Определение качественного и количественного содержания витамина С в напитках из свежей, свежезамороженной, размороженной брусники.

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение – «Верхневилюйская средняя общеобразовательная школа №4

 им. Д.С. Спиридонова»

Определение качественного и количественного содержания витамина С в напитках

из свежей, свежезамороженной и размороженной брусники

Выполнила: Филиппова Анжелика

ученица 10 класса

Руководитель: Алексеева

Варвара Илларионовна,

учитель химии

Научный руководитель: Сутакова

Эльза Михайловна,

старший преподаватель ИЕН

Верхневилюйск, 2018

Содержание

Введение…………………………………………………………………….3

Глава I. Витамины………….………………………………………………4

1.  Общая характеристика витаминов……………….,.……………….4
2.  Витамин С (Аскорбиновая кислота)……………………………….4

Глава II. Практическая часть……………………………………………….7

2.1. Оборудование и реактивы……………………………………………..7

2.2. Обработка опроса.……………………………………………………...7

2.3. Качественное определение аскорбиновой кислоты………………….7

2.4. Йодометрическое определение аскорбиновой кислоты……………..8

Выводы………………………………………………………….…………..12

Использованная литература……………………………………………….13

Введение

Актуальность: витамин С является растворимым в воде витамином, который необходим для нормального функционирования организма. Человеческий организм не может сам вырабатывать витамин С и накапливать его, следовательно, очень важно включать в каждодневный рацион как можно больше продуктов питания, которые содержат витамин С.  В нашем регионе источником витамина С являются свежие и свежезамороженные ягоды, в частности брусника.

Гипотеза: если правильно варить морс из ягод, то эти напитки будут являться источниками витаминов.

Предмет исследования: витамин С в напитках из свежей, свежезамороженной и размороженной брусники.

Объект исследования: морсы из свежей, свежезамороженной и размороженной брусники.

Цель: определить качественное и количественное содержание витамина С в напитках из свежей, свежезамороженной и размороженной брусники.

Задачи: 1)  изучить научно-популярную литературу по данной теме;

2) определить качественное содержание витамина С в морсе из свежей, свежезамороженной и размороженной брусники;

3) определить количественное содержание витамина С в морсе из свежей, свежезамороженной и размороженной брусники;

4) дать рекомендацию по приготовлению морса из брусники.

Методы исследования: опрос, качественный анализ аскорбиновой кислоты, количественный анализ – йодометрическое титрование, наблюдение.

Глава I. Теоретическая часть

1.  Витамины

      Витамины – низкомолекулярные органические соединения различной химической природы, необходимые для осуществления важнейших процессов, протекающих в живом  организме.

      Витамины были открыты в XIX  столетия во многом благодаря работам русских ученых Н.И.Лунина и В.В.Пашутина, впервые показавших необходимость для полноценного питания  кроме белков, углеводов, жиров и еще каких-то неизвестных веществ. В 1912 г. Польский ученый К.Функ, изучая компоненты, входящие в состав шелухи риса и предохраняющие от болезни бери-бери, и пологая, что в  их состав обязательно должны входить аминные группировки, предложил называть эти неизвестные вещества витаминами, т.е аминами жизни. В дальнейшем  было установлено, что многие из них аминных групп не содержат, но термин «витамин» прижился в науке и практике.

       По мере открытия отдельных витаминов их обозначали буквами латинского алфавита и называли в зависимости от их биологического действия. Например, витамин А – аксерофтол ( от лат. Ксерофтальмия- глазное заболевание), витамин Е – токоферол ( от лат. токос – деторождение¸ феро – несущий) и т.д. Помимо буквенной классификации, применяется классификация витаминов, разделяющая их на две группы по признаку растворимости в воде (B1, B2, B3, B5(PP),B6,B9,B12,Y,C,P,U) или в жирах (A,D,E,K).

2.  Витамин С (Аскорбиновая кислота)

      Витамин С (аскорбиновая кислота) – водорастворимый витамин. Этот витамин связан напрямую с белковым обменом.

      Витамин С, витамин Р и каротин наиболее полно представлены в овощах, ягодах, зелени и пряных травах, во многих дикорастущих растениях.

Аскорбиновая кислота (от др.-греч. ἀ «не-» + лат. scorbutus «цинга») — органическое соединение с формулой C6H8O6, является одним из основных веществ в человеческом рационе, которое необходимо для нормального функционирования соединительной и костной ткани. Выполняет биологические функции восстановителя и кофермента некоторых метаболических процессов, является антиоксидантом.

Биологически активен (способен участвовать в биохимических процессах) только один из изомеров — L-аскорбиновая кислота, который называют витамином C, который природе содержится во многих фруктах и овощах.

Таблица 1. Содержание витамина С в различных растениях

Содержание витамина С в продуктах животного происхождения (мг/100 гр):

• Телячья печень – 40 мг
• Говяжья печень –33 мг
• Коровье молоко –1 мг

По физическим свойствам аскорбиновая кислота представляет собой белый кристаллический порошок кислого вкуса. Легко растворим в воде, растворим в спирте Температура плавления L-аскорбиновой кислоты — 190—192 °C (с разложением).

Впервые в чистом виде витамин С был выделен в 1928 году венгерско-американским химиком Альбертом Сент-Дьёрди, а в 1932 году было доказано, что именно отсутствие аскорбиновой кислоты в пище человека вызывает цингу.

Люди должны получать аскорбиновую кислоту с пищей. Однако, например, в организме кошки (как и у многих других млекопитающих) витамин C синтезируется из глюкозы.

Физиологическая потребность для взрослых — 90 мг/сутки (беременным женщинам рекомендуется употреблять на 10 мг больше, кормящим — на 30 мг). Физиологическая потребность для детей — от 30 до 90 мг/сутки в зависимости от возраста. Верхний допустимый уровень потребления в России — 2000 мг/сутки. Для курящих людей и тех, кто страдает от пассивного курения, необходимо увеличить суточную норму потребления витамина C на 35 мг/сутки.

Таблица 2. Суточная норма потребления аскорбиновой кислоты (витамина C)

 Глава II. Практическая часть

2.1. Оборудование и реактивы

Оборудование: плитка, весы, кастрюля, штатив для пробирок, пробирки, стеклянные  палочки, конические колбы (V=1000 мл),  химические стаканы (V=50 мл), стеклянные трубочки (пипетка), бюретка на 100 мл, штатив-держатель, ступка и пестик.

Реактивы: брусника свежая, брусника свежезамороженная, брусника размороженная при комнатной температуре, дистиллированная вода, аскорбиновая кислота, гексацианоферрат (III) калия K3[Fe(CN)6], хлорид железа (III) (FeCl3), гидроксид натрия (NaOH), йод (I2), иодид калия (KI).

2.2.Обработка опроса

Мы провели опрос у прохожих на улице людей и у поваров.

Опрос состоял из 4-х вопросов:

1) Как варите морс?

2) Сколько минут кипятите?

3) Сколько брусники кладете в 1 литр воды?

4) Сколько сахара добавляете в морс?

 В опросе участвовало 23 человека. Возраст от 25-ти до 67 лет. 1 мужчина, 22 женщины, из которых 3 повара.

Из 23-х опрошенных 21 человек сначала кипятят воду и добавляют бруснику, а 2 – готовят сначала сироп, а затем добавляют в кипяток. Почти все опрошенные люди кипятят морс на глаз, один опрошенный кипятит морс 30 минут, а некоторые до лопанья брусники. В 1 литр воды некоторые опрошенные кладут 1 стакан брусники, некоторые пол стакана брусники, а некоторые 2-3 стакана. Все опрошенные добавляют сахар по вкусу.

2.3. Определение качественного анализа витамина С в свежей, свежезамороженной, размороженной бруснике

Морс - это традиционный негазированный прохладительный напиток, ягодный сок, разбавленный водой и подслащенный.

Приготовление морса: морсы готовят из различных сортов ягод и фруктов, в основном из брусники, малины, вишни и клюквы.

Сначала мы прокипятили 2 литра воды, после чего мы положили 300 г  свежей брусники в кипящую воду. Прокипятили 1, 2, 3, 4, 5 и так до 10 минут, и с каждой  мы брали пробу, потом еще через 5 минут взяли пробу, и так до 25 минут. Затем мы определили качественное содержание витамина С в пробах, для этого мы налили 2-3 капли гексацианоферрата (III) калия, 2-3 капли гидроксида натрия и 2-3 капли хлорида железа (III). В пробах морса, прокипяченных от 1 до 5 минут, выпал темно-синий осадок – «берлинская лазурь» Fe4[Fe(CN)6]3, что свидетельствует о наличии витамина С.

1. Аскорбиновая кислота + 2 K3[Fe(CN)6]+ 2NaOH→ Дегидроаскорбиновая кислота + 2K4[Fe(CN)6] + 2H2O

2.  3K4[Fe(CN)6] + 4FeCl3 →  Fe4[Fe(CN)6]3↓ + 12KCl

                                              «Берлинская лазурь»

 Мы сделали такой опыт со всеми пробами и в некоторых пробах, прокипяченных больше 5-ти минут,  не наблюдали образование темно-синего осадка. Проделав это определение, мы пришли к следующему выводу, что после 5-ти минутного кипения морса витамин С  разрушается.

Также проделали определение витамина С в морсах из свежезамороженной  и размороженной брусники. Проделав аналогичные опыты, мы наблюдали образование темно-синего осадка в морсах из свежезамороженной брусники, прокипяченной от 1 до 3 минут. Выпадение темно-синего осадка «Берлинской лазури» в морсе из размороженной брусники не наблюдали. Мы предполагаем, что при разморозке  брусники при комнатной температуре витамин С разрушился.

2.4. Определение количественного анализа витамина С в свежезамороженной бруснике

Проделав качественные анализы и удостоверившись в наличии витамина С в морсе из свежей и свежезамороженной брусники, мы далее определили количественное содержание витамина С йодометрическим методом.

В основе иодометрического титрования лежат реакции восстановления свободного иода до иодидов-ионов и окисления иодидов-ионов свободный иод. В водных растворах I2  находится в виде комплекса I3–  с иодид-ионом, поэтому полуреакции с его участием  имеют

I3 – + 2e– → 5I– ; 3I– – 2e– → I3– ; EI3– / 3I– = + 0,535 В.

Рабочими растворами в йодометрии являются стандартизированные растворы йода I2 (окислитель метода) и тиосульфата натрия Na2S2O3 (восстановитель метода). Основной титриметрической реакцией в методе является взаимодействие раствора йода и рабочего раствора тиосульфата натрия:                               I2 + 2Na2S2O3 = 2NaI + Na2S4O6

                                               Тиосульфат            Тетратионат

                                                  натрия                     натрия

В качестве индикатора в йодометрии используется водный раствор крахмала, который образует с молекулярным йодом йодкрахмальное соединение синего цвета.

Вначале в химические стаканы отобрали по 3 пробы по 20 мл отвара морса из свежей брусники, добавили 2-3 мл раствора крахмала и начали титровать раствором йода. Когда капали йод в титруемое вещество, появлялся синий цвет, который исчезал при перемешивании раствора. Добавляли раствор йода до появления устойчивого  синего окрашивания. После каждого титрования фиксировали объем титранта.

Таблица 3. Объем титранта (мл), израсходованного на титрование

морса из свежей брусники

Затем провели расчет содержания витамина С по следующей формуле: m=Cn *M(экв)*V.              

 m(АК, 1 мин.) =Cn *M(экв)*V= 0,05*176*0,0076 = 0,06688 г = 66,88 мг,

           m(АК, 2 мин.) =Cn*M(экв)*V= 0,05*176*0,0125 = 0,11 г = 110 мг,

           m(АК, 3 мин.) =Cn*M(экв)*V= 0,05*176*0,0142= 0,12496 г  = 124,96 мг,

          m(АК, 4 мин.) =Cn*M(экв)*V= 0,05*176* 0,0122 = 0,10736 г  = 107,36 мг,

          m(АК, 5 мин.) =Cn*M(экв)*V= 0,05*176*0,0115 = 0,1012 г = 101,2 мг,

     где m – масса, мг,

           Cn – нормальная концентрация рабочего раствора йода, 0,05 моль/л,

          M(экв) – эквивалентная молярная масса аскорбиновой кислоты, 176 г/моль,

           V – среднее значение объема титранта, л.,

           АК – аскорбиновая кислота.

Диаграмма 1. Динамика содержания витамина С

 при кипячении свежей брусники

Из диаграммы 1 видно, что содержание витамина С при добавлении в кипящую воду от 1 до 3 минут возрастает, затем, спустя  3 минуты,  содержание витамина С уменьшается. Мы полагаем, что это связано с тем, что витамин С еще не полностью перевелся из ягоды в напиток. После 3 минут кипячения витамин С начинает разрушаться при термической обработке.

Затем в химические стаканы взяли 3 пробы по 20 мл отвара морса из свежезамороженной брусники, добавили 2-3 мл раствора крахмала и начали титровать раствором йода. Когда капали йод в морс с крахмалом появлялся синий цвет, который исчезал при перемешивании. Добавляли титрант до появления устойчивого  синего окрашивания. После каждого титрования фиксировали объем титранта.

Таблица 4. Объем титранта (мл), израсходованного на титрование

морса из свежезамороженной брусники

Затем по формуле определили концентрацию витамина С  в морсе:      

        m(АК, 1 мин.) =Cn*M(экв)*V= 0,05*176*0,0092 г = 0,08096 г= 80,96 мг

        m(АК, 2 мин.) =Cn*M(экв)*V= 0,05*176*0,0126 = 0,11088 г = 110,88 мг

        m(АК, 3 мин.) =Cn*M(экв)*V= 0,05*176*0,0165 = 0,1452 г = 145,2 мг

     где m – масса, мг,

           Cn – нормальная концентрация рабочего раствора йода, 0,05 моль/л,

          M(экв) – эквивалентная молярная масса аскорбиновой кислоты, 176 г/моль,

           V – среднее значение объема титранта, л.,

           АК – аскорбиновая кислота.

Диаграмма 2. Динамика содержания витамина С

 при кипячении свежезамороженной брусники

Из диаграммы 2 видно, что после добавления свежезамороженной брусники в кипящую воду от 1 до 3 минут  витамин С возрастает. Также после 3 минут кипячения витамин С не обнаружен. Мы думаем, что это связано с термической обработкой, при которой витамин С разрушается.

Заключение

В результате проделанной работы мы пришли к следующим выводам:  

1. Изучили большое количество литературных данных по вопросу содержания и определения витамина С в продуктах питания.
2. В ходе выполнения работы доказали наличие витамина С (аскорбиновой кислоты) в морсе из свежей брусники, прокипяченном от 1 до 5 минут и в морсе из свежезамороженной брусники, прокипяченном от 1 до 3 минут. В морсе из размороженной, при  комнатной температуре, бруснике витамин С не обнаружен.
3. Методом йодометрического титрования определили количественное содержание витамина С в напитках из свежей брусники, прокипяченной от 1 до 5 минут, которое соответственно составляет 66,88 мг, 110,0 мг, 124,96 мг, 107,36 мг и 101,2 мг.  А в морсе из свежезамороженной брусники, содержание витамина С до 3 минут кипячения составляет соответственно 80,96 мг, 110,88 мг и 145,2 мг. Спустя 3 минуты в свежезамороженной бруснике витамин С разрушается. Содержание витамина С в морсе из свежей брусники при добавлении в кипящую воду от 1 до 3 минут возрастает, затем, спустя  3 минуты,  содержание витамина С уменьшается. При добавлении свежезамороженной брусники в кипящую воду от 1 до 3 минут  витамин С возрастает. Затем после 3 минут кипячения витамин С не обнаружен.
4. Мы рекомендуем варить морс из брусники от 1 до 3 минут.

Использованная литература

1. Габриелян О.С. Химия. 10 класс. Углубленный уровень: учебник – М.: Дрофа, 2018. – 368 с.
2. Ким А.М. Органическая химия: учебн. пособие. –Новосибирск: Сиб. унив. изд-во, 2001.–814 с.
3. Комов В.П. Биохимия: учеб. для вузов/В.П.Комов, В.Н.Шведова. – М,: Дрофа, 2004.- 638 с.
4. Пономарев В.Д. Аналитическая химия. Ч.2 Количественный анализ. Учебник для фармац. и фак. Ин-тоф.- М.: Высш.школа, 1982.- 288 с.
5. Источники из интернета.