Исследовательская работа " Сравнительный анализ витамина С в плодах"

 «Сравнительный анализ витамина С в плодах».

Районная научно – практическая конференция

«Юные исследователи окружающей среды»» 2010 год.

Направление: ботаника и экология растений

Автор: Васькина Елена, ученица 10 класса

Руководитель: Баянова И.А., учитель биологии.

Введение

                        «Витамин С имеет такое огромное значение для  нашего    здоровья, что я даже не припоминаю болезни, при которой прием этого витамина не приведет к каким-либо улучшениям. Какую болезнь ни возьми, будь то  простуда или рак, гипертония или астма, во всех случаях можно рекомендовать прием этого витамина...»
                                                                                       Доктор Роберт Аткинсон

В настоящее время, когда ритм жизни чрезвычайно высок и на здоровье человека влияет множество неблагоприятных факторов, особенно важно иметь полноценный рацион питания. Одним из жизненно важных компонентов рациона являются витамины. Отсутствие витаминов в пище приводит к повышенной утомляемости и ряду заболеваний. Особо высока потребность организма человека в витамине С (аскорбиновая кислота), так как он необходим 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, но в организме человека это жизненно важное вещество не синтезируется. Человек должен получать аскорбиновую кислоту с пищей. Именно поэтому проведенная мною работа направлена на выявление содержания витамина С в плодах.

  Цель работы: Проверить наличие аскорбиновой кислоты в продуктах, которые мы часто употребляем в пищу.

В соответствии с целью я сформулировала следующие задачи:

1.     Познакомиться с физическими и химическими свойствами аскорбиновой кислоты.

2.     ознакомиться с методикой определения витамина С;

3.     исследовать содержание витамина С в рассмотренных плодах иодометрическим методом.

4.     Этим же методом исследовать содержание витамина С в различных сортах яблок.

Методы исследования:

·          анализ научной и методической литературы;

·          постановка химического эксперимента по изучению содержания аскорбиновой кислоты

·          анализ полученных данных.

Обзор литературы:

История открытия витамина C (аскорбиновая кислота)
Впервые в чистом виде витамин С был выделен в 1928 году, а в 1932-м было доказано, что именно отсутствие аскорбиновой кислоты в пище человека вызывает цингу.
В те далекие времена эта болезнь особенно поражала мореплавателей. Сильные, отважные моряки были бессильны перед цингой, которая к тому же часто вела к смертельному исходу. Болезнь проявлялась общей слабостью, кровоточивостью десен, вследствие чего выпадали зубы, появлялась сыпь, кровоизлияния на коже. Но все же был найден путь излечения. Так, моряки, следуя примеру индейцев, стали пить водный экстракт сосновой хвои, который является кладезем витамина C (аскорбиновой кислоты). В XVIII веке хирург британского флота Дж. Линд показал, что болезнь моряков можно излечить, добавив в их рацион питания свежие овощи и фрукты. Интересен еще другой факт: Альберт фон Сент- Дьердь, первооткрыватель витамина C (аскорбиновой кислоты), на самом деле открыл целый комплекс витаминов и показал, что с рутином и биофлавоноидами действие витамина С (аскорбиновой кислоты) становится особенно мощным.
Получение
Синтезируется растениями (из галактозы) и большинством животных (из глюкозы), за исключением приматов и некоторых других животных (например, морских свинок), которые получают её с пищей. Синтетически получают из глюкозы.
Авитаминоз
Среди симптомов нехватки в организме витамина С находятся слабость иммунной системы, кровоточивость дёсен, бледность и сухость кожи, замедленное восстановление тканей после физических повреждений (раны, синяки), потускнение и выпадение волос, ломкость ногтей,боли в ступнях.
Гипервитаминоз
Избыток витамина C может вызывать раздражение мочевого тракта, кожный зуд, понос.
Пищевая промышленность
Аскорбиновая кислота и ее натриевая соль (аскорбат натрия) применяется в пищевой промышленности в качестве консерванта Е300, предотвращающего окисление продукта. Является безопасной пищевой добавкой.

Биохимическая роль

Витамин С принимает весьма активное участие в биохимических процессах, как в составе ферментных систем, так и в виде свободной аскорбиновой кислоты. Главная «обязанность» этого витамина заключается в том, чтобы перераспределять атомы водорода между различными участками сложного «химического хозяйства» клеток. Такая роль витамина С вытекает из его свойства переходить в обратимо-окисленную форму с выделением двух атомов водорода. Потребность в акцепторах – переносчиках атомов водорода при биохимических превращениях – довольно велика, поэтому не только одна аскорбиновая кислота, но и целый ряд других веществ занимаются «перевозками» водорода. Аскорбиновая кислота, например, переносит водород к тем участкам, где происходят процессы фосфорилирования аденозинфосфорной кислоты, а «обратным рейсом» может забрать водород, выделяющийся в результате сложного процесса окисления аминокислоты – тирозина.

Витамин С оказывает активирующее влияние на целый ряд ферментов. Он активирует катепсин, амилазу, липазу крови.

Витамин С оказывает влияние на синтез хондромукоида, недостаток которого в организме приводит к нарушению эластичности и проницаемости кровеносных сосудов. Если в организме существует нехватка витамина С – кофактора гидроксилаз, то синтезируется неполноценный коллаген. Прежде всего, от этого страдает сосудистая стенка, в которую он входит. Прочность, обеспечиваемая коллагеном, понижается. Развивается геморрагический синдром – повышенная кровоточивость. С этим же эффектом связано и то, что аскорбиновую кислоту рекомендуют принимать на начальных стадиях заболеваний типа гриппа. Особенность патологического воздействия вируса гриппа на организм заключается в увеличении проницаемости стенки сосудов, что вызывает множественные кровоизлияния в легких (причина большинства осложнений при гриппе). Если опосредованно через витамин С увеличить и улучшить синтез коллагена, то осложнений можно избежать.

Многообразие функций аскорбиновой кислоты в животном организме не ограничивается сказанным выше. Но и этого материала достаточно, чтобы убедиться в той важной роли, которую играет витамин С для нормального течения биохимических процессов и, в конечном счете, для сохранения нашего здоровья.

Источники витамина С и способы его хранения

Животные продукты довольно бедны аскорбиновой кислотой. В мышцах, например, содержится всего 0,9 мг % витамина С. Немного аскорбиновой кислоты имеется и в молоке. Причем женское молоко в три-четыре раза богаче витамином С, чем коровье, которое по этому не может полностью заменить молоко матери при вскармливании ребенка.

Наиболее богатыми источниками витамина С являются растения.

Существует целый ряд веществ, предохраняющих витамин С от окисления. К ним относятся различные сернистые соединения и некоторые производные пурина, такие, как ксантин, мочевина. Добавление к растворам аскорбиновой кислоты аминокислот и белков также повышает стабильность витамина С за счет связывания ионов меди в виде малоионизированных  комплексных соединений, не обладающих свойствами катализатора.

Сахар также способствует большей сохранности витамина С, но в зависимости от реакций среды механизм стабилизирующего действия сахара различен. В щелочной среде сахароза образует с ионами меди соединения, не обладающие каталитической активностью, в кислой же среде высокое содержание сахара повышает вязкость раствора и уменьшает скорость диффузии кислорода из воздуха

Материалы и методики:

Объекты исследований отбирались по двум критериям:

1)    Количественное содержание витаминов в пищевом продукте;

2)    Частота и количество употребляемого в пищу продукта с учетом его технологической обработки.

Руководствуясь данными критериями, нами были выбраны следующие продукты:

o   Апельсины;

o   Картофель;

o   Яблоки;

o   Плоды шиповника;

o   Капуста ( квашенная).

Моя работа основана на определении аскорбиновой кислоты методом йодометрии.

Сущность метода. При окислении аскорбиновой кислоты раствором йода протекает реакция по следующей схеме:

Оборудование. Фарфоровая ступка с пестиком, пипетка (или бюретка), учебные весы.

Реактивы. Спиртовой раствор йода (0,125%-й раствор), раствор крахмала, разбавленный раствор соляной кислоты.

Приготовление раствора крахмала. 1 г крахмала развести в небольшом количестве воды и вылить в стакан кипятка, прокипятить 1 мин. Приготовленный раствор хранить в холодильнике не более 1 недели.

Приготовление спиртового раствора йода. Взять аптечный раствор йода (5%-й), разбавить в 40 раз, при этом получится 0,125%-й раствор. 1 мл данного раствора соответствует 0,875 мг аскорбиновой кислоты.

Прежде чем определять содержание аскорбиновой кислоты в растительных объектах, методику анализа отрабатывают на растворе чистой аскорбиновой кислоты.

Для этого берут 0,5 г аптечной аскорбиновой кислоты без глюкозы, растворяют ее в 500 мл воды. При этом молярная концентрация аскорбиновой кислоты составит 0,0054 моль/л. Затем в колбу для титрования отмеряют 20 мл полученного раствора, добавляют 100мл воды, 2 мл раствора крахмала и титруют раствором йода до появления синей окраски. На основе уравнения реакции вычисляют концентрацию раствора аскорбиновой кислоты по формуле.

Можно произвести и обратный расчет. Зная количество кислоты, определить, действительно ли массовая доля йода в аптечной настойке составляет 5 %. Этот метод анализа используют для определения йода и других окислителей и называют аскорбинометрией.

Ход определения.

Для определения навеску весом 10 г грубо измельчают, переносят в ступку, заливают 1% раствором соляной кислоты (не более 20 мл) и растирают до однородной массы и затем переносят в мерную колбу на 100 мл. Обмывают ступку и доводят раствор до метки 2% раствором метафосфорной или 1%-2% раствором щавелевой кислоты, оставляют стоять на 10 минут и быстро отфильтровывают в сухую коническую колбу. Затем отбирают в колбы 3 парал­лельные пробы по 10 мл.

В параллельные пробы добавляют маленький кристаллик йодистого калия (не более 0,1 г) и несколько капель (5 капель) 1 % раствора крахмала и оттитровывают из бюретки 0,001 Н раствором йодновато-кислого калия до слабо синего окрашивания. Применение больших концентраций иодистого калия недопустимо, ибо при высоких концентрациях этой соли сильно тормозится окисление аскорбиновой кислоты йодом.

Соляная кислота извлекает из объекта исследований как свободную, так и связанную аскорбиновую кислоты. Щавелевая кислота повышает стойкость аскорбиновой кислоты в экстракте.

Все операции по определению аскорбиновой кислоты следует проводить быстро (в течение 10 минут).

Пример расчета:

Навеска - 10 г. Объём -100 мл. Объём, взятый для титрования - 10 мл: На титрование 10 мл испытуемого раствора пошло - 3,5 мл KJO₃

Разведение:

10 г на 100 мл - 10 мл- 3,5 мл, а 1 мл - 0,088 мг аскорбиновой кислоты. Следовательно, 3,5 мл ∙ 0,088 мг - 0,308 мг в 10 мл,

а в 100 мл - 3,08 мг аскор­биновой кислоты или в 10 г - 3,08 мг, в 100 г вещества будет 30,8 мг % аскор­биновой кислоты.

Формула расчёта

Расчёт содержания аскорбиновой кислоты (Р) в исследуемом материале производится по следующей формуле :

Р = V (KIO₃) ∙ 0,088 ∙ 100 = а ∙ 8,8 мг/100г

        0,001Н

С учетом среднеквадратического отклонения (σ = ), где D – дисперсия выборки, и погрешности оценки среднего (m = ), где N – число измерений; t = 4,3, рассчитывается средний показатель содержания аскорбиновой кислоты (мг/100 г продукта).

Результаты исследований:

В ходе проведенной работы была освоена методика, позволяющая оценить содержание витамина С в исследуемых продуктах питания. Кроме того, была прослежена динамика изменения содержания аскорбиновой кислоты при хранении плодов и их термической обработке.

Выводы:

1.                        Метод иодометрии достаточно точно позволяет определить содержание природных восстановителей, таких как аскорбиновая кислота, что, на наш взгляд, может способствовать дальнейшему развитию данного направления в биохимии плодоводства.

2.                        Наиболее богаты витамином С свежие апельсины и сладкий отвар шиповника, что полностью согласуется со справочным материалом.

3.                        Аскорбиновая кислота легко разрушается под воздействием кислорода воздуха.

4.                        Исходя из полученных результатов, можно порекомендовать в зимне-весенний период в целях удовлетворения потребности организма в витамине С включить в ежедневный рацион питания 2 – 3 апельсина или стакан отвара плодов шиповника.

5.                        Наиболее богаты витамином С яблоки сортов – Семеринка и Джонатан.

6.                В соответствии со средним содержанием витамина                 С в яблоках и средней массой плода, можно      порекомендовать в целях удовлетворения потребности организма в витамине С включить в ежедневный рацион               питания 1-2 яблока.

7.                        Я хотела бы продолжить исследование  фруктов и овощей на содержание  биологически активных веществ, чтобы получить наиболее объективную картину использования их в целях развития лечебно – профилактического питания.

Список используемой литературы:

1.     Альбертс Б. и др. Молекулярная биология клетки. М.: Мир, 1986

2.     Биологическая химия. Учебник для пед. ин-тов. – М.: Просвещение, 1970.

3.     Ленинджер А. Основы биохимии. М.: Мир, 1985.

4.     Мецлер Д. Биохимия. М.: Мир, 1980

5.     Ольгин О. Опыты без взрывов. – М.: Химия, 1986.

6.     Рысс С. М. Витамины. – Л.: МЕДГИЗ, 1955.

7.     Сало В. М. Витамины и жизнь. – М.: Наука, 1969

8.     Скурихин И. М., Нечаев А. П. Все о пище с точки зрения   химика. – М.: Высшая школа, 1991.

9.     Страер Л. Биохимия. М.: Мир, 1984