XXVI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Исследование содержания витамина С у разных производителей апельсиновых соков

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Башкинцев Е.С. 1

---

1МАОУ "СОШ №134"

Зонова В.Ю. 1

---

1МАОУ "СОШ №134"

Работа в формате PDF

842.1 KB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение
Актуальность индивидуального проекта: В связи с неблагоприятной эпидемиологической обстановкой все люди подвергнуты риску заболеванию «Коронавирусной инфекции (COVID-19») и «Свиному гриппу». Чтобы уменьшить шанс быть подвергнутым к заболеванию данными вирусами требуется соответствующая профилактика. Одна из важных и простых профилактик – поддержание иммунитета организма. Один из способов – контролировать уровень витамина С в организме человека[1].

Цель проекта: узнать опытным путем у каких производителей в апельсиновом соке содержится больше всего витамина C.

Задачи проекта:

1) Узнать что такое витамины и их классификации.

2) Узнать подробно о витамине С.

3) Узнать историю открытия витамина С.

4) Изучить значение витамина C для организма человека.

5) Опытным путем узнать у каких производителей в апельсиновом соке содержится больше всего витамина C.

6) Сделать вывод, опираясь на проведенные опыты.

Гипотеза: ежедневно употребляя апельсиновый сок можно поддерживать уровень суточной нормы витамина C в организме человека.

Объект исследования: среди апельсиновых соков я взял 3 самых популярных: Образец №1, образец №2, образец №3.

Методы исследования: лабораторный способ (Йодометрический метод определения аскорбиновой кислоты).

Теоретическая часть

Витамины – низкомолекулярные, разнообразные по химическому строению органические вещества, принимающие участие во многих реакциях клеточного метаболизма[2].

В отличии от белков, жиров и углеводов витамины:

а) Не являются структурными компонентами клетки.

б) Не используются в качестве источника энергии.

Витамины — вещества нестойкие, они легко разрушаются высокой температурой, действием сильных гидроксидов, кислородом воздуха, ионизирующими излучениями и другими факторами.

Известно 3 состояния, связанные с витаминами:

1) Авитаминоз – полное отсутствие витаминов.

2) Гиповитаминоз – недостаток витаминов.

3) Гипервитаминоз – избыточное поступление витаминов.

В настоящее время авитаминозы практически отсутствуют, но часто встречаются случаи гиповитаминоза. Причины их возникновения делятся на 2 группы:

1) Экзогенные – отсутствие или недостаток витаминов в рационе.
2) Эндогенные – нарушение процессов всасывания витаминов в желудочно-кишечном тракте при его заболевании, при заболевании печени и желчного пузыря.

Причем, эндогенные делятся еще на 2 типа:

1) Наличие в рационе антибиотиков и других препаратов, которые подавляют

кишечную микрофлору, вырабатывающую витамины.
2) Некоторые физиологические состояния организма (беременность, острые и хронические заболевания, тяжелая работа, высокая продуктивность организма, рост и его развитие) [3].

Определенное значение в развитии авитаминозов и гиповитаминозов имеют антагонисты витаминов (антивитамины), близкие по структуре к соответствующим витаминам. Антивитамины являются их «ложными заменителями» и включаясь в естественную цепь реакций обмена, нарушают его нормальное течение. Очевидно, в основе действия антивитаминов лежит «конкурентное» вытеснение антивитамином соответствующего витамина из ферментного комплекса. В результате образуется недеятельный фермент, метаболизм нарушается и возникает тяжелое заболевание[4].

Классификация витаминов и их значение

«A» - Регулирует синтез белков, препятствует высыханию роговицы, улучшает состояние кожи. Необходим для костей, зубов, участвует в процессах иммунной системы.

«B1» - Помогает высвобождать энергию из углеводов, необходим для правильной работы сердца и пищеварительной системы.

«B2» - Усиливает рост и восстановление тканей, является важным элементом для зрения.

«B4» - Регулирует работу печени, снижает уровень холестерина, улучшает память.

«B5» - Стимулирует выработку гормонов надпочечников. Необходим для жирового и аминокислотного обмена.

«B6» - Помогает усваивать белки и углеводы, участвует в создании эритроцитов, важен для мозга и иммунной системы.

«B12» - Участвует в выработке эритроцитов.

«B9» - Производит эритроциты и ДНК, сохраняет нервную систему здоровой.

«С» - Необходим для здоровья кожи, десен, зубов, костей и хрящей. Помогает усваивать железо, способствует заживлению ран и устойчивости к инфекции, улучшает состояние десен. Является мощным антиоксидантом.

«PP» - Входит в состав ферментов, регулирует холестерин, поддерживает работу сердца и сосудов.

«D» - Укрепление костной ткани.

«E» - Необходим для нормального функционирования мышечной и нервной систем.

«K» - Нормализация свертываемости крови.

В данном индивидуальном проекте будет углубленно рассмотрен витамин C, который играет важную роль в иммунитете организма, синтезе строительного материала, усвоении других витаминов, микро- и макроэлементов.
Витамин C, также известный как аскорбиновая кислота, — водорастворимый витамин, который обладает рядом ценных качеств, необходимых для обеспечения здоровья[5].

С точки зрения химии, аскорбиновая кислота- органическое соединение, родственное глюкозе. Она представляет собой белый кристаллический порошок кислого вкуса. Легко растворим в воде, в спирте.

Рисунок 1 - Формула аскорбиновой кислоты

Химические свойства:

1) Восстанавливает нитрат серебра до металлического серебра.

2) Обесцвечивает 2,6-дихлорфенолиндофенол.

3) Вводные растворы легко окисляются на воздухе до дегидроаскорбиновой кислоты, особенно в присутствии щелочей.

4) Под действием HCl превращается в фурфурол.

История открытия витамина С

История открытия витамина С связана с цингой. В те далекие времена эта болезнь особенно поражала мореплавателей. Сильные, отважные моряки были бессильны перед цингой, которая к тому же часто вела к смертельному исходу. Болезнь проявлялась общей слабостью, кровоточивостью десен, вследствие чего выпадали зубы, появлялась сыпь, кровоизлияния на коже. Но все же был найден путь излечения. Так, моряки, следуя примеру индейцев, стали пить водный экстракт сосновой хвои, который является кладезем витамина С. В XVIII веке хирург британского флота Дж. Линд показал, что болезнь моряков можно излечить, добавив в их рацион питания свежие овощи и фрукты[7].

В начале 20-го века ученые открыли два вещества, чрезвычайно важны для vita, т.е. для жизни человека: витамины А и В. Третья, неизвестна, дефицит которого и приводил цингу, по логике вещей получила название С. Над поиском этой субстанции торопливо работали ведущие химические лаборатории мира.

1927-го года венгерском биохимику Альберту Сент-Дьердь удалось отделить кислоту, что, по его мнению, и была тем самим третьим витамином, но доказать этого он не мог. Четырьмя годами позже профессор Питсбургского университета Чарльз Глен Кинг испытывает на морских свинках добытый из капусты и лимонного сока порошок. Химическая формула его оказалась тождественной веществе Сент-Дьердь. Доказательство был найден, и 4 апреля 1932 года состав витамина С официально регистрируется.

Значение витамина С для организма человека

Витамин С не может накапливаться в организме, поэтому его нужно ежедневно включать в рацион.  Витамин С обладает многими полезными свойствами, он  помогает поддерживать здоровье организма в целом:
- защищает клетки организма от повреждений, обеспечивая их здоровье;
- вовлечен в синтез коллагена и помогает поддерживать связочный аппарат, что очень важно для здоровья тканей и органов, таких как кожа, кости и кровеносные сосуды[6];

- лечит симптомы простуды. Хотя не имеется четкого доказательства, что витамин С может предупреждать простуду, исследования показали, что он может уменьшать выраженность и серьезность симптомов простуды, если заболевание уже началось.

-натуральный антигистамин, а это значит, что он помогает лечить аллергии, например, когда у вас появится аллергический насморк вы можете улучшить состояние с помощью витамина С;

  - улучшает состояние кожи. Многие годы витамин C используется в лечении различных кожных проблем. Он обычно входит в состав многих увлажняющих кремов и масок, чтобы наделить нашу кожу сиянием. Он также используется в косметических продуктах против морщин, поскольку может значительно уменьшать появление морщин;

- способствует заживлению ран. Так как витамин C играет жизненно важную роль в синтезе коллагена, он может быть чрезвычайно полезен для ускорения заживления различных видов ран: от незначительных порезов до перелома костей;

- помогает снизить уровень холестерина. Витамин C способствует преобразованию холестерина в соли желчных кислот, которые могут легко выводиться из организма. Это простой способ снижения уровня холестерина естественным путем;

- понижает риск возникновения сердечно-сосудистых заболеваний.

Витамин C — прекрасный антиоксидант, а это значит, что он может нейтрализовать свободные радикалы, которые наносят вред стенкам артерий. Это снижает риск возникновения атеромы и может помочь предотвратить сердечно-сосудистые заболевания, такие как инфаркт или инсульт. Кроме того, способность витамина С снижать уровень холестерина в крови играет роль в снижении риска возникновения сердечно-сосудистых заболеваний.

Суточная норма витамина С, необходимая для человека

Ученые не пришли к единому мнению относительно суточной нормы витамина С для организма человека. Распространенным вариантом для взрослого среднестатистического человека считается 60-80 миллиграмм    вещества в сутки. Грудничкам разрешается употреблять до мг аскорбиновой кислоты, для детей в пятилетнем возрасте – 45 мг, в четырнадцать лет суточная норма увеличивается до 50 мг[8].

Всемирная Организация здравоохранения рекомендует пользоваться иным методом расчетов: на один килограмм массы тела припадает 2,5 мг вещества. Мужчина весом в 90 кг в день должен получать 225 мг витамина С в день. Чтобы восполнить уровень аскорбиновой кислоты в лечебных целях, врачи увеличивают рекомендованную дозу в три раза.

Таблица 1 – Суточная доза витамина С

Если вы заметили, то в возрасте 7-12 месяцев и 9-13 лет рекомендованная доза почти одинакова, это связано с тем, что в данный период времени организм в стадии быстро роста, а значит, витамина С должно поступать в большем количестве.

Нехватка и переизбыток витамина С

При недостаточности поступления витамина С в течение длительного времени может развиваться гиповитаминоз. Нехватка витамина С в организме человека приводит к заболеваниям: - гипотония - пониженное артериальное давление[9];

- болезни сердца (ишемические поражения, атеросклероз, гипертрофия)

- цинга – неспособность организма к выработке коллагена (разрыхление костей, кровоточивость десен, выпадение зубов,);

- авитаминоз - нарушение обмена веществ (cухость кожи, утомляемость, бледность кожи);

- обострение хронических заболеваний;

- снижение иммунитета, вследствие чего организм не может бороться даже с простыми простудными заболеваниями, инфекциями, грибками, и переходит в сложную форму болезни с осложнениями;

При переизбытке витамина С может развиться гипервитаминоз.
Симптомы, возникающие при длительном применении больших доз:

- головная боль, повышение возбудимости ЦНС, бессонница, тошнота, диарея.

Таблица 2 – Содержание витамина С в продуктах

Практическая часть

Итак, цель нашего проекта узнать сколько витамина С (аскорбиновой кислоты содержится в разных видах соках). Наверняка, вы знаете, что витамина С больше всего содержится в апельсиновых соках, поэтому В качестве исследуемых объектов возьмем 3 сока: образец 1, образец 2, образец 3. Обратимся к источникам интернета и посмотрим, сколько пишет производитель долю аскорбиновой кислоты в составе на упаковке.

Образец №1 - 10мг/100г.=100мг/л аскорбиновой кислоты.
Образец №2- 14мг+/100г.=140мг/л аскорбиновой кислоты.
Образец №3 - менее 5 мг/100г.=менее 50мг/л аскорбиновой кислоты.

Суть титрования – это аналитический метод, предназначенный для количественного определения отдельного вещества (анализируемого компонента), растворенного в образце[10]. Метод основан на наблюдении полного прохождения химической реакции между анализируемым компонентом и добавляемым к раствору реагентом (титрующим веществом) известной концентрации.

Йодометрический метод определения аскорбиновой кислоты.

Качественные реакции на аскорбиновую кислоту основаны на ее способности легко вступать в окислительно-восстановительные реакции.

1. Реакция с метиленовым синим.

2. Реакция с раствором гексацианоферрата калия.

3. Йодная проба на витамин С.

У аскорбиновой кислоты есть свойство, которого нет у всех остальных кислот: быстрая реакция с йодом. Поэтому мы использовали количественное определение содержания витамина С в соках йодометрическим методом.

          Йодометрия - метод окислительно-восстановительного титрования, основанный на реакциях, связанных с окислением восстановителей свободным йодом[10].

Количественное определение аскорбиновой кислоты основано на её восстановительных свойствах. При взаимодействии с йодом она окисляется до дегидроаскорбиновой кислоты:

С₆H₈O₆ + I₂ → C₆H₆O₆ + 2HI

К достоинствам метода йодометрии можно отнести следующие:

1)    Большая точность по сравнению с другими методами окислительно-восстановительного титрования.

2)    Растворы йода окрашены и титрование можно проводить без индикатора. Желтая окраска ионов I₂ при отсутствии других окрашенных продуктов отчетливо видна при очень малой концентрации.

Пункт 1.

Чтобы посчитать концентрацию аскорбиновой кислоты в каждом из соков, воспользуемся формулой:

молярная концентрация витамина C, моль/л;

молярная концентрация раствора йода (титрант), моль/л;

среднее объема раствора йода, пошедшего на титрование, мл.

объем пробы исследования продукта (аликвота), мл.

Пункт 2.

Посчитаем молярную концентрацию раствора йода по формуле:

n- количество вещества I₂, моль.

V- Объем йода, л.

Следовательно, молярная концентрация раствора йода будет равна 0.00098 моль/л. Эта величина у нас будет постоянной.

Пункт 3.

Эксперимент

 Оборудование: бюретка, 2 мензурки на 25мл, 3 плоскодонные колбы, банка на 500мл с крышкой, штатив, конические колбы, пипетки, пипетки градуированные.

Реактивы: Спиртовой раствор йода (5% раствор), раствор крахмала, разбавленный раствор соляной кислоты.

Приготовление раствора крахмала: 1г. Крахмала развести в небольшом количестве воды и вылить в стакан кипятка, прокипятить одну минуту. (раствор хранить в холодильнике 5-7 дней максимум)

10 мл. сока + 1 капля HСl + 2 мл. раствора крахмала

Затем по каплям добавляем раствор йода до появления синей окраски.

Используя количество капель израсходованных на титрование рассчитываем объём йода, в одной капле содержится 0,13 мл. раствора йода. Данный опыт повторяем 3 раза с каждой пробой исследуемого сока и берём среднее значение объёма раствора йода.

Ход работы

Рисунок 2 - Рабочий стол для проведения опытов

Начнем с «Образца №1».

1) Отмерим 10 мл этого сока с помощью градуированной пипетки и нальем в коническую колбу.

Рисунок 3 - Градуированная пипетка

2) Нальем в бюретку раствор йода 25 мл.

3) В коническую колбу с соком добавим 2 мл уже готового раствора крахмала и 1 каплю HCl (соляной кислоты), для поддержания pH уровня.

4) Начинаем титровать раствором йода 5% до тех пор, пока не появится синяя окраска раствора. (Синий цвет раствора означает реакцию йода с крахмалом).

Рисунок 4 - Титрование «Образца №1» и результат титрования (раствор окрасился в синий цвет)

5) Для точности результата, проведем опыт еще 2 раза и запишем среднее арифметическое значение (в мл). Это и будет наш окончательный результат.

Чтобы посчитать молярную концентрацию витамина C, обратимся к пункту 1. Подставим все значения в формулу, если средний объем раствора йода, пошедшего на титрование равен 1,8 мл.

=0,00018 моль/л=31,7 мг/л.

Так как производители пишут мг/100г, то для сравнения необходимо приравнять к одним единицам измерения. Полученное значение умножим на молярную массу и на 1000. В итоге получим 0,00018 моль/л=31,7 мг/л.

Производитель пишет, что в 1л содержится 50 мг аскорбиновой кислоты, у нас же результат получился 31,7 мг. Это можно объяснить погрешностью в лабораторном опыте, что привело к погрешности в вычислениях.

Аналогичные действия проведем с «Образцом №2». В первый раз объем йода ушел 4,8 мл, во второй 5 мл., в третий 4,9мл. Средний объем йода, ушедший на титрование, составил 4,9 мл. Подставив в формулу, все значения получим молярную концентрацию равную 0,00048 моль/л, что будет равняться 84,5 мг/л.

=0,00048 моль/л= 84,5 мг/л.

Рисунок 5– результат титрования сока «Образец 2»

Объем йода, ушедший на титрование сока «Образец №3» составил в первый раз 8,2 мл, во второй раз 8,5 мл, в третий раз 8,8 мл. Среднее значение - 8,5 мл. Также подставляем в формулу значения.

=0,00083 моль/л= 146,7 мг/л.

Рисунок 6 – результат титрования сока «Образец 3»

Вывод

В ходе индивидуального проекта по теме «Содержание витамина C у разных производителей апельсинового сока» были выявлены следующие выводы:

Такие результаты мы получили в результате погрешности лабораторного опыта (погрешность средств измерения и результатов измерения; методические погрешности; погрешность в градуировки). Если не учитывать погрешности, то концентрация витамина C, прописанная производителем, совпадает с концентрацией проверки опытным путем.

• Таким образом, чтобы уменьшить шанс быть подвергнутым к заболеванию гриппа требуется соответствующая профилактика. Одна из важных и простых профилактик – поддержание иммунитета организма. Один из способов – контролировать уровень витамина С в организме человека. Ввиду того, что значение содержание витамина C в анализируемых соках входят в суточную норму, необходимую для человека, можно предположить о их положительном влияние на поддержание данного витамина в организме человека.

• Подробно рассмотрели химические и физические свойства Аскорбиновой кислоты.

• Узнали историю открытия витамина C.

• Изучили значение витамина C для организма человека.

Список использованной литературы

1.https://moodle.kstu.ru/pluginfile.php/435275/mod_resource/content/1/%D0%9B%D0%B5%D0%BA%D1%86%D0%B8%D1%8F%208.%20%D0%92%D0%B8%D1%82%D0%B0%D0%BC%D0%B8%D0%BD%D1%8B.pdf

2.https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%93%D0%B8%D0%BF%D0%BE%D0%B2%D0%B8%D1%82%D0%B0%D0%BC%D0%B8%D0%BD%D0%BE%D0%B7

3.https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%93%D0%B8%D0%BF%D0%B5%D1%80%D0%B2%D0%B8%D1%82%D0%B0%D0%BC%D0%B8%D0%BD%D0%BE%D0%B7

4.https://rgb6.medgis.ru/materials/view/znachenie-vitaminov-v-zhizni-cheloveka-2183

5.https://melimde.com/i-proveli-eksperimenti.html?page=2

6.https://www.maniveselibasdati.lv/ru/znachenie-vitamina-c-v-organizme-simpto/

7. https://obuchonok.ru/node/8337

8.https://uaivf.com.ua/soderzhanye-vytamyna-c-v-produktah-pytanyya-chem-popolnyat-zapas-vytamyna-s/#:~:text=%D0%A1%D0%B0%D0%BC%D0%BE%D0%B5%20%D0%B1%D0%BE%D0%BB%D1%8C%D1%88%D0%BE%D0%B5%20%D1%81%D0%BE%D0%B4%D0%B5%D1%80%D0%B6%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D0%B5%20%D0%B2%D0%B8%D1%82%D0%B0%D0%BC%D0%B8%D0%BD%D0%B0%20%D0%A1,.%2C%20%D0%B1%D1%80%D0%BE%D0%BA%D0%BA%D0%BE%D0%BB%D0%B8%20%E2%80%93%20136%20%D0%BC%D0%B3.

9.https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%98%D0%BE%D0%B4%D0%BE%D0%BC%D0%B5%D1%82%D1%80%D0%B8%D1%8F

10.https://obuchonok.ru/node/8337