Исследовательская работа по химии 7 класс по теме Что скрывается в чашке чая?

Пермский край
Кунгурский район
Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение
«Калининская средняя общеобразовательная школа»


Химия




ЧТО СКРЫВАЕТСЯ В ЧАШКЕ ЧАЯ?




Горбунова Эвелина
МБОУ «Калининская СОШ»
7 класс

Филиппова Ирина Александровна
МБОУ «Калининская СОШ»
учитель химии




2017
ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение..
3

Глава 1. Основные сведения о чае
5

1.1.
Разновидности сортов чая
5

1.2.
Основные компоненты чая..
7

Глава 2. Исследование различных сортов и торговых марок чая..
9

2.1.
Анализ результатов анкетирования.
9

2.2.
Изучение надписей на упаковках.
14

2.3.
Определение содержания кофеина..
15

2.4.
Качественная реакция на кофеин.
17

Заключение..
19

Список литературы.
20

Приложения



ВВЕДЕНИЕ


Чай Многофункциональный, сложный, разный и дарующий бодрость тела и духа.
Китайца с пиалой, англичанина с коллекционной фарфоровой чашкой, русского с самоваром – всех нас объединяет, и будет объединять страсть к этому незаменимому напитку.
Казалось бы, о продукте так давно знакомом и распространенном, должно быть известно все. Но нет, полная «формула чая» еще не выведена.
Бодрящая чашка чая – многие из нас так начинают новый день.
Тонизирующий эффект чая напрямую зависит от содержания в нем кофеина, поэтому, обладая информацией, сколько кофеина содержится в наиболее популярных сортах, можно выбрать для себя подходящий вариант с учетом своих физиологических особенностей. Мы должны обладать информацией, чтобы безошибочно выбрать: какой напиток тебя взбодрит, а какой не следует пить перед сном.
Поэтому мы и решили исследовать, одинаково ли содержание кофеина в разных сортах и торговых марках чая.
Цель работы: определение сортов и торговых марок чая, обладающих большим содержанием кофеина.
Объект исследования: чай чёрный и зелёный.
Предмет исследования: содержание кофеина в чае.
Гипотеза: наиболее популярные среди наших односельчан торговые марки чая обладают большим содержанием кофеина.
Задачи:
Изучить теоретические материалы о содержании кофеина в листьях чая и его влиянии на организм человека.
Выявить покупательский спрос на сорта и торговые марки чая.
Исследовать наиболее популярные торговые марки.
Сопоставить результаты исследования с покупательским спросом.
Дать рекомендации по употреблению сортов чая.
Методы исследования:
анкетирование;
наблюдение;
химический эксперимент.
Данная работа носит как теоретический, так и прикладной характер, так как изучались данные о сортах чая, его основных компонентах; экспериментальным путем доказано наличие кофеина в исследуемых образцах; выявлены марки чая, содержащие наибольшее количество кофеина; даны рекомендации по употреблению чая.

ГЛАВА 1. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О ЧАЕ


Разновидности сортов чая

Чай – это растение рода камелиевых. Он известен людям невероятно давно – приблизительно с 2700 года до нашей эры. По строгому словарному определению, чай – это «напиток, настоянный на листьях чайного куста». Россия заимствовала это слово из Китая. Впрочем, так же поступили и другие страны.
Сначала чай был известен людям как лекарственный напиток, затем как ритуальный – и лишь потом как повседневный пищевой.
Всего каких – то несколько веков, как человечество познакомилось с чаем, но на настоящий момент 37 стран мира имеют свои чайные плантации, производство сухого чая в мире приближается к 3 миллионам тонн, а количество людей, постоянно пьющих этот напиток, - к 2,5 миллиардам.
В России чайный напиток стали употреблять с 1638 года, когда монгольский Алтын – хан прислал в подарок царю Михаилу Федоровичу четыре пуда чайного листа. С 1679 года в Россию стали поставлять чай их Китая. В 1885 году была заложена первая промышленная плантация китайского чайного куста в Чакве (Грузия). С 1901 года его стали разводить на территории Краснодарского края, с 1912 года – в Азербайджане.
Различают два вида чая:
китайский (китайской и японской разновидности);
ассамский (включает цейлонский чай – естественный гибрид китайского с ассамским).
В России и Грузии на основе китайского чая получены селекционные сорта чая: «Краснодарский», «Грузинский», первый, второй и другие. Сорта чая обычно называют по месту производства.
Импортируемые в России сорта чая – «Индийский», «Цейлонский», «Вьетнамский», «Китайский».
Чая (продукт) получают из листьев, стеблей растения чая. Для этого используют завяливание, скручивание, ферментацию, сушку.
Сегодня в мире в зависимости от технологии сбора и от способа обработки чайного листа различают следующие сорта чая:
черный;
зеленый (кок – чай);
желтый;
красный (оолонг).
Все сорта чая, образно выражаясь, растут на одном кусте. Листья можно использовать для заварки целиком, и тогда собирают лишь верхние наиболее нежные листочки и ещё не распустившиеся бутоны. В верхних чайных листочках содержание кофеина самое высокое 4% и выше. Обычное содержание кофеина в чайном листе колеблется от 2 до 4%. Чем ниже от верхушки растет листок, тем он больше по размеру, тем меньше в нем кофеина, тем меньше он вам придаст бодрости. Большой лист начинается шестым по счету от верхушки. Такие листья содержат кофеина в среднем 0,5 – 0,7%. На количество кофеина влияет обработка листьев. В зелёном чае кофеина больше, чем в остальных сортах, так как он не подвергается ферментативной обработке, в отличие от красного, жёлтого и в особенности чёрного чая, который больше остальных подвержен ферментации. Да и место, где растут чайные кусты, имеет немаловажное значение.

Основные компоненты чая

В конце прошлого века было известно 67 основных компонентов чая, а 15 лет тому назад общее число обнаруженных в нём химических веществ и соединений составляло 130, сейчас известно около 300.
Основными компонентами чая являются дубильные вещества танины, полифенолы, многие ароматические вещества, белковые вещества, 17 аминокислот, эфирные масла, пигменты, смолистые вещества, пектиновые вещества, ферменты, органические кислоты, углеводы и минеральные соли. В чае так же присутствует большое количество витаминов: витамины А, группы В, витамин Р, С и многие другие.
Среди многочисленных достоинств чая (аромат, вкус и т.д.), немаловажным является его замечательный тонизирующий и мягкий психостимулирующий эффект. Это обусловлено содержанием в чае кофеина. Кофеин воздействует на центральную нервную систему и снимает усталость и сонливость, повышает физическую выносливость.
Кофеин участвует в формировании вкуса чая, а именно его горчинки. В настоящее время широко обсуждается вопрос о влиянии систематического употребления кофеина, входящего в состав различных напитков (чай, кофе, кола и др.), на состояние здоровья человека.
Доктор медицинских наук профессор Щеголевский Н.В. утверждает, что потребление кофеина детьми и подростками в возрасте до 18 лет не должно превышать 2 мг/кг массы тела в сутки, а взрослыми - 5 мг/кг в сутки [6, C.23].
Формула кофеина
Кофеин – бесцветные кристаллы, горького вкуса, без запаха, температура плавления 2350С [3, C.57].
Кофеин растворяется в кипятке примерно за две-три минуты. Именно поэтому свежезаваренный чай оказывает возбуждающее действие. Это один из главных виновников тяги людей к чаю как тонизирующему напитку.
Это вещество вырабатывают лишь считанные виды растений. И чай главный его поставщик. Содержание кофеина в чайных листьях достигает 45 %.
ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ РАЗЛИЧНЫХ СОРТОВ И ТОРГОВЫХ МАРОК ЧАЯ


Анализ результатов анкетирования

С целью изучения покупательского спроса на сорта и торговые марки чая, мы составили анкету (приложение 1) и провели опрос, в котором приняли участие 43 человека.
При ответе на первый вопрос анкеты опрашиваемые предпочли черный чай (рис. 1).


Рис. 1. Результаты ответов на первый вопрос анкеты

Из рисунка 2 видно, что наиболее популярным видом фасовки является чай в пакетиках.

Рис. 2. Результаты ответов на второй вопрос анкеты

Наибольшее количество опрошенных чаще всего покупают следующие торговые марки чая «Принцесса Нури. Высокогорный» (черный), «Гринфилд» (черный и зеленый), «Майский. Корона Российской империи» (черный) (рис. 3).


Рис. 3. Результаты ответов на третий вопрос анкеты
К сожалению, из рисунка 4 можно увидеть, что опрошенные не обращают внимания на наличие информации о месте, времени сбора чайного листа, месте фасовки.


Рис. 4. Результаты ответов на четвертый вопрос анкеты

При ответе на пятый вопрос мы увидели, что большинство считают важным наличие на упаковке надписи о содержании в чае химических веществ, в т.ч. кофеина (рис. 5).


Рис. 5. Результаты ответов на пятый вопрос анкеты
Рисунок 6 показывает, что наибольшее количество чая употребляется днем и вечером.


Рис. 6. Результаты ответов на шестой вопрос анкеты

Последний вопрос анкеты показал, что целью употребления чая в большинстве случаев является утоление жажды и то, что чай тонизирует, снимает усталость и сонливость, придает бодрости (рис. 7).


Рис. 7. Результаты ответов на седьмой вопрос анкеты
Таким образом, в результате анкетирования в качестве объекта исследования были отобраны наиболее популярные сорта и торговые марки чая (приложение 2), а именно:
черный чай: «Принцесса Нури. Высокогорный», «Гринфилд», «Майский. Корона Российской империи»;
зеленый чай: «Гринфилд».

Изучение надписей на упаковках

Практическую работу мы начали с изучения надписей на упаковках. Нас интересовало наличие информации о месте, времени сбора чайного листа, месте фасовки. Результаты представлены в таблице 1.
Таблица 1
Информация о месте, времени сбора чайного листа, месте фасовки

№п/п
Чай
Место сбора
Время сбора
Место фасовки

1.
Принцесса Нури. Высокогорный (черный)
-
-
ООО «НЕП» Ленинградская область, Всеволожский район, пос. им. Свердлова

2.
Гринфилд (черный)
-
-
ООО «НЕП» Ленинградская область, Всеволожский район, пос. им. Свердлова

3.
Гринфилд (зеленый)
-
-
ООО «НЕП» Ленинградская область, Всеволожский район, пос. им. Свердлова

4.
Майский. Корона Российской империи (черный)
-
-
ОАО Компания «Май» Московская область,
г. Фрязино


Из полученных результатов видно, что не один производитель тестируемых сортов не указал на упаковке время и место сбора чайных листьев.

Определение содержания кофеина

Цель опытов № 1 и № 2: определить, какие из 4 опытных образцов обладают большим содержанием кофеина.
Оборудование и материалы: фарфоровый тигель, фарфоровая ступка с пестиком, чашка Петри, весы, стеклянная палочка, электрическая плитка, часы, оксид магния, снег, шпатель, тетрадный лист в клетку, линейка, предметное стекло, опытные образцы чая.
Методика проведения опытов:
Опыт № 1.
Опыт проводился в кабинете химии в вытяжном шкафу. На весах отмеряли по 2 грамма чая и оксида магния. Чай измельчали в ступке при помощи пестика (приложение 3). Помещали в тигель чай и оксид магния, перемешивали стеклянной палочкой, ставили тигель на плитку. Сверху на тигель помещали чашку Петри со снегом (приложение 4). По мере таянья снега, его добавляли. Следили за тем, чтобы нагрев был умеренным, не слишком энергичным. Нагрев проводили в течение 10 минут. В присутствии оксида магния кофеин возгонялся, попадая на холодную поверхность, вновь возвращался в твёрдое состояние, оседая в виде бесцветных кристаллов на дне чашки Петри. Визуально оценивали содержание кристаллов. Для достоверности результатов опыт с каждым образцом провели дважды. Результаты заносили в таблицу.
Так как кофеина в результате опытов получилось мало, с помощью лабораторных весов невозможно точно определить его массу. В качестве количественного показателя нами был выбран объём.
Опыт № 2.
На тетрадный лист шпателем аккуратно соскребали кристаллы со дна чашки Петри. С помощью предметного стекла выкладывали кристаллы в прямоугольник. Измеряли линейкой длину и ширину прямоугольника. Так как для измерения объёма необходима высота – высота кристаллов была принята за 1 мм. Объём рассчитывали по формуле: V=S* 1мм. Погрешность измерения составила 1,5 мм: инструментальная погрешность=1мм, погрешность отсчёта = 0,5мм.
Данная методика не позволяет найти абсолютный объём, а только относительный, но наша цель – сравнить содержание кофеина в различных чаях, а не определить точное его количество. При сравнении учитывали визуальную оценку первого опыта.
Так как опыт № 1 с каждым образцом проводился дважды, была возможность дважды измерить объём кристаллов каждого образца. Находили среднее арифметическое. Результаты заносили в таблицу 2.
Таблица 2
Содержание кофеина в опытных образцах чая

№п/п
Чай
Результат №1
Результат №2
Средний
показатель

1.
Принцесса Нури. Высокогорный (черный)
20
24
22

2.
Гринфилд (черный)
30
35
32,5

3.
Гринфилд (зеленый)
40
45
42,5

4.
Майский. Корона Российской империи (черный)
28
24
26


Качественная реакция на кофеин

Цель опыта № 3: убедиться, что выпаренные кристаллы - кофеин.
Оборудование и материалы: тигельные щипцы, фарфоровая пластинка, спиртовая горелка, кристаллы, полученные в первом опыте, концентрированная азотная кислота.
Методика проведения опыта:
Несколько кристаллов положили на фарфоровую пластинку, и капнули 2 капли концентрированной азотной кислоты. Держа фарфоровую пластинку тигельными щипцами, нагревали над пламенем спиртовой горелки (приложение 5), пока смесь не станет сухой. Кофеин при этом окислялся, превращаясь в амалиновую кислоту оранжевого цвета (приложение 6).
По результатам трех опытов мы составили сводную таблицу 3.
Таблица 3

№п/п
Чай
Наличие кристаллов
Качественная реакция на кофеин
Объем выделенного кофеина, мм3

1.
Принцесса Нури. Высокогорный (черный)
+
+
22

2.
Гринфилд (черный)
+
+
32,5

3.
Гринфилд (зеленый)
+
+
42,5

4.
Майский. Корона Российской империи (черный)
+
+
26


Таким образом, по итогам проведенных опытов мы сделали следующие выводы:
из всех сортов чая при возгонке получили кристаллы, которые являлись кофеином;
наибольшее содержание кофеина в торговых марках «Гринфилд» (зеленый) и «Гринфилд» (черный).


ЗАКЛЮЧЕНИЕ


Гипотеза о том, что наиболее популярные среди наших односельчан торговые марки чая обладают большим содержанием кофеина, подтвердилась частично.
Среди тестируемых образцов наибольшим содержанием кофеина обладают «Гринфилд» (зеленый) и «Гринфилд» (черный), которые не являются самыми популярными среди населения. Как мы считаем, это зависит от покупательской способности основной массы жителей. Более доступным по стоимости является черный чай «Принцесса Нури. Высокогорный», который из всех исследуемых образцов имеет наименьшее содержание кофеина.
В ходе исследования мы выявили, что зеленый чай содержит больше кофеина, чем черный.
Органолептически количество кофеина в чашке чая можно косвенно определить по явно выраженной горечи (в недорогих чаях) или по изысканной и довольно отчетливой терпкости (в элитных чаях). Чем больше горечи (терпкости), тем больше в чае кофеина.
Все исследуемые образцы мы попробовали на вкус и еще раз подтвердили результаты, полученные в процессе выполнения опытов.
Отрицательным моментом в проведенном исследовании стало то, что производители не помещают на упаковках информацию о месте и времени сбора чая, ограничиваясь надписью о месте фасовки.
Кроме того, большинство опрошенных считают важным наличие на упаковке надписи о содержании в чае химических веществ, в т. ч. кофеина, чтобы выбрать какой чай в какое время суток лучше употреблять. К сожалению, данная информация также не размещается на упаковках с чаем.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Байкова В.М. Химический вечер «Что скрывается в чашке кофе».//Химия в школе. – 1995. - №6.
Воскресенский П.И. Справочник по химии. – М., Просвещение, – 1964.
Гончаров А.И., Корнилов М.Ю. Справочник по химии. – Киев, Вища школа, – 1977.
Коноплёв Н.П. Химикаты из буфета. – М., Факел, – 1985.
Ольгин О.Е. Опыты без взрывов. – М., Химия, – 1986.
Щеголевский Н.В. Учимся выбирать чай. – Спб., Российские аптеки. – 2003. - №5.
Шумаков А.Ю. Поэзия чая. – Спб., Клубный журнал «Целый мир чая». – 2004. - №4.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1
АНКЕТА «Какой чай Вы предпочитаете?»
Какой сорт чая Вы предпочитаете?
А). черный;
Б). зеленый;
В). красный;
Г). желтый.
Какой вид фасовки Вы используете?
А). в пакетиках;
Б). крупнолистовой;
В). мелколистовой;
Г). в гранулах.
Какую торговую марку чая Вы покупаете чаще всего? ____________________________________________________________
Обращаете ли Вы внимание на наличие информации о месте, времени сбора чайного листа, месте фасовки?
А). да; Б). нет.
Считаете ли Вы важным наличие на упаковке надписи о содержании в чае химических веществ, в т.ч. кофеина?
А). да; Б). нет.
В какое время суток Вы употребляете наибольшее количество чая?
А). утром;
Б). днем;
В). вечером.
Какова цель употребления чая для Вас?
А). утоляет жажду;
Б). тонизирует, снимает усталость и сонливость, придает бодрости;
В). является «ритуалом» при встрече и общении с друзьями.

ПРИЛОЖЕНИЕ 2



Рис. 1 Популярные торговые марки чая по результатам анкетирования
ПРИЛОЖЕНИЕ 3




Рис. 2 Измельчение чая в ступке ПРИЛОЖЕНИЕ 4




Рис. 3 Нагревание смеси чая и оксида магния
ПРИЛОЖЕНИЕ 5




Рис. 4 Взаимодействие кристаллов кофеина с концентрированной азотной кислотой
ПРИЛОЖЕНИЕ 6




Рис. 5 Образование амалиновой кислоты
ПРИЛОЖЕНИЕ 7
РЕКОМЕНДАЦИИ
по употреблению чая
Если вам нужен чай с небольшим содержанием кофеина, который без риска для сна можно пить вечером, покупайте крупнолистовой чай.
Чтобы уменьшить содержание кофеина в чае, но сохранить его аромат и вкус, заварку нужно залить кипятком, через две минуты слить и заварить по – новому.
Во избежание подделок не покупайте пакетированные чаи: внутри могут находиться опилки, красители, ароматизаторы и чайная пыль.
Не запивайте чаем лекарства: чайные танины выведут их.
Для профилактики простудных заболеваний полезнее пить зеленый чай, так как он содержит на 50 % больше витамина С, чем черный чай.
Не рекомендуется пить чай при:
обострении язвы желудка;
гипертонии;
высокой температуре;
обострении заболеваний почек;
беременности, когда есть склонность к токсикозам;
психастении, сопровождающейся повышенной возбудимостью, бессонницей.
Крепкий чай не рекомендуется употреблять при любых заболеваниях, которые протекают в тяжелой форме или в период обострения.










13 PAGE \* MERGEFORMAT 14215




Рисунок 1Диаграмма 1Диаграмма 4Диаграмма 5Диаграмма 7Рисунок 1C:\Documents and Settings\Админ\Мои документы\Филиппова И.А\Химия\Химия НОУ\Новая папка (2)\100_3243.JPGРисунок 2C:\Documents and Settings\Админ\Мои документы\Филиппова И.А\Химия\Химия НОУ\Новая папка (2)\100_3235.JPGРисунок 4C:\Documents and Settings\Админ\Мои документы\Филиппова И.А\Химия\Химия НОУ\Новая папка (2)\100_3237.JPGЗаголовок 515