкий, Б) некрепкий  
10. Количество стаканов в день: А)1-2, Б)3-5 В) более 5  
11. Какой химический состав имеет чай?  
12. Какое влияние оказывает на организм чай?        

В анкетировании приняло участие102человека, учащиеся 11А,11Б 9А,9Б,9В,6А,6Б

2. Исследование состава чая - химический эксперимент

Цель: провести химические опыты ,подтверждающие качественный состав чая. 

Опыт №1 Качественная реакция на кофеин

На фарфоровую пластину  поместили 0,1 г чая, добавляли 2-3 капли концентрированной азотной кислоты. Смесь осторожно выпарили досуха. В результате окисления кофеина образуется тетраметилаллоксантин оранжевого цвета. При реакции с концентрированным раствором аммиака это вещество превращается в пурпурат аммония.

Данные анализа сравнивали с эталоном, полученным из таблетки цитрамона, содержащего 43% кофеина.

Опыт №2 Определение витамина С в чае

Это определение проводим с помощью йодометрического метода.

 Помещаем в колбу 2 мл чая и добавляем воду до объёма 10 мл, а затем немного раствора крахмала. Далее по каплям добавляли раствор иода до появления устойчивого синего окрашивания, не исчезающего 10-15 с.

Техника определения основана на том, что молекулы аскорбиновой кислоты легко окисляются иодом. Как только иод окислит всю аскорбиновую кислоту, следующая же капля, прореагировав с иодом, окрасит иод в синий цвет.

Опыт №3 Определение кислотно-щелочного баланса

В пробирку с чаем, опускали индикаторную бумажку для определения рН, а затем сравнивали её с эталоном.

Опыт №4 Определение танина в чае

К 1 мл раствора чая добавляли 1-2 капли хлорида железа (Ш). При наличии танина в чае наблюдали появление тёмно-фиолетового окрашивания.

Содержание танина в чае определяли визуально-колориметрическим методом.  

Опыт №5Изменение окраски чая в зависимости от рН среды.  

Заваренный чай имеет различную окраску. Особенно насыщенным цветом обладает чай « Каркадэ», т.к. он приготовлен из ярких цветков растения гибискус.

Окраска зависит от содержания антоцианов - красящих веществ  клеточного сока цветков, плодов и овощей. Окраска антоцианов может меняться в зависимости от реакции среды.

 Опыт №6 Получение  экологически  чистого  кипятка.  

Для приготовления ароматного, вкусного, полезного чая нужна достаточно чистая вода. Водопроводная вода, как известно, содержит много нежелательных  и даже токсичных примесей. Это могут быть ионы металлов, прежде всего железа, меди и цинка. Ионы железа попадают в воду за счет коррозии стальных труб, медь-за счет коррозии различной запорной арматуры, а цинк – из оцинкованных водопроводных труб. Содержание железа в водопроводной воде не должно превышать 0,3 мг/л, содержание меди – 1,0мг/л, цинка- 1,0 мг/л. Кроме того, за счет хлорирования воды образуются очень токсичные хлорорганические соединения – диоксины. Регулярное использование неочищенной водопроводной воды может нанести существенный вред здоровью.  

Предлагаем дополнительный способ очистки воды в электрочайниках с помощью таблеток активированного угля.  

Для этого понадобится активированный уголь в таблетках, который продается в аптеках и очень дешев. Одноразовые пакетики можно изготовить из одноразовых пакетиков для заваривания чая. Для этого использованный пакетик высушивают, вскрывают его нижнюю кромку ножницами, высыпают использованную заварку и помещают туда 2 таблетки активированного угля (на 1л.). Кромку пакета заворачивают и герметизируют с помощью степлера. Полученный фильтр на ниточке помещают в электрочайник, включают его и как обычно получают кипяток для чая. При нагревании воды до температуры кипения происходит интенсивное поглощение активированным углем ионов металлов и вредных органических веществ. В результате получают 1л. экологически чистого кипятка.

                                                 2.5 Результаты исследования.    

Во время выполнения работы было получено много полезной и интересной информации о чае. По научным данным, зеленый чай обладает более выраженными целебными свойствами, чем черный, но его употребляют реже.

С целью проверки знаний учащихся о чае было  проведено анкетирование.

 В анкетировании участвовало 102человека, ученики 11А,11Б ,9А,9Б,9В,6А,6Б.

Учащимся были заданы следующие вопросы: 

1. Нравится ли вам чай?  
2. Какой чай вы употребляете:  А) черный, Б) зеленый В) «Каркадэ»  
3. Предпочитаете пить чай: А) крепкий, Б) некрепкий  
4. Количество стаканов в день: А)1-2, Б)3-5 В) более 5  
5. Какой химический состав имеет чай?  
6. Какое влияние оказывает на организм чай?  

Как показало анкетирование, предпочтение отдают черному чаю, т.к. этот напиток более привычный и традиционный (70%).Оказывается, о полезных свойствах зеленого чая знают не многие (12%), а чай «Каркадэ» пробовали всего лишь (18%) опрошенных. Не крепкий чай пьют 60% опрошенных и это правильно. От 3до 5чашек в день выпивают 73% ,это говорит о популярности напитка, более 5 -21%,совсем мало пьют чая от1до2 чашек- 6% опрошенных. Химический состав чая знают единицы(8%). Большинство учащихся считают чай полезным для организма(72%), указывают на его вредное влияние (4%) .  

  Для исследования было взято три вида чая: пакетированные  черный, зеленый и чайный напиток  «Каркадэ».

Химический эксперимент наглядно показал, что в состав исследуемого чая входит кофеин. (Опыт №1) .Появление вещества оранжевого цвета, а затем коричневого и сравнение опытного образца с эталоном говорит о наличии в черном чае кофеина.  Установлено, что в черном чае его содержится больше. ( Приложение III. Опыт № 1)  

Опыт №2 позволил доказать наличие витамина С в чае. ( Молекулы аскорбиновой кислоты легко окисляются йодом.)Витамина С много  и в зеленом и в черном чае, но в зеленом его больше. ( Приложение III. Опыт № 2)

 Опыт № 3 дал возможность определить, что у чая слабо щелочная реакция среды. (Приложение III. Опыт № 3) 

Вещество танин был обнаружен по появлению темно- фиолетового окрашивания  при                                                                                       добавлению к раствору чая хлорида железа. Танин есть и в черном и в зеленом чае, но больше его в зеленом. (Опыт№4) (Приложение III. Опыт № 4)

Опыт №5. этот опыт показал, как меняется окраска (антоцианов - красящих веществ) в зависимости от реакции среды. Наиболее интересные опыты по изменению окраски мы провели с чаем «Каркадэ». К напитку добавляли  небольшие количества щелочи и наблюдали изменения окраски от ярко-красного до ярко зеленого. Универсальной индикаторной бумажкой измеряют рН среды.  

Изменение окраски чая «Каркадэ» в зависимости от рН среды.

Чай «Каркадэ» можно использовать в качестве индикатора.( Приложение III. Опыт № 5)

Опыт№6. Для приготовления ароматного, вкусного, полезного чая нами была приготовлена  чистая вода. Водопроводная вода, как известно, содержит много нежелательных  и даже токсичных примесей Полученный фильтр на ниточке поместили в электрочайник, включили его и получили  кипяток для чая. При нагревании воды до температуры кипения происходит интенсивное поглощение активированным углем ионов металлов и вредных органических веществ. В результате получили  1л. экологически чистого кипятка. (Приложение III. Опыт № 6)

                                         Заключение  

В результате проведенной исследовательской работы мы пришли к выводу: История чая очень интересна и занимательна.  70% учащихся потребляют чай, предпочитая черный. Химический состав чая очень разнообразен и сложен.   Экспериментально в обычной лаборатории можно выделить составные компоненты чая и провести с ними занимательные опыты. Биологическое действие чая на организм многогранно. Для заваривания полезного, ароматного чая нужна хорошая вода.

. Гипотеза  подтвердилась. Действительно в обычной лаборатории можно выделить составные компоненты чая и провести с ними опыты. Мы доказали это своим исследованием.  

Цель и задачи, которые были поставлены выполнены. Мы узнали многое  интересного и полезного. Эти знания нам пригодятся  в дальнейшей жизни.      

                      ЛИТЕРАТУРА

1.Биологический энциклопедический словарь. Гл. ред. М.С.Гиляров.,А.А.Баев –М.:Сов.Энциклопедия, 1989

2.Коробкина 3. В. Товароведение и экспертиза вкусовых товаров. — М.: КолосС, 2003.

3.Ольхин О. Опыты без взрывов. — М.: Химия, 1986.

4.Смоляр В. И. Рациональное питание. — Киев: Наукова думка, 1991.

5.Стёпин Б. Д., Аликберова Л. Ю. Занимательные задания и эффектные опыты по химии. — М.: Дрофа, 2002.

6.Тюкавкина Н. А. Органическая химия. — М: Дрофа, 2008.

7.Цоциашвили И. И. Химия и технология чая. — М.: Агропромиздат, 1989.

8.Химия в школе.№6,2011г.,Л.А Яковишин  «Химические опыты с чаем каркадэ»

9. Химия в школе  №8.2011.,В.К, Половняк «Как получить экологически чистый кипяток»  

10. Интернет сайты.       

                                      Приложение I

Химический состав чая.

                                                        Приложение  II

                                                  Результаты анкетирования.  

 Цель: выявление уровня знаний учащихся о чае.

                                      Приложение  III

                                        Техника эксперимента 

Для исследования было взято три вида чая: пакетированные  черный, зеленый и чайный напиток «Каркадэ» 

Опыт №1  

Цель: проведение качественной реакции на кофеин  

Опыт №2  

Цель: определение витамина С в чае.

  Опыт №3

Цель: определение кислотно-щелочного баланса.

 Опыт №4

Цель: определение танина в чае.

  Опыт №5

Цель:  показать, как меняется окраска (антоцианов - красящих веществ) в зависимости от реакции среды

Опыт №6  

Цель: получение экологически чистого кипятка.

Изготовление фильтра для получения экологически чистого кипятка:  1-исходный пакетик с заваркой, 2- готовый фильтр.

                        Правила употребления чая. 

1. Не пить чай натощак – это может быть вредно для пищеварительной системы.
2. Не пить слишком горячий или слишком холодный чай. Горячим можно обжечься, а от холодного банально застудить горло.
3. Не пить чересчур крепкий чай. Высокая концентрация кофеина в таком напитке плохо влияет на самочувствие человека. Особенно, не рекомендуется пить крепкий чай людям, страдающим гипертонией, глаукомой, при обострении язвы желудка.
4. Не заваривать чай слишком долго – это ухудшает его вкусовые и питательные качества.
5. Не запивать чаем лекарства, так как они могут плохо усваиваться. Лекарства вообще лучше всего запивать чистой водой.
6. Не заваривать многократно черный чай.

   Не пить вчерашний чай – он не только не                             содержит полезных веществ, но и       может навредить организм