Х республиканская научно-исследовательская конференция «Рождественские чтения»

Секция: химия

Исследовательская работа

Контрольная закупка молока коровьего

Ахметгалеева Алина

МБОУ «Гимназия» п.г.т. Б.Сабы

 Сабинского Муниципального района РТ, 10 класс

Казань, 2011 г

Содержание

Введение.

1.Употребление молока учащимися Гимназии п.г.т. Б.Сабы (социологический опрос).

2. Теоретическая часть.

2.1. Действие молока на организм.

2.2. Состав молока.

3. Экспериментальная часть.

3.1. Определение титруемой кислотности молока

3.2.Определение общего количества белка и казеина методом формального титрования.

3.3.Определение количества бактерий в молоке по редуктазной пробе

3.4.Определение кислотно-кипятильной пробы

3.5.Распознавание разбавленного водой молока в домашних условиях и определение химических примесей в молоке

3.6.Обнаружение анионов второй группы

 Выводы.

Литература.

Введение

Однажды, в обычный день, мама принесла домой две бутылки молока. Молоко было разных производителей, а именно «Веселый молочник» и «Простоквашино». Выпив  по стаканчику молока с каждой бутылки,  я обнаружила, что они имеют разный вкус. Мне захотелось выяснить, откуда  такое различие.

Исследование качества молока – одна из фундаментальных проблем, волнующую широкую общественность. Многие задают вопрос, как действует молоко на организм человека. Покупая  бутылку молока в магазине, заботливые мамы думают, «нормальное ли это молоко?».

Первым делом я обратилась к своему преподавателю по химии. Мы с огромным интересом принялись изучать специальную литературу и проводить разные опыты. К этому нас так же подтолкнула наша школьная мини-ферма, где содержатся две коровы. Они являются источником пополнения молочного запаса Сабинской гимназии, которое идет на обед учащимся. Итогом проведения этих опытов явилась моя научно - исследовательская работа «Контрольная закупка молока коровьего».

Предметом нашего исследования стали бренды молока: домашнее молоко из мини-фермы Сабинской гимназии, магазинное молоко «Простоквашино», «Веселый молочник».

Цель исследования. Изучить методику выделения компонентов молока, методику определения основных показателей качества молока, выполнить эксперимент для сравнения различных брендов молока.

Гипотеза исследования. В обычной школьной лаборатории можно выделить компоненты молока, и некоторые показатели качества молока.

Задачи. Провести социологический опрос учащихся гимназии, изучить методику определения компонентов молока, химического состава и  основные физико-химические свойства молока, выполнить эксперимент, сравнить различные бренды молока по химическому составу и показателям качества молока, сделать соответствующие выводы.

Этапы исследования.

1-й  э т а п. Изучение и анализ литературы (октябрь – ноябрь).

2-й  э т а п. Создание модели проведения эксперимента (декабрь).

3-й  э т а п. Проведение экспериментов, систематизация работы, анализ результатов (январь).

4-й  э т а п. Написание работы (февраль).

База исследования. Исследования проводились в Гимназии п.г.т. Б.Сабы,  Сабинского района  Республики Татарстан. Было проведено 20 опытов.

Практическая значимость исследования заключается в том, что молоко можно использовать для проведения опытов, в том числе и познавательных, а также рекомендовать людям в зависимости от их индивидуальных особенностей для употребления молока разных видов.

1. Употребление молока учащимися гимназии п.г.т. Б.Сабы (социологический опрос)

В нашей гимназии был проведен социологический опрос. Школьникам были заданы следующие вопросы.

1. Какое молоко вы употребляете?

2. Предпочитаете домашнее молоко  или магазинное?

3. Какое количество стаканов молока в день вы употребляете?

Была произведена контрольная закупка молока коровьего. Опрошено 63 школьника. После опроса ученикам предложили дегустировать три бренда молока: домашнее молоко из мини-фермы Сабинской гимназии; магазинное молоко «Простоквашино»; «Веселый молочник». Результаты опроса представлены в таблице 1.

Как показал социологический опрос, предпочтение отдают домашнему молоку, т.к. этот напиток более полезный. Мы решили проверить так ли это?

2. Теоретическая часть

1. Действие молока на организм

Молоко – питательная жидкость, вырабатываемая молочными железами самок млекопитающих. Естественное предназначение молока – вскармливание детёнышей (в т.ч. у человека), которые ещё не способны переваривать другую пищу. В настоящее время молоко входит в состав многих продуктов, используемых человеком, а его производство стало крупной отраслью промышленности.

Молоко как напиток настолько всем знаком и известен, что, казалось бы, ничего необычного в нем уже не обнаружишь. Мы решили посмотреть на молоко  с химической точки зрения. И поэтому объектом исследования является молоко разных видов.

Польза молока нам описывается с самого раннего детства.

1. Польза молока для организма

2. Польза молока для нервов

1. Польза молока для желудка
2. Польза молока для сердца
3. Польза молока для нормализации массы тела

2.2. Состав молока.

Средний химический состав молока:

- вода – 87,4 %;

- сухие вещества – 12,6 %;

- молочный жир – 3,5 %;

- сухой обезжиренный молочный остаток – 9,0 %:

- белки – 3,2 %;

- казеин – 2,6 %;

- сывороточные белки – 0,6 %;

- молочный сахарлактоза – 4,7÷4,9 %;

- минеральные вещества – 0,8 %;

- небелковые азотистые соединения – 0,02÷0,08 %;

- витамины, пигменты, ферменты, гормоны – в микроколичестве.

Газы – 5÷7 см³ на 100 см³ молока

Углекислый газ –  50÷70 %

Азот – 20÷30 %

Кислород – 5÷10 %

Аммиак – следы .

Сухой молочный остаток – остаток после высушивания навески молока до постоянного веса при t=102÷105°C.

Сухой обезжиренный молочный остаток – показатель натуральности молока. Если он составляет менее 8 %, то считается, что молоко разбавлено водой.

Минеральные вещества молока

Исследование минерального состава золы молока с применением полярографии, ионометрии, атомно-адсорбционной спектрометрии и других современных методов, показало наличие в нём более 50 элементов. Они подразделяются на макро- и микроэлементы.

Макроэлементы

Основными минеральными веществами молока являются кальций, магний, калий, натрий, фосфор, хлор и сера, а также соли – фосфаты, цитраты и хлориды.

Соли калия и натрия содержатся в молоке в ионно-молекулярном состоянии в виде хорошо диссоциирующих хлоридов, фосфатов и нитратов. Они имеют большое физиологическое значение. Хлориды натрия и калия обеспечивают определённую величину осмотического давления крови и молока, что необходимо для нормальных процессов жизнедеятельности.

Содержание хлора (хлоридов) в молоке колеблется от 90 до 120 мг%. Резкое повышение концентрации хлоридов (на 25-30 %) наблюдается при заболевании животных маститом.

Микроэлементы.

Микроэлементами принято считать минеральные вещества, концентрация которых невелика и измеряется в микрограммах на 1 кг продукта. К ним относятся железо, медь, цинк, марганец, кобальт, йод, молибден, фтор, алюминий, кремний, селен, олово, хром, свинец и др. В молоке они связаны с оболочками жировых шариков (Fe, Cu), казеином и сывороточными белками (I, Se, Zn, Al,), входят в состав ферментов (Fe, Mo, Mn, Zn, Se), витаминов (Co).    

3. Экспериментальная часть

Итак, проверим пользу молока на примере следующих брендов:

- Домашнее молоко из мини-фермы Сабинской гимназии;

-магазинное молоко «Простоквашино»;

- магазинное молоко «Веселый молочник».

3.1. Определение титруемой кислотности молока

В молоке определяют титруемую и активную кислотность.

Титруемую кислотность молока выражают количеством 0,1 н раствора щелочи в мл, в которую требуется добавить для нейтрализации 100 мл молока, применяя в качестве индикатора фенолфталеин. При этом молоко разбавляют двойным количеством дистиллированной воды. 1мл 0,1н щелочи, пошедшей на титрование, соответствует 1° Тернера (°Т).

Только что выдоенное молоко имеет кислотность 16-19°Т, т.е. показывает кислую реакцию. В молоке отдельных коров иногда наблюдается более высокая кислотность (22-27°Т), что связано с составом кормов и другими факторами.

Методика определения

В колбу отмеривают пипеткой 10 мл хорошо перемешанного молока, 20 мл дистиллированной воды и 3 капли 1%-ного спиртового раствора фенолфталеина. Температура молока и воды должна быть около 20°С. В начале титрования приливают из бюретки сразу около 1мл 0,1н раствора щелочи и затем по каплям до появления слабо-розового окрашивания, не исчезающего в течение 1 минуты. Количество щелочи, затраченное на титрование 10 мл молока, умноженное на 10, дает кислотность в градусах Тернера. (Таблица 2)

Расхождение между параллельными определениями не должно превышать ±1°Т.

3.2. Определение общего количества белка и казеина методом формального титрования.

Методика определения

К 10 мл свежего молока (кислотностью не выше 22°Т) прибавляют 10-12 капель 1%-го спиртового раствора фенолфталеина и титруют 0,1-ным раствором щёлочи NаОН до слабо-розового окрашивания, не исчезающего при взбалтывании, записывают показания бюретки. После этого в эту пробу приливают 2 мл нейтрализованного щёлочью 37-40% формалина.

Содержимое колбы перемешивают, молоко обесцвечивается, записывают показания бюретки и продолжают титровать до окраски, соответствующей окраски молока до прибавления формалина. Показания бюретки записывают и устанавливают количество миллилитров щёлочи, пошедшей на второе титрование. Умножая полученное количество щёлочи на коэффициент 1,92 находят процентное содержание белков в молоке.

Коэффициент 1,92 вычислен путем деления процента белка в молоке, определенного методом сжигания по Кьельдалю, на количество мл 0,1н раствора NаОН, израсходованного на титрование 10 мл молока после добавления формалина. Чтобы определить содержание казеина, количество мл 0,1 н раствора щёлочи, пошедших на титрование 10 мл молока после добавления формалина, умножают на 1,51. (Таблица 3)

3.3. Определение количества бактерий в молоке по редуктазной пробе

          Редуктазная проба с метиленовой синью.

Микроорганизмы, развиваясь в молоке, вырабатывают фермент редуктазу, которая восстанавливает метиленовую синь в её бесцветное лейкосоединение.

Чем больше в молоке микроорганизмов, способных выделить фермент редуктазу, тем быстрее произойдёт обесцвечивание.

Экспериментально установлена зависимость между продолжительностью обесцвечивания метиленовой сини и приблизительным содержанием микроорганизмов в молоке, поэтому редуктазная проба – косвенный показатель бактериальной обсемененности молока.

Методика определения

В стерильную пробирку наливают пипеткой 1 мл раствора метиленовой сини и 20 мл молока, нагретого до 40°С. Закрыв пробирку пробкой, смешивают молоко с раствором сини. При этом пробирку ставят в ванну редуктазника. Ванну наполняют водой, подогретой до 37-40°С, уровень воды в ней должен быть немного выше уровня молока в пробирках. Температура в ванне поддерживается во время опыта постоянной.

Поставленные пробирки следует предохранять от воздействия света. Вместо бани пробирки можно поставить в термостат, нагретый до 37°С. Молоко с раствором метиленовой сини смешивают как можно быстрее, так как длительность соприкосновения молока с воздухом влияет на скорость обесцвечивания. Момент смешивания молока с метиленовой синью записывают как начало опыта. За окраской молока наблюдают через 20 мин., 2 часа и 5,5 часа.

Окончанием опыта считают момент обесцвечивания метиленовой сини, при этом учитывают остающийся вверху небольшой кольцеобразный окрашенный слой или небольшую окрашенную часть внизу пробирки. В зависимости от продолжительности обесцвечивания метиленовой сини молоко относят к одному из 4-х классов (см. табл. 4).

Результат определения количества бактерий в молоке по редуктазной пробе. «Веселый молочник» начал белеть через 3,5 часа, значит качество удовлетворительное, класс 2; «Простоквашино» и домашнее молоко через 5,5 и более часов – оценка качества хорошее, класс 1.

3.4. Определение кислотно-кипятильной пробы

Методика определения

В ряд пробирок, наливают из бюретки постепенно увеличивающееся на 0,1 мл количество 0,1 н раствора серной или соляной кислоты, начиная с 0,5 и до 1,2 мл. Затем в каждую пробирку наливают по 10 мл исследуемого молока, смешивая молоко с кислотой, и ставят пробирки на 3 минуты в кипящую баню. После этого пробирки вынимают из воды и отмечают те, в которых свернулось молоко. Чем больше прибавленной кислоты выдерживает молоко, не свертываясь, тем оно свежее. Нормальное свежее молоко не свертывается при добавлении 0,8-1,0 мл кислоты. (Таблица 5)

3.5. Распознавание разбавленного водой молока в домашних условиях и определение химических примесей в молоке

Следующие два способа, вполне применимые в домашнем хозяйстве, дают возможность с точностью определить, разбавлено ли молоко водой.

Первая проба основана на испытании молока 90°-ным спиртом. В пробирку или в чистую склянку наливают на одну часть по объему молока, две части 90°-ного спирта и взбалтывают смесь в течение 30 секунд, после чего тотчас же выливают небольшое количество взболтанной жидкости на стеклянное блюдечко, постах ленное на темном фоне. Если молоко не разбавлено водой, то по истечении 5-7 секунд, иногда даже раньше, в жидкости, вылитой на блюдечко, появятся хлопья (выделившийся из спиртовой сыворотки казеин). Если же хлопья появляются спустя значительно больший промежуток времени, значит, молоко разбавлено водой, притом тем в большем количестве, чем более требуется времени для появления хлопьев. Например, при разбавлении 20% (по объему) воды хлопья появляются спустя 30 секунд, при 40% - спустя 30 минут, а при 50% требуется уже не менее 40 минут.

Результат

Все три марки молока показали хороший результат, по истечении 5 секунд казеин выпал в осадок, значит, не разбавлены водой. Все три вида молока мы проверили на наличие крахмала раствором Люгойля. Присутствие крахмала доказывает посинение молока, так как этого не наблюдали, значит, крахмал не добавляли.

3.6. Обнаружение анионов второй группы

 Предварительно определяют присутствие анионов второй группы. С этой целью к 2-3 кап лям испытуемого раствора добавили 3-4 капли 2 н. раствора азот ной кислоты HNO3 и 2-3 капли раствора нитрата серебра AgN03 – группового реагента. Выпадение осадка указывает на наличие анионов второй аналитической группы. Добившись полного осаждения, осадок промыли его дистиллированной водой.

Растворение хлорида серебра и обнаружение хлорид-иона С1- 

Полученный осадок, который может содержать AgCl, AgBr, и Ag2S,обработали 1-2 мл 12-процентного раствора карбоната аммония (NН4)2СОз или таким же количеством реактива Фаургольта. При этом хлорид серебра перейдет в раствор в виде комплексной соли диаминоаргентахлорида [Ag (NН3)2С1]. Осадок отделите.  Разделили на две части. К первой части прибавили несколько капель азотной кислоты, ко второй - иодида калия. Помутнение раствора в первой и более интенсивное выпадение осадка во второй части указывает на присутствие хло рид-иона.

Частные реакции анио нов второй группы определение хлорид-иона С1-

Нитрат серебра AgNO3 образует с анионом С1- белый тво рожистый осадок хлорида серебра, нерастворимый в воде и кисло тах.

Осадок растворяется в аммиаке, при этом образуется комплек сная соль серебра [Ag (NНз)2]Сl. При действии азотной кислоты комплексный ион разрушается и хлорид серебра снова выпадает в осадок. Реакции протекают в такой последовательности:

С1- + Ag+ = AgCl

AgCl + 2NH40H = [Ag (NНз)2]Сl  + 2H20

[Ag (NНз)2]С1 + 2H+ = AgCl ¯ + 2NH4+  

Результат. Все образцы показали присутствие ионов хлора.

Выводы

Во время выполнения работы были получено следующие данные о молоке:

- экспериментально можно выделить составные компоненты молока, определить химические свойства молока;

- в Сабинской гимназии среди 9-11 классы 80%  учеников употребляют молоко, 20% не употребляют;

- домашнее молоко, то есть молоко из мини-фермы Сабинской гимназии показало наилучшие результаты по всем показателям;

- по мнению экспертов, чем выше массовая доля белка, тем качественнее молоко и  конечно, наилучший результат показало молоко с мини-фермы Сабинской гимназии;

- все три бренда молока успешно прошли испытания и соответствуют ГОСТу.

- несмотря на то, что молоко очень полезно, следует ограничить людям, страдающие аллергией, расстройством желудка;

- но главное, о пользе молока можно говорить и говорить…

           Пейте люди молоко – будете здоровы!

Отношение школьников к молоку  закладывается в семье. Польза молока известна давно, его свойства неоднократно были подтверждены на практике. Безусловно, бывает, что не всегда молоко соответствует своему истинному качеству, но это уже ошибка производителей, но никак не самого продукта.

Литература

1. Федеральный закон Российской Федерации от 12 июня 2008 г. N 88-ФЗ «Технический регламент на молоко и молочную продукцию». [Электронный ресурс] / www.yandex.ru. (дата обращения: 15.10.2010)

2. Скурихин И. М., Тутельян В. А.Таблицы химического состава и калорийности российских продуктов питания: справочник / М. 1999. 20 с.

3. Jones, Alicia Noelle Density of Milk. The Physics Factbook (2002).

4. Горбатова К. К. Химия и физика молока / изд. Гиорд, 2004. 63 с.

5. Охрименко О.В., Горбатова К.К., Охрименко А.В.Лабораторный практикум по химии и физике молока / М. 1983. 50 с.

6. Забодалова Л. А.Технико-химический и микробиологический контроль на предприятиях молочной промышленности / М. 2003. 42 с.

7. Окорокова Ю.И., Еремин Ю.Н. Гигиена питания – 3-е изд. / М. Медицина, с.198.

8. Логинов Н.Я. и др. АНАЛИТИЧЕСКАЯ ХИМИЯ / М.: Просвещение. 1975.

9. Полеес М.Э. и др. АНАЛИТИЧЕСКАЯ ХИМИЯ / М.: Медицина. 1987.  

                                                                                                 Приложение 1

Таблица 1. Отношение учащихся гимназии к молоку

Таблица 2. Результаты опытов по определению кислотности молока

Таблица 5. Результаты опытов по определению кислотно-кипятильной пробы

Таблица 3. Результаты опытов по определению количества белка и казеина молока

Таблица 4. Показания оценки качества молока по редуктазной пробе