Определение содержания каротина в корнеплодах моркови
опыты и эксперименты по биологии на тему

МУНИЦИПАЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА № 1 С.СРЕДНЯЯ ЕЛЮЗАНЬ

               Пензенская область               Городищенский район

           село Средняя Елюзань                 улица Складская, 2

Определение содержания каротина

в корнеплодах моркови

Выполнил:

ученик 10 «а» класса

МБОУ СОШ № 1 с.Средняя Елюзань

Бибарсов Рашид

Руководитель:

учитель биологии

МБОУ СОШ № 1 с.Средняя Елюзань

Бикмаева М.З.

2017 год

Содержание

ВВЕДЕНИЕ

Незаменимый и широко распространенный столовый корнеплод морковь пользуется у овощеводов заслуженной популярностью. Морковь столовая относится к виду Daucus carota L. К этому же виду принадлежит и дикая морковь — родоначальник столовой.

В кyльтypy морковь введена еще в древние времена: она была известна за 2000 лет до нашей эры. Ее потребляли древние греки и римляне. В Европе, в том числе в России, широкое распространение морковь получила в XIV—XV вв.

В нашей стране столовую морковь возделывают повсеместно, где возможно овощеводство в открытом грунте, но наиболее широко она распространена в умеренной полосе, в Центральном районе РФ, в Волго-Вятском, Северо-Кавказском, Северо-Западном регионах. По посевным площадям морковь занимает пятое место после капусты, томата, огурца и лука. (Белик,1985). Удельный вес этой культуры составляет 10-20% от общей площади овощных культур.

В Пензенской области морковь занимает достойное место. Так по данным госкомстатистики на 2009 год в Пензенской области из общей площади посевов столовой моркови, равной 1899 га, на долю личных подсобных хозяйств приходится 1829 га. При этом средняя урожайность моркови в личных подсобных хозяйствах составила 257,6 ц. с га.

Основная доля по выращиванию и урожайности столовой моркови приходится на личные подсобные хозяйства населения. Однако, при выращивании овощных культур в личных подсобных хозяйствах, допускаются отклонения от научно-обоснованных рекомендаций по возделыванию культур, что приводит к потеря урожая. Выращиваются сорта, не адаптированные к местным почвенно-климатическим условиям возделывания культур.

                                              Актуальность темы

      Общеизвестен факт, что кроме белков, жиров, углеводов и солей, человеческому организму нужны витамины. Источником витаминов преимущественно являются растения и некоторые микроорганизмы. Пища, богатая витаминами, повышает сопротивляемость организма инфекциям.

                 Основная роль витамина А состоит в том, что он служит для образования веществ, необходимых для восприятия света сетчаткой глаза . Он повышает сопротивляемость организма простудным заболеваниям, защищает кожные покровы от поражений, необходим для правильного развития и роста организма . Все, перечисленное выше, особенно важно для детей школьного возраста. Не секрет, что большинство российских школьников испытывают серьезные проблемы со зрением. В осенне-зимний, а так же весенний период наблюдаются частые вспышки простудных заболеваний. Чтобы защитить своего ребенка от вирусных инфекций, родители стремятся укрепить его иммунитет.

                    Важно знать, что суточная потребность организма в витамине А составляет в среднем   1,5-2,0 мг. Он содержится только в продуктах животного происхождения: печени, рыбе, сливочном масле, сыре, яичном белке, рыбьем жире. Растения доставляют нам не сам витамин А, а то вещество, из которого он образуется в организме - провитамин А. Провитаминов А известно несколько, важнейший из них – бета – каротин . Он содержится в моркови, красном перце, шиповнике и представляет собой удвоенную молекулу витамина А, при ее распаде в организме образуются две молекулы витамина А.

            Морковь является одной из важнейших овощных культур. Ее выращивают на каждом приусадебном участке. На содержание каротина в моркови влияют применяемые удобрения.

           Выращивание моркови на пришкольно-опытном участке позволяет обогатить рацион питания учащихся в школьной столовой.

Целью данной работы заключается в том, чтобы экспериментально определить содержание каротина в корнеплодах моркови при внесении удобрений.

Для достижения намеченной цели поставлены следующие задачи:

1. Узнать о столовой моркови, её биологических особенностях и агротехники выращивания.
2. Исследовать влияние различных удобрений на содержание каротина в корнеплодах столовой моркови.
3. Подвести итоги эксперимента, дать рекомендации по выращиванию корнеплодов моркови.

Методы : наблюдение, измерение, эксперимент.

• Практическая значимость.  Морковь раннеспелых сортов дает урожай уже через 85 – 100 дней после прорастания всходов. В этом ее огромное преимущество перед другими видами: в то время, когда другие овощи еще только созревают, можно получать витамины, приготавливая салаты со свежей морковкой.  К раннеспелым сортам относится Нантская. Корнеплоды у Нантской моркови -тонкий длинный цилиндрик с затупленным кончиком, всегда яркого оранжево-красного цвета, почти одинакового у мякоти и сердцевины, их средняя масса – 70-160 г, а длина – 12-16 см. Первый урожай молодой моркови можно снимать уже через 50-55 дней после появления всходов, однако полностью корнеплод вызревает в среднем за 90 дней (иногда до 120), и потому Нантскую часто относят и к среднеранним сортам. По вкусу она не уступает среднеспелым и поздним, и не случайно при сравнении скороспелых сортов ее вкус признали лучшим.

ГЛАВА 1. Значение моркови. Происхождение и распространение.

1.1. Народнохозяйственное значение моркови.

Использование моркови разнообразно. Ее употребляют в пищу в сыром и вареном видах, консервируют и сушат. Морковный сок применяют в качестве питания для детей, а также как лечебное средство против малокровия и гипертонии. Эфирное масло, содержащееся в семенах, используют при производстве ликеров и в парфюмерно-косметической промышленности.

Нестандартные корнеплоды, а также ботва являются ценнейшим кормом для всех видов животных, особенно для племенного скота, молодняка и птицы. Такое широкое использование и значение моркови объясняется высокой питательной и диетической ценностью ее корнеплодов. Прежде всего они богаты сахарами, количество которых у лучших сортов достигает 12%. В составе Сахаров преобладают сахароза и глюкоза, имеется и фруктоза. Кроме Сахаров, корнеплоды моркови содержат крахмал (1,5—6,6% сухого вещества), клетчатку (в среднем 1,7%), пектиновые вещества и лигнин. Азотистые вещества представлены белками (до 6,7% сухого вещества), аминокислотами (5,5%), амидами и др. В корнеплодах обнаружены аланин, аспарагин, глутамин, глицин, лизин, серии, валин и другие аминокислоты. Листья, семена и корнеплоды содержат также эфирное масло. В составе золы корнеплодов моркови много калия, меньше натрия и кальция, имеется фосфор, железо, а также алюминий, бор, бром, йод, марганец, медь, молибден, олово, цинк и другие элементы. Из ферментов обнаружены каталаза, пероксидаза, аскорбиноксидаза, цитохромоксидаза, инвертаза, протеаза и др.

Высокая ценность и значение моркови обусловлена также содержанием различных витаминов, особенно каротина (провитамина А). Наиболее богаты каротином сорта моркови с оранжево-красными корнеплодами (5,4—19,8 мг%, у некоторых сортов достигает 37 мг%)

1.2.  Ботанические особенности

Морковь - двулетнее растение семейства сельдерейные. Культурная морковь - это двулетнее растение семейства зонтичные. В первый год формируется корнеплод, на второй год происходит стебле образование, цветение и формирование семян.

Форма листовой розетки у растений моркови бывает прямостоячая, полу приподнятая или раскидистая. Величина розетки зависит от размера и числа листьев в ней. Мелкой считается розетка, когда она содержит 6…10 листьев, средняя розетка имеет 10…15 листьев, а крупная 16…20 листьев. Окраска листьев светло-зеленая, зеленая, темно-зеленая, серо-зеленая, фиолетово-зеленая. Рассеченность листовой пластинки может быть выражена в различной степени: слаборассечённая, среднерассеченная и сильнорассечённая. Опушение черешка листа - редкое жесткое, редкое мягкое, густое жесткое, густое мягкое или совсем отсутствует.

Цветки обоеполые, собраны в сложные зонтики. Опыление перекрестное, осуществляется главным образом с помощью насекомых и ветра. Плод двусемянка, сухой. Семена удлиненно-овальной формы, снаружи покрыты шипиками, масса 1000 шт. 1,0…2,8 г.

Корнеплод бывает различной длины и формы - эллиптический, конический и цилиндрический. Окраска корнеплода оранжевая, оранжево-красная, реже желтая.

Корнеплод представляет собой утолщенный мясистый стержневой (центральный) корень, который состоит из коры (мякоти) и сердцевины (древесины). На поверхности коры расположены чечевички (углубления), через которые в корнеплод поступает воздух. Чем больше коры и меньше сердцевины, тем выше качество моркови. Между сердцевиной и корой находится камбиальный слой клеток, которые способны делиться, что обусловливает рост корнеплода. Во внутренней части коры берут начало тонкие боковые корни с массой корневых волосков. Основная масса корней расположена на глубине 25…30 см, а отдельные проникают в глубину до 2 м.

1.3.  Биологические особенности

Отношение моркови к температуре.

Морковь относится к холодостойким растениям. Её семена начинают прорастать при температуре +4…+5°С. Однако при такой температуре прорастание семян длится 15-20 дней. С повышением температуры до +20…+22°С прорастание семян ускоряется, и заканчивается через 8-10 дней.

Наиболее интенсивный рост корня и листьев моркови происходит при прогревании почвы до +15…+19°С. Для формирования и нарастания корнеплода оптимальной является температура воздуха около +20…22°С, а для роста листьев + 23…25°С. Колебания температуры воздуха более сильно влияют на рост листьев, чем на рост корней. От посева до технической спелости моркови необходима сумма вегетативных температур1700...2500°С.

Отношение к свету

Морковь относится к растениям длинного дня.

Формирование высоких урожаев возможно только при хорошем освещении. Особенно требовательны растения к свету во время "линьки" корнеплода. В это время посевы должны иметь нормальную густоту и быть чистыми от сорняков. Опоздание с прореживанием загущенных посевов (что можно часто наблюдать на наших огородах) приводит к "стеканию" корнеплода, он удлиняется и в дальнейшем не утолщается.

Отношение к влаге

Морковь в сравнении с другими корнеплодными растениями является наиболее засухоустойчивым растением. Однако для нормального роста и развития она нуждается в беспрерывном обеспечении влагой.

Оптимальный режим влажности почвы для моркови в пределах 75-80%.

Критическими моментами водообеспечения моркови являются период от посева до появления всходов и период наиболее мощного развития листьев и интенсивного корнеобразования.

Всходы моркови в поле обычно появляются на 18-20 день, но при холодной или сухой погоде на это уходит больше месяца. Причина медленного прорастания семян объясняется плотностью семенной кожуры и содержанием в них эфирных масел, препятствующих проникновению воды и кислорода воздуха в семена. При опаздывании с посевом почва пересыхает и всходы растягиваются до установления дождливой погоды.

Нормальный рост корнеплодов моркови возможен лишь при достаточной влажности почвы. При дефиците влаги растения растут слабо, корнеплоды грубеют, деревенеют, приобретают горьковатый привкус. Но слишком большие поливы в сухую погоду проводить опасно. Обильные поливы, как и резкое выпадение осадков, вызывают нарастание корнеплодов изнутри. Сформированные раньше ткани (в условиях засухи), утратив свою эластичность, не выдерживают давления вновь нарастающих тканей, в результате корнеплоды растрескиваются .

В условиях длительного избытка влаги морковь чаще болеет, при затоплении растения моркови гибнут .

Отношение к почве

Морковь лучше растет и развивается на легких суглинистых и супесчаных почвах, а также на торфяниках, хуже - на тяжелых глинистых, с неглубоким пахотным слоем. При выращивании на достаточно рыхлых почвах получаются корнеплоды правильной формы, с характерными для сорта признаками. На уплотненных и переувлажненных землях корнеплоды приобретают уродливую форму и загнивают.

Оптимальная плотность почвы для корнеплодов моркови - 0,65 г/см3. Однако, обычно плотность почвы выше (1,1-1,2 г/см3), поэтому очень важно провести глубокую тщательную обработку почвы (перекопку, вспашку).

Оптимальная реакция почвенной среды (кислотность почвы) рН = 6,0-7,0.

Требования к элементам питания

Семена моркови достаточно мелкие, заключенных в них запасов питательных веществ достаточно лишь для образования небольшого корня и пары настоящих листьев. Поэтому растения с первых дней жизни нуждаются в азоте, фосфоре и калии.

1.4. Содержание каротина в моркови

Мы проанализировали литературные данные о содержании каротина в моркови. В книге В.Б. и В.Б. Голубевых «Стабильный урожай на шести сотках» на стр.41 приведена таблица 5 «Питательная ценность овощей и калорийность». В ней указано, что в разных сортах моркови может содержаться от 5,0 – 30,0 мг каротина на 100г сырой массы.

Журнал «Флора Price» №7,8 за 2007г, в статье Г. и О. Васяевых «Огурчик хрустящий, душистый, томат» содержит информацию о количестве каротина в моркови, выращенной без применения удобрений – 6,8мг на 100граммов сырой массы. Сорт моркови не указан. Отмечено действие отдельных видов удобрений на урожай. Анализируя эти данные, мы составили таблицу 1 «Влияние отдельных видов минеральных удобрений на содержание каротина в моркови». (См. Приложение табл.1.)

Авторы отмечают, что при использовании азотных удобрений корнеплоды вырастают водянистые, сердцевина рыхлая, а, следовательно, храниться они будут плохо. К сожалению, в статье нет четкого указания, какие именно минеральные удобрения и в каком количестве применялись при выращивании моркови.

Мы заинтересовались вопросом, сколько каротина содержит морковь сорта Нантская, которую предпочитают выращивать большинство жителей села. Как повлияет внесение различных удобрений на содержание этого провитамина.

Глава 2. Экспериментальная часть

2.1. Материалы и методы исследований

Мы заложили опытную делянку. Материал высевали ленточным способом, использовали морковь сорта Нантская.

1,2 строчки.

Они закладывались на расстоянии 15см друг от друга и имели длину по 5м каждая – это защитная полоса. Их поливали водой и в анализе не учитывали.

Далее - междурядье шириной 30см.

3,4 строчки.

Они так же, как и все последующие закладывались на расстоянии 15см друг от друга и имели длину по 5м каждая. Их поливали водой без добавления, каких – либо удобрений.

Междурядье.

5,6 строчки.

Их поливали водой с добавлением аммиачной селитры из расчета 20г на 10л воды.

Междурядье.

7,8 строчки.

Их поливали водой с добавлением суперфосфата из расчета 20г на 10л воды.

Междурядье.

9,10 строчки.

Их поливали водой с добавлением хлорида калия из расчета 20г на 10л воды.

Междурядье.

11,12 строчки повторяют 3,4.

13,14 – 5,6.

15,16 – 7,8.

17,18 – 9,10.

19,20 – 1,2.

Со всех четырех сторон делянки располагалась дорожка шириной 0,5м.

Осенью, выращенный материал с каждой пары строчек собирали, просушивали, взвешивали и убирали в свой мешок из хлопчатобумажной ткани, подписывали.

Определение содержания каротина в моркови.

В течении периода хранения, из мешка отбирали три наиболее крупных образца, три образца среднего размера и три мелких. Их взвешивали и определяли содержание каротина методом извлечения его из навески бензином и сравнении полученного окрашенного испытуемого раствора со стандартным.

Реактивы.

1. Бензин .
2. Дихромат калия.
3. Этиловый спирт.

Приготовление шкалы образцовых растворов.

Для приготовления стандартного раствора 3,6г дихромата калия растворяли в 1л дистиллированной воды. 1мл раствора соответствует по окраске 0,0208мг каротина. Брали 20 пробирок. В первую пробирку наливали 0,2мл, в каждую следующую – на 0,2мл раствора дихромата калия больше, доливая до 10мл дистиллированной водой. Пробирки закрывали пробками, несколько раз перемешивали и нумеровали.

Ход анализа.

1. Морковь следует вымыть и насухо вытереть. Корнеплод протирают на мелкой терке. Надо следить, чтобы в пробирку не попали зеленые прожилки хлорофилла.
2. Массу перемешивают и берут навеску 1г.
3. Переносим массу в фарфоровую ступку и добавляем 10г промытого и прокаленного песка, наливаем 1,2мл этилового спирта. Тщательно перетираем массу пестиком.
4. Наливаем 5мл бензина и вновь растираем.
5. Полученный желтый раствор сливаем в мерный цилиндр, придерживая твердую массу пестиком. Операцию с бензином (без добавления этилового спирта) повторяем до тех пор, пока в цилиндре не наберется 30мл вытяжки (последние порции уже не красные, а серые).
6. Из вытяжки берем в пробирку 10мл и сравниваем окраску вытяжки в пробирке с пробирками шкалы на фоне белой бумаги.
7. Вычисляем содержание каротина в свежей моркови на 30мл бензиновой вытяжки по таблице №2 «Определение содержания каротина». (См. Приложение табл.2.).

2.2. Результаты опыта

1.С участка площадью 1,35 кв.метра максимальный урожай 16,7кг был снят с 5,6,13,14 строк, полив, которых осуществлялся водой с добавлением аммиачной селитры. Урожайность составила 12,4кг на кв.метр.    

Далее, в порядке убывания:

с 7,8,15,16 строк (с суперфосфатом)    – 16,5кг, урожайность – 12,2кг на кв.метр.

с 9,10,17,18 строк (с хлоридом калия) – 16,3кг, урожайность – 12,1кг на кв.метр.

Минимальный урожай снят

с 3,4,11,12 строк, которые поливали водой без добавления минеральных удобрений, урожайность – 11,5кг на кв.метр.

(См. Приложение табл.3, столбчатая диаграмма 2.)

2. Из таблиц 3,4,5,6 приложения видно, что средняя масса корнеплода максимальна с участка, который поливали водой с добавлением хлорида калия – 0,121г.

Далее, в порядке убывания:

0,116г – средняя масса корнеплода, выращенного с добавлением аммиачной селитры.

0,112г - средняя масса корнеплода, выращенного с добавлением суперфосфата.

0,071г - средняя масса корнеплода, выращенная без добавления минеральных удобрений.

(См. Приложение столбчатую диаграмму 3.)

3. Наибольшее содержание каротина в моркови, выращенной

-с добавлением хлорида калия – 7,63мг на 100граммов сырой массы.

Далее в порядке убывания:

-7,51мг на 100граммов сырой массы каротина содержится в корнеплодах, выращенных с

-добавлением аммиачной селитры.

-6,68мг на 100граммов сырой массы - с добавлением суперфосфата.

-6,56мг на 100граммов сырой массы - без добавления минеральных удобрений. (См. Приложение столбчатую диаграмму 4).

4. Из таблиц 4,5,6 приложения видно, что в корнеплодах с меньшей массой содержится каротина несколько больше, чем в более крупных экземплярах.

Выводы.

1. Большинство жителей выращивают на приусадебных участках морковь сорта Нантская.

2Урожайность моркови сорта Нантская, выращенной:

а) без внесения минеральных удобрений составила – 11,5кг на кв.метр.

б) с добавлением аммиачной селитры составила      - 12,4кг на кв.метр.

в) с добавлением суперфосфата                                  - 12,2кг на кв.метр.

г) с добавлением хлорида калия                                  - 12,1кг на кв.метр.

3. Содержание каротина в моркови сорта Нантская, выращенной

а) без внесения минеральных удобрений составило – 6,56мг на 100граммов сырой массы; б) с добавлением аммиачной селитры составила - 7,51мг на 100граммов сырой массы; в) с добавлением суперфосфат -  6,68мг на 100граммов сырой массы; г) с добавлением хлорида калия  -7,63мг на 100граммов сырой массы.

4. В корнеплодах с меньшей массой содержится каротина несколько больше, чем в более крупных экземплярах.

Рекомендации.

Для повышения урожайности моркови следует вносить удобрения, содержащие азот.

Для повышения содержания каротина необходимы калийные удобрения.

Следует помнить, что в корнеплодах с меньшей массой содержится каротина несколько больше, чем в более крупных экземплярах.

Литература

1. Васяев Г, Васяева О. Огурчик хрустящий, душистый, томат. Журнал Флора Price №7,8,2007.
2. Габриелян О.С, Остроумова И.Г. Настольная книга учителя. Химия – 10.М.: Дрофа, 2004.
3. Генкель П.А., Кушниренко С.В. Хладостойкость растений и термические способы ее повышения. «Наука», 1996.
4. Голубев В.Б, Голубев В.Б. Стабильный урожай на шести сотках. М.: ИРА, 1993.
5. Дмитриев А.М., Страцкевич Л.К. Стимуляция роста растений. Минск, 1986.
6. Николаев Л.А. Химия жизни. М.: Просвещение, 1977.
7. Полевой В.В., Физиология растений. М.;Высшая школа, 1989.
8. Сударкина А.А, Евсеева И.И, Орлова А.Н. Химия в сельском хозяйстве. М.: Просвещение, 1986.
9. Сад и огород. Энциклопедический словарь .М.:Научное издательство, 2001 .
10. Щукин С.В. Опытническая работа учащихся общеобразовательной школы. М.: Академия педагогических наук, 1960.
11. Якушкина Н.И. Физиология растений. М.:Просвещение, 1993.

Приложение.

Таблица №1.

«Влияние отдельных видов минеральных удобрений на содержание каротина в моркови».

Таблица №2.

«Определение содержания каротина» таблица разведения.

Таблица №3.

«Характеристика урожая».

Урожайность рассчитывали по формуле:   У = m(урожая)/S.

                                                             Таблица №4.

«Результаты анализа корнеплодов с 3,4,11,12 строк».

                               Среднее значение: 0,071                                      Среднее значение: 6,56

Таблица №5. «Результаты анализа корнеплодов с 5,6,13,14 строк».

 Среднее значение: 0,116                                      Среднее значение: 7,51

Таблица №6.

«Результаты анализа корнеплодов с 7,8,15,16 строк».

                               Среднее значение: 0,112                                      Среднее значение: 6,68

Таблица №7. «Результаты анализа корнеплодов с 9,10,17,18 строк».

                               Среднее значение: 0,121                                      Среднее значение: 7,63