Определение содержания витамина С во свежевыжатых и промышленных фруктовых соках

МУНИЦИПАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ  УЧРЕЖДЕНИЕ

СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА № 29 С УГЛУБЛЁННЫМ ИЗУЧЕНИЕМ ОТДЕЛЬНЫХ ПРЕДМЕТОВ

Определение содержания витамина С во свежевыжатых и промышленных фруктовых соках

Автор:                  Гунченко Александра – ученица

                              10 «Б» класса МБОУ СОШ № 29                            

                       с углублённым изучением    

                                                                    отдельных предметов                            

Руководитель:          Шмыкова Ирина Апполинарьевна-

учитель химии  

         МБОУ СОШ № 29 с углублённым

                                                              изучением отдельных предметов

г. Георгиевск

2023

Оглавление:

Введение ………………………………………………………………………3

1.Обзор литературы:

1.1. История открытия и исследования витамина С……………………….4

1.2. Значение витамина С для организма человека………………………...5

1.3.Источники аскорбиновой кислоты……………………………………...6

2. Место, материал и методика исследования ……………………………..8

2.1. Расчёт контрольного раствора аскорбиновой кислоты……………….8

2.2. Определение содержания витамина С в соках и фруктах.......................9

3. Результаты исследования …………………………………………………11

4. Выводы……………….. ……………………………………………………14

5. Заключение…………………………………………………………………14

6.Список использованной литературы и источников….………………….. 15

7. Приложение ……………………………………………………………….. 16

Введение

Здоровье современного человека, несмотря на все достижения науки, является уязвимым. По данным статистики до 90% населения России ежегодно страдают простудными заболеваниями. Большое значение для поддержания нормальной жизнедеятельности организма играют витамины и в частности витамин С, отвечающий за иммунитет. Однако, проблема в том, что  он не синтезируется в нашем организме и должен постоянно поступать с растительной пищей.

По данным отечественных исследователей, недостаток аскорбиновой кислоты у школьников в 2 раза снижает защитные функции организма, что приводит к увеличению острых респираторных заболеваний. Зимой и весной, когда мало свежих фруктов, сложно поддерживать суточную норму витаминов. Я задумалась, нельзя ли восполнить нехватку витаминов путём употребления фруктовых соков. Поэтому выбор темы «Определение содержания витамина С во свежевыжатых и промышленных фруктовых соках» считаю актуальной.

Поставила цель: опытным путём узнать содержание аскорбиновой кислоты в свежих фруктах и промышленных соках.

Определила задачи:

1. Определить количество витамина С во фруктовых соках, свежевыжатых и реализуемых через розничную сеть магазинов.

2. Выявить наиболее богатые витамином фруктовые соки.

3. Рассчитать ежедневный прием напитков для пополнения суточной нормы аскорбиновой кислоты.  

Объект исследования – фруктовые соки.

Предмет исследования – количественное содержание витамина С.

Гипотеза: ежедневно употребляя соки можно восполнить суточную норму аскорбиновой кислоты, особенно в зимний период.

1. Обзор литературы

1.1. История открытия и изучения витамина С

Витамин C, также известный как аскорбиновая кислота, — водорастворимый витамин, представляет собой белый кристаллический порошок кислого вкуса, растворим в воде и в спирте, обладает рядом ценных качеств, необходимых для обеспечения здоровья.

История открытия витамина С связана с цингой. В те далекие времена эта болезнь особенно поражала мореплавателей. Сильные, отважные моряки были бессильны перед цингой, которая к тому же часто вела к смертельному исходу. Болезнь проявлялась общей слабостью, кровоточивостью десен, вследствие чего выпадали зубы, появлялась сыпь, кровоизлияния на коже. Но все, же был найден путь излечения. Так, моряки, следуя примеру индейцев, стали пить водный экстракт сосновой хвои, который является кладезем витамина С.

В XVIII веке хирург британского флота Дж. Линд показал, что болезнь моряков можно излечить, добавив в их рацион питания свежие овощи и фрукты.

В начале 20-го века ученые открыли витамины А и В и третье, неизвестное вещество, дефицит которого и вызывал цингу, назвали витамином С. Над поиском этой субстанции торопливо работали ведущие химические лаборатории мира. В 1928 году венгерскому биохимику Альберту Сент-Дьёрди удалось отделить кислоту, что, по его мнению, и была тем самим третьим витамином, но доказать этого он не мог. Четырьмя годами позже профессор Питсбургского университета Чарльз Глен Кинг испытывает на морских свинках добытый из капусты и лимонного сока порошок. Химическая формула его оказалась тождественной веществу Сент-Дьёрди, и 4 апреля 1932 года состав витамина С официально регистрируется. [7]

Еще одно название - аскорбиновая кислота - появляется чуть позже. По аналогии с греческой, она означает: та, что действует против скорбут(лат. «скорбут»—цинга).

1.2. Значение витамина С для организма человека

Витамин С – мощный антиоксидант. Он играет важную роль в регуляции окислительно-восстановительных процессов, участвует в синтезе коллагена и проколлагена, обмене фолиевой кислоты и железа, а также синтезе стероидных гормонов и катехоламинов.

Аскорбиновая кислота также регулирует свертываемость крови, нормализует проницаемость капилляров, необходима для кроветворения, оказывает противовоспалительное и противоаллергическое действие.

 Витамин С является фактором защиты организма oт последствий стресса. Усиливает процессы, увеличивает устойчивость к инфекциям. Уменьшает эффекты воздействия различных аллергенов.

Имеется много теоретических и экспериментальных предпосылок для применения аскорбиновой кислоты с целью профилактики раковых заболеваний. Известно, что у онкологических больных из-за истощения его запасов в тканях нередко развиваются симптомы витаминной недостаточности, что требует дополнительного их введения.

Существуют данные, показывающие профилактическую роль витамина С в отношении рака толстой кишки, пищевода, мочевого пузыря и эндометрия [3].

Витамин С улучшает способность организма усваивать кальций и железо, выводить токсичные медь, свинец и ртуть.

Важно, что в присутствии адекватного количества витамина С значительно увеличивается устойчивость витаминов В1, В2, A, E, пантотеновой и фолиевой кислот.

Витамин С предохраняет холестерин липопротеидов низкой плотности от окисления и, соответственно, стенки сосудов от отложения окисленных форм холестерина.

В зависимости от возраста, пола и климатических условий проживания человека необходимое количество витамина для нормальной жизнедеятельности неодинаково. Однако учеными выяснено, что среднесуточная доза для взрослых 70-100 мг, грудничкам 30-40 мг, для детей в пятилетнем возрасте – 45 мг, в четырнадцать лет - 50 мг.

При недостатке витамина С в течение длительного времени может развиваться гиповитаминоз, что приводит к заболеваниям: гипотонии (пониженное артериальное давление), болезни сердца (ишемические поражения, атеросклероз,  гипертрофия), цинге (разрыхление костей, кровоточивость десен, выпадение зубов).

Авитаминоз приводит к нарушению обмена веществ (сухость кожи, утомляемость, бледность кожи), обострению хронических заболеваний, снижению иммунитета, вследствие чего организм не может бороться даже с простыми простудными заболеваниями, инфекциями, грибками, и переходит в сложную форму болезни с осложнениями, слабоумию - снижение умственной деятельности, плохой памяти.

При переизбытке витамина С может развиться гипервитаминоз, что приводит к головной боли; повышенной возбудимости ЦНС, бессоннице, тошноте, диареи, мочекаменной болезни, гиперацидному гастриту, угнетению функции поджелудочной железы [1].

1.3. Источники витамина С

Первоисточником витаминов служат главным образом растения. В организме человека аскорбиновая кислота не образуется, и отсутствуют ее накопления. Человек и животные получают витамины непосредственно с растительной пищей и косвенно - через продукты животного происхождения. В продуктах животного происхождения витамин С представлен незначительно (печень, надпочечники, почки). Значительное количество аскорбиновой кислоты содержится в продуктах растительного происхождения, например, цитрусовые, овощи листовые зеленые, дыня, брокколи, брюссельская капуста, цветная и кочанная капуста, черная смородина, болгарский перец, земляника, помидоры, яблоки, абрикосы, персики, хурма, облепиха, шиповник, рябина, печеный картофель в «мундире». Травы, богатые аскорбиновой кислотой: люцерна, коровяк, корень лопуха, песчанка, очанка, семя фенхеля, пажитник сенной, хмель, хвощ, ламинария, мята перечная, крапива, овес, кайенский перец, красный перец, петрушка, сосновые иглы, тысячелистник, подорожник, лист малины, красный клевер, плоды шиповника, листья фиалки, щавель. Количество аскорбиновой кислоты в пищевых продуктах представлено в таблице №1 [5].

Таблица №1.

Содержания витамина «С»  в некоторых пищевых продуктах.

На содержание витамина C в пищевых продуктах значительное влияние оказывает хранение продуктов и их кулинарная обработка. Витамин C быстро разрушается в очищенных овощах, даже если они погружены в воду. Соление и маринование разрушают витамин C. Кулинарная обработка, как правило, приводит к снижению содержания аскорбиновой кислоты в продукте. Витамин C лучше сохраняется в кислой среде.

Аскорбиновую кислоту можно получать и синтетическим путем, ее выпускают в виде порошка, драже, таблеток с глюкозой и т. д. Аскорбиновая кислота входит в состав различных поливитаминных препаратов.

Немногие люди и особенно дети едят достаточно фруктов и овощей, которые являются главными пищевыми источниками витамина. Большое его количество сгорает в организме под влиянием стресса и курения. Повсеместно используемые медикаменты, вроде аспирина в огромной степени лишают наш организм тех количеств витамина, которые нам все-таки удалось получить [4].

2. Место, материал и методика исследования

Практическую часть работы я проводила в химической лаборатории технопарка «Школьный Кванториум» МБОУ СОШ №29 в октябре-ноябре 2023 года (приложение, рис.1). Для исследования были взяты фруктовые соки, приобретенные через розничную сеть магазинов и свежие  фрукты:

№1 - «Вкусно сок» - апельсин,

№2 – «Дары Кубани» - яблоко-вишня,

№3 – «Сады Придонья» - яблоко-черная смородина,

№4 – «Малышам» - яблоко (приложение, рис.2),

№5 - Груша,

№6 – Киви,

№7 - Мандарин,

№8 – Яблоко.

В работе использовала методику Егоровой А.Ю. и  Мажукиной О.А«Определение витамина С в продуктах питания» [2]. Количественное определение содержания аскорбиновой кислоты проводила йодометрическим методом. Перед началом титрования соков провела расчет контрольного раствора аскорбиновой кислоты.

2.1. Расчёт контрольного раствора аскорбиновой кислоты

Приготовила крахмальный клейстер: вскипятила ½ стакана воды, размешала 1/4 чайной ложки крахмала с ложкой холодной воды, так чтобы не было комочков, вылила в кипящую воду, перемешала и охладила (приложение, рис.3).

Для титрования взяла  аптечную йодную настойку с концентрацией йода 5 %, т.е. 5 г в 100 мл. Однако, аскорбиновой кислоты в некоторых соках может быть так мало, что на титрование определенного объема сока (например, 20-25 мл) уходит всего 1-2 капли йодной настойки. При этом ошибка анализа оказывается очень большой. Чтобы результат был точнее, нужно брать много сока, либо разбавить йодную настойку. В обоих случаях число капель йода, израсходованных на титрование, увеличивается, и анализ будет точнее. Поэтому, к 1 мл йодной настойки добавила дистиллированной воды до общего объема 40 мл, то есть разбавить настойку в 40 раз и  1 мл его соответствует 0,88 мг аскорбиновой кислоты.

Чтобы узнать, сколько будет израсходовано на титрование йодной настойки, необходимо вначале определить объём 1 капли: с помощью пипетки отмерила 1 мл разбавленного раствора йода и посчитала,  сколько капель содержится в этом объеме (в 1 мл содержится 22 капли). В одной капле содержится 0.045 мл.

Далее 1 таблетку аптечной аскорбиновой кислоты растворила в 500мл дистиллированной воды. Для опыта отмерила 25 мл, что соответствует содержанию витамина в 20 раз меньшей, чем в таблетке. Добавила к раствору 3 мл крахмального клейстера, перемешала и по каплям стала добавлять раствор йода до появления устойчивого в течение 20-30 секунд синего цвета (1 мл раствора соответствует 0,88 мг витамина).

Зная объем одной капли, можно точно определить объем раствора йода, израсходованного на титрование: 135 х 0,045 = 6,08 мл, тогда масса  аскорбиновой  кислоты:  0.88 х 6,08=5,35 мг. В исходной таблетке витамина в 20 раз больше, тогда 6,08х 20= 106,9 мг (погрешность 7%) . Это означает, что точность нашего анализа вполне достаточна.

2.2. Определение содержания витамина С в соках

Из свежих фруктов выделила сок. Для этого сначала натерла их на тёрке, затем выжала через ситечко. Далее отмеряла мерным цилиндром 20 мл сока и разбавляла его водой до 100  мл, добавляла 3 мл  крахмального клейстера и титровала раствором йода до появления устойчивого синего окрашивания, не исчезающего в течении 20-30 сек (приложение, рис.4).

На титрование сока №1 («Вкусно сок» - апельсин) пошло 91 капля йодного раствора, значит, объем составил 91х 0,045 = 4,1  мл. Масса аскорбиновой кислоты 4,1 х 0,88 = 3,6 мг в 20 мл сока, тогда в 100 мл сока содержится 18,0 мг витамина.

На титрование сока №2 («Дары Кубани» - яблоко-вишня) пошло 45 капель йодного раствора, значит, объем составил 45х 0,045 = 2,03  мл. Масса аскорбиновой кислоты 2,03 х 0,88 = 1,8 мг в 20 мл сока, тогда в 100 мл сока содержится 9,0 мг витамина.

На титрование сока №3 («Сады Придонья» - яблоко-черная смородина) пошло 24 капель йодного раствора, значит, объем составил 24х 0,045 = 1,08  мл. Масса аскорбиновой кислоты 1,08 х 0,88 = 0,95 мг в 20 мл сока, тогда в 100 мл сока содержится 4,8 мг витамина.

На титрование сока №4 («Малышам» - яблоко) пошло 13 капель йодного раствора, значит, объем составил 13х 0,045 = 0,58  мл. Масса аскорбиновой кислоты 0,58 х 0,88 = 0,52 мг в 20 мл сока, тогда в 100 мл сока содержится 2.6 мг витамина.

На титрование груши пошло 172 капли йодного раствора, значит, объём составил 172 х 0,045 = 7,74 мл. Масса аскорбиновой кислоты 7,74 х 0,88 =6,8 мг в 20 мл сока, тогда в 100 мл сока содержится 34 мг витамина.

На титрование киви пошло 320 капель йодного раствора, значит, объём составил 320 х 0,045 = 14,4 мл. Масса аскорбиновой кислоты 14,4 х 0,88 = 12,7 мг в 20 мл сока, тогда в 100 мл сока содержится 63,5 мг витамина.

На титрование мандарина пошло 180 капель йодного раствора, значит, объём составил 180 х 0,045 = 8,1 мг в 20 мл сока. Масса аскорбиновой кислоты 8,1 х 0,88 = 7,1 мг в 20 мл сока, тогда в 100 мл сока содержится 35,5 мг витамина.

На титрование яблока пошло 150 капель йодного раствора, значит, объём составил 150 х 0,045 = 6,75мг в 20 мл сока. Масса аскорбиновой кислоты 6,75 х 0,88 = 6 мг в 20 мл сока, тогда в 100 мл сока содержится 30 мг витамина.

3. Результаты исследования

Полученные результаты я занесла в таблицу №2 и составила диаграмму (рис.1):

Таблица №2

Количественное содержание витамина С в исследуемых соках.

        Рисунок №1. Содержание витамина С в промышленных соках и фруктах.

По результатам видно, что среди соков более богат витамином С апельсиновый сок производителя «Вкусно сок», в котором содержание аскорбиновой кислоты составляет 18,0 мг/100 мл сока, и меньше всего – 2,6 мг/100 мл в яблочном соке производителя «Малышам» и 4,8 мг/100 мл в соке яблоко - черная смородина «Сады Придонья». Средний показатель содержания витамина имеет сок «Дары Кубани» – яблоко-вишня– 9,0 мг/100 мл сока.

В свежевыжатых соках аскорбиновой кислоты в разы больше, чем в промышленных соках. Так в киви его содержание составляет 63,5 мг/100 мл сока, средний показатель у мандарина и груши - 35,5 мг и 34,0 мг в 100 мл соков, соответственно. Немного меньше - 30 мг - у яблока.

Далее я сравнила полученные мною данные по содержанию аскорбиновой кислоты в исследуемых фруктах с общепринятыми данными, взятыми из книги Тюренковой И.Н. «Растительные источники витаминов». Как видно из таблицы №3, они не совпадают.

Таблица №3

Сравнение количества аскорбиновой кислоты во фруктах с литературными данными.

Показатель витамина С в грушах почти в 7 раз выше, а в яблоках в 3 раза выше заявленных в литературном источнике. Количество аскорбиновой кислоты в киви на 30% ниже литературных данных, а по мандаринам расхождений нет (рис.№2).

Рисунок №2. Показатели витамина С, полученные опытным путем и в литературных источниках.

Далее я рассчитала объем сока, который должен выпивать ребенок и взрослый каждый день для пополнения суточной нормы витамина С. Данные занесла в таблицу №4:

Таблица №4

Необходимый объем сока для пополнения суточной нормы витамина С

Как видно из таблицы, чтобы пополнить суточную норму в 50 мг ребенок должен выпивать в день 1,5 стакана апельсинового сока производителя «Вкусно сок», 3 стакана яблочно-вишневого сока «Дары Кубани» и почти 10 стаканов яблочного сока производителя «Малышам».

Взрослому человеку, при суточной норме 100 мг аскорбиновой кислоты, надо удвоить полученные цифры. Мы видим, что за счет употребления промышленных соков пополнить суточный баланс витамина С является весьма затруднительным.

Иное дело обстоит со свежевыжатыми фруктовыми соками. Чтобы пополнить суточную норму аскорбиновой кислоты ребёнок должен ежедневно выпивать примерно 1/3 стакана свежевыжатого сока киви  или съедать 2 средних по размеру плода. Свежевыжатого сока из мандарина или груши достаточно 0,5 стакана или съедать 3-4 мандарина или 2 средних груши. Сока яблока в день выпивать неполный стакан или съедать 2-3 средних по размеру яблока.

Взрослому человеку для пополнения суточной нормы аскорбиновой кислоты достаточно 0,5 стакана сока киви (3 средних по размеру плода), 1,5 стакана сока груши или мандарина и 1,7 стакана свежевыжатого яблочного сока (5 средних яблок).

4. Выводы

1. В свежевыжатых соках аскорбиновой кислоты в разы больше, чем в промышленных соках.

2. Наиболее богат витамином С апельсиновый сок производителя «Вкусно сок», в котором содержание аскорбиновой кислоты составляет 18,0 мг/100 мл сока.

3. Я произвела расчет необходимого количества ежедневно выпиваемого сока для поддержания суточной нормы витамина для детей и взрослых.

5. Заключение

Проведя исследовательскую работу, я освоила метод химического анализа – йодометрию, с помощью которого смогла определить содержание витамина С в свежих фруктах и промышленных соках разных производителей. Количество витамина С в соках разных производителей  недостаточно для пополнения суточной нормы, а их свежевыжатые соки богаты данным витамином, поэтому я рекомендую употреблять свежевыжатые соки или свежие фрукты.

Выдвинутая мною гипотеза подтвердилась частично – восполнить запас в организме аскорбиновой кислоты за счет ежедневного употребления промышленных соков нельзя из-за низкого содержания в них витамина С, а за счет ежедневного употребления свежевыжатых  соков или фруктов, можно.

6. Список использованной литературы

1. Александров В. Н. Сборник научных работ Архангельского института эпидемиологии и гигиены. Архангельск, 1960 г.

2. Егорова А.Ю., Мажукина О.А. Химические основы биологических процессов (экспериментальные и теоретические задачи): Учебно-методическое пособие. - Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, 2013.

3. Прудникова Е.Г., Хилкова Н.Л., Коношина С.Н. Химические элементы и соединения в растительном мире: Учебное пособие// Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований, 2014, №3-2.

4. Скурихин И. М., Нечаев А. П. Все о пище с точки зрения химика. ‒ М.: Высшая школа, 1991.

5. Тюренкова И.Н. «Растительные источники витаминов», Волгоград 1999 .

6. https://scientificrussia.ru/articles/88-let-nazad-byl-vydelen-vitamin-c

Приложение

Рисунок 1. Химическая лаборатория технопарка «Школьный Кванториум»

Рисунок 2. Фруктовые соки промышленных производителей и свежевыжатые

Рисунок 3. Приготовление крахмального клейстера

Рисунок 4. Йодометрический метод определения аскорбиновой кислоты.