МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ

ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования

«Дальневосточный федеральный университет»

(ДВФУ)

ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА 

На тему: КАЧЕСТВЕННЫЙ АНАЛИЗ ШОКОЛАДА

Выполнили: Храмченко Максим Сергеевич,

         Ихтонов Глеб Владимирович

Ученики 11 «Б» класса Гимназии ДВФУ 

Руководитель: учитель биологии и химии Гимназии ДВФУ Труханенко А.В.

г. Владивосток 2023г.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………………………….3

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ …...................................                                                             4-7

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ .........................                                                               7-11

ВЫВОДЫ И ЗАКЛЮЧЕНИЕ                                                                                                  12

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ                                                                                                         13

ПРИЛОЖЕНИЯ……………………………………………………………………………….14-19

Введение 

Актуальность: в следствии низкокачественного производства шоколада, возникла необходимость рассмотреть его состав и влияние на организм человека  Цель: оценить состав и влияние шоколада на организм человека.

Задачи:

1.     Ознакомиться с историей появления шоколада в мире и в России;

2.     Изучить состав шоколада; а также заменитель шоколада кэроб;

3.     Подготовить пробы для экспериментальной части;

4.     Определить температуру плавления проб и pH среды;

5.     Обнаружить белки, жиры, углеводы, теобромин и кофеин во взятых пробах, методом качественного анализа;

6.     Сделать выводы и сформулировать заключение; Методы исследования:

1.     Качественный анализ;

2.     Химическая обработка; 3. Микроскопический метод;

4. Сравнение. 

Исследовательская работа проводилась на базе Гимназии ДФВУ в течении 6 месяцев.

Теоретическая часть.

Шокола́д — кондитерское изделие на основе масла какао, являющегося продуктом переработки какао-бобов — семян шоколадного дерева, богатых теобромином и кофеином.

Изделие получило широкое распространение во всём мире, став одним из самых популярных типов еды; оно часто применяется в кулинарии. Шоколад входит в состав большого количества продуктов — преимущественно десертных, таких как торты, пудинги, муссы, шоколадные пирожные и печенья. Многие конфеты наполнены или покрыты подслащённым шоколадом; также твёрдые плитки шоколада и батончики, покрытые шоколадом, едят в качестве «закускиперекуса». Шоколад в виде подарков выпускается в различных формах и является традиционным на некоторых праздниках, таких как Пасха и День святого Валентина. Кроме того, шоколад используется в горячих и холодных напитках, таких как шоколадное молоко и горячий шоколад.

Шоколадные изделия часто содержат ароматические добавки (кофе, спирт, коньяк, ванилин, перец, корицу), пищевые добавки (изюм, орехи, вафли, цукаты) или начинку.

Но как же все пришло к такому столь обширному разнообразию изделий? Отвечая на этот вопрос, стоит обратиться к истории первого упоминания.

Родиной шоколада, как и дерева какао, является Центральная и Южная Америка. Индейцы майя, а потом и ацтеки на протяжении многих столетий смешивали молотые и обжаренные какао-бобы с водой, а затем в эту смесь добавляли горький перец. В итоге получали горьковатый, острый пенистый напиток высокой жирности, который пили холодным. Для такого шоколада использовались сосуды со специальным носиком. Напиток пили не только для удовольствия (обычно в жаркую погоду), но и для излечения от различных болезней, а также для придания сил.

По наиболее часто встречающейся версии, слово «шоколад» происходит от ацтекского слова xocolātl (щоколатль), что буквально означает «горькая вода». Исходное слово xocolātl, однако, не встречается ни в одном из текстов колониального периода.

В Европе напиток из какао известен с 1520-х годов; первым из европейцев его отведал конкистадор Эрнан Кортес. Вместо холодного и горького, этот напиток в Европе превратился к началу XVII века в горячий и сладкий. Несмотря на его популярность, дороговизна сырья ограничивала потребление горячего шоколада достаточно узким кругом наиболее состоятельных людей.

Современный период в истории шоколада открыл голландский химик Конрад Йоханнес ван Хаутен, запатентовавший в 1828 году недорогой способ выжимки масла какао из тёртого какао. Это открытие позволило создавать твёрдый шоколад, который постепенно вытеснил из рациона европейцев жидкий шоколад. Принято считать, что первый плиточный шоколад был произведён в 1842 году в Бристоле (Великобритания), однако годом ранее французский кондитер Жан Пьетре уже получил твёрдый шоколад.

В 1875 году Даниэль Петер из Веве, город на западе Швейцарии, после многих неудачных экспериментов, наконец, сумел, добавив в число компонентов сухое молоко, получить первый молочный шоколад; вскоре производство этого продукта наладил его партнёр Анри Нестле. Ещё через 4 года другой швейцарец, Родольф Линдт, первым освоил конширование шоколадной массы. Эти открытия позволили швейцарским кондитерам надолго стать законодателями мод в производстве шоколада.

Исследователи считают, что в России горячий шоколад стал популярен во времена Екатерины II. Пить его любила и сама императрица, и ее приближенные. Например, о Григории Потемкине говорили, что он каждый день «пять-шесть раз пил то кофе, то шоколад, закусывая ветчиной или цыпленком».

В екатерининскую эпоху шоколад все еще оставался очень дорогим и был доступен только высшему обществу. Дворяне более низкого ранга стали пить его только в XIX столетии, когда появились более доступные по цене какао-порошок и свекловичный сахар. С этого времени горячий шоколад часто упоминался в классической литературе. Его заказывали в трактирах герои повестей”Нос” Николая Гоголя и «Двойник» Федора Достоевского.

После революции шоколад долгое время считался буржуазным лакомством, чуждым советской идеологии. Только в начале 1960-х годов появилась новая технология, которая позволяла производить качественные и доступные по цене плитки. Вскоре в советских магазинах начали продавать шоколад, «Аленка» в обертке с изображением голубоглазой маленькой девочки в пестром платке. На сегодняшний день четырьмя ведущими странами-производителями шоколада являются Швейцария, Германия, Бельгия, Италия и Польша.

Швейцария начала производить шоколад в 17 веке, и швейцарцы являются крупнейшими потребителями шоколада на душу населения.

А Бельгия является одним из крупнейших производителей, и большая часть шоколада по-прежнему производится вручную.

Общий состав шоколада:

В состав настоящего шоколада входят:

тертое какао; масло какао; сахарная пудра;

добавки (молоко, изюм, орехи и др.); ароматизаторы (ванилин, мята, и др.).

Согласно последнему на данный момент стандарту на шоколад – ГОСТ 317212012:

•      Шоколад: Кондитерское изделие, получаемое на основе какао-продуктов и сахара, в составе которого не менее 35% общего сухого остатка какао-продуктов, в том числе не менее 18% масла какао и не менее 14% сухого обезжиренного остатка какао-продуктов.

•      Молочный шоколад: Кондитерское изделие, получаемое на основе какаопродуктов, сахара, молока и (или) продуктов его переработки, в составе которого не менее 25% общего сухого остатка какао-продуктов, не менее 2,5% сухого обезжиренного остатка какао-продуктов, не менее 12% сухих веществ молока и (или) продуктов его переработки, не менее 2,5% молочного жира и не менее 25% общего жира.

•      Несладкий шоколад: Кондитерское изделие, получаемое на основе какаопродуктов, которое не содержит сахара или подсластителей, в составе которого от 50% до 58% масла какао.

•      Горький шоколад: Кондитерское изделие, получаемое на основе какаопродуктов и сахара, в составе которого не менее 55% общего сухого остатка какао-продуктов и не менее 33% масла какао.

•      Темный шоколад: Кондитерское изделие, получаемое на основе какаопродуктов и сахара, в составе которого не менее 40% общего сухого остатка какао-продуктов, в том числе не менее 20% масла какао.

•      Белый шоколад: Кондитерское изделие, получаемое на основе масла какао, молока и (или) продуктов его переработки и сахара, в составе которого входит не менее 20% масла какао и не менее 14% сухих веществ молока и (или) продуктов его переработки, в том числе не менее 3,5% молочного жира. • Пористый шоколад: Кондитерское изделие, получаемое на основе какаопродуктов, с добавлением или без добавления сахара, молока и (или) продуктов его переработки, имеющее ячеистую структуру.

•      Шоколад с крупными добавлениями: Кондитерское изделие, получаемое на основе какао-продуктов, с добавлением или без добавления сахара, молока и (или) продуктов его переработки, содержащее крупные добавления в виде целых или дробленых пищевых ингредиентов.

Дешевый шоколад, как правило, содержит большое количество добавок, в том числе искусственных красителей и промышленных ароматических веществ, что вполне может причинять вред здоровью. Однако постоянное употребление любого шоколада в больших количествах также может привести к нежелательным последствиям, так как шоколад является источником сахара и жиров. В общем, лучше употреблять шоколад средней или высокой цены, содержащей меньше добавок и большее количество натуральных ингредиентов. На сегодняшний день большинство кондитерских предприятий выдают дёшево изготовленный шоколад под видом дорогого, чтобы получить большую прибыль на производстве шоколада и прочих кондитерских изделий. Часто в составе заменяют кофеин на кэроб. Кэроб — это плоды вечнозеленого рожкового дерева. Перетертый в порошок, кэроб имеет вкус шоколада, при этом традиционно считается более полезной ему альтернативой. В его составе, в отличие от какаобобов, содержание токсичного теобромина и «возбудителя»-кофеина стремится к нулю. Но если судить по другим параметрам, преимущества не так очевидны. Калорийность у кэроба выше, чем у какао-порошка (347 против 289 ккал на 100 г). Показатель уровня сахара также более высокий — около 40 %, при этом в темном шоколаде только 23 % сахара.[1,2,3].

Экспериментальная часть.

Чтобы проверить вышесказанное было выбрано три образца для проведения качественных экспериментов на наличие белков, жиров, углеводов, теобромина и кофеина, а именно были взяты: Молочный шоколад «Россия — Щедрая душа»;

Горький шоколад «Россия — Щедрая душа»;

Белый шоколад «Mondelez International»;

(Приложение 1; Рис 1 и 2)

Температура плавления натурального шоколада должна быть ниже температуры человеческого тела, примерно 30-33 градуса. Для нахождения температуры в колбах на водяной бане медленно плавили шоколад. (приложение 1; рис.4).Результаты температур приведены в таблице №1.

Для последующих экспериментов были сделаны фильтраты проб, для этого 50 мл горячей воды смешали с 1 г шоколада каждой пробы.

Сначала в заготовленных фильтратах с помощью индикаторов измерили рН (Приложение 1; рис.5 и 6). Результаты рН приведены в таблице № 1.

Затем фильтраты и сами пробы проверяли на наличие белков, жиров, углеводов, кофеина, теобромина и крахмала.

Для обнаружения крахмала в пробирки налили фильтрат проб и по каплям начали приливать йод(Приложение 1; рис 9). Результаты приведены в таблицу №2.

Для обнаружения белков каждый фильтрат был взят в 1 мл для проведения ксантопротеиновой реакции. Суть этой реакции заключается в обнаружении белков, в составе которых содержатся ароматические аминокислоты. По итогу этой реакции все три пробы показали наличие белков (Приложение 1; рис 7 и 8).

Для обнаружения жиров были взяты чистые образцы проб по 0.2 г, пробы растерли пестиками от ступок и к образовавшимся жирным пятнам добавили водный раствор перманганата калия, во всех трех жировых пятнах образовалось бурое пятно. оксид марганца (IV), а значит, что во всех трех пробах присутствуют непредельные жиры. Затем для обнаружения предельных жиров фильтраты проб резко охладили и на поверхности образовались предельные жиры, которые не давали реакцию с перманганатом калия(Приложение 1; Рис. 10;11;12).

Для обнаружения углеводов в пробирки налили 5 мл фильтрата. Затем добавили 1 мл гидроксида натрия и 2-3 капли раствора сульфата меди. В ходе реакции раствор в пробирке окрасился в синеватый оттенок. Такую реакцию дает сахароза, представляющая собой многоатомный спирт. Реакция оказалась положительной для всех проб (Приложение 1; рис 13 и 14).

Также для обнаружения углеводов использовали очень чувствительную реакцию на углеводы реакцию Молиша.

В пробирку с фильтрами проб добавили по 5 капель спиртового раствора тимола (по методике 2 г тимола растворяли в 95%растворе этилового спирта). Наклоняли пробирки и осторожно по стенкам пробирки добавляли 2 мл серной кислоты. Пробирки с пробами на некоторое время оставляли в вертикальном положении в штативе для пробирок. Тяжелая серная кислота опускалась на дно, а на границе с растворами проб появлялось красно-розовое окрашивание, что свидетельствовало о наличии углеводов (Приложение 1; рис.15 и 16).

Для обнаружения теобромина был взят чистый образец проб, образцы поместили на чашку Петри и смешали с гидроксидом натрия, затем прилили раствор хлорида кобальта. В щелочной среде появляется быстро исчезающее фиолетовое окрашивание и сразу же образуется осадок серовато-голубого цвета. Подобная реакция свойственна продуктам, содержащим теобромин (Приложение

1; рис.17 и 18)[5,6].

Для обнаружения кофеина растертые образцы смешали с оксидом магния в пропорции 1:1 нагревали и возгоняли на плите, предварительно накрыв чашками Петри.

Потом образцы охлаждали и кофеин осаждался в виде незначительных кристаллов. Затем чашки были помещены под окуляр микроскопа. По результатам было видно незначительные кристаллы кофеина во всех трех образцах, что говорит о его наличии в пробах (Приложение 1; рис. 19;20;21;22).  Кофеин – в результате его окисления образуется амалиновая кислота (тетраметилаллоксантин) оранжевого цвета, которая при реакции с концентрированным раствором аммиака образует пурпурат аммония

(Приложение 1; рис.23)[5,6].

Все результаты исследований приведены в таблицах №2:  Таблица №1

Таблица№2

По данным таблицы №2 видно:  

В опыте №1 в пробе 1 не обнаружено посторонних примесей в виде крахмала и мучных примесей, реакция пробы с йодом. В пробах 2 и 3 присутствуют посторонние примеси. 

В опыте №2 во всех трех пробах обнаружены непредельные соединения.  В опыте №3 водные экстракты фильтровали и резко охлаждали, в результате на поверхности экстракта были обнаружены предельные жиры, их предельность определяли с помощью KMnO₄ реакция отрицательна, KMnO₄ не менял цвет. В опыте №4 в результате ксантопротеиновой реакции реакцию дают остатки ароматических аминокислот, входящих в состав белков шоколада.

В опыте № 5 реакцию с со свежеприготовленным Cu (OH)₂ дает сахароза, представляющая собой многоатомный спирт. По результатам исследование меньше сахарозы обнаружено в горьком шоколаде.

В опыте №6 реакция Молиша_-_это более чувствительный тест на все углеводы, реакция была положительна во всех пробах, образовывалось красно-розовое кольцо.

В опыте №7 кофеин был выделен после возгонки с оксидом магния, и рассмотрены кристаллы под микроскопом, и затем более высокое содержание наблюдали в горьком шоколаде. Потом проводили качественную реакцию на кофеин с азотной кислотой и аммиаком, наблюдали желтое и темно-красное окрашивание. Пробы были положительны.

В опыте №8 проводили реакцию на теобромин с CoCl₂ в щелочной среде. По результатам опыта видно, что все три реакции положительны. Приложение 1.

Выводы  

По результатам проведенных исследований образцов шоколада можно сделать следующий вывод, что шоколад достаточно калорийный продукт, в нем содержится белки, жиры и углеводы в достаточном количестве. Содержание жиров и углеводов преобладает в молочном и белом шоколаде по сравнению с горьким. Шоколад содержит такие вещества как теобромин и кофеин, это алкалоиды, возбуждающие нервную систему, которые противопоказаны при болезнях сердца и болезнях, связанных с нарушением обмена веществ. Из исследований можно обнаружить, что действительный состав не соответствует заявленному качеству. Систематическое употребление данного продукта может привести к сердечно-сосудистым заболеваниям, набору лишнего веса, провокации сахарного диабета, проблемам с поджелудочной железой, также теобромин и кофеин вызывают привыкание, что выгодно производителям. 

Заключение

Шоколад можно рекомендовать, применять в экстренных ситуациях пополнения калорий. Например, при интенсивных физических или умственных нагрузках, в походах должен присутствовать в пайках как НЗ – неприкосновенный запас. Хочется закончить слова фразой Парацельса: “Все есть яд, и ничто не лишено ядовитости; одна лишь доза делает яд незаметным”

Литература

1.     https://ru.wikipedia.org/wiki

2.     https://www.culture.ru/s/vopros/shokolad_/

3.     https://chocosite.ru/sostav-shokolada_/

4.     http://aboutcoffee.info/химия-кофе/ 5. Слободин В.Б. Избранные главы биологической химии. Часть I: учеб. пособие. – Иваново: ГБОУ ВПО ИвГМА Минздрава России, 2014. 188 с.

6.     Шлейкин А.Г., Скворцова Н.Н., Бландов А.Н. Биохимия. Лабораторный практикум. Часть 2. Белки. Ферменты. Витамины: Учеб. пособие. – СПб.: Университет ИТМО, 2015.106 с.

7.     Биохимия: Учебник / Под ред. Е.С. Северина. – 2-е изд., испр. – М.:

ГЭОТАР-МЕД, 20041) 784с.

8.     Орехов А.П. Химия алкалоидов, – М.: Академия наук СССР, 1955. – 868 с.

9.     Соколов В.С. Алкалоидоносные растения, − М.: Академия наук СССР, 1958. – 388 с.

10. Ускарин М.В. Алкалоиды – от убийства до исцеления//

11. Химия и жизнь XXI век. – 2004. − №9. – С. 29-34

12. Химия растительных алкалоидов, под редакцией акад. В.М. Родионова и докт. хим. наук Н.С. Вульфсона / Т. Генри − М.:

Приложение 1 

Пробы шоколада Рис.1

Пробы, подготовленные для экстракции и фильтратов

Рис.2

Подготовка проб и экстрактов Рис.3

Плавление проб

Рис.4

Бумажные индикаторы Рис.5

Индикаторы 

(метилоранж и фенол-фталеин)

Рис.6

Ксантопротеиновая реакция

Рис.7

Ксантопротеиновая реакция

(Результат)

Рис.8

Реакция с раствором йода на посторонние крахмало содержащие примеси. Рис.9

Подготовка к реакции с KМnO₄ на непредельность жиров. 

Рис.10

Обнаружение непредельных жиров. Рис.11

Обнаружение предельных жиров путем экстракции. Рис. 12

Обнаружение сахаров

(Реакция с Cu(OH)₂  на многоатомность спиртов);

(Реакция Молиша).

Рис. 13

Рис. 14

Рис. 15

Рис. 16

Реакция с хлоридом кобальта на наличие теобромина.

Рис. 17

Рис. 18

Возгонка кофеина 

Рис. 19

Рис. 20

Кофеин под микроскопом

Рис. 21

Рис. 22

Результат качественной реакции на кофеин.

Рис. 23