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

ОБНАРУЖЕНИЕ В СОСТАВЕ ШОКОЛАДА ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ
Краснопольская А.О.
Текст научной работы размещён без изображений и формул.
Полная версия научной работы доступна в формате PDF


ВВЕДЕНИЕ

В этом учебном году к циклу естественных наук (физика, биология, география) добавилось изучение такого предмета как химия. Химия – это наука о веществах, их свойствах, превращениях, а так же явлениях, сопровождающих данные превращения. Знания данной науки, позволяют не только изучать вещества, способы их получения и применения человеком, но и обнаруживать их в составе различных объектов, или изготовленных на их основе товаров.

Продуктом, который на протяжении многих веков остаётся излюбленным лакомством детей и взрослых, а также меня, является шоколад. И это неудивительно: шоколад является источником неиссякаемого удовольствия, имеющего каждый раз новые оттенки. Меня заинтересовали свойства и состав этого продукта, его значение для здоровья человека.

Исследователи установили, что люди, которые едят шоколад, смотрят на жизнь более уверенно, чаще бывают, довольны своим социальным статусом и менее склонны раздражаться. Еще во вторую мировую войну шоколад входил в состав пайков для летчиков — только этот компактный и самый ценный пищевой продукт способен поддерживать силы человека на пределе в течение многих часов. Жиры и сахар, которых много в шоколаде - основные поставщики энергии для организма. Магний и калий, содержащиеся в нем, необходимы для нормальной работы мышц и нервной системы. Поэтому шоколад полезен детям, а также тем, кто занимается спортом. Шоколад не только стимулирует мозговую деятельность, но и благотворно воздействует на эмоциональный фон. Кроме этого какао оказывает стимулирующее действие на иммунную систему. Ученые установили, что какао, содержащееся в шоколаде, уменьшает выработку холестерина, вредного для сердца и артерий. Шоколад защищает сосуды от атеросклероза, спасает от инфарктов и инсультов; регулярное употребление шоколада нормализует функцию кровяных пластинок тромбоцитов. Удивительно, сколько полезных качеств может содержаться в одной маленькой плитке шоколада!

Сегодня на прилавках магазинов можно видеть широкий ассортимент шоколадной продукции, а ежедневная реклама шоколада в средствах массовой информации часто делает выбор покупателя затруднительным. Но можно ли доверять словам рекламы – однодневки? Далеко не всегда хорошо поставленный рекламный ролик гарантирует качество товара. На этикетках любого продукта можно найти информацию о его составе, которая чаще всего и определяет покупательский выбор. Но всегда ли состав, указанный изготовителем соответствуют действительности? Эту проблему я и решила затронуть в своей учебно-исследовательской работе, взяв для эксперимента различные марки шоколада, которые чаще всего употребляются учащимися нашего класса.

Гипотеза исследования: соответствует ли состав исследуемого шоколада, заявленному производителем в части содержания органических веществ.

Цель моей работы: используя физические методы разделения смесей и методики химического обнаружения веществ доказать наличие органических веществ: белков, жиров, углеводов в шоколаде.

Задачи исследования:

  1. Изучить информационные источники по данной проблеме.

  2. Подобрать подходящие (доступные для школьных и домашних условий) методы исследования.

  3. Установить соответствие состава исследуемого шоколада, заявленному производителем в части содержания органических веществ.

  4. Сделать выводы о составе анализируемых объектов и разработать рекомендации для обучающихся нашего класса.

  • Объект исследования: шоколад.

  • Предмет исследования: органические вещества, содержащиеся в составе шоколада, исследуемых марок.

1.ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. ИСТОРИЧЕСКИЙ ПУТЬ ШОКОЛАДА

Шоколад - это кондитерское изделие - застывшая масса какао с сахаром [1, с.780].

Шоколад – это сладкий напиток из порошка этого изделия [1, с.780].

Шоколад — кондитерское изделие на основе масла какао, которое является продуктом переработки какао-бобов — семян шоколадного дерева, богатых теобромином и кофеином [2].

Интересно как же появился шоколад?

История шоколада началась очень давно. Примерно 1500 лет до нашей эры в низменностях на берегу Мексиканского залива в Америке возникла цивилизация ольмеков. От их культуры осталось очень мало, но некоторые лингвисты полагают, что слово "какао" впервые прозвучало как "kakawa" примерно 1000 лет до нашей эры, в эпоху расцвета цивилизации ольмеков.

На смену ольмекам пришла цивилизация майя. Майя и положили начало в культивировании дикорастущего какао-дерева. В пантеоне богов майя был бог какао. Майя разбили первые известные нам плантации какао. У них были хорошо разработаны методы приготовления шоколадных напитков разных видов с использованием всяческих добавок и компонентов — от гвоздики до перца. Сахара индейцы вообще не знали. И уже тогда, на заре человеческой цивилизации, разработали методы приготовления шоколада разных видов с использованием различных добавок и компонентов. Бобы жарили, мололи и нагревали. После чего получали какао-жидкость, которая, смешиваясь с водой, превращалась в горький аппетитный напиток. Любовь к нему в то время была так велика, что его называли пищей богов. После падения цивилизации народов майя древние ацтеки, которые жили тогда на территории нынешней Мексики, из зерен какао готовили своеобразный напиток чоколатль (в переводе «горькая вода»). Перед этим зерна какао смешивали с зернами кукурузы, растирали в ступке, добавляли к смеси уваренный сок агавы, мед и ваниль. Зерна какао дают преимущественно не тонизирующие вещества, а очень питательные. Они могут содержать до 60 % жира и до 16 — сырого белка, тогда как содержание алкалоидов (теобромина и кофеина) достигает только 0,9—2,5 %.

Как же плоды какао попали в Европу? Завезли их испанские завоеватели во главе с Колумбом. В 1502 г. Колумб во время своего четвертого и последнего плавания Америку захватил большое торговое каноэ индейцев. Он тщательно ревизовал груз в поисках золота и драгоценных камней, которые только и могли оправдать в глазах испанской короны расходы на снаряжение его экспедиций. Но на судне были только ткани, медные топоры, колокольчики да еще большое количество странных бобов, похожих на орехи 1 миндаля. Откуда Колумб мог знать, что эти с виду ничем не приметные коричневатые бобы содержат внутри зерна, которые в будущем станут ценнейшим сырья пищевой промышленности.

Вновь европейцы столкнулись с зернами какао только через 17 лет. Но на этот раз у них уже не оставалось никаких сомнений, насколько это важный продукт для индейцев. В дворцовых кладовых вождя ацтеков Монтесумы были обнаружены значительные запасы зерен какао. Эти зерна составляли важную статью дани, собираемой с подчиненных областей, имели хождение по всей стране в качестве монеты (кстати, вплоть до конца XIX в.) и даже подделывались — тонкие скорлупки зерна ловко набивались глиной.

Здесь же и выяснилось, что местные жители из сушеных зерен готовили «чоколатль» — незнакомый европейцам напиток. Даже во дворце императора этот напиток был лакомым блюдом. Монтесума угощал им испанцев. А когда конкистадор Эрнан Кортес с триумфом вернулся в Испанию в 1528 г., он не только привез с собой значительное количество зерен какао, но и описал, как их используют индейцы, не преминув при этом заметить, что такая удивительная вещь, сытная и возбуждающая, была, конечно, создана по воле божественного провидения и дерево это, без сомнения, произрастало на радость людям и богам в райском саду. Возможно, именно под влиянием этих рассуждений великий шведский натуралист, систематик растительного и животного мира Карл Линней, описывая потом растение, дал ему название «какао теоброма». А может быть он просто хотел подчеркнуть замечательные качества этого продукта. Слово «какао» — упрощенное труднопроизносимое ацтекское название дерева «какахуатель», а «теоброма» в переводе с древнегреческого значит «пища богов» (теос — бог, брома — пища).

Хотя родиной какао является Южная Америка, сегодня две трети плантаций этого дерева находятся в Африке. Туда зерна какао были привезены в 1876 г. африканским кузнецом Тетте Куарши, который, возвращаясь на родину — Золотой Берег (так тогда называлась территория нынешней Ганы) с острова Фернандо-По, привез с собой мешок зерен какао. Через четыре года (первые плоды дерево какао дает через 4—6 лет) он собрал первый урожай зерен какао на африканской земле. Куарши продал семена соседям, которые тоже заложили плантации «шоколадных» деревьев.

В 1891 г. из Золотого Берега была вывезена первая партия зерен какао в Англию. А еще через 6 лет англичанин Роунтри открыл в Йорке шоколадную фабрику. Так началась история обыкновенной и каждому доступной сегодня шоколадки. В середине XIX в. производство шоколада было организовано и в России.

1.2.МНОГООБРАЗИЕ СОВРЕМЕННОГО ШОКОЛАДА

За основу современной классификации шоколада можно взять самые разные критерии. Какао-продуктов в шоколаде может находиться от 25% до 99%. По наличию какао-продуктов шоколад можно разделить на: классический (молочный), горький (чёрный), белый.

Классический (молочный) шоколад состоит на 35-55% из какао-продуктов. По виду он светлее, чем черный шоколад и обычно мягче и слаще на вкус. Он особенно полезен для детей из-за содержания молочных жиров.

Процентное содержание какао-продуктов в горьком шоколаде переходит отметку 55%. Чем больше какао содержится в шоколаде, тем больше пользы здоровью приносит этот продукт. Чем меньше какао-продуктов содержится в шоколаде, тем более сладким обладает он вкусом. К преимуществам горького шоколада следует отнести пользу и аромат.

Белый шоколад является таким же полноценным представителем «шоколадного братства», как и остальные его члены. Какао-масла в нём содержится столько же, сколько и в тёмном шоколаде, а вот какао порошок в нём отсутствует. В белом шоколаде не содержится какао-бобов, которые придают натуральному шоколаду характерный коричневый, собственно шоколадный цвет. Основным компонентом белого шоколада является какао-масло. Само по себе оно безвкусно, но дает шоколадный запах. Вкус белому шоколаду придают сахарная пудра и сухое молоко.

Если классифицировать шоколад по составу, то его можно разделить на продукт: без добавлений, с добавлениями, с начинкой, диабетический, в порошке.

Шоколад без добавлений: в его состав входят какао тёртое, какао-масло и сахарная пудра. Это основные компоненты, к которым могут быть добавлены другие, играющие маловажную роль в создании готового продукта. Такой шоколад наиболее близок к какао-бобам. Изменяя соотношение между сахарной пудрой и какао тёртым, можно изменять вкусовые особенности получаемого шоколада — от горького до сладкого. Чем больше в шоколаде какао тёртого, тем более горьким вкусом и более ярким ароматом обладает шоколад и тем более он ценится.

Шоколад с добавлениями содержит определённые компоненты, которые напрямую влияют на вкусовые качества лакомства. В качестве добавлений чаще всего используют сухое молоко, сухие сливки, ядра орехов, кофе, вафли, цукаты, спирт, коньяк, ванилин, пищевые эссенции и др. Соотношение между перечисленными составными частями шоколада отражают особенности его ассортимента и колеблется в широких пределах. Шоколад может содержать эти компоненты по отдельности, так и их сочетание. Если в состав шоколада входят молоко или сливки, его называют молочным, количество какао-продуктов в таком продукте менее 35%.

Шоколад с начинкой содержит внутри начинку, доля которой от общей массы продукта не превышает 50%. Выпускают его в виде плиток, батонов, ракушек и других фигур с различными начинками: ореховыми, помадными, шоколадными, фруктово-желейными, кремовыми, молочными, сливочными. Допускается сочетание разного рода начинок. Для приготовления этого лакомства используют обычный шоколад.

Шоколад диабетический предназначен для больных сахарным диабетом. В состав шоколада вместо сахара вводится сорбит, ксилит, маннит.

Шоколад в порошке вырабатывают из какао тёртого и сахарной пудры без добавлений и с добавлением молочных продуктов.

1.3. ШОКОЛАД ИСТОЧНИК ЗДОРОВЬЯ И КРАСОТЫ

Уже сам богатый химический состав шоколада говорит о ценности этого продукта. В нем и кроется польза шоколада. Потому неудивительно, что речь идет о том, чем полезен шоколад. Главный критерии при употреблении горького наслаждения – не злоупотреблять и кушать только качественный продукт. Углеводы шоколада быстро распадаются и выводятся при разумном потреблении.

Шоколад активизирует выработку эндорфинов, гормонов счастья, повышает тонус и настроение, работоспособность и способность к концентрации внимания. Причина - теобромин: еще он возбуждает ЦНС, бодрит и снимает головную боль. А вот большое его количество не только вызывает аллергию, но и сильно повышает сердцебиение. Серотонин, фенилэтиламин и триптофан – отличные антидепрессанты. Магний противостоит депрессии, стрессам, улучшает память, благотворно влияет на иммунитет, производит регуляцию клеточного обмена. Горький шоколад снижает давление и способствует усиленному усвоению сахара. Алкалоид кофеин, который содержат кстати и кофе и зеленый чай, относится к психостимуляторам, активизирует деятельность сердечнососудистой, нервной и дыхательной систем. Он бодрит, повышает умственную и физическую деятельность, убирает сосудистую головная боль, борется с детским энурезом. В чашке кофе кофеина больше в 6 раз, чем в плитке шоколада.

Магний и калий необходимы для ЦНС и мышц. Фосфор для мозговой деятельности, кальций нужен костям, фтор - зубам. Антиоксидантов (полифенолы, катехины, флавоноиды) в какао больше, чем содержат зеленый чай, апельсины, яблоки. Эти вещества приостанавливают старение и нормализуют сердечную деятельность, борясь со свободными радикалами. Все флавоноиды способствую регуляции процессов в коже, долго сохраняя ее молодость. Кокохил таит в себе ранозаживляющее, разглаживающее морщины, обновляющее клетки кожного покрова действие.Сладкий аспирин – шоколад – способствует разжижению крови. Какао-флаванолы улучшают функции обмена и так предупреждают образование и отложения холестерина в сосудах и их повреждения. Антибактериальное действие тианинов шоколада не допускает образование зубного налета, тем самым борясь с кариесом. Наркотические свойства шоколада благодаря кофеину, теобромину и каннабиноидам не оправдано из-за ничтожно малого их количества для достижения эффекта.

1.4.СОСТАВ ШОКОЛАДА ПО ГОСТУ

Согласно ГОСТу, шоколад должен содержать не менее 25% какао-продуктов, в хорошем шоколаде не должно быть растительных жиров. Перед покупкой внимательно изучите состав продукта, называемого шоколадом. В идеале в нем должны содержаться какао-масло, какао-порошок (не менее 12%), сахар, а также могут присутствовать какао тертое, молоко или сливки. Качество шоколада определяет также процентное содержание масла и порошка какао. Чем их больше, тем шоколад лучше и дороже, тем более темным он будет.

Наличие в составе консервантов. В качестве эмульгаторов почти все производители добавляют в шоколад консерванты Е-322 или Е-476.

Е-322 — лецитин регулируют фосфолипидный обмен веществ в организме и в определенных количествах необходимы и полезны для здоровья. Лецитин — это натуральный продукт, полученный из подсолнечника или сои. В кондитерских изделиях он содержится в очень незначительных количествах, абсолютно безопасных для здоровья, но иногда может вызвать аллергию.

Е-476 - в настоящее время не разрешен к применению в связи с незавершенностью комплекса испытаний.

Содержание какао-порошка.

25-30 % какао — шоколад довольно низкого качества.

35 — 40 % какао — шоколад среднего качества

40 — 45 % какао — средний уровень, приближенный к хорошему.

45 — 60 % какао — шоколад хорошего качества, имеющий благородный, «тонизирующий» оттенок.

2.АНКЕТИРОВАНИЕ

В целяхисследования уровня осведомленности учащихся о шоколаде, учащимся была предложена анкета, содержащая 9 вопросов. В опросе приняли участие учащиеся 8А класса МОУ «СОШ № 4» в составе 26 человек.

  1. Шоколад-это…

А) чистое вещество Б) смесь веществ

  1. Шоколад-это

А) аморфное вещество Б) кристаллическое вещество

  1. Шоколад и шоколадная плитка

А) одно и тоже Б) самостоятельные продукты

  1. Настоящий шоколад производится из:

А) какао – бобов Б) какао – порошка

  1. Какие виды шоколада вам известны?

А) горький Б) чёрный В) молочный Г) белый Д) диабетический Е) обезжиренный

  1. Какой шоколад из выше перечисленных (вопрос 5) на ваш взгляд наиболее полезен? _________________________________________________________

  2. Значение шоколада для здорового человека?

А) очень полезен Б) всё зависит от количества и частоты потребления

В) вреден Г) способствует развитию заболеваний

Д) препятствует развитию заболеваний

  1. В какой области используется шоколад?

А) в косметологии Б) в кулинарии В) в парфюмерии Г) в фармакологии

  1. Запишите название (-я) вашего любимого шоколада_____________________

Анкетирование учащихся нашего класса показало:

- достаточно хорошую осведомлённость ребят в вопросах: знания состава шоколада; из чего его производят; пользы горького шоколада; значение шоколада для здорового человека (всё зависит от количества и частоты потребления).

- низкую осведомлённость в вопросе отличия шоколадной плитки от шоколада, только 50 % ребят считают эти товары самостоятельными продуктами

Вопрос №5 «Какие виды шоколада вам известны?» показал, что учащиеся знают такие виды шоколада как: горький, молочный, чёрный, белый. О диабетическом шоколаде знают лишь только 42,3 % , а оставшаяся часть опрашиваемых, по-видимому, не встречалась с таким видом шоколада. 19,2% учащихся отметили не существующий вид шоколада – обезжиренный, тем самым обозначив незнание состава данного продукта.

На вопрос №8 «В какой области используется шоколад?» большинство опрашиваемых ответили, что шоколад используется в косметологии, чуть больше половины анкетируемых - в кулинарии. Лишь малая часть учеников 3,8% знает о том, что шоколад используется также в парфюмерии и фармакологии.

Более популярными ответами на вопрос №9 «Название (-я) вашего любимого шоколада» стали такие виды шоколада как: Max Fan- 5 человек; Алёнка- 5 человек; Milka- 4 человека; Alpen gold- 7 человек, оставшиеся 5 человек выбрали другие марки шоколада. Именно с марками Max Fan, Milka, Alpen gold, Алёнка будет проводиться эксперимент.

3.ЭКСПЕРЕМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

1.Определение в шоколаде непредельных жиров. Методика проведения исследования: кусочек шоколада оборачиваем фильтровальной бумагой и надавливаем на него, чтобы на бумаге появились жировые пятна. Помещаем на пятно каплю раствора перманганата калия KMnO4. Образуется бурый оксид марганца (IV) MnO2 вследствие протекания окислительно-восстановительной реакции. Чем больше жиров в исследуемом шоколаде, тем интенсивнее окрашивание. Степень окрашивания оцениваем по 5-бальной шкале.

2.Определение углеводов. Методика проведения исследования: насыпаем в пробирку тертый шоколад (примерно 1см по высоте) и приливаем 2мл дистиллированной воды. Встряхиваем содержимое пробирки несколько раз и фильтруем. Добавляем к фильтрату 1мл 2М раствора едкого натра NaOH и 2-3 капли 10%-ного раствора сульфата меди(II) CuSO4. Встряхиваем пробирку. Появляется ярко-синее окрашивание. Такую реакцию дает сахароза, представляющая собой многоатомный спирт. Чем больше углеводов в исследуемом шоколаде, тем интенсивнее окрашивание. Степень окрашивания оцениваем по 5-бальной шкале.

3.Определение белков в шоколаде. Методика проведения исследования: насыпаем в пробирку тертый шоколад (примерно 1см по высоте) и приливаем 2-3мл дистиллированной воды. Встряхиваем содержимое пробирки несколько раз и фильтруем. Приливаем к 1мл фильтрата 0,5мл концентрированной азотной кислоты НNO3. Нагреваем полученную смесь. Наблюдаем желтое окрашивание, переходящее в оранжево-желтое при добавлении 25%-ного раствора аммиака. Такую реакцию дают остатки ароматических аминокислот, входящие в состав белков шоколада. Чем ярче окрашивание, тем больше белков. Степень окрашивания оценить по 5-бальной шкале.

4.Определение присутствия посторонних примесей в шоколаде. Методика проведения исследования: в 4 стакана наливаем 25-30 мл горячей воды, каждую из шоколадок помещаем в один из стаканов и ставим стаканы в водяную баню. Дожидаемся полного растворения шоколада. К растворённому шоколаду добавляем 3 капли йода. Если шоколад размешан мучнистыми или крахмалистыми веществами, то отвар окрасится в синеватый цвет; отвар чистого нефальсифицированного шоколада под влиянием того же реактива окрашивается слегка зеленоватым цветом.

«Определение непредельных жиров в шоколаде»

№ образца

Кол-во жиров (по упаковке)

Интенсивность окрашивания

Алёнка

33г

2

Max Fan

22,5г

4

Milka

36,5г

5

Alpen gold

27,5г

3

«Определение углеводов»

№ образца

Кол-во углеводов (100г) (по упаковке)

Наличие

Алёнка

54г

5

Max Fan

64г

5

Milka

49г

5

Alpen gold

61г

5

«Определение белков в шоколаде»

№ образца

Кол-во белков (по упаковке)

Наличие

Алёнка

4 есть

Max Fan

5,3г

4 есть

Milka

7,4г

5 есть

Alpen gold

5,3г

4 есть

« Определение посторонних примесей (крахмала) в шоколаде»

Пробы шоколада

( марка, изготовитель)

Информация производителя о содержании посторонних примесей (крахмала)

Результаты эксперимента

(есть примесь или нет)

Alpen gold

Не заявлено

Цвет синий, примеси есть

Max Fan

Заявлено

Немного посинел, примеси присутствуют

Алёнка

Не заявлено

Примесей нет, цвет зеленоватый

Milka

Не заявлено

Примесей нет, цвет зеленоватый

4.ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проведения эксперимента можно сказать, что по содержанию непредельных жиров лидируют шоколад Milka. Результаты эксперимента соответствуют тому содержанию жиров, которое указано на упаковках шоколада. При определении содержания углеводов в шоколаде, я получила следующие результаты: максимальное содержание углеводов обнаружено во всех шоколадках. По содержанию белков на первом месте среди молочного шоколада - Milka. . Это можно объяснить содержанием в этом шоколаде орехов. В эксперименте по определению посторонних примесей в шоколаде, я получила следующие результаты: примеси не выявлены в шоколаде «Аленка», «Milka»; в незначительных количествах примеси обнаружены в шоколаде «Max Fan», что соответствует заявленному производителем, больше всего посторонних примесей в шоколаде «Alpen Gold», производителем они заявлены не были.

Таким образом,

  • используя физические методы разделения смесей и методики химического обнаружения веществ было доказано наличие органических веществ: белков, жиров, углеводов в шоколаде.

  • в ходе исследования подтвердилась выдвинутая ранее гипотеза о том, что состав исследуемого шоколада, соответствует заявленному производителем в части содержания органических веществ;

  • установлено, не соответствие состава шоколада Alpen Gold в части содержания дополнительных примесей (содержит крахмал);

  • подобраны рекомендации для обучающихся нашего класса о правильном выборе шоколада.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Ожегов, С.И. Словарь русского языка [Текст] / С.И. Ожегов – М.: Русский язык, 1986.

2. http://Wikipedia

3. http://www.klbviktoria.com/novosti/2012-god/mart/16-03-2012-3.html

4. http://health-diet.ru/base_of_food/sostav/935.php

5.http://nsportal.ru/ap/library/nauchno-tekhnicheskoe tvorchestvo/2013/10/01/uchebno-issledovatelskaya-rabota-pravda-o