КАЧЕСТВЕННЫЙ АНАЛИЗ ВИТАМИНА С В ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТАХ

РЕГИОНАЛЬНЫЙ ЧЕМПИОНАТ JUNIORSKILLS МОСКВА

КОМПЕТЕНЦИЯ

«ЛАБОРАТОРНЫЙ ХИМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ»

ВОЗРАСТНАЯ КАТЕГОРИЯ 10-13 ЛЕТ

КАЧЕСТВЕННЫЙ АНАЛИЗ ВИТАМИНА С В ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТАХ

ВЫПОЛНИЛИ:

Учащиеся 5 класса, 11 лет;

РУКОВОДИТЕЛЬ КОМАНДЫ:

Данилко Ирина Олеговна,

учитель химии

МОСКВА

2016

Введение

     Людям еще в глубокой древности было известно, что отсутствие некоторых продуктов в пищевом рационе может быть причиной заболеваний.

      Отсутствие витаминов в пище может приводить к тяжелым расстройствам в организме. Самым распространенным витамином является витамин С. С давних времен люди страдали от многочисленных тяжелых болезней, причины которых были неизвестны. Одна из таких болезней — цинга, ею обычно болеют люди на Крайнем Севере. Известно, что в экспедиции Васко да Гама от цинги погибло около 60% моряков, такая же судьба постигла русского мореплавателя В. Беринга и многих членов его экипажа в 1741 году, русского полярника Г.Я. Седова в 1914 году и др. За время существования парусного флота от цинги погибло моряков больше, чем во всех морских сражениях, вместе взятых.  И причиной тому был недостаток или гиповитаминоз витамина С.

В 1747 году шотландский врач Джеймс Линд пребывая в длительном плавании, провел своего рода эксперимент на больных матросах. Вводя в их рацион различные кислые продукты, он открыл свойство цитрусовых предотвращать цингу. В 1753 году Линд опубликовал «Трактат о цинге», где предложил использовать лимоны и лайм для профилактики цинги. Однако эти взгляды получили признание не сразу, Адмиралтейство игнорировало их почти полвека. За это время, подсчитали эксперты, от цинги погибли еще около 100 тысяч британских моряков. Тем не менее Джеймс Кук на практике доказал роль растительной пищи в предотвращении цинги, введя в корабельный рацион кислую капусту, солодовое сусло и подобие цитрусового сиропа. В результате он не потерял от цинги ни одного матроса — неслыханное достижение для того времени. В 1795 году лимоны и другие цитрусовые стали стандартной добавкой к рациону британских моряков.

     В настоящее время из года в год мы опасаемся сезонных заболеваний ОРЗ. Одним из профилактических средств, является витамин С. «По данным отечественных исследователей, недостаток аскорбиновой кислоты у школьников в 2 раза снижает способность лейкоцитов уничтожать попавшие в организм болезнетворные микробы, в результате чего частота острых респираторных заболеваний увеличивается на 26–40%, и наоборот, прием витаминов значительно снижает показатель частоты ОРЗ» Мы увидели, что данная тема актуальна и сегодня. Это натолкнуло нас на мысль исследовать важное для человечества вещество – аскорбиновую кислоту или витамин С.

     Целью данной работы является изучение источников витамина С, его свойств, качественных реакций и значения для организма человека.

Для достижения поставленной цели, требуется решить следующие задачи:

• Проанализировать литературу по данной теме;
• Изучить источники витаминов и их функции в организме;
• Исследовать содержание витамина С в некоторых пищевых продуктах.

     Объект исследования: витамин С в таблетках и некоторые пищевые продукты.

     Предмет исследования: процессы выявления витамина С в продуктах питания, качественные реакции на аскорбиновую кислоту.

     Методы исследования: анализ литературы, эксперимент, наблюдение.

     Гипотеза: содержание витамина С можно выявить в домашних условиях.

I.Теоретическая часть

Первооткрывателем «аскорбинки» считают венгерского ученого Сент-Дьерди. Сами по себе витамины его не интересовали, но в ходе экспериментов в 1927 году из апельсинов, капусты и красного перца он получил вещество, которое помогало переносить атомы водорода от одного соединения к другому. На самом деле он открыл целый комплекс витаминов и показал, что с рутином действие витамина С становится особенно мощным. Американец Чарльз Глен Кинг пытался выделить витамин С целенаправленно, он не только выделил его из капусты, но и доказал, что это и есть тот самый витамин С. Позже он установил структуру «аскорбинки».

Огромная заслуга в исследовании его свойств принадлежит Лайнусу Полингу. Лайнус Карл Полинг один из немногих ученых, дважды в своей жизни удостаивавшихся высшей мировой оценки заслуг перед человечеством -  Нобелевской премии. Лайнус Полинг - один из основателей современной химии и молекулярной биологии.

Надо отметить, что он является единственным человеком, получившим столь высокие награды единолично, ни с кем их не разделив. Исследованиями ученый занялся в середине 60-х годов. Его первая работа называлась “Витамин С и обычная простуда”. Но какую же волну возмущения и неприятия со стороны фармацевтической и медицинской общественности пришлось выдержать ученому, утверждавшему, что витамин С следует принимать в дозах, в 200 раз превышающих общепринятые! Между тем, Полинг, основываясь, как всегда, на строгих научных данных, призывал оппонентов обратиться к трудам Ирвина Стоуна, доказавшего, что печень большинства млекопитающих, за исключением человека и обезьян, синтезирует витамин С в количестве, пропорциональном весу тела животного. Составив пропорцию для человека, Полинг пришел к упомянутой цифре — доза витамина С, необходимая человеку для повышения сопротивляемости организма, должна в 200 раз превышать то количество, которое поступает с обычной пищей.

Полинг продолжал свои исследования, изучая влияние витамина С на развитие онкологических заболеваний. Поистине, настоящий взрыв в американской медицине вызвала его книга “Рак и витамин С”, доказывающей фантастические возможности аскорбиновой кислоты. Именно в то время Лайнус Полинг получил прозвище Человек “Витамин С”. Но, несмотря на насмешки прессы, сопротивление медиков и фармацевтов, ученый продолжал работать. Его убеждения подтвердило время.

Аскорбиновая кислота (витамин С, антицинготный витамин) — бесцветное кристаллическое вещество, без запаха, обладает кислым вкусом, хорошо растворимое в воде.

В природных условиях встречается в трех формах: в виде аскорбиновой кислоты, дегидроаскорбиновой кислоты и аскорбигена. Больше всего (до 70%) в растениях аскорбигена. Он наиболее устойчив к окислению.

Витамин С - самый известный из витаминов. Человек, приматы и морские свинки не способны синтезировать аскорбиновую кислоту и должны получать ее с пищей. Большинство других видов животных и все растения могут синтезировать это соединение из глюкозы. Микроорганизмы не содержат аскорбиновой кислоты и не нуждаются в ней.

Значение данного витамина для человека очень велико:

1)  стимулирует рост, участвует в процессах тканевого дыхания, обмене аминокислот, способствует усвоению углеводов;

2)  участвует в синтезе и сохранении коллагена – белка, который служит основой образования соединительных тканей. Коллаген скрепляет сосуды, костную ткань, кожу, сухожилия, зубы;

3)  нормализует уровень холестерина в крови, способствует усвоению железа из пищи.

4)  витамин С - антиоксидант. Он противодействует токсическому действию свободных радикалов – агрессивных элементов, образующихся в организме при многих отрицательных воздействиях и заболеваниях;

5)  участвует в выработке адреналина – гормона, увеличивающего частоту пульса, кровяное давление, приток крови к мускулам;

6)  является фактором защиты организма oт последствий стресса;

7)  помогает успешно справляться с эмоциональным и физическим бременем стресса. Надпочечники, которые выделяют гормоны, необходимые, чтобы действовать в стрессовых ситуациях, содержат больше аскорбата, чем любая другая часть тела. Витамин С помогает выработке этих стрессовых гормонов и защищает организм от токсинов, образующихся в процессе их метаболизма;

8)  усиливает процессы регенерации, повышает устойчивость организма к инфекциям;

9)  регулирует свертываемость крови, восстанавливает проницаемость капилляров, участвует в кроветворении, оказывает противовоспалительное действие, снижает воздействие различных аллергенов;

10)  появились сведения о противоопухолевых свойствах витамина С. 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;

11)  улучшает способность организма усваивать кальций и железо, выводить токсичные медь, свинец и ртуть;

12)  присутствии адекватного количества витамина С значительно увеличивается устойчивость витаминов В1, В2, A, E, пантотеновой и фолиевой кислот;

13)  предохраняет холестерин липопротеидов низкой плотности от окисления и, соответственно, стенки сосудов от отложения окисленных форм холестерина;

14)  существенно улучшает умственные способности. При проведении двойного слепого тестирования (двойной слепой метод заключается в том, что не только испытуемые, но и экспериментаторы остаются в неведении о важных деталях эксперимента до его окончания) было установлено, что прием витамина С способен повышать IQ (коэффициент интеллекта) в среднем на 5 пунктов (что довольно значительно).

Ключ к пониманию того, на сколько важен витамин С для работы мозга, заключается в особой физиологической системе организма, получившей название: "насос витамина С". Работа этого насоса осуществляется в две стадии: на первой витамин С извлекается из крови и концентрируется цереброспинальной жидкости, на второй насос извлекает витамин С из цереброспинальной жидкости и концентрирует в мозге. В результате концентрация витамина С в мозге превышает нормальную концентрацию в теле примерно в сто раз.

Витамин С является самым основным витамином продуктов растительного происхождения. Пищевыми источниками витамина С являются щавель, листовые зеленые овощи, цветная и кочанная капуста, брюссельская капуста, брокколи, помидоры, болгарский перец, овес, красный перец, кайенский перец, петрушка, цитрусовые, дыня, земляника, черная смородина, абрикосы, яблоки, облепиха, персики, хурма, рябина, шиповник, люцерна, хвощ, крапива, корень лопуха, мята перечная, очанка, песчанка, ламинария, тысячелистник, подорожник, лист малины, красный клевер, листья фиалки, хвоя сосны.

Лучше всего употреблять их в сыром виде, так как при обработке витамин С распадается.

Витамин С хорошо растворяется в воде, поэтому многие фабрики, выпускающие витамины, производят его в виде таблеток.

Аскорбиновая кислота в пищевых добавках обозначается как Е 300.

 Наш организм не может запасать витамин С, поэтому необходимо постоянно получать его дополнительно. Поскольку он водорастворим и подвержен действию температуры, приготовление пищи с термической обработкой его разрушает. Суточная потребность человека в витамине С зависит от ряда причин: возраста, пола, выполняемой работы, климатических условий.

Болезни, стрессы, лихорадка и подверженность токсическим воздействиям (таким, как сигаретный дым) увеличивают потребность в витамине С.

В условиях жаркого климата и на Крайнем Севере потребность в витамине С повышается на 30-50 процентов. Молодой организм лучше усваивает витамин С, чем пожилой, поэтому у лиц пожилого возраста потребность в витамине С несколько повышается.

Средневзвешенная норма физиологических потребностей составляет 60-100 мг в день.

     Недостаточность снабжения организма витаминами ведет к его ослаблению, резкий недостаток витаминов – к разрушению обмена веществ и заболеваниям – авитаминозам, которые могут окончиться гибелью организма. Авитаминозы могут возникать не только от недостаточного поступления витаминов, но и от нарушения процессов их усваивания и использования в организме. Профилактика витаминной недостаточности заключается в производстве пищевых продуктов, богатых витаминами, в достаточном потреблении овощей и фруктов, правильном хранении пищевых продуктов и рациональной технологической обработке их на предприятиях пищевой промышленности, общественного питания и в быту. При недостатке витаминов - дополнительное обогащение питания витаминными препаратами, витаминизированными пищевыми продуктами массового потребления.

    Витамин C назначают при цинге, некоторых заболеваниях желудочно-кишечного тракта, кровотечениях, аллергиях, коллагенозах, атеросклерозе, инфекционных заболеваниях, профилактических интоксикациях.

Исследования позволили утверждать, что высокие дозы витамина C способствуют продлению жизни и улучшению состояния больных определенными видами рака. Имеются данные о том, что очень высокие дозы витамина С оказывают неблагоприятное действие на функцию почек и поджелудочной железы. Однако опасность передозировки аскорбиновой кислоты преувеличена. Результаты многочисленных исследований позволили считать, что гипервитаминоз C практически не проявляется.

II. Практическая часть. Качественное определение содержания

витамина С в продуктах питания

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.

Все качественные реакции на аскорбиновую кислоту основаны на ее способности легко вступать в окислительно-восстановительные реакции. Окисляясь, аскорбиновая кислота превращается в дегидроаскорбиновую, восстанавливая различные соединения:

а) Реакция восстановления феррицианида  калия витамином С (лабораторное исследование)

Аскорбиновая кислота в щелочной среде восстанавливает феррицианид калия (железосинеродистый калий) до ферроцианида калия (железистосинеродистого калия), который при взаимодействии с хлорным железом в кислой среде образует плохо растворимую в воде соль трехвалентного железа − берлинскую лазурь, выпадающую в осадок темно-синего цвета:

1. Аскорбиновая + 2К3Fе(СN)6 + 2КОН → дегидроаскорбиновая кислота +  

                                                                                                 2К4Fе(СN)6 + 2Н2О  

 2. 3К4Fе(СN)6 + 4FеС13 → Fе4[Fе(СN)6]3 + 12КСl

Ход работы. В одну пробирку (опыт) вносим 5 капель 1%-го раствора витамина С, а в другую (контроль) − 5 капель дистиллированной воды. В обе пробирки добавляем по 1 капле 10%-го раствора гидроксида калия и 1 капле 5%-го раствора железосинеродистого калия, перемешиваем, после чего добавляем по 3 капли 10%-го раствора соляной кислоты и 1 капле 1%-го раствора хлорида железа. В опытной пробирке выпадает темно-синий осадок берлинской лазури, который при осторожном наслаивании воды становится более отчетливым.

б) Реакция восстановления метиленовой сини витамином С (лабораторное исследование)

Витамин С обесцвечивает раствор метиленовой сини, восстанавливая ее в лейкосоединение:

Ход работы. В двух пробирках (опыт и контроль) смешиваем по 1 капле 0,01%-го раствора метиленовой сини и 1 капле 10% раствора карбоната натрия. В опытную пробирку добавляем 5 капель 1%-го раствора витамина С, а в контрольную − столько же дистиллированной воды. Нагревание растворов в пробирках приводит к обесцвечиванию жидкости в опытной пробе.

в) Йодная проба на витамин С (домашний опыт)

У аскорбиновой кислоты есть свойство, которого нет у всех остальных кислот: быстрая реакция с йодом

Раствор Люголя (раствор йода в йодиде калия) при добавлении к нему витамина С обесцвечивается вследствие восстановления молекулярного йода с образованием йодистоводородной кислоты.

Ход работы. В две пробирки (опыт и контроль) наливаем по 10 капель дистиллированной воды и 2 капли раствора Люголя. В опытную пробирку добавляем 5-10 капель 1%-го раствора аскорбиновой кислоты, в контрольную – столько же дистилированной воды. В опытной пробирке раствор обесцвечивается.

г) Серебряная проба на витамин С (лабораторное исследование)

При добавлении витамина С к нитрату серебра выпадает осадок в виде металлического серебра:

аскорбиновая + 2АgNО3 → 2Аg↓ + 2НNО3 + дегидроаскорбиновая кислота

Ход работы. В две пробирки (опыт и контроль) вносим по 5 капель 1%-го раствора аскорбиновой кислоты; затем в опытную пробирку добавляем 1-2 капли 1%-го раствора азотнокислого серебра, а в контрольную − 1-2 капли дистиллированной воды. В опытной пробе наблюдается появление темного осадка металлического серебра.

Заключение

      На основании исследуемой литературы и проделанной работы можно сделать следующие выводы:

• Витамины – это важнейший класс незаменимых пищевых веществ. Говоря о витаминах, можно сказать, что важны они все, но витамин С - аскорбиновую кислоту, большинство биохимиков считают одним из величайших чудес живой природы. Молекула аскорбиновой кислоты настолько проста, активна и подвижна, что она способна легко преодолевать множество препятствий, участвуя в различных процессах жизнедеятельности.
• Для получения организмом достаточного витамина С необходимо есть либо фрукты и овощи, либо полученную синтетическим путем аскорбиновую кислоту.
• Витамин С является одним из самых мощных антиоксидантов, и впервые он был выделен из сока лимона. Он прекрасно растворяется в воде, и это даёт ему ряд преимуществ – например, благодаря этому свойству витамин С может легко и быстро проникать туда, куда нужно, помогать иммунной системе ликвидировать сбои в организме, и запускать процессы, необходимые для здоровья и жизни человека. Однако это же свойство делает его уязвимым – аскорбиновая кислота разрушается при тепловой обработке продуктов.
• Исследовать содержание витамина С в пищевых продуктах можно, не прибегая к помощи специальной лаборатории, а сделать это в домашних условиях, что подтверждает выдвинутую нами гипотезу.
• Витамин С – аскорбиновая кислота, обнаружен во фруктах и овощах при помощи раствора йода.
• Наибольшее количество витамина С содержится в свежих овощах и фруктах, особенно в плодах шиповника, красном перце, лимоне.