Исследовательская работа по химии Определение содержания аскорбиновой кислоты в яблок



XXXVII Всероссийская научно-практическая конференция

школьников по химии

Исследовательская работа по химии

«Определение содержания аскорбиновой кислоты

в яблоках различных сортов с различным сроком хранения»



Работу выполнила:

ученица 9а класса

ГБОУ средняя школа № 529

Петродворцового района

Санкт-Петербурга

Чулкина Ирина Алексеевна

Руководитель:

учитель химии

Назаренко Ирина Анатольевна

Санкт-Петербург

2013 год

Содержание:

Введение

Основная часть

Физические и химические свойства аскорбиновой кислоты

2.2 История открытия аскорбиновой кислоты

Биологическая роль

2.4. Получение аскорбиновой кислоты

2.5. Содержание Витамина С в некоторых овощах, плодах, ягодах

Практическая часть

4. Вывод

Введение.

Витамины (от латинского слова vita- жизнь) — группа органическихсоединений разнообразной химической природы, необходимых для питаниячеловека, животных и других организмов в ничтожных количествах по сравнению с основными питательными веществами (белками, жирами, углеводами и солями), но имеющих огромное значение для нормального обмена веществ и жизнедеятельности.

Витамины либо входят в состав ферментов, либо являются компонентами ферментативных реакций. При отсутствии витаминов в организме нарушается деятельность ферментных систем, в которых они участвуют, а следовательно,- и обмен веществ. Известно несколько сот ферментов, в состав которых входят витамины, и огромное количество катализируемых ими реакций.

Открытие витаминов связано с именем русского ученого Н. И. Лунина,который в 1880 году экспериментально установил, что в пищевых продуктахимеются неизвестные факторы питания, необходимые для жизни. В развитиевитаминологии внесли свой вклад ученые Казимир Функ, Х. Эйкман, Ф. Г.Хопкинс; А. Сент-Дьери сделал открытия в области процессов биологического окисления, связанные в особенности с изучением витамина С. Аскорбиновая кислота, или витамин С (водорастворимый витамин, мощный антиоксидант), играет немаловажную роль в организме.

В организме человека (в отличие от животных) аскорбиновая кислота не синтезируется, поэтому мы должны получать этот витамин с пищей (в среднем около 70 мг в сутки).

Аскорбиновая кислота — органическое соединение, родственное глюкозе, является одним из основных питательных веществ в человеческом рационе, которое необходимо для нормального функционирования соединительной и костной ткани. Выполняет биологические функции восстановителя и кофермента некоторых метаболических процессов, является мощным антиоксидантом. Биологически активен только один из изомеров — L-аскорбиновая кислота, который называют витамином C. В природе аскорбиновая кислота содержится во многих фруктах и овощах.

Так же, Витамин С играет важную роль в регуляции окислительно-восстановительных процессов, участвует в синтезе коллагена и проколлагена, обмене фолиевой кислоты и железа, а также синтезе стероидных гормонов и катехоламинов. Аскорбиновая кислота также регулирует свертываемость крови, нормализует проницаемость капилляров, необходима для кроветворения, оказывает противовоспалительное и противоаллергическое действие.

Тема моей работы «Определение содержания аскорбиновой кислоты в яблоках различных сортов с различным сроком хранения». Я выбрала эту тему потому, что люблю фрукты, особенно яблоки, а как известно, в них содержится большое количество витамина С. Я решила определить его количество в яблоках различных сортов, и узнать, сохраняется ли его количество в яблоках при длительном хранении. Это и является целью моей работы. Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

Изучить физические и химические свойства витамина С;

Проанализировать влияние витамина С на организм человека;

Определить количество аскорбиновой кислоты в яблоках различных сортов с различным сроком хранения.

Данная тема исследования актуальна, так как аскорбиновая кислота играет в организме человека фундаментальную биохимическую и физиологическую роль. Она необходима для нормального развития соединительной ткани, процессов регенерации и заживления, устойчивости к различным видам стресса, укрепление иммунной системы и поддержания процессов кроветворения. Считается, что витамин С – злейший враг всех болезней.

Для написания работы я изучала и проанализировала научную, популярную, учебную и справочную литературу.



Основная часть.

Физические и химические свойства аскорбиновой кислоты.

Аскорбиновая кислота6Н8О6), или витамин С, обладает сильно выраженными восстановительными свойствами. Относится к группе водорастворимых витаминов. Устойчива в сухом виде в темноте. Водные растворы легко окисляются на воздухе до дегидроаскорбиновой кислоты, особенно в присутствии щелочей и следов меди или железа. Окислителями сначала окисляется обратимо до дегидроаскорбиновой кислоты, затем необратимо до 2,3-дикетогулоновой, а затем до щавелевой кислоты. Является восстановителем. Под действием соляной кислоты превращается в фурфурол. С растворами щелочей образует соли, с хлорангидридами высших жирных кислот — сложные эфиры, с катионами металлов (кальций, магний, железо (III)) — комплексы.

Аскорбиновая кислота — это белые кристаллы с резким кислым вкусом. Температура плавления аскорбиновой кислоты составляет 192 град. Цельсия (при нормальных условиях). Аскорбиновая кислота устойчива в твердом состоянии. Она нерастворима в диэтиловом эфире, трихлорметане, бензоле, петролейном эфире. Водные растворы аскорбиновой кислоты имеют pH ~ 3; действует как моноосновная кислота. Аскорбиновая кислота мощный восстановитель, легко окисляется многими окислителями.

Водные растворы аскорбиновой кислоты устойчивы при отсутствии кислорода. На воздухе растворы аскорбиновой кислоты устойчивы при pH 5-6, очень неустойчивы при щелочном pH.

Структурная формула аскорбиновой кислоты представлена на рисунке. Из рисунка видно, что в молекуле витамина С нет карбоксильной группы — носителя кислотных свойств в органической химии. Кислотные свойства этого вещества обусловлены лёгкой подвижностью водорода у третьего углеродного атома. Аскорбиновая кислота используется как донор атомов водорода в биологических системах.

Однако в природных продуктах содержится огромное количество органических кислот, поэтому определять витамин C методом нейтрализации нельзя. При определении витамина С резонно воспользоваться легкой окисляемостью этого вещества. Аскорбиновая кислота крайне легко окисляется, даже кислородом воздуха. Именно поэтому витамин С так быстро разрушается, особенно при контакте с металлами, которые катализируют процесс окисления. При окислении аскорбиновая кислота переходит в дегидроаскорбиновую, которая уже не проявляет витаминных свойств.

История открытия аскорбиновой кислоты.

Аскорбиновую кислоту открыл Сент-Дьери в 1928 году, который нашел ее в надпочечниках, капусте, красном перце и дал ей название «гексуроновая кислота», а в 1932 году было доказано, что именно отсутствие аскорбиновой кислоты в пище человека вызывает цингу.

В ряде случаев фармакологи возлагали на витамин С большие надежды, основанные прежде всего не на экспериментальных доказательствах клинической эффективности препарата, а на теоретических предпосылках, в первую очередь — относительно возможного антирадикального действия аскорбиновой кислоты.

В 1970 г. Лайнус Полинг опубликовал в Докладах национальной академии США статью «Эволюция и потребность в аскорбиновой кислоте», в которой выдвинул концепцию необходимости высоких доз витамина С, предполагая их оптимальными для здоровья. К этому выводу Полинг пришёл путём теоретических рассуждений на основе доступной ему в то время литературы. Полинг предполагал, что высокие дозы витамина С способны защитить человека от многих заболеваний, в частности вирусных (ОРВИгрипп) и онкологических. Витамин С также необходим для формирования волокон коллагена, для защиты тканей организма от свободных радикалов. Полинг предложил повысить ежедневную дозу витамина С в 100—200 раз. Сам он сообщал, что вместе с женой установил для себя дневную норму витамина С в 10 граммов.

В настоящее время мнение об эффективности низких доз (до 1000 мг) витамина С при простуде по прежнему не находит подтверждения, а эксперименты с дозировкой более 2000 мг/сут (согласно теории Полинга) так и не проведены. С другой стороны, что дозы аскорбиновой кислоты, существенно превышающие потребность, могут приводить к определённым физиологическим расстройствам также не доказаны.

В 1996 г. в Норвегии был принят закон, запрещавший продавать капсулы, содержавшие больше 250 мг аскорбиновой кислоты. За Норвегией в 1997 г. последовала и Германия. Ограничительные законы запрещали рекламу витаминов как лечебных препаратов против конкретных заболеваний, если не было необходимой для лекарств серии клинических испытаний. Эти законы, как оказалось, затрагивали интересы множества пищевых и фармакологических фирм. Поскольку витамины классифицировались в Европейском союзе как пищевые продукты, то для их поступления в коммерческую продажу никаких клинических испытаний не требовалось.

В 2005 г. Европейский суд принял решение об ограничениях дозировок препаратов витамина С в странах ЕС с 1 августа 2005 г. Изменены формулировки рекомендаций (слова «лечит», «излечивает», «продлевает» и т. п. заменены на «способствует сохранению», «защищает»).

Высказанные Л. Полингом надежды на активацию защитных сил с помощью витамина С, способствующую излечению от рака, также не нашли явного подтверждения. Более того, доказано, что при лучевой терапии использование аскорбиновой кислоты приводит к повышенной устойчивости опухолевых клеток. Существуют исследования,  в которых доказывалось противораковое действие витамина С примерно на 75 % раковых клеток, без воздействия на здоровые клетки. При этом рост опухоли замедлялся на 41-53 %

Биологическая роль.

Аскорбиновая кислота участвует в окислительно-восстановительных процессах, регуляции углеводного обмена, оказывает влияние на обмен аминокислот ароматического ряда, метаболизм тироксина, биосинтез катехоламинов, стероидных гормонов и инсулина; необходима для свертывания крови, синтеза коллагена и проколлагена, регенерации соединительной и костной ткани. Нормализует проницаемость капилляров. Способствует абсорбции железа в кишечнике и принимает участие в синтезе гемоглобина. L-изоаскорбиновая, или эриторбовая, кислота используется в качестве пищевой добавки E315.

В фармакологии применяется как общеукрепляющее и стимулирующее иммунную систему средство при различных болезнях (простудные, онкологические и т. д.), а также профилактически при недостаточном поступлении с пищей, например, в зимне-весенний период. Также она вводится при отравлении угарным газом.

Аскорбиновая кислота и ее натриевая (аскорбат натрия), кальциевая и калийная соли применяются в пищевой промышленности в качестве антиоксидантов Е300 — E305, предотвращающего окисление продукта.

Аскорбиновая кислота участвует в образовании коллагена, серотонина из триптофана, образование катехоламинов, в синтезе кортикостероидов. Также участвует в превращении холестерина в желчные кислоты.

Витамин С восстанавливает убихинон и витамин Е. Стимулирует синтез интерферона, следовательно, участвует в иммуномодулировании. Переводит трёхвалентное железо в двухвалентное, тем самым способствует его всасыванию, тормозит гликозилирование гемоглобина, тормозит превращение глюкозы в сорбит.

Недостаток витамина С проявляется следующими симптомами: боли в мышцах, общая слабость, вялость, апатия, подавленное состояние, кровоточивость десен, мелкоточечные кровоизлияния около волосяных фолликулов, особенно на ногах, кожа становится сухой, шелушащейся.

При остром недостатке витамина С: выпадают зубы, отмечаются кровоизлияния в подкожную клетчатку, боли в области сердца, гипотония, нарушения деятельности желудка, кишечника. Наблюдается наклонность к гипохромной анемии, изменения секреторной и моторной функций желудка, дискинезия кишечника.

Под влиянием больших доз аскорбиновой кислоты могут развиться: бессонница, беспокойство, чувство жара, головная боль, понос, повышенное артериальное давление, прерывание беременности.

Заболевания, при которых требуется дополнительное введение витамина С: для профилактики и лечения цинги, при кровотечениях (маточных, легочных, носовых, геморрагических диатезах, кровотечениях, возникающих при лучевой болезни), при различных интоксикациях и инфекционных заболеваниях, нефропатии беременных, болезни Аддисона, передозировке антикоагулянтов, переломах костей и длительно незаживающих ранах, дистрофии, соблюдении редукционных диет, в период реконвалесценции, беременности и кормления грудью, при повышенных умственных и физических нагрузках, а также для неспецифической профилактики инфекционных заболеваний.

Побочные эффекты при применении аскорбиновой кислоты:

Со стороны ЦНС: головная боль, чувство усталости, бессонница.

Со стороны пищеварительной системы: спазмы желудка, тошнота и рвота.

Аллергические реакции: описаны единичные случаи кожных реакций и проявлений со стороны дыхательной системы.

Со стороны мочевыделительной системы: при применении в высоких дозах — гипероксалурия и формирование почечных камней из оксалата кальция.

Аскорбиновую кислоту с осторожностью назначают больным с гиперкоагуляцией, тромбофлебитом и склонностью к тромбообразованию, а также при сахарном диабете. При мочекаменной болезни суточная доза аскорбиновой кислоты не должна превышать 1 г. При использовании аскорбиновой кислоты в высоких дозах необходим контроль функции почек и уровня АД, а также функции поджелудочной железы. недостаток витамина С в рационе беременных может быть опасным для плода, однако применение его в высоких дозах в период беременности также может отрицательно повлиять на развитие плода. Аскорбиновая кислота проникает в грудное молоко, поэтому в период кормления грудью витамин С следует применять под контролем врача.

Таким образом, можно сделать вывод, что:

Витамин С укрепляет соединительные ткани, разглаживает стенки сосудов, начиная от толстых вен и кончая микроскопическими капиллярами, помогает при варикозном расширении вен и геморрое, устраняет складки и морщины;

необходим для здоровья зубов, десен и костей;

ускоряет заживление ран и переломов, а также рубцевание ткани;

предотвращает авитаминоз и цингу;

является одним из основных питательных антиоксидантов;

укрепляет иммунитет;

помогает избежать простудных заболеваний и ускоряет излечение;

улучшает усвоение железа

Получение аскорбиновой кислоты.

Синтетически аскорбиновую кислоту получают из глюкозы. У растений она синтезируется из различных гексоз (глюкозы, галактозы). У большинства животных (из галактозы), за исключением приматов и некоторых других животных (например, морских свинок), которые получают её с пищей.

Также как у высших приматов (сухоносых обезьян), ген, отвечающий за образование одного из ферментов синтеза аскорбиновой кислоты, нефункционален. Однако, например, в организме кошки (как и у многих других млекопитающих) витамин C синтезируется (из глюкозы).

«Аскорбиновая кислота» производится как биологически активная добавка под названием «Аскорбинка». В состав этой добавки входит аскорбиновая кислота. Люди должны получать аскорбиновую кислоту с пищей. Физиологическая потребность для взрослых — 90 мг/сутки (беременным женщинам рекомендуется употреблять на 10 мг больше, кормящим — на 30 мг). Физиологическая потребность для детей — от 30 до 90 мг/ сутки в зависимости от возраста. Верхний допустимый уровень потребления в России — 2000 мг/сутки.

Содержание Витамина С в некоторых овощах, плодах, ягодах.

Больше всего витамина С содержат свежие фрукты, овощи, зелень.  Шиповник, облепиха, черная смородина, красный перец — настоящие кладовые этого витамина. Продукты животного происхождения практически его не содержат.

Следует помнить, что содержание всех витаминов, и особенно витамина С, в растениях зависит от сорта, района выращивания, характеристики почвы, освещения и т. д. Кроме того, содержание витамина С снижается при хранении в связи с наличием в овощах и фруктах ферментааскорбиназы, разрушающего аскорбиновую кислоту.

В состав кожуры цитрусовых входят биофлавоноиды, которые способствуют усвоению и удержанию витамина С. Витамин С, содержащийся в плодах шиповника, также содержит биофлавоноиды и другие ферменты, которые помогают лучшему его усвоению. Наиболее богаты аскорбиновой кислотой плоды свежего шиповника (650 мг/100 г), болгарского красного перца (250 мг/100 г), чёрной смородины и облепихи (200 мг/100 г), яблоки содержат (165 мг/100 г), перец зелёный сладкий и петрушка (150 мг/100 г), брюссельская капуста (120 мг/100 г), укроп и черемша (колба) (100 мг/100 г), земляника садовая (60 мг/100 г), цитрусовые (38-60 мг/100 г).

Содержание витамина С в некоторых овощах, плодах и ягодах

(на 100 г съедобной части продукта)

 

Продукт

Содержание витамина, мг

Продукт

Содержание витамина, мг

Свекла

10

Капуста белокочанная

45

Морковь

5

Шиповник (сухой)

1200

Груша

5

Черная смородина

200

Айва

23

Апельсины

60

Персики

10

Лимоны

40

Гранат

4

Брусника

15

Черешня темноокрашенная

15

Клюква

15

Малина

25

Черноплодная рябина

15

Земляника

60

Крыжовник

30

Вишня

15

Щавель

43

Слива

10

Шпинат

55

Виноград (черный)

6

Укроп

100

Яблоки зимние

16

Петрушка (зелень)

150

Картофель

20

Сельдерей (зелень)

38

 

При длительном хранении овощей, фруктов и ягод их витаминная ценность снижается: в пищевой зелени через сутки остается 40-60% первоначального количества витамина, в яблоках через 3 месяца — около 85%, через полгода — 75%. Сохранность витамина С зависит также от способа кулинарной обработки продуктов. Длительная термическая обработка (варка, тушение и т. п.) в значительной степени разрушает его и даже приводит к полной потере витаминной ценности изготовленных таким образом блюд. В большей степени обеспечивает витаминную сохранность кратковременное температурное воздействие, например, обычная жарка, жарка в современных духовках, генерирующих тепло УВЧ-полем. С этой же целью рекомендуется сокращать время варки путем погружения продуктов в кипящую воду. Так, если очищенный картофель залить холодной водой и варить, то разрушается 35% содержащегося в нем витамина, если же его погрузить в уже кипящую воду, — только около 7%.

В связи со значительной потерей витамина рекомендуется варка овощей в предварительно подсоленной воде в кожуре. В картофеле, например, сваренном в мундирах (при погружении его в кипящую подсоленную воду), витамин сохраняется практически полностью. Разрушающе действуют на витамин С некоторые металлы, поэтому для приготовления пищи лучше брать эмалированную, алюминиевую, из нержавеющей стали.

Разрушают витамин в ряде случаев соление и маринование, поскольку во всех овощах, фруктах и ягодах (кроме цитрусовых) наряду с витамином С в неактивной форме содержится разрушающий его антивитамин — фермент аскорбиназа. Термическая обработка разрушает аскорбиназу даже при кратковременном воздействии, поэтому, чтобы лучше сохранить витамин С, достаточно одноминутного ошпаривания продуктов кипятком или паром.

Практическая часть.

Цель:  Определить в условиях школьной лаборатории наличие витамина С в яблоках с различным сроком хранения.

 Гипотеза: При хранении витамина С его содержание быстро снижается.

Предмет исследования: аскорбиновая кислота (витамин С).

Объект исследования: яблоки с различными сроками хранения.

Методы исследования: Для определения содержания аскорбиновой кислоты используют различные методы окислительно-восстановительногo титрования. Наиболее часто в качестве окислителя применяют натриевую соль 2,6-дихлорфенолиндофенола (краску Тильманса), которая одновременно является индикатором. Поскольку в школьном кабинете химии такой реактив отсутствует, мы использовали для определения содержания аскорбиновой кислоты один из вариантов иодометрии: применили в качестве рабочего раствора — раствор йода, который готовили из 5 % аптечной йодной настойки. Взаимодействие аскорбиновой кислоты с йодом происходит по уравнению:

С6Н8О6 + I2 = С6Н606 + 2 НI.

Для проведения эксперимента использована методика окисления аскорбиновой кислоты йодом (титриметрический метод анализа).

Оборудование: пипетка, химические стаканы, мерный цилиндр.



Реактивы: йод, крахмальный клейстер, вода, 1-% раствор соляной кислоты.Ход работы:

Образец 1. Свежесорванные яблоки (октябрь)

А1.1. Антоновка

А1.2. Семеренко

А1.3. Слава Победителю

Образец 2. Яблоки, хранящиеся 4 месяца (январь)

А2.1. Антоновка

А2.2. Семеренко

А2.3. Слава Победителю

Образец 3. Яблоки, хранящиеся 8 месяцев (май)

А2.1. Антоновка

А2.2. Семеренко

А2.3. Слава Победителю

1) Отмеряем 20 мл отжатого сока яблок и разбавляем его водой до объёма 100 мл;2) Добавляем 1 мл крахмального клейстера;3) Добавляем по каплям 5 % р-ра йода до появления устойчивого синего окрашивания, не  исчезающего в течении 10-15 сек.Расчёты:    

Как узнать, сколько мы израсходовали йодной настойки?  Капли – это не единицы измерения … Мы воспользуемся вполне точным методом, хотя и более долгим. С помощью той же пипетки посчитаем, сколько капель содержится в 1 мл. Зная объём одной капли, можно довольно точно  определить объём раствора йода, израсходованного на титрование аскорбиновой кислоты. Концентрация раствора йода нам известна: 1 мл его 5%-ного раствора соответствует 35 мг аскорбиновой кислоты.

Образец 1.

1.1.Антоновка1 мл р-ра йода – 20 капель р-ра йодаХ мл р-ра йода – 13 капель р-ра йода,Отсюда следует, что на окисление аскорбиновой кислоты потребовалось 0,65 мл йода1 мл 5 % р-ра йода – 35 мг аскорбиновой кислоты0,65 мл 5 % р-ра йода – у мг аскорбиновой кислоты =>  22, 75 мг

1.2.Семеренко

1 мл р-ра йода – 20 капель р-ра йодаХ мл р-ра йода – 12 капель р-ра йода,Отсюда следует, что на окисление аскорбиновой кислоты потребовалось 0,6 мл йода1 мл 5 % р-ра йода – 35 мг аскорбиновой кислоты0,6 мл 5 % р-ра йода – у мг аскорбиновой кислоты =>21 мг

1.3.Слава победителю

1 мл р-ра йода – 20 капель р-ра йодаХ мл р-ра йода – 11 капель р-ра йода,Отсюда следует, что на окисление аскорбиновой кислоты потребовалось 0,55 мл йода1 мл 5 % р-ра йода – 35 мг аскорбиновой кислоты0,55 мл 5 % р-ра йода – у мг аскорбиновой кислоты =>  19,25 мг

Образец 2.

2.1. Антоновка

1 мл р-ра йода – 20 капель р-ра йодаХ мл р-ра йода – 10 капель р-ра йода,отсюда следует, что на окисление аскорбиновой кислоты потребовалось 0,5 мл йода1 мл 5 % р-ра йода – 35 мг аскорбиновой кислоты0,5 мл 5 % р-ра йода – у мг аскорбиновой кислоты =>  17, 5 мг

2.2. Семеренко.1 мл р-ра йода – 20 капель р-ра йодаХ мл р-ра йода – 9 капель р-ра йода,отсюда следует, что на окисление аскорбиновой кислоты потребовалось 0,45 мл йода1 мл 5 % р-ра йода – 35 мг аскорбиновой кислоты0,45 мл 5 % р-ра йода – у мг аскорбиновой кислоты =>  15,7 5 мг2.3. Слава победителю.1 мл р-ра йода – 20 капель р-ра йодаХ мл р-ра йода – 7 капель р-ра йода,отсюда следует, что на окисление аскорбиновой кислоты потребовалось 0,35 мл йода1 мл 5 % р-ра йода – 35 мг аскорбиновой кислоты0,35 мл 5 % р-ра йода – у мг аскорбиновой кислоты =>  12,2 5 мг

Образец 3.

3.1. Антоновка

1 мл р-ра йода – 20 капель р-ра йодаХ мл р-ра йода – 7 капель р-ра йодаотсюда следует, что на окисление аскорбиновой кислоты потребовалось 0,35 мл йода1 мл 5 % р-ра йода – 35 мг аскорбиновой кислоты0,35 мл 5 % р-ра йода – у мг аскорбиновой кислоты => 12,25 мг



Страницы: 1 | 2 | Весь текст




sitemap
sitemap