Определение содержания витамина Р (рутина) в различных сортах чая.

Конкурс научных проектов школьников в рамках краевой научно-практической

конференции «Эврика» Малой академии наук

учащихся Кубани

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ ВИТАМИНА Р (рутина) В РАЗЛИЧНЫХ

 СОРТАХ ЧАЯ

секция «Химия»

Автор:

Шайкина Наталья Вячеславовна, 9 класс

МОУ СОШ №6 Крыловского района,

станица Октябрьская.

Научный руководитель:

Выскребенцева Светлана Вячеславовна, учитель

 химии МОУ СОШ №6 Крыловского

 района, станица Октябрьская.

ст. Октябрьская  2011г.  

Краткая аннотация.

Работа имеет высокую актуальность тематики: выяснение роли витаминов для организма является первым шагом к сохранению здоровья человека.

Обзор литературы по теме работы включает исторические факты открытия и общие представления о витаминах;  классификацию витаминов и витаминоподобных веществ; подробное описание витаминов каждой из трех групп - водорастворимые,   жирорастворимые витамины и витаминоподобные вещества; информацию о взаимозависимости витаминов друг от друга.

Используемые экспериментальные (расчетные) методы полностью соответствуют поставленной задаче: выяснить, в каком сорте чая наибольшее количество витамина Р, а значит, какой чай наиболее полезен для здоровья человека. Им оказался зеленый чай.

Аннотация.

Основные цели научно-исследовательской работы: рассмотреть общие представления о витаминах и витаминоподобных веществах, в каких продуктах питания они находятся; выяснить, какую роль играют эти вещества в живом организме, почему они так необходимы для нормальной жизнедеятельности, к чему может привести их избыток, недостаток или полное отсутствие в организме человека; а также количественно определить содержание витамина Р в различных сортах черного и зеленого чая – напитка, получившего широкую распространенность во всех странах мира.

Литературный обзор включает в себя  исторические факты открытия некоторых витаминов, общие представления о них, три вида номенклатуры витаминов (система названий веществ), их классификацию в зависимости от растворимости, подробные описания почти всех витаминов каждой из трех групп – водорастворимые, жирорастворимые витамины и витаминоподобные вещества; информацию о взаимозависимости витаминов друг от друга.

В экспериментальной части использованы метод титрования для сравнительного анализа  сортов чая и различные способы приготовления исходных веществ (раствора перманганата калия, раствора индикатора – индигокармина, экстрактов чая). Для большей точности конечных результатов опыты с одними и теми же сортами чая проделаны дважды. Выполнены все необходимые математические расчеты с использование общей формулы для вычисления процентного содержания витамина Р, всё занесено в сводную таблицу. Таким образом, выбранные методы полностью соответствуют поставленной задаче: выяснить, в каком сорте чая наибольшее количество витамина Р, а значит, какой чай наиболее полезен для человека. Таким чаем оказался зеленый чай.

На основе экспериментально полученных результатов и литературном материале  сформулированы выводы научно-исследовательской работы: изучение витаминов, их состава, свойств, механизма действия имеет великую цель – сохранение здоровья человека; витамины должны поступать в организм постоянно и   в  определенных  количествах;  а  каждому  человеку  просто  необходимо  знать,  как правильно приготовить те или иные продукты питания, чтобы сохранить в них как можно больше витаминов.

В работе использованы знания по общим фундаментальным дисциплинам – биологии и химии.  Поставленные цели полностью достигаются четким и последовательным изложением теоретического и экспериментального материала.

2

Оглавление.

3

Введение.

Жиры, белки и углеводы остаются основой питания, как считалось и раньше, но выяснилось, что помимо них, организм требует и других веществ, отсутствие которых может привести к самым серьезным для организма последствиям. Это положение четко сформулировал ещё в 1883 году доктор Н.И. Лунин: «В естественной пище, такой, как молоко, должны присутствовать в малых количествах, кроме известных главных пищевых ингредиентов, ещё и неизвестные вещества, необходимые для жизни». Вещества эти были названы витаминами. [1, с.31-32].

Сейчас слово «витамин» знают все от мала до велика. Так называют химические соединения, которые требуются для нормальной жизнедеятельности организма в очень незначительных количествах. Человеку необходимо всего-навсего от нескольких микрограммов до нескольких миллиграммов витаминов в день. Но если основные компоненты пищи – белки, жиры и углеводы – нужны организму как источники энергии и «строительный материал» для создания новых молекул, то у витаминов совсем иная задача. [2, с.509].

Витамины участвуют во всех биохимических и физиологических процессах как важнейшие регуляторы жизнедеятельности. В организме человека витамины не образуются или образуются в недостаточных количествах. Они поступают с пищей, а основными источниками являются растения, в которых витамины содержатся, или вещества, которые уже в самом организме превращаются в витамины. [1, с.31].

Витамины оказывают сильное и специфическое влияние на рост, развитие, обмен веществ, так как являются ферментами или входят в состав ферментов. [2, с. 510].

 Поэтому целью работы является не только рассмотреть общие представления о витаминах и витаминоподобных веществах, в каких продуктах питания они находятся, но и выяснить, какую роль играют эти вещества в живом организме, почему они так необходимы для нормальной жизнедеятельности, к чему может привести их избыток, недостаток или полное отсутствие, а также количественно определить содержание одного из витаминов в различных сортах черного и зеленого чая – напитка, получившего широкую распространенность во всех странах мира.

4

Основная часть.

1. Литературный обзор: « Роль витаминов и витаминоподобных веществ

в организме человека».

1. История развития и общие представления о витаминах.

С проникновение в глубь Африканского и Азиатского материков европейцы столкнулись с новым неизвестным им заболеванием. Проявлялось оно множественным воспалением нервов и болями в мышцах, судорогами и параличом нижних конечностей. Население Африки, Индии, Китая, Малайских островов имело давнее и печальное знакомство с этой болезнью. Её индийское название «бери-бери», что означает «ноги в кандалах». В медицине эта болезнь получила название полиневрита. Для изучения причин возникновения бери-бери и возможностей пресечения болезни дирекция одного из лондонских институтов выбрала польского ученого Казимежа Функа. Функ увлекся проблемой и после долгого и напряженного труда выделил в 1912 году из рисовых отрубей желтоватые кристаллы слегка горького вкуса. Продолжая свои исследования, К. Функ создал учение о веществах – необходимых факторах питания. [1, с. 36-37].

Поскольку вещество, выделенное из экстрактов оболочек риса, оказалось органическим соединением, содержащими аминогруппу, Функ предложил назвать эти неизвестные вещества витаминами (от лат. Vita – жизнь), то есть аминами жизни. Действительно, витамины оказались обязательными дополнительными пищевыми факторами, и несмотря на то, что некоторые из них не содержат аминогруппы и вообще азот, термин «витамины» прочно укоренился в биологии и медицине. Витамины отличаются от всех других органических пищевых веществ двумя характерными признаками: 1) не включаются в структуру тканей; 2) не  используются организмом в качестве  источника энергии. Таким образом,

В И Т А М И Н Ы -  это пищевые факторы, которые, присутствуя в небольших количествах в пище, обеспечивают нормальное протекание биохимических и физиологических процессов путем участия в регуляции обмена целостного организма. [3, с.170].

Нарушения нормального процесса обмена часто связаны с недостаточным поступлением витаминов в организм, полным отсутствием их в потребляемой пище или нарушением их всасывания, транспорта и т.д. При полном отсутствии в пище того или иного витамина возникают заболевания, называемые авитаминозами.[4, с.121]. А недостаток витаминов в питании или нарушение процессов их усвоения приводит к

5

развитию различных заболеваний, называемых гиповитаминозами. Следует также отметить, что поступление в организм избыточного количества витаминов может вызвать серьезные нарушения его функциональной деятельности и даже привести к развитию заболеваний, получивших название гипервитаминозы. [5].

2. Классификация витаминов и витаминоподобных веществ.

В настоящее время используют три вида номенклатуры витаминов:

1) буквенная (витамины А, В, С и т.д.)

2) химическая (в зависимости от химического строения витамина, например, ретинол, тиамин, кальциферол)

3) физиологическая (по отношению к человеку, например, витамин D является антирахитическим).

В зависимости от растворимости различают жирорастворимые и водорастворимые витамины. Помимо этих двух главных групп витаминов, различают группу разнообразных химических веществ, частично синтезирующихся в организме и обладающих витаминными свойствами; для человека и ряда животных эти вещества принято объединять в группу витаминоподобных. [3, с.175]. (Приложение 1).

Приведенная в таблице классификация не является окончательной, она изменяется, уточняется, однако в определенной степени отвечает потребностям практической медицины. Она несовершенна ещё и потому, что до сих пор не разработаны четкие критерии классификации витаминов. [6].

3. Жирорастворимые и водорастворимые витамины и витаминоподобные вещества.

К водорастворимым витаминам относятся витамины группы В: В1 (тиамин), В2 (рибофлавин), В3, В5, В6, В9, В12; витамин Н (биотин), витамин Р (рутин) и витамин С (аскорбиновая кислота). Эти витамины имеют большое значение для жизнедеятельности человека. Они не синтезируются в организме и не откладываются в отличие от жирорастворимых витаминов в резерв. Поэтому регулярное их поступление в организм с пищей обязательно. [7, с. 57].

6

К жирорастворимым относят витамины группы А (ретинол), группы D (кальциферол), группы К (филлохинон) и группы Е (токоферол).

В группе витаминоподобных веществ объединены разнообразные химические соединения, обладающие витаминными свойствами, но либо частично синтезируемые организмом, либо входящие в состав тканей. [2, с.514].

Роль витаминов в организме человека, заболевания, вызванные недостатком витаминов в пище или полным их отсутствием, а также источники витаминов и их суточная потребность для человека приведены в таблице. (Приложение 2).

4. Взаимозависимость витаминов.

Процессы, в которых действуют витамины, сложные, и в них часто участвуют не один, а два или даже несколько (до 6) витаминов. Поэтому недостаток или, наоборот, избыток одного из них выключает сразу весь процесс.

Вот несколько примеров взаимозависимости витаминов. Биофлавоноиды (витамин Р) усиливают действие витамина С, уменьшают проницаемость и повышают прочность капилляров. Поэтому наиболее эффективны при недостаточности витамина С такие продукты, в которых он сочетается с биофлавоноидами:  черноплодная рябина, черная смородина, плоды шиповника. Недостаточность рибофлавина (витамина В2) усиливается при дефиците витаминов В1, В6, РР. Действие фолацина тесно связано с витамином В12. В свою очередь эффективность обоих витаминов усугубляется при дефиците витамина С и некоторых других витаминов группы В. Недостаточность витамина А, с одной стороны, усиливается при дефиците витаминов Е, В2 и С, а с другой стороны, нарушает обмен витаминов С, Е и D. Такая взаимозависимость витаминов является одной из причин наблюдающейся иногда малой эффективности применения отдельного витамина.

Итак, что же надо делать во избежание недостаточности витаминов? Нужно разнообразно питаться, включать в меню определенное количество белковых продуктов, черный хлеб и белый хлеб грубого помола. Надо стараться, чтобы в зимне-весенний период на столе всегда были свежая или квашеная капуста и зеленые овощи. Принимать круглый год препараты витаминов нельзя, так как в этом случае обмен веществ может перестроиться так, что прекращение приема таблеток вызовет гиповитаминоз даже при нормальном содержании витаминов в рационе. [9, с.102-104].

7

2. Экспериментальная часть:  «Количественное определение витамина Р (рутина)

в различных сортах чая».

Реактивы: 0,05 Н раствор перманганата калия KMnO4, индикатор индигокармин, несколько сортов чая.

Оборудование: конические колбы (50 мл) – 4 шт., пипетка (10 мл), бюретка для KMnO4, технические весы.

2.1. Метод титрования.

Витамин Р (рутин) определяют методом титрования.

Титрование – один из методов определения концентрации, основанный на измерении объемов растворов, вступающих в реакцию веществ.

Для титрования в бюретку наливают раствор известной концентрации (в нашем случае это 0,05Н раствор перманганата калия) и устанавливают бюретку в рабочее положение. Пипеткой отбирают точный объем раствора, концентрацию которого нужно определить, и переносят его в коническую колбу (в нашем случае это экстракты чая).

После по каплям приливают раствор с известной концентрацией из бюретки в колбу с анализируемым раствором, который непрерывно перемешивают. Конец титрования устанавливают по изменению цвета индикатора.

2.2. Приготовление исходных веществ.

2.2.1. Приготовление 0,05 Н раствора перманганата калия (KMnO4).

Необходимую массу для приготовления данного раствора сначала высчитывают по формуле: m=cVM,     c- необходимая концентрация раствора (0,05 моль/л);

                   V- общий объем раствора (0,1 литр);

                   M- молярная масса вещества KMnO4 (158 г/моль).

Подставляем и находим, что масса KMnO4 равняется 0,79 г или 790 мг. Эта масса отмеряется на технических весах и вносится в нужный объем воды.

2.2.2. Приготовление раствора индикатора – индигокармина.

Индигокармин – органическая краска, является специфическим индикатором, изменяющим свою окраску в зависимости от реакции среды раствора.  

Раствор индигокармина готовят следующим образом: берут 1 г краски, растворяют его в 1000 мл раствора этилового спирта (на 1 часть спирта надо  4 части воды).

8

2.2.3.Приготовление экстрактов чая.

Для работы были взяты следующие сорта чая: чай черный индийский; чай черный цейлонский; чай черный китайский; чай зеленый китайский.

К 100 мг чая (отмеряется на технических весах) приливают 50 мл горячей дистиллированной воды и проводят экстракцию в течение 5-7 минут. Затем 10 мл экстракта чая отмеряют в коническую колбочку и добавляют 10 мл дистиллированной воды.

2.3. Выполнение и ход работы.

1. Бюретку заполняем 0,05 Н раствором перманганата калия и приводим ее в рабочее состояние.

2. В четыре конические колбочки с экстрактами чая разных сортов добавляем по 10 капель индикатора индигокармина.

3. Титруем до появления устойчивой желтой окраски.

4. Титрование проводим по 2 раза с каждым из четырех экстрактов.

2.4. Расчетная часть.

Процентное содержание рутина в чае определяется по формуле

             3,2* А*50*100

Х=        10 * 0,1 * 1000            ,

где   Х – процентное содержание витамина Р (%);

        А – количество мл 0,05 Н раствора KMnO4, пошедшее на титрование;

50 –количество мл воды, добавленное к сухому веществу для экстракции, т.е. общее количество вытяжки;

100 – общее количество вещества (г) для расчета процентного содержания (100 – мкг переводят в мг, т.е. /1000);

10 – количество мл вытяжки, взятое для титрования;

0,1 – количество сухого вещества (г), взятое для анализа.

Все данные и полученные результаты заносим в сводную таблицу. (Приложение 3).

Вывод: На опыте выяснилось, что наибольшее процентное содержание витамина Р (рутина) в зеленом чае.

9

Заключение.

 Открытие витаминов, изучение их состава, свойств, механизма действия, в конечном счете имеет великую цель – сохранение здоровья человека. Вот почему наука уделяет такое большое внимание этой области исследований, считая её одним из самых важных и перспективных направлений.

Витамины участвуют во всех окислительных, восстановительных и других ферментативных реакциях организма, в значительной степени влияют на все обменные процессы. В громадном большинстве своем витамины попадают в организм с пищей растительного или животного происхождения, однако некоторые из них могут поступать не готовыми, а в виде так называемых провитаминов, из которых уже в организме они образуются (как пример – каротин и витамин А). [1, c.48].

Ослабление действия витаминов может быть вызвано лечением антибиотиками, сульфаниламидами и другими препаратами, угнетающими кишечную флору. Поэтому при таком лечении одновременно больному необходимо назначать увеличенные количества витаминов. [1, c.49].

Но не только в период болезни витамины должны поступать в организм человека. Их содержание должно быть на постоянном уровне и в определенных количествах. Однако их содержание в пищевых продуктах колеблется и не всегда обеспечивает потребности организма. Эти колебания связаны с сезонными изменениями состава пищевых продуктов, с длительностью хранения овощей и фруктов от момента созревания до употребления в пищу. Например, витамин А теряется при длительном хранении и сушке овощей. Большую роль в сохранении витаминов играет и правильное приготовление пищи. При действии высокой температуры в мясе теряется от 15 до 60% витаминов группы В, при варке овощей – до 20% витаминов группы В и от 30 до 50% витамина С. Кроме того, витамин С разрушается и при соприкосновении с воздухом. Поэтому каждый человек должен знать, как правильно готовить пищу, чтобы сохранить в ней как можно больше витаминов. Прежде всего, овощи следует нарезать перед самой варкой, а варить недолго в эмалированной кастрюле с закрытой крышкой. [4, c.123].

В экспериментальной части мы выяснили, что наиболее богат витамином Р (рутином) зеленый чай. Поэтому необходимо ввести в свой ежедневный рацион употребление нескольких чашек этого напитка. Тем самым можно будет укрепить кровеносные капилляры, снизить проницаемости сосудов, стабилизировать артериальное давление (особенно это важно для людей, страдающих повышенным давлением).

10

Список использованной литературы и источников.

1. Казаков Б.И. Лаборатория внутри нас.- М.: Знание, 1984. – (Наука и прогресс).
2. Энциклопедия для детей. Том 17 Химия / Глав. ред. В.А. Володин. – М.: Аванта+, 2000.
3. Березов Т.Т., Коровкин Б.Ф. Биологическая химия / Под ред. С.С. Дебова.- М.: Медицина, 1982.
4. Биология. Человек: Учеб. для 9 кл. общеобразоват. учеб. заведений / Под ред. А.С. Батуева. – 6-е изд. – М.: Дрофа, 2000.
5. Ермолаев Ю.А. Возрастная физиология: учеб. пособие. – М.: Высш. шк., 1985. стр. 345-346.
6. Воробьев Р.И. Питание и здоровье. – М.: Медицина, 1990. – (Научно-попул. мед. литература). стр. 29.
7. Михайлов В.С. и др. Культура питания и здоровье семьи / В.С. Михайлов, Л.А. Трушкина, Н.П. Могильный. – М.: Профиздат, 1987.
8. Воробьев В.И. Слагаемые здоровья (О рациональном питании). – М.: Знание, 1987.
9. Скурихин И.М., Шатерников В.А. Как правильно питаться. – М.: Агропрмиздат, 1985.
10. Доценко В.А. Овощи и плоды в питании. – Л.: Лениздат, 1988.
11. Журнал «Здоровье» 1989 г. Статья Н.Г. Богданова «Витамин С».  

Приложение 1.

Классификация  витаминов.

Приложение 2.

Жирорастворимые и водорастворимые витамины и витаминоподобные вещества.

Приложение 3.

Результаты экспериментальной части научно-исследовательской работы.