Исследовательская работа по химии:

ЧАЙ  ­ ЗНАКОМЫЙ НЕЗНАКОМЕЦ. «Чай усмиряет дух и гармонизирует разум, снимает усталость и придает сил, пробуждает мысль и предотвращает сонливость, придает легкость и освежает тело, обостряет ощущения»                                                                  Конфуций Чай   —   один   из   наиболее   распространенных   тонизирующих напитков.   Ему   присущи   высокие   вкусовые,   качества,   изысканный аромат,   хорошее   стимулирующее   и   лечебное   действие.   Чайная церемония в нашей жизни – дело обычное и очень приятное. Сложно представить себе вечернее застолье без вкусного горячего напитка.  Как оказалось, многие не знают, в чем его польза, какой чай выбрать, как и когда его нужно пить, как приготовить.  В связи с этим, целью   работы явилось: исследовать состав и свойства   различных   сортов   чая   и   сравнить   их   по   содержанию основных   компонентов;   научится   правильно   выбирать   и   готовить данный продукт. Задачи:  1. Познакомиться  с     историей  возникновения  чая,   его появлением  в России. 2. Изучить литературу,   касающуюся химического состава различных сортов  чая и его влияния на организм человека. 3. Узнать, какие сорта чая  и как предпочитают употреблять студенты «ВАТ имени В.П.Чкалова» 4. Изучить   методику   выделения   компонентов   чая.   Сравнить     между собой  чай зеленый  и черный листовой и чай пакетированный,  чай наиболее   часто   употребляемых   студентами   торговых   марок   по составу и свойствам. 5. Дать   рекомендации   по   выбору   сортов   чая   и   правильного употребления. Теоретическая часть: Люди живут и даже не представляют, какое огромное влияние, на их жизнь оказывает чай.  Чай ­ один из самых популярных и древних напитков   известных   человечеству.  Этот   напиток   стал   неотъемлемой частью   многих   культур.  Что     означает     слово   «чай»?  Родиной   чая является   Китай.   Это   слово   произносили   по­разному,   но   у   всех вариантов  названия  присутствует  один   обобщающий  их  всех  слог   — «ча». С древнекитайского «ча» можно перевести как «молодой лист».  Свойства  чая и его химический состав: По разным данным в  чае содержится около 300 химических элементов. Но стоит отметить,  что в процессе роста чайных листьев, в зависимости  от технологий  обработки и приготовления чая соотношение веществ,  содержащихся в  этом напитке, меняется. Вместе с тем меняются и полезные свойства  чая. Следует обратить внимание на  несколько важных компонентов  любого сорта чая:  1. Дубильные вещества — составляют 15­30%  чая и представляют собой смесь из трёх десятков полифенольных соединений, состоящую из танина (группа фенольных соединений растительного происхождения, содержащие большое количество ОН), катехинов (группа флавоноидов, это органические вещества),   полифенолов   (многоатомные   фенолы).  Дубильные   вещества являются   сильными   антиоксидантами.  Танин,   который   уничтожает множество бактерий, тем самым предупреждает стоматит, ангину, энтерит   и   другие   кишечные   инфекции.   Полифенолы   вместе   с витамином   «С»   задерживают   старение   организма   и   препятствуют развитию онкологических заболеваний.    Алкалоиды  — азотсодержащие вещества, в чайном листе содержатся алкалоиды,   которые   принадлежат   к   гетероциклическим   соединениям   и представляют собой органические основания, поэтому они дают соли с кислотами (винной, яблочной, лимонной и др.). В чайном листе находятся производные пурина — кофеин, теобромин и теофиллин. В чайном растении образуется и накапливается преимущественно кофеин, содержание которого может достигать 2­3%. Высокое содержание кофеина в чае указывает на его качество.   Именно   с   помощью   алкалоидов   чай   бодрит   и   избавляет   от усталости. 2. 3. Ферменты   (энзимы)  —   это   биологические   катализаторы,   с   их помощью   происходят   все   химические   превращения.   Основных ферментов   3,   а   всего   насчитывают   больше10.   Главные   из   них— полифенолоксидаза, пероксидаза и каталаза.  4. Органические кислоты  — образуют другую группу растворимых органических   соединений   в   чае.   В   их   состав   входят   щавелевая, лимонная, яблочная, янтарная, пировиноградная, фумаровая и ещё две­три кислоты. В составе чая они не до конца исследованы, но уже ясно, что они повышают пищевую и диетическую ценность чая. 5. Углеводы —  в чае содержатся самые разнообразные углеводы (от сахаров   до   самых   сложных   полисахаридов),   чем   выше   в   чае коэффициент углеводов, тем ниже сорт. 6. Пигменты  —  они   тоже   играют   немаловажную   роль.   Именно   с помощью пигментов, настой чая может принимать разную окраску, давая   всевозможные   оттенки   от   светло­зелённого   до   тёмно­ оливкового и от жёлтоватого и розоватого до красно­коричневого и тёмно­бурого. Благодаря   своему   сложному   химическому   составу   чай,   как лекарственное средство, может оказывать большую помощь организму, а при неправильном использовании ­ вред.    Оказалось, Практическая часть: 1.Анкетирование: Существует множество марок,   видов   и   сортов   чая.   Мы   провели   небольшой   опрос,   для выявления наиболее часто употребляемых марок чая и потребительских видов   этого   напитка.   Вопросы   анкеты   занесены   в   Приложение   1. Количество респондентов составляет 150 человек.  Результаты  опроса в (приложении   2).   что   чаще   всего   употребляют пакетированный     черный   чай   –   65   человек   (43%),   на   втором   месте пакетированный  зеленый   чай  –  42   человека   (28%).   Черный  листовой предпочитают всего 16% опрошенных (24 человек) и еще меньше ­  13% (19   человек)     зеленый   листовой.   Наиболее   часто   употребляется   чай торговых марок: «Ахмад» чёрный пакетированный  – 36 человек (24%); «Принцесса   Нури»   чёрный   пакетированный     –   29   человек   (19%); «Липтон»   зелёный   пакетированный     –   23   (15%)   «Принцесса   Ява» зелёный пакетированный  – 19 (13%); «Майский» чёрный листовой – 13 (9%); «Нури» чёрный листовой – 11 (7%); «Tess» зелёный листовой – 19 (13%).   О   пользе   чая   знают   меньше   половины   –   68   человек(45%).   С химическим составом чая знакомы – всего 31% респондентов,  причем, эти знания  ограничены  (танин,  кофеин).    На основании  этого  можно сделать вывод, что о пользе чая, а так же о химическом составе чая имеет   какое­либо   представление   наименьшее   количество опрашиваемых.   Поэтому     проблема,   которой   мы   занялись,   является актуальной.  Во   второй     части   исследования   мы   сравним   состав   чёрного   и зелёного   чая,   рассмотрим     различия   между   пакетированным   и рассыпным чаем, а также как изменится химический состав чая через сутки. 2.Исследование   химического   состава   чая:  Для   исследования были взяты   торговые марки, которые наиболее часто употребляются студентами   (по   опросу):   Образец   1   ­   черный   пакетированный   чай «Ахмад», образец 2 ­ черный пакетированный чай « Принцесса Нури», образец 3 – зелёный пакетированный чай «Липтон», образец 4 – зелёный пакетированный чай «Принцесса Ява», образец 5 – чёрный листовой чай «Майский»,   образец   6   –   чёрный   листовой   чай   «Нури»,   образец   7   – зелёный   листовой   час   «Теss».   Эксперименты   проводились   при троекратном   повторении,   рассчитывалось   среднее   значение.   Для заваривания использовалась вода, фильтрованная в кувшине «Аквафор». Эксперимент   1:   Определение     витамина   «С»  с   помощью йодометрического метода. Техника определения основана на том, что молекулы аскорбиновой кислоты легко окисляются йодом.  Как только йод   окислит   всю   аскорбиновую   кислоту,   следующая   же   капля, прореагировав с йодом, окрасит йод в синий цвет.   Витамина   больше всего содержится  в образцах под №5 и №6, а меньше в образце под №2. При сравнении пакетированных и   рассыпных     видов чая видим, что больше витамина «С» в последнем.  Эксперимент 2: Обнаружение   танина в чае.  При наличии танина в чае   при   добавлении   хлорида   железа(III)   наблюдается   тёмно   ­ фиолетовое окрашивание. В каждый образец  добавили по 2 капли FeCl3. По     интенсивности   окраски   судили   о   концентрации   танина.     Танин определяется    и в чёрном, и в зелёном  чае,  но больше всего танина содержится в зелёном (Образец №4;  №5 ). (См. таблицу 1) Эксперимент №3: Обнаружение   кофеина.   В   фарфоровую чашку поместили 0,5 г чая, добавляли 8 капель 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.    Этот эксперимент показал, что в состав чая входит кофеин. Количество его во всех образцах меньше чем    43 %.     Литературные данные о том, что в   черном чае кофеина больше, чем в зеленом не подтвердились.   Зелёный     чай,   как   пакетированный,   так   и   листовой (образец   №3,   №7)   содержит   в   своём   составе   больше   кофеина,   чем некоторые марки чёрного чая. Сравнивая пакетированный и листовой чай, мы обнаружили, что в листовом (зелёном чае) содержится больше кофеина   чем   в   пакетированном.   С   чёрным   же   чаем   наоборот (пакетированный   содержит   больше   кофеина,   чем   листовой).  Среди пакетированного   чая   наибольшее   количество   кофеина   содержится   в чёрном     чае   (Марка   №1).Среди   листового  ­ наибольшее   количество   кофеина   в   зелёном   чае   (образец   №7);   чай «Майский»  (Марка  №5)   уступает  по  окраске  зелёному,   «Принцесса Нури»   в   химическом   составе   содержит     наименьшее   количество кофеина из всех листовых марок.   пакетированном   Эксперемент   4:   Определение   глюкозы     с   помощью   реактива Фелинга.  В пробирку поместили 1мл чая и 8 капель реактива Фелинга до   появления   синего   окрашивания.     Держа   пробирку   наклонно, осторожно нагревали верхнюю часть раствора. При этом нагретая часть раствора окраситься в оранжево­желтый цвет вследствие образования гидроксида меди (I) CuOH, который в дальнейшем переходит в красный осадок оксида меди (I). Глюкоза  обнаружена во всех образцах. Эксперимент   5:   Определение   кислотно­щелочного   баланса. Определение   проводили   с   помощью   универсальной   индикаторной бумаги.   Во   всех   образцах     среда   близка   к   нейтральной:   от  pH=6   в черном   до  pH=7   в   зеленом   чае.   Кислотность   листового   и пакетированного чая не отличается. Эксперимент   6:   Определение   витамина   «Е».  Около   0,5   чая растворяют в 10 мл спирта, добавляют 2 мл концентрированной азотной кислоты, нагревают на водяной бане, при появлении красно­оранжевого окрашивания подтверждается наличие витамина «Е». Во  всех образцах витамин «Е» обнаруживается. Эксперимент 7: Сравнение изменения содержания   определяемых компонентов   чая   с   течением   времени.  Для   выяснения   верности утверждения,   что   чай   надо   употреблять   свежим,   т.   к.     с   течением времени полезные свойства чая уменьшаются, все эксперименты были проведены повторно по прошествии 24 часов.                               1. Определение   рН:   Среда всех образцов стала более кислой, рН снизился до 5. 2.  Содержание   танина:  При добавлении 2 капель  FeCl3  к   каждому   зелёного   цвет   чая   не   изменился   (за   исключением   образцу пакетированного).   Для   изменения   окраски   в   остальные   образцы пришлось добавить в среднем по 18 капель. Можно  сделать вывод: с течением  времени танин  разлагается,   т.  к.  для  определения  его требуется большее количество реактива. Если   предположить, что скорость разложения танина одинаковая, то по количеству капель FeCl3,   требующихся   для   изменения   окраски   можно   провести сравнительный   анализ   танина   в   разных     образцах.   Больше   всего танина в зеленом чае. 3.  Содержание   глюкозы: количество глюкозы во всех образцах через сутки уменьшилось,    практически  не определялось,      видимо,    и  pH среды  снизилась  из­за  частичного окисления  глюкозы     в глюконовую кислоту.  Таблица 1:  Химический состав чая Свежий  чай  Чай через сутки Обнаружение танина, (интенсивноть окрашивания) +,++,+++ Обнаружение кофеина (интенсивноть PH Количество витамина «С», мг окрашивания)+,+ +, +++ Обнаружение Обнаружение PH танина кофеина (интенсивность окрашивания)+, (интенсивность окрашива­ния)+, ++,+++ ++,+++ Количество витамина «С»,мг 9,47 8,4 10,5 9,47 14 16,45 ++. ++ +++ + ++ ++ 10,5 +++ Общие выводы: Образец №1 Образец №2 Образец №3 Образец №4 Образец №5 Образец №6 Образец №7 +++ ++ +++ + +++ + ++ 6 6,5 7 7 6 6,5 7 9,47 9,47 8,4 7 9,47 10,5 ++ ++ +++ + ++ ++ +++ ++ +++ + +++ + 9,47 +++ ++ 5 5 5 5 5 5 5 1. Были проведены исследования черного и зеленого чая.   Оказалось, что и зеленый,  и черный  чай богаты антиоксидантами,  витаминами «С» и «Е», глюкозой, имеют нейтральную или слабокислую среду. 2. Немного больше танина в зеленом чае. Кофеином богат и зеленый и черный чай, которого в последнем больше.  3. На вопрос, какой чай выбирать пакетированный или листовой можно ответить   следующее.   Листовой     чай   более   полезен,   он   содержит немного больше танинов, витамина «С».  4. Чай   нужно   употреблять   свежим,   т.к.   с   течением   времени концентрация     танинов,   витамина   «С»,   глюкозы     уменьшается   и повышается кислотность среды.  5. Чай   торговых   марок,   наиболее   часто   используемых   студентами, имеет   хорошее   качество,   об   этом   можно   судить   по   близким значениям  величин определяемых компонентов. Заключение. Чай – прекрасный тонизирующий напиток, полезный для здоровья и   очень   вкусный!   Его   по   праву   называют   эликсиром   бодрости. Благодаря содержанию кофеина и танина других полезных веществ чай активизирует деятельность центральной нервной системы, в частности головного   мозга.   Чайный   напиток   бодрит,   поднимает   настроение, повышает работоспособность и снимает усталость. Следует пить только свежезаваренный   чай.   Кроме   того,   не   рекомендуется   пить   слишком крепкий   и   обжигающе   горячий   чай,   а   также   злоупотреблять   чайным напитком (4­5 чашек не очень крепкого свежезаваренного чая в день вполне достаточно для здорового взрослого человека). Литература: 1. Цоциашвили И.И., Бокучава М.А.. Химия и технология чая. М.: ВО «Агропромиздат», 1989.­ с.348 2. Шевченко В. Товароведение и экспертиза потребительских  товаров. Уч.— М.: Инфра­М, 2009.­ 752 с. 3. Стёпин Б. Д., Аликберова Л. Ю. Занимательные задания и эффектные опыты по химии. — М.: Дрофа, 2002.­432 с. 4. Васильев В.П.Аналитическая химия.  https://docviewer.yandex.ru/?url=ya­disk­public%3A%2F %2Fn%2FtjPx78JxC8DtlQ%2FIBIramQ6BUuRXx8LA %2FluWwfto8%3D&archive­path=%2F%2FVasiliev­ 1.djvu&name=Vasiliev­1­2.rar%2F%2FVasiliev­ 1.djvu&c=552179f623b0  5. Википедия. https://ru.wikipedia.org/wiki/%D7%E0%E9 6. Все про чай. http://chayblog.ru/ ПРИЛОЖЕНИЕ 1 Вопросы для анкетирования: 1. Пьёте ли вы чай? (да/нет) 2. Какой чай вы предпочитаете? (чёрный/зелёный, пакетированный/рассыпной) 3. Марка чая? 4. Какая  крепость чая? 5. Сколько  кружек в день пьёте чая? 6. Знаете ли вы, как правильно заваривать чай 7. Знаете ли вы  химический состав чая? ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Результаты анкетирования.