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

ЗНАЧЕНИЕ КРАХМАЛА И ЕГО РАСТВОРОВ В ЖИЗНИ ЧЕЛОВЕКА
Шангичева Е.А.
Текст научной работы размещён без изображений и формул.
Полная версия научной работы доступна в формате PDF


Введение

Вода встречается на Земле почти повсеместно. 70% земной поверхности занимает мировой океан; более 1,5 триллионов тонн воды содержатся в этом гигантском резервуаре. Современное строение гор и долин, морских побережий и местностей, удаленных от моря, - всё это возникло под влиянием механического и химического воздействия воды.

Без воды не было бы жизни на Земле. Всё живое нуждается в воде, которая является одновременно и важнейшей составной частью растений, животных и человека. Наше тело примерно на 65% состоит из воды; у некоторых медуз её содержание доходит даже до 99%.[3]

Существует особая реакция воды - синтез растениями крахмала и других подобных соединений (углеводов). Углевод – широко распространенное в животном и растительном мире органическое вещество, состоящее из углерода, кислорода и водорода. Впервые термин «углеводы» был предложен профессором Дерптского (ныне Тартуского) университета К.Г. Шмидтом в 1844 г. В то время предполагали, что все углеводы имеют общую формулу Cm(H2O)n, т.е. углерод + вода. Отсюда название «углеводы».

К углеводам относятся крахмал, сахар, клетчатка и т.д. 3. На долю углеводов приходится примерно 75% массы пищевого суточного рациона человека и более 50% от суточного количества необходимых калорий.

Крахмал широко распространен в природе. Главными источниками крахмала в мире являются зерновые культуры. Крахмал является наиболее распространенным углеводом в рационе человека и содержится во многих основных продуктах питания.

В данной работе мы исследуем образцы основных продуктов питания человека, а также некоторые продукты быта на содержание в них крахмала. Для этого мы проведем убедительные опыты действием йода на продукт и докажем присутствие крахмала.

Гипотеза: крахмал и его растворы необходимы человеку для питания и повседневной деятельности.

Мы решили узнать: какое значение имеют крахмал и его растворы в жизни человека.

Актуальность работы: углеводы - как один из источников в рационе питания человека.

Цель работы: обнаружение крахмала в основных продуктах питания человека, средствах гигиены и косметики, других продуктах быта с помощью качественной реакции раствором йода.

Задачи:

  1. Изучить из литературных источников общие сведения о воде как растворителе.

  2. Изучить физические свойства крахмала.

  3. Провести наблюдение за химическими свойствами крахмала и его растворов, исследуя разные образцы.

  4. Проанализировать результаты исследований.

Методы исследования:

  1. Работа с источниками информации. Теоретические исследования.

  2. Экспериментальные методы.

  3. Наблюдение и фотографирование.

  4. Анализ полученных результатов.

Теоретическая часть 1.1. Вода и её свойства как растворителя

Вода - одно из самых распространенных соединений на Земле. Она есть не только в реках и морях; во всех живых организмах тоже присутствует вода. Без нее невозможна жизнь. Вода - хороший растворитель, очень многие вещества легко растворяют­ся в ней. Именно поэтому в природе ред­ко встречается чистая вода. В 1 литре речной и морской воды обычно растворено около 0,04 грамма кислорода. Этого хватит водорослям, рыбам и другим обитателям морей и рек. Шипучие напитки - это водные ра­створы углекислого газа. Каждый раз, например, выпивая стакан горячего чая, мы вместе с ним выпиваем 0,1 миллиграмма растворенного в нем стекла. В жесткой воде растворены минералы, по­павшие туда из горных пород, по которым текла вода.[6]

Вода участвует и в растворении веществ, в образовании крахмала, сахара, жиров, в теплообмене организма.[3] Вода с растворенными компонентами твердых веществ становится средой питания и поставщиком микроэлементов, необходимых для жизни растений, животных и человека.

Вода - источник питания для растений, сок растений состоит преимущественно из воды. Вода участвует в процессе фотосинтеза, приводящем к образованию в зеленых листьях углеводов.

Особая реакция воды - синтез растениями крахмала и других подобных соединений (углеводов), происходящая с выделением кислорода при действии света [1]

1.2. Крахмал и его свойства

Крахмал – мучнистый углевод, добываемый из растений. 5. Бывает: картофельный, рисовый, кукурузный. Крахмал – безвкусный, аморфный порошок белого цвета, нерастворимый в холодной воде. (Приложение 1. Фото 1). Под микроскопом видно, что это - зернистый порошок (Приложение 1. Фото 2) при сжатии в руке он издаёт характерный «скрип», вызванный трением частиц. В горячей воде набухает (растворяется), образуя коллоидный раствор — клейстер. Крахмал при взаимодействии с йодом дает синее окрашивание – это является качественной реакцией для определения крахмала в составе испытуемого образца.(.Приложение 2. Фото 3) [3]. Эту реакцию открыли в 1814 году Жан-Жак Колен и Анри-Франсуа Готье де Клобри. [1]

Свойство крахмала – способность давать синюю окраску при взаимодействии с йодом - легко наблюдать, если поместить каплю раствора йода на срез картофеля или ломтик белого хлеба. С помощью йода можно открыть самые незначительные количества крахмала.

1.3. Получение и применение крахмала и его растворов

Главными источниками крахмала в мире являются зерновые культуры: рис, пшеница, кукуруза; различные корнеплоды: картофель, маниок. Большинство других крахмалистых продуктов произрастают в местах с определенным климатом. Например: рожь, ячмень, гречиха, овес, пшено, желуди, бананы, каштаны, сорго, батат, плоды хлебного дерева, многие виды бобовых – чечевица, бобы, горох, нут.

Благодаря процессу фотосинтеза в зеленых листьях на свету образуются богатые энергией соединения – углеводы. При фотосинтезе растения в течение всего дня с помощью солнечной энергии создают из воды и углекислого газа обогащенное энергией вещество, а именно глюкозу и кислород. Часть глюкозы, образующейся в зеленых растениях при фотосинтезе, превращается в крахмал. Крахмал накапливается в клубнях, плодах, семенах растений. В наиболее часто используемых для производства крахмала растениях, клубнях картофеля содержится до 24% крахмала, в зернах пшеницы – до 64%, риса – 75%, кукурузы – 70%. [6]

Широко известными блюдами, содержащими крахмал, можно назвать: хлеб, блины, лапшу, макароны, каши, кисели, лепешки.

Крахмал как пищевая добавка используется для загущения многих пищевых продуктов, приготовления киселей, соусов и заправок. В пищевой промышленности крахмал используется для получения глюкозы и патоки, в текстильной — для обработки тканей, в бумажной — в качестве наполнителя. Крахмал картофельный может входить в состав сосисочного фарша (ГОСТ 12186-77), а также в состав колбасы и тушенки, майонеза и кетчупа.

Крахмал применяется в фармацевтической промышленности в качестве наполнителя таблетированных форм лекарственных препаратов.

Крахмал используются для накрахмаливания предметов одежды: воротников, халатов. Крахмальный клейстер применяется для приклеивания обоев, изготовления папье-маше.[6]

Таким образом, крахмал является не только важным пищевым продуктом, но и необходимым сырьем для промышленных производств.

Наш эксперимент – провести наблюдения по определению крахмала в составе испытуемых образцов действием качественной йод-крахмальной реакции.

2. Практическая часть 2.1. Лабораторное оборудование и химическая посуда для работы

Оборудование: микроскоп, лабораторный штатив, спиртовка, спички, фарфоровая чашка для выпаривания, химический стакан, стеклянная палочка с резиновым наконечником, предметное стекло, пробирка, пробиркодержатель, штатив для пробирок, пипетка, чашка Петри, шпатель.

2.2. Исследование образцов крахмала

Таблица 1. Исследование физических свойств крахмала

Свойства

Наблюдения

 

Образец 1

крахмал картофельный

Образец 2

крахмал кукурузный

Агрегатное состояние

Твердое (порошок)

Твердое (порошок)

Цвет

Белоснежно-белый

Белый со светло- желтоватым оттенком

Прозрачность

Непрозрачный

Непрозрачный

Растворимость в воде

Нерастворимый в холодной воде

Нерастворимый в холодной воде

Запах

Без запаха

Без запаха

Вкус

Без вкуса

Без вкуса

На ощупь

Зернистый порошок

Зернистый порошок

Фракции гранул

Мелкие (под микроскопом)

Мелкие (под микроскопом)

2.3. Практические опыты

Практический опыт 1. Определение крахмала в его растворе

Цель: исследование крахмального раствора на содержание крахмала

Сырье: водный раствор крахмала; йодно-спиртовой реактив.

Таблица 2. Наблюдение качественной реакции

Что делаю?

Что наблюдаю?

 

Крахмал картофельный (образец 1)

Крахмал кукурузный (образец 2)

Щепотку крахмала насыпаю в чистую пробирку, добавляю немного теплой воды(+40С).

Раствор стал мутным. Часть крахмала растворилась.

Раствор стал мутным. Часть крахмала растворилась.

К раствору крахмала добавляю немного раствора йода.

Появляется синее окрашивание.

Появляется сине-фиолетовое окрашивание.

Нагреваю синий раствор.

Окраска постепенно исчезает. При охлаждении раствора окраска вновь появляется.

Окраска постепенно исчезает. При охлаждении раствора окраска вновь появляется.

Результат: исследованы разбавленные растворы разных крахмалов. При взаимодействии двух исходных веществ – раствора крахмала (прозрачный раствор) и раствора йода (желто-коричневого цвета) – было получено совершенно новое вещество (синего цвета). Появление и исчезновение окраски раствора изменяется в зависимости от температуры.

Вывод: данная реакция иллюстрирует обратимость химических реакций и их зависимость от температуры. Характерной качественной реакцией на крахмал является его реакция с йодом. Сравнение окраса растворов крахмала (образец №№1,2) показало, что интенсивность цвета одинакова, в образце № 2 присутствует фиолетовый окрас .

Практический опыт 2. Определение крахмала в хлебобулочном изделии

Цель: исследование хлебного изделия на содержание крахмала.(Приложение2. Фото 6)

Сырье: крахмал картофельный;хлеб пшеничный;вода; спиртовой раствор йода (реактив).

Таблица 3. Наблюдение за химическим явлением

Что делаю?

Что наблюдаю?

Водные растворы образцов

Каплю водного раствора крахмала капаю на предметное стекло и капаю в него раствором йода.

Раствор стал сине-черным.

Раствор мякиша белого хлеба помещаю на предметное стекло, добавила реактив.

Раствор мякиша стал сине-черным.

Результат: наблюдали изменение окраски, то есть - химическое явление. Признак химического явления – изменение окраски крахмала и хлеба. Окраска изменилась и в сухих образцах и в их водных растворах.

Вывод: в хлебе содержится крахмал.

Заключение: крахмал в соединении с йодным раствором окрашивается в сине-черный цвет. [4]. В сухих образцах ярко выражен сине-чёрный окрас, ближе к чёрному. В растворах наблюдали сине-фиолетовый окрас.

Практический опыт 3. Определение крахмала в муке

Цель: определение наличия крахмала в муке (Приложение 2. Фото 7)

Таблица 4. Наблюдение за химическим явлением

Что делаю?

Что наблюдаю?

Водный раствор муки помещаю на предметное стекло и капаю в него раствором йода.

Мучной раствор стал сине-черным.

Результат: белая мука и её раствор окрасились в сине-черный цвет. Сравнивая насыщенность окраса контрольного образца с образцом раствора муки, можно отметить, что контрольный образец имеет более яркий синий окрас.

Вывод: в муке, как и в хлебе содержится крахмал.

Практический опыт 3. Определение крахмала в сыром картофеле

Цель: определение крахмала в сыром картофеле. (Приложение 2. Фото 9)

Таблица 5. Наблюдение за химическим явлением

Что делаю?

Что наблюдаю?

Отрезаю кусочек сырого картофеля (образец 1) и капаю на отрезанную поверхность раствором йода.

Белый срез картофеля стал сине-черным.

Сырой картофель натёрла на тёрке, отжала картофельный сок. Получила образец 2. В картофельный сок (образец 2) добавила раствор йода.

Картофельный сок окрасился в …

Немного кашицы тёртого картофеля разбавила водой. Получила образец 3. В него добавила раствор йода.

Водный раствор тёртого картофеля окрасился

Результат: картофель, картофельный сок, картофельный раствор окрасились в сине-черный цвет. При сравнивании с контрольным образцом можно заметить, что интенсивность синего окрашивания близка к контрольной пробе.

Вывод: появившаяся синяя окраска доказывает, что в картофеле также содержится крахмал.

Практический опыт 4. Исследование наличия крахмала в продуктах

Цель: исследовать наличие крахмала в образцах продуктов питания.

С помощью раствора йода проведем анализ некоторых продуктов питания, капнув на их образцы несколько капель йодного раствора.

Таблица 6. Исследование образцов на наличие крахмала

Образцы продуктов питания

Наблюдения

Сухие образцы

Водные растворы образцов

Зерна риса (Приложение 4. Фото 12)

темно-синий окрас

фиолетовый окрас

Греча (Приложение 4. Фото 13)

сине-черный окрас

синий окрас

Пшено (Приложение 4. Фото 14)

темно- синий окрас

синий окрас

Спелое яблоко (Приложение 4. Фото 15)

синий окрас

синий окрас

Макароны (Приложение 5. Фото 16)

темно- синий окрас

сине-фиолетовый

Колбаса сырокопчёная (Приложение 5. Фото 17)

цвет без изменений

цвет без изменений

Колбаса варёная (Приложение 5. Фото 18)

цвет без изменений

цвет без изменений

Мёд (Приложение 5. Фото 19)

цвет без изменений

цвет без изменений

Кетчуп (Приложение 6. Фото 20)

цвет без изменений

цвет без изменений

Сметана (Приложение 6. Фото 21)

цвет без изменений

цвет без изменений

Майонез (Приложение 6. Фото 22)

цвет без изменений

цвет без изменений

Йогурт (Приложение 6. Фото 23)

цвет без изменений

цвет без изменений

Мармелад (Приложение 7.Фото 24)

цвет без изменений

цвет без изменений

Карамель (Приложение 7. Фото 25)

цвет без изменений

цвет без изменений

Практический опыт 5. Исследование косметических средств

Цель: исследовать наличие крахмала в образце пудры (Приложение 8. Фото 26)

Таблица 7. Исследование образца пудры на наличие крахмала

Что делаю?

Что наблюдаю?

Капаю раствором йода на раствор из воды и пудры

раствор окрасился в синий цвет

Вывод: в основе состава пудры - порошок крахмала.

Практический опыт 6. Приготовление клейстера

Цель: получение клея из крахмала (Фото27.Приложение 8)

Таблица 11. Наблюдение за процессом приготовления клейстера

Что делаю?

Что наблюдаю?

Немного крахмала насыпаю в фарфоровую чашку для выпаривания, добавляю немного воды.

Крахмал плохо растворяется в воде.

Собираю штатив. На кольцо устанавливаю чашку для выпаривания.

 

Под чашку устанавливаю спиртовку. Зажигаю спиртовку и нагреваю раствор.

При варке получается клейкая масса.

Даю остыть получившейся массе.

После охлаждения раствор превращается в студневидную массу.

В остывшую клейкую массу капаю раствор йода.

Клейстер окрасился в синий цвет.

Результат: получили клейстер из крахмала.

Вывод: полученный сваренный клейстер не похож на крахмал, но качественная реакция показала, что клейстер – это крахмал.

Клейстер можно использовать для склеивания бумаги.

Заключение

В ходе работы я узнала много новой, интересной и полезной информации. Крахмал содержится во многих основных продуктах питания и является одним из источников углеводов в рационе питания человека.

В практической части работы применили качественную реакцию на обнаружение крахмала. Провели целую серию практических опытов по исследованию испытуемых образцов на наличие крахмала.С помощью качественной реакции с раствором йода обнаружили крахмал в растворах многих продуктов питания, лекарственных препаратах, косметических средствах и их водных растворах. С помощью йода можно открыть самые незначительные количества крахмала.

Признаком реакции является появление синей или фиолетовой окраски на испытуемых образцах. Оказывается, крахмал есть почти во всех продуктах питания и даже в косметических средствах. Где синяя окраска ярче, там содержится больше крахмала.

В наиболее часто используемых для производства крахмала растениях, клубнях картофеля содержится до 24 % крахмала, в зёрнах пшеницы — до 64 %, риса — 75 %, кукурузы — 70 %. Крахмал является наиболее важным углеводным компонентом пищевого рациона человека. Крахмал накапливается в семенах, клубнях, корнеплодах и плодах растений как запасной питательный углевод, а так как человек употребляет растительную пищу, то крахмал – основной углевод пищи человека. Все мучные продукты (мука производится из зерен пшеницы) и крупы содержат крахмал. В некоторые продукты (йогурты, мороженое, творожки, крема) крахмал добавляют как загуститель. Некоторые средства гигиены (детская присыпка) и косметика (пудра, тени, румяна), а также лекарственные препараты, содержат крахмал в качестве наполнителя. Даже в бумаге присутствует крахмал как клеящее вещество.

О своей работе рассказала одноклассникам. (Приложение 11, фото 29).

Выводы

1. Из литературных источников мы узнали, что с помощью обычной воды и света растения могут образовывать и накапливать крахмал, необходимый для питания человека. Вода участвует в образовании крахмала, являющегося самым распространенным углеводом в рационе питания человека. Вода, как хороший природный растворитель, содержится во многих продуктах питания и быта человека.

2. В практической части работы мы изучили физические свойства разных образцов крахмала: картофельного и кукурузного. По внешним признакам образцы имеют схожие свойства. Образцы отличаются оттенком цвета. Кукурузный крахмал имеет бледно-желтоватый оттенок.

3. Исследование крахмала в составе различных образцов с помощью качественной реакции показало его наличие в составе многих продуктов. Основное химическое свойство крахмала, позволяющее обнаружить его присутствие – окрашивание в темно-синий или фиолетовый цвет при взаимодействии с йодом. Этим способом можно обнаружить крахмал и в сухих смесях и их водных растворах.

4. Анализ результатов проведенной работы позволяет сделать вывод, что интенсивность окраски исследованных образцов показывает количество содержания крахмала в смеси. Десять из пятнадцати исследованных нами образцов – крахмалсодержащие. Этот факт позволяет сделать вывод, что крахмал и его растворы широко применяются человеком в питании и быту.

Список литературы
  1. Габриелян О.С. Химия. 8 класс: учеб. для общеобразоват.учреждений – М.: Дрофа, 2013 – 267с.

  2. Журин А.А., Зазнобина Л.С. Начала химического эксперимента: Практические занятия по химии. 8-й класс сред.общеобразоват. школы. –М.: Школьная Пресса, 2001 – 128 с.

  3. Крицман В.А. Книга для чтения по неорганической химии. Пособие для учащихся. – М.: Просвещение, 1975 – 303с.

  4. Шкурко Д.И. Забавная химия. Занимательные, безопасные и простые химические опыты – Л.: «Детская литература», 1976 -64 с.

  5. Ушаков Д.Н. Большой толковый словарь современного русского языка. – М.: Роосса, 2008 – 1247с.

  6. Электронный ресурс: статья на www.xumuk.ru.

Приложения

Приложение 1

Фото 1.Исследование крахмала. Фото автора.

Фото 2.Исследование крахмала под микроскопом.Фото автора

Фото 3.Исследование крахмала на наличие синей окраски .Фото автора.

Приложение 2

Фото 4.Исследование образца крахмала. Фото автора.

Фото 5.Определение крахмала в его растворе. Фото автора.

Фото 6.Определение крахмала в хлебобулочном изделии.Фото автора.

Фото 7. Определение крахмала в муке. Фото автора.

Приложение 3

Фото 8.Определение крахмала в смеси. Фото автора.

Фото 9. Определение крахмала в сыром картофеле. Фото автора.

Фото 10. Определение крахмала в горохе. Фото автора.

Фото 11. Определение крахмала в фасоли. Фото автора.

Приложение 4

Фото 12.Определение крахмала в рисе. Фото автора.

Фото 13.Определение крахмала в грече. Фото автора.

Фото 14.Определение крахмала в пшене. Фото автора.

Фото 15.Определение крахмала в яблоке. Фото автора.

Приложение 5

Фото 16.Определение крахмала в макаронах. Фото автора.

Фото 17.Определение крахмала в колбасе сырокопчёной. Фото автора.

Фото 18.Определение крахмала в колбасе варёной. Фото автора.

Фото 19.Определение крахмала в мёде.Фото автора.

Приложение 6

н

прио

Фото 20.Определение крахмала в кетчупе. Фото автора

рржжж

Фото 21.Определение крахмала в сметане. Фото автора.

Фото 22.Определение крахмала в майонезе.

Фото 23.Определение крахмала в йогурте. Фото автора.

Приложение 7

Фото 24.Определение крахмала в мармеладе. Фото автора.

Фото 25.Определение крахмала в карамели .Фото автора.

Фото 26.Определение крахмала в пудре. Фото автора.

Фото 27.Приготовление клейстера. Фото автора.