«Исследование безопасности воскового покрытия на поверхности яблок для здоровья человека»

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

«Танзыбейская средняя общеобразовательная школа»

Исследовательская работа

«Исследование безопасности воскового покрытия на поверхности яблок

для здоровья человека»

Выполнила:

Трапезникова Дарья,

Ученица 8 класса

Руководитель:

Чулочникова Оксана Викторовна,

учитель химии

п. Танзыбей, 2019 г.

Содержание:

Введение

В зимнее время появляется необходимость пополнять свой организм витаминами и минералами. Наиболее доступными и привлекательными фруктами становятся яблоки. Выбирая яблоки в магазине, я обратила внимание, что они имеют глянцевое вещество на кожуре, а некоторые сорта даже липнут к рукам. Если яблоки из собственного сада, то я точно знаю, что они не обработаны «химией», другое дело – яблоки с рынка или из магазина.  С какой целью и чем  покрывают поверхность яблок? Какое влияние оказывает это покрытие на здоровье человека?

Актуальность работы: большинство яблок разных сортов, купленных в магазине, имеют покрытие, увеличивающее сроки хранения и улучшая их внешний вид. Информирование населения о химическом составе воскового покрытия позволит снять  опасения относительно его безопасности

Цель работы: исследование химического состава воскового покрытия, его безопасности для здоровья человека.

Задачи:

1. Изучить литературу о  промышленном восковании фруктов, его назначении.
2. Определить производственные операции воскования яблок.
3. Определить наличие воскового покрытия на яблоках некоторых сортов, купленных в магазине.
4. Предложить способы удаления воскового покрытия в домашних условиях.
5. Сделать выводы и рекомендации.

Объект исследования:

яблоки разных сортов, купленных  в магазинах.

Предмет исследования:

химический состав яблок, купленных в магазинах.

Методы исследования:

• теоретический
• практический
• статистический
• аналитический

Гипотеза: если я буду знать, чем обрабатывают яблоки и как можно удалить данное покрытие, то смогу употреблять в пищу только полезные яблоки.

Глава I. Промышленные способы обработки яблок

1. Назначение воскового покрытия.

В магазинах нам предлагают яблоки, привезенные из разных стран: Китая, Сербии, Молдавии, Крыма. Естественно мы понимаем, что эти яблоки сорваны с дерева сроком от  месяца, а то и до нескольких месяцев назад. Есть необходимость в сохранении урожая от:

• Уменьшения потерь в весе, усушки
• Ухудшения  внешнего вида
• Гниения
• Процесса роста плесени.
• Других физических повреждений и болезней.

Все фрукты и овощи являются органами живого организма, а значит им необходимо поглощение O2 для дыхания и выделение СО2(кислородный обмен). Водяные пары выделяются через поры, кожицу. Оба эти процесса приводят к потере веса продукции. Все фрукты и овощи имеют натуральное покрытие (кожура), которая выступает в качестве барьера для процессов газообмена.

Многие фрукты вырабатывают воск на поверхности кожуры, когда спеют на деревьях (яблоки, виноград, груши). Воск обычно вырабатывается, когда фрукты достигают 2/3 роста. Однако натуральное восковое покрытие не в состоянии в долгосрочной перспективе защитить фрукты от потери воды и испарений.

Из литературы я узнала, что существуют различные способы сохранения яблок при транспортировке и хранении:

- использование упаковки из материалов, не поддающихся биологическому разложению;

- применение поверхностного покрытия.

С целью длительного сохранения свежести, в большинстве случаев их обрабатывают методом воскования, то есть при помощи воска. Такие яблоки среди невзрачных плодов выделяются глянцевым блеском. Лежать на прилавке такие «молодильные» яблочки могут гораздо дольше, нежели сорванные на собственной даче. Воскование используется для замены природного воска, который разрушается при мытье и других операциях очистки при сборе урожая.

Восковое покрытие свежих фруктов и овощей имеет давнюю историю и играет важную роль в хранении и транспортировке свежей продукции. Использование воскования как технического метода для сохранения фруктов началось с 1900 г.

Во время хранения продукция продолжает дышать, используя весь O2 фрукта, выделяет CO2 и пары Н2О. Во время воскования происходит процесс плотного налипания тонкой пленки на поверхность продукции, что в целом замедляет проницаемость для газов. В конечном счете, фрукт перейдет на анаэробное дыхание (процесс, протекающий в отсутствие воздуха), что не требует большого количества кислорода и выделяет много углекислого газа, создавая среду, замедляющую процессы окисления. [2]

2. Восковое покрытие, его виды.

Воск - название, применяемое для обозначения группы жироподобных твердых веществ природного или синтетического происхождения; по химической природе это, как правило, сложные эфиры высших одноосновных жирных кислот и высших одноатомных жирных спиртов.

По своим свойствам воск напоминает твердые жиры, у них блестящая и жирная на ощупь поверхность. Они плавятся в широком интервале температур (40–90° С) – обычно при более высоких температурах, чем твердые жиры и жирные кислоты.

Минеральные воски называют парафинами, их получают в процессе переработки нефти. Сырая нефть является сложной смесью тысяч соединений, большинство из которых представляют собой углеводороды (парафиновые, нафтеновые и ароматические). Парафиновые (насыщенные, или предельные) – устойчивые углеводороды от метана  до парафина (С18– С35).

Липиды и смолы добавляются в состав для уменьшения газообмена, но в основном для уменьшения потерь в весе, и для того, чтобы придать продукции привлекательный внешний вид. Фрукты, покрытые смолами, покрываются белым налетом из-за конденсации, которая вырабатывается, когда они выносятся из холодных хранилища во внешние условия.

Воск растительного происхождения более предпочтителен для использования в пищевой промышленности. Растительные воски способствуют сохранению проницаемости, лоска, прочности, гибкости, питательности покрывающего состава.

Требования к воску в пищевой промышленности:

• Легко замешиваться при 20°C, быстро высыхать.
• Легко эмульгируемый.
• Не должен выделять запахи.
• Должен быть экономически эффективным.
• Не липкий и антипригарный.
• Никогда не должен влиять на качество продукции.

•  Таить выше 40° C        без разложения.

• Имеет относительную вязкость.
• Легко полироваться.

 В коммерческих целях в восковые покрытия, добавляют различные вещества - пестициды для предотвращения поражения продукции. Пестици́ды (лат. pestis «зараза» + caedo «убивать») — химические средства, используемые для борьбы с вредителями и болезнями растений, а также с различными паразитами, сорняками, вредителями зерна, древесины, изделий из хлопка, шерсти, кожи, с эктопаразитами домашних животных, а также с переносчиками опасных заболеваний человека и животных. [3]

Пестициды классифицируют по разным признакам:

Пестициды

(по химическому составу)

органические            неорганические

• Хлорорганические                                      (соединения ртути, фтора, бария, серы,
• Фосфорорганические                                  меди, а также хлораты и бораты).
• Металлоорганические
• Алкалоиды 

При изучении вопроса промышленной обработки поверхности яблок я узнала, что в разных источниках Интернета утверждают, что некоторые производители применяют вредные вещества, одно из которых - дифенил  - продукт переработки нефти.  В США и странах Евросоюза он запрещен, в России - это разрешенный консервант Е230, который препятствует развитию бактерий, плесени и дрожжей. Дифенилом обрабатывают фрукты, чтобы сохранить их привлекательный внешний вид, яблоки на протяжении многих месяцев выглядят как свежее сорванные. В тоже время дифенил является канцерогеном - веществом, вызывающим различные заболевания, негативно влияет на дыхательную систему и глаза, вызывает аллергические реакции.[4]

3. Производственные операции по воскованию.

Производственные операции включают в себя движение продукции от пункта сбора (на уровне поля) до попадания её в транспортировочные контейнера, включая разного рода операции: чистка, воскование, сортировка и фасовка.[2]

Рисунок 1. Схема производственных операций по воскованию

Таблица 1. Производственный процесс воскования яблок

Существует 4 основных метода воскования фруктов и овощей

Методы воскования

Толщину воскового покрытия регулируется согласно разновидности, последовательной температуры хранения, и требований рынка.

Ученые упорно работают над разработкой новых методов покрытия пищевой продукции с целью сохранения её свежести и внешнего вида так, например, замороженные ломтики нарезанного яблока могли бы сохранить свой внешний вид более чем на три недели вместо почернения на месте.

Глава II. Экспериментальная работа по обнаружению

 наличия воскового покрытия

Для исследования были куплены яблоки 9 сортов, которые были произведены в разных странах:

2.1. Физические способы обнаружения воскового покрытия

2.1.1. Органолептические показатели

На первом этапе я исследовала яблоки с помощью тактильных чувств и получила следующие результаты:

Таблица 2. Органолептические показатели

Вывод: Наличие воскового покрытия ощущается на поверхности яблок следующих сортов: «Подарочные», «Медовые», «Прима».

2.1.2. Механические способы обнаружения покрытия яблок.

На следующем этапе я решила снять покрытия с поверхности яблок всех сортов с помощью ножа и установила его физические свойства.  (Приложение 3)

Таблица 3.Механические способы обнаружения воскового покрытия

Вывод: Яблоки всех исследуемых сортов независимо от страны производителя имеют восковое покрытие. Восковое покрытие отличается по физическим свойствам, что доказывает их разный химический состав.

2.1.3. Обнаружение воскового покрытия с помощью горячей воды.

Так как восковое покрытие представляет собой вещество, состоящее из сложных эфиров, то оно должно растворяться в горячей воде. Я погружала яблоки исследуемых сортов в горячую воду при температуре 80-90°С,затем высушила их при комнатной температуре.  (Приложение 3)

Таблица 4. Обнаружение воскового покрытия при обработке горячей водой

Вывод: При взаимодействии воскового покрытия с горячей водой некоторые вещества, входящие в его состав,  растворяются. Часть веществ воскового покрытия или продукты их взаимодействия  с водой остались на поверхности яблок всех исследуемых сортов.

2.2. Химические способы обнаружения воскового покрытия

2.2.1. Методика определения химической природы воскового покрытия

На основе изученной информации я пришла к выводу, что покрытие на поверхности яблок может состоять из растительных или животных восков, т. е. из сложных эфиров высших одноосновных жирных кислот и высших одноатомных жирных спиртов или минеральных восков, синтезированных из углеводородов, в том числе ароматических. Кроме того данное покрытие может содержать пестициды или дифенил. Универсальным реагентом для обнаружения ароматических соединений, которые способны давать окрашенные комплексы является хлороформ. Так, взаимодействие бензола и его аналогов с хлороформом в присутствии хлорида алюминия сопровождается образованием окрашенных продуктов и служит качественной реакцией на ароматические углеводороды.

При взаимодействии бензола с хлороформом, в присутствии хлорида алюминия в качестве основного продукта реакции образуется бесцветныйдифенилметан, а в качестве побочного продукта образуется яркая красно-оранжевая соль трифенилхлорметана:

АlCl3

5C6H6 + 2CHCI3 → (C6H5)3CCI + (C6H5)2CH2 + 5HCI

Дифенил в этой реакции дает пурпурную окраску, нафталин синюю, антрацен – зеленую. Эта реакция также характерна и для обнаружения ароматических галогенпроизводных.

2.2.2. Получение хлороформа и обработка кожуры яблок

Для получения хлороформа в условиях школьной химической лаборатории я провела эксперимент, предлагаемый в Интернете. К 100 мл раствора белизны (гипохлорита натрия) прилила 30 мл ацетона в присутствии соли АlCl3. Реакция протекала бурно, при этом выделилось большое количество теплоты. Предположительно одним из продуктов реакции является хлороформ (трихлорметан) в объеме 3 мл.[5]

Я приготовила срезы исследуемых образцов яблок, состоящие из кожуры и части мякоти плода:

- в обычных условиях:

-  после погружения в горячую воду:

- после промывания в моющем средстве «AOS».

Обработав все срезы смесью продуктов проведенной реакции, я получила следующие результаты:

Таблица 5. Окрашивание кожуры яблок смесью веществ, содержащей хлороформ

Вывод: При обработке кожуры всех исследуемых образцов яблок образуется окрашенные комплексы. После промывания образцов яблок горячей водой и моющим средством «AOS» также образуются окрашенные комплексы. Следовательно, восковое покрытие при обработке перечисленными выше средствами  полностью не удаляется. Мякоть плода окрасилась в светло-зеленый цвет у следующих образцов яблок: №1 «Подарочные», №3 «Прима», №7 «Медовые», №8 «Фуши», №9 «Глостер».

2.2.3. Обработка смесью веществ, содержащей хлороформ воскового покрытия

С целью получения достоверных данных я получила образцы воскового покрытия с каждого образца яблок и обнаружила, что оно различается по цвету, а,  следовательно, имеет разный состав:

- восковое покрытие белого цвета («Краснодарские», «Айдаред»);

- восковое покрытие светло-серого цвета («Флорина», «Американка», «Фуши», («Глостер»);

- восковое покрытие темно-серого цвета («Подарочные», «Прима», «Медовые).

Обработав восковое покрытие каждой группы смесью веществ, содержащей хлороформ, обнаружила, что все образцы окрасились в светло - зеленый цвет. (Приложение  4)

Таким образом, мои предположения, что восковые покрытия содержат ароматические углеводороды, полностью  подтвердились.

Глава 3.  Способы удаления воскового покрытия в домашних условиях

3.1. Удаление воскового покрытия с помощью горячей воды.

Большинство людей перед употреблением яблоки, купленные в магазине, промывают проточной или горячей водой и тщательно протирают. Именно так я и сделала. После чего с помощью ножа попробовала обнаружить наличие воскового покрытия. Оказалось, что восковое покрытие легко снимается с помощью ножа, только в меньшем количестве. (Приложение 5)

Вывод: восковое покрытие полностью не удаляется с помощью воды, как холодной, так и горячей.

3.2. Разрушение воскового покрытия с помощью химических веществ.

Попробовала удалить восковое покрытие с помощью химических веществ, имеющихся на каждой кухне – уксусной кислоты, раствора пищевой соды и получила следующие результаты:

Таблица 6. Способы удаления воскового покрытия в домашних условиях

Вывод: Вещества, входящие в состав восковых покрытий исследуемых образцов яблок, не разлагаются ни в кислой, ни в щелочной средах.

3.2.  Влияние солнечного света на восковое покрытие

Свет является потоком энергии, состоящим из трех видов излучений. Солнечный свет проникает в помещение через пластиковые окна, которые служат барьером. Самые опасные гамма-излучения и бета - излучения стеклом задерживаются, а самые слабые альфа -излучения стеклом пропускаются.

С целью изучения влияния света на восковые покрытия я поместила яблоки исследуемых образцов на пластиковое окно на 10 дней.

Таблица 7. Влияние солнечного света на восковое покрытие

Вывод: Под действием света некоторые вещества восковых покрытий разрушаются, что приводит к усыханию фруктов, усилению процессов гниения. Свет служит источником энергии для запуска химических реакций разложения, а продукты разрушения подвергаются дальнейшим превращениям

Заключение.

  В ходе исследовательской работы был получен ряд необходимых и важных результатов. При изучении теоретического материала я узнала, что все яблоки, реализуемые в торговой сети, имеют восковое покрытие, которое улучшает их внешний вид и способствует увеличению  сроков хранения.

При проведении ряда экспериментов выяснилось, что    восковые покрытия   имеют различные физические свойства, что доказывает их разный химический состав. Состав восковых покрытий регулируется страной производителем в зависимости от сорта яблок и требований рынка.

Предполагаю, что  восковое покрытие всех исследуемых образцов яблок помимо растительных и животных восков включают также и другие синтетические вещества. Экспериментального доказательства, что в состав воскового покрытия входит дифенил (Е230) мною не получено.

Под воздействием света некоторые вещества, вероятнее всего пестициды, разрушились, что способствовало росту патогенной флоры на некоторых образцах яблок и ускорило процессы их гниения.

При обработке химическими реагентами, было доказано, что вещества, входящие в состав восковых покрытий не проникают в мякоть яблока, а следовательно,  не влияют на его витаминно-минеральный комплекс.

Таким образом, рекомендую при употреблении яблок, купленных в магазинах:

-  полностью очищать яблоки от кожуры, так как восковое покрытие полностью удалить в домашних условиях невозможно;

- соблюдать правила хранения яблок, предохраняя от воздействия солнечного света.

Следовательно,  моя гипотеза, что если я буду знать, чем обрабатывают яблоки и как можно удалить данное покрытие, то смогу употреблять в пищу только полезные яблоки полностью подтвердилась.

Список литературы:

1. Габриелян О.С. Химия 10 класс. Профильный уровень. Учебник для общеобразовательных учреждений. М.: Дрофа, 2009.

2. УслановУ., ДейдулисЛ., ПроектHilfswerk Austria International

3. Энциклопедия Википидияhttps://ru.wikipedia.org/wiki/

4. (https://zdorovaya-eda.com/produkty/chem-obrabatyvayut-yabloki

5. http://improvehealth.ru/item/kak-sozdat-khloroform-v-domashnikh-usloviyakh-ego-deistvie-i-primenenie-3063.html