Исследовательская работа по химии
Вложение | Размер |
---|---|
rabota_ponomarenko_a.doc | 248.5 КБ |
X открытая региональная научно-практическая
конференция школьников «Эврика»
Секция Химия
Шоколад и его влияние на организм человека
Автор: Понамаренко Анастасия
МБОУ Тогучинского района Завьяловская СОШ, 11 класс,
Научный руководитель:
Талыпа Анастасия Юрьевна,
Учитель химии и биологии
Первой квалификационной категории
Контактный телефон руководителя:
89607886188
2015 год
Оглавление
1. Введение
Шоколад - любимое лакомство не только детей, но и взрослых. Нет на свете людей, которые совсем ничего не знают о нём, никогда его не пробовали; нет и тех, кто шоколад не любит. Известно такое высказывание: «Вы не любите шоколад? Вам верить нельзя! Девять из десяти человек говорят, что любят шоколад, десятый врёт!» Действительно, за что мы так любим шоколад? Много ли о нём знаем? Вреден он или полезен? В наше время мы зачастую предпочитаем употреблять продукты, полностью полагаясь на добросовестность производителя. А всегда ли производители честны с нами? Всегда ли можно верить тому, что пишут на упаковках?
Судя по всему, у шоколада есть немало тайн. Поэтому нашу исследовательскую работу мы посвятили секретам шоколада.
Проблема: В последнее время много говорят о вреде шоколада для организма. Так ли это?
Цель исследования: выявить влияние шоколада на организм человека, изучив его состав.
Исходя из цели были поставлены следующие задачи:
1. Изучить научную литературу о технике производства, составе и влиянии шоколада на организм.
2. Изучить методику лабораторного исследования.
3. Исследовать органолептические свойства и состав шоколада разных сортов (белый «Воздушный», молочный «Chocolate»,черный «Победа»)
4. Выявить влияние на организм человека некоторых веществ, входящих в состав шоколада.
В процессе исследования была выдвинута следующая гипотеза:
Если употреблять шоколад умеренно, то он может быть полезен.
Практическая значимость исследования: результаты проведенных исследований помогут доказать, что при умеренном употреблении шоколад оказывает положительное воздействие на организм человека, а рекомендации помогут людям при выборе шоколада.
Методы исследования: экспериментальный, аналитический, сравнительный
Объекты исследования: шоколад разных сортов (белый «Воздушный», молочный «Chocolate»,черный «Победа»)
2. Основная часть.
2.1 Теоретические аспекты исследования
2.1.1 История возникновения шоколада
Слово «шоколад» происходит от «чоколатль», название напитка из какао-бобов. На языке ацтеков «чоколли» означает «горечь», а «атль» обозначает воду, используемую для приготовления шоколадного напитка.
ШОКОЛАД (нем . Schokolade).
1) Напиток из шоколадного порошка.
2) Кондитерское изделие, полученное переработкой бобов какао с сахаром
(некоторые сорта шоколада содержат молоко, орехи, кофе и т. п.).
1500 лет до нашей эры на берегу Мексиканского залива зародилась цивилизация ольмеков. Там впервые прозвучало слово «kakawa».
1000 лет до нашей эры зародилась цивилизация майя. Они пьют горячий горько-пряный напиток из плодов священного дерева какао.
250-800-е годы нашей эры расцвет цивилизации майя. Какао-бобы очень ценны, они используются в качестве денег.
1200-е годы в Мексике и на окружающих территориях царила империя ацтеков. Они называют шоколад «cacahuatl», что переводится как «пенная вода».
1500-й год: шоколад – напиток жрецов и знати. Последний правитель ацтеков Монтесума пьет шоколадный напиток по 50 кубков в день. Рецепт таков: какао-бобы обжарить, растереть с зернами молочной кукурузы, добавить мед, ваниль и сок агавы, все взболтать до пены.
1502 год: Колумб высадился в месте, которое теперь называют Никарагуа. Он был первым европейцем, попробовавшим шоколадный напиток. Оттуда же он и привез какао-бобы королю Фердинанду, однако на них не обратили должного внимания, т.к. индейцы не спешили отдавать панацею «от богов». Поэтому Европа, обретя бобы, долгое время не знала, что с ними делать. Какие только способы применения диковинных бобов не приходили в голову народу! Домохозяйки чистили ими котлы и гладили бельё. Ювелиры точили из них броши, подвески и бусы. Знахари присыпали раны какао-порошком. Солдаты парили в густом отваре ноги, чтобы извести мозоли. Ближе всех к американскому напитку оказались пьяницы, которые придумали бобовый самогон.
1519 год: империя ацтеков пала, Эрнан Кортес завоевал ее столицу Теночтитлан. Горький напиток из зерен какао-дерева не пришелся по вкусу испанцам, но они по достоинству оценили его тонизирующий эффект.
1521 год: драгоценные какао-бобы и рецепт чудесного напитка привезены в Испанию. Королю шоколад очень понравился, и этот напиток быстро вошел в моду у испанской знати, но испанцы никому не рассказывали рецепт напитка (в него стали добавлять тростниковый сахар, корицу и мускатный орех), благодаря чему напиток стал намного вкуснее, но десятки лет он был неизвестен другим европейцам. Лишь в начале XVII века все изменилось:
Во-первых, рецепт приготовления шоколада узнал итальянец Антонио Карлетти (Antonio Carletti, 1573–1636), который путешествовал по Америке. Также каким-то образом проведали секрет приготовления напитка и предприимчивые голландцы, а от них он перешел к немцам и бельгийцам.
Во вторых: Чтобы избавиться от грусти и не чувствовать себя одинокой в чужой стране, испанка Анна Австрийская привезла шоколад во Францию в1615 году. Шоколад помог принцессе поднять настроение, и, недолго думая, она ввела на него моду в Париже. Таким образом, испанцам не удалось удержать рецепт в секрете — он распространялся все дальше и дальше, и через некоторое время ставший популярным напиток делали уже практически во всей Европе.
1659 год: Во Франции стали изготовлять твердый шоколад, который, правда, достаточно сильно отличался от современных плиток. Что же касается шоколадных плиток, то они появятся лишь через 160 лет в Швейцарии.
В России шоколад появился при Екатерине Великой, когда заезжие коммерсанты открыли в Петербурге и Москве несколько «шоколадных домов». Питье шоколада там было настоящим ритуалом: на глазах гостей официант неторопливо варил напиток в высоком медном кофейнике и потом разливал его по чашкам.
Первые шоколадные фабрики у нас тоже открыли иностранцы: француз Адольф Сиу в 1861 году и немец Фердинанд фон Эйнемв 1867-м. Скоро национальная гордость взыграла, и «варягов» потеснил русский шоколадный король – Алексей Абрикосов. Его дед, крепостной крестьянин, получил фамилию за умение варить варенье из абрикосов. Внук в 1847 году открыл собственную кондитерскую фабрику и занялся производством самого разного шоколада.
Шоколад по велению фантазии шоколадных дел мастера принимает любую форму — жидкую, твердую, мягкую, порошкообразную. Он применяется не только в кондитерской, но в других отраслях, даже в медицине и дизайне интерьера. И, конечно, шоколад все еще остается одним из любимых десертов для детей и взрослых.
2.1.2 Технология производства
Производство шоколада непростой, но увлекательный процесс. Сложно представить, что из годового урожая каждого какао-дерева можно приготовить около 400 г шоколада. Долгий и сложный путь предстоит пройти какао-бобам, прежде чем с конвейера сойдут свежие шоколадные плитки. Схема получения шоколада следующая: собранные какао-бобы подвергают ферментации и сушке, сортировке и очистке, жарке при t – 120-1400 удаление кожуры и размол, прессование. Полученное какао-масло перемешивают с пищевыми добавками, охлаждают медленно и разливают по формам.
Достоинство шоколада зависит, главным образом, от выбора материала, так как разные сорта какао имеют различный вкус и аромат. Самые дешевые сорта шоколада составляются из двух, дорогие — из пяти и более сортов какао. Хороший шоколад содержит не более 55 % сахара. От большей примеси сахара, а также мучнистых или крахмалистых веществ достоинство шоколада значительно понижается.
2.1.3 Состав и влияние шоколада на здоровье
Шоколад - самый сложный по химическому составу пищевой продукт: в него входят 380 веществ, среди которых жиры, белки, углеводы, дубильные вещества; алкалоиды: кофеин, танин и теобромин; нейромедиаторы: дофамин, гистамин; аминокислоты: триптофан, аргинин; Шоколад богат и другими веществами.. В нем много калия, кальция, железа и других микроэлементов. Готовят его на основе какао-продуктов. Плоды какао содержат в среднем 35-50% масла, называемого маслом какао или теоброминовым маслом, 1-4% теобромина, 0,2-0,5% кофеина, танины и прочие вещества. Масло какао состоит из глицеридов олеиновой (примерно 35%) стеариновой (35%), пальмитиновой (26%) и линолевой (3%) кислот. Содержание в шоколаде алкалоидов кофеина и теобромина может достигать 1-1,5% (теобромина до 0,4%). Они представляют собой природные стимуляторы, и ими объясняется тонизирующее действие шоколада на организм человека.
Когда человек ест шоколад, в организме вырабатывается гормон серотонин. Он влияет на центральную нервную систему, тем самым вызывая состояние эйфории. А вот из-за его нехватки в организме, возможно развитие депрессии. Некоторые ученые научно подтвердили, что шоколад способен вызывать такую же зависимость, как и наркотики.
Какой бывает шоколад? Чтобы ориентироваться в огромном море сортов и видов шоколада, кондитеры придумали разные его классификации. Одна из самых важных – это классификация по составу. Чтобы определить, какой именно шоколад вы держите в руках – просто внимательно изучите информацию на обёртке.
Горький. Этот шоколад можно узнать по цифрам на этикетке (99%, 80%, 74%), которые расскажут о количестве какао- продуктов. Из-за низкого содержания сахара он обладает горьким вкусом с едва ощутимым солоноватым привкусом. Если при изготовлении шоколада использовали какао-порошок, который готовится из жмыха – продукта переработки какао, шоколад имеет кисловатый привкус. Естественно, чем больше процентов какао, тем полезнее и диетичнее плитка. Если на упаковке написано 47% или 50%, значит, в сладость положили больше сахарной пудры, и она будет калорийнее. В среднем, энергоёмкость темного шоколада - 400-550 ккал. В состав горького шоколада входят максимально обезжиренные молочные продукты. В качестве начинки в него могут быть добавлены орехи. Сладкие же добавки в такой шоколад не вводят.
Молочный. Молочный шоколад отличается от черного двумя принципиальными моментами. Во-первых, молочный шоколад содержит меньшее количество какао-продуктов: от 25 до 31%. В черном же шоколаде какао-продуктов может быть от 40 до 80%. Во-вторых, как и следует из названия, молочный шоколад содержит молочные продукты. Хотя в некоторых марках черного шоколада молочные продукты также встречаются, но это скорее исключение. Как правило, в состав молочного шоколада включают не свежее, а сухое молоко (цельное или обезжиренное), сыворотку, сухие сливки или молочный жир. Сухие молочные продукты, в отличие от скоропортящегося "жидкого" молока, могут храниться долго, поэтому широко используются при изготовлении различных продуктов. К тому же для сухого молока понятие "сезонность" отсутствует. Изготовление сухих молочных продуктов дает возможность использовать все ценные вещества молока. Содержание сухих веществ в сухом молоке в 9-10 раз выше, чем в свежем. На молочном шоколаде цифры не пишут, количество какао- продуктов и сухого молока в такой плитке может варьировать. За счет большого количества сахара калорийность у молочной сладости выше, чем у темной (почти 680 ккал).
Белый. Это самый калорийный шоколад, ведь в нем нет тертого какао, а есть масло, сухое молоко и большое количество сахарной пудры. Калорийность белого шоколада - 700 ккал. Засахаренный «альбинос» очень далек от индейского продукта. Это всего лишь сладость на основе масла какао и животных белков без добавления какао-порошка - главного компонента настоящего шоколада. В нем нет полезных веществ, которыми гордится его темный «прародитель», только сахар и калории, к тому же его нельзя выпить. При плавлении белый шоколад превращается в жирную комковатую массу, зато он мгновенно тает во рту, как сахарная вата.
2.1.4 Выводы: Шоколад - это продукт с многовековой историей, сложным процессом производства, оказывающий разнообразное влияние на организм человека.
2.2 Собственное исследование
В ходе исследования был проделан ряд экспериментов, с помощью которых удалось установить, какими свойствами обладает шоколад.
2.2.1 Методика лабораторного исследования
2.2.1.1 Методика изучения популярности шоколада
Чтобы выяснить, какой шоколад пользуется большей популярностью,. был проведен опрос учащихся школы.
2.2.1.2 Методика изучения состава шоколада по этикеткам
С целью изучения состава шоколада были взяты три этикетки марок (белый «Воздушный», молочный «Chocolate», черный «Победа») и изучен раздел «состав» (Приложение 1).
2.2.1.3 Методика исследования органолептических свойств шоколада
Для того чтобы изучить органолептические свойства шоколада, были взяты три образца: образец № 1 белый «Воздушный», образец № 2 молочный «Chocolate» и образец № 3 черный «Победа». Шоколад был попробован на вкус, цвет и запах.
2.1.1.4 Методика определения кислотно-щелочного баланса.
Для определения pH среды в пробирки с раствором шоколада опускались индикаторные полоски, а затем они сравнивались с эталоном.
2.2.1.5 Методика определения непредельных жиров в шоколаде.
Кусочки шоколада трех образцов (образец № 1 белый «Воздушный», образец № 2 молочный «Chocolate» и образец № 3 черный «Победа») оборачивают фильтровальной бумагой и надавливают на него, чтобы на бумаге появились жировые пятна. На пятно помещают каплю раствора
перманганата калия KMnO4. Вследствие протекания окислительно-восстановительной реакции образуется бурый оксид марганца (II) MnO2.
2.2.1.6 Методика опыта на определение углеводов.
Насыпают в три пробирки тертый шоколад образцов (образец № 1 белый «Воздушный», образец № 2 молочный «Chocolate» и образец № 3 черный «Победа»), приливают 2 мл дистиллированной воды. Встряхивают содержимое пробирки несколько раз и фильтруют. Добавляют к фильтрату 1мл раствора едкого натра NaOH и 2-3 капли 10%-ного раствора сульфата меди (II) CuSO4. Встряхивают пробирку. Появляется ярко-синее окрашивание. Такую реакцию дает сахароза, представляющая собой многоатомный спирт. В случае наличия в образце сахарозы появляется ярко-синее окрашивание при её взаимодействии с гидроксидом меди.
2.2.1.7 Методика определения белков в шоколаде.
Насыпают в пробирки тертый шоколад трех образцов (образец № 1 белый «Воздушный», образец № 2 молочный «Chocolate» и образец № 3 черный «Победа») примерно 1 см по высоте и приливают 2-3 мл дистиллированной воды. Встряхивают содержимое пробирки несколько раз и фильтруют. Соблюдая осторожность, приливают к 1мл фильтрата 0,5 мл концентрированной азотной кислоты НNO3. Нагревают полученную смесь. Желтое окрашивание свидетельствует о наличии в составе шоколада белков.
2.2.1.8 Методика определения танина в шоколаде.
К 1 мл раствора шоколада (фильтрата) трех образцов (образец № 1 белый «Воздушный», образец № 2 молочный «Chocolate» и образец № 3 черный «Победа»), добавляем 1-2 капли хлорида железа (III). При наличии танина наблюдается тёмно-фиолетовое окрашивание.
2.2.2 Исследование шоколада.
2.2.2.1 Изучение популярности шоколада.
Результаты опыта показали, что подавляющее большинство учащихся школы употребляют молочный шоколад. Результаты анкеты представлены в диаграммах. (Приложение 2).
Название шоколада | Употребление в % |
«Воздушный» | 29% |
«Chocolate» | 52% |
«Победа» | 19% |
2.2.2.2 Изучение состава шоколада по этикеткам.
В результате изучения состава шоколада по этикеткам было установлено, что белки, жиры и углеводы содержатся во всех образцах в разных количествах. Результаты данного опыта приведены в таблице 1. и представлены в виде диаграммы (Приложение 3).
Таблица 1.
Вещества | Белый «Воздушный» | Молочный «Chocolate» | Черный «Победа» |
Белки | 4,3 г | 5,7 г | 10 г |
Жиры | 28,5 г | 33,3 г | 36 г |
Углеводы | 64 г | 55 г | 36 г |
Кроме того, был изучен состав представленных образцов шоколада. В ходе работы было установлено, что сахар, какао-масло, ванилин входят в состав всех образцов. Эмульгатор лецитин также имеется во всех видах шоколада, но в белом он соевый. Молоко сухое цельное имеется только в белом и молочном шоколаде. Результаты опыта приведены в таблице 2.
Таблица 2
Вещества | Белый «Воздушный» | Молочный «Chocolate» | Черный «Победа» |
Сахар | + | + | + |
Какао-масло | + | + | + |
Молоко сухое цельное | + | + | - |
Эмульгатор лецитин | соевый | + | + |
Ванилин | + | + | + |
2.2.2.3 Исследование органолептических свойств шоколада Проведенное органолептическое исследование показало, что все образцы шоколада обладают приятным ароматом, запахом и вкусом.
Таблица 3
2.2.2.4 Определение рН среды шоколада.
В пробирки с образцами шоколада были опущены индикаторные полоски. Результат опыта оценивался по специальной шкале. (Приложение 4).
Таблица 4
2.2.2.5 Определение в шоколаде непредельных жиров.
Результаты этого опыта подтвердили наличие во всех видах шоколада жиров по образованию жировых пятен на фильтровальной бумаге (Приложение 5). А наличие в жирах непредельных карбоновых кислот доказывает образование бурого осадка оксида марганца при окислении их перманганатом калия (Приложение 5).
Наибольшая скорость образования бурого осадка оксида марганца отмечалась в опыте с молочным шоколадом, что свидетельствует о значительном их содержании в образце.
2.2.2.6 Определение углеводов в шоколаде.
Данный опыт доказал наличие углеводов во всех образцах шоколада. При взаимодействии сахарозы с гидроксидом меди появилось ярко-синее окрашивание. (Приложение 6).
2.2.2.7 Определение белков в шоколаде.
В результате опыта наблюдали желтое окрашивание. Следовательно, в состав всех образцов шоколада входят белки. (Приложение 7).
2.2.2.8 Определение танина в шоколаде.
В процессе опыта наблюдаем тёмно-фиолетовое окрашивание. Опыт доказывает, что в горьком шоколаде достаточное количество танина, небольшое количество танина содержится в молочном шоколаде, танин отсутствует в белом шоколаде. (Приложение 8).
2.2.2.9 Вывод: Шоколад широко распространен благодаря своим органолептическим показателям, его состав очень разнообразен. Безусловно, незаменимыми компонентами для всех видов шоколада являются белки, жиры и углеводы, наличие которых было доказано опытным путем. Кроме того, в молочном и черном шоколаде содержится танин.
2.2.3 Изучение влияния обнаруженных компонентов шоколада на организм человека.
После изучения специальной литературы было доказано, что обнаруженные компоненты шоколада оказывают разнообразное влияние на организм.
Белки являются одним из основных поставщиков энергии человека, которые входят в состав ферментов, активность которых способствует обеспечению жизни клеток организма человека. Белок необходим для нормальной работы системы пищеварения, дыхания, от белка зависят мышечные сокращения, работа центральной нервной системы. Даже незначительный недостаток белка сказывается на работе абсолютно всех органов человеческого организма, ухудшается усвоение веществ, значительно ослабевает иммунитет.
Неотъемлемой частью здорового питания также считаются жиры. Они отличаются от белков тем, что имеют особенность при излишнем количестве потребления откладываться впрок. Такая особенность жиров приводит большинство людей в отчаяние, но жиры – чрезвычайно ценное вещество для здоровья человека. Известно, что пища, содержащая некоторое количество жира, является необходимой при холодной погоде или тяжелой физической нагрузке. Качественный состав жира также имеет важное значение. Например, ненасыщенные жирные кислоты являются незаменимым поставщиком витаминов А, D, Е. Только избыток жира может спровоцировать ожирение и другие серьезные заболевания, такие как атеросклероз, инфаркт, инсульт. Полный отказ от продуктов питания, поставляющих человеческому организму жиры, может привести ко многим серьезным проблемам со здоровьем.
Важно отметить, что и углеводы совершенно необходимы для нормальной жизнедеятельности органов человека. Углеводы могут быть простыми (глюкоза, галактоза, фруктоза, сахароза, лактоза). Усвоение их проходит довольно быстро, они имеют сладкий вкус. Избыток сахарозы, попавший в организм человека, превращает в жир вещества, употребляемые вместе с пищей. Также существуют сложные углеводы, такие как клетчатка, крахмал, гликоген. Недостаток углеводов приводит к слабости, головным болям, сонливости.
Танин - группа фенольных соединений растительного происхождения, содержащих большое количество групп — OH. Танины обладают дубящими свойствами и характерным вяжущим вкусом. Дубящее действие танинов основано на их способности образовывать прочные связи с белками, полисахаридами и другими биополимерами. Содержащийся в шоколаде танин регулирует сбалансированную работу желудочно-кишечного тракта, однако при высокой концентрации в организме он может повысить шансы получения инсульта.
Вывод: Компоненты шоколада в умеренных дозах не наносят вред организму, даже могут быть полезны. Однако, как при недостатке, так и при избыточном потреблении белков, жиров, углеводов и танина в составе шоколада могут возникнуть проблемы со здоровьем.
2.2.4 Вывод: После проведения собственного исследования по изучению популярности шоколада, его состава, свойств мы пришли к выводу, что шоколад популярен среди учащихся нашей школы. Большинство компонентов, заявленных на этикетках, действительно входят в состав шоколада. Кроме того, изучив специальную литературу, мы поняли, что указанные компоненты в больших дозах могут нанести вред здоровью.
3. Заключение
Гипотеза, выдвинутая нами в начале исследования, подтвердилась. Действительно, при умеренном употреблении компоненты, входящие в состав шоколада, оказывают положительное влияние на организм. Данный факт подтвержден исследованиями.
Цель и задачи, поставленные нами в начале исследования, выполнены. После изучения научной литературы о технике производства, составе, влиянии на организм шоколада, а также методики проведения опытов, нам удалось исследовать органолептические свойства и состав шоколада и изучить предположительное влияние некоторых компонентов на организм человека.
По результатам исследования у нас имеется возможность рекомендовать людям употребление разных сортов шоколада в зависимости от их индивидуальных особенностей. Так, людям, склонным к гипергликемии, рекомендуется употреблять черный шоколад. Белый шоколад полезен людям с болезнями желудочно-кишечного тракта и очень вреден для людей, склонных к инсульту. В целом же, черный шоколад является самым полезным для большинства людей.
Исследовательская работа расширила мои знания в области органической химии, позволила мне почувствовать себя молодым ученым-химиком, повысила интерес к тайнам великой науки химии.
В следующем учебном году планируем продолжить исследование в данном направлении, выбрать для исследования наиболее популярные сорта конфет.
4. Список литературы.
2. Научно – методический журнал «Классный руководитель», № 4, 2004 г.,
ст. «Как сохранить здоровье».
3. Сборник статей «Искусственная пища».
4. Эрудит. Химия. – М.: Мир книги, 2007.
5. Приложения
Приложение 1
Исследуемые образцы шоколада
Приложение 2
Частота употребления шоколада
Приложение 3
Содержание белков, жиров, углеводов в разных сортах шоколада.
Приложение 4
Определение рН среды
Приложение 5
Наличие непредельных жиров
Приложение 6
Ярко-синее окрашивание
Образец № 1
Образец № 2
Образец № 3
Приложение 8
Желтое окрашивание
Образец № 1
Образец № 2
Образец № 3
Приложение 9
Фиолетовое окрашивание
Загадочная система из шести экзопланет
За еду птицы готовы собирать мусор
Распускающиеся бумажные цветы на воде
Сказка "12 месяцев". История и современность
Астрономы получили первое изображение черной дыры