Исследовательская работа старшеклассников по биологии/химии "Исследование качества меда"

Петровнин Евгений, МОУ СШ №18 г.Волгоград Исследование качества меда ВВЕДЕНИЕ                 Мёд   ­   это   пищевой   продукт,   содержащий   множество   активных биологических   веществ   и   углеводов.   Его   используют   как   самостоятельный пищевой продукт, в приготовлении карамели, варенья, различных уксусов, а так же для приготовления парфюмов, клея и красок, в медицинских целях.                Актуальность.  Некачественный мед может навредить здоровью,   вызвать аллергию   или   спровоцировать   заболевания.      Недобросовестные   производители иногда добавляют в мёд такие пищевые продукты как крахмал, сахар, мука, соки фруктов и овощей, патоку, в результате чего от натурального меда остается одно название.              Цель исследования: разработать методику для определения качества меда  в условиях школьной лаборатории.         Задачи: 1. Найти и проанализировать в научно­методической литературе информацию по изучению  состава мёда, его классификации,  особенностям проведения ветеринарно­санитарной экспертизы качества. 2. Познакомиться с особенностями ненатурального меда и его воздействием на организм. 3. Провести   в  условиях   школьной   лаборатории  опыты   по   определению качества выбранных для экспертизы образцов мёда доступными методами.                Практическая значимость работы   заключается   в   формировании     у потребителя  навыков   определения   качества   и   натуральности   меда,  культуры экологически грамотного  потребителя.                Гипотеза исследования:  среди многочисленных методик определения качества пищевых продуктов есть опыты, которые можно провести в условиях школьной   лаборатории,   для   определения   свойств   и   состава   меда,   его безопасного употребления.                  Новизна   нашего   исследования  заключается   в   том,   что   проведено исследование качества мёда от местных производителей.                Методы:  органолептический,  социологический, измерительные методы: физические     (органолептический   анализ)     и   химические       (исследование   на примеси). ГЛАВА  ПРОДУКТА (МЕДА)   ХАРАКТЕРИСТИКА   ИССЛЕДУЕМОГО   ПИЩЕВОГО I. 1.1 Обзор литературных источников на предмет изучения                     данных о меде 1 История пчеловодства.  В давние времена для добычи меда применяли варварские   методы,   пчел   выкуривали   дымом   и   выжигали,   после   этого   они просто погибали. Позже пчел стали разводить в дуплах и колодах, называлось это бортничество.  Колодочным пчеловодством начали заниматься в XVII веке. Первый   улей   изобрели   в   1675   году,   в   1814   году   был   изобретен   разборный рамочный   улей   (Петром   Прокоповичем).   Его   пасека   насчитывала   10   000 пчелосемей, была самой крупной во всем мире                Современное пчеловодство.  27 мая 2016 года состоялось заседание Экспертного   совета   при   комитете   Совета   Федерации   по   аграрно­ продовольственной   политике   и   природопользования   на   тему:   «О   состоянии пчеловодства в России: проблемы и перспективы развития».  В справке, которая была   составлена   Союзом   пчеловодов   и   пчеловодных   организаций   страны «Пчеловодство»,                В мире сейчас производится и применяется более 400 наименований лечебно­профилактических   средств   на   основе   биологически   активных продуктов пчеловодства. Однако еще большее народнохозяйственное значение имеет разведение пчел в районах интенсивного земледелия, благодаря которым обеспечивается опыление энтомофильных сельскохозяйственных культур. информация.  приводится около150   видов       следующая       1.2 Характеристика и классификация меда Мёд различают:      по ботаническому происхождению по географическому происхождению по товарному виду по консистенции (густоте) по цвету и прозрачности по вкусу и запаху. 1 [11]        Он представляет собой сладкую, ароматную, сиропообразную жидкость, а при длительном   хранении   закристаллизованную   массу   различной   консистенции. Пчелы   вырабатывают   мёд   из   цветочного   нектара,   пыльцы  (перги)   и   пади растительного или животного происхождения. 2[1, с 430]       1 https://ru.wikipedia.org/wiki/ 2 Ветеринарно­санитарная экспертиза с основами технологии и стандартизации продуктов  животноводства: Учебник для студентов вузов /под ред. М.Ф Боровиков,  В.П.  Фролов, С.А  Серко ­ СПб  Из­во «Лань»  2010г­480с  2 1.3 Химический состав меда     Мед, весьма сложен и многообразен, так как содержит свыше 100  необходимых для организма компонентов.  Мед состоит из глюкозы, фруктозы и сахарозы.. его молекулярная формула С6 Н12 О6. С6 Н12 О6. С12 Н22 О11  соответственно.   В   состав   мёда   так   же   входят:   вода,  декстрины,   азотистые,   минеральные вещества,  органический   кислоты,   пыльца,   воск,   ферменты,   ароматические вещества.             Азотистые   вещества   меда   могут   быть   животного   и   растительного происхождения   и   делятся   на   белковые   и   не   белковые.   Из   белков   в   меде обнаружены глобулины, альбумины, протеазы и пептоны. Небелковые азотистые вещества представлены свободными аминокислотами, количество которых может быть 20.      В меде содержится значительное количество витаминов: С­2,0 мг %; В6 ­ 0,10;ниацина – 0,20; рибофлавина – 0,03; тиамина­ 0,01; фолацина – 15,0 мкг и биотина 0,04 мкг на 100 г продукта, а также витамины В3, А, К и Е. Ферменты меда   представлены   диастазой,   инвертазой,   каталазой,   липазой   в   небольшом количестве. Природа красящих веществ еще полностью не изучена. Считают, что они относятся к группе каротина, хлорофилла, ксентофила и др. 3[1, с. 431]     ГЛАВА  II.   ПРАКТИЧЕСКОЕ   ИССЛЕДОВАНИЕ   МЕДА   ФИЗИКО   – ХИМИЧЕСКИМИ   МЕТОДАМИ   В   УСЛОВИЯХ   ШКОЛЬНОЙ ЛАБОРАТОРИИ               Перед   началом   исследования   был   проведён   мониторинг   в   форме 2.1. Социологический анализ потребительских  предпочтений  при выборе меда   наблюдения и анкетирования Были предложены вопросы из  «Анкеты потенциальных потребителей мёда».4         Мы провели опрос 57 респондентов – это педагоги и родители  обучающихся.                 С учётом результатов мониторинга для исследования качества были выбраны   четыре   образца   мёда,   разнообразные   по   составу,   производителям   и местам приобретения.  Проба 1. Приобретён на продовольственном рынке. Проба 2. Приобретён в магазине 1. Проба 3. Приобретён в магазине 2. Проба 4. Приобретён у частного предпринимателя. 3 Ветеринарно­санитарная экспертиза с основами технологии и стандартизации продуктов  животноводства: Учебник для студентов вузов /под ред. М.Ф Боровиков,  В.П.  Фролов, С.А  Серко ­ СПб  Из­во «Лань»  2010г­480с  4 https://www.survio.com/survey/  3 2.2   Определение     качества   выбранных   для   экспертизы   образцов   мёда физико­химическими методами         Опыт №1. Органолептический анализ проб меда             Оборудование:   пробирки,   штатив   для   пробирок,   фарфоровые   чашки, шпатели, колбы, весы, термометр.             Был проведен анализ цвета  проб. Его определяют только при дневном освещении. Окраску мёду придают красящие вещества нектара.   Вкус меда определяют при его нагревании до 30­60°С   (сладкий, горький, кислый), при этом отмечают вкусовые дефекты.        Запах (аромат) меда определяют, поместив в стеклянный стакан 30­40г меда. Закрывают плотной крышкой и на 10мин ставят на водяную баню (45­50°С). Затем   снимают   крышку   и   сразу   же   определяют   запах   меда   и   обонятельные дефекты проб.       Консистенцию (вязкость) определяют, по характеру  стекания меда.         Вывод: по цвету пробы 1, 2, 3 соответствуют заявленным производителем, проба 4 не соответствует, имеет более тёмный цвет По аромату мёд в пробах 1, 2, 4 соответствует требованиям ГОСТ 19792­2001. В пробе 3 аромат не определяется.          По вкусу все пробы мёда соответствуют требованиям ГОСТ 19792­2001. Вязкость,   консистенция,   кристаллизация   мёда   в   пробах   1,   2,   3   сомнения   не вызывают.   По   итогам   органолептического   исследования   делаем   вывод,   что соответствуют требованиям ГОСТа пробы 1, 2, 4.         Опыт№2. Определение наличие воды в меде              В настоящем меде вода отсутствует. Мед с сиропом имеет повышенную влажность ­ это можно проверить следующим способом.       Оборудование: мёд, кусочки хлеба, чашки Петри.       Ход работы: опустить в мед кусочек хлеба, а через 8­10 минут достать его. В качественном   меде   хлеб   затвердеет.   Если   наоборот,   размягчился   или   вовсе расползся, то перед вами не что иное, фальсификат.              Вывод: в пробах 1 и 4 мёд затвердел, проба 2 и 3 не изменили своей твердости. Поэтому мы делаем вывод, что мед в пробах 1 и 4 натуральный, мед в пробах 2 и 3 низкого качества или фальсифицированный. Содержание воды ни в одной пробе не обнаружено.  Опыт №3. Определение механических примесей в меде      Механические примеси меда могут быть видимыми и невидимыми.    Оборудование:  мед,   цилиндр   стеклянный,   вода,   микроскоп,   предметные стекла.        Ход работы: взять  50 г меда растворить полностью в 50 мл теплой воды. Раствор переливаем в цилиндр из прозрачного стекла и определяем степень его загрязненности. Видимые механические примеси оседают на дно цилиндра или всплывают на поверхность.  4 Вывод: визуально посторонние примеси мёда на поверхности или на дне раствора не определяются.         По результатам исследования под микроскопом самым качественным считаем мёд в пробе 1, в нём много пыльцевых зерен, определяются в большом количестве игольчатые   и   «волосатые»   кристаллические   структуры   натуральных   сахаров. Самым некачественным считаем мёд в пробе 3, так как в нём под микроскопом видны   крупные,   правильной   формы   кристаллы   свекловичного   сахара,   фон непрозрачный, имеет ячеистую структуру.         Опыт №4.  Определение фермента диастазы Ферменты мёда, в том числе диастаза, разрушаются при нагревании мёда  выше 60°С, поэтому нагретый натуральный и искусственный мёд диастазу (как и других ферментов) не содержит. При наличии диастазы жидкость потемнеет, но  синий цвет не приобретается.         Оборудование:  мёд,  дистиллированная вода,  пробирки, пробки, водяная  баня,  водорастворимый  крахмал, раствор  Люголя.         Ход работы:  К 10 мл раствора (1:2) мёда прибавляют 1 мл 1%­ного  раствора растворимого крахмала, взбалтывают и держат в водяной бане при  45°С в течение 1 часа. Затем охлаждают и прибавляют 1 мл раствора Люголя.  Если в мёде диастазы нет, жидкость окрашивается в синий цвет из­за  присутствия неизменного крахмала.5          Вывод: во всех пробах  меда обнаружен  фермент диастазы. Опыт №5. Определение диастазной (амилазной) активности    Основным эффективным способом определения в меду диастазного числа  признан метод Готе. Диастазное число измеряют в единицах Готе. Это  показатель скорости медовых ферментов, таких как диастаза или амилаза,  способных разложить за часовой промежуток времени раствор крахмала в воде.  Чем выше диастазное число, тем качественнее мед.          Оборудование:  мед,  дистиллированная вода  пробирки, пробки, водяная  баня,  колбы, мерная колба, стеклянная палочка,  трубочка для титрования,   водорастворимый  крахмал, раствор  NaCl.      Ход работы: Для определения диастазного числа готовят 10%­ый р­р меда,  его разливают в 4 пробирки в следующих количествах: 1; 1.3; 1.7; 2.1; и  добавляют другие компоненты, согласно таблице. компоненты Номера пробирок 10%­ый р­р меда, см3 Дис. Вода, см3 0,58%­ный р­р NaCl, см3 1 1,0 9,0 0,5 2 1,3 8,7 0,5 3 1,7 8,3 0,5 4 2,1 7,9 0,5 5 Лабораторные методы в ветеринарно­санитарной экспертизе  пищевого сырья и готовых  продуктов: Учеб. пособие для студентов вузов / под ред. И.Г Серегин,  Б.В Уша ­ СПб  Из­во  «РАПП»  2008г­408с 5 1%­ый р­р крахмала, см3 Диастазное число, ед. Готе  5,0 50,0 5,0 38,0 5,0 29,4 5,0 23,8 Пробирки закрывают пробками, тщательно перемешивают и помещают в  водяную баню на 1 ч при температуре 40 ±1°. Затем их вынимают из водяной  бани и охлаждают  под струей воды до комнатной температуры, после чего в  каждую пробирку добавляют по одной капле раствора йода (0,5 г йода и 1 г  йодистого калия растворить в 100 мл дистиллированной воды). В тех пробирках, где крахмал остался не разложенным, появляется синяя окраска, при отсутствии крахмала ­ темноватая, с частичным разложением ­ фиолетовая.     Последняя слабоокрашенная пробирка перед рядом обесцвеченных (с  желтоватым оттенком) соответствует диастазной активности испытуемого  меда.6   [4, с238]         Вывод: в пробах 1, 2, 4 диастазное  число у всех проб в норме, выше 7,  значит мёд в этих пробах натуральный. Высокие показатели диастазного числа в  пробах 1, 2, 4 подтверждают, что это мёд первого года хранения. Проба 3  показала невозможность данным методом рассчитать диастазное число, значит  мёд в пробе 3 является фальсифицированным.        Опыт №6. Определение примеси падевого меда                Чтобы отличить падевый мед от цветочного, применяют качественные методы исследования. Качественная реакция основана на том, что в результате воздействия некоторых реагентов, падевые вещества выпадают в осадок. При этом   цветочный   мед   дает   слабое   помутнение,   мед   с   примесью   пади обусловливает   сильное   помутнение   и   появление   молочно­белого   цвета,   а падевый мед обусловливает помутнение раствора и образование хлопьевидного осадка.7       Оборудование: мед,   дистиллированная вода,     колбы,   этиловый спирт, стеклянная палочка       Ход   работы:   В   пробирку   наливают   1   мл   водного   раствора   (1:2)   меда, добавляют туда 10 мл 96%­ного этилового спирта (С2Н5ОН) и взбалтывают. Для постановки   реакции   нельзя   брать   меньший   объем   спирта   или   другую   его концентрацию.             Полученные результаты: в пробе 1наблюдали помутнение, которое через 10сек исчезло, в пробах 2 и 3 наблюдали выраженное помутнение, образование   молочно­белого   осадка,   который   через   10сек   не   растворился.   В 6 Лабораторные методы в ветеринарно­санитарной экспертизе  пищевого сырья и готовых  продуктов: Учеб. пособие для студентов вузов / под ред. И.Г Серегин,  Б.В Уша ­ СПб  Из­во  «РАПП»  2008г­408с 7 Лабораторные методы в ветеринарно­санитарной экспертизе  пищевого сырья и готовых  продуктов: Учеб. пособие для студентов вузов / под ред. И.Г Серегин,  Б.В Уша ­ СПб  Из­во  «РАПП»  2008г­408с 6 пробе   4   помутнение   было   очень   незначительное   и   исчезло   через   несколько секунд. (Приложение №13)              Вывод: в пробе 4 пади нет, в пробе 1 возможно незначительная примесь пади, в пробах 2 и 3 присутствует значительное количество пади. Предполагаем, что мёд в пробах 1 и 4 является цветочным, а в пробах 2 и 3является падевым или фальсифицированным.        Опыт №7.  Определение крахмальной  патоки          Крахмальную патоку добавляют в мед для того, чтобы создать видимую кристаллизацию   меда.   Для   выявления   патоки   можно   использовать   реакции   с хлористым   барием,   щавелекислым   аммонием,   раствором   танина,   раствором аммиака.       Оборудование: мед, дистиллированная вода, пробирки, стаканы, стеклянная палочка,  раствор аммиака.        Ход работы:  В пробирку наливают 5 мл профильтрованного раствора меда (1/2)   и   добавляют   крепкий   раствор   аммиака,   при   наличии   в   меде   патоки получается бурое окрашивание и бурый осадок. (Приложение №14)        Вывод: ни одна из проб не изменила цвет раствора, в пробе 2 образовался незначительный   осадок   светлого   цвета.   В   исследуемых   образцах   меда крахмальной патоки нет.       Опыт №8. Определение крахмала и муки      Крахмал и муку добавляют в мед для повышения вязкости и создания видимости кристаллизации, их можно обнаружить при добавлении йода.        Оборудование:   раствор меда,  пробирки, чашки Петри,  йод       Ход работы: к 2­3 мл прокипяченного и охлажденного раствора меда 1:2, добавляют   несколько   капель   раствора   йода,   появление   синего   окрашивания указывает на примесь крахмала или муки.8 [2, с588]         Вывод: примеси крахмала в пробах 1, 2, 3, 4 не содержится.  2.3.  Результат исследования Из   всех   рассмотренных   нами   методик   исследования   качества   меда,   мы выбрали и опробовали наиболее приемлемые в условиях школьной лаборатории. Исследования проводились на основе ГОСТа 19792 – 2001, органолептическими и физико­химическими методами, с соблюдением правил техники безопасности.         По результатам органолептического исследования мы делаем вывод, что   пробы 1, 2, 4 соответствуют ГОСТ. Проба 3 не соответствует по одному  показателю – запах. 8 Ветеринарно­санитарная экспертиза с основами технологии и переработки  продуктов  животноводства: Учебник и учебное пособие для студентов вузов /под ред Х.С. Горегляд, Н.Г Кожемякин, В.П Коряжнов, Я.П Шлипаков  Из­во Л «Колос» 1974г 615с 7 По результатам физико­химических исследований натуральным мёдом  являются образцы в пробах 1 и 4. Натуральность мёда из пробы 2 мы ставим под сомнение, так как не все опыты имели положительный результат. Мы считаем,  что мёд из пробы 3 искусственный или натуральный, но низкого качества. Мёд в  пробе 3 по результатам всех опытов является искусственным. Учитывая  негативные последствия для здоровья, которые могут возникнуть при  употреблении некачественного мёда, мы рекомендуем к регулярному  потреблению мёд из пробы 1 – он успешно прошёл все испытания. Мы считаем  допустимым употреблять иногда мёд из пробы 4, так как этот мёд прошёл  большинство испытаний успешно, но есть несоответсвие заявленного сорта и  замечания по вязкости, кристаллизации и, возможно, условиям хранения.         Мёд из пробы 2 и 3 употреблять не рекомендуем. ЗАКЛЮЧЕНИЕ Наши исследования позволили сделать следующие выводы: 1. анализ   научно­методической   литературы   и   требования   ГОСТа   по изучению  состава и экспертизы качества мёда даёт возможность выбрать оптимальные методы определения качества пищевых продуктов; 2. качество   не   всех   исследованных   образцов   мёда   соответствуют параметрам ГОСТ и является безопасным; 3. недочётами при проведении исследования считаем погрешность, которая присутствует в ряде опытов;  4. исследование   показало,   что   к   покупке   меда   нужно   подходить   очень серьезно, если рассчитываешь на его лекарственные свойства, а не только на сладкий вкус.  Список источников литературы 1. Ветеринарно­санитарная   экспертиза   с   основами   технологии   и стандартизации   продуктов   животноводства:   Учебник   для   студентов вузов /под ред. М.Ф Боровиков,  В.П.  Фролов, С.А Серко ­ СПб  Из­во «Лань»  2010г­480с  2. Ветеринарно­санитарная экспертиза с основами технологии и переработки продуктов   животноводства:   Учебник   и   учебное   пособие   для   студентов вузов   /под   ред   Х.С.   Горегляд,   Н.Г   Кожемякин,   В.П   Коряжнов,   Я.П Шлипаков  Из­во Л «Колос» 1974г 615с 3. ГОСТ 19792­2001 Мед натуральный. Технические условия. 4. Лабораторные   методы   в   ветеринарно­санитарной   экспертизе     пищевого сырья и готовых продуктов: Учеб. пособие для студентов вузов / под ред. И.Г Серегин,  Б.В Уша ­ СПб  Из­во «РАПП»  2008г­408с 5. Методы   исследования   свойств   сырья   и   продуктов   питания:   Учебное пособие / Т.В. Подлегаева, А.Ю. Просеков. Кемеровский технологический институт пищевой промышленности.­ Кемерово, 2004.­ 101 с. 8 6. Организация   полевой   аналитической   лаборатории   для   дополнительной сети экологического мониторинга. /Д М. Жилин /– М.: “Ассоциация по химическому образованию”,1999 год. 7. Классификация   меда   [Электронный   ресурс]   : Справочник   по   основным   ­   –М.: Адепт, ИДДК   ГРУПП, 2004. видам   меда / ЭД   и   П. Источник: http://refleader.ru/ 8. http://mirmeda.biz/istoriya­pchelovodstva­v­rossii.php#more­1029 ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Органолептическое исследование и определение воды в меде 2. Определение механических примесей и примеси пади, патоки, крахмала 3. Определение диастазы (мед+вода+р­р крахмала+р­р люголи) и диастазной активности   Цвет и номер  пробирки П ро ба Фото1 Фото2 Цвет и номер  пробирки  ( через 1 час) Диастаз ное  число  ед. Готе 9 № 1 Пр№1 Темно ­синяя Пр№2 Фиолетово­ синяя Пр№3 Сине­желтая Пр №4 Желто­синяя № 2 Пр №1Темно­синяя Пр №2 Синяя Пр№3 Светло­синяя Пр №4 Желто­синяя № 3 Пр №1Темно­синий Пр №2Темно­синий Пр №3Темно­синий Пр №4Тено­синий № 4 Пр №1Коричневая Пр №2Темно­ коричневая Пр №3Коричневая Пр №4Темно­ коричневая Пр№1Светло ­фиолетовая Пр№2Светло ­фиолетовая Пр№3Желто ватая Пр№4Светло ­желтая Пр №1 Синяя Пр  №2Светло­ синяя Пр  №3Фиолетов о­желтая Пр  №4Желто­ фиолетовая Пр №1Темно­ синяя Пр №2Синяя Пр  №3Светло­ синяя Пр  №4Светло­ синяя Пр  №1Желтая Пр  №2Светло­ желтая Пр  №3Желтая Пр  №4Светло­ желтая Результаты проведенных 4. Таблица  Сравнительная   таблица  оценки  качества   меда Номера проб №2 №3 «­­» «+» Н №1 «+» Н исследований соответствуют ГОСТ по органолептическим свойствам 10 29,4 23.8 0 50 №4 «+» Н Наличие желательных примесей Наличие нежелательных примесей Содержание  воды Фермент  диастазы Диастазное число Примеси  пади Крахмальная   патока раствор аммиака Сахарная патока Наличие  крахмала и муки «+» Н «­­» Н 18% Н «+» Н 29,4   Н «+­»Н «­­» Н «+» Н «+­» «­­» «+» «+» Н «+­» 17,4% Н 16,2% Н 16,2% Н «+» Н «+»  Н 23,8 Н 50   Н «­­»Н «+» «­­» Н «­­» «+ » «­­ » Н «+»  Н 0 «­­» Н «­­»  Н «­­» Н «­­»  Н «­­ » Н «­­»  Н «­­» Н «­­» Н Обозначения:  «­­» отсутствие показателя;  «+» наличие показателя; Н­норма  11