Научно-исследовательская работа Загадки чая Арылова Александра

Республиканская научно-практическая конференция школьников «Первые шаги в науку».


Направление: химия.










«Загадки чая. Неизвестное об известном»»
«Чай – напиток богов»

















Автор работы: Арылова Александра
Место выполнения работы: п Гашун
МБОУ «Гашунская СОШ им.Очирова А,В,»
Руководитель: Мацакова Н.Н.-учитель химии.

















Оглавление


I Введение
II Основная часть:
1.Из истории чая.
2. Химический состав чая.
3.Чай и здоровье.
4.Традиции народов мира заваривать чай.
А) Китайская чайная церемония
Б) Японская чайная церемония
В) Калмыцкая чайная церемония
Г) Кенийская традиция чаепития
Д) Тибетский чай.
III. Экспериментальная часть.
А) Качественная реакция на кофеин.
Б) Определение витамина С в чае.
В)Определение кислотно-щелочного баланса.
Г) Определение глюкозы.
Д) Определение танина в чае.

IV Заключение.
V. Список использованных источников и литературы литературы.



























В наше время на рынке предлагается много разного по качеству и цене товара. Важно уметь разбираться в нем и соотносить качество с ценой. Важно научить детей задумываться о качестве приобретаемого товара, уметь выбрать правильно, в соответствии с потребностями и требованиями к товару. Одной из задач образования школьников на уроках химии мы считаем эту.
Для примера мы предлагаем исследование качества чаев, которые чаще употребляются населением. Данное исследование проводилось на элективных курсах 10-х классов в школе. Для исследования мы выбрали чай, так как этот напиток наиболее употребим и вряд ли можно встретить человека, с ним незнакомого. В то же время, мы редко задаемся вопросом, что содержит этот наш «знакомец» и чем один вид чая отличается от другого. Может быть, зная состав различных чаев, мы использовали бы их иначе. Иначе заваривали и иначе пили. В процессе исследования знакомый напиток открыл нам много своих тайн.



Происхождение и древняя история чая



Чай один из самых древних напитков, известных человечеству. Сегодня чай стал неотъемлемой частью многих культур, однако достоверно известно, что история чая берёт своё начало в Древнем Китае.
Появление чая окутано множеством легенд. По одному из преданий, открытие этого напитка принадлежит прославленному императору Шэнь Нуну Божественному Земледельцу (ок. 2737-2697 гг. до н. э.), который в китайской традиции также считается богом-покровителем медицины. Однажды, прогуливаясь по своим бескрайним владениям, Шэнь Нун долго плутал среди неприступных горных вершин. Истомившись от жажды, он присел отдохнуть возле небольшого деревца, листья которого источали чудесный аромат. Внезапно подул сильный ветер, и с ветви деревца сорвался молодой листочек, который плавно опустился прямо в чашу с чистой родниковой водой. Попробовав получившийся настой, император был восхищён его нежно-зелёным цветом, удивительным вкусом и необычайно приятным ароматом. Сделав всего несколько глотков, он тут же ощутил прилив сил.
В древних летописях также говорится, что император Шэнь Нун, обладавший телом из прозрачного нефрита, неоднократно проверял на себе действие различных лекарственных трав. И вот однажды он обнаружил, что настой чайных листьев можно использовать как противоядие: «Шэнь Нун пробовал сто трав, в день встречал семьдесят две ядовитых, принял чай и освободился от действия яда». Китайские историки полагают, что Шэнь Нун является собирательным образом первобытных людей эпохи неолита. А это значит, что история чая насчитывает уже около 5-6 тысячелетий.

Однако китайцы не только пили чай с незапамятных времен, но и культивировали его. Согласно историческим источникам, уже более 3 тысяч лет назад жители княжеств Ба и Шу (современная провинция Сычуань) выращивали чай и подносили его в дань верховным правителям.

Именно в Китае были найдены первые достоверные письменные свидетельства о чае.




Химический состав листового чая



Следует обратить внимание на шесть самых важных групп или составных частей чая: это дубильные вещества, эфирные масла, алкалоиды, аминокислоты, пигменты и витамины.


Дубильные вещества – один из существенных компонентов чая и чайного настоя. Они составляют 15-30% чая и представляют собой сложную смесь более трех десятков полифенольных соединений, состоящую из танина и различных (по крайней мере семи) катехинов, полифенолов и их производных.



Ферменты, или энзимы, содержатся в чае в основном в нерастворимом, связанном состоянии. Это биологические катализаторы. С их помощью происходят все химические превращения как в живом чайном растении, при его росте, так и в процессе фабричного приготовления чая. Основных ферментов чая три, а всего свыше десяти. Главные из них – полифенолоксидаза, пероксидаза и каталаза.


Эфирные масла имеются как в зеленом листе, так и в готовом чае. Несмотря на их крайне незначительное количество, они более других веществ привлекали внимание человека: именно им справедливо приписывали неповторимый чайный аромат. От них, следовательно, зависит и качество чаев. Теперь установлено, что эфирных масел в зеленом листе чая содержится всего лишь около 0,02%. Это значит, что для получения 100 г этих масел в чистом виде надо переработать свыше полутонны чайного листа. Хотя при переработке чайного листа потеря эфирных масел достигает 70-80%, при этом происходит и другой процесс – возникновение новых эфирных масел.


Белковые вещества вместе со свободными аминокислотами составляют от 16 до 25% чая. Белки – важнейшая составная часть чайного листа. Белками являются все ферменты. Кроме того, белки служат источником тех аминокислот, которые возникают в процессе переработки чайного листа в готовый чай. По содержанию белков и их качеству, а следовательно, по питательности чайный лист не уступает бобовым культурам. Особенно богаты белками зеленые чаи (среди них более всего японские).



Другую группу растворимых органических соединений в чае образуют органические кислоты (около 1%), в состав которых входят щавелевая, лимонная, яблочная, янтарная, пировиноградная, фумаровая и еще две-три кислоты. В составе чая они еще слабо исследованы, но ясно, что в целом они повышают пищевую и диетическую ценность чая.



Углеводы в чае содержаться разнообразные – от простых сахаров до сложных полисахаридов. Чем выше в сахаре процент содержания углеводов, тем ниже его сорт. По этому углеводы являются своего рода балластом для чая. К счастью, большинство их нерастворимы. Причем нерастворимы как раз ненужные человеку полисахариды – крахмал, целлюлоза, гемицеллюлоза, составляющие от 10 до 12% чая. Зато полезные углеводы – сахароза, глюкоза, фруктоза, мальтоза (их в чае от 1 до 4%) – растворимы.



Пигменты, входящие в состав чая, играют также немаловажную роль. Способность чайного настоя принимать разную окраску, давая всевозможные оттенки от светло-зеленого до темно-оливкового и от желтоватого и розоватого до красно-коричневого и темно-бурого, давно была замечена людьми и связывалась с наличием в чае различных красителей.



Более тщательные исследования последних лет показали, что цветность настоя связана главным образом с двумя группами красящих веществ – теарубигинами и теафлавинами. Первые, дающие красновато-коричневые тона, составляют 10% сухого чая; вторые, золотисто-желтую гамму, - лишь 2%.



Пектиновые вещества – это коллоидные вещества со сложным составом. Содержание их в чае колеблется от 2 до 3%. В присутствии сахаров и кислот они могут образовывать студенистые массы – желе. Пектины имеют немаловажное значение для сохранения качества чая: с ними связано такое физическое свойство чая, как его гигроскопичность. При недостатке в чае пектиновой кислоты его гигроскопичность резко повышается, а следовательно, чай портится быстрее. Дело в том, что пектиновая кислота покрывает каждую чаинку тонкой, слабопроницаемой для влаги желатиновой пленкой и таким образом играет для чая роль «дождевого плаща».



В чае присутствует чуть ли не весь алфавит витаминов. В нем имеется провитамин А – каротин, важный для нашего зрения. В чае представлена и обширная группа витамина В. Имеется и витамин С. В свежем чайном листе его в 4 раза больше, чем в соке лимона и апельсина. Но основным витамином чая является витамин Р. Витамин Р (или С2) в комплексе с витамином С резко усиливает эффективность аскорбиновой кислоты, способствует ее накоплению и задержанию в организме.



Чай и здоровье



С давних времен чай славился своими целебными свойствами. Недаром изначально он использовался исключительно в качестве лекарственного средства, позже как ритуальный напиток, и лишь потом вошел в повседневное употребление. В древности люди называли чай «снадобьем, избавляющим от десяти тысяч болезней». Лечебное действие чая подробно описывается во многих классических медицинских трактатах. Древние китайские мудрецы писали о том, что чай отгоняет сон, умиротворяет дух, проясняет зрение, снимает жар, очищает от яда и дарит долголетие. Поэтому неслучайно, первыми последователями чая в Европе были именно врачи. Чай полезен для здоровья Чудодейственный эликсир под названием «чай» восхвалялся многими народами на протяжении веков. Как ни странно,
· древние представления об огромной пользе чая до сих пор не только не были никем опровергнуты, но и, наоборот, постоянно подтверждались и продолжают подтверждаться новыми научными открытиями. В наше время камелия китайская официально включена в реестр лекарственного растительного сырья. С каждым днем ученые узнают все больше о лечебных и профилактических свойствах этого уникального растения, что открывает перед нами новые возможности для восстановления и поддержания здоровья человека. Фармакологические свойства чая обусловлены его химическим составом. Чай это богатейший природный комплекс, в котором содержится целый спектр витаминов, микроэлементов и нескольких сотен других биологически активных веществ. Перечислим лишь несколько наиболее важных лечебно-профилактических свойств чая:



1. Чай препятствует развитию сердечно-сосудистых заболеваний. Результаты научных исследований позволяют предположить, что потребление чая снижает риск развития сердечно-сосудистых заболеваний. В чем же причины такого воздействия? Во-первых, чай способствует нормализации кровяного давления. Слабоферментированные сорта, богатые полифенолами (природными соединениями, обладающими высокой биологической активностью), помогают снизить давление. И наоборот употребление черного чая, особенно крепкого, повышает давление и приводит к расширению сосудов, облегчая процесс кровообращения. Во-вторых, чай обогащает кровь витаминами, делает стенки сосудов более упругими и эластичными и, кроме того, эффективно снижает уровень сахара и холестерина в крови. Регулируя углеводный и холестериновый обмен, этот напиток уменьшает риск развития атеросклероза одного из наиболее распространенных заболеваний сердечно-сосудистой системы.



2. Чай снижает вероятность развития онкологических заболеваний. С 70-х годов XX века ученые по всему миру стали проводить исследования антиракового действия чая. Результаты исследований показали, что любители чая страдают раковыми заболеваниями гораздо реже, чем люди, практически не употребляющие этот напиток. Это уникальное свойство чая напрямую связано с высоким содержанием в нем полифенольных веществ. Чайные полифенолы подавляют процесс перерождения здоровых клеток в злокачественные. В зеленом чае содержание чайных полифенолов значительно выше, чем в более ферментированных сортах. Вот почему зеленые и слабоферментированные белые сорта позволяют эффективно бороться с онкологическими заболеваниями даже при условии воздействия канцерогенных факторов например, ультрафиолетового излучения. Так японцы, для которых зеленый чай уже давно стал национальным напитком, болеют раком гораздо реже, чем жители других стран.



3. Чай стимулирует процессы пищеварения и способствует похуданию. Чайный напиток можно назвать превосходным диджестивом, поскольку он облегчает пищеварение и способствует лучшему усвоению пищи. Неслучайно у многих народов обильные трапезы традиционно завершаются чаепитием. Так, например, жители Тибета всегда употребляли большое количество тяжелой мясной и жирной пищи поэтому чай стал неотъемлемой частью их рациона.



Чай усиливает активность пищеварительного тракта и нормализует микрофлору кишечника. Крепкий чайный настой очищает органы пищеварения желудок, почки и печень от различных вредных веществ. Многие сорта благотворно влияют на слизистые оболочки пищевода и желудка, обволакивая их и создавая своеобразный защитный слой. Так, например, чай пуэр значительно снижает риск развития гастритов, язв и других заболеваний желудка. Большинство сортов чая активизируют обменные процессы, способствуют расщеплению жиров и выведению их из организма. Особенно эффективны в этом отношении зеленый чай, улуны и пуэр. Кроме того, чайный напиток, практически не содержащий калорий, является достаточно питательным в его состав входят белки и необходимые нам витамины. Вот почему чай это неотъемлемая часть большинства диет: он помогает организму поддерживать работоспособность даже при скудном питании.



4. Чай замедляет старение организма. С давних времен люди считали чай омолаживающим средством. Современной науке известно, что старение связано с влиянием особых «молекул-разрушителей», которые повреждают клетки организма и угнетают их жизнедеятельность. Чай (в особенности зеленый), богатый витаминами C и E и полифенолами, позволяет нейтрализовать вредоносное воздействие этих молекул и тем самым замедляет старение. Болезни нередко наносят нашему организму непоправимый вред, и, как следствие, способствуют преждевременному старению. В состав многих сортов чая (как черного, так и зеленого) входит особый вид веществ, которые повышают иммунитет защитные функции организма и его сопротивляемость различным инфекциям. Полифенолы зеленого чая активно воздействуют даже на вирусы гриппа. Усилить целебный эффект чая могут травы, бальзамы или мед.



5. Чай оказывает тонизирующее воздействие на организм. Чай по праву называют «эликсиром бодрости». Благодаря содержанию кофеина и некоторых других полезных веществ чай активизирует деятельность центральной нервной системы, в частности головного мозга. Чайный напиток бодрит, поднимает настроение, повышает работоспособность и снимает усталость. Научные исследования показали, что чай способствует улучшению умственных способностей, внимания и памяти. Многие ароматизированные цветочные чаи, например, жасминовые или с лепестками розы, обладают антистрессовым и расслабляющим действием. Благодаря содержанию целого ряда витаминов и микроэлементов чай оказывает на наш организм комплексное оздоровляющее воздействие, уменьшает вред, наносимый курением, укрепляет зубы и улучшает зрение. Безусловно, чай не стоит считать панацеей от всех болезней, однако многовековой опыт и современные исследования доказывают его эффективность как натурального оздоровительного средства.



Все перечисленные свойства касаются только качественного и правильно заваренного чая, который был употреблен в нужное время и в должной мере. Не следует пить недоброкачественный чай, полученный в результате неправильной обработки или подвергавшийся неправильному хранению. Кроме того, не рекомендуется пить слишком крепкий и обжигающе горячий чай, а также употреблять чайный напиток в больших количествах (четыре-пять чашек не очень крепкого свежезаваренного чая в день вполне достаточная доза для здорового взрослого человека).



Содержание в чае важнейших биологически активных веществ, а следовательно, и полезные свойства напитка зависят от многих факторов. Только качественный чай, собранный и обработанный по всем правилам чайного искусства, а затем хранившийся при оптимальных условиях, поможет укрепить здоровье и подарит вам заряд жизненной энергии.



Мы предложили детям исследовать разные виды чая на содержание в них кофеина, танина, витамина С, углеводов. Для определения веществ были использованы титрометрический и визуально – колориметрический методы анализа.



Качественная реакция на кофеин


На фарфоровую пластинку помещали 0,1 г кофеина, добавляли 2-3 капли концентрированной азотной кислоты. Смесь осторожно выпаривали досуха. В результате окисления кофеина образуется амалиновая кислота (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.



Определение витамина С в чае проводили йодометрическим методом


Поместили в колбу 2 мл. чая и добавили воды до объема 10 мл., затем влили немного раствора крахмала. Далее по каплям добавляли раствор йода до появления устойчивого синего окрашивания, не исчезающего 10-15 секунд. 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.



Определение кислотно-щелочного баланса
В пробирку с чаем опустили индикаторную бумажку для определения рН, сравнили с эталоном.

Определение глюкозы
В пробирку поместили 1 мл чая и каплю реактива Фелинга (щелочной раствор медного алкоголята сегнетовой соли). Держа пробирку наклонно, осторожно нагревали верхнюю часть раствора. При этом нагретая часть раствора окрашивается в оранжево-желтый цвет вследствие образования гидроксида меди-1 СиОН, которая в дальнейшем переходит в красный осадок оксида меди-1.



Определение танина в чае



К 1 мл. раствора чая добавляли 1-2 капли хлорида железа (III).При наличии танина в чае наблюдали появление темно – фиолетового окрашивания. Содержание танина в чае определяли визуально – колориметрическим методом.


Выводы

В результате нашего исследования мы обнаружили много интересного. Некоторые выводы мы предлагаем вашему вниманию:
Танин и кофеин содержатся и в черном и в зеленом чае.
Танина в чаях больше, чем кофеина.
Зеленый чай содержит танина больше, чем черный.
Черный чай содержит кофеина больше, чем зеленый.
Витамин С содержится в большом количестве и в зеленом и в черном чае, но в зеленом его намного больше.
Углеводы имеются и в том и в другом чае в небольшом количестве.
Чай имеет слабощелочную реакцию среды.

Простота проведения эксперимента и доступность реактивов, выбранных для данных лабораторных, работ позволяют, при желании, проводить данные анализы в домашних условиях. Таким образом, учащиеся получают удобный метод познания, а не готовые результаты. Данный вид работы повышает интерес к предмету. Формирует новый подход к изучению данной дисциплины, имеющий прикладной характер и вносит валеологический и экологический аспект.
15