Чай: очень приятно...?
творческая работа учащихся по экологии (10 класс)

Управление образования городского округа Домодедово

Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение

Чурилковская средняя общеобразовательная школа

муниципальный фестиваль научно-исследовательской и проектной деятельности «Человек и авиация»

среди обучающихся образовательных организаций г.о. Домодедово

Секция: химико-биологическое направление

Учебно-исследовательский проект

Чай - очень приятно...?

                                                                     Авторы:

Маргарян Роза Кареновна, ученица 8а класса

Соболевская Юлия Валерьевна, ученица 8а класса

                                                                            Научный руководитель:

                                                                              учитель  биологии

                                                                              Кирюшина Ольга Петровна

Консультант:

учитель химии

Новикова Наталья Федоровна

Домодедово 2019

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ ………………………………………………….......................2

ГЛАВА 1. Немного истории  ……..........……………………...…..............4

ГЛАВА 2. Чай – ты целый мир……………………………………………..5

2.1. Чайные растения…………………………………………………………5

2.2. Выращивание чая………………………………………………………..5

2. 3. Технология получения чая …………………………………………….5

2.4. Разновидности чая ………………………………………………………6

2.5. Характеристика состава и основных свойств чая ……………………..7

ГЛАВА 3. Практическая часть.............................………………….………9

3.1. Социологический опрос………………………………………………..9

3.2. Исследование состава чая........................................................................10

ЗАКЛЮЧЕНИЕ ……………………………………………………………..12

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК………………………………………13

ПРИЛОЖЕНИЯ ………………………………………………………………14

ВВЕДЕНИЕ

«Чай освежает тело, укрепляет дух,

 смягчает сердце, пробуждает мысли,

прогоняет леность».

Восточный философ и врач Ибн Сина (Авиценна)

        Мы назвали свою работу "Чай - очень приятно....?"  А что же приятно? Познакомиться?! Пить?! Полезно пить?! А может узнать что-то новое?!                                                                  

Чай - напиток получаемый завариванием или настаиванием листа чайного дерева, когда эти листья определенным образом подготовлены. Словом «чай» называется и сам лист, предназначенный для приготовления этого напитка.                                      

Чай в широком смысле, в котором чаще всего мы понимаем в повседневной жизни – это любой растительный отвар, настой,  употребляемый в пищу.                                                                                                

        Перед началом исследования нами была выдвинута гипотеза: чай - полезный и вкусный напиток, состав его можно определить в условиях школьной лаборатории.

         В России чай стал национальным напитком. Чаепитие у россиян нечто большее, чем просто застольная традиция - это образ жизни, черта национального характера, символ гостеприимства, поэтому актуальность нашей работы очевидна. 

Цель исследования: подтвердить или опровергнуть гипотезу, определить основные вещества, придающие чаю его свойства, попытаться определить качество крупнолистового чая.                   

Для достижения данной цели были поставлены следующие задачи:

1. изучить литературу по данной теме;
2. познакомиться с историей чая, технологией его получения и разновидностями;
3. выяснить, какие вещества делают чай полезным для здоровья напитком;
4. определить состав и качества чая на практике;

Объектом исследования является: напиток черный чай.

Методы исследования: анализ научной литературы, эксперимент, органолептический метод, сравнительный анализ, социологический опрос.

Технология работы: исследование.

Практическая значимость: дает возможность использовать результаты данного исследования в жизни при выборе заварки для приготовления напитка, знания о свойствах чайного настоя позволит сохранить и укрепить здоровье. На уроках биологии, основ безопасности жизнедеятельности, на классных часах и внеклассных мероприятиях можно обращаться к результатам исследования, чтобы иллюстрировать примеры. Работа доступна для выполнения в обычных средних школах.

Теоретической базой работы служат труды ученых В.В. Похлебкина и  Н.М.Сухониной.  

1. Немного истории

        Согласно исследованиям 2015 года, чай впервые использовали во времена культуры Хемуду, процветающей в 4500 году до нашей эры, то есть за 4000 лет до того, как была построена первая пирамида.

Первым упоминаем о чае в России принято считать 1638 год.  Царю Михаилу один из российских послов, вернувшись от западно-монгольского Алтын-хана, привез чай в качестве подарка. Царь Михаил Федорович Романов не долго думая, приказал боярам испробовать неведомую траву, однако чай очень не понравился - горький, не вкусный.

         Царь не растерялся и велел узнать у посла, как правильно  готовить чай,  и тот рассказал, что его необходимо заваривать, а не жевать. Только тогда, удалось распробовать и  оценить замечательные  свойства чужеземного напитка. В России, так же как и в других странах, чай долгое время был дорогим удовольствием и пить его могли только дворяне и члены царской семьи. Помимо царских придворных чай также,   использовали врачи в медицинских целях.

        Народную любовь и  популярность чай приобрёл на стыке XIX и XX веков, он постепенно подешевел и стал  доступным для всех слоёв населения. В больших городах начинают появляться чайные палатки. В интеллигентных  семьях постепенно формируется «чайный этикет». Все чаще  родственники, друзья, знакомые приглашают друг друга  на чай.

        Чай известен 5000 лет, получается он один из самых древнейших напитков. Чай изучают как растение, как пищевое сырье, как готовый продукт питания, и даже как лекарственное средство.

 2. Чай - ты целый мир

2.1.Чайные растения

        Чай принадлежит к семейству камелий, откуда и появилось его научное название, принятое в ботанике: Camellia sinensis (китайская камелия). В начале XIX в. европейцы обнаружили ещё одну разновидность, которая получила название «ассамского чая». Кроме того, есть еще и особый гибрид он получил название цейлонского. Таким образом, различают три разновидности чая.

Сегодня выращиванием чая в промышленных масштабах занимаются в 30 странах мира, в том числе и в России.

2.2. Выращивание чая

        Чай, хотя и является тропическим вечнозеленым растением, довольно непритязателен в отношении климатических условий. Некоторые его сорта (в основном те, что выращивают в России и Грузии) настолько выносливы, что не погибают даже при температуре до -20°С.

         Для хорошего роста чая необходимо много  света, поэтому день должен быть долгим. При недостатке солнечных лучей, чайные листья лишатся характерного чайного аромата и  приобретут травянистый запах. Чай очень чувствителен к загрязнениям , поэтому воздух должен быть чистым и влажным.

        Высота плантации над уровнем моря должна быть не менее 1500м.  Самый вкусный и ароматный чай собирают на высокогорных склонах.

2. 3. Технология получения чая

        Технология обработки чайного куста – сложный процесс. Он включает в себя следующие шаги:

• завяливание проводят при температуре 40—50°C в течение 4—8 ч., при этом чайный лист теряет часть влаги и размягчается;
• скручивание (неоднократное) в трубку (проводят вручную или на специальных машинах-роллерах);
• ферментация – это окисление клеточного сока чайного листа под действием температуры, света, влаги, воздуха, ферментов и времени. Это самый главный процесс, который позволяет содержащемуся в листе крахмалу разделиться на более простые сахара, а хлорофиллу — превратиться в дубильные вещества, и, наконец, чай приобретает свои основные качества: цвет, вкус и запах.
• сушка проводится при температуре 90—95°C , чтобы удлалить излишнюю влагу, допустимая влажность по ГОСТУ до 10 %.
• резка (кроме цельнолистовых чаёв);
• сортировка, потому что чаинки должны быть одинаковы по размеру;
• внесение добавок (по необходимости);
• упаковка.

   Только после  такой обработки зеленый лист кустарника превращается в то, что мы называем чаем.

2.4. Разновидности чая

        Существует множество различных подходов к классификации поистине огромного количества различных сортов чая.    В рамках этой классификации существуют различия в терминологии между европейской и китайской традициями.

По европейской классификации выделяют 5 типов чая:

- черный – ферментированный;

- красный — частично ферментированный (улун);

- желтый – частично ферментированный;

- зеленый – неферментированный;

- белый – неферментированный.

В китайской традиции чаи принято делить на 6 групп:

- черный – пост-ферментированный, выдержанный (Пу Эр);

- красный — ферментированный;

- бирюзовый или сине- зеленый — частично ферментированный (улун);

- желтый – частично ферментированный;

- зеленый – неферментированный;

- белый – неферментированный.

Китайская классификация используется тогда, когда речь идет о чаях из Китая. В остальных случаях (Индия, Цейлон) применяются термины европейской классификации.

Черный чай, наиболее популярен и доступен во всем мире, поэтому для своих практических опытов мы выбрали именно его.  Он проходит максимально длинную технологическую цепочку в процессе изготовления. Черный чай подвергается полной ферментации, что придает чайному листу характерный черный цвет и особый «смолистый» (или «бальзамический») аромат.  

        В процессе завяливания и ферментации чайные листья теряют большую часть своих естественных запахов и ароматических эфирных масел, зато в результате химической реакции появляются другие ароматы: от цветочных и фруктовых до ореховых и пряных. Именно черные чаи способны в течение долгого времени сохранять свои ароматические и вкусовые свойства.

2.5. Характеристика состава и основных свойств чая

        Важнейшие составные части чая: дубильные (фенольные) вещества, белки и аминокислоты, алкалоиды, эфирные масла, пигменты, минеральные вещества и витамины.

        Дубильные вещества - это полифенольные соединения (в основном танин и катехины). Именно они дарят чаю приятную терпкость.                                                             А еще  дубильные вещества придают чаю характерный цвет и вкус.        Дубильные соединения обладают антимикробным, стимулирующим, кровоостанавливающим, гипотензивным и даже противораковым действием. К сожалению при изготовлении чая в значительной мере полифенолы утрачиваются. Наиболее богаты ими белый и зеленый чаи.

        При заваривании чая необходимо учитывать, что танины активно реагируют с железом и кислотами. При заваривании чая в железной посуде (или с использованием богатой железом воды) получается мутная бурая («ржавая») заварка. Кислая среда, напротив, осветляет заварку (всем

известно действие на чай лимона).  

        Самым известным алкалоидом чая является кофеин. Он бодрит, поднимает жизненный тонус, возбуждает центральную нервную систему, усиливает общую физическую и умственную активность, повышает работоспособность.  

Есть в чае и другие  алкалоиды. Это теобромин, теофилин, диуретин. Они тоже очень полезны, их применяются для лечения сердечно-сосудистых и почечных заболеваний.

Печальным исключением среди алкалоидов чая является гуанин, который выделяется в заварке, которая или долго стояла, или подвергалась кипячению. Поэтому пить нужно только свежий чай!                                                                                                                       В чае содержатся витамины. Каротин важен для сохранения хорошего зрения. Витамин В1 отвечает за работу нервной системы. Витамин В2 придает эластичность и здоровый цвет коже, при недостатке этого вещества может быть выпадение волос. Витамин С  повышает сопротивляемость организма к инфекционным заболеваниям. При его недостатке нарушается обмен веществ, развивается цинга. Витамин Р укрепляет стенки кровеносных сосудов. Витамин РР играет важную роль в обмене веществ. Витамин K участвует в процессах свертывания крови. Получается, что чайный лист - это своеобразный химический клад.

        Ароматические качества чая зависят от содержащихся в нем эфирных масел. Эфирные масла - сложные и исключительно летучие вещества. Многие эфирные масла обладают запахами роз, мёда, ванили, цитрусовых, сирени, корицы. Неудивительно, что смесь такого ассортимента пахучих веществ способна создать неповторимый по своему аромату букет. Количественное содержание эфирных масел в чае незначительно (0,006% в сухом чайном листе), но именно они дарят аромат чаю.

3. Практическая часть

3.1. Социологический опрос

        Перед практическим исследованием мы провели социологический опрос среди учащихся нашей школы. Интересующие нас вопросы мы задавали ученикам 6-11 классов, надо признаться результат нас удивил.

Содержание нашей анкеты:
1. Любишь ли ты пить чай?
2. Как часто ты пьешь чай?
3. Какой чай ты больше любишь?

4. Является ли   чай полезным напитком?
5.Знаешь ли ты, чем полезен  чай?

Было опрошено 138 учащихся 6-11 классов.                                                                           Результаты оказались следующие:
1. Любят пить чай  – 129 человек (что составляет 93%  опрошенных).
2. Каждый день пьют чай – 120 человек, 87%  опрошенных.
3. Любят черный  чай  – 88человек, 67%  опрошенных.
Любят зеленый  чай   –  52 человека, 38%  опрошенных.
Любят  иные сорта чая, каркаде, травяные сборы 35 респондентов ,  25%  опрошенных.  

4. Полезным напитком  чай считают 44 человека, 32%  опрошенных.              5. На вопрос  знаешь ли ты, чем полезен  чай - большая  часть детей затруднялась ответить. А те, кто отвечал - давали неправильные ответы.  

Выводы: анкетирование показало, что учащиеся в основной своей массе любят чай. Некоторые с удовольствием пьют черный и зеленый, однако при этом ничего о чае не знают.

Анализ чая                                                                                                                                    

Мы сначала решили провести химический анализ, подтверждающие качественный состав чая.  Для исследования было взято три вида черного чая: чай черный классический листовой AHMAD English Breakfast – Английский завтрак; чай Greenfield цейлонский Golden Ceylon черный крупнолистовой; чай Азерчай черный байховый.

Мы стали работать с сортами черного чая, так как он оказался самым популярным по результатам нашего опроса, также мы выбрали чай по средней цене, доступный для среднестатистического покупателя.

3.2. Исследование состава чая

Из растворимых веществ, входящих в состав чая, следует обратить внимание на дубильные (фенольные) вещества, белки и аминокислоты, алкалоиды, эфирные масла, пигменты, минеральные вещества и витамины.

Методики проведения экспериментов можно посмотреть в приложении.

Качественная реакция на кофеин

Вывод: эксперимент показал, что в состав всех сортов исследуемого чая входит кофеин, так как появилось вещество оранжевого цвета, затем потемневшее. Мы сравнили его с эталоном и убедились.

 Определение витамина С в чае

Определяли витамин С с помощью йодометрического метода.

Вывод: Так как появилось устойчивое фиолетовое окрашивание, опыт доказал наличие витамина С.

Определение танина в чае

Содержание танина в чае определяем визуально-колориметрическим методом.

Вывод: вещество танин было обнаружено по появлению темно- фиолетового окрашивания при добавлении к раствору чая хлорида железа (III) во всех образцах.

Нас заинтересовал вопрос: «Какие существуют государственные стандарты для черного байхового листового чая?»

Нами были найдены ГОСТ 1938-90, но он утратил силу 1 июля 2015 г. Принят ТУ Межгосударственный стандарт ГОСТ 32573-2013 (введен в действие приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 19 марта 2014 г. N 186-ст). В соответствии с документом мы можем определить, соответствуют ли исследуемые образцы ГОСТу. Мы смогли определить органолептические показали и влажность по методике документа.

Выводы: по органолептическим показателям заявленные образцы соответствуют требованиям ГОСТ (ТУ), являются качественными.

Определение массовой доли влаги.

Образец 1 AHMAD English Breakfast – Английский завтрак

ω(влаги)= (25,87-25,35)/25,87*100=2% <10 качественный чай

Образец 2 чай Азерчай Buket

ω(влаги)= (23,77-23,56)/23,77*100=0,88% <10 качественный чай

Образец 3 Greenfield цейлонский Golden Ceylon

ω(влаги)= (25,28-25,02)/25,28*100=1% <10 качественный чай

Выводы: содержание влаги соответствует требованиям  ТУ.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. В условиях любой школьной лаборатории возможно определить основные вещества, входящие в состав чая и его качество (соответствие некоторым требованиям ГОСТа);
2. В условиях школьной лаборатории нам во всех исследуемых образцах чая удалось обнаружить кофеин, танин и  витамин С.
3. При проведении опытов на соответствие ГОСТу все марки исследуемого чая соответствуют требованиям, продукт качественный.

Результаты данной работы могут быть использованы для проведения бесед о пользе чая, а также в качестве дополнительного материала на уроках химии и биологии.

Исследуя чай, мы подтвердили начальную гипотезу и доказали, что этот напиток, исследуемый нами являлся действительно чаем, состав его можно определить в условиях школьной лаборатории.

Мы считаем, что цели и задачи, поставленные нами в начале исследования, достигнуты, а результаты могут быть использованы  на уроках и внеклассных мероприятиях.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. В.В. Похлебкин. Чай. --  М.: Центополиграф, 1997.

2. Вас излечит чай. Черный, зеленый, красный. (сост. Н.М.Сухонина).- М.: РИПОЛ классик, 2009 (Здоровый образ жизни и долголетие).

Интернет-источники

1. http://mycoffemall.ru/istoriya-razvitiya-chaya/

2. http://www. cofetosh.ru/main-major.  Состав чая

3. http:// chai.rb1.ru.Состав чая и его свойства

4. http://www.vitaminov. net/  Чай. Состав чая

5. http://chai.rbl.ru/cont.php... Все о чае. Химический состав чая. О фальсификации чая.

6. http://www znaytovar.ru/ Экспертиза качества чая.

Приложение № 1

Методика эксперимента

Качественная реакция на кофеин

На фарфоровую пластину  поместили 0,1 г чая, добавляли 2-3 капли концентрированной азотной кислоты. Смесь осторожно выпарили досуха. В результате окисления кофеина образуется тетраметилаллоксантин оранжевого цвета. При реакции с концентрированным раствором аммиака это вещество превращается в пурпурат аммония. Данные анализа сравнивали с эталоном, полученным из таблетки цитрамона, содержащего 43% кофеина.

Определение витамина С в чае

Поместим в колбу 2 мл чая и добавим воду до объёма 10 мл, а затем немного раствора крахмала. Далее по каплям добавляем раствор йода до появления устойчивого синего окрашивания, не исчезающего 10-15 с. Как только йод окислит всю аскорбиновую кислоту, следующая же капля, прореагировав с йодом, окрасит его в синий цвет.

Определение танина в чае

К 1 мл раствора чая добавляли 1-2 капли хлорида железа (Ш). При наличии танина в чае наблюдали появление тёмно-фиолетового окрашивания. Содержание танина в чае определяем визуально-колориметрическим методом.

Определение влаги в чае

Для анализа взять 3 г. заварки. Пробу поместить в сосуд. Сосуд без крышки, помещают в сушильный шкаф, температура (103±2)°С, и высушивают в течение 2 ч. Вынуть чашку, закрыть крышкой, перенести в эксикатор, для охлаждения на 30 мин. После чего взвесить с точностью до 0,001 г.
Проводят два определения на одной и той же пробе.

Содержание влаги вычисляют по формуле: ω(влаги)=(m1- m2)/m1*100%,

Где m1 - начальная масса пробы для анализа, г.

m2 - масса высушенной пробы для анализа, г.
За результат принимают среднеарифметическое двух определений.

Определение прозрачности чая.

В стеклянный мерный цилиндр под которым лежит печатный текст 8-9пт., наливаем настой чая, пока текст можно прочитать. Замеряем высоту жидкости в момент, когда текст становится нечитаемым.

Приложение 2