III Международный конкурс
научно-исследовательских и творческих работ учащихся
«СТАРТ В НАУКЕ»
 
     

ОБРАТНАЯ СТОРОНА ЧАЯ
Бычкова А.Е.
Текст научной работы размещён без изображений и формул.
Полная версия научной работы доступна в формате PDF


 

Введение

«Чай придаёт человеку решимость, увеличивает способность перерабатывать впечатления, располагает к сосредоточенному мышлению»

Я. Молешотт

Чай – древнейший и полезнейший натуральный напиток. Его любят миллионы людей, пьют в любое время года, днем и ночью, как лакомство и как лекарство. В то же время мы редко задаемся вопросом, что попадает в наш организм с чаем, как оно действует на нас и какой же чай полезнее пить. Это один из самых загадочных феноменов, существующих на Земле, долго изучаемый, но мало изученный. Его история, несмотря на многочисленные исследования ученых, до сих пор окутана завесой таинственности. А сколько красивейших легенд и мифов связано, как с самим чаем, так и с традициями чаепития в разных странах мира.

Так как чай и мой любимый напиток, мне интересно узнать с помощью некоторых опытов, что же все-таки попадает в наш организм, когда мы пьем чай.

Гипотеза: можно ли в обычной лаборатории выделить составные компоненты чая и провести с ними опыты.

Цель: исследование и сравнение химического состава чая и его влияния на организм.

Задачи:

  1. Изучить историю происхождения и технологию производства чая.

  2. Изучить физиологическое действие чая на организм.

  3. Разработать и провести анкетирование среди одноклассников и учителей.

  4. Провести эксперимент по исследованию химического состава нескольких видов чая.

Объект исследования: чай листовой, чай в пакетиках.

Предмет исследования: химические вещества, входящие в состав чая.

I. История чая

Появление чая окутано множеством легенд. По одной из них, открытие этого напитка принадлежит прославленному императору Шэнь Нуну — Божественному Земледельцу (ок. 2737-2697 гг. до н. э.), который в китайской традиции также является 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 несколько глотков, он сразу ощутил прилив сил.

Откуда же взялось слово чай? В древних китайских сочинениях чай именовали «тоу», «тсе», «чунь», «минг». Самый благоухающий напиток получается из самых молодых листьев, и к названиям чая прибавили слово «ча», что значит «молодой листок». Известное всем русское слово «чай» произошло от монгольского «цай». Японцы называют чай «тья» или «тя», отсюда английское название «tea».

Вопрос о родине чая до нашего времени оставался спорным. Чайное растение произрастает в Китае и в Индии, в провинции Ассам. Китайский чай представляет собой вечнозеленый куст с мелкими глянцевидными, упругими, зубчатыми листочками, достигающий в зрелом возрасте 2-3 метров в высоту. Ассамский чай – это мощное дерево, порой высотой 15 метров, с крупными, в несколько раз большими листьями, и к тому же не таким плотным как у китайского чая. Учитывая эти различия, стали различать 2 вида чая – китайский и ассамский. Их единственный гибрид - цейлонский чай. В настоящее время, по единодушному мнению ученых, родиной чайного растения следует считать Юго-западный Китай. Именно здесь обнаружена древняя первичная форма чая. Чай – растение долговечное, живет и плодоносит 100 и более лет.

В Европу чай впервые был завезен португальцами в 1517 году и получил распространение в узком кругу португальского королевского двора.

1.1. Чай в России

Уже в 1567 году казачьи атаманы Петров и Ялышев, побывавшие с экспедицией в Китае, описали диковинный напиток, доселе неизвестный в России. После казачьей экспедиции в Китай, никто не проявил тогда интерес к чаю, кроме членов самой экспедиции. В этот период происходит активное завоевание Сибири, и, следовательно, сближение границ Китая и Российской империи, открываются возможности новых торговых направлений.

Впервые в западной России, чай попробовали в 1618 году, когда китайские послы представили царю Михаилу Федоровичу несколько образцов чая.

Началомистории чая в России можно считать 1638 год, когда российский посол В. Старков привёз чай в подарок от западномонгольского Алтын-хана. Восточный сосед буквально навязал 64 кг чая в обмен на соболиные шкурки. Посол чувствовал себя глубоко обманутым, когда представил перед царем ханский подарок в виде «каких-то листьев». «Как так? Обменять пушнину и серебро на 2 пуда какой-то сенной трухи?». Но вскоре ситуация прояснилась иной стороной. «Не знаем, листья какого дерева или травы, но варят их в воде», – отчитался Старков перед государем. Царь пригласил бояр на дегустацию «сушеных листьев» – все сидевшие за столом были очарованы ароматным бодрящим напитком. И сам царь не остался равнодушным.

Так чай появился в России и начал активно проникать в российскую обыденность, но из-за своей редкости был доступен только высшим слоям общества. Спустя 30-40 лет после первого русского чаепития, редкий чай уже можно было купить на ярмарках.

Хорошим поводом для удешевления чая и удовлетворения спроса явился, подписанный в 1698 году, Нерчинский торговый договор, согласно которому была определена граница между Россией и Китаем по реке Аргуни. Чуть позже с Китаем был подписан новый торговый договор, подразумевающий частную беспошлинную торговлю между государствами.

По настоянию китайской стороны, торговля проходила через одну точку на установленной границе. В 1728 г на российской границе построилась торговая слобода Кяхта, а в 1730 уже на китайской стороне – «Маймачен» (по-китайски «торговое поселение»).

Через Кяхту в Китай вывозились пушнина, из Китая — чай. В небольших количествах доставлялись шелковые и хлопчатобумажные ткани и фарфоровые изделия. Около века именно Кяхта снабжала чаем всю Россию.

Несмотря на торговый союз, стоимость чая оставалась высокой, из-за чего тот был «по карману» по-прежнему только богатой прослойке русского населения. После смерти Екатерины Великой, цена на китайский чай упала, от чего тот распространился по всему русскому, сперва, городскому обществу, постепенно замещая традиционный русский напиток – квас. Именно с начала XIX века начинается массовое распространение чая по Российской империи.

1.2. Технология производства чая

Весь процесс производства чая ориентирован, прежде всего, на сохранение в готовой продукции наибольшего количества полезных веществ, которыми богаты чайные растения.

Чем моложе и тоньше чайные листья, тем выше качество производимого из них чая.

На качество чая влияют несколько показателей: зона выращивания (климат, высота над уровнем моря, свойства почвы), срок сбора урожая, погодные условия сезона, способ сбора листа (берут только первые два листа и почку), метод и тщательность переработки, размер чаинок готового чая, смешивание (купажирование) разных урожаев и местностей.

Технологию обработки чая придумали китайцы. Сначала это была ручная работа, очень сложная и тонкая, так как чайный лист очень чувствителен к условиям хранения и обработки. Поэтому сырье для производства качественных и дорогих сортов собирают непременно вручную. Используются на плантациях и чаеуборочные машины.

Сейчас чай проходит следующие стадии:

  • Завяливание свежих листьев – первый этап обработки чайного листа, осуществляется с помощью горячего воздуха при температуре около 500 С в течение 3-8 часов или на решетках на воздухе при температуре 250 - 300 С в течение 18-22 часов, при этом теряется 30% влаги.

  • Скручивание происходит в специальных машинах – роллерах, скручивающих и сдавливающих листья, из которых выделяется клеточный сок, соединяющийся с кислородом воздуха. При этом происходит разрушение структуры чайного листа, и начинается процесс ферментации. На этом этапе образуются эфирные масла, определяющие аромат чая.

  • Ферментация представляет собой процесс окисления и брожения клеточного сока. Протекает в основном при температуре 350 – 400 С продолжительностью до 4 часов. В процессе ферментации идет изменение цвета листьев – из желто-зеленых они становятся медно красными, сокращается количество дубильных веществ, активизируется кофеин, создаются условия для образования новых эфирных масел.

  • В результате сушки чая еще более понижается его влажность до 3-6%. От влажности зависит длительность хранения готового продукта: чем выше влажность, тем быстрее чай стареет. Чай сушат в специальных сушильных машинах с помощью горячего воздуха при температуре от 800 -1100 С в течение 20 минут. После этого чай получает черный цвет, а при заваривании выделяет сок, и мы получаем напиток всех оттенков янтарного цвета.

  • Сортируюти расфасовывают чай непосредственно за сушкой. Смешивание, или купажирование, сложный тонкий процесс, требующий напряженной работы людей, которые дегустируют чай – титестеров. Чайные фирмы имеют свои рецептуры смешивания, и должны указывать на упаковке чая, что он приготовлен методом купажирования, отметить из каких листьев состоит данный сбор.

1.3. Классификация и виды чая

Многие даже не представляют, что чай бывает не только черным или зеленым. В чайном мире столько тонкостей, нюансов и традиций, множество оттенков вкусов и ароматов. Чай можно классифицировать по следующим критериям:

По происхождению

У всех на слуху индийский, китайский, цейлонский, турецкий, японский и другие чаи. Деление в данном случае происходит по региону произрастания. Важно знать некоторые тонкости: например, японский чай может быть только зелёным, а в Индии производятся в основном чёрные сорта.

По структуре и типу сухого чайного листа

Ассамский чай (индийский, угандийский, цейлонский, кенийский), китайский чай, выделяют также и камбоджийскую разновидность.

По ферментации

Этот термин означает степень «выдержки» и окисления чайных листиков перед завариванием. По этому признаку чай, к примеру, подразделяется на чёрный и зелёный. Здесь есть один интересный момент: чай, который мы привыкли считать чёрным, китайцы называют красным чаем. Китайский чёрный чай — это сильно ферментированный зелёный, например сорт пуэр.

По типу обработки чайного листа

Чай может быть цельный листовой (крупнолистовой — чай самого высокого качества), рассыпной или ломаный (из кусочков чайного листа). Также в виде высевки — мелкие обломки листьев, мелкий рассыпной или в составе «люксового» пакетированного чая; в виде пыли — это практически мусор, используется при производстве гранулированного чая или просто засыпается в пакетики.

Фруктовый чай

Обычно состоит из смеси сушёных ягод и кусочков фруктов, допускается содержание небольшого количества трав или цветов. Уникален тем, что имеет насыщенный натуральный аромат плодов. Качественные фруктовые чаи не должны содержать искусственных ароматизаторов. Фруктовые чаи рекомендуют заваривать горячей водой не более 60−70 градусов и настаивать в течении 10−15 минут перед употреблением — это позволит получить от чая максимум пользы и витаминов.

Этнический чай

Чай Мате является особым сортом чая, хотя многие и считают его «зелёным». Этот чай производят из листьев тропического, не чайного дерева. Этот чайный напиток очень полезен и его можно пить на ночь, в отличие от чёрных, красных и зелёных сортов чая.

Чай Ройбос состоит из листьев африканского кустарника. Выглядит он как сушёная тонкая красноватая трава, которая при заваривании даёт красивые оттенки от золотистого до насыщенного красно-коричневого. Вкус не яркий, скорее нейтральный, но со специфическим привкусом, поэтому заваривают обычно в сочетании с ягодами, фруктами и другими травами. Этот вид чая, так же как и Мате, подходит для вечернего чаепития и способствует хорошему сну.

1.4. Маркировка чая

Все чаи маркируются. На упаковках с чаем указывается самая различная информация, которую необходимо понимать:

- Страна-изготовитель чая (Индия, Цейлон, Китай и др.).

- Срок годности. Обычно чай хранится 1-2 года. Однако, чем свежее чай, тем лучше в нем сохранились его запах, вкус и целебные свойства.

- Вес. В России традиционными упаковками являются 50, 100, 250, 500 грамм.

- Надписи аббревиатуры.

Маркировка "Ortodoxtea" - чай, который в процессе изготовления скручивали вручную. "Сlassic" – классические, чаи собранные вручную. "CTC" (cuts, tears, curls) - чай высокого качества, при изготовлении которого использовались машинные технологии. "Pure" или "Blended" ("чистый") - сортовые чаи, имеющие собственные уникальные ароматические и вкусовые характеристики.

II. Химический состав чая

Чай - это сложнейшее по своему химическому составу растение. Оно содержит более 300 химических веществ и соединений.

Дубильные вещества (танины) - придают чаю терпкий вкус.

Эфирные масла - благодаря им мы наслаждаемся ароматом чая.

Алкалоиды - кофеин в чае соединён с танином, а он образует теин, который стимулирует умственную деятельность и мягко воздействует на ЦНС.

Белки и аминокислоты - необходимы для жизнедеятельности человеческого организма и способствуют восстановлению нервной системы после напряжённой работы.

Пигменты - придают характерный цвет чайному настою.

Витамины - обуславливают нормальную деятельность всего организма.

Микроэлементы (соли железа, магния, марганца, натрия, кремния, кальция, калия, фтора и др.) служат для регулирования всех процессов нашего организма.

.

2.1. Физиологическое действие на организм

С давних времён чай славился своими целебными свойствами. Недаром изначально его использовали исключительно в качестве лекарственного средства, позже как ритуальный напиток, и лишь потом он вошёл 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 не случайно первыми сторонниками употребления чая в Европе были именно врачи. Чай полезен для здоровья.

Результаты научных исследований позволяют предположить, что потребление чая снижает риск развития сердечно-сосудистых заболеваний. В чём же причины такого воздействия? Во-первых, чай способствует нормализации кровяного давления. Слабо ферментированные сорта, богатые полифенолами (природными соединениями, обладающими высокой биологической активностью), помогают снизить давление. Употребление чёрного 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, напиток уменьшает риск развития атеросклероза — одного из наиболее распространённых заболеваний сердечнососудистой системы.

Чай снижает вероятность развития онкологических заболеваний. С 70-х гг. XX в. учёные исследовали антираковое действие чая. Результаты исследований показали, что любители чая гораздо реже страдают раковыми заболеваниями, чем люди, практически не употребляющие этот напиток. Это уникальное свойство чая напрямую связано с высоким содержанием в нём полифенольных веществ. Чайные полифенолы подавляют процесс перерождения здоровых клеток и превращения их в злокачественные. В зелёном чае содержание чайных полифенолов значительно выше, чем в более ферментированных сортах. Так, японцы, для которых зелёный чай уже давно стал национальным напитком, болеют раком гораздо реже, чем жители других стран. Чай стимулирует процессы пищеварения и способствует похудению.

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 чая благотворно влияют на слизистые оболочки пищевода и желудка, обволакивая их и создавая своеобразный защитный слой. Например, чай пуэр значительно снижает риск развития гастритов, язв и других заболеваний желудка. Многие сорта чая активизируют обменные процессы, способствуют расщеплению жиров и выведению их из организма. Кроме того, чайный напиток, практически не содержащий калорий, достаточно питателен — в его состав входят белки и необходимые человеку витамины. Чай замедляет старение организма. С давних времён 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 частности, зелёный), богатый витаминами С, Е и полифенолами, позволяет нейтрализовать вредоносное воздействие этих молекул и тем самым замедляет старение организма. В состав многих сортов чая входит особый вид веществ, которые повышают иммунитет. Полифенолы зелёного чая активно воздействуют даже на вирусы гриппа.

Чай оказывает на организм тонизирующее воздействие. Его по праву называют эликсиром бодрости. Благодаря содержанию кофеина и некоторых других полезных веществ чай активизирует деятельность ЦНС, в частности головного мозга. Чайный напиток бодрит, поднимает настроение, повышает работоспособность и снимает усталость. Чай способствует улучшению умственных способностей, внимания и памяти. Многие ароматизированные цветочные чаи, например, с жасмином или лепестками розы, обладают антистрессовым и расслабляющим действием. Благодаря содержанию целого ряда витаминов и микроэлементов чай оказывает на организм комплексное оздоравливающее действие, 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 относятся только к качественному и правильно заваренному чаю, который употреблён 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 злоупотреблять чайным напитком (4-5 чашек не очень крепкого свежезаваренного чая в день вполне достаточно 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 заряд жизненной энергии.

III. Практическая часть

3.1. Анкетирование (приняли участие 30 человек – взрослые и ученики).

Цель: выявление уровня знаний учащихся и преподавателей о чае.

Вопросы

Ответы

Результаты опроса, %

1. Любите ли вы пить чай?

Да

81

 

Нет

19

2. Сколько раз в день вы его пьете?

1-2 раза

50

 

3 и более

50

3. Знаете ли вы состав чая и его влияние на организм?

Знают

35

 

Не знают

65

4. Какой чай вам нравится?

Черный или зеленый

50

 

Несколько

50

5. Вы предпочитаете чай в пакетиках или листовой?

В пакетиках

32

 

Листовой

68

3.2. Проведение химического эксперимента

Все опыты проводились в химической лаборатории под руководством учителя с соблюдением правил безопасности.

Опыт №1. Качественная реакция на кофеин

На фарфоровую пластину я поместила 0,1 г чая, добавила 3 капли концентрированной азотной кислоты. Смесь осторожно выпарила досуха. В результате окисления кофеина образовался тетраметилаллоксантин оранжевого цвета (рис.1). При реакции с раствором аммиака это вещество превратилось в пурпурат аммония (рис.2).

Химический эксперимент наглядно показал, что в состав исследуемого чая входит кофеин. Появление вещества оранжевого цвета, а затем коричневого говорит о наличии в черном и зеленом чае кофеина. Установлено, что в черном чае его содержится больше.

Опыт №2. Определение витамина С в чае

Поместила в колбу 2 мл чая и добавила воду до объёма 10 мл, а затем немного раствора крахмала. Далее по каплям добавила раствор йода до появления устойчивого синего окрашивания, не исчезающего 15 с. 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 (рис.3).

Опыт позволил доказать наличие витамина С в чае. (Молекулы аскорбиновой кислоты легко окисляются йодом.) Витамина С много и в зеленом (колба 1) и в черном чае (колба 2), но в зеленом его больше.

Опыт №3. Определение кислотно-щелочного баланса

В пробирку с чаем, опустила индикаторную бумажку для определения рН (рис.4). Опыт дал возможность определить, что все образцы чая имеют нейтральную среду (рН = 7,0). Это безопасно для нашего организма.

Опыт №4. Определение танина в чае

К 1 мл раствора чая добавила 2 капли хлорида железа (III). При наличии танина в чае наблюдали появление тёмно-фиолетового окрашивания (рис.5,6). Танин есть и в черном пакетированном, и в черном листовом, и в зеленом чае, но больше его в зеленом.

Заключение

В результате проведенной исследовательской работы я пришла к выводу: история чая очень интересна и занимательна. Химический состав чая очень разнообразен и сложен. Экспериментально в обычной лаборатории можно выделить составные компоненты чая и провести с ними занимательные опыты. Биологическое действие чая на организм многогранно.

Гипотеза нашла подтверждение. Действительно, в обычной лаборатории можно выделить составные компоненты чая и провести с ними опыты. Мы доказали это своим исследованием.

Цель и задачи, которые были поставлены, выполнены. Я узнала много интересного и полезного. Эти знания пригодятся мне в дальнейшей жизни.

Список использованных источников информации
  1. Коробкина З.В. Товароведение и экспертиза вкусовых товаров. - М.: Колос С, 2003.

  2. Ольгин О. Опыты без взрывов. - М.: Химия, 1986.

  3. Похлебник В. Чай. - М.: Центрополиграф, 1997.

  4. Цоциашвили И. Химия и технология чая. - М.: Агропромиздат, 1989.

  5. Яковишин Л Химические опыты с чаем каркадэ. - 2011г.

  6. http://prostoest.ru/vidy-chaya-v-chem-otlichiya/

  7. http://www.latte.ru/info/17/tea_classifiaction/

  8. http://coollib.com/b/155812/read

  9. http://www.althaustea.ru/all-about-tea/tea-and-health.html

Приложение

Рис.1 Рис.2

Рис.3 Рис.4

Рис.5

Рис.6