Как определить содержание витамина с опытом

Исследовательский проект «Определение содержания витамина С в овощах и фруктах»

Проект выполнен ученицей 9 класса, содержит результаты опытов по определению количества витамина С в некоторых свежих фруктах, овощах и соках.

Скачать:

Предварительный просмотр:

муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

«Школа-гимназия» г. Ярцева Смоленской области

Определение содержания витамина С

в овощах и фруктах

Тип проекта: исследовательский

Предметная область: биология

Выполнила: Паукова Валерия,

учащаяся 9Б класса

Руководитель: Морозова Л.Г.,

Определение содержания витамина С в овощах и фруктах

Аннотация к проекту

Данный проект направлен на расширение знаний по теме витамин С и его свойства. На основе данных, полученных в результате работы, я узнала, в каких овощах и фруктах находиться витамин С.

Определить в условиях школьной лаборатории наличие витамина С в отдельных продуктах питания.

1. Изучить литературу и собрать необходимую информацию.

2. Проанализировать собранную информацию.

4.Оформить проектную работу.

5. Презентовать свою работу.

Учащиеся среднего звена

Этапы работы над проектом

1. Подготовка к проекту:

-постановка проблемы, формулировка цели, задач, обзор информации по теме.

-выстраивание изученной информации в логической последовательности;

-анализ и оценка работы.

3. Презентация работы

-поиск и отбор информации по теме;

-сопоставление, сравнение, анализ, синтез;

Пробирки , штатив , горелка , спички , продукты (овощи, фрукты, соки, нектары), пипетка , держатель, химические стаканы, мерный цилиндр, ступа

Таблицы, результаты экспериментов, буклет

2. Теоретическая часть с.5-8

2. 1. История открытия витаминов

2.2. Классификация витаминов

2.3. Физиологическая роль витамина С

2.4. Биохимические свойства витамина С

2.5. Источники содержания витамина С

2.6. Суточная потребность в витамине С

3. Экспериментальная часть с.9-16

3.1. Эксперимент 1 «Определение содержания витамина С во фруктах и овощах»

3.2. Эксперимент 2. «Определение витамина С в соках промышленного производства»

3.3. Эксперимент 3. «Определение витамина С в нектарах»

5. Заключение с.17

6. Библиография с.18

7. Приложение с.19-21

Актуальность проблемы. Мы живем в северном крае. Иммунная система защищает нас от воздействия внешних неблагоприятных факторов, это своего рода «линия обороны» против агрессивного действия бактерий, грибков, вирусов и т.д. Без здоровой и эффективно работающей иммунной системы организм ослабевает и чаще страдает от вирусных и бактериальных инфекций. Иммунная система защищает организм от его собственных клеток, у которых нарушена организация и которые утратили свои нормальные характеристики и функции. Она находит и уничтожает такие клетки, являющиеся потенциальными источниками рака. Давно известно, что витамины необходимы для образования иммунных клеток, антител и сигнальных веществ, участвующих в иммунном ответе. Суточная потребность в витаминах может быть небольшой, но именно от обеспеченности витаминами зависит нормальная работа иммунной системы и энергетический обмен.

Результаты популяционных исследований, проведенных Институтом питания РАМН, свидетельствуют о весьма тревожной ситуации, сложившейся в последние годы в России. Отмечаются крайне недостаточное потребление и все более нарастающий дефицит витаминов.

Так, дефицит витамина С выявился у 70-90% обследуемых. При этом витаминный дефицит носит сочетательный характер и обнаруживается не только зимой и весной, но и в летне-осенний период. Общую ситуацию можно рассматривать как массовый круглогодичный гиповитаминоз С. Именно поэтому моя цель определить наличие витамина С в отдельных продуктах питания и наиболее богатые рекомендовать для регулярного употребления.

Цель: определить в условиях школьной лаборатории наличие витамина С в отдельных продуктах питания.

1. Выяснить значение витамина С в образовании ферментов, веществ антиоксидантов, уничтожающих перекисные соединения в организме, повышающие иммунитет.

2. Рассмотреть физиологическое значение витамина С.

3. Ознакомиться с биохимическими свойствами витамина С.

4. Методом йодометрии, выяснить в каких именно овощах и фруктах содержится наибольшее количество витамина С и, сравнив содержание витамина С в готовых и свежеприготовленных соках, рекомендовать их для употребления.

5. Провести опрос-анкету учащихся, как часто они употребляют продукты питания, содержащие витамин С.

Гипотеза : если выяснить, в каких продуктах содержится наибольшее количество витамина С, то эти продукты можно рекомендовать для регулярного употребления.

Объект исследования : продукты (овощи, фрукты, соки, нектары).

Предмет исследования : витамин С.

Методы исследования : метод эксперимента – йодометрия; анкетирование (в котором принимало участие 42 человека).

Данная работа носит как теоретический, так и прикладной характер, так как изучались научные данные о свойствах и физиологическом воздействии витамина С на организм человека; экспериментальным путём доказано наличие витамина С в отдельных продуктах, даны рекомендации при выборе продуктов.

Обзор литературы . В книге «Опыты без взрывов» О. Ольгина я познакомилась с методом определения витамина С йодометрия, по которой провела эксперименты по определению содержания витамина С в продуктах.

Книга «Анатомия и физиология человека» С.И. Гальперина помогла узнать основные симптомы дефицита витамина С.

Справочники и учебники по химии и биологии рассказали о классификации витаминов по растворимости в воде и жире.

История открытия витаминов

Русский ученый Н.И. Лунин в 1880 году опубликовал данные опытов на мышах. Если белых мышей вскармливать цельным молоком, то они развиваются и растут нормально. Но если мышей кормить пищей, состоящей из основных частей молока: казеина, молочного жира, сахарозы и дистиллированной воды, то они быстро гибнут. Из этого Лунин сделал вывод, что в молоке, помимо казеина, жира, молочного сахара и солей, содержатся ещё и другие вещества, незаменимые для питания.

Позже накопилось много данных о связи некоторых болезней с недостатком в пище каких-то специфических веществ. В 1912 году польский учёный К. Функ назвал существующие в продуктах питания жизненно важные вещества витаминами (от лат. vita – «жизнь»).

Действие витаминов было установлено до выяснения их строения и послужило основой при их классификации. Первоначально была введена буквенная классификация и, несмотря на то что она не отражает ни биологической, ни физической сущности витаминов, ею широко пользуются. В настоящее время открыто несколько десятков витаминов. Для удобства изучения их классифицируют по физическим свойствам: витамины, растворимые в жирах и витамины, растворимые в воде.

Жирорастворимые витамины: А, D, Е, К.

Водорастворимые витамины: С, группа В, РР.

Так же как вода и минеральные соли, витамины являются источниками энергии, их значение для организма чрезвычайно велико. Большинство людей испытывает дефицит в витамине С.

Физиологическая роль витамина С

Физиологическое значение витамина С теснейшим образом связано с его окислительно-восстановительными свойствами. Возможно, что этим следует объяснить и изменения в углеводном обмене при скорбуте (заболевание, обусловленное недостатком в организме человека витаминов С и Р, то же что и цинга), заключающемся в постепенном исчезновении гликогена из печени и вначале повышенном, а затем пониженном содержании сахара в крови. По-видимому, в результате расстройства углеводного обмена при экспериментальном скорбуте наблюдается усиление процесса распада мышечного белка и появление креатина в моче. Большое значение имеет витамин С для образования коллаген (фибриллярный белок, составляющий основу соединительной ткани животных и обеспечивающий ее прочность) и функции соединительной ткани. Витамин С играет роль в гидроксилировании и окисления гормонов коры надпочечников. Нарушение в превращениях тирозина, наблюдаемое при цинге, также указывает на важную роль витамина С в окислительных процессах.

Недостаточное поступление витамина С с пищей проявляется в форме авитаминоза (цинги). Основные симптомы С-витаминной недостаточности в порядке их развития следующие: снижение мочевой экскреции аскорбиновой кислоты, уменьшение концентрации аскорбиновой кислоты в плазме крови и лейкоцитах, повышенная ломкость кровеносных капилляров, общая слабость, апатия, повышенная утомляемость, снижение аппетита, задержка роста, повышенная восприимчивость к инфекциям, болезненность дёсен, их отечность, разрыхленность, кровоточивость при чистке зубов.

Наиболее часто встречаются С-гиповитаминозные состояния. При этом часто имеются лишь субъективные признаки, которые выражаются в понижении общего тонуса организма. Люди с гиповитаминозом С более подвержены заболеваниям, причем эти заболевания протекают, как правило, длительно и тяжело.

Особенно часто С-гиповитаминозные состояния возникают в период повышенной потребности организма в витамине С при беременности, кормлении, усиленной физической и умственной работе, при инфекционных заболеваниях. Чаще гиповитаминоз можно наблюдать в весенние месяцы, когда, с одной стороны, уменьшается употребление овощей, а с другой – содержание в них витаминов вследствие длительного хранения.

Биохимические свойства витамина С

Поскольку цепи питания существуют не одну сотню лет, некоторые биологически активные вещества не вырабатываются в организме, а берутся из пищи в готовом виде. К ним относится и витамин С.

Аскорбиновая кислота — это белый кристаллический порошок кислого вкуса. Легко растворим в воде (1:3,5), с образованием кислых растворов, растворим в спирте. Растворы для инъекций готовят с добавлением натрия гидрокарбоната и стабилизаторов.

Аскорбиновая кислота, особенно ее дегидроформа, является весьма неустойчивым соединением. Превращение в дикетоулоновую кислоту, не обладающую витаминной активностью, является необратимым процессом, который заканчивается обычно окислительным распадом. Наиболее быстро витамин С разрушается в присутствии окислителей в нейтральной или щелочной среде при нагревании.

Организм человека не способен сам синтезировать витамин С, и в нем нет сколько-нибудь значительных резервов витамина С, поэтому необходимо систематическое ежедневное поступление этого витамина с пищей. Недостаток или отсутствие его приводят к развитию гипо- или авитаминоза (цинги).

Источники содержания витамина С

Аскорбиновая кислота является одним из наиболее широко распространенных в природе витаминов. Она синтезируется растениями и подавляющим большинством животных. Животные продукты в общем более бедны витамином С, хотя отдельные органы содержат относительно высокие концентрации. С другой стороны, семена и зерна высших растений лишены витамина С. Однако с первых дней прорастания в них появляется аскорбиновая кислота. Богаты витамином С листья, плоды, несколько беднее корнеплоды. По богатству витамином С выделяются плоды шиповника, дающие экстракты хорошего вкуса. Синтез и накапливание аскорбиновой кислоты в одном и том же виде растений варьируют в зависимости от многих условий: почвы, агротехники, удобрений, освещенности, водного режима, температуры и др. Растения изменяются в онтогенезе. Для некоторых культур сортовые колебания очень велики. Так концентрация аскорбиновой кислоты в разных сортах черной смородины колеблется от 69 до 250 мг, а в яблоках – от 1 до 30мг. В картофеле, капусте, а также в женском молоке часть витамина С находится в связанной форме, которая не выявляется обычными методами определения.

Содержание витамина С в некоторых пищевых продуктах (в мг на 100 г)

Источник

Витамин C

Определите, сколько в соке витамина C!

Проведите этот опыт с нашей подпиской!

Этот эксперимент, как и томатный сок, входит в набор Химия напитков. Подпишитесь и получите всё, что понадобится для проведения этого эксперимента дома.

Безопасность

• Перед началом опыта наденьте защитные перчатки и очки.
• Проводите эксперимент на подносе.

• Не допускайте попадания химических реагентов в глаза или рот.
• Не допускайте к месту проведения экспериментов людей без защитных очков, а также маленьких детей и животных.
• Храните экспериментальный набор в месте, недоступном для детей младше 10 лет.
• Помойте или очистите всё оборудование и оснастку после использования.
• Убедитесь, что все контейнеры с реагентами плотно закрыты и хранятся по правилам после использования.
• Убедитесь, что все одноразовые контейнеры правильно утилизированы.
• Используйте только оборудование и реактивы, поставляемые в наборе или рекомендуемые текущими инструкциями.
• Если вы использовали контейнер для еды или посуду для проведения экспериментов, немедленно выбросьте их. Они больше не пригодны для хранения пищи.

• В случае попадания реагентов в глаза тщательно промойте глаза водой, при необходимости держа глаз открытым. Немедленно обратитесь к врачу.
• В случае проглатывания реагентов промойте рот водой, выпейте немного чистой воды. Не вызывайте рвоту. Немедленно обратитесь к врачу.
• В случае вдыхания реагентов выведите пострадавшего на свежий воздух.
• В случае контакта с кожей или ожогов промывайте поврежденную зону большим количеством воды в течение 10 минут или дольше.
• В случае сомнений немедленно обратитесь к врачу. Возьмите с собой химический реагент и контейнер от него.
• В случае травм всегда обращайтесь к врачу.

• Неправильное использование химических реагентов может вызвать травму и нанести вред здоровью. Проводите только указанные в инструкции эксперименты.
• Данный набор опытов предназначен только для детей 10 лет и старше.
• Способности детей существенно различаются даже внутри возрастной группы. Поэтому родители, проводящие эксперименты вместе с детьми, должны по своему усмотрению решить, какие опыты подходят для их детей и будут безопасны для них.
• Родители должны обсудить правила безопасности с ребенком или детьми перед началом проведения экспериментов. Особое внимание следует уделить безопасному обращению с кислотами, щелочами и горючими жидкостями.
• Перед началом экспериментов очистите место проведения опытов от предметов, которые могут вам помешать. Следует избегать хранения пищевых продуктов рядом с местом проведения опытов. Место проведения опытов должно хорошо вентилироваться и находиться близко к водопроводному крану или другому источнику воды. Для проведения экспериментов потребуется устойчивый стол.
• Вещества в одноразовой упаковке должны быть использованы полностью или утилизированы после проведения одного эксперимента, т.е. после открытия упаковки.

Часто задаваемые вопросы

Как рассчитать содержание витамина С в соке?

Для тех, кому не терпится узнать ответ, сразу приведём формулу:

В 100 мл сока содержится 3.3мг *(количество капель)=X мг витамина С.

Если же вам стало интересно, откуда появилось число «3.3», ниже приведены расчёты. Они будут непростыми. Готовы? Поехали!

Концентрация раствора йода составляет 0.05 моль на литр. В одном миллилитре содержится 0.05/1000= 0.00005 моль йода. 1 мл вмещает примерно 33 капли. Значит, в 1 капле содержится 0.00005/33=0.0000015 моль или 0.0015 ммоль йода.

Йод реагирует с витамином С (аскорбиновой кислотой) в соотношении 1:1, т.е. одна капля йода реагирует с 0.0015 ммоль кислоты. Молярная масса кислоты =176 г/моль. Отсюда масса аскорбиновой кислоты = 0.0015 ммоль*176 г/моль =0.27мг.

Обычно содержание питательных веществ в продуктах приводится на 100 мл объёма. Объём пробы составляет 8 мл, т.е. полученное нами число надо умножить на 100/8=12.5. Получается 0.27мг*12.5=3.3мг.

Итоговая формула: в 100 мл сока содержится 3.3мг *(количество капель)=X мг витамина С.

Пипетка забилась натёртым картофелем, и я не могу набрать раствор.

Промойте пипетку под проточной водой и удалите засор. Когда будете отбирать раствор снова, немного наклоните стакан, чтобы избежать повторного всасывания картофеля. Если в пипетку всё же попали маленькие частички – ничего страшного, проведению опыта это не навредит.

Для чего мы готовили второй образец?

При титровании раствора очень важно иметь под рукой исходный образец, с которым анализируемая проба будет сравниваться после добавления каждой капли. Дело в том, что при монотонной работе глаз быстро теряет чувствительность к изменениям цвета – другими словами, «замыливается». Чтобы не упустить «конечную точку титрования», после каждой добавленной капли йода перемешивайте содержимое стаканчика и сравнивайте его по цвету с раствором в пробирке (исходным образцом). Когда раствор в стаканчике станет грязно-зелёным, запишите количество добавленных капель.

Что делать, если цвет сока резко поменялся, и я не успел посчитать точное количество капель?

Приготовьте новую пробу: возьмите чистую пробирку и отмерьте ей цитрусовый сок. Перелейте его в новый стаканчик. Продолжайте опыт с шага 7. На этот раз тщательно перемешивайте содержимое стаканчика после каждой добавленной капли и не забывайте сравнивать цвет исследуемого раствора с образцом в пробирке.

Другие эксперименты

Пошаговая инструкция

Измельчите на тёрке сырой очищенный картофель. Переложите в стеклянный стакан получившееся «пюре» до нижней отметки «50».

Наберите в стакан холодной воды до нижней отметки «50».

Наполните пробирку цитрусовым соком.

Перелейте сок из пробирки в пластиковый стаканчик.

Приготовьте образец для сравнения: снова наполните пробирку цитрусовым соком.

Закройте пробирку крышкой.

Отмерьте пипеткой 1 мл жидкости из стеклянного стакана.

Вылейте содержимое пипетки в пластиковый стаканчик с соком.

Добавьте в стаканчик 1 каплю 0.05М раствора йода.

Перемешайте смесь, покачивая стакан.

Сравните содержимое стаканчика и пробирки: если после добавления раствора йода I₂ цвет жидкостей остался одинаковым, повторяйте шаги 9–11. Внимательно считайте, сколько раз вы добавляли йодный раствор!

Когда цвет раствора в стаканчике изменится на грязно-зелёный, запишите число добавленных капель I₂ и завершите эксперимент.

Утилизация

Утилизируйте твёрдые отходы эксперимента вместе с бытовым мусором. Растворы слейте в раковину и затем тщательно промойте её водой.

Что произошло

Как определить содержание витамина С в соке?

Постарайтесь предельно внимательно посчитать количество капель, понадобившихся для изменения цвета раствора. После этого полученное число нужно умножить на 3,3 (этот множитель был вычислен нами специально для этого опыта и подходит для расчетов только при строгом следовании инструкции к эксперименту). Так вы и определите количество миллиграммов витамина C в 100 мл сока.

Проведённый эксперимент является непростым. Это – самое настоящее количественное определение вещества методом титрования. Смысл титрования состоит в том, что реагент известной концентрации (в нашем случае это раствор йода) по каплям добавляется к реагенту неизвестной концентрации (витамин C в соке) до прекращения химической реакции. Чтобы определить момент прекращения реакции, в раствор анализируемого вещества очень часто добавляют индикатор, изменяющий цвет в этой точке (мы использовали крахмал из картофеля).

Специально для того чтобы провести точный расчет концентрации витамина С, мы произвели все необходимые вычисления. Мы учли количество йода в каждой добавляемой капле, объем пробы сока и то, что одна молекула йода реагирует с одной молекулой аскорбиновой кислоты. В результате и было получено магическое число «3,3», на которое мы рекомендуем умножить количество «потраченных» капель йода и определить таким образом точное количество витамина С в соке.

Вы можете получить это число самостоятельно. Концентрация I₂ указана на баночке с раствором (0,05 М, т.е. 0,05 моль йода в 1 литре, т.е. 1 000 мл раствора). Молярная масса витамина С равна 176 г/моль. Будем считать, что весь витамин С полностью прореагировал с йодом, причем на каждую молекулу йода по реакции расходуется одна молекула аскорбиновой кислоты (витамина С). Объем капли мы считаем равным 0,03 мл (значит, 1 мл – это целых 33 капель!). Присылайте свои расчеты на адрес support@melscience.com – мы с удовольствием их обсудим! Не забудьте указать в теме сообщения: «#витаминС». Успехов!

Зачем в эксперименте использовать картофель?

В картофеле содержится большое количество крахмала. Благодаря этому он не только питателен и сладковат на вкус в вареном виде, но и может стать участником нашего опыта!

Крахмал способен реагировать с йодом I₂, который мы по каплям добавляем в сок. При этом образуется окрашенное в темно-синий цвет соединение. Вы можете это легко проверить, капнув раствор йода на сырой картофель: на коричневом «йодном» фоне практически сразу появятся темно-синие, почти черные пятна.

В эксперименте нам нужно точно определить, когда в растворе окажется свободный молекулярный йод I₂. Он там может появиться, только когда закончится весь витамин C (он же – аскорбиновая кислота). Ведь йод достаточно быстро взаимодействует с витамином С, и после этого его уже нельзя будет обнаружить с помощью крахмала.

Но это взаимодействие (между йодом и аскорбиновой кислотой) происходит не мгновенно. Поэтому мы можем наблюдать изменение цвета при добавлении каждой капли йода. Однако йод образует с крахмалом достаточно неустойчивое соединение –клатрат, или соединение включения.

Объяснить это явление можно довольно просто. Крахмал – это достаточно большая молекула со сложной пространственной структурой. Она длинная и гибкая. Цепочки атомов переплетаются в молекуле крахмала, примерно как наушники запутываются в кармане. Когда таких переплетений становится много, они формируют канальцы и полости, в которые йод проникает подобно тому, как мы с вами можем пролезть сквозь ветки и кустарники на небольшую полянку в лесу. Там йод может оставаться достаточно долго. Однако, если предложить йоду более интересную альтернативу (например, реакцию с витамином С), он незамедлительно выберет именно ее.

В итоге йоду несложно покинуть такой «канал» ради того, чтобы вступить во взаимодействие с витамином С, и тогда синяя окраска вновь исчезает.

Для чего мы добавляем к соку йод?

Наверняка вы слышали, что в цитрусовом соке содержится витамин C – аскорбиновая кислота C₆H₈O₆. Она является антиоксидантом, а это означает, что при попадании в организм окислителей аскорбиновая кислота принимает на себя их удар первой. В том числе и поэтому цитрусовые соки весьма полезны, если их пить в разумных количествах.

Йод I₂ – тоже окислитель, а значит, аскорбиновая кислота может вступить с ним в реакцию. Это и происходит в нашем случае!

В цитрусовом соке при добавлении йода витамин C окисляется (то есть отдает свои электроны йоду):

Или же (с точки зрения йода):

Что же такое антиоксиданты? Это самые разные природные химические вещества, совершенно не похожие друг на друга по строению. Но зато у них есть общие отличительные свойства.

• Во-первых, они находятся в тканях тех или иных живых организмов (синтезируются внутри растений, животных и человека или же поступают в организм вместе с пищей).

• Во-вторых – участвуют в различных химических процессах, протекающих в ходе жизнедеятельности.

• В-третьих – легко вступают во взаимодействие с опасными для организма агрессивными окислителями, поступающими извне или образующимися в ходе естественных процессов.

Собственно, именно из-за свойства легко окисляться, принимая первый удар на себя, эти соединения и называются антиоксидантами (буквально: против окислителей). Самыми агрессивными и опасными окислителями в организме человека являются вещества, называемые свободными радикалами. В норме они образуются в процессе клеточного дыхания, а также под действием солнечного света. К нейтрализации таких опасных продуктов жизнедеятельности организм всегда готов. Но, помимо «штатных» свободных радикалов, в организм часто попадают чужеродные токсичные вещества, в ходе нейтрализации которых образуются «непредусмотренные» агрессивные радикалы. Витамин С и другие антиоксиданты способствуют «обезоруживанию» этих веществ.

Какие же вещества, помимо аскорбиновой кислоты, обладают антиоксидантными свойствами? Это некоторые витамины, например, токоферол (витамин Е), бета-каротин (витамин А) и близкие к нему по строению каротиноиды, содержащиеся в оранжевых и красных плодах. Близким родственником каротиноидов является и ликопин, придающий красный цвет помидорам и арбузам – он также обладает антиоксидантной активностью. Пигменты, окрашивающие цветки, плоды и листья некоторых растений в сиреневый, розовый, фиолетовый и синий цвета – антоцианы – также относятся к антиокислительным агентам. Для получения нужного количества антиоксидантов из пищи не стоит игнорировать овощи, зелень, ягоды и фрукты – старайтесь употреблять их в достаточных количествах.

Кстати, вместе с MEL Chemistry вы сможете ознакомиться с химическими свойствами таких антиоксидантов как «Антоцианы» и «Ликопин».

Подходят ли для эксперимента какие-то другие соки, кроме цитрусовых?

В этом опыте вам отлично подойдут апельсиновый, грейпфрутовый и лимонный соки. Но может быть, и какие-то другие? Конечно! Главное – чтобы в этом соке было достаточно витамина С и был хорошо виден синий цвет – сигнал того, что витамин С внутри закончился. Например, неплохо подходят персиковый или абрикосовый соки.

Чем следует руководствоваться при выборе сока (напитка) для эксперимента? Это вы сможете узнать в разделе «Развитие эксперимента».

Подпишитесь на наборы MEL Chemistry и проведите эти опыты у себя дома!

Источник