Исследовательская проектная работа Определение содержания аскорбиновой кислоты в фруктах и фруктовых соках

Государственное общеобразовательное учреждение
средняя общеобразовательная школа №416

Исследовательская проектная работа по теме:
«Определение содержания аскорбиновой
кислоты в фруктах и фруктовых соках»
Работу выполнили:
Манучарян Анна, 9 кл.
Катальникова Анна, 9 кл.

Научный руководитель: Згарбур Н.В.
Цель работы: Определить в условиях школьной лаборатории количество витамина Св фруктах и фруктовых соках. Выяснить в каких продуктах его содержится наибольшее количество и рекомендовать для использования.
Задачи:
Выявить фрукты, содержащие витамин С.
Доказать, что в свежих фруктах аскорбиновой кислоты больше, чем в соках заводского производства.
Провести опрос-анкетирование учащихся, какие продукты питания, содержащие витамин С они употребляют.
Провести химический эксперимент, используя метод йодометрии.
Актуальность проблемы.
Витамин С (аскорбиновая кислота), пожалуй, самый известный из витаминов.Аскорбиновая кислота играет в организме человека фундаментальную биохимическую и физиологическую роль:активизирует различные ферменты и гормоны, стабилизирует иммунитет, повышает сопротивляемость организма к различным инфекциям, простудным заболеваниям, снижает физическое утомление и повышает работоспособность, помогает очищать организм от ядов (начиная от сигаретного дыма и кончая ядами змеи), повышает эластичность и прочность кровеносных сосудов, улучшает состояние печени, ослабляет воздействиеразличных аллергенов, ускоряет заживление ран, ожогов, кровоточащих десен, повышает сопротивляемость организма к любым неблагоприятным воздействиям и т.д.Суточная потребность в витамине С взрослого человека составляет 70 - 100 мг .
Результаты исследований, проведенных институтом питания РАМН показали дефицит витамина С у 70-90% обследуемых не только зимой и весной, но и в летне-осенний период. ПриС– витаминной недостаточности снижается физическая и умственная работоспособность, сопротивляемость инфекциям, появляется вялость. Именно поэтому наша цель определить наличие витамина С в фруктах и фруктовых соках и наиболее богатые рекомендовать для использования.
Гипотеза.
В школьной лаборатории и даже в домашних условиях можно с помощью обыкновенного йода проверить наличие витамина С в продуктах питания.
Предмет исследования: витамин С.
Объект исследования: фрукты и фруктовые соки.
Методы исследования:
- метод эксперимента – йодометрия- опрос-анкетирование
Содержание:
Введение.
Основная часть:
История открытия аскорбиновой кислоты.
Свойства.
Значение для организма.
Практическая часть:
Определение содержания аскорбиновой кислоты в фруктах.
Определение содержания аскорбиновой кислоты в фруктовых соках.
Заключение.
I.Введение.
Витамины - биологически активные вещества, без которых немыслима нормальная жизнедеятельность организма. Они способствуют правильному обмену веществ, повышают работоспособность, выносливость, устойчивость к инфекциям. Витамины не синтезируются в организме и поступают только с пищей. Потребность организма в них не превышает нескольких тысячных, сотых долей грамма,в отличие от белков, жиров, углеводов. Витамины очень нестойки и разрушаются во время термической обработки продуктов.
Недостаток или отсутствие витаминов в пище может привести к тяжелым расстройствам организма, которые в настоящее время встречаются редко. Чаще  можно наблюдать снижение обеспеченности организма различными витаминами (гиповитаминозы). Гиповитаминозы носят сезонный характер, наблюдаются чаще всего в зимне-весеннее время, и характеризуются повышением утомляемости, снижением трудоспособности,  уменьшается устойчивость к различным простудным заболеваниям. Повышенная потребность в витаминах возникает при усиленной физической нагрузке, переохлаждении организма, при заболеваниях желудочно-кишечного тракта (гастритах, колитах), у женщин во время беременности и т.д.Витамины в организме являются катализаторами (ускорителями) действия ферментов и гормонов.Витамин С (аскорбиновая кислота) — один из важнейших витаминов в пищевом рационе человека.  Физиологическое значение аскорбиновой кислоты в организме весьма многообразно.
II. Основная часть.
История открытия аскорбиновой кислоты.
История открытия аскорбиновой кислоты (витамина С) связана с цингой. 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 С. Необходимость свежей растительной пищи для сохранения здоровья была подмечена с незапамятных времен, но честь научного обоснования полноценного питания в профилактике и терапии цинги принадлежит британскому корабельному хирургу Джеймсу Линду, который в 1747 году доказал, что цингу предотвращает включение в рацион цитрусов.
Аскорбиновую кислоту в 1928-1933 годах выделила и идентифицировала как индивидуальное вещество группа американских исследователей под руководством Альберта Сент-Дьерди, который получил за эту работу Нобелевскую премию по медицине. Уже в 1934 году был разработан путь химического синтеза витамина C и начато его массовое производство.Альберт Сент-Дьерди получил из надпочечников животных, капусты и апельсинов соединение, которое имело окислительно-восстановительные свойства. Сент-Дьерди еще не понимал что это вещество является витамином C, и назвал ее гексуроновой кислотой. В 1932 году В. A. Во и Чарльз Кинг получили витамин C из лимона. Через год позже Сэр УолтерНорменХоуорс, Хёрст и их помощники исследовали химическое строение витамина C. В 1933-34 годах ТадеушРейхштейн синтезировал аскорбиновую кислоту в политехническом университете Цюриха. Это открыло дорогу массовому производству этого витамина.
Свойства аскорбиновой кислоты.
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.
Растворимость аскорбиновой кислоты (грамм на 100 мл растворителя). Аскорбиновая кислота нерастворима в диэтиловом эфире, бензоле, петролейном эфире. Водные растворы аскорбиновой кислоты имеют pH ~ 3; действует как моноосновная кислота. Аскорбиновая кислота мощный восстановитель, легко окисляется многими окислителями.
Легко окисляется и разлагается под действием кислорода, света и в контакте с металлами, поэтому ее препараты хранят в прохладном темном месте в неметаллических емкостях.
Значение витамина С для организма.
Аскорбиновая кислота активирует целый ряд ферментов, способствует лучшему усвоению железа и тем самым усиливает образование гемоглобина и созревание эритроцитов.  Витамин С стимулирует образование очень важного белка — коллагена.  Этот белок связывает отдельные клетки в единую ткань.  При его недостатке заживление ран сильно замедляется.  Аскорбиновая кислота оказывает влияние на синтез еще одного белка, недостаток которого вызывает нарушение эластичности и проницаемости кровеносных сосудов, вследствие чего появляются многочисленные кровоизлияния, кровоточивость десен.
Витамин С оказывает выраженное антитоксическое действие по отношению ко многим ядовитым веществам.  Так, установлено обезвреживающее влияние аскорбиновой кислоты на дифтерийный, туберкулезный, дизентерийный и другие микробные яды.
Аскорбиновая кислота обладает еще одной чрезвычайно важной способностью.  Она повышает естественную иммунобиологическую сопротивляемость организма к инфекционным и простудным заболеваниям, оказывает выраженное влияние на активность макрофагов, захватывающих и переваривающих болезнетворные микробы, внедрившиеся в организм.
ЛайнусПоллинг выдвинул гипотезу о том, что от простуды можно навсегда излечиться, принимая высокие дозы витамина С (1 - 5 г. в сутки в течение 1 - 2 дней). Результаты исследований показали, что витамин С значительно облегчает симптомы простуды. Это действие обусловлено способностью витамина С мобилизовать иммунную систему организма. Также было показано, что ежедневный прием аскорбиновой кислоты спортсменами-бегунами позволяет им полностью избежать инфекций верхних дыхательных путей, которые являются профессиональными болезнями таких спортсменов.
Витамин С - одно из основных звеньев системы антиоксидантной защиты организма от рака, и, более того, он признан одним из сильнейших противораковых средств среди питательных веществ. Витамин С защищает от нитратов, содержащихся во фруктах и овощах. Нитраты являются отправной точкой для образования в организме опаснейшего канцерогена - нитрозамина. Поэтому врачи рекомендуют принимать витамин С для профилактики рака желудка и кишечника.
При кулинарной обработке пищевых продуктов теряется около 50—60% аскорбиновой кислоты.  Чтобы витамин С как можно меньше разрушался от воздействия кислорода воздуха, пищу следует варить в неокисляющейся (эмалированной) посуде, под крышкой, не переваривать и долго не хранить, так как при повторном подогревании готовых блюд потери витамина С быстро возрастают.  С этой точки зрения наибольшую ценность представляют сырые овощи, плоды и ягоды.
III. Практическая часть.
Сколько в яблоке витамина С? Ответ на этот вопрос можно найти в справочнике. Но там говорится о яблоке вообще, а сколько витамина в этом яблоке, которое вы собираетесь есть?
Определение витаминов – дело сложное. Но витамин С – аскорбиновую кислоту – можно определить в школьной лаборатории и даже в домашних условиях.

Если выяснить в каких продуктах содержится наибольшее количество витамина С, то эти продукты можно рекомендовать для употребления.
Опрос-анкетирование.
Задачи:
1.Провести опрос учащихся школы для оценки их информированности о содержании витамина С в фруктах и соках;
2.Выявить с помощью анкетирования, что, на взгляд учащихся нашей школы, полезнее в плане получения витамина С – фрукты или соки и что они сами чаще используют в пищу;
3.Оценить степень информирования потребителей производителями соков и нектаров о содержании в них витамина С.
Вывод: В опрос – анкетировании приняли участие 25 учащихся 8 – 11 классов. По результатам большинство учащихся нашей школы предпочитают яблоки и апельсины.Поэтому объектом исследования стали именно эти фрукты. Так же большинство опрошенных выбирают соки «Добрый», на втором месте «Моя семья».
Каким фруктам вы отдаете предпочтение? Что вы предпочитаете фрукт или сок из этого фрукта? Соки каких производителей наиболее полезны(богаты вит.С)?
Яблоко Апельсин Виноград Груша Банан Фрукт Сок Добрый Моя семья Сады придонья13 чел. 7 чел. 1 чел. 2 чел. 2 чел. 13 чел. 12 чел. 14 чел 9 чел. 2 чел.
Эксперимент №1. «Определение количества аскорбиновой кислоты в апельсиновом и яблочном соках различных производителей».
Возможно, вы решили: коль скоро витамин С – кислота, то определять его количество надо с помощью щелочи. Хорошо бы… Но в нашем случае такой анализ не годится. В плодах, кроме аскорбиновой есть много других органических кислот: лимонная, яблочная, винная и прочие, все они вступают со щелочью в реакцию нейтрализации. Значит, щелочь не поможет.
Мы воспользуемся характерной особенностью аскорбиновой кислоты – легкостью ее окисления. Вы, конечно, знаете, что при хранении и при готовке теряется много витамина С. Связано это с тем, что молекула аскорбиновой кислоты неустойчива, она легко окисляется даже кислородом воздуха. Превращаясь в другую кислоту, дегидроаскорбиновую, которая не имеет витаминных свойств. Мы же используем для анализа еще более сильный окислитель – йод.
Цель: Определить содержание витамина С в соках разных производителей.
Реактивы: 5% р-р йода, крахмальный клейстер, вода, 1% р-р соляной кислоты.
Оборудование: пипетка, химические стаканы, мерный цилиндр, ступка, пестик.
Объект исследования: апельсиновый сок производителей – моя семья, добрый.
Методы исследования: титриметрический метод анализа – йодометрия.
Запасемся раствором йода известной концентрации. Для этого мы взяли аптечный спиртовой раствор йода 5%. Если содержание витамина С мало. Может получиться так, что потребуется всего 1-2 капли йодной настойки. Чтобы результат был более точным, мы разбавили йодную настойку. При анализе фруктовых соков удобно разбавить йод водой в 40 раз, при этом получили 0,125 % раствор, 1 мл которого соответствует 0,875 мг аскорбиновой кислоты. Далее приготовили раствор крахмала: развели 1г его в небольшом количестве холодной воды, вылили в стакан кипятка и прокипятили еще с минуту. Такой раствор пригоден для опытов в течение недели.

Теперь все готово для определения витамина.
Отмерили 20 мл апельсинового/яблочного сока и разбавили водой до объема 100 мл. Влили немного раствора крахмала, а затем добавляли по каплям раствор йода до появления устойчивого синего окрашивания, не исчезающего в течение 10 -15 с. Как только йод окислит всю аскорбиновую кислоту, следующая же капля, прореагировав с крахмалом, окрасит раствор в синий цвет. Это означает, что наша операция – титрование – закончена.
Расчеты:
С помощью пипетки мы посчитали, сколько капель содержится в 1 мл йода (34 капли). Определяем объем йода, израсходованного на титрование аскорбиновой кислоты:
Зная концентрацию р-ра йода (1 мл 0,125 % р-расоответствует 35 мг аскорбиновой кислоты)
Рассчитаем содержание аскорбиновой кислоты в апельсиновом соке «Моя семья» (200 мл) :34 кап.-1 мл (I2)
220 кап.-X мл
X=6.7 мл (I2)
1 мл-0.875 мг аскорбиновой кислоты
6.7 мл-X мг
X=5.8 мг (аскорбиновой кислоты в 20 мл сока)
20 мл-5.8 мг
200 мл-Xмг
X= 58.62 мг
Результат опыта: в 200 мл сока содержится 58,62 мг. На упаковке: не менее 20 мг/100мл.
4.Рассчитаем содержание аскорбиновой кислоты в апельсиновом соке «Добрый» (200 мл) :34 кап.-1 мл (I2)
280кап.-X мл
X=8,23 мл (I2)
1 мл-0.875 мг аскорбиновой кислоты
8,23 мл-X мг
X=7,2 мг (аскорбиновой кислоты)
20 мл-7,2 мг
200 мл-Xмг
X= 72мг
Результат опыта: в 200 мл данного сока содержится 72 мг витамина.
(на упаковке не менее 40 мг/100мл)
Рассчитаем содержание аскорбиновой кислоты в яблочном соке «Моя семья» (200 мл) :34 кап.-1 мл (I2)
60кап.-X мл
X=1.8 мл (I2)
1 мл-0.875 мг аскорбиновой кислоты
1.8 мл-X мг
X=1.54 мг (аскорбиновой кислоты)
20 мл-1.54 мг
200 мл-Xмг
X= 15.4мг
Результат опыта: в 200 мл данного сока содержится 15,4 мг аскорбиновой кислоты. Его количество на упаковке не указано.

Рассчитаем содержание аскорбиновой кислоты в яблочном соке «Добрый» (200 мл) :34 кап.-1 мл (I2)
200кап.-X мл
X=5.9 мл (I2)
1 мл-0.875 мг аскорбиновой кислоты
5.9мл-X мг
X=5.2 мг (аскорбиновой кислоты)
20 мл-5.2 мг
200 мл-Xмг
X= 52мг
Результат опыта: в 200 мл сока содержится 52 мг аскорбиновой кислоты. Количество на упаковке не указано.
Эксперимент №2. «Определение количества аскорбиновой кислоты в яблоке и апельсине».
Здесь мы встретились с таким затруднением: в яблоках содержится фермент аскорбиноксидаза,в присутствии которого аскорбиновая кислота быстро окисляется на воздухе. Чтобы этого не произошло, анализ мы проводили в кислой среде.
Цель: Определить содержание витамина С в яблоке и апельсине.
Оборудование:пипетка, химические стаканы, мерный цилиндр, ступка, пестик.
Объект исследования: апельсин, яблоко
Методы исследования:титриметрический метод анализа – йодометрия.
Тонким ножом из нержавеющей стали вырезали из предварительно взвешенного яблока пробу (100г) без кожуры и семечек. Растерли пестиком в фарфоровой ступке с разбавленной соляной кислотой. Определяем количество витамина С методом йодометрии.

Расчеты:
Рассчитаем содержание аскорбиновой кислоты в яблоке (100 г) :
34 кап.-1 мл (I2)
300кап.-X мл
X=8.8 мл (I2)
1 мл-0.875 мг аскорбиновой кислоты
8.8 мл-X мг
X=7.7 мг (аскорбиновой кислоты)
100 г-7.7 мг
200г-х мг
Х= 15,4 мг
Результат опыта: яблоко массой 200 г содержит 15,4 мг аскорбиновой кислоты.
Рассчитаем содержание аскорбиновой кислоты в апельсине (100 г) :
34 кап.-1 мл (I2)
710кап.-X мл
X=20.5 мл (I2)
1 мл-0.875 мг аскорбиновой кислоты
20.5 мл-X мг
X=18 мг (аскорбиновой кислоты)
100 г-18 мг
200г-х мг
Х= 36 мг
Результат опыта: в апельсине массой 200 г содержится 36 мг аскорбиновой кислоты.

По результатам эксперимента составлена таблица:
«Содержание аскорбиновой кислоты в исследуемых соках и фруктах».
Сок Фрукты, г
«Добрый» «Моя семья» Апельсиновый Яблочный Апельсиновый Яблочный Яблоко Апельсин
72 г 52 г 58.6 г 15.4 г 15.4 г 36 г
Результаты таблицы рассчитаны на 200 г продукта.
IV.Заключение.
На основании выполненной работы мы сделали выводы о том, что
1. содержание аскорбиновой кислоты в апельсинах значительно больше чем в яблоках.
2. В сокахпроизводителя «Добрый» содержится больше аскорбиновой кислоты, чем в соках «Моя семья».
3. В консервированных соках аскорбиновой кислоты больше чем в свежих фруктах. Это связано с тем, что соки содержат специально добавленную аскорбиновую кислоту, передозировка которой может привести к заболеваниям желудочно-кишечного тракта и вызвать диарею. Поэтому мы советуем использовать в пищу свежие фрукты.
Использована литература:
О. Ольгин «Опыты без взрывов», Москва химия, 1986 г.
М.В. Ермолаев, Л.П. Ильичева, биологическая химия. М. «Медицина», 1989 г.
Интернет источники.